浸矿微生物技术
镍块矿的微生物浸出技术的研究进展
镍块矿的微生物浸出技术的研究进展1. 引言镍是一种重要的金属资源,广泛应用于不锈钢、合金和电池等领域。
然而,传统的镍矿石矿体中镍含量较低,矿石贫化技术面临着环境破坏和高能耗的问题。
因此,开发新型的矿石处理技术对于提高镍的回收率和资源利用效率至关重要。
微生物浸出技术由于其环境友好和高效节能的特点,成为了矿石处理领域的研究热点之一。
2. 微生物浸出技术的原理微生物浸出技术利用特殊微生物在适宜环境条件下对矿石中的金属元素进行溶解和转移的能力。
典型的微生物浸出过程包括生物氧化和生物还原两个主要阶段。
在生物氧化过程中,一些硫杆菌和放线菌能够利用氧气在酸性条件下氧化金属硫化物矿石,产生相应金属离子。
而在生物还原过程中,某些还原菌则利用有机物或无机物作为电子供体,将溶解金属离子还原成金属沉淀。
该技术具有资源环境友好,生产成本低等优点。
3. 微生物浸出在镍矿石处理中的应用研究表明,微生物浸出技术在镍矿石处理中被广泛应用,并取得了显著的效果。
其中,一种重要的应用是利用硫杆菌对镍矿石进行生物氧化。
硫杆菌可以将镍矿石中的金属硫化物氧化为相应的金属离子,从而提高镍的浸出率。
此外,一些产氢菌也被发现可以利用氢气还原金属离子,从而实现镍的生物还原沉淀。
这些应用使得镍矿石的处理不仅环境友好,同时也能够提高镍的回收率。
4. 研究进展虽然微生物浸出技术在镍矿石处理中显示出很大的潜力,但仍然存在一些挑战和问题需要解决。
首先,微生物的培养和维护需要耗费一定的人力和资源,因此,提高微生物的活性和生存率是当前研究的重点。
其次,微生物浸出的效率受到很多因素的影响,如温度、酸度、氧气含量等,因此,优化环境条件对于提高浸出效果非常重要。
另外,一些矿石中可能含有抑制菌活性的有害物质,这也需要进一步的研究和解决。
近年来,研究人员通过改进微生物的培养方法、优化环境条件等措施,取得了一系列进展。
例如,利用基因工程技术可以构建具有更高金属氧化能力的菌株;通过调节温度、氧气含量等因素,提高微生物的生物代谢效率;同时,一些研究还结合化学浸出技术,利用微生物间接浸出的预处理产物进行进一步处理,提高了处理效果。
第4章微生物浸出方法
4.2.4 矿堆的构筑
矿堆的构筑一般为2000到4000吨矿石构成一堆, 有时一堆高达5000吨,高度一般在2.5米到3米。 喷淋强度一般在30~50升/m2.h,大多数每天24小 时均匀喷淋,一堆喷淋至少在一个半月左右, 一般在10个月以上即可以达到完全浸出的目的。 虽然渣品位一般比搅拌浸出高一些,但是浸出 率可以基本上保持在70~75%左右。
4.3.3 薄层渗滤浸出(槽浸) 薄层渗滤浸出(槽浸)
薄层渗滤浸出(槽浸)是指将矿石预先堆 置在可以底部排液的渗滤池中,采用顶部喷淋 或底部进液的方式对矿石进行浸泡并浸出的过 程。它和槽式堆浸的方式基本上相同,只是填 矿的矿层比较薄一些,一般情况下矿层大约是 0.5m左右。
Microbio-hydrometallurgy
Microbio-hydrometallurgy
4.2.1 堆浸法的原理
堆浸法的原理:借助于喷洒于矿堆上含有细菌 堆浸法的原理 和化学的溶剂的水溶液流经矿堆时,缓慢流动 的处于非饱和流状态的溶液,经过矿石孔隙与 矿石表面接触,易溶解的金属即溶解在溶液中, 这样永远保证固液相表面溶剂有比较大的浓差。
图4-6 错流浸出工艺流程
Microbio-hydrometallurgy
逆流浸出
浸出时,浸出剂与被浸矿物料运动方向相反,即经几次浸出而 贫化后的矿物与新鲜浸出剂接触,而原始被浸矿物则与浸出液接 触 ,可较充分地利用浸出液中的剩余浸出剂,浸出液中目的组分 含量高,浸出剂消耗量较小,但浸出速度较低,浸出时间较长,需 较多的浸出段数。
Microbio-hydrometallurgy
4.2.8 O2和CO2的供给
一般控制充气速度为0.05~0.1m3/(m3·min)。 除保证供氧外 ,随空气带入的CO2一般也能满 足细菌对碳的需求。
微生物冶金研究及应用示例(可编辑
微生物冶金研究及应用示例(可编辑1.生物浸矿生物浸矿是微生物冶金的重要应用之一,它利用微生物在生物氧化过程中释放的酸性代谢产物溶解金属矿石中的金属,从而提高金属的回收率。
例如,硫氧化细菌可以利用元素硫氧化为硫酸,将硫酸溶解金属矿石中的金属,从而实现对金属的浸出。
生物浸矿具有环境友好、能源节约和高回收率等优点,已广泛应用于金、铜等金属的提取与回收。
2.生物氧化生物氧化是指微生物通过氧化作用将金属硫化物中的金属氧化为可溶解的阳离子。
这种方法主要应用于金属硫化物矿石的处理,如黄铁矿和黄铜矿等。
微生物通常通过产生氧化酶、氧化酶等在酸性条件下将金属硫化物中的金属氧化,使其转化为可溶解的阳离子,从而实现金属的回收。
3.生物沉淀生物沉淀是指利用微生物对金属离子的还原、沉淀作用,将金属离子从溶液中沉淀出来,实现金属的分离和提取。
这种方法主要应用于含金属废水的处理和资源回收。
例如,利用还原菌可以将废水中的金属离子还原为金属颗粒,并通过沉淀或过滤等方式将其分离出来。
生物沉淀具有选择性强、成本低廉的优点,已被广泛应用于废水处理和金属回收等领域。
除了上述的示例之外,微生物冶金还在其他领域有很多应用,如微生物驱油、微生物脱硫、微生物修复污染土壤等。
这些应用都利用了微生物的特殊代谢和生物活性来实现冶金工艺的优化和环境治理的目的。
总之,微生物冶金是一种创新的冶金技术,通过利用微生物的代谢能力和生物活性产物,实现对金属矿石的浸出、氧化、沉淀等过程,为冶金工业的发展提供了新的思路和方法。
微生物冶金在提高金属回收率、节能减排和环境保护等方面具有巨大潜力,将在未来得到更广泛的应用和推广。
微生物浸出技术
微生物浸出技术
《微生物浸出技术,你了解吗?》
嘿,大家知道微生物浸出技术不?这玩意儿可神奇啦!
