细菌冶金的原理
微生物冶金的原理及工艺
利用微生物能够把金矿、银矿、铜矿和铁矿中的某些金属选择性地溶解出来，称为微生物冶金。具有资源利用充分、成本低、投资小、设备要求简单、流程灵活、过程易于控制、无环境污染的特点。
例如
2、浸矿微生物种群
大多为化能自养型细菌，耐酸性、以氧化硫磺以及硫化物获得能量的细菌最常用。
（1）氧化亚铁硫杆菌
革兰氏阴性菌，杆状、严格好氧、严格无机化能自养；
可氧化铁、还原硫、硫化铜以及硫化矿பைடு நூலகம்
温度5-40摄氏度，最适合温度28-35摄氏度
pH=1.2-6.0，最适合pH2.5-2.8
氧化亚铁、元素硫、还原态硫化物获得能量，以二氧化碳为碳源，以铵盐或氮源。
（2）氧化亚铁钩端螺旋菌
革兰氏阴性菌，螺旋状、严格好氧、严格无机化能自养；
可氧化铁和黄铁矿，但不能氧化硫
温度5-40摄氏度，最适合温度30摄氏度
pH=0.5-4.0，最适合pH2.5-3.0
氧化亚铁黄铜矿获得能量，以二氧化碳为碳源，以铵盐或氮源。
（3）氧化硫硫杆菌
革兰氏阴性菌，杆状、严格好氧、严格无机化能自养；
可氧化还原态硫，但不能氧化铁和金属硫化矿
温度5-40摄氏度，最适合温度30摄氏度
pH=1.5-4.0，最适合pH2.5-3.0
氧化还原态硫获得能量，以二氧化碳为碳源，以铵盐或氮源。
3、影响矿物浸出速度
（1）pH
（2）温度
（3）铵盐浓度、二氧化碳浓度等营养物情况、氧浓度、氧化还原电位
（4）铁浓度（0+1+2+3）、硫浓度、还原态硫化物浓度、硫酸盐浓度
（5）矿石粒度、比表面积
（6）微生物种群数量
4、工艺过程
如下图：
微生物冶金
充满含菌浸提液，再加以机械搅拌以增大冶炼速度。这种 方法虽然只能处理少量的矿石，但却易于控制。
• 地下浸提法：这是一种直接在矿床内浸提金属的方法。
这种方法大多用于难以开采的矿石、富矿开采后的尾矿、 露天开采后的废矿坑、矿床相当集中的矿石等
细菌冶金的优点
火山硫玻璃微生物发现
生物冶金的原理
• 生物冶金是指在相关微生物存在时， 由于微生物的催化氧化作用，将矿物 中有价金属以离子形式溶解到浸出液 中加以回收，或将矿物中有害元素溶 解并除去的方法。许多微生物可以通 过多种途径对矿物作用，将矿物中的 有价元素转化为溶液中的离子。利用 微生物的这种性质，结合湿法冶金等 相关工艺，形成了生物冶金技术
• 生物分解：铝土矿存在许多细菌,该类微生 物可分解碳酸盐和磷酸盐矿物。
生物浸出分类
• 堆浸法：通常有矿山附近的山坡、盘地、斜坡等地上，
铺上混凝土、沥清等防渗材料，将矿石堆集其上，然后将 事先准备好的含菌溶浸液用泵自矿堆顶面上浇注或喷淋矿 石的表面，使之在矿堆上自上而下浸润，经过一段时间后 浸提出有用金属。
• 提高金和贱金属的回收率；
• 从商业角度证实下游技术如溶剂萃取、电积法可用 于经生物技术处理过的溶液现物生产贱金属；
• 生产过程的简单化降低了前期投入和运营费用，缩 短了建设时间，维修简单方便；
• 生产在常压和室温（约为25摄氏度）条件下进行， 不用冷却设备，节约了投资和运营资本；
• 生物浸出的废弃物为环境所接受，节约了处理废弃 物的成本，生物浸出的废弃物的预防措施也很少；
黄铁矿
铜铀云母
黄铜矿
砷黄铁矿
微生物冶金的现状
国内：
目前，以中南大学邱冠周教授为首席科 学家已正式启动“微生物冶金的基础研 究”，该项目以教育部为依托、由中南大 学为第一承担单位，北京有色金属研究总 院、山东大学、中国科学院过程工程研究 所、北京矿冶研究总院和长春环境研究院 等单位协作承担，这标志着我国有色金属 矿产选冶领域的基础研究进入了与国际一 流水平同步的发展阶段。
生物冶金技术的原理与方法
生物冶金技术的原理与方法
生物冶金技术的原理与方法主要包括:
1. 微生物提高法:利用微生物的氧化作用,从低品位矿石中提高和富集金属元素。
2. 微生物堆浸法:利用微生物的作用溶解金属,然后用溶液萃取金属。
3. 微生物还原法:微生物代谢产生能溶解金属氧化物的还原剂,将金属还原为元素态。
4. 固定化细胞技术:将微生物固定在载体上,提高微生物的稳定性和可重复使用性。
5. 生物电化学技术:利用微生物的电化学活性,通过电化学反应回收金属。
6. 生物水解技术:使用酶促反应,通过水解提高金属的回收效率。
7. 生物吸附技术:利用微生物表面组分吸附金属,然后进行脱附富集。
8. 基因工程菌株:构建高效的金属回收与富集的基因工程微生物。
9. 生物淋滤技术:利用微生物的作用,从矿石中淋滤出可溶金属。
