生物湿法冶金的应用与发展
生物湿法冶金的应用与发展
生物湿法冶金的应用与发展
生物湿法冶金是一种利用微生物来提取和分离金属的方法，广泛应用
于矿石的提取和回收过程。该方法具有环保、高效、低能耗等优点，并且
可以处理低品位矿石、废弃物和有毒废料等资源，对于实现绿色矿业和循
环经济具有重要意义。本文将介绍生物湿法冶金的应用和发展。
生物湿法冶金的应用范围广泛，可用于提取多种金属，如铜、铁、锌、镍、钴等。其中最为常见的应用是铜的提取。在传统的湿法冶金中，铜的
提取一般需要高温高压的氧化熔炼过程，而生物湿法冶金可以在相对低温
条件下进行，并且不需要添加氧化剂，大大降低了能耗和环境污染。通过
将含铜矿石浸出液与适宜的微生物接触，微生物可以利用其新陈代谢过程
中产生的酸性代谢产物（例如硫酸）将金属离子从矿石中提取出来。此外，还可以利用微生物的还原代谢能力将金属离子还原为金属，从而实现金属
的回收和再利用。
除了铜的提取，生物湿法冶金还可以用于提取其他金属，如锌、铁等。锌的提取一般通过酸性的浸出液进行，微生物可以利用其代谢过程中产生
的氧化剂将锌离子从矿石中提取出来。铁的提取一般通过还原过程进行，
可以利用适宜的微生物将铁离子还原为金属铁，并进行回收和再利用。
生物湿法冶金的发展主要包括以下几个方面。首先，研究和应用新的
生物湿法冶金菌株。目前已经筛选出了一些具有较高金属提取能力的微生物，例如耐酸硫酸矿细菌、耐酸提铜细菌等，但仍然需要对菌株进行优化
和改造，以提高其生物湿法冶金性能。其次，研究和改进金属提取过程。
通过改善溶液的pH值、温度、氧化还原电位等条件，可以提高金属的提
取率和选择性。此外，还可以探索新的金属提取机制，利用微生物的代谢
微生物湿法冶金
微生物冶金工艺及发展
(童威祖）
(1009030216)
摘要论述了微生物浸出的原理,介绍了用于冶金工业的微生物及用于工业上的生物冶金方法:堆浸法、槽浸法及就地浸出法,并讲述了国外浸出铜、金、铀、锰四种金属采用微生物浸出工艺的生产情况。提出了目前微生物冶金发展中存在的问题及今后微生物冶金发展的方向。
关键词微生物冶金浸出
引言
目前,世界矿产资源日渐贫杂,资源、能源、环境问题越发引起人们重视, 我国矿产资源国家战略地位与日俱增。随着矿物贫杂化和严重能源危机及环境污染的加剧,传统的冶金技术面临巨大挑战,寻求更为高效、低能、清洁的绿色资源利用途径成为研究焦点。根据美国国家研究委员会( NRC) 2001年的研究报告,在未来20a ,美国矿业最重要的革新将是采用湿法冶金工艺取代有色行业传统的熔炼工艺[ 1]。
1 微生物湿法冶金概述
微生物湿法冶金技术是一门新兴的矿物加工技术,它包括微生物浸出技术和微生物浮选技术。微生物浸出技术始于20世纪50年代,并已在铜、铀贫矿的堆浸及含砷难处理金矿的预处理方面实现了工业化生产应用;微生物浮选技术在20世纪80年代出现,目前尚在实验室研究阶段。由于微生物湿法冶金具有环境危害小和资源利用率高的优点, 在资源环境问题日益受重视的今天倍受关注,在矿物加工领域展示了广阔的应用前景[ 2]。
微生物浸矿是指用微生物生长代谢产生的酸性水溶液,将有价金属元素(如铜、铀)等从其矿石中溶解出来,加以回收利用的方法。这些金属矿物一般指低品位矿、复杂矿物、尾矿石等用传统方法难以利用的矿物,是生物、冶金、化学、矿物等多学科交叉技术。
微生物冶金及其在稀土资源利用中的研究进展
