镍矿资源现状和生物浸出工艺
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镍矿资源现状和生物浸出工艺
小组成员：谭宇轩、邱紫铂、 叶茂青、方利强
1 资源现状
1.1 概况
镍虽然属于小金属品种系列，但是它的重要性 却日益提高，目前已成为发展现代航空工业、国防 工业和建立人类高水平物质文化生活的现代化体系 不可缺少的金属。
1.2 世界资源现状
2000年-2009年，世界镍矿金属年均产量近达130万吨，镍储量却 持续增长，2009年度高达6700万吨、比上年增长4.7%；与此对应，资 源储量静态保障能力也从35年上升至43年。这揭示着：世界镍资源比 较丰富，供应保障能力总体向好（图1）。
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Baidu Nhomakorabea
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2007年
位次
占世界比重 (%)
3 镍矿的生物浸出
3.1硫化镍矿的生物浸出
极度嗜热菌在摇瓶中浸出金川镍铜硫化矿
在68℃、初始pH I.6、接种量10%、矿浆浓度5%条件下，4.5天后镍 和铜可分别浸出99.78%和86.30%
添加酵母(0.005%-0.02%)及硫酸铁(1-5g/l)可强化镍和铜的浸出。 硫化叶菌对黑色岩系钼镍矿进行了系统的研究，并且与常温菌种浸出进行了 试验对比
国家或地区
澳大利亚 巴西 加拿大 中国 古巴 印尼
新喀里多尼亚 菲律宾 俄罗斯 南非 总计
储量
370 67 530 370 550 320 450 41 660 250 4000
1997年
位次 占世界比重(%) 储量
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间接作用
复合作用
细菌浸矿复合作用 理论是指在细菌浸矿过程 中，既有细菌直接作用， 又有通过Fe3+氧化的间 接作用;有时以直接作用 为主，有时则以间接作用 为主，两种作用都不排
除。
以镍黄铁矿为例,发生如下反应： (Ni,Fe)9S8+23O2+14H2SO4→9NiSO4+4Fe2(SO4)3+14H2O (Ni,Fe)9S8+18 Fe2(SO4)3→19NiSO4+45FeSO4+8S 4FeSO4+O2+2H2SO4→12Fe(SO4)3+2H2O
2.2 氧化镍矿的浸矿机理
分为机械破坏与化学溶解两方面。 机械破坏是指由微生物作用引起的岩石基质的机械破碎及分裂过程。 化学作用对矿物溶解的影响更为明显。微生物促进矿物结构的破坏主要是通过 微生物新陈代谢产物和分泌的化学物质腐蚀矿物。化学溶解过程主要包括酸解、 络解、碱解和还原等。 由于用异养微生物进行氧化镍矿的微生物冶金机理的比较复杂，有待进一步的 研究。
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表1 世界镍资源分布格局变化情况 单位：万吨
1.3 国内资源现状
我国镍矿类型主要分为硫化铜镍矿和红土镍矿两大类，但是以 硫化铜镍矿为主，约占全国总量的90%，并且共伴生矿产多、综合 利用价值高；红土镍矿约占总量的10%。我国镍资源形势不容乐 观，近期在国内进一步发现金川矿区这样大型镍矿资源的可能性已经 不大，由于没有新的大型矿床资源支撑，我国镍资源短缺矛盾将日益 突出。
7500 6500
万吨
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3500 2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
年份 2008 2009
图1 2000年-2009年世界镍资源储量情况
类型上看，世界镍资源主要有红土型矿及硫化物型矿两种，其中以红 土型矿为主、约占总量60%，主要分布在赤道附近的古巴、新喀里多尼亚、 印度尼西亚、菲律宾、巴西、哥伦比亚和米多尼加等国；硫化物型矿只占 40%，主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚、中国、南非等国家。此外， 在深海特别是在太平洋深海的锰结核中也蕴藏着丰富的镍。