10. 生物合成技术:使用合成生物学手段,生产特异性金属结合蛋白等。
这些方法可以提高金属回收率,实现绿色环保的资源利用。
微生物冶金技术及其应用12.18
• 美国用细菌浸矿所得的铜已占该国铜产量 的10％以上。全世界用此法生产的铜达20 万吨（占20％），还将继续增长。 • 南非的Mintek矿业公司和澳大利亚Bactech 公司已具有成熟的细菌氧化技术，近年来 不断将其技术推向发展中国家。
国内外微生物浸铀技术发展现状
• 加拿大、印度、南非、法国等国已广泛应用细菌法溶 浸铀矿，并取得良好的经济效益。上世纪八十年代末 期，加拿大率先建起了两座生物浸铀工厂，在微生物 浸铀领域具有先进独到的技术；2002年瑞士建了一 座生物浸铀工厂，同时还回收其它伴生金属，现已进 入试运行阶段。细菌浸矿成本低，可以从常规水冶工 艺无法利用的低品位铀矿石中回收铀。
微生物冶金技术及其应用
李 江 刘亚洁 饶 军 王剑锋 白 涛
东华理工大学
• 微生物冶金技术是利用细菌或其代谢产物所 引起的生物化学氧化过程对矿物（尤其是硫 化矿）进行的氧化等化学作用，从而自矿石 中溶浸目的矿物的技术。 • 该技术是近几十年来兴起的以湿法冶金和微 生物学为基础的一门新兴交叉学科。 • 优势：反应条件温和 ，低能耗，环境友好。
微生物冶金技术研究及应用现状
国外生物冶金技术发展现状 • 1958年，美国利用氧化铁硫杆菌渗滤浸出由他矿的 硫化铜获得成功并取得专利。 • 生物冶金技术在细菌浸铜基础上已发展到浸出多种 贵重、放射性、稀有金属的技术，包括金、镍、铀、 钴、钼、铋、锌、锰、铅、硒、镉等。 • 目前世界上已有五十多家微生物浸出的生产装置， 主要分布在加拿大、法国、南非、美国、澳大利亚、 秘鲁、墨西哥等国。
2 FeS 2 + 7O2 + 2 H 2 O Th. ferrooxidans → 2 FeSO4 + 2 H 2 SO4 CuFeS 2 + 3O2 + 2 H 2 O Th. ferrooxidans → FeSO4 + CuSO4 + 2 H 2 FeAsS 2 + O2 + H 2 O Th. ferrooxidans → FeSO4 + H 3 AsO4 ( H 3 AsO3 )
微生物湿法冶金
微生物培养基制备与优化
培养基成分：包括碳源、氮源、无机盐等 培养基配比：根据微生物种类和生长需求进行优化 培养基灭菌：采用高压蒸汽灭菌等方法确保无菌环境 培养条件控制：温度、pH值、氧气等条件对微生物生长的影响
微生物接种与培养条件控制
微生物种类选择： 根据冶金需求选择 合适的微生物种类
接种量控制：确定 合适的接种量，提 高冶金效率
微生物湿法冶金应用案例
第五章
铜矿微生物湿法冶金应用案例
铜矿资源分布与开 采现状
微生物湿法冶金技 术原理
铜矿微生物湿法冶 金应用流程
实际案例分析：某 铜矿微生物湿法冶 金项目介绍
锌矿微生物湿法冶金应用案例
锌矿资源分布与特点
微生物湿法冶金技术原理
锌矿微生物湿法冶金工艺 流程
锌矿微生物湿法冶金应用 效果与优势
未来市场需求与增长趋势 技术应用拓展与跨界合作
微生物湿法冶金实践经验分 享
第七章
实验室研究经验分享
实验设计：确定合适的实 验方案，包括实验目的、 材料和方法
实验操作：按照实验方案 进行实验操作，注意实验 细节和规范
数据记录：详细记录实验 数据，包括实验结果和异 常情况
结果分析：对实验结果进 行分析和解释，得出科学 结论
未来发展前景与挑战
铀矿微生物湿法冶金应用案例
铀矿微生物湿法冶 金技术原理
铀矿微生物湿法冶 金应用案例背景
铀矿微生物湿法冶 金应用案例过程
铀矿微生物湿法冶 金应用案例结果与 效益
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
微生物湿法冶金优势与挑战
第六章
微生物湿法冶金优势分析
资源利用率高：微生物湿法冶金能够充分利用矿石中的有价金属，提高资源利用率。 环保性：微生物湿法冶金采用生物方法提取金属，避免了传统冶金的污染问题，具有环保性。 高效性：微生物湿法冶金具有较高的金属提取率和较短的周期，提高了生产效率。 灵活性：微生物湿法冶金适用于不同类型矿石的处理，具有较强的适应性。
细菌冶金知识总结
细菌冶金细菌冶金是指利用微生物 (细菌、古菌和真菌) 将矿石中有价金属以离子形式溶解到浸出液的过程。
它主要是应用细菌法溶浸低贫矿、难处理矿等。
细菌冶金的原理关于细菌从矿石中把金属溶浸出来的原理，至今仍在探讨之中。