我国稀土资源丰富但分布较分散,有“北轻南重”的分布特点[1-3],主要类型有碳酸岩型、风化壳淋积型以及少量砂岩型、碱性花岗岩型[4]。内蒙古白云鄂博稀土矿的稀土资源位居全国之首,且占全球稀土资源的32%[5-6]。我国稀土矿开采方式比较粗放,长期过度开采给矿区周边的生态环境造成了严重破坏。由于稀土浸出的方法不同,造成的环境污染形式及程度也不同,研究人员开发出了各种冶炼方法,其中包括微生物稀土冶金技术。自然界中微生物无处不在,种类繁多,利用微生物方法获得金属元素具有投资少、易于管理与操作等优点。科学家一直致力于研究微生物与金属元素之间的相关性,以期利用微生物获得更多的金属元素。自然界中矿床的产生和移动与微生物存在千丝万缕的联系[7-8]。澳大利亚某企业于一天然矿山中提取的细菌可以在高温含硫的强酸性条件下更高效地吸附可溶性金属元素。用微生物法浸出稀土矿时,微生物会通过氧化作用使稀土元素氧化,将不溶于水的稀土元素变为可溶于水,从而利于提取。MOWAFY[9]的研究表明,从单体砂石中提取稀土元素时,使用黑曲霉、土曲霉和拟青霉进行生物浸出的效率优于非生物浸出,并且产生的污染极低。在同一背景下,与化学浸出相比,氧化葡萄糖杆菌对稀土元素的生物浸出具有更高的效率,由此看出微生物冶金技术相比传统的湿法冶金具有绿色、经济的特点。随着经济的快速发展,人类对自然资源的需求量与日俱增,因资源开采而导致的环境污染问题日益严重。基于此,微生物冶金技术在矿产资源开发中的应用受到了广泛关注,微生物法因其绿色、经济、高效的特点使其在未来的稀土开发中具有广阔的应用前景。本文介绍了微生物冶金技术特点,总结了其分类,综述了该技术在稀土资源利用中的研
湿法冶金-第9章 微生物湿法冶金
长,能催化元素S、 Fe2+、硫化矿物的氧化.
二、细菌浸矿机理 硫化矿的细菌浸出是一个复杂的过程,化学氧化、
生物氧化、原电池反应同时发生,对细菌的原电池 作用还不是十分清楚,普遍认为有以下机理: (1)直接细菌氧化
源自文库
（2）氧化硫硫杆菌:生长温度275～313K,pH 0.5～6.0, 可氧化元素硫与一系列硫的还原性化合物,不能氧化 硫化矿物.
（3）氧化铁铁杆菌:生长温度293～298K,pH2.0～4.5,能 把低价铁氧化为高价铁.
（4)微螺球菌属:最佳生长温度307K,pH2.5～3,能氧化 Fe2+、黄铁矿、白铁矿,不能氧化硫和其他硫的还原性 化合物.
第九章 微生物湿法冶金
微生物湿法冶金是微生物学与湿法冶金的交叉 学科。微生物在湿法冶金中作用有三种：1 生物吸 附——溶液中金属离子被吸附在细胞壁上；2 生物 累积-依靠生物降解代谢作用而在体内累积金属离子； 3 生物浸出-利用生物自然的氧化还原性质使矿物中 有用组分溶解。
生物浸出技术已在工业上用来从废石、低品位矿石 或其它原料中回收铜、铀、金矿，还可用于煤的脱硫。 生物湿法冶金越来越受到重视，（1）资源贫化，不易 处理，且环保要求日益严格，使一些常规方法不能再使 用，要求寻找新方法；（2）生物湿法冶金尽管反应时 间长，生产周期长，但只要处理得当，可以从尾矿、贫 矿、废液中回收某些金属，而生产成本低于常规法，并 可使污染减少甚至没有污染。所以，生物湿法冶金今后 还将有更大的发展。
生物冶金
●生物湿法冶金（Biohydrometallugy），是应用微生物将金属矿物氧化、还原或络合
分解，使金属或金属离子进入溶液，进一步分离、富集、纯化而提取金属的技术。
该法适应于溶浸贫矿、废矿、尾矿和大冶炉渣等，以回收某些贵重金属和稀有金属，达到防止矿产资源流失，从而最大限度地利用有限的矿产资源。
●生物冶金主要发生在水环境中，包括生物淋滤（bioleaching）：一种不溶性金属在水
中转变为可溶性金属，例如CuS转变为CuSO4。指利用特定微生物或其代谢产物的氧化、还原、络合、吸附或溶解作用，将固相中某些不溶性成分(如重金属、硫及其它金属)分离浸提的一种技术。
●
●；生物冶金（biomining）；又称生物浸出技术，通常指矿石的细菌氧化或生物氧化，
由自然界存在的微生物进行。
●生物氧化（biooxidation ）：金属的是重获可有微生物分解金属中的矿物质来提高，
但获得的金属并不一定都是可溶的。例如金可从黄铁矿和毒砂中获得。
●
●矿石品位：指金属矿床或部分非金属矿床（如磷灰石、钾盐、莹石等）中有
用组分的单位含量。通常以％、克/吨、克/米3、克/升等表示。矿石品位高低决定矿产资源开发利用价值大小。