我给你们讲一件我经历过的事儿啊。
有一次我去参观一个矿石处理厂,一进去就看到好多大罐子和管道啥的。
当时我就好奇啊,这些都是干啥的呀。
然后有个工作人员就过来给我介绍,说这里面正在进行微生物浸出呢。
我就更懵了,啥是微生物浸出呀。
工作人员就笑着说,就是让那些小小的微生物去和矿石打交道,把里面有价值的东西给弄出来。
我就跟着他凑近去看,哇塞,那些罐子里的液体好像在翻滚一样,感觉特别奇妙。
工作人员说,这里面就有好多微生物在努力工作呢。
我就想啊,这些小小的家伙居然这么厉害,能把矿石里的宝贝给弄出来,真是太不可思议了。
然后我就一直盯着看,越看越觉得有意思,感觉就像看着一群小士兵在打仗似的,努力地去攻克那些矿石。
我在那看了好久,真的被这种神奇的技术给吸引住了。
后来我回去之后,还专门去查了很多关于微生物浸出技术的资料呢。
原来它在很多领域都有大用处,能让我们更好地利用资源,还对环境比较友好呢。
总之啊,微生物浸出技术真的是个很有趣又很有用的东西。
它就像是大自然给我们的一个神奇礼物,让我们能通过这些小小的微生物来创造出大价值呢!怎么样,是不是很有意思呀!
以上内容仅供参考,你可以根据实际情况进行调整。
如果你还有其他问题,欢迎继续提问呀。
浸矿微生物选育及鉴定
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。
微生物浸出技术及其研究进展
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。
微生物学在浸矿技术中的应用研究
:L ;N ;L ;G D 7 @ 5 F C ’ ( < , 8 9 C ? C ? < E C 8D ’ @ < ( , 8 E < C , ( ’ M C @ , E C ’ ? < , 8 E ’ F 6H 生物浸出又称微生物浸出或细菌浸出, 它是利用自然界中存在的某些细菌实现从硫化矿石或精矿中提 取贵金属和基本金属— — —实质上是加速硫化物自然转化成氧化物的湿法冶金过程。此法特别适于处理贫 矿、 废矿及难采、 难选、 难冶矿的堆浸和就地浸出。 ! $ 世纪 % $ 年代, J ’ ( D < -和 3 < D ( <等人的研究证明烟煤 K
动力学模型, 并探讨了生物冶金的发展方向。生物浸出利用特定微生物细菌对某些金属硫化物的氧化作用, 使矿石中的 金属离子溶解、 富集, 浸出率可达0 堆浸 萃取 电解技术能从低品位矿石中把有价值的贵金属提取出来, 取得较高的 1 !, 2 2 经济效益和广阔的市场前景。 关键词: 生物浸出; 动力学模型; 细菌氧化; 反应器 中图分类号: 3 40 # 0 ) 0 文献标志码: 5 文章编号: ( ) . 6 " . 2 / / # . ! $ $ % $ # 2 $ $ % 6 2 $ #
[ ] 中美国! 全世界难处理金矿中有! % ! 的铜产量得自生物浸出法; % ! 左右采用生物浸出法 ! 。
I 生物浸出的基本原理
I ) I 浸矿微生物 生物浸出是利用特定微生物细菌对某些金属硫化物的氧化作用, 使矿石中的金属离子溶解、 富集的湿法
收稿日期: ! $ $ / 2 . $ 2 $ / ) 基金项目: 教育部科学技术研究重点项目 ( ) $ ! $ % ! ) 万方数据 作者简介: 汪 恂 ( ) , 男, 博士生) : . 0 " $ 2 A 2 D , C ( Q M # $ % # $ % ! . 6 # ) 8 ’ D
【采矿课件】第十二章矿物微生物浸出.doc
第十二章矿物微生物浸出教学大纲要求教学内容本章主要介绍了微生物粉冶金的基本概念,细菌浸矿的作用机理,以及影响细菌浸出的主要因素。
主要内容包括:1.矿物微生物浸出的基本概念2.浸矿微生物种类3.微生的浸出的基本原理4.影响细菌浸出的主要因素教学时间6学时。
教学重点1. 浸矿细菌的培养;2. 微生物浸出的作用机理。
教学难点微生物浸矿的主要作用机制。
教学方法课堂教学为主。
教学要求掌握浸矿微生物培养、筛选方法,微生物浸出的主要作用机制。
讨论微生物冶金方法与传统冶金方法间的优劣。
教学参考书1. 浸矿技术编委会,浸矿技术,北京:原子能出版社,1994.2. 聂树人,索有瑞,难选冶金矿石浸金,北京:地质出版社,1997.3. 童雄,微生物浸矿的理论与实践,北京:冶金工业出版社,1997.4. 杨显万,邱定蕃,湿法冶金,北京:冶金工业出版社,1998.12.1 固结过程的气体力学简单叙述生物冶金和细菌浸出的基本概念和发展状况。
12.2 浸矿微生物教学内容主要内容包括浸矿微生物的种类、来源、生理生态特征,细菌的采集、分离、培养与驯化,细菌生长规律,层透气性的基本概念、透气性变化规律定量描述与影响料层透气性的主要因素。
教学时间2学时。
本节重点微生物的生长规律。
教学方法课堂教学为主。
教学要求了解浸矿细菌的种类、采集、培养、驯化过程,掌握细菌生长的基本规律。
12.3 微生物浸出基本原理教学内容主要内容包括微生物浸出的直接作用说、间接作用说和复合作用说的内涵。
教学时间3学时。
本节重点微生浸矿的三种作用机制。
本节难点不同作用机理之间的差异。
教学方法课堂教学为主。
教学要求熟练掌握微生物浸矿的作用机制。
12.4 细菌浸出影响因素和浸出动力学教学内容主要内容包影响微生物浸出各种因素以及浸出动力学规律。