(1)直接作用机理，所谓直接作用就是酶腐蚀金属矿物，即浸矿微生物附着于到矿石表面与矿石中的硫化矿物发生作用，使矿物氧化溶解。
(2)间接作用机理，所谓间接作用机理是浸矿过程中有 Fe3+ 的参与。
间接作用指的是细菌不需与矿物直接接触，由细菌氧化产生的Fe3+对其它元素进行氧化，而不是细菌直接与矿物作用， Fe3+相应被还原为 Fe2+ ，而 Fe2+又在细菌的作用下被氧化为 Fe3+ 。
(3)复合作用机理，所谓复合作用机理就是指在细菌浸出当中，既有细菌的直接作用，又有通过 Fe3+氧化的间接作用。
有些情况下以直接作用为主，有时则以间接作用为主，但两种作用都不可排除。
细菌冶金的工业化技术(1)堆浸法：通常在矿山附近的山坡、盆地、斜坡等地上，铺上混凝土、沥清等防渗材料，将矿石堆集其上，然后将事先准备好的含菌溶浸液用泵自矿堆顶面上浇注或喷淋矿石的表面 (在此过程中随之带入细菌生长所必须的空气) ，使之在矿堆上自上而下浸润，经过一段时间后浸出有用金属。
含金属的浸出液积聚在矿堆底部，集中送入收集池中，而后根据不同金属性质采取适当方法回收有用金属。
回收金属之后的含菌溶浸液经用硫酸调节 pH 后，可再次循环使用。
其特点是规模大、浸出时间长、生产成本低。
(2)槽浸法：矿石槽浸是一种渗滤浸出作业，通常在渗滤池或槽中进行。
矿石粒度比堆浸小，一般为 -3 到-5mm。
槽浸一次装矿数十到数百吨、周期为数十到数百天，浸出率也比较高。
槽浸的工作方式分为连续式与半连续式两种，一般用于大型冶炼厂，矿石需进行预加工，此法的成本比堆浸高，但反应速度快，金属回收率高，控制比较容易。
槽浸的浸出设备是搅拌反应器，反应器的搅拌可通过机械或空气搅拌方式达到。
细菌炼铜的原理化学式
细菌炼铜的原理化学式细菌炼铜是一种利用微生物中的特定菌株，以及其代谢产物对铜矿石进行提取和浸出的技术。
这种技术在金属提取领域中被广泛应用，因为它相对于传统的化学方法来说，具有操作简单、成本低、对环境友好等优点。
首先，细菌炼铜过程中使用的菌株主要属于氧化亚铁菌（Fe(II)-oxidizing bacteria）和硫氧化菌（sulfur-oxidizing bacteria）。
这些菌株在特定的环境条件下，可以利用铁离子和硫化物为能源，将其转化为能被细菌利用的氧化铁和硫酸。
细菌炼铜的过程可以分为以下几个步骤：1. 矿石粉碎和浸出：将含有铜的矿石经过机械粉碎，使其粒径适当缩小，然后通过水浸出，得到含有铜的浸出液。
2. 细菌培养和适应：将上述浸出液中的细菌菌种引进到发酵罐中，通过加入适当的培养基和维生素，提供细菌生长所需的营养物质，使细菌能快速繁殖和适应环境。
3. 氧化铁生成和铜离子溶解：细菌通过代谢将铁离子（Fe2+）氧化为氧化铁（Fe3+），这一过程既为细菌提供能量，也使得铜离子（Cu2+）溶解在溶液中。
4. 氧化铁重生：铜离子溶解后，可通过添加另一种细菌菌株，如硫氧化菌，将氧化铁还原为可再次被氧化铁菌氧化的亚铁离子（Fe2+），这个过程称为铁离子循环。
5. 铜沉淀和回收：最终，铜以氧化铜的形式沉淀在浸出液中，然后通过离心沉淀、滤纸过滤等手段，将其从溶液中分离出来。
整个细菌炼铜过程的化学反应可以用以下化学式表示：1. 铜离子溶解：Cu2S + 4Fe3+ + 8H2O →Cu2+ + 4Fe(OH)3 + H2SO42. 氧化铁生成：4Fe2+ + O2 + 4H+ →4Fe3+ + 2H2O3. 氧化铁重生：4Fe3+ + 4e- →4Fe2+4. 铜沉淀：2Cu2+ + 4OH- →Cu2O + H2O细菌炼铜过程中的关键步骤是细菌的代谢和氧化还原反应。
这些菌株通过吸附、氧化和还原等过程，将铜从矿石中提取出来，并将其溶解在溶液中，最终以氧化铜的形式沉淀下来。
微生物冶金概述
生物冶金细菌学研究进展
最初是由Colmer与Hinkel，分离
a
b
c
得到了氧化亚铁硫杆菌（T.f），拉
开了生物冶金细菌学的研究。现在
已经发现Acidithiobacillus
ferrooxidans、Leptospirillum
ferrooxidans和Acidiphilium spp
等几十个种属普遍存在于浸矿废水
• 1958年美国用细菌在铜矿中浸出了金属铜，之 后有20多个国家的学者开展了微生物冶金工业 的应用的研究。
• 1966年加拿大细菌浸出铀的研究和工业应用获 得成功，使得应用微生物技术在低品位金属矿、 难浸金矿、矿冶废料、矿冶废料处理等方面的应 用呈现较好的前景。已经实现了铜矿、铀矿、金 矿等一系列矿种的微生物浸出生产。南非、加拿 大、美国、英国先后有工厂投入生产应用。
