生物选矿技术第七章

生物选矿目录第一节生物选矿的基本概念 (3)1.什么是生物选矿工艺？ (3)2.微生物浸矿工艺包括什么？ (3)3.什么是生物浸出？ (4)4.什么是生物氧化？ (5)5.生物浸出和生物氧化的主要区别是什么？ (5)6.什么是自养菌和异养菌？ (5)7.生物选矿技术研究的方向主要有哪些？ (5)第二节生物细菌及工业应用 (6)8.生物氧化细菌分为哪几类？ (6)9.如何对细菌进行说明？ (6)10.细菌的计量方法有哪些？ (6)11.浸矿细菌如何采集？ (7)12.浸矿细菌如何分离？ (7)13.细菌浸出过程的影响因素有哪些？ (7)14.对细菌浸出有促进作用的表面活性剂有哪几类？ (8)15.工业生产应用的主要菌种有哪些？ (8)16.影响细菌生长的因素有哪些？ (9)17.生物氧化过程中细菌有哪些作用？ (9)18.细菌的测定和计量方式有哪些？ (10)19.生物氧化工艺类型的分类？ (11)20.工业上生物氧化(浸出)的方法有哪些？ (12)第三节金矿石处理 (13)21.什么是难处理金矿石？ (13)22.难浸金矿石的三种类型？ (13)23.难处理金矿石的预处理工艺的分类有几种？ (14)24.典型生物氧化厂的简介？ (15)第一节 生物选矿的基本概念1. 什么是生物选矿工艺？人类有目的的采用生物技术从矿物中直接或间接提取有用金属的方法。

根据生物作用于目的矿物的过程与结果的不同，生物对矿物的氧化过程可以分为两类：生物浸出(：Bio —leaching)和生物氧化(Bio —oxidation)。

2. 微生物浸矿工艺包括什么？微生物浸矿工艺包括堆浸法、地浸法、槽浸法以及搅拌浸出法等。

（1）堆浸法：堆浸一般都在地面以上进行。

该工艺通常利用斜坡地形。

将待处理大块矿石 (未经破碎或经过一段粗碎)堆置在不透水的地基上，形成矿石堆，在矿堆表面设置喷淋管路，向矿堆中连续或间断地喷洒微生物浸出剂进行浸出，并在地势较低的一侧建筑集液池收集浸出液。

选矿安全技术与选矿工艺流程第一节选矿安全技术选矿是利用矿物的物理或化学性质的差异，借助各种选矿设备将矿石中的有用矿物和脉石矿物分离，并达到使有用矿物相对富集的过程。

它是一门分离富集、综合利用矿产资源的技术科学。

一、矿物与矿石(一)矿物矿物是指在地壳中由于自然的物理化学作用或生物作用，所生成的自然元素(如金、石墨、硫黄)和自然化合物(如磁铁、黄铜、石英)，其成分比较均一。

直接与选矿有关的矿物性质主要有以下几点：①比重，是指矿物重量与4℃时同体积水的重量之比值。

②密度，是指单位体积矿物的质量。

③导电性，是指矿物的导电能力。

④磁性，是指矿物被磁铁吸引或排斥的性质。

⑤润湿性，是指矿物能被水润湿的性质。

(二)矿石矿石，是指在现代化经济技术条件下，可以开采、加工、利用的矿物集合体。

矿石由有用矿物和脉石矿物组成。

有用矿物，是指能为国民经济所利用的矿物，即选矿所能选出的预想的矿物。

脉石矿物，是指国家尚不能利用的矿物。

(三)矿石的性质矿石的性质包括矿石的成分、矿物组成、结构、构造(如颗粒和集合性的大小、形状、分布以及颗粒间的连晶等)，矿石中金属元素的赋存状态，矿石的物理化学性质等。