●贫矿：铜矿< 0.3%；锰矿< 10%；金矿<1g/吨
●生物冶金应用领域：从矿石中提取金属（硫化矿）、矿物预处理（硫化矿包裹矿）、
环境治理及修复（酸性矿水及重金属污染水源）
●生物冶金优势：1，更加温和、友好。生物冶金不需要高能量，不产生SO2等有害
物质，适合低电势金属的提取。
●黄铁矿（FeS2, pyrite）、砷黄铁矿(AsFeS2, arsenopyrite) 含金、黄铜矿(CuFeS2
微生物湿法冶金的进展和展望
研究展望和未来发展方向
要点一
加强基础研究
要点二
创新技术手段
需要深入研究微生物湿法冶金的微观 机制，探讨各因素对冶金过程的影响 规律，为优化工艺和提高金属回收率 提供理论指导。
需要探索新的技术手段，如基因工程 、代谢工程等，对微生物进行遗传改 造，提高其冶金效率。
要点三
发展集成技术
将微生物湿法冶金与其他技术相结合 ，如电化学、膜分离等，实现优势互 补，提高金属回收率和资源利用率。
与其他学科领域的结合与应用前景
1 2
与环境科学结合
微生物湿法冶金可用于处理重金属污染土壤和 水体，有利于环境保护和修复。
与能源领域结合
将微生物湿法冶金与生物能源、太阳能等可再 生能源相结合，实现能源与资源的双重回收。
3
与材料科学结合
通过微生物湿法冶金过程，可制备具有特定性 能的金属材料或复合材料，为新材料制备提供 新的途径。
国内外研究现状及发展趋势
微生物湿法冶金技术已经在国内外得到了广泛的研究和应用，涉及的领域包括铜、镍、钴 、金等金属的提取和回收。
目前，微生物湿法冶金技术还存在一些问题，如微生物种类单一、浸出速率较慢、提取金 属纯度不够高等，需要进一步研究和改进。
未来，微生物湿法冶金技术将进一步向着高效化、工业化、多元化方向发展，同时也会与 其他领域的技术相互融合，形成更加综合、高效、环保的金属提取技术体系。
生物湿法冶金的研究
生物湿法冶金的研究
2 •定义
生物湿法冶金（也称硫化矿生物冶金），是一门硫化矿生物提取冶金的工业应用，主要用于处理传统技术难处理的低品位复杂矿、废弃矿石、尾矿等。
2.浸出基本原理
硫化矿的生物浸出是水溶液中多相体系的一个复杂过程，包含化学氧化、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三方而。
2.1直接作用
直接作用是指细菌与硫化矿物直接接触氧化，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。
直接作用发生第一步：细菌吸附。在K.A.Natara janetai的研究中显示，细菌吸附量的增加可以促进铁的溶解。M.I.Sampson等人用氧化亚铁硫杆菌、中等嗜高温菌一嗜高温氧化硫化物硫杆研究了不同培养条件下对不同矿物的吸附作用，结果表明，中等嗜高温菌种有更大的吸附程度，这一结果与矿物被细菌浸出的结果一致。KAThirde等人的研究表明黄铜矿浸出率强烈依赖于溶液中的氧化还原电位（En）, 这种参数比细菌数量或活性更有影响，当分别加入亚铁或高铁时，前者浸出速度快 2.7倍，而后者却抑制了细菌浸出，因此细菌促进电化学氧化作用，仅当电化学条件有利时才发生。
2.2间接作用
间接作用是指利用硫化矿物中释放出来的亚铁和硫元素间接浸出硫矿化物。桩木圭子等人用氧化亚铁硫杆菌浸出黄铁矿，分析了浸出溶液和黄铁矿表面，并通过测定溶液中氧化还原电位（En）的变化—作为
细菌氧化活性的一种度量，认为黄铁矿的细菌浸出主要按照间接机理。利用氧化亚铁微螺菌研究它对黄铁矿的氧化浸出动力学，表明它是通过间接作用氧化黄铁矿。同时发现氧化亚铁硫杆菌优先利用高铁氧化硫化锌产生的是元素硫，而不是亚铁，高铁的再生被抑制，因此确定了硫化锌的细菌氧化机理是间接作用。
微生物湿法冶金医学知识
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