缩短了建设时间，维修简单方便； • 生产在常压和室温（约为25摄氏度）条件下进行，
不用冷却设备，节约了投资和运营资本； • 生物浸出的废弃物为环境所接受，节约了处理废
弃物的成本，生物浸出的废弃物的预防措施也很 少； • 细菌易于培养，可承受生产条件的变化，对水的 要求也很低，每百万水溶液中可溶解固体物2万份。
中的。
d
e
嗜酸氧化亚铁硫杆菌是目 前生物冶金最有应用价值 的一个种。属革兰氏阴性， 化能自养菌，好氧嗜酸， 主要生长在pH1-3的环境
中。
几种浸矿细菌SEM照片
a：Acidithiobacillus ferrooxidans；b：Acidithiobacillus caldus；c： Acidithiobacillus albertensis；d：Leptospirillum ferrophilium；e： Acidiphilium spp.
微生物湿法冶金的进展和展望
改进措施
针对实际应用中存在的问题，可采取以下改 进措施：优化微生物种类和作用条件，提高 金属提取率和回收率；深入研究微生物催化 机理，为新工艺开发提供理论支持；开发绿 色溶剂和新型催化剂，降低生产成本和环境
微生物湿法冶金的进展和展望
汇报人： 日期:
目 录
• 微生物湿法冶金概述 • 微生物湿法冶金的工艺和设备 • 微生物湿法冶金的实验研究和应用 • 微生物湿法冶金的环保和可持续性发展 • 结论和展望
01
微生物湿法冶金概述
微生物湿法冶金的定义和特点
微生物湿法冶金是一种利用微生物及其代谢产物来提取和纯 化金属的绿色技术。它具有高效、环保、可持续等优点，在 替代传统湿法冶金工艺方面具有巨大潜力。
微生物湿法冶金的未来环保和可持续性发展目标及挑战
要点一
发展目标
要点二
挑战与问题
未来微生物湿法冶金技术的发展目标包括：进一步提 高金属提取率和回收率；降低生产成本和环境影响； 开发新型绿色产品和拓展应用领域；实现资源的全面 高效利用和循环经济。
尽管微生物湿法冶金技术具有显著的环保和可持续性 发展优势，但在实际应用中仍存在一些挑战和问题， 如微生物催化效率、作用条件稳定性、生产过程中产 生的有毒有害物质的安全处理等问题需要进一步解决 。同时，加强技术研发和新工艺开发，提高生产效率 和降低成本也是未来发展的重要方向。
05
结论和展望
总结微生物湿法冶金的研究成果和应用经验
01
微生物湿法冶金是一种环保、 高效的金属提取技术，具有广 泛的应用前景。
细菌冶金学
细菌冶金学细菌冶金学是一门研究微生物（包括细菌）在矿山和冶金过程中的应用的科学领域。
这一领域的研究主要集中在利用细菌来促进矿物的溶解、浸出和浓缩等过程，以提高金属的回收率和降低对环境的污染。
细菌冶金学的主要应用包括：1. 生物浸出：细菌可以促进金属矿石中的金属离子的溶解，并将其转化为可浸出的形式。
这种方法在提取铜、铅、锌、铝等金属方面具有潜力，并且可以降低对环境的影响。
2. 生物降解：细菌可以通过降解废弃矿石、尾矿和冶炼渣等物质中的有害物质，减少其对环境的污染。
例如，在铜冶炼过程中，细菌可以降解含有氰化物和硫酸盐的废物。
3. 生物浓缩：细菌可以通过吸附、吸附和降解等作用来富集金属矿石中的金属离子，从而达到浓缩金属的目的。
这种方法在金矿、铀矿等金属矿的处理中得到了应用。
细菌冶金学的发展带来了很多优势，包括：1. 环境友好：相比传统的冶金方法，细菌冶金学能够减少对环境的污染。
它减少了化学反应剂的使用，也减少了废水和废物的产生。
2. 能源效益：细菌冶金学可以通过利用细菌的生物能源来降低能耗。
这些细菌可以使用废弃物或其他可再生能源作为它们的碳源和能源。
3. 矿物处理的选择性：细菌冶金学可以根据不同的矿石和金属类型，选择特定的细菌来实现不同的处理效果。
这提供了更多的灵活性和选择性，以满足不同矿石处理的需求。
细菌冶金学仍然是一个相对新兴的领域，仍有许多挑战需要克服。
例如，细菌的生长条件和产生的代谢产物可能会对矿石处理产生不利影响。
此外，细菌冶金学在商业化和工业化方面仍面临着一些技术和经济上的挑战。
然而，随着对可持续发展和环境友好方法需求的增长，细菌冶金学有望在矿业和冶金工业中发挥越来越重要的作用。
细菌冶金
细菌冶金
细菌冶金又称微生物浸矿，是近代湿法冶金工业上的一种新工艺。
它主要是应用细菌法溶浸贫矿、废矿、尾矿和大冶炉渣等，以回收某些贵重有色金属和稀有金属，达到防止矿产资源流失，最大限度地利用矿藏的一种冶金方法。