教学时间2学时。
教学方法课堂教学为主。
教学要求了解微生物浸矿过程影响浸出效率和速度的各种因素。
生物选矿
• 柱底部设有多孔隔板,矿石即装添在此板之上。 柱底部设有多孔隔板,矿石即装添在此板之上。 浸出液在底部容器中配制, 浸出液在底部容器中配制,该容器也作为收集浸 出排出液用。顶部浸液喷淋应保证布液均匀。 出排出液用。顶部浸液喷淋应保证布液均匀。并 随时测定PH PH。 PH计调节溶液的酸度 计调节溶液的酸度。 随时测定PH。用PH计调节溶液的酸度。 • 主要的工艺流程为:细菌氧化,产出的氧化浸出 主要的工艺流程为:细菌氧化, 液进行细菌再生,产生的氧化渣进行碱中和、 液进行细菌再生,产生的氧化渣进行碱中和、富 集,经进一步处理、分离提取出金属。 经进一步处理、分离提取出金属。 • 浸出时,首先用硫酸预浸,待PH稳定后(约1.5浸出时,首先用硫酸预浸, PH稳定后 稳定后( 1.52.5),然后接种菌种开始细菌浸出。 2.5),然后接种菌种开始细菌浸出。循环的浸出 液量可根据具体情况而定,这方面的数据较少。 液量可根据具体情况而定,这方面的数据较少。 试验过程中需要定期测量PH Eh及金属溶解量 PH、 及金属溶解量。 试验过程中需要定期测量PH、Eh及金属溶解量。 当浸出液中浸出目的金属的浓度达到一定值时, 当浸出液中浸出目的金属的浓度达到一定值时, 应通过适当方法回收。 应通过适当方法回收。
试验开始后,按一定时间间隔, 试验开始后,按一定时间间隔,定时取样分析 Fe2+/Fe3+电位、pH值和 值和SO 浓度等, Fe2+/Fe3+电位、pH值和SO42-浓度等,每次取样前 电位 应补偿蒸馏水以补偿水的蒸发损失, 应补偿蒸馏水以补偿水的蒸发损失,取样后记下矿 浆重量,待下次取样前补水恢复。搅拌浸出的起始 浆重量,待下次取样前补水恢复。搅拌浸出的起始 参数一般由摇瓶实验结果提供。 参数一般由摇瓶实验结果提供。 • 摇瓶试验的设备是锥形瓶和恒温生物摇床。 摇瓶试验的设备是锥形瓶和恒温生物摇床。 • 使用摇床试验的最大好处是它可同时进行几个条件 的试验,获得多种信息。 的试验,获得多种信息。故它特别适合于条件试验 及菌种选育。 及菌种选育。
浸矿微生物技术
浸矿微生物技术课程结业论文题目浸矿微生物技术姓名李诚所在学院化工学院专业班级化学工程与工艺09级2班学号2020301767指导教师张东晨二〇一 1 年4 月28 日学年论文指导教师评阅意见浸矿微生物技术摘要:概述了将微生物技术应用于矿业加工技术之中的原理,其中涉及到的菌种极其培养条件和各种石矿运用这种技术进行浸出的实例应用关键词:矿业、微生物、浸出大多数金属硫化矿如黄铜矿、辉铜矿、黄铁矿、黝铜矿、闪锌矿和某些金属氧化矿如铀矿、氧化锰矿难溶于稀硫酸等一样工业浸出剂。
但人们可利用某些专门微生物,在合适条件下将上述矿物中的金属用稀硫酸浸出。
生物浸出的差不多原理生物浸出是利用微生物在生命活动中自身的氧化和还原特性,使资源中的有用成分氧化或还原,以水溶液中离子态或沉淀的形式与原物质分离,或靠微生物的代谢产物与矿物作用,溶解提取矿物有用成分。
矿石〔硫化矿〕的生物浸出是水溶液中多相体系的一个复杂过程,它同时包含了化学氧化、生物氧化和电化学氧化反应。
一样认为,在生物浸出过程中,微生物的作用表现在两方面,即直截了当氧化作用和间接氧化作用。
1、微生物的直截了当氧化作用直截了当氧化作用是指微生物与目的矿物直截了当接触,加速固体矿物被氧化成可溶性盐的反应过程,如许多金属硫化矿物在浸矿微生物的直截了当氧化作用下会发生浸出反应。
直截了当氧化作用中细菌的〝催化〞功能是通过酶催化溶解机制来完成的,细菌在酶解矿物晶格的过程中获得生长所需的能量。
2、微生物的间接氧化作用间接氧化作用是指通过微生物代谢产生的化学氧化剂溶解矿物的作用,如上述反应产生的硫酸亚铁又可作为能源被细菌氧化为硫酸高铁。
硫酸铁是一种强氧化剂,可通过化学氧化作用溶解矿物。
间接氧化作用是细菌代谢产物的化学溶解作用,细菌在其中的作用是再生氧化剂———硫酸高铁,完成生物化学循环,细菌可不与矿物接触。
在实际细菌浸出过程中,既有直截了当氧化作用,又有间接氧化作用,属于一种耦合作用。
浸矿微生物技术
浸矿微生物技术1. 引言浸矿是从废石或矿石中提取金属的一种常用方法。
传统的浸矿过程涉及大量的化学药剂和高能耗,对环境造成了严重的破坏。
为了寻求更可持续的浸矿方法,科学家们引入了微生物技术。
浸矿微生物技术利用特定的微生物,如细菌和真菌,来加速金属的溶解,并在环境友好的条件下提取金属。
本文将介绍浸矿微生物技术的原理、应用和未来发展方向。
2. 浸矿微生物技术的原理浸矿微生物技术的原理基于微生物的代谢活动。
某些微生物具有能够溶解金属的能力,例如氧化铁细菌和硫化细菌。
这些微生物能够利用废石或矿石中的金属化合物作为能源和碳源,并将金属离子转化为可溶解的形式。
通过调控微生物的生长条件和培养基成分,可以加速金属的溶解和提取过程。
与传统的浸矿方法相比,浸矿微生物技术具有较低的能耗和较少的化学药剂使用量。
3. 浸矿微生物技术的应用浸矿微生物技术在金属提取领域具有广泛的应用。
首先,它可以用于低品位矿石的处理。
传统的浸矿方法往往仅适用于高品位矿石,而浸矿微生物技术可以将低品位矿石中的金属提取出来。
