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微生物浸出技术及其研究进展摘要：随着人们生活水平的不断提高，对矿产资源消耗量越来越大，而高品位矿石已近枯竭，开发利用低品位资源已提到议事日程；为此，必须找到一种经济上合理，技术上可行，并且安全环保的回收低品位矿石的方法，以充分利用原先丢弃的废矿或开采低品位的矿床。
目前，原地浸出（穿孔注液，不爆破）、就地浸出（爆破后就地喷液）、堆浸、池浸、搅拌浸出等技术被广泛应用，这些方法都伴随有微生物浸出部份。
在金矿、铜矿、铀矿的开采中，为了充分利用矿产资源和降低经济成本，科研人员利用微生物浸出技术来实现矿产资源的开发，使得微生物浸出技术成为开采金矿、铜矿、铀矿开采的重要技术。
本文在此通过对铜矿中使用的微生物品种的介绍、微生物浸出原理以及微生物浸出效率等进行讨论，并对微生物浸出技术的研究提出作者自己的看法。
关键词：微生物浸出技术；微生物浸出原理；浸出效率；影响因素；研究进展微生物浸出技术中，矿洞的开采环境以及微生物的特性不同，都会导致铜矿回收率的变化，从而影响到微生物的浸出效率。
因此，在使用微生物浸出技术进行铜矿资源的开采时，要保证其达到合适的pH值并满足铜矿的矿浆浓度，保证矿石粒度满足要求，避免粒径过细引起的叠堆。
同时，对加入了微生物的矿石进行充分搅拌，使其在搅拌中与微生物接触，保证微生物浸出过程中氧气和二氧化碳的充足。
目前，我国在研究高效菌种的培育以及高效菌种的散体渗流过程等还存在部分欠缺，为了提高微生物浸矿工艺的高效率，科研人员需要对现有的微生物浸出技术进行改进和完善。
1微生物浸出技术的概述最早的微生物浸出主要用于冶金，因此它还有着一个别称：湿式冶金技术，即通过利用微生物生命活动中的氧化以及还原特性来实现铜矿资源的开采。
在铜矿开采中，使用微生物浸出技术主要是因为微生物可以浸出金属，并对矿石表面的成份产生氧化还原，使其在水溶液中，以另一种形态的方式与原物质进行分离，包括元素沉淀或者离子状态等。
微生物浸出技术最早是被应用于贫矿中对金属的回收，比如铀、铜、金等。
微生物堆浸提铜工艺及其应用研究进展摘要：最近几年，堆浸技术针对微生物进行处置上获得了非常理想的效果。
本文主要针对微生物堆浸工艺相关影响因素、工艺热力学机理以及动力学模型等进行研究，同时针对堆浸技术未来发展前景展开相关的分析和展望。
关键词：堆浸；数学；模型引言堆浸工艺属于一种具有多年发展历史的一种传统工艺，当前在我们国家仍然处在持续发展时期，伴随着时间的不断推移，堆浸工艺则会在矿产资源开发过程中起到不可忽视的作用。
当前微生物堆浸提铜技术被使用在矿体相对较小的金属矿床，运用常规方式无法对矿床进行开发使用。
微生物堆浸提铜技术具有操作上十分简洁，涉及到的流程较少，生产费用较低等多种优势，在未来具备广泛应用的发展潜力，发展前景较好。
本文对于最近几年微生物堆浸技术实际情况以及发展趋势进行以下评述。
1堆浸工艺的研究1.1堆浸数学模型的研究堆浸数学模型对于堆浸理论来讲起到的意义不容忽视。
但当前很多数据并不能够充分满足理论研究，其发展情况并不是十分理想，我国在这方面的研究并不多，而国外有关于在这一方面的公开报道。
JohnC.Box等其在1986年给出了混合矿物与混合溶剂相互融合的浸出模型，可是这种模型只展示出了颗粒、空隙率和浸取率等几种因素，比较简单，并未能充分的展现出堆浸的过程。
1992年，Bartlett提出了简便的扩散模型，这种模型和前者进行对比较为简便，只出于对空隙率和浸取率两种因素给予考量，所以仍然无法从整体上展示堆浸过程。
Dixson与Hendrix从整体上对矿高、浸取剂浓度、流速、空隙率以及粒度等因素进行考量，同时指出给予球形颗粒里浸出多种固体反应物的有效数学模型。
吴爱祥等针对高泥浸堆堆体结构展开所需要的分析，并选择CT扫描技术完成度溶浸柱浸出前以及完成浸润之后对其展开扫描，完成二值化图像的建立，同时可以把堆体孔隙率计算的模式相对比较直接的转变成为一种图像性质的几何运算模型，完成了对颗粒和堆体渗透性关系的一种验证。
难处理金钼矿石的微生物浸出研究随着钼资源的不断开发利用,各类难选钼矿石的合理开发利用逐渐成为矿物加工领域的主要研究课题之一。