细菌冶金始于1974年，当时美国科学家Colmer和Hinkle从酸性矿水中分离出了一株氧化亚铁杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）。
此后美国的布利诺等又从犹他州宾厄姆峡谷矿水中分离得到了氧化铁硫杆菌（T.thiooxidans）和氧化亚铁硫杆菌，用这两种菌浸泡硫化铜矿石，结果发现能把金属从矿石中溶解出来。
至此细菌冶金技术开始发展起来。
在美国，约有10％的铜系应用此法生产所得，仅宾厄姆峡谷采用细菌冶铜法，每年就可回收铜72000 t。
更引人注目的是铀也可采用细菌冶金法采冶回收。
据报道，在加拿大安大略州伊利澳特湖地区，至少有三个铀矿公司在进行这项工作。
如斯坦洛克公司从附近湖水中引入含有氧化亚铁硫杆菌的湖水处理大量贫矿，每月可回收铀的氧化物7000 kg。
近年来，我国细菌冶金的研究和应用也有了相当的发展，利用细菌冶金法炼铜和回收铀具有一定的规模。
目前细菌冶金已发展成了一种重要的冶炼手段，利用此法可以来冶铜、铅、锌、金、银、锰、镍、铬、钼、钴、铋、钒、硒、砷、铊、镉、镓、铀等几十种贵重和稀有金属。
生物冶金原理
生物冶金原理引言：生物冶金是一种将生物技术应用于冶金工业的领域，通过利用微生物和生物化学过程来提取和精炼金属矿石。
它不仅具有环境友好、高效节能的特点，还可以处理含有低品位金属矿石的废料，是一种非常有潜力的冶金技术。
本文将介绍生物冶金的原理及其在冶金工业中的应用。
一、微生物的作用微生物在生物冶金中起着重要的作用。
它们可以通过氧化、还原、酸化和还原等反应，使金属矿石中的金属得以释放或转化。
其中，氧化和还原反应是最为常见的。
例如，厌氧微生物可以通过还原反应将废料中的金属离子还原为金属，从而实现提取金属的目的。
此外，一些酸性微生物可以通过酸化反应将金属矿石中的金属溶解出来，方便后续的提取和精炼过程。
二、生物化学反应生物化学反应也是生物冶金的关键步骤之一。
在生物冶金过程中，微生物通过产生特定的酶来催化金属矿石的溶解和转化。
例如，一些硫氧化菌可以产生硫酸，将金属矿石中的金属氧化为可溶性的金属离子。
此外，一些腐蚀菌也可以产生酸性物质，将金属矿石表面的氧化物溶解，从而提高金属的浸出率和提取率。
三、生物冶金的应用生物冶金技术已经广泛应用于冶金工业中的金属提取和精炼过程。
它可以用于处理低品位金属矿石，包括含金量低的废料和废渣。
相比传统的冶金工艺，生物冶金具有更低的能耗和更高的金属回收率。
此外，生物冶金还可以处理一些难以处理的矿石，如含硫量较高的矿石。
通过利用硫氧化菌的作用，将硫化物矿石中的金属转化为可溶性的金属离子，从而实现金属的提取和回收。
四、生物冶金的优势与传统的冶金工艺相比，生物冶金具有以下优势：1. 环境友好：生物冶金过程中不需要使用大量的化学试剂和高温高压条件，减少了对环境的污染。
2. 能源节约：生物冶金过程中不需要高温高压条件，能够节约大量的能源。
3. 高效经济：生物冶金可以处理低品位金属矿石，提高金属的回收率，降低生产成本。
4. 应用广泛：生物冶金可以处理多种类型的金属矿石，包括含硫量高的矿石和含金量低的废料。
细菌也能“炼”金属
细菌也能“炼”金属作者：王熙章来源：《发明与创新(综合版)》2011年第08期细菌是很微小的生物，冶金是金属冶炼，是重工业生产中的一种，需要几百度甚至上千度的高温才能进行。
这二者怎么能联系到一起呢?答案是：能!原来，“细菌冶金”，用细菌来“冶炼”金属，早在我国古代就进行了，而且现在全世界已有十多个国家用细菌“炼”出了几十万吨的铜。
我国的细菌炼铜，是从公元1034年的北宋开始的，那时叫“胆碱炼铜”。
方法是把铁放入“胆水”中而获得金属铜。
用这种方法，每年生产的铜可达上百万斤。
我国是世界上最早进行胆碱炼铜的国家，比西班牙早七百年，只是当时没人知道原理。
1947年，美国从矿山流出的酸矿水中发现了微生物，这些微生物能浸出矿石中的金属；从这些微生物中，又分离出了氧化亚铁硫杆菌。
自此，细菌冶金的研究就日趋深入地发展起来了。
自然界中有一类细菌，统称化能自养菌，它们的能源来自无机物氧化所产生的化学能，并利用无机的碳、氮源合成全部细胞的有机物。
氧化亚铁硫杆菌就是一种化能自养菌，它们大量生活在无机硫化矿床的酸矿水和酸性土壤中。
这种细菌的菌体呈短杆状，单个或少数成对，菌体一端有鞭毛，能运动。
