氧化亚铁硫杆菌生物冶金的新进展
分析铜湿法冶金现状及未来发展方向
分析铜湿法冶金现状及未来发展方向发表时间：2019-07-29T14:29:20.267Z 来源：《基层建设》2019年第14期作者：华建彬[导读] 摘要：随着科技的进步和经济的发展，国内外对铜产品的需求量越来越大。
紫金矿业集团股份有限公司福建龙岩 364200摘要：随着科技的进步和经济的发展，国内外对铜产品的需求量越来越大。
随着铜矿石开采品位逐年下降，难处理矿石逐渐增加以及二氧化硫对环境造成的污染越来越严重，国家每年都需要从国外进口大量的铜原料和铜制品，铜的供需矛盾十分突出。
而湿法炼铜技术目前达到了相当的生产规模和很高的机械化、自动化水平，已经成为一种主要的炼铜方法，故对湿法炼铜方法进行总结对我国铜工业的可持续发展具有重要意义。
关键词：铜湿法冶金；现状；未来发展自从湿法冶金技术研发以来，被广泛应用，在矿产资源的保护性开发以及利用等方面，起到了重要的作用。
随着冶金行业的发展，节能减排以及环境保护的要求不断提高，对冶金技术的应用环保性和经济性等，有了更高的要求。
这需要不断提升湿法冶金的环保水平，推动冶金行业持续发展。
1我国铜资源及生产简况我国铜矿产资源相对缺乏，且品位低，质量差；大型矿少，中小型矿多；贫矿多，富矿少；复杂金属矿多，单一矿少；地下矿多，露天矿少，采选难度较大。
由于原矿品位低，矿物组成复杂，因而选矿成本高。
精矿品位普遍偏低，给后续冶炼造成一定难度。
我国铜资源并不丰富，铜贮量虽然有6000多万吨，但贫矿多，富矿少，而且矿石品位偏低。
在云南、四川、贵州、江西、西藏等省还有许多难选铜矿和含砷铜矿，铜贮量在几百万吨以上，这些难选矿和低品位铜资源采用常规的采、选、冶方法均不能进行有效回收，因此湿法炼铜技术在我国有广阔的市场前景，可以成为各铜矿山新的经济增长点。
2铜湿法冶金的原理及技术铜的湿法冶金工艺的低投资费和低生产成本及相对简单的操作，而且可以在矿山附近直接生产阴极铜，使得该工艺有较大的经济吸引力。
氧化亚铁硫杆菌
氧化亚铁硫杆菌自从1947年T emple和Colmer发现并命名氧化亚铁硫杆菌以来，它已经成为生物浸出的主要菌种之一。
作为浸矿的主要菌种，它最初应用于低品味铜矿、铀矿的生产，后来发展应用于金、锌、钴、等多种金属的浸出。
随着氧化亚铁硫杆菌在冶金生产中应用的日益广泛，人们注意到它在环境保护方面及一些科研领域同样有着良好的应用前景，其研究越来越受到广泛重视。
氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillusferrooxidans,T.f ）属微生物中原核生物界、化能营养原核生物门、细菌纲、硫化细菌科、硫杆菌属。
广泛存在于土壤、海水、淡水、垃圾、硫磺泉和沉积硫内，尤以金属硫化矿和煤矿等酸性矿坑水（pH<4）中最为常见。
化能自养，专性好氧，嗜酸，革兰氏阴性，，主要利用利用CO2为碳源，并吸收氮、磷等无机营养来合成自身细胞。
菌长1.0到数微米，宽约0.5微米，杆状，端生鞭毛，能游动，腺嘌呤（C）+鸟嘌呤（G）的摩尔百分含量为57%~62%，细菌生长周期为6~10天，菌落为黑色，直径0.05mm，菌落周围为分散的铁锈色斑渍区域。
分离的主要步骤是：将采集到的样品先用9K液体培养基富集培养，待培养基的pH值下降到1.0左右后，用梯度稀释法在改进的9K固体培养基涂布，再用平板划线法分离。
第一部分：（NH4）2SO4 3.0gKCl 0.1gK2HPO4 0.5gMgSO4﹒7H2O 0.5gCa（NO3）2 0.01g蒸馏水700mL第二部分：5mol/LH2SO4 1.0mLFeSO4﹒7H2O 14.7%蒸馏水300mL分离培养基为改进的9K固体培养基，即在每升9K液体培养基加入1.2%的琼脂及0.03%酵母浸粉。