属硫化物氧化为酸溶性的二价金属离子和硫
化物的原子团,使其矿物溶解。在镍矿浸出中,
细菌是直接浸蚀镍的硫化矿物。
NiS+2O2→NiSO4 NiS+H2SO4+1/2O2→NiSO4+ H2O+S
2 2.1 硫化镍矿的浸矿机理
矿石在细菌作用过程中产生的 硫酸高铁和硫酸作用下发生化学溶 解作用。反应中产生的Fe2+在细菌 作用下又被氧化成Fe3+,形成新的 氧化剂，使间接作用不断进行下去。 这类作用的特点是有Fe3+和Fe2+ 在过程中起了桥梁作用。
哈密矿位于中国新疆哈密的天山和阿尔泰山造山带 上，储量为12Mt（指示储量），平均Ni品位0.4％。矿 物学和化学分析结果表明这是一种典型的高铁、低镁型 硫化镍贫矿。因此，需要研发一种经济处理硫化镍贫矿 的工艺。
哈密矿采用A.ferrooxidans、A.thiooxidans和L.ferrooxidans混合 浸矿细菌，对哈密硫化镍贫矿进行了细菌浸出试验研究，结论如下:
而氧化矿微生物浸出研究处于起步阶段。由于氧化物型镍钴 矿资源难以用传统方法提取镍钴金属，所以利用异养微生物处理 氧化物型镍钴矿，是扩大镍钴资源利用范围和总量，缓解我国镍 钴资源短缺现状的必然途径。这在一定程度上大大提高了微生物 冶金的范围，使得氧化型矿物也能用微生物的方法进行选别。
4 应用实例
哈密低品位硫化镍矿生物浸出试验研究
与国外资源相比，我国镍矿资源具有两个显著特点： ①矿石品位较富，平均镍大于1%的硫化镍富矿约占全国的40%； ②我国镍资源分布高度集中，甘肃、陕西、吉林及新疆四省（区）的 镍矿储量约占全国总量的97.7%，其中特别是甘肃，其镍储量约占 全国总量的84%。
2
细菌浸矿机理
直接作用机理：指细菌与矿物表面接触,将金
pH =2 时硫化叶菌对镍的浸出率为 100%，对钼的浸出率为 66. 97%。 硫化叶菌对钼的浸出稳定在 66% 左右。
3.2氧化镍矿的生物浸出
用微生物的方法处理矿石最早起源于对硫化矿的处理，这跟 矿石含硫有利于细菌生存密切相关，目前研究工作主要集中在利 用化能自养细菌浸出硫化矿，并已在金、镍、铜等金属硫化矿上 实现工业化生产。
小组成员：谭宇轩、邱紫铂、 叶茂青、方利强
1 资源现状
1.1 概况
镍虽然属于小金属品种系列，但是它的重要性 却日益提高，目前已成为发展现代航空工业、国防 工业和建立人类高水平物质文化生活的现代化体系 不可缺少的金属。
1.2 世界资源现状
2000年-2009年，世界镍矿金属年均产量近达130万吨，镍储量却 持续增长，2009年度高达6700万吨、比上年增长4.7%；与此对应，资 源储量静态保障能力也从35年上升至43年。这揭示着：世界镍资源比 较丰富，供应保障能力总体向好（图1）。
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位次 占世界比重(%) 储量
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占世界比重 (%)
3 镍矿的生物浸出
3.1硫化镍矿的生物浸出
极度嗜热菌在摇瓶中浸出金川镍铜硫化矿
在68℃、初始pH I.6、接种量10%、矿浆浓度5%条件下，4.5天后镍 和铜可分别浸出99.78%和86.30%
添加酵母(0.005%-0.02%)及硫酸铁(1-5g/l)可强化镍和铜的浸出。 硫化叶菌对黑色岩系钼镍矿进行了系统的研究，并且与常温菌种浸出进行了 试验对比
国家或地区
澳大利亚 巴西 加拿大 中国 古巴 印尼
新喀里多尼亚 菲律宾 俄罗斯 南非 总计
储量
370 67 530 370 550 320 450 41 660 250 4000
1997年
位次 占世界比重(%) 储量
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间接作用
复合作用
细菌浸矿复合作用 理论是指在细菌浸矿过程 中，既有细菌直接作用， 又有通过Fe3+氧化的间 接作用;有时以直接作用 为主，有时则以间接作用 为主，两种作用都不排
除。