其次,浸矿微生物技术可以处理含有难溶性金属矿石的废石。
通过微生物的作用,难溶性金属可以被转化为可溶解的形式,从而提高金属的回收率。
此外,浸矿微生物技术还可以用于处理含有有害金属的废弃物,如电子废弃物和废旧电池。
通过微生物的作用,这些有害金属可以被有效地转化为可回收的形式,减少对环境的污染。
4. 浸矿微生物技术的优势和挑战浸矿微生物技术相对于传统的浸矿方法具有许多优势。
首先,它能够在较低的温度和压力下进行金属的溶解和提取过程,从而节约能源和降低运营成本。
其次,浸矿微生物技术对环境友好,减少了化学药剂的使用和废弃物的产生。
此外,它还能够处理低品位和难溶性矿石,提高金属的回收率。
然而,浸矿微生物技术也面临一些挑战。
微生物的生长和代谢过程受到很多因素的影响,如温度、PH值和营养条件等,因此需要精确控制这些因素。
此外,一些微生物对抗生素和其他抑制因子敏感,因此需要开发耐药性菌株。
浸矿微生物选育及鉴定
题目:浸矿微生物的选育及鉴定浸矿微生物的选育及鉴定摘要本综述结合当今生物冶金的研究现状,介绍了国内外浸矿微生物的选育方法,及应用各种技术对各种浸矿微生物进行鉴定和群落结构分析,这些方法的应用对生物冶金领域的研究及生产实践具有重要意义。
关键词:浸矿微生物选育鉴定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的选育和鉴定技术进行综述,为浸矿微生物的研究提供一定的参考,以便能更好的利用生物冶金技术。
1 浸矿微生物浸矿微生物是可以直接或间接地参与金属硫化矿或氧化物的氧化和溶解过程的微生物。
细菌对矿物分离的作用主要来源于:1)微生物代谢的分泌物对目标矿物的选择性吸附、中和、氧化还原等作用;2)微生物选择性地将目标矿物成分吸收进入代谢环节,然后以另外一种形态或价态将矿物成分释放于环境中;3)微生物本身对目标矿物的选择性吸附、中和等作用;4)微生物分泌物及代谢过程对目标矿物复杂的吸附、氧化还原等物化作用。
根据温度范围,在生物冶金过程中起作用的浸矿菌主要可分为以下3类:(1)嗜中温细菌(Mesophile)。
最佳生长温度30~45℃,主要包括Thiobadllus ferrooxidans,Thiobadllas thiooxidans,Leptospirillum ferrooxidans。
微生物浸出技术及其在尾矿开发中的应用
微生物浸出技术及其在尾矿开发中的应用摘要:介绍了微生物浸出技术发展概况,阐述了该技术的研究现状,特别是在尾矿开发中的应用,包括优良菌种的培育、细菌浸出的主要影响因素和浸出工艺,指出尾矿的生物浸出是微生物浸出技术的发展方向,尾矿专属浸矿细菌的选育、尾矿生物浸出影响因素的研究、尾矿原位浸出技术的开发,是尾矿资源得以利用的关键。
关键词:生物浸出;尾矿;菌种选育;浸出工艺微生物浸出技术,是利用微生物自身代谢过程对硫化矿中硫、铁等元素的氧化还原作用,从矿石中选择性浸出有价金属的过程。
微生物浸出技术与传统冶炼工艺相比,具有能耗较低、能够综合利用资源、投资和操作费用少、环境友好等特点,能够处理传统冶炼方式不能处理或难以处理的低品位或难处理的原矿、尾矿资源,在国内外被广泛研究并应用于工业实践。
目前,微生物浸出技术已经成功应用于多种有价金属的提取,包括铜、金、银、铀、镍、钴、钼、锰、锌和镉等。
但是,该技术多应用于从低品位硫化矿中回收有价金属和难选冶精矿的预氧化处理,是一门新兴的湿法冶金技术,而把这项技术引入到尾矿中有价金属的浸出上,在国内外报道的还较少。
矿产资源是不可再生资源,经过多年的开采利用,高品位易选冶矿产资源已日趋减少,我国还有大量的尾矿资源正待开发,因此尾矿的开发已成当务之急。
1 微生物浸出技术发展概况微生物浸出技术的应用研究始于20 世纪40 年代末。
1947 年,Colmer 和Hinkel 首次分离到一种能够氧化硫化矿的细菌,后被命名为氧化亚铁硫杆菌。
1958 年,Zimmerley 等,首次申请了生物堆浸技术的专利,并将这项专利付诸于实践,从而开启了微生物浸出技术的现代工业应用。
微生物浸出技术最初是应用于从低品位铜矿石中回收铜,继1958年美国率先将这项技术应用于铜矿石的堆浸生产后,智利、加拿大、澳大利亚、巴西、西班牙、日本、印度等国也先后采用微生物堆浸法来处理低品位铜矿石,或采用原位浸出法回收难采矿石中的金属铜。
磁铁矿的微生物浸出和生物矿化技术
磁铁矿的微生物浸出和生物矿化技术磁铁矿是一种重要的铁矿石资源,广泛用于钢铁生产和其他工业领域。
传统的矿石开采和提取方法涉及高能耗和环境污染,因此,寻找更加环保和可持续的矿石提取技术是迫切需要解决的问题之一。
微生物浸出和生物矿化技术作为一种新型的矿石提取方法,正受到越来越多的关注。
微生物浸出技术旨在利用微生物的代谢过程来溶解矿石中所含的金属成分。
通过将适宜的微生物引入矿石中,利用其代谢活动来加速矿石中金属的浸出。
微生物浸出技术具有许多优势。
首先,与传统的浸出技术相比,它能够在相对较低的温度和压力条件下进行,从而节省能源和减少碳排放。
其次,微生物浸出技术可以处理低品位的矿石资源,减少资源浪费,并提高矿石的综合利用率。
此外,由于微生物浸出过程中产生的副产物较少,处理后的矿石具有较低的环境风险。
生物矿化技术是利用微生物的代谢过程来进行矿石的矿化和富集。