开发经济合理、环境友好的难处理钼矿石加工利用方法越来越受到人们的重视。
与此同时,资源微生物处理技术由于生产成本低、环境污染轻,在处理贫矿、废矿及表外矿方面已经取得了巨大的经济效益,在处理难选矿石方面也同样具有明显的技术优势。
本文针对河南洛阳地区难选金钼矿石中有用矿物嵌布粒度细、单一提金工艺生产成本高、伴生的钼矿物非常难选等特点,提出采用选矿-生物浸钼-氰化浸金的工艺路线,并对难选硫化钼矿物的生物浸出进行深入研究。
工艺矿物学研究结果表明,难选金钼矿石中的Mo和Au是主要回收元素,主要含钼矿物为胶硫钼矿,另有少量的钼华及钼铅矿;胶硫钼矿集合体呈胶体状,与褐铁矿毗邻共生,同时存在大量微细粒胶硫钼矿,这给钼的选矿回收带来了巨大困难,选矿试验结果也证实了这一点。
鉴于该金钼矿石的难选性,就矿石中钼的生物浸出开展了系统的试验研究。
首先从西藏甲玛某矿区酸性矿坑水中分离提取出了一株细菌(代号为XZ),其与实验室保存的一株Atf菌(代号为JL)一同从氧化活性、能源物质、形貌特征、培养条件、生长曲线及16SrDNA基因测序等方面进行了系统的选育和表征,确定XZ菌是一株At.f菌。
采用Na2Mo04—矿浆培养基对XZ菌和JL菌进行驯化,显著提高了两株细菌对Mo离子的耐受能力,且JL菌的驯化性能优于XZ菌,耐受Mo离子的浓度更高。
利用原始菌和驯化菌对金钼混合粗精矿矿进行生物浸出,试验结果表明,驯化菌对Mo的浸出率显著高于原始菌,与XZ菌比较,JL菌对Mo的浸出率更高。
采用摇瓶浸出试验,以JL驯化菌作为浸矿用菌种,分别研究了有菌、无菌及Fe3+对辉钼矿精矿的氧化浸出过程,并对不同Fe离子浓度条件下辉钼矿生物浸出体系的溶液化学特性进行了研究,在此基础上,根据不同浸出体系中Fe离子浓度、pH、Eh、及矿物表面形貌等方面的变化规律进行了分析,结果发现,Fe3+能够氧化辉钼矿,但氧化效果不及JL菌浸出体系的。
浸矿微生物选育及鉴定引言浸矿微生物选育及鉴定是一项重要的研究领域，该领域的研究内容主要涉及如何从自然环境中筛选出适宜于浸矿过程的微生物，并通过鉴定和分析微生物的特性，进一步优化浸矿过程，提高浸矿效率。
本文将介绍浸矿微生物选育及鉴定的基本原理、方法和应用。
一、浸矿微生物的基本特性浸矿微生物是一类能够在浸矿过程中起到促进作用的微生物。
这些微生物通常能够利用矿石中的有机物和无机物，进行代谢产物的生成，并释放出酸性物质，从而溶解矿石中的金属元素。
同时，浸矿微生物还具有良好的耐受性和适应性，能够适应较高的温度、酸碱度和重金属浓度等恶劣环境条件。
2.1 野外筛选法野外筛选法是最常用的浸矿微生物选育方法之一。
该方法通过采集不同环境样品，如矿石、土壤、水等，将这些样品接种到含有合适培养基的培养皿中，利用培养条件的调控，筛选出具有浸矿能力的微生物。
这种方法具有简单、经济的优点，但由于样品的复杂性和微生物的不确定性，需要进行大量的筛选和鉴定工作。
2.2 定向选育法定向选育法是一种基于已知浸矿微生物特性的选育方法。
在这种方法中，研究人员首先对目标浸矿微生物的特性进行深入研究，了解其代谢途径、酶系统等信息。
然后，根据这些特性设计合适的培养条件，并通过选育和筛选，获得具有高浸矿效率的微生物。
浸矿微生物鉴定是确定分离出的微生物是否具有浸矿能力的重要步骤。
常用的鉴定方法包括形态学观察、生理生化特性测试、分子生物学分析等。
3.1 形态学观察形态学观察是浸矿微生物鉴定的最基本方法之一。
通过显微镜观察微生物的形态特征，如细胞形状、大小、颜色等，可以初步判断微生物的种类，并与已知的浸矿微生物进行比对。
3.2 生理生化特性测试生理生化特性测试是通过测定微生物的代谢产物、酶活性、生长温度和PH范围等指标，进一步鉴定和比较微生物。
例如，浸矿微生物通常能够产生特殊的酶来溶解矿石，并在酸性环境下生长，这些特性可以通过生化特性测试进行评估。
3.3 分子生物学分析分子生物学分析是一种基于微生物DNA或RNA的鉴定方法。
微生物浸出技术研究及其应用现状陈薇【摘要】随着科技工业的高速发展，自然资源的需求量也是与日俱增，环境污染资源枯竭的危机已迫在眉睫。