T .ferrooxidans 在有氧条件下依靠氧化亚铁、各种还原性硫化物以及氢来获得能量供生命活动需要。
在无氧条件下，能以三价铁或硫为电子受体、氢为电子供体，或以三价铁为电子受体、还原性硫化物为电子供体获得能量生长。
氧化亚铁
氧化亚铁硫杆菌浸出铁矿石脱磷技术摘要：研究氧化亚铁硫杆菌口，菌)从含磷铁矿石中脱磷的可行性及工艺技术。
结果表明：氧化亚铁硫杆菌可以浸出铁矿石中的磷，生物浸出脱磷应选择缺磷9 K培养基体系，添加黄铁矿可强化细菌浸出脱磷，矿浆初始pH对脱磷率有明显影响，合适的细菌接种量、亚铁初始含量及矿石粒度有利于生物浸出脱磷。
对某含磷1．12％的铁矿石，以缺磷9 K培养基为浸出体系，添加质量比为20％的黄铁矿，在初始pH值为1.7~2.0的条件下，采用A.f菌进行生物浸出，获得的脱磷率为86．6％。
关键词：铁矿石；脱磷；生物浸出；氧化亚铁硫杆菌随着钢铁工业的快速发展，我国有限的富矿及易选的铁矿资源已逐渐枯竭。
可利用的铁矿资源日益趋向于贫、细、杂。
我国的湘、鄂地区及长江流域蕴藏大量含磷铁矿石，梅山铁矿含磷达0.38%，“宁乡式”赤铁矿、乌石山矿区铁矿含磷均高于0.5%。
国内对铁精矿含磷的要求不一，大致为0．05％--0．30％。
研究铁矿石脱磷技术，对提高国内铁矿质量和促进我国钢铁工业的发展具有重要现实意义。
近年来，国内外根据不同的矿石性质。
针对铁矿石脱磷展开了较多的研究，主要有物理分选以及化学浸出等。
但物理分选法脱磷效果较差，而化学浸出法则存在浸出剂耗量大、成本高等问题使其应用受到限制。
生物浸出法在处理硫化矿等矿物时具有金属回收率高、成本低、无环境污染等优点，已显示出极大的经济潜力和工业应用前景。
目前，国内外对含磷铁矿石微生物技术脱磷的报道较少。
黄剑朎等采用硫杆菌对铁矿石脱磷进行了研究。
其脱磷的原理是利用矿石中含有的硫化物与硫杆菌作用产酸脱磷，但脱磷效率并不理想，在溶磷剂协同作用下脱磷率仅达到42％左右。
何良菊等Dl-131研究了利用氧化亚铁硫杆菌预先氧化黄铁矿，利用其所产生的酸性废水(pH值为0．81来浸出高磷铁矿石，虽然获得了脱磷率76．89％的优良结果，但从本质上说该法仍是酸浸脱磷，并非利用微生物直接从矿石中脱磷。
微生物冶金概述
1 微生物冶金技术
• 生物冶金: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。
• 按照微生物在矿物加工中的作用可将生物 冶金技术分为：生物浸出、生物氧化、生 物分解。
生物浸出：硫化矿的细菌浸出的实质是使难溶的金 属硫化物氧化，使其金属阳离子溶入浸出液，浸出过 程是硫化物中S2-的氧化过程。
国外:
近年来，在国外该技术的研究与应用已 成为矿冶领域热点。堆浸在铜、金等金属 的提取上获得工业应用。自1980年以来， 智利、美国、澳大利亚等国相继建成大规 模铜矿物堆浸厂。对于锌、镍、钴、铀等 金属的生物提取技术亦得到研究。
6、微生物冶金的前景展望
21世纪是生物技术的世纪，生物技术的发 展与进步必将影响人类活动的各个领域， 对冶金自然会有进一步的渗透和影响。生 物冶金技术为人类解决当今世界所面临的 矿产资源和环境保护等诸多重大问题提供 了有力的手段，显示出难以估计的巨大潜 力。
中的。
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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.