氧化亚铁硫杆菌有一种特殊的本领，就是能将无机的硫化物(如硫化氢)，其他还原态硫化物及硫磺氧化成硫酸：它们还能将吸收到细胞里的亚铁，氧化为高铁，并利用这些氧化作用所释放出来的化学能量来同化空气中的二氧化碳，以合成菌体及生长所需的有机物。
氧化亚铁硫杆菌具有直接氧化某些矿物中的硫、铁和其他金属，以及破坏矿物、溶解出金属的能力；而所生成的硫酸、硫酸铁，又是许多矿物的有效溶剂。
我们从氧化亚铁硫杆菌身上，可以窥见细菌冶金所依据的一些基本原理。
堆积浸出法是细菌冶金的方法之一。
其步骤是，先将几十万吨矿石堆积成高达百余米的矿石堆，然后用泵把细菌浸出剂、硫酸铁、硫酸喷淋到矿石表面，并使之逐渐渗透。
于是发生了化学反应，生成蓝色的硫酸铜溶液(即我国古书中所称的“胆水”)。
微生物在金属冶炼中的应用
通过深入研究微生物在金属冶炼中的作用机制，可以更好地利用微生物提高金属冶炼效 率和降低能耗。
开发新型微生物冶炼技术
通过开发新型微生物冶炼技术，可以降低传统金属冶炼技术的能耗和污染，提高金属回 收率。
探索微生物在金属冶炼中的新应用
随着科技的发展，可以探索微生物在金属冶炼中的新应用，如利用微生物提取稀有金属 、利用微生物去除金属冶炼过程中的有害物质等。
生物吸附
利用某些微生物对金的特异性吸附作用，将金从溶液中富集起来，再进行提取。
微生物在锌矿冶炼中的应用
生物浸出
利用氧化亚铁硫杆菌等微生物将锌矿石中的不溶性锌矿物转 化为可溶性的锌离子，再进行提取。
生物转化
利用微生物将矿石中的锌化合物转化为更易提取的形态，如 利用嗜酸氧化亚铁硫杆菌将硫酸锌转化为氢氧化锌。
微生物在铁矿冶炼中的应用
铁矿的生物氧化
利用氧化铁硫杆菌等微生物，将铁矿物氧化成铁离子，再通过酸、碱等化学物 质提取铁。
生物还原
利用某些微生物将高价铁离子还原成低价铁离子，如利用脱硫弧菌将三价铁离 子还原成二价铁离子。
微生物在金矿冶炼中的应用
生物氧化
利用氧化亚铁硫杆菌等微生物将金矿石中的硫化物氧化，生成硫酸盐和金氧化物 ，使金从矿石中溶解出来。
属冶炼效果的重要因素。
03
CHAPTER
微生物在金属冶炼中的应用 实例
微生物在铜矿冶炼中的应用
微生物浸出
利用某些微生物如氧化亚铁硫杆菌等 ，通过氧化还原反应将不溶性的铜矿 物转化为可溶性的铜离子，再通过溶 剂萃取、电解等方法提取铜。
生物冶金
利用微生物及其代谢产物，通过与矿 石中铜的化合物发生生物化学反应， 使铜以海绵状的形式逐渐富集，最后 经过冶炼得到纯铜。
微生物湿法冶金医学知识
• 抗生素的生产：许多抗生素都是通过微生物发 酵的方法生产的，而微生物湿法冶金可以帮助 提取和纯化这些抗生素，提高其质量和产量。
• 维生素的生产：维生素是人体必需的营养物质 ，而许多维生素都是通过微生物发酵的方法生 产的。微生物湿法冶金可以帮助提取和纯化这 些维生素，提高其纯度和产量。
• 金属离子的提取和纯化：一些金属离子如铜、 锌、锰等在人体内具有重要的生理功能，而微 生物湿法冶金可以帮助提取和纯化这些金属离 子，为药物和化妆品的生产提供原料。
微生物湿法冶金医 学知识
汇报人： 日期:
目 录
• 微生物湿法冶金概述 • 微生物湿法冶金中的微生物 • 微生物湿法冶金中的化学反应 • 微生物湿法冶金医学知识 • 微生物湿法冶金的环境影响及防治 • 案例分析：微生物湿法冶金的实际应用
01
微生物湿法冶金概述
微生物湿法冶金的定义
微生物湿法冶金是一种利用微生物及其代谢产物作为催化剂，将矿石中的有价金属提取出来的绿色环 保技术。
微生物湿法冶金的应用范围
微生物湿法冶金在医学领域中有着广泛的应用，如药物提取、疫苗生产、放射性 金属的分离等等。
此外，它还在环境保护、能源开发、农业等领域中得到应用，为人类的生产和生 活提供了重要的支持和保障。
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微生物湿法冶金中的微生 物
微生物的种类和作用
细菌
在微生物湿法冶金中，细菌是最常见的微生物，它们通过 氧化还原反应将矿石中的金属离子释放出来。
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真菌
真菌在微生物湿法冶金中扮演着分解有 机物的角色，同时也能通过吸附和富集 作用提高金属的提取率。
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藻类
藻类在微生物湿法冶金中能够吸收和 富集金属离子，为后续提取提供便利 。
“细菌冶金的原理是利用氧化铁硫杆...