本文简单叙述了利用微生物对低品位金属矿进行浸出提取的反应机理及生物浸出方式做了简单的介绍，对生物冶金技术在国内外的研究现状进行了分析。
最后对微生物冶金技术在贵金属、重金属等国内外低品位重要矿产资源中的应用现状做了详尽的叙述。
%The rapid development of science and technology industry also grew with each passing day , the demand of natural resources , environmental pollution and resource depletion crisis was imminent .The low -grade ore leaching extraction reaction mechanism and biological leaching method was briefly introduced by microorganism , and researches on biological metallurgy technology at home and abroad were analyzed .Finally, the status of application of microbial metallurgy technology in precious metals , heavy metals and other domestic and foreign mineral resources in low grade were described in detail .【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2014(000)020【总页数】3页(P53-55)【关键词】微生物;浸矿技术;细菌【作者】陈薇【作者单位】四川省地质工程勘察院，四川成都 610081【正文语种】中文【中图分类】O69随着人类社会的快速发展，人类对自然资源的需求量与日俱增，而自然矿产资源的枯竭，对矿冶工作提出了更高的要求。
15Metallurgical smelting冶金冶炼微生物强化浸出及微波技术在黄铜矿冶金中的运用李正中（云南锡业股份有限公司铜业分公司，云南 蒙自 661100）摘 要：在以往的湿法炼铜工艺中，应用微生物的氧化活性，通过加热搅拌的方式进行黄铜矿的浸出，但是浸出效率不高，应用微生物强化浸出技术，比如，在浸出液中加入适当的金属阳离子，或者是表面活性剂，改善微生物的遗传物质，提高微生物的活性，从而提升浸出效率。
运用微波电磁波的穿透性，以及热效应和非热效应，通过加热黄铜矿，起到很好的催化作用，可加快黄铜矿的浸出效率，与传统的加热方式相比，微波技术加热的可选择性，以及浸出无污染的特性，使其在冶金行业中得到一定的应用，在倡导环境保护的今天，具有十分广阔的推广前景。
关键词：微生物强化浸出；微波技术；黄铜矿冶金中图分类号：TF18 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）18-0015-2收稿日期：2020-09作者简介：李正中，男，生于1979年，汉，云南大理人，本科，冶炼工程师，研究方向：有色冶金。
湿法炼铜是一种非常环保的冶金技术，与火法冶金相比，其不会产生SO 2，对环境的污染程度较小，受到了冶金行业的普遍关注。
湿法炼铜的浸出技术较多，比如，生物堆浸、微生物浸出、搅拌堆浸、加压浸出等，其中，微生物浸出受到的关注度教高，其对环境的污染非常小，并且冶金投入的成本低，在冶金行业内应用较为普遍。
1 微生物强化浸出在黄铜矿冶金中的运用低品位硫化铜矿是冶炼黄铜的主要矿物质，而其中黄铜的浸出对技术要求较高，并且浸出困难，需要强化微生物的浸出能力，提高浸出的效率，可以应用以下措施，增强微生物的活性，从而加快浸出速度，缩短浸出时间。
1.1 微生物浸出原理微生物浸出的原理是，利用其细菌的氧化性，与矿石中的低价硫发生反应，细菌获取了生长所需的营养物质，同时细菌通过培养基，获取N、K、P，和其他微量元素，满足自身生长繁殖的需求，再与矿石中的二价铁发生氧化反应，生成三价铁，而三价铁具有很强的浸出能力，可用于浸出难度大的矿石冶金中。