生物冶金细菌学研究进展
最初是由Colmer与Hinkel，分离
a
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国内外铜湿法冶金技术现状及应用
国内外铜湿法冶金技术现状及应用发布时间：2022-01-20T04:43:43.604Z 来源：《新型城镇化》2021年24期作者：高铁飞[导读] 当前我国的铜湿法冶金技术水平不断提升，和国际铜湿法冶金工艺的差距逐渐缩短。
中国黄金刚果(布)黑角索瑞米股份有限公司河南灵宝 472500摘要：当前我国的铜湿法冶金技术水平不断提升，和国际铜湿法冶金工艺的差距逐渐缩短。
随着铜生产的环保要求和节能减耗要求的提升，带动着铜湿法冶金技术的发展。
未来，浸出工艺和电积工艺水平将会不断提升，为技术的应用提供保障。
关键词：国内外、铜湿法、冶金技术、现状、应用1铜湿法冶金的原理铜的湿法冶金工艺的低投资费和低生产成本及相对简单的操作，而且可以在矿山附近直接生产阴极铜，使得该工艺有较大的经济吸引力。
这促使其以取代传统的浮选后熔炼和电解精练的工艺。
其一，氧化铜的矿石浸出原理。
公共氧化铜矿物主要孔雀石、硅孔雀石、赤铜矿、天然铜和浸出剂。
在浸出过程中，发生的化学反应是：赤铜矿Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O；蓝铜矿Cu（OH）2CuCO3+2H2SO4= 2CuSO4+CO2+3H2O。
其二，硫化铜矿石的浸出原理。
生物氧化浸铜对于硫化铜矿石来说是最受欢迎的技术中的一个，它的发展迅速，发展态势较好。
目前，用于生物浸出的微生物主要是氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌。
它们可与35度以下的高酸水平和高浓度的重金属环境生存。
有细菌浸出和浸出的两个主要机制：细菌吸附到矿物质以溶解矿物，从而在直接交互的表面形成直接作用的机制；Fe2+由矿物溶解释放，并由细菌氧化成Fe3+的溶液中，Fe3+被用作氧化剂，进而形成氧化硫化物矿石，使之发生间接作用或作用机理。
其三，细菌浸出的铜矿。
黄铜矿可以被氧化成硫酸亚铁和Cu2S+2Fe2SO34=2CuSO44+的FeSO4+S在酸和Fe的存在+所生成的FeSO4和S 再由细菌氧化成Fe2（SO）4和H2SO4按照这个反应循环展开。
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：
高铁浓度下氧化亚铁硫杆菌的生长动力学
高铁浓度下氧化亚铁硫杆菌的生长动力学引言：氧化亚铁硫杆菌（Ferrovibrio ferrugineum）是一种常见的铁化学氧化细菌，它具有在高铁浓度环境中生长的独特能力。
了解氧化亚铁硫杆菌在高铁浓度下的生长动力学对于深入研究其生态功能以及应用潜力具有重要意义。
本文将探讨高铁浓度下氧化亚铁硫杆菌的生长速率、生长适宜条件以及相关影响因素。
一、生长速率氧化亚铁硫杆菌在高铁浓度条件下的生长速率较为缓慢。
研究发现，在含有0.1 mM铁离子的培养基中，氧化亚铁硫杆菌的生长速率约为每小时增殖0.2个世代。
而当铁离子浓度增加到1 mM时，其生长速率进一步下降至每小时增殖0.1个世代。
这表明高铁浓度对氧化亚铁硫杆菌的生长具有抑制作用。
二、生长适宜条件氧化亚铁硫杆菌对于生长环境的适应性较强，但在高铁浓度条件下仍存在一定的限制。
研究发现，pH值在6.5-7.5之间对氧化亚铁硫杆菌的生长具有较好的促进作用。
而温度方面，适宜的生长温度为25-30摄氏度。
此外，氧气浓度的控制也对氧化亚铁硫杆菌的生长有一定影响。
适宜的氧气浓度范围为5-10%。
三、影响因素除了铁离子浓度外，其他环境因素也会对氧化亚铁硫杆菌的生长产生影响。
有研究表明，硫酸盐浓度的增加会显著抑制氧化亚铁硫杆菌的生长。
当硫酸盐浓度达到一定水平时，氧化亚铁硫杆菌的生长将完全停止。
此外，有机物质的存在也对其生长具有一定的促进作用。
适量的有机物质可以提供菌体所需的能量和营养物质，从而促进其生长。
结论：高铁浓度下，氧化亚铁硫杆菌的生长速率较慢，生长适宜条件为pH 值6.5-7.5、温度25-30摄氏度和氧气浓度5-10%。
除了铁离子浓度外，硫酸盐浓度和有机物质的存在也会对其生长产生影响。
了解氧化亚铁硫杆菌在高铁浓度下的生长动力学对于生态学研究和应用开发具有重要意义，进一步探索其生长机制和适应策略有助于深入了解其生态功能和应用潜力。
生物冶金技术
生物冶金技术应用现状及发展趋势前言有记载的最早的生物冶金活动是1670 年，在西班牙的矿坑中回收细菌浸出的铜［8］。
1950 年美国开始原生硫化铜矿表外矿生物堆浸试验，并于1958年获得了生物冶金史上第一个专利。
直到1974 年，美国科学家从酸性矿水中分离得到了一种氧化亚铁杆菌。
此后美国的布利诺等又从犹他州宾厄姆峡谷矿水中分离出了氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌，并用这两种菌浸泡硫化铜矿石，结果发现能较好的把金属从矿石中溶解出来。
至此，生物冶金技术才开始得到人们的关注并逐渐发展起来目前,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20年,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。
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。