二、选矿的作用冶金工业的飞速发展，鞭策采矿要加快步伐，提高效率，采取高效率低消耗的选矿方法，剔除采矿过程中贫化混入的岩石，恢复矿物地质品位，富集有用矿物。

第二节选矿工艺流程选矿工艺是由选前的矿石准备作业、选别作业、选后的脱水作业所组成的连续生产工艺。

一、选前的准备作业选前的准备作业通常分破碎筛分作业和磨矿分级作业两个阶段进行。

首先由采矿场送来的原矿，经过破碎机破碎，而后经筛分机进行筛分，再将筛分后的细矿送到磨矿机磨成粉状，并通过分级机分级，使原矿中的有用矿物和脉石达到单体解离，得到满足选别要求的粉矿浆。

二、选别作业选别作业是将已经单体解离的矿石，采用物理或化学手段，使有用矿物和脉石分离的工序。

最常用的分选方法有：(一)浮选法浮选是依据各种矿物表面性质的差异，在浮选机中添加适当的药剂，从矿浆中借助于气泡的浮力，达到选分矿物的目的。

第六、七章知识要点第一节：杂交育种到诱变育种一、杂交育种（一）定义：杂交育种是将两个或两个以上的优良性状通过交配集中在一起，在经过选择和培育，获得新品种的方法。

（二）原理：基因重组（三）方法：杂交→自交→选优→自交……（四）实例：高产矮秆水稻的培育（五）应用：杂交水稻，中国荷斯坦牛（六）优点：通过杂交使位于不同个体上的优良性状集中于一个个体上。

（七）缺点：育种所需时间较长（一般需7－8年）二、诱变育种（一）定义：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变。

（二）原理：基因突变（三）应用：“黑农五号”大豆，青霉菌高产菌株的选育（四）优点：提高基因突变频率，加快育种进程（五）缺点：有利个体少，须大量处理供试材料，工作量大。

三、四种育种方法的比较一、基因工程（一）概念：基因工程：即基因拼接技术或DNA重组技术。

通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状（二）原理：基因重组（三）操作水平：DNA分子水平（四）结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。

（五）过程：供体细胞目的基因受体细胞获得新性状（六）基因操作的工具1.基因工程的剪刀：限制性内切酶（1）来源：微生物（2）种类：已发现的有200多种（3）特点：一种限切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定切点切割2.基因工程的针线：DNA连接酶，其作用是将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。

3.基因工程的运载体：质粒、噬菌体和动、植物病毒等（1）符合运载体的条件：能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有标记基因，便于进行筛选。

（2）常用的运载体：质粒（存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子）、噬菌体和动、植物病毒等（共同特点：都有侵染或进入宿主细胞的能力）（六）基本步骤第一步：获取目的基因（注意：要保持基因的完整性）第二步：目的基因与运载体结合（注意：要用同一种限制酶切取目的基因和运载体，并用DNA连接酶连接。

一、化学及生物选矿（重点掌握生物化学选矿的本质、基本过程及每个过程的定义）化学选矿矿物的化学处理定义：矿物的化学处理是一种化学加工方法。

它以矿物原料为加工对象，利用不同矿物在化学性质上的差异，采用化学处理或化学处理与物理选矿相结合的方法，使有价组分得以富集和提纯，最终产出化学精矿或单独产品（金属或金属化合物）。

化学选矿的一般过程：1）原料准备：矿物原料的破、磨、配料；预先富集。

2）焙烧：使目的组分矿物转变为易浸的或易于物理分选的形态，部分杂质分解挥发或转变为难浸的形态，且可改变原料的结构构造。

3）浸出：使有用组分或杂质组分选择性地溶于浸出液中，从而使两种组分分离。

一般情况下浸出含量少的组分。

4）固液分离：采用沉降倾析、过滤和分级等方法处理浸出液，以获得供后续处理的澄清溶液或含少量细矿粒的稀矿浆。

5）浸出液净化：采用化学沉淀法、离子交换法或溶液萃取法等进行净化分离，以获得有用组分含量高的净化溶液6）制取化学精矿：从净化液中采用化学沉淀法、金属置换法、金属沉积法以及物理选矿法，沉淀析出化学精矿。

常见的化学选矿方法：1）矿石焙烧2）矿物浸出3）离子交换4）溶剂萃取5）离子沉淀6）置换沉淀7）金属沉积1）矿石焙烧：在适当气氛中加热矿物原料至低于矿物组分熔点温度，使目的组分与炉气发生化学反应转变成适于后续作业所要求的形态的过程，称为焙烧。