▪ 国外在生物冶金方面的研究起步较早，目前许多国家已实现了铜 矿、油矿、金矿等一系列矿种的微生物工业化浸出生产。此外， 已有大量的现代生物学手段被引入工业化生产，对其中的金矿微 生物进行有效监控。如用免疫荧光标记技术来活体检测菌体的吸 附过程，用蛋白质定量分析来确定菌体对矿石的吸附量等。
温度： 一般情况下，细菌最适生长温度并不等于最适浸出温度。 每种细菌都有最适生长温度与浸出温度。 ➢ 硫化矿物的量：搅拌浸出法矿浆浓度并非越高越好。较高矿浆浓 度下，需氧量高，需提高搅拌速度，对细菌剪切力随之增加，使细 菌难于吸附到矿物表面；同时在同样条件下矿浆浓度越高，相对吸 附到矿体表面的细菌数目就少，从而降低细菌的氧化速率。 ➢ 其他（如营养物等）
浸矿微生物开发 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
▪ 1.选择适合的采样地点
▪ 浸矿微生物可能存在的地点： ➢ 矿山、矿堆或尾矿中流淌出来的酸性水 ➢ 矿石本身 ➢ 热泉水样或矿浆
微生物一般集中选择在低pH条件下，其最适生长温 度分为30℃（中温菌）、45℃（中度嗜热菌）或70～ 80℃（极度嗜热菌）的类群。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
5.细菌的进一步改造和重新构建
诱变育种： 分离获得的菌种，在改造上要选择具以下特征进行育种：
1）具有很高的氧化铁或硫的能力 2）具再生生长能力 3）已有相当程度的变异。诱变后，挑选浸出效率提高，又具
金属冶炼的湿法冶金技术
03
湿法冶金技术的工艺流程
原料准备
原料选择
根据金属种类和冶炼要求，选择合适的矿石、精矿或其他含 金属物料。
原料处理
对原料进行破碎、磨细、筛分等预处理，以满足后续浸出工 艺的要求。
浸
浸出剂选择
根据金属种类和性质，选择合适的酸 、碱、盐或其他浸出剂。
浸出条件控制
控制适当的温度、压力、浓度和时间 等浸出条件，以实现金属的高效浸出 。
湿法冶金技术还可以用于处理含放射性元素的矿石，提取其中的铀、钚等元素，为核能工业提供原料 。
废旧金属回收
• 湿法冶金技术在废旧金属回收领域中主要用于从废旧金属中提 取有价值的金属，如铜、镍、钴等。通过使用适当的化学试剂 ，可以将这些金属从废旧金属中溶解出来，再通过置换、吸附 或离子交换等方法，将金属从溶液中分离出来。这种方法能够 有效地回收利用废旧金属，减少资源浪费和环境污染。
固液分离
沉降分离
利用固体颗粒与液体之间的密度差进行沉降分离。
过滤分离
通过过滤介质将液体与固体颗粒分离。
溶液净化和金属提取
溶液净化
采用化学沉淀、离子交换、萃取等方法去除杂质元素，提高金属纯度。
金属提取
根据金属性质，选择合适的还原剂、置换剂或电解法将金属从溶液中提取出来。
产品处理和金属回收
要点一
产品处理
稀有金属提取
微生物湿法冶金ppt课件
我国细菌浸出研究，首先是在中国科学院微生物研究所方心芳和王大珍两位先生的指导下于1959年开始的。最初进行了细菌的分离鉴定、主要生理特性的研究、金属硫化矿物的细菌浸出研究。 20世纪60年代末至80年代初是我国细菌浸出研究及应用蓬勃发展的时期，也取得了不少成绩，如：细菌浸出湖南柏枋铜铀伴生矿回收铜和铀的研究，于1972年成功应用于生产。但从80年代初至80年代末，细菌浸出的研究和应用基本处于停滞状态。直到90年代初，我国的细菌浸出研究工作又开始出现复苏，中国科学院、地矿部、冶金部的有关院所、矿山及一些高校都逐步恢复了细菌浸出的研究和应用工作。
*
根据戈哈姆（Gorham）跨国公司1983年的调查报告介绍，美国细菌浸铀的产值已达0.9亿美元。美国的细菌浸铀主要是在细菌浸铜时，从平均含有10mg/L铀的浸出液中提取铀。
*
此外，西班牙从1975年开始对萨拉玛偌克铀矿进行了细菌柱浸、堆浸试验和试生产。南非、巴西、澳大利亚、英国等也开展了细菌浸出的试验研究和生产。日本也进行过细菌浸铀的实验室研究。