黄铁矿在微生物浸矿技术中的应用摘要：在生物浸出中黄铁矿的加入对一些矿物的浸出有促进作用，可有效缩短浸出周期，降低酸耗。
本文主要介绍了国内外在对于黄铁矿在微生物堆浸技术应用中的相关研究，进展以及目前存在的问题。
关键词：黄铁矿微生物堆浸微生物浸矿技术以其能耗低、浸出周期短等特点，广泛应用于各矿山。
但该技术对一些难浸或堆浸成本相对较高的矿石，如酸耗高、堆浸周期长及氧化程度较差的矿石而言，堆浸效果尚不理想。
因而在微生物浸矿过程中加入黄铁矿可优化浸矿条件。
黄铁矿是自然界中分布最广的硫化矿物，往往与其他矿物伴生，其本身开采价值不是很大。
但是，在矿石的微生物浸出过程中，黄铁矿既是生物的能源，又为浸出体系提供Fe3+，而且大量溶解时会产生大量的硫酸，造成一定的环境污染[1]。
所以，研究黄铁矿在微生物浸矿过程中的作用，对湿法冶金有重要的指导意义。
不仅可以降低环境污染还可以降低酸耗。
1 国内外对黄铁矿在微生物浸出技术中应用的研究进展1.1 国外黄铁矿对微生物堆浸技术研究进展冶金是一种细菌作用与湿法冶金相结合的新工艺，1983年第五届细菌浸出国际会议上正式命名为生物冶金。
经过多年的研究和发展，微生物浸矿技术已逐步走向工业生产，对于如何提高浸出效率也有很多研究。
P.d’HUGUES等人在高固体浓度下进行微生物对含钴黄铁矿的连续浸出研究，发现大充气量对菌的生长有影响[2]。
铵盐的使用，有利于微生物浸矿中细菌在固体基质上依附生长。
并展示了不同条件相互综合下，使得钴回收率在一个良好的水平。
Adibah Yahya,D.Barrie Johnson在低PH和低氧化还原电下利用革兰氏阳性菌对混合黄铁矿浸出，研究发现利用微生物的优势，在pH<1以及低氧化还原电位的条件下，矿物的浸出仍然可以有效的进行[3]。
K.Blight,D.E.Ralph,S.Thurgate用X射线电子能谱法和扫描电子显微镜对经过微生物浸出的黄铁矿表面结构观测，发现暴露在溶浸液中的黄铁矿氧化程度更大，这样对微生物浸出矿物有良好的促进作用[4]。
第16卷第9期 2007年9月中 国 矿 业CHINA MINING MAG AZINE Vol.16,No.9September 2007浸矿微生物鉴定研究进展陈勃伟,温建康,刘文彦(北京有色金属研究总院生物冶金国家工程实验室,北京100088) 摘 要:为了探明浸矿过程中微生物的组成,通过比较浸矿微生物鉴定的常规方法、免疫学方法和分子生物学方法的优缺点,并参考研究现状,指出利用现代分子生态学的方法可快速鉴定浸矿微生物,多种方法组合使用可获得更加全面的浸矿微生物组成演替信息。
关键词:浸矿微生物;生物冶金;分子生物学方法;免疫学方法 中图分类号:TF111131+1 文献标识码:A 文章编号:1004-4051(2007)09-0103-04Progress in identif ication of bioleaching microorganismsCH EN Bo 2wei ,WEN Jian 2kang ,L IU Wen 2yan(National Engineering Laboratory of Biohydrometallurgy ,G eneral ResearchInstitute for Nonferrous Metals ,Beijing 100088,China ) Abstract :In order to explore the composition of microorganisms in the bioleaching process ,in terms ofpresent research situation ,advantages and disadvantages of conventional methods 、immunological methods and molecular biological methods for identification of bioleaching microorganisms is compared 1It is pointed out that the use of