（氧化焙烧，硫酸化焙烧，氯化焙烧，离析焙烧，还原焙烧，磁化焙烧，加盐焙烧，煅烧，微波加热）2）矿物浸出：浸出是溶剂选择性地溶解矿物原料中某组分的工艺过程。

矿物原料浸出的任务，是选择适当的溶剂使矿物原料中的目的组分选择性地溶解于溶液中，达到有用组分与杂质组分或脉石组分相分离的目的。

因此，浸出过程本身是一个目的组分提取与分离的过程。

（依浸出过程物料的运动方式，可分为渗滤浸出和搅拌浸出。

依浸出试剂种类，浸出可进一步分为：酸法，碱法，盐浸，细菌浸出，氰化法及混汞法等）3）离子交换：离子交换净化法是溶液中的目的组分离子与固态离子交换剂之间进行多相复分解反应。

利用生物选矿技术提高低品位萤石矿的品位生物选矿技术是一种基于生物学原理和生物化学反应的选矿技术，通过利用微生物的生物学特性、代谢能力和微生物与矿石矿物之间的相互作用，实现对低品位矿石的高效选矿和品位提升。

在萤石矿的选矿领域，生物选矿技术也日益受到关注和应用。

低品位萤石矿是指矿石中萤石含量较低的矿石，其提取萤石的难度较高。

传统的物理化学选矿技术对于低品位萤石矿的处理效果有限。

而生物选矿技术作为一种生态友好和高效的选矿方法，为低品位萤石矿的提取和品位提升提供了新的思路和解决方案。

生物选矿技术利用微生物对矿石的生物浸出、生物悬浮、生物吸附和生物转化等特性，从而实现对低品位萤石矿的矿物分离和富集。

通过引入特定菌种，利用其在矿石表面结合和生物吸附的能力，可以有效地提高萤石矿的品位。

此外，微生物的代谢能力也可以使萤石矿中其他有害元素得以去除，减少对环境的污染。

生物浸出技术是生物选矿技术中的一种重要方法，通过微生物的代谢活性和分泌的酸性物质，能够溶解和浸出矿石中的萤石矿物。

目前已发现的一些酸性菌种如酸性锈矿微生物可以在低温和低氧条件下有效地浸出萤石矿石，提高矿石中萤石的浸出率。

生物浮选技术是通过微生物的代谢活性和表面活性物质对矿石中的萤石进行浮选。

微生物的活性可以改变矿石表面性质，使其对萤石产生亲和力，从而实现萤石与废石的分离和浮选。

一些微生物如溶藻菌可以分泌表面活性剂，通过降低矿石与水之间的表面张力，促进萤石的浮选。

生物吸附技术是通过微生物的特殊生物吸附性质，将低品位萤石矿中的萤石富集到微生物表面，从而实现对矿石中萤石的品位提升。

一些微生物如硫化铁细菌和浮游藻等，具有强大的吸附能力，可以将矿石中的萤石富集到它们的表面，实现对萤石的富集和分离。

生物转化技术是通过微生物的代谢活性和生物转化能力，改变矿石中的矿物组成，降低有害元素的含量，并实现对低品位萤石矿的品位提升。

许多微生物能够利用萤石矿石中的有机物和无机物质，通过代谢产物的作用，使有害金属元素被还原或氧化、解离或吸附，从而降低矿石中有害元素的含量，并提高矿石中萤石矿物的品位。

1、矿物资源微生物技术的未来的发展方向①开发更经济的、有效的低品位铜矿石的微生物堆浸工艺，以提高技术指标和经济效益。

②深入系统地研究金属硫化物矿石微生物浸出过程中的基础理论，特别是细菌与矿物颗粒间的作用机制。

③燃煤微生物脱硫研究工作的进一步深化，无论是采用微生物堆浸、微生物搅拌浸出脱离工艺，还是采用微生物预处理—浮选脱硫工艺，在实现工业化应用之前，都需要进行大量的、深入细致的实验研究工作。