*
1.4 破硫膜作用说 有学者认为，在浸矿过程中，矿石块表面覆盖着硫的薄膜，阻碍了溶浸液与矿石块表面的直接作用，若有细菌存在，可以将硫膜氧化和破坏，使浸出得以继续进行。
*
2 国内外现状及进展 1947年，柯尔默（Colmer）首先发现矿坑水中含有一种将Fe2+氧化为Fe3+的细菌，并证实该菌在金属硫化矿的氧化和某些矿山坑道水酸化过程中起着重要作用。1951年，坦波尔（Temple）和幸凯尔（Hinkle）从煤矿的酸性矿坑水中首先分离出一种能氧化金属硫化物的细菌，并命名为氧化亚铁硫杆菌（或称氧化铁硫杆菌，Thiobacillus ferrooxidans）。美国肯尼柯特（Kennecott）铜矿公司的尤它（Utah）矿，首先利用该菌渗透浸出硫化铜矿获得成功，1958年取得这项技术的专利，这是第一个有关细菌浸出的专利。
微生物湿法冶金的进展和展望
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。
影响。
微生物湿法冶金的可持续性发展策略及实践
可持续性发展策略
微生物湿法冶金技术的可持续性发展策 略包括：加强技术研发，提高生产效率 ；实施清洁生产，减少环境影响；开发 新型绿色产品，拓展应用领域；推进循 环经济，实现资源高效利用。
VS
实践案例
例如，某公司利用微生物湿法冶金技术提 取电子废弃物中的贵金属，实现了资源的 有效利用和环境友好生产；某研究团队通 过优化微生物种类和作用条件，提高了金 属回收率和提取率，降低了生产成本。
需要进一步揭示微生物湿法冶金的作用机制和生物化学 过程；
需要加强工程应用方面的研究和推广，促进该技术的产 业化发展。
面临的挑战包括
针对不同矿石类型和复杂环境条件下的应用仍需加强研 究；
微生物湿法冶金技术
微生物冶金工艺及发展
摘要论述了微生物浸出的原理,介绍了用于冶金工业的微生物及用于工业上的生物冶金方法:堆浸法、槽浸法及就地浸出法,并讲述了国外浸出铜、金、铀、锰四种金属采用微生物浸出工艺的生产情况。提出了目前微生物冶金发展中存在的问题及今后微生物冶金发展的方向。
关键词微生物冶金浸出
引言
目前,世界矿产资源日渐贫杂,资源、能源、环境问题越发引起人们重视, 我国矿产资源国家战略地位与日俱增。随着矿物贫杂化和严重能源危机及环境污染的加剧,传统的冶金技术面临巨大挑战,寻求更为高效、低能、清洁的绿色资源利用途径成为研究焦点。根据美国国家研究委员会( NRC) 2001年的研究报告,在未来 20a ,美国矿业最重要的革新将是采用湿法冶金工艺取代有色行业传统的熔炼工艺[ 1]。
1 微生物湿法冶金概述
微生物湿法冶金技术是一门新兴的矿物加工技术,它包括微生物浸出技术和微生物浮选技术。微生物浸出技术始于 20世纪 50年代,并已在铜、铀贫矿的堆浸及含砷难处理金矿的预处理方面实现了工业化生产应用;微生物浮选技术在 20世纪 80年代出现,目前尚在实验室研究阶段。由于微生物湿法冶金具有环境危害小和资源利用率高
的优点, 在资源环境问题日益受重视的今天倍受关注,在矿物加工领域展示了广阔的应用前景[ 2]。
微生物浸矿是指用微生物生长代谢产生的酸性水溶液,将有价金属元素 (如铜、铀)等从其矿石中溶解出来,加以回收利用的方法。这些金属矿物一般指低品位矿、复杂矿物、尾矿石等用传统方法难以利用的矿物,是生物、冶金、化学、矿物等多学科交叉技术。
微生物湿法冶金医学知识
微生物湿法冶金医学知识
xx年xx月xx日
•微生物湿法冶金概述
•微生物湿法冶金基础知识
•微生物湿法冶金在医学领域的应用
•微生物湿法冶金医学知识研究进展目
•微生物湿法冶金医学知识的实践意义
•微生物湿法冶金医学知识的未来展望录
01微生物湿法冶金概述
微生物湿法冶金是指利用微生物及其代谢产物，通过化学反应或物理过程，从矿石或金属废料中提取或回收金属的方法。