通过调节溶液中的物理和化学条件,引导微生物进行矿物沉淀,从而富集和分离所需的金属成分。
生物矿化技术在环境友好性和资源可持续性方面具有明显优势。
传统的矿石提取方法常常需要大量的化学试剂和高温条件,对环境造成严重污染。
而生物矿化技术则能够在较温和的条件下进行,减少对环境的不良影响。
在磁铁矿的微生物浸出和生物矿化技术中,存在许多微生物可以参与这一过程。
其中,浸出微生物如酸性硫杆菌和硫酸盐还原菌等可以利用其代谢活动来溶解磁铁矿中的金属成分。
这些微生物通常生活在具有高酸性或高盐浓度的环境中,能够耐受极端条件和高浓度的金属离子浸出。
另外,生物矿化过程中的微生物如硫酸盐还原菌、硝化菌和铁还原菌等则能够在矿石溶液中催化矿物沉淀,将金属成分富集和分离。
然而,微生物浸出和生物矿化技术在实际应用中仍面临着一些挑战。
首先,建立一个高效的微生物浸出和生物矿化体系需要对微生物的酶系统和代谢途径有较深入的了解,这需要进行大量的实验和研究工作。
其次,微生物浸出和生物矿化过程中的微生物往往具有较高的酸酸度或盐浓度耐受性,这增加了对其生长和培养条件的要求。
微生物浸矿技术及其发展趋势简述
微生物浸矿技术及其发展趋势简述【摘要】本文简要介绍了微生物浸矿的作用机理,浸矿流程及工艺方法,微生物浸矿与传统技术相比所具有的优势,并探讨了了当前微生物浸矿技术存在的问题,最后根据我国当前的经济发展形势大胆猜测了微生物技术的发展方向。
【关键词】生物浸矿;作用机理;流程;工艺方法;优势;发展方向20世80年代以来人类对矿物的需求量不断增加,矿床开采难度不断加大,同时环境法规日趋严厉,这就迫使人们不断开发新技术以期充分利用矿物资源。
为此,科技人员从各方面(包括选矿设备和药剂生物技术等)进行了深入的研究并取得了巨大的发展,尤其是生物技术的研究与应用倍受人们的关注。
微生物浸矿是借助某些微生物的催化作用,使矿石中的金属溶解的湿法冶金过程,它特别适合于处理贫矿、废矿、表外矿及难采、难选、难冶矿的堆浸和就地浸出,并具有传统选矿方法所不具有的巨大优势,因此,微生物浸矿技术的研究进展及其应用越来越受到广泛地关注。
1 微生物浸矿机理在金属硫化物矿物的微生物浸出体系中,金属的溶解一般认为包括以下三个方面的作用:(1)酸浸作用;(2)直接作用;(3)间接作用。
1.1酸浸作用硫化物矿物的微生物浸出体系一般为pH值1.8-2.5的稀硫酸溶液,稀硫酸对固体矿物具有一定的化学溶解作用:2MS+2H2SO4+O2 2MSO4+2H2O+2S如果没有微生物的存在,化学溶解会因为硫酸得不到补充而逐渐减弱甚至停止。
T.f菌适应环境后,可以氧化单质硫而提供硫酸:2S+3O2+2H2O 2H2SO4总反应为:MS+2O2MSO41.2 直接作用直接作用是指吸附于矿物颗粒表面的细菌依靠细胞内特有的铁氧化酶和硫氧化酶对硫化物矿物的直接催化氧化,并从中得到能源和其它营养元素的浸出作用,直接作用需要细菌与矿物颗粒的直接接触。
直接作用过程中发生的主要反应为:2MS+2H2SO4+O22MSO4+2H2O +S02S+3O2+2H2O2H2SO41.3 间接作用间接作用主要利用氧化亚铁硫杆菌的代谢产物一硫酸高铁和硫酸与金属硫化物起氧化还原作用。
第12章 矿物微生物浸出
第12章矿物微生物浸出习题解答1. 简述微生物浸出基本原理的基本原理。
【解】微生物浸出基本原理:(1)细菌浸出直接作用说:在有水和空气的条件下,受氧化铁硫杆菌作用,金属硫化矿会被细菌缓慢地氧化,在溶液之中,而当溶液中出现大量细菌时,浸出反应已经完成了。
(2)细菌浸出间接作用说:在有水和空气的条件下,受氧化铁硫杆菌作用,金属硫化矿会被细菌氧化成一种中间的产物,而这种产物再作用于矿物,达到浸出所要求的金属离子。
(3)细菌浸出复合作用说:既有细菌的直接作用,又有通过Fe3+氧化的间接作用。
2. 分析影响微生物浸出主要因素。
【解】细菌浸出影响因素:(1)细菌培养基组成的影响——除提供细菌所需要的营养外,还要提供细菌进行代谢活动所需的能源;(2)环境酸度的影响——浸矿用的硫杆菌属细菌,是一种产酸又嗜酸的细菌;(3)金属及非金属离子的影响——细菌培养基中含有数种微量金属离子,这些离子在细菌生长中起重要作;(4)铁离子的影响——低价铁Fe2+的氧化铁硫杆菌的能源,细菌将Fe2+氧化为Fe3+而获得能量,Fe3+是金属矿物的氧化剂,但是不能够太高,太高会引起水解生成氢氧化三铁;(5)固体物的影响——含固量(矿浆浓度)对细菌生长及矿石浸出效果影响很大;(6)光线的影响——可用紫外线灭菌,用于浸矿的细菌;(7)表面活性剂的影响——利用表面活性剂改善矿石中的亲水性和渗透性,达到加快浸出速度的目的;(8)通气条件的影响——浸矿细菌为好氧菌,而且靠大气中的CO2作为碳源。
所以在这类细菌的培养和浸出作业中,充分供气是很重要的;(9)催化金属离子的影响——大多数金属硫化矿的氧化反应速度都很慢。
加入一些适当的催化离子,可使反应明显加快。
3.说明微生物菌种采集的一般方法及注意事项。
【解】微生物采集的一般方法和注意事项:取50~250mL细口瓶,洗净并配好胶塞,用牛皮纸包扎好瓶口,置于120℃烘箱灭菌20min,待冷却后即可作为细菌取样瓶,带取样瓶到上述矿山取酸性坑水。
浅述微生物浸矿技术及其发展趋势
形 态
4 0
12 60 杆 状 .- .