以镍黄铁矿为例,发生如下反应： (Ni,Fe)9S8+23O2+14H2SO4→9NiSO4+4Fe2(SO4)3+14H2O (Ni,Fe)9S8+18 Fe2(SO4)3→19NiSO4+45FeSO4+8S 4FeSO4+O2+2H2SO4→12Fe(SO4)3+2H2O
2.2 氧化镍矿的浸矿机理
分为机械破坏与化学溶解两方面。 机械破坏是指由微生物作用引起的岩石基质的机械破碎及分裂过程。 化学作用对矿物溶解的影响更为明显。微生物促进矿物结构的破坏主要是通过 微生物新陈代谢产物和分泌的化学物质腐蚀矿物。化学溶解过程主要包括酸解、 络解、碱解和还原等。 由于用异养微生物进行氧化镍矿的微生物冶金机理的比较复杂，有待进一步的 研究。
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表1 世界镍资源分布格局变化情况 单位：万吨
1.3 国内资源现状
我国镍矿类型主要分为硫化铜镍矿和红土镍矿两大类，但是以 硫化铜镍矿为主，约占全国总量的90%，并且共伴生矿产多、综合 利用价值高；红土镍矿约占总量的10%。我国镍资源形势不容乐 观，近期在国内进一步发现金川矿区这样大型镍矿资源的可能性已经 不大，由于没有新的大型矿床资源支撑，我国镍资源短缺矛盾将日益 突出。
7500 6500
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图1 2000年-2009年世界镍资源储量情况
类型上看，世界镍资源主要有红土型矿及硫化物型矿两种，其中以红 土型矿为主、约占总量60%，主要分布在赤道附近的古巴、新喀里多尼亚、 印度尼西亚、菲律宾、巴西、哥伦比亚和米多尼加等国；硫化物型矿只占 40%，主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚、中国、南非等国家。此外， 在深海特别是在太平洋深海的锰结核中也蕴藏着丰富的镍。
属硫化物氧化为酸溶性的二价金属离子和硫
化物的原子团,使其矿物溶解。在镍矿浸出中,
细菌是直接浸蚀镍的硫化矿物。
NiS+2O2→NiSO4 NiS+H2SO4+1/2O2→NiSO4+ H2O+S
2 2.1 硫化镍矿的浸矿机理
矿石在细菌作用过程中产生的 硫酸高铁和硫酸作用下发生化学溶 解作用。反应中产生的Fe2+在细菌 作用下又被氧化成Fe3+,形成新的 氧化剂，使间接作用不断进行下去。 这类作用的特点是有Fe3+和Fe2+ 在过程中起了桥梁作用。
哈密矿位于中国新疆哈密的天山和阿尔泰山造山带 上，储量为12Mt（指示储量），平均Ni品位0.4％。矿 物学和化学分析结果表明这是一种典型的高铁、低镁型 硫化镍贫矿。因此，需要研发一种经济处理硫化镍贫矿 的工艺。
哈密矿采用A.ferrooxidans、A.thiooxidans和L.ferrooxidans混合 浸矿细菌，对哈密硫化镍贫矿进行了细菌浸出试验研究，结论如下:
而氧化矿微生物浸出研究处于起步阶段。由于氧化物型镍钴 矿资源难以用传统方法提取镍钴金属，所以利用异养微生物处理 氧化物型镍钴矿，是扩大镍钴资源利用范围和总量，缓解我国镍 钴资源短缺现状的必然途径。这在一定程度上大大提高了微生物 冶金的范围，使得氧化型矿物也能用微生物的方法进行选别。
4 应用实例
哈密低品位硫化镍矿生物浸出试验研究
与国外资源相比，我国镍矿资源具有两个显著特点： ①矿石品位较富，平均镍大于1%的硫化镍富矿约占全国的40%； ②我国镍资源分布高度集中，甘肃、陕西、吉林及新疆四省（区）的 镍矿储量约占全国总量的97.7%，其中特别是甘肃，其镍储量约占 全国总量的84%。
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细菌浸矿机理
直接作用机理：指细菌与矿物表面接触,将金
pH =2 时硫化叶菌对镍的浸出率为 100%，对钼的浸出率为 66. 97%。 硫化叶菌对钼的浸出稳定在 66% 左右。
3.2氧化镍矿的生物浸出
用微生物的方法处理矿石最早起源于对硫化矿的处理，这跟 矿石含硫有利于细菌生存密切相关，目前研究工作主要集中在利 用化能自养细菌浸出硫化矿，并已在金、镍、铜等金属硫化矿上 实现工业化生产。