微生物湿法冶金是一种绿色、环保、高效的金属提取方法，具有选择性高、对环境影响小、反应条件温和等优点。
微生物湿法冶金定义
微生物湿法冶金的研究始于20世纪50年代，随着生物技术的不断发展，该领域的研究和应用也在不断拓展和深化。
微生物湿法冶金技术已经在全球范围内得到广泛应用，特别是在一些环保要求高、资源紧缺的国家和地区，该技术更受到重视和推广。
微生物湿法冶金在医学领域具有广泛的应用前景，包括治疗肿瘤、骨质疏松、骨折等骨骼疾病等。
在医学研究中，微生物湿法冶金技术还可以用于制备生物材料、药物载体等，为
医学治疗和预防提供了新的途径和方法。
02
微生物湿法冶金基础知识
微生物种类
细菌、放线菌、霉菌、酵母菌等。
微生物特性
适应性强，繁殖速度快，对环境敏感。
微生物种类与特性
原理概述
利用微生物的氧化还原反应，将金属离子从溶液中提取出来。微生物作用微生物在冶金过程中起催化剂的作用，促进金属离子的氧化还原反应。
微生物湿法冶金原理
将矿石进行破碎、磨碎和选矿等预处理。
微生物湿法冶金工艺流程
采矿与选矿
将微生物与矿石混合，通过微生物的氧化还原反应将金属离子提取到溶液中。
浸出
从浸出液中提取金属，并进行纯化
生物湿法冶金的商业应用现状及前景(中译本)
生物湿法冶金的商业应用现状及前景
J.A. Brierley(a,*),C.L. Brierley(b,1)
a纽蒙特冶金服务，10101东德里克里克路，恩格尔伍德，CO80112，美国
b布赖恩利咨询有限责任公司，P.O.盒260012，苏格兰高地牧场，CO80163-0012，
美国
收于1999年9月29日;接受于二零零一年三月七日
摘要随着生物浸出法在肯尼科特的宾厄姆铜矿冶炼铜金属的出现，生物湿法冶金在对矿物处理的现代商业应用在十九世纪五十年代成为现实。早期应用需要废石堆浸出低质量、低位值、毛煤原料。废石堆浸出已经逐渐发展成为一种商业上普遍接受的生物堆浸出法以获得更高质量、更高价值的铜矿。至少十一家采矿经营商证明了这一商业实务。出人意料地，生物湿法冶金在对顽固金矿的预处理中的应用，始于高价值浓缩过程，用生物氧化反应器处理并处理大量低质量、低价值的矿物。现在，生物浸出已经扩展到钴的商业开采和获得。甚至随着现在生物湿法冶金在采矿业中的成功应用，生物技术在采矿业中的潜在应用价值还有待实现。随着对商业生物过程的信心的增长和生物技术应用基础知识的经验拓展，新方法和新的商业实务将会出现。在不久的将来，商业应用将可能继续致力于铜、金以及其它可能的镍的回收。新的科技发展显示，非常难熔炼的黄铜矿能够成功被生物浸出。从这种矿物质中回收铜的过程既包括堆式也包括搅拌反应器。下一代对顽固金矿的预处理技术将以使用喜温细菌氧化硫化物的基础。对于生物湿法冶金的商业前景，微生物学家必须与技术人员合作以共同研究操作的极限和系统规定参数对微生物的组成部分的影响。
湿法冶金发展的方向和方法
细菌浸出
细菌浸出也是很早就提出来的一 种方法, 但由 于其动力学过程缓慢, 再加上适宜的菌种稀少, 所以 其发展迟缓, 以致于长期被束之高阁。 近年来有 3 方 面的原因使细菌浸出得到了充分重视: 1) 生物学科的飞速发展, 给寻找、 培养适合要求的菌种提供了可能; 2) 资源贫化、 易处理矿石越来越少。 尽管细菌浸出周期较长, 但它可 以从尾矿、 贫矿中回收有价金属; 3) 能源短缺, 环保要求提高。 细菌浸出能耗低, 可以减少污染甚至没 有污染, 容易实现清洁生产, 符合绿色冶金的要求。 细菌浸出又称微生物冶金, 它在工业生产上已成功地应用于从废石、 低品位矿石及硫化 矿精 矿中提 取 C u、U 、 贵金属以及 M n、 N i 、 C o、 S n 、 S b 、 M o 、 Bi 、 V 、 G a、 Ge 等金属及处理大洋结 核。 细菌浸出机理是利用细菌自身的氧化或还原性使矿物中某些组分得到 氧化 或还原, 进而以可溶或沉淀形式与原物质分离, 此即细菌浸出的 直接作用; 或者 依靠细菌的代谢产物( 有 机酸、 无 机酸 和三 价铁 离 子) 与矿物发生反应, 使有用组分进入溶液, 此即细菌浸出的间接作用。 细菌浸出过程中, 起关键作用的是 细 菌。目前发现和使用的细菌远远 满足不了浸矿的要求, 所以寻找、 培养耐高、 低温, 适应温度变化, 浸 矿速度快, 易得到、 易培养的细菌是细菌浸矿研究的关键问题。