好 氧 、 能 自养 、 兰 氏 化 革 阴 性菌
,
结 束 后 放 出培 养 液 处 理 。 2 微 生 物 柱 浸 试 验 无 论 浸 出介 质 是 否 循 环 , 浸 可作 为 地 浸 、 ) 柱 堆 浸 的实 验 室 模 拟 。 柱 直 径 应大 于矿 石 颗 粒 直 径 的 1 浸 O倍 , 柱 高 度 浸 至 少 应 该 是 柱 直径 的 5倍 。 3 )搅 拌 浸 出试 验 细 菌 搅 拌 浸 出通 常 用 于 浸 出 金 属 硫 化 物 精 矿 及 难 浸 金 矿 或金 精 矿 的细 菌 预 氧 化 试 验 研 究 , 类 物 料 是 比较 细 的 矿 这
21 0 0年
第 2 期 1
S I N E&T C N L YIF R TON CE C E H O OG O MA I N
O科教 前沿O
科技信息
浅述微生物浸矿技术及其发展趋势
李 永改 金 萍 张 鹏 ( 中国矿业 大学化 工 学院 江 苏 徐 州 2 1 0 ) 2 0 8
粉 。此 试 验 可分 为半 连 续 浸 出试 验 、 续 浸 出 试验 。 连 3 . 微 生 物浸 矿 工 艺 过 程 2 3 . 按 矿 石 和 浸 出剂 互 相 接 触 的 关 系 , 生物 浸 矿 方 法 可 分 为 : .1 2 微 1浸 出剂 在 矿 石 层 移 动 的 浸 出 法 ) ( ) 生 物 堆 浸 1微
( ) 生 物 地 浸 2微
I 摘 要】 文综述 了浸矿微生物的典型分类和常见种类, 本 概述了微 生物浸矿的作用理论、 试验 方法和工 艺过程 , 出了微生物选矿 的研 究 提
第12章矿物微生物浸出_资源加工学
阳极反应
阴极反应
12.2.2 间接作用说
1)论点 自然条件下黄铁矿缓慢氧化生成FeSO4和H2SO4, 在有细菌的条件下,反应被催化快速进行,最终 生成Fe2(SO4)3和H2SO4。
Fe2(SO4)3是一种很有效的金属矿物氧化剂和 浸出剂,铜及其他多种金属矿物都可被Fe2(SO4)3 浸出: 黄铁矿:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4 辉铜矿:Cu2S+2Fe2(SO4)3=2CuSO4+4FeSO4+S
在一定温度下培养,使其长成菌落,计算菌落数目,
稀释法
将菌液按10 的倍数在培养基中连续稀释成不同 浓度,然后进行培养。观察细菌能够生长的最高稀 释度,此最高稀释度培养液中的细菌数目为1个,则
可按总的稀释倍数计算出原菌液内所含活菌的浓度,
一般达到正常繁殖情况下菌液活菌浓度为106~ 1010
个/mL。
利用菌液所含细菌浓度不同,液体混合度不同, 用分光光度计测定菌液的光密度的办法进行计算。
将光密度大小与标准曲线对比,可以推知菌液的浓
度。
直接计数法
利用血球计数器,取菌液样品直接在显微镜下
观察计数。若测定单位菌液体积所含活菌数目,则 须用平皿计数法和稀释计数法。 平皿计数法 将稀释后的菌液用固体培养基制成平板,然后 再乘以稀释倍数,则为所测菌液的活菌浓度。
出作用只能是由细菌引起的,在浸出期间酸耗等于零。
用磨光的人造铜蓝进行浸出试验,用显微镜观测 和电子探针分析表明,细菌浸出在整个矿物表面发 生,浸出后矿物表面的化学组成未发生变化。说明
浸出中没有转化为其他硫化物的中间过程,也没有
微生物浸出技术及其在三稀矿产资源中的应用现状
可快速代谢硫 铁矿 、 黄铜 矿 、 磁 黄铁 矿 ( F e S ) 。除 部分 成员 外 , 基本 自养 , 对 P H的耐性 与氧化 亚铁 硫杆 菌类 似 。这 类 细菌 可 用于顽 固硫化矿 物 的快速 、 高 温浸 矿 , 但 由于 缺少 肽 聚糖 而 易 破碎 的细菌壁使它们 在工业浸矿 中的应 用受 到限制 , 常 常需要 通过菌种选育 的方 式来 提高它 的浸矿 能力 。
・
6 O・
山 东 化 工 S H A N D 0 N G C HE MI C A L I N D U S T R Y
2 0 1 7年 第 4 6卷
微 生物 浸 出技 术 及 其在 三 稀 矿 产 资 源 中 的应 用 现 状
代 勇华 , 杨 惠兰 , 卓 国旺, 龚路淋 , 胡 越
的 自养菌 , 也有异养 菌和兼性菌 。而 其 中细菌和古 生菌 的研究
和应 用 更 多 , 包 含嗜碱 性 和嗜酸 性菌 种 , 后 者 根 据 最 适 生 长 温
1 . 5 嗜碱 性菌 种
碱性浸 矿菌种 是指 能够生 长在 p H值高 于 7 . 5的环境 中 ,