modern molecular ecological methods can quickly identify bioleaching microorganisms ,while the integration of several methods can get more comprehensive information about constitution and suc 2cession of bioleaching microorganisms 1 K ey w ords :bioleaching microorganisms ;biohydrometallurgy ;molecular biological methods ;immuno 2logical methods收稿日期:2007-05-11基金项目:“973”课题(2004CB619205)资助项目作者简介:陈勃伟(1984-),男,汉,陕西乾人,硕士研究生,主要研究方向为生物冶金。
随着我国矿产资源的不断开发利用,富矿资源日趋贫乏,以贫、细、杂为突出特点的难选冶矿石,所占比例不断上升,致使常规的选冶方法,在技术和经济两方面都面临严峻的挑战。
对于铜、金、铀等金属需求量的不断增加以及成本的节约化,促使冶金技术的不断进步,由此产生了生物冶金技术。
生物冶金技术具有工艺简单、流程短、装备简单、投资小、成本低、污染轻、资源消耗量小以及能够处理低品位矿等诸多优点,适合社会可持续发展的要求,因此,生物冶金技术的开发研究,己经成为矿产资源利用领域的前沿研究课题。
随着生物冶金技术研究的不断深入,学者对在生物浸矿体系中起关键作用的浸矿微生物的研究越来越多。
本文将对浸矿微生物鉴定的常用方法进行综述,为浸矿微生物的鉴定提供一定的参考,以便能更好的利用生物冶金技术。
1 常规方法 微生物鉴定的常规方法,是指通过纯培养,获得纯菌株后,将测定的细胞的形态学、生理学、生态学的各种指标,与权威性的菌种鉴定手册比较,获得菌种的分类信息〔1〕。
早期的鉴定,就是通过此方法进行的,但是,这种方法需要的时间长,而且有些浸矿微生物难以获得纯培养。
Johnson 〔2〕曾通过平板培养的方式,发现有机物对专性自养菌A ci dit hiobacill us f erroox i dans 有毒害作用,导致它很难在固体琼脂培养基上生长,但通过夹层培养或引入异养菌A ci di p hil um ,可获得纯的A t 1f er 2roox i dans 。
由此可以推断,早期获得的纯的A t 1f erroox i dans ,有可能是A t 1f erroox i d ans 和A ci 2di p hil um 的混合菌株。
2 免疫学方法211 免疫荧光法中国矿业第16卷 免疫荧光法是一种使结合有荧光素的抗体与抗原进行反应,借以提高免疫反应灵敏度和适合显微镜观察的免疫标记技术。
Baker和Mills〔3〕将荧光抗体(Fluorescent antibody,FA)和22(p2Iodo2 p henyl)232(p2Nit rop henyl)252Phenyltet razolium Chloride(IN T)结合,此技术又称为FA IN T。
他们利用FA IN T技术研究了酸性和非酸性环境中T hiobacill us f erroox i d ans的分布。
通过比较FA IN T技术,荧光抗体染色和M PN(Most Prob2 able Number),结果表明,M PN低估活细胞数12 3个数量级,而荧光抗体染色估计过高。
212 斑点免疫测定法 该方法是J erez〔4〕提出来的,可以快速特异性鉴定T1f erroox i dans、L1f erroox i d ans和T hio2 bacill us t hioox i dans。
该方法的基本过程为:首先,将要鉴定的细菌以硝酸纤维素滤膜过滤,使细菌呈点状分布在膜上。
然后,用一次抗体和细胞反应,再与酶结合的可以和一次抗体特异结合的二次抗体反应。
酶通过催化无色底物产生有色底物,斑点中要鉴定细菌的数量与有色底物的多少成正比。
同时,做一细菌数已知的对照试验,通过计算机图像分析软件,来确定斑点中细菌的数量。