生物湿法冶金的研究
生物湿法冶金的研究
生物湿法冶金是一种利用生物体或生物代谢产物提取金属或制备金属
材料的方法。相比传统的湿法冶金方法，生物湿法冶金具有环境友好、能
耗低、不产生有害废物等优点。因此，在近几十年来，生物湿法冶金引起
了广泛的研究兴趣。本文将介绍生物湿法冶金的原理、应用及研究进展。
生物湿法冶金原理主要包括生物浸出、生物氧化和生物沉淀三个主要
过程。生物浸出是利用微生物将金属中的价态转变为可溶解的形式，进而
使金属从矿石中溶解出来。生物氧化是指利用微生物通过氧化作用将溶解
出的金属离子转变为金属离子-硫化物或金属离子-氢化物等易于沉淀或提
取的形式。而生物沉淀则是指微生物通过还原作用将金属离子转变为金属
沉淀的过程。
目前，生物湿法冶金已经在许多领域得到了广泛的应用。其中，最为
典型的应用就是黄金提取。生物湿法冶金可以通过生物浸出将黄金从矿石
中提取出来，从而取代传统的氰化法。生物湿法冶金还常用于铜、镍、锌
等金属的提取，可以在低浓度的矿石中高效地提取这些金属。此外，生物
湿法冶金还可以用于废水处理、重金属回收等领域。
在生物湿法冶金的研究中，酸性硫氧化菌和古菌是最为常见的微生物。酸性硫氧化菌可以在低PH和高温的条件下生存，能够将金属离子氧化成
溶解态，进而实现金属的提取。古菌则可以在高温和高盐度的条件下生存，被广泛应用于黄金提取等领域。
此外，研究人员还通过工程优化微生物、添加表面活性剂等方法来提
高生物湿法冶金的效率。例如，将不同种类的微生物组合起来，利用它们
共同完成生物浸出、生物氧化和生物沉淀的过程。同时，添加表面活性剂可以增加金属离子的溶解度，从而提高生物湿法冶金的效率。
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生物湿法冶金的应用与发展
摘要：随着资源的贫化、不易处理，生产经济成本以及对环境的影响，生物湿法冶金作为一种新型的冶金工艺已取得了长足的发展，并不断地在其产业化方面取得愈来愈多的成就。本文主要阐述了生物湿法冶金的发展历史、浸出机理、生产应用、并分析了生物湿法冶金的优势与缺陷和生物湿法冶金未来发展趋势。
关键词：微生物浸出
Abstract：With the resources, difficult to deal with it, the production cost and economic impact on the environment, biological hydrometallurgy as a new type of metallurgy process has made great progress, and continuously in the industrialization has more and more achievements. This article mainly expounds the biological hydrometallurgy development history, leaching mechanism, the production application, and analyzes the biological hydrometallurgy advantages and disadvantages and biological hydrometallurgy future development tendency.