且具有一定浸 矿能 力 的微生 物。根据 生 理结 构 和代 谢 营养 底 物的不 同 , 可 以分 为 碱性 化 能 自养 型 和碱 性 化 能异 养 型 微 生 物 。碱性化能 自养 菌 能够 在碱性 环 境 中利用 培 养基 或矿 物 中 的无机成分进 行生 长繁殖 , 并 通过 生 物吸 附 、 氧 化或 其他 作 用 方式使矿 物溶 解 , 最终 实现金属离 子 的浸出 。而 碱性化 能异 养 型微生物则是 通过分泌有机酸 和其他 代谢产 物促 进矿 物溶解 , 最 终 浸 出 金 属 离 子 。 目 前 已 发 现 的 嗜 碱 性 菌 种 主 要 有
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
课程结业论文
题目浸矿微生物技术
姓名李诚
所在学院化工学院
专业班级化学工程与工艺09级2班
学号 2009301767
指导教师张东晨
二〇一 1 年 4 月28 日
学年论文指导教师评阅意见
浸矿微生物技术
摘要:概述了将微生物技术应用于矿业加工技术之中的原理,其中涉及到的菌种极其培养条件和各种石矿运用这种技术进行浸出的实例应用
关键词:矿业、微生物、浸出
大多数金属硫化矿如黄铜矿、辉铜矿、黄铁矿、黝铜矿、闪锌矿和某些金属氧化矿如铀矿、氧化锰矿难溶于稀硫酸等一般工业浸出剂。
但人们可利用某些特殊微生物,在合适条件下将上述矿物中的金属用稀硫酸浸出。
生物浸出的基本原理
生物浸出是利用微生物在生命活动中自身的氧化和还原特性,使资源中的有用成分氧化或还原,以水溶液中离子态或沉淀的形式与原物质分离,或靠微生物的代谢产物与矿物作用,溶解提取矿物有用成分。
矿石(硫化矿)的生物浸出是水溶液中多相体系的一个复杂过程,它同时包含了化学氧化、生物氧化和电化学氧化反应。
一般认为,在生物浸出过程中,微生物的作用表现在两方面,即直接氧化作用和间接氧化作用。
1、微生物的直接氧化作用
直接氧化作用是指微生物与目的矿物直接接触,加速固体矿物被氧化成可溶性盐的反应过程,如许多金属硫化矿物在浸矿微生物的直接氧化作用下会发生浸出反应。
直接氧化作用中细菌的“催化”功能是通过酶催化溶解机制来完成的,细菌在酶解矿物晶格的过程中获得生长所需的能量。
2、微生物的间接氧化作用
间接氧化作用是指通过微生物代谢产生的化学氧化剂溶解矿物的作用,如上述反应产生的硫酸亚铁又可作为能源被细菌氧化为硫酸高铁。
硫酸铁是一种强氧化剂,可通过化学氧化作用溶解矿物。
间接氧化作用是细菌代谢产物的化学溶解作用,细菌在其中的作用是再生氧化剂———硫酸高铁,完成生物化学循环,细菌可不与矿物接触。
在实际细菌浸出过程中,既有直接氧化作用,又有间接氧化作用,属于一种耦合作用。
生物浸出应用的菌种
用于生物浸出的微生物种类繁多,但主要可分为两大类:化能无机自养型和化能有机异养型。
化能无机自养型细菌主要用于有色金属硫化物的氧化浸出,化能有机异养型中的真菌、藻类等主要用于从硅酸盐和碳酸盐矿物中提取金属,如浸金。
已研究过用于生物浸出的微生物有20多种,分布于硫杆菌属、钩端螺菌属、硫化杆菌属、硫化叶菌属、酸菌属、生金球菌属和硫球菌属等。
其中比较重要的有以下几种:
1、硫杆菌属
硫杆菌属中最为重要的3个种为氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和排硫硫杆菌。
(1)氧化亚铁硫杆菌
该菌是最常用的一种浸矿工程菌,革兰氏阴性、化能无机自养细菌。
靠氧化二价铁离子和还原态硫获得能源。
它栖居于含硫温泉、硫和硫化矿矿床、煤、含金矿矿床及硫化矿矿床氧化带中,能在上述矿的酸性矿坑水中存活。
菌体呈短杆状,细胞大小为直径0.3—0.5um,长 1.0—1.7um,在pH1.0—6.0范围内生长良好,最适生长pH范围为2.0—3.0,在2—40°下都能存活,但最适生长温度为28—35°。
它可以氧化几乎所有已知的硫化矿物(辰砂矿和辉铋矿除外)、元素硫、其他还原性硫化合物及二价铁。
它氧化二价铁的速率比在同样条件下空气中的氧的纯化学氧化速率快200000倍,氧化黄铁矿速率增加1000倍,氧化其他硫化物的速率可增加数十到数百倍。
(2)氧化硫硫杆菌
该菌常栖居于硫和硫化矿矿床,菌体呈圆头短杆状,常以单个、双个或短链状存在,细胞大小为宽0.5um,长1.0um,最适生长pH范围为2.0—2.5,最适生长温度为28—30°。
可以氧化元素硫和硫的一系列还原性化合物,不能氧化硫化物矿物。
在菌体两端各有一油滴,可将培养基中的硫溶人油滴之中再吸人体内进行氧化,可产生较多的酸,并有较强的耐酸性能。
研究还发现该菌能耐80—110V电压,抗电流密度4A/dm3。
(3)排硫硫杆菌
它是硫杆菌中较常见的一种,在液体硫代硫酸盐培养基上能生成小而圆的菌落。
由于生成硫沉淀,菌落呈黄色。
该菌通常只存活一星期左右,可将硫代硫酸盐氧化成元素硫,又将元素硫氧化成硫酸。
2、端螺菌属
包括一个中温菌种氧化亚铁钩端螺菌和一个中等嗜高温菌种嗜热氧化亚铁钩端螺菌。