“细菌冶⾦”的原理是利⽤氧化铁硫杆菌促使黄铁矿(主要成分FeS2)氧化成硫酸铁和硫酸，并为CO2和H2O合成有机物提供能量，流程如下图。
下列说法错误的是 ( )
A. 氧化铁硫杆菌在反应①中起催化作⽤
B. 整个流程提⾼了能量的利⽤率
C. 图中有机物可能含碳、氢、氧元素
D. 反应①化学⽅程式：4FeS2+15O2+2X=2Fe2(SO4)3+2H2SO4，X为H2O2
D 【解析】A、氧化铁硫杆菌在反应①中，能够促使FeS2氧化成硫酸铁和硫酸，起催化作⽤，正确；B、借助利⽤氧化铁硫杆菌促使FeS2氧化成硫酸铁和硫酸释放的能量供给⼆氧化碳和⽔的反应，提⾼了能量的利⽤率，正确；C、由题意可知，在⼀定条件下⼆氧化碳和⽔合成了成有机物，所以有机物可能含碳、氢、氧元素，正确；D、由
4FeS2+15O2+2X=2Fe2（SO4）3+2H2SO4可知，反应前后铁原⼦都是...。
细菌冶金
细菌冶金1990 年2 月23 日，《中国科学报》报道：法国地质矿产调查局的化学家米歇尔·奥利维埃，在一口矿井深处的积水中找到了一种只有 1 微米长的细菌——硫杆菌，它可以在耐高温硫化金矿石的氧化反应中成功地提出黄金。
现在法国已经开始利用硫杆菌冶炼黄金。
这一发现为细菌冶金谱写了新的篇章。
事实上，利用细菌冶炼金属有相当长的历史。
早在公元1000 年左右，我国宋朝的炼铜业就已相当发达，据《文献通考》记载：“信之铅山，与处之铜廊，皆是胆水，春夏如汤，以铁投之，铜色立变”。
描述了当时江西信州铅山的胆铜矿生产。
直至17 世纪70 年代，西班牙人也开始用类似的方法，从天然堆积矿石溶浸液中回收铜，落后于我国六百多年。
虽然人们掌握了一些技术，但并不知道其中的道理，胆水是什么？它们是怎样产生的？对当时的人们还是陌生的。
本世纪中叶，科学家们发现了细菌在金属硫化物氧化中的作用，并成功地从煤矿的酸性矿水中分离出一种能氧化低价铁〈Fe2+〉为高价铁〈Fe3+〉的细菌，命名为氧化铁硫杆菌。
不久陆续从矿水中分离出氧化铁杆菌、聚生硫杆菌等。
至此人们才明白，微生物在古老的炼铜业一直默默无闻地发挥着重要的作用，微生物浸矿因而也成为人们十分重视的研究课题。
由于浸矿的细菌主要是化能自养型的细菌。
所谓化能自养型是指借氧化外界无机物取得能量，以CO2 和其他无机物作养料的营养方式。
在自然界中，它们生活在PH1.5 到 4.5 的酸性矿水中，有的菌株如氧化硫杆菌能在PH 值小于 1 的硫酸水中生长，是目前所知最耐酸的微生物。
它们形如短杆状，在菌体一端还生长有细长的鞭毛。
在生活史中，它们不能利用有机物质，只能利用空气中CO2 为碳源，以无机氮为氮源，通过氧化（Fe2+）为（Fe3+）或氧化元素硫（S）为硫酸（H2SO4）获取生长所需的能量。
它们提炼金属的原理实际是利用代谢中产生的硫酸铁（FeSO4）溶液和硫酸溶液作浸出剂，把铜矿中的铜溶解成硫酸铜（CuSO4）溶液。
细菌冶金
细菌冶金细菌冶金又称微生物浸矿，是近代湿法冶金工业上的一种新工艺。
它主要是应用细菌法溶浸贫矿、废矿、尾矿和大冶炉渣等，以回收某些贵重有色金属和稀有金属，达到防止矿产资源流失，最大限度地利用矿藏的一种冶金方法。
细菌冶金始于1974年，当时美国科学家Colmer和Hinkle从酸性矿水中分离出了一株氧化亚铁杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）。
此后美国的布利诺等又从犹他州宾厄姆峡谷矿水中分离得到了氧化硫硫杆菌（T.thiooxidans）和氧化亚铁硫杆菌，用这两种菌浸泡硫化铜矿石，结果发现能把金属从矿石中溶解出来。
至此细菌冶金技术开始发展起来。
在美国，约有10％的铜系应用此法生产所得，仅宾厄姆峡谷采用细菌冶钢法，每年就可回收铜72 000t。
更引人注目的是铀也可采用细菌冶金法采冶回收。
据报导，在加拿大安大略州伊利澳特湖地区，至少有三个铀矿公司在进行这项工作。
如斯坦洛克公司从附近湖水中引入含有氧化亚铁硫杆菌的湖水处理大量贫矿，每月可回收铀的氧化物7000kg。