Keywords：microbial leaching
生物湿法冶金是微生物学与湿法冶金学的交叉学科，是利用某些微生物或其代谢产物对某些矿物（主要为硫化矿物）和元素所具有的氧化、还原、溶解、吸收等作用，从矿石中将有价元素选择性浸出，制备高纯金属及其材料的新技术。在世界矿产资源日渐贫瘠以及环境污染加剧的今天，传统的选矿技术（重选、磁选、电选、浮选）与理论已不能完全解决这些问题。人类社会生活的发展要求矿物加工科技发展的目标是实现矿物加工过程的“高效益、低能耗、无污染”。由此产生了生物选矿技术。
1、生物湿法冶金简介【1】
微生物湿法冶金技术是一门新兴的矿物加工技术，它包括微生物浸出技术和微生物浮选技术。又根据微生物在回收金属过程中所起作用，可将微生物湿法冶金分为三类：生物吸附、生物累积、生物浸出。
生物吸附是指溶液中的金属离子，依靠物理化学作用，被结合在细胞膜或细胞壁上。组成细胞壁的多种化学物质常具有如下功能基：胺基、酰基、羟基、羧基、磷酸基和巯基。这些基团的存在，构成了金属离子被细胞壁结合的物质基础。
生物累积是依靠生物体的新陈代谢作用而在体内累积金属离子。例如巴伦支海的藻类细胞含金量是海水中金浓度的2×1014倍。铜绿假单胞菌能累积铀，荧光假单胞菌和大肠杆菌能累积钇。
生物浸出就是利用微生物自身的氧化或还原特性，使矿物的某些组分氧化或还原，进而使有用组分以可溶态或沉淀的形式与原物质分离的过程，此即生物浸出过程的直接作用；或者是靠微生物的代谢产物（有机酸、无机酸及Fe3+）与矿物进行反应，而得到有用组分的过程，此即浸出过程中微生物的间接作用。
2、生物湿法冶金的历史【2】
生物湿法冶金始于20世纪50年代，并经历了三个发展时期，即诞生期、摇
篮期、觉醒期。
诞生期（1947-1955）:1947年 ,美国Colmer和 Hinkle从矿山酸性坑水中分离鉴定出氧化亚铁硫杆菌，并证实了微生物在浸出矿石中的生物化学作用。之后几年，生物湿法冶金成功地在回收铜、铀、金3种金属的冶金工艺上获得了应用。
摇篮期(1955-1985):1958年美国用细菌在铜矿中浸出了金属铜，1966年加拿大在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、矿冶废料及其处理等方面的应用呈现较好的前景，基本实现了铜矿、铀矿、金矿等一系列矿种的微生物浸出生产。而且继铜、铀、金的微生物湿法提取实现工业化生产之后 ,钴、锌、镍、锰的微生物湿法提取也正由实验室研究向工业化生产过渡。在这一时期，先后有包括南非、加拿大、美国、英国中国在内30多个国家开展了微生物在矿冶工程中的应用研究工作。
我国微生物浸矿技术方面的研究是从 20 世纪 60 年代末开始的，已先后在铀、铜等金属的生产应用中取得成功。20 世纪70年代初，在湖南711铀矿进行了处理量为700 t贫铀矿石的细菌堆浸扩大试验。同一时期，核工业北京化工冶金研究院在抚州铀矿厂进行半工业细菌堆浸试验回收铀1 142. 14kg。
觉醒期(1985-现在)：到80年代，对难浸出矿石进行细菌预氧化的工业实践大大推进了微生物技术在矿石冶金的应用。加拿大、俄罗斯、印度等国，广泛使用细菌法溶浸铀矿。生物湿法冶金可以节约经济。从低品位铀矿石（0.01%－0.05%U3O8)中回收铀，而其成本仅为其它回收方法的一半；生物湿法冶金也可以节约时间，提高浸出率。用细菌法溶浸镍矿石，只需5-15天，可浸出镍80%－90%，而无菌溶镍的提取率仅为9.5%－12%。另外，在微生物湿法冶金领域，大量的现代生物技术相继被引入与应用，如采用免疫荧光标记技术可以进行活体检测菌体对矿石的吸附过程，用蛋白质定量分析方法来确定菌体对矿石的吸附量等。
3、生物湿法冶金的浸出机理【3~5】
在大多数金属硫化物，如黄铜矿、辉铜矿、黄铁矿、闪锌矿等以及某些氧化矿诸如铀矿、MnO2等难溶于稀硫酸等一般工业浸出剂加入某些特殊微生物，在合适条件下上述矿物中的金属便能被稀硫酸浸出。这些微生物可以分为两大类。一类能在无有机物的条件下存活，叫“自养微生物”。另一类生长时需要某些有机物作为营养物质，叫“异氧微生物”【6】。这些微生物是单细胞微生物，繁殖是以自身细胞分裂形式来进行的，即一分为二、二分为四……，以2n（n为分裂次数）的形式增加。已报道用于浸矿的细菌有20多种，比较重要的有以下六种：①氧化铁硫杆菌；②氧化硫硫杆菌；③氧化铁铁杆菌；④微螺球菌属；⑤硫化芽孢杆菌属；⑥高温嗜酸古细菌。用于采矿的细菌都有一个共同的特征，都是宽约5×10-7 m、长约1×10-6-2×10-6m，它们生长在普通微生物所不能生存的强酸性坑内水中，摄取空气中的二氧化碳、氧和水中的其它微量元素，用以合成细胞组织，并在促进矿石中硫、铁等成分的氧化作用的同时。获得新陈代谢的能量，自养自