其特征是有螺旋状端生鞭毛和黏液层,严格好氧,栖居于黄铜矿矿床矿堆等处,能氧化亚铁离子、黄铁矿和白铁矿,不能氧化硫和硫的其他还原性化合物。
最适生长pH为2.5—3.0,最适生长温度为30°。
所有的钩端螺菌属菌种都是严格好氧微生物。
它们专一性地通过氧化溶液中的亚铁离子或矿物中的亚铁离子来获取能量。
在浸矿系统中它们通常和氧化亚铁硫杆菌协同作用。
3、硫化杆菌属
该属菌种的生理及生化特性都很相似。
它们的能量来源于亚铁离子、硫磺及其他矿物,如硫铁矿、黄铜矿、砷黄铁矿、闪锌矿、亚锑酸盐、蓝铜矿和辉铜矿等。
培养基中加入0.01%—0.2%的酵母膏,则菌体生长会更好。
该属中所有种在混合营养(矿物质加上酵母膏、某些糖类、氨基酸或一些更为复杂的有机底物)条件下,比只在谷胱甘肽或酪蛋白水解产物的环境中更能良好生长。
该属菌均严格好氧且极度嗜酸,广泛分布于自然界,杆状、G-,主要集中在硫化矿物矿床及火山地带,其中热氧化硫化杆菌还可见于城市供热管道的锈蚀处。
4、嗜酸嗜热古生菌纲
在该类群中,一共有4个属的菌可以氧化硫化物,它们分别为硫化叶菌属、酸菌属、生金球菌属及硫球菌属。
该4属菌均为好氧菌,极度嗜热嗜酸,兼性无机化能自养菌。
呈球形,
直径1.0um,细胞不具运动性,不具有鞭毛。
在硫化叶菌表面有类纤毛结构,有助于细菌附着在矿粒表面。
在自养条件下能催化元素硫、二价铁离子及硫化物矿物的氧化,在含0.01%—0.02%酵母膏或其他有机物的混合培养条件下生长更快。
热酸硫化叶菌还可在厌氧条件下以Fe3+作电子受体氧化元素硫,其生长pH范围为1.0—5.9,最适生长pH为2.0—3.0,生长温度为 55—80°,最适生长温度为70°。
该类群微生物主要分布于高温硫磺泉中。
生物浸出的基本原理
生物浸出是利用微生物在生命活动中自身的氧化和还原特性,使资源中的有用成分氧化或还原,以水溶液中离子态或沉淀的形式与原物质分离,或靠微生物的代谢产物与矿物作用,溶解提取矿物有用成分。
矿石(硫化矿)的生物浸出是水溶液中多相体系的一个复杂过程,它同时包含了化学氧化、生物氧化和电化学氧化反应。
一般认为,在生物浸出过程中,微生物的作用表现在两方面,即直接氧化作用和间接氧化作用。
1、微生物的直接氧化作用
直接氧化作用是指微生物与目的矿物直接接触,加速固体矿物被氧化成可溶性盐的反应过程,如许多金属硫化矿物在浸矿微生物的直接氧化作用下会发生浸出反应。
直接氧化作用中细菌的“催化”功能是通过酶催化溶解机制来完成的,细菌在酶解矿物晶格的过程中获得生长所需的能量。
2、微生物的间接氧化作用
间接氧化作用是指通过微生物代谢产生的化学氧化剂溶解矿物的作用,如上述反应产生的硫酸亚铁又可作为能源被细菌氧化为硫酸高铁。
硫酸铁是一种强氧化剂,可通过化学氧化作用溶解矿物。
间接氧化作用是细菌代谢产物的化学溶解作用,细菌在其中的作用是再生氧化剂———硫酸高铁,完成生物化学循环,细菌可不与矿物接触。
在实际细菌浸出过程中,既有直接氧化作用,又有间接氧化作用,属于一种耦合作用。
微生物浸矿的应用实践
1、铜矿石的微生物浸出
细菌浸铜工艺分地面废石堆浸和地下就地浸出。
堆浸用于处理传统选冶技术难以处理的低品位矿、废矿、尾矿和表外矿,地下就地浸出用于品位高但无法采至地面的矿石。
黄铜矿是最主要的铜矿物,属四方晶系矿物,其晶格能比常见硫化物高很多,故较难浸出。
目前大多采用萃取一电积技术从浸出液中提取铜,微生物浸铜技术的成功提高了生物冶金的竞争力。
2、铀矿石的微生物浸出
细菌浸铀工艺主要采用地下就地浸出,其次还有堆浸和槽浸,其对象为低品位铀矿石和地下不能采出的富铀矿石。
铀的微生物浸出主要为间接氧化作用,在硫酸、硫酸高铁或硫杆菌属细菌存在下,不溶性四价铀转变成可溶性的六价铀,Fe2+是铀矿氧化反应的电子
传递者.浸出得到含铀溶液后用离子交换吸附或溶剂萃取的方法提取铀。
3、难处理金矿的生物氧化预处理
金矿资源中有1/3属于用传统氰化法难于提取的“难处理”金矿。
这类矿可分为3类:(1)含金硫化矿
金具有亲硫和亲铁的双重性质,故常常与硫化矿物共生,黄铁矿和砷黄铁矿(毒砂)是常见的载金矿物。
金常以固溶体或次显微形态包裹在其中。
直接氰化浸出时,包裹金无法与浸出剂直接接触。
(2)碳质金矿
金被碳质物包裹或与碳质物形成稳定配合物,阻碍用传统氰化法回收金。
(3)黏土型金矿
细菌氧化能破坏金的包裹体释放出金,是难处理金矿预处理的有效手段。
以含金砷黄铁矿的细菌氧化预处理为例,常用菌种为硫杆菌属,采用槽浸工艺。
溶于浸出液中的三价砷比五价砷毒性要大,故处理含砷矿石的工艺流程须考虑以生态环境可以接受的形式排放固态或液态的含砷废物。
对浸出液中砷的稳定存在形式目前尚存不同观点,表明微生物氧化预处理含砷金矿的原理还有待进一步研究。
参考文献
1、矿物加工机械振动学生物浸出——浸矿微生物2
2、微生物浸矿的理论与实践
3、资源微生物技术。