④采用生物吸附技术从工业废水中脱出重金属、镭、铀等有毒物质，集环境污染治理与资源综合利用为一体，将会受到广泛关注。

⑤针对不同矿种，寻找、分离和驯化新的浸矿用工程菌，拓宽矿物资源微生物处理技术的应用范围，将进一步受到重视。

⑥运用基因操纵与微生物工程技术修饰构件浸矿工程菌株将引起人们的更多关注，用蛋白质定量分析、特定酶基因分析、基因克隆及定点突变等一系列与“新工程菌”构件相关的研究工作将逐渐开展。

2、微生物是对所有个体微小的单细胞、结构极为简单的多细胞以及没有细胞结构的低等生物的同意称谓，是一群生物化学上进化地位较低的简单生物。

3.微生物的共同特点及特性①个体小、表面积与体积的比值非常大。

②分布广、种类繁多。

由于微生物及其微小，易随风飞扬，所以它们在自然界中的分布非常广泛，上至大气层的外层，下至深海的海底，无处不在。

③繁殖快。

绝大多数微生物以裂殖方式繁殖后代。

④代谢灵活性大、容易变异。

高等动物和高等植物的酶系是相当不灵活的，在个体发育中，虽然它们的酶系可稍作改变，但无法适应环境条件的较大变化，从而导致了它们在自然界中的分布明显受环境条件的制约。

4、细胞结构及其功能①细胞壁。

主要功能是固定细菌的细胞形态，保护脆弱的原生质体，避免渗透压引起原生质膜破裂，细胞壁还是一种有效地分子筛，它可以阻挡某些分子的进入，使其保留在革兰氏阴性菌的细胞壁和细胞膜之间的蛋白质分子。

此外细胞壁还为鞭毛提供支点，使鞭毛摆动。

②细胞质膜（原生质膜）。

《生物选矿工艺学》课程教学体会生物冶金是上世纪60年代以后逐渐发展起来的一种高新技术。

尤其是铜的生物浸出—萃取—电积技术近20多年来发展迅猛。

在中国，目前，江西德兴铜矿建有处理表外矿的细菌浸出—萃取—电积试验工厂；福建紫金山矿业还建成有年生产能力达1万吨铜（处理混合型铜矿）细菌浸出—萃取—电积生产线。

中国有色金属建设集团、金川公司和西部矿业公司等单位正在积极开展产业化应用工作，众多产业化应用急需大量人才和研究人员，据有关资料显示，国内目前专门针对生物冶金方面开展本科教学几乎是空白。

中南大学上世纪50年代开展生物冶金研究，虽然文革期间有些中断，但先期打下的基础为后续发展奠定了基础。

进入90年代后，先后建立“中国有色金属矿产资源生物提取重点实验室”、“湖南省矿冶生物工程中心”、“生物冶金教育部重点实验室‘等研究平台。

在科学研究方面，积极承担包括国家“973计划”、国家自然科学基金创新群体项目、国家高技术产业化示范工程、国家杰出青年基金等重大科研项目。

科研的良好发展为人才的培养提供了理想的平台和载体。

在人才培养方面，1993年开始在生物冶金方向招收硕士研究生，1995年开始招收博士研究生，2000年生物工程专业开始本科招生，2005年生物技术专业开始本科招生。

生物选矿工艺学作为生物冶金的重点专业课程，对生物冶金专门人才培养起着十分重要的作用。

但是，由于属于新开课程，还没有形成规范的本科教学体系，未能对特色专业课程体系《生物选矿工艺学》深入系统地研究和探索。

从2007年开始，我主讲该门课程，开始探索特色专业课程体系建设的实践。

由于生物工程和生物技术专业是我校近年来新开设的专业，根据学生的实际特点和教学目标的要求，我坚持与时俱进，充分利用现有的科学研究资源，尽量改变过去陈旧的教学方法，最大限度地提高教学质量，培养学生的创新思维和创新意识，努力做到学以致用，使学生获得最大的收获。

在此，我想总结一下自己教这门课的体会。