该方法可以检测的最低限为每个斑点103个细胞。
3 分子生物学方法 对于浸矿微生物的检测,免疫学方法是针对某一种已知菌或多个菌种的检测。
但是,随着人们对于浸矿微生物的认识逐渐加深,发现能够浸矿的细菌种类很多,而且存在一些未知的菌种。
因此,针对单一菌种或者多个菌种的检测,已不能说明浸矿环境中的微生物种群的问题,便逐渐发展出了可以检测微生物种群的技术,这也是随着现代分子生物学的技术而发展起来的,特别是PCR技术。
通过PCR扩增后,原有的DNA可以扩增106倍以上,因此,对于分析微量且浓度低的样品特别有效。
311 16S rRNA基因序列分析 由于16S rRNA作为原核生物分类的一个标准,因此,将16S rRNA基因全长测序后与现有的数据库比较,就可知道原核生物的分类信息。
Okibe等〔5〕用此方法研究了搅拌罐浸出操作中的微生物群落,共分离到4种菌:A t1cal d us、L e pto2 s pi rill um sp1、S ul f obacill us sp1和Ferropl asm a。
这些原核生物的相对数量,在三个采样的反应器中是变化的。
随着矿物的氧化,Ferropl asm a成为优势菌,而且在第三个反应器中,占到了平板分离的99%以上。
证明混合铁氧化菌和硫氧化菌,可加速硫化矿物的氧化,也表明随着矿物的溶解,微生物种群也会随着改变。
312 构建克隆文库 克隆文库的构建分为以下几步:首先提取样品核酸,PCR扩增16S rRNA基因,扩增产物与载体相连,然后将载体转入大肠杆菌,通过固体平板培养的方式,挑选阳性菌落,组成克隆文库。
再提取阳性克隆的质粒,测序后与NCB I中的数据库进行比较,就可知道文库中的菌种及数量。
郝春博〔6〕通过16S rRNA基因文库的构建,对浸矿微生物生态学进行研究。
表明某反应器内嗜酸菌的组成,主要包括五种嗜酸细菌L1f erri p hil um,A1cal d us, S ul f obacill us sp1,A licyclobacill us sp1和革兰氏阳性嗜酸铁氧化菌,其中前三种是稳定存在的。
313 PCR2SSCP(PCR2Single St randed Confor2 mation Polymorp hism) 单链构象多态性(Single Stranded Conforma2 tion Polymorp hism)的原理,是基于不同单链DNA的不同折叠构象会影响电泳进程中的迁移率。
通过PCR扩增出的DNA,经变性产生两条互补的DNA单链,由于碱基序列及空间构象的不同,在非变性聚丙烯酰胺凝胶中呈现不同的带型。
Foucher等〔7〕应用SSCP研究了含钴黄铁矿柱浸和搅拌罐浸出中细菌种群演化,分别研究了吸附在矿石上以及浸出液中的细菌组成。
浸出液中,在实验的第一阶段,优势菌为T1cal d us,之后被L1 f erroox i dans代替。
吸附在矿石上的优势菌始终为是L1f erroox i dans。
S ul f obacill us t hermos ul f i2 doox i dans不是很恒定,似乎在柱浸时生长更好。
314 PCR2D GGE(PCR2Denat ured Gradient Gel Elect rop horesis) 变性梯度凝胶电泳(Denat ured Gradient Gel Elect rop horesis)的基本原理,基于当双链DNA 在变性梯度凝胶中进行到与DNA变性湿度一致的凝胶位置时,DNA发生部分解链,电泳迁移率下降,当解链的DNA链中有一个碱基改变时,会在不同的时间发生解链,因影响电泳速度变化过程而被分离。
Demergasso等〔8〕采用D GGE对智利的一个低品位粗制硫化铜矿堆浸中的微生物群落进行了一年的监测。
第一阶段主要是A t1f erroox i d ans 和古细菌S ul f uris p haera。
第二阶段(从2252338天)主要是L eptos pi rill um和Ferropl asm a。
第三阶段(从598到749d)S ul f obacill us成为优势菌,Ferropl asm a是唯一检测到的古细菌。