近年来，我国细菌冶金的研究和应用也有了相当的发展，利用细菌冶金法炼铜和回收铀具有一定的规模。
目前细菌治金已发展成了一种重要的冶炼手段，利用此法可以来冶铜、铅、锌、金、银、锰、镍、铬、钼、钴、铋、钒、硒、砷、铊、镉、镓、铀等几十种贵重和稀有金属。
（一）细菌冶金的原理关于细菌从矿石中把金属溶浸出来的原理，至今仍在探讨之中。
有人发现，细菌能把金属从矿石中溶浸出来是细菌生命活动中生成的代谢物的间接作用，或称其为纯化学反应浸出说，是指通过细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后通过硫酸或硫酸铁作为溶剂浸提出矿石中的有用金属。
硫酸和硫酸铁溶液是一般硫化物矿和其它矿物化学浸提法（湿法冶金）中普通使用的有效溶剂。
例如氧化硫硫杆菌和聚硫杆菌能把矿石中的硫氧化成硫酸，氧化亚铁硫杆菌能把硫酸亚铁氧化成硫酸铁。
其反应式如下：2S+3O2+2H2O→2H2SO44FeSO4+2H2SO4+O2→2Fe2（SO4）3+2H2O通过上述反应，细菌得到了所需要的能量，而硫酸铁可将矿石中的铁或铜等转变为可溶性化合物而从矿石中溶解出来，其化学过程是：FeS2（黄铁矿）+7Fe2（SO4）3+8H2（）→15FeSO4+8H2SO4Cu2S（辉铜矿）+2Fe2（SO4）3→2CuSO4+ 4FeSO4+S有关的金属硫化物经细菌溶浸后，收集含酸溶液，通过置换、萃取、电解或离子交换等方法将各种金属加以浓缩和沉淀。
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细菌冶金的原理
细菌冶金是一种利用微生物的代谢活动来提取金属的新技术。
通过细菌的生物化学过程，可以将金属从矿石中溶解出来，并使其转化为可利用的形式。
这种方法相对于传统的冶金方法来说，具有环保、高效、低成本等优势。
细菌冶金的原理主要包括两个方面：细菌的代谢活动和金属的溶解与沉淀。
细菌的代谢活动对金属的溶解起着关键作用。
细菌通过吸收周围环境中的阳离子金属离子，并通过细胞内的代谢活动将其还原成为金属离子。
这种还原反应是通过细菌体内的特定酶催化完成的。
这些酶可以与金属离子中的氧化态进行还原反应，使金属离子转化为金属原子或金属离子。
金属的溶解与沉淀是细菌冶金中另一个重要的过程。
细菌通过产生特定的有机酸或氧化剂来溶解金属矿石中的金属。
这些有机酸或氧化剂可以与金属矿石中的金属形成络合物或氧化物，使金属离子从矿石中溶解出来。
同时，细菌还能通过产生特定的沉淀剂来沉淀金属离子。
这些沉淀剂可以与金属离子发生反应，使金属离子转化为金属沉淀物，从而实现金属的提取与回收。
细菌冶金的过程可以分为两个阶段：生物浸出和生物沉淀。
生物浸出是指通过细菌的代谢活动将金属从矿石中溶解出来的过程。
在这个过程中，细菌通过产生特定的酸或氧化剂来溶解金属矿石中的金属。
这些酸或氧化剂可以与金属矿石中的金属形成络合物或氧化物，使金属离子从矿石中溶解出来。
生物浸出的优势在于其反应速度快、温度低、环境友好，并且可以处理含金属的低品位矿石。
生物沉淀是指通过细菌的代谢活动将金属离子转化为金属沉淀物的过程。
在这个过程中，细菌通过产生特定的沉淀剂来沉淀金属离子。
这些沉淀剂可以与金属离子发生反应，使金属离子转化为金属沉淀物，从而实现金属的提取与回收。
生物沉淀的优势在于其反应选择性高、产物纯度高、操作简单，并且可以处理含有多种金属的废水或溶液。
细菌冶金技术在金属提取领域具有广阔的应用前景。
目前，已经有多种金属如铜、镍、锌、铅等通过细菌冶金技术成功地进行了提取。
细菌冶金不仅可以降低金属提取的成本，减少对自然资源的依赖，还可以减少对环境的污染。
因此，细菌冶金被认为是一种可持续发展的绿色冶金技术。
细菌冶金的原理是通过细菌的代谢活动将金属从矿石中溶解出来，并使其转化为可利用的形式。
这种技术具有环保、高效、低成本等优势，并且在金属提取领域具有广泛的应用前景。
随着对可持续发展的需求不断增加，细菌冶金技术有望成为未来金属冶金领域的重
要发展方向。