在自然界，微生物在多种元素的循环当中起着重要作用，地球上许多矿物的迁移和矿床的形成都和微生物的活动有关。
生物湿法冶金是一种很有前途的新工艺，它不产生二氧化硫，投资少，能耗低，试剂消耗少，能经济地处理低品位、难处理的矿石。
目前，这种方法仍处于发展之中，它还必须克服自身的一些局限性，如反应速度慢、细菌对环境的适应性差，超出了一定的温度范围细菌难以成活，经不起搅拌，等等。
为此，一些科学家建议应从遗传工程方面开展工作，通过基因工程得到性能优良的菌种。
摘要生物冶金技术，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。
这些微生物被称作适温细菌，大约有0.5~2.0微米长、0.5微米宽，只能在显微镜下看到，靠无机物生存，对生命无害。
这些细菌靠黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物如黄铜矿和铜铀云母为生。
生物浸出废旧锂离子电池中钴的菌种选育技术_曾桂生
37 [收稿日期]2009-09-27[修回日期]2009-11-04[基金项目]江西省自然科学基金“废旧锂电池中钴酸锂的湿法回收及资源化”(2007GZH1510);南昌航空大学科研基金“废旧锂离子电池中锂钴的回收及钴酸锂的制备”(EA200702012)[作者简介]曾桂生(1977-),男,南昌航空大学环境与化学工程学院讲师,博士。
主要研究方向:电子废弃物处理及资源化。
生物浸出废旧锂离子电池中钴的菌种选育技术◎曾桂生 邹建平 彭 强 杜 剑(南昌航空大学,江西 南昌 330063)[关键词]废旧锂离子电池;钴回收;生物浸出;诱变[摘 要]文章借鉴生物浸矿技术,对采用生物法浸出废弃锂离子电池中的金属钴进行了研究。
从污水处理厂取生活污水样品,对其中所含的细菌进行筛选、富集、纯化和混合诱变得到目的细菌氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌的混合细菌。
结果表明:经过紫外诱变处理后的混合细菌,在初始pH =2,温度为30℃,加入电极材料2g 的条件下,钴的浸出效果最好,浸出18天后浸出液中钴离子的浓度达到了5.3213g/L 。
[中图分类号]X592;X705 [文献标志码]A [文章编号]1001-4926(2009)04-0037-03Screen i n g and Breed i n g Bacter i a of B ioleach i n g Coba lt fromSpen t L ith i um i on Ba tter iesZENG Gui -sheng,Z OU J ian -p ing,PENG Q iang,Du J ian(N anchang Hangkong U niversity,N anchang J ianxi 330063,China )Key words:s pent lithiu m i on batteries;Cobalt recovery;bi oleaching;mutagenizeAbstract:On the experience of ore leaching technol ogy by m icr obe,bi oleaching of s pent lithiu m i on batteries was atte mp ted in this in 2vestigati on .W ith screening,enrich ment,purificati on and mutagenize,thi obacillus ferr ooxidans and thi obacillus thi ooxidans were ob 2tained .The results show the leaching efficiency is the best after ultravi olet mutagenize on the conditi on of initial pH 2,te mperature 30℃with 2g/L electr ode material added,and cobalt i on concentrati on was 5.3213g/L. 中国是世界上锂离子电池的最大生产国,电池消耗量也位居世界之首[1]。
电子废弃物中生物冶金技术的研究进展
起 作用 ， 可将 生 物 冶 金分 为 三类 ： 物 吸 附 、 物 累 生 生 积 和生 物浸 出【。 ６ １ 生物 冶金 技术 包括 细 菌浸 出法 （ 叫生 物 浸 出 也 法） 和生 物氧化 法 ２种微 生物法 。 物浸 出法是 利用 生 某些 微 生物 的代谢 作用 把 金属从 固体矿 物 中提取 到 溶液 中 ， 而生 物氧 化则 是 由微生 物 引起 的氧化 过程 ， 在这个 过 程 中 ， 价金 属 留在 固相 中并 富集 ， 出液 有 浸
传统 的火 法和 湿法 冶金 技术 都存 在产 品 的 回收 率 比较低 、 过程 复 杂 、 耗 高及对 水 资源 造成 污染 等 能
不足 之处 ， 而生 物冶 金技 术 由于具 有 成本 低 、 能耗 低
的， ８ 到 Ｏ年代 推广 应 用 于难 选 金矿 的预处 理 ｌ。截 ８ ｌ
止到 ２ ０ ０ ６年 ， 世界上 近 ２ ％的铜产 量是 采用 生物 浸 ５
关键 词 ： 生物 冶金技 术 ； 石 ； 矿 电子废 弃 物 ； 属 金
中图 分 类 号 ： Ｆ ３ Ｔ８ｌ
文 献 标 识码 ： Ｂ
文 章编 号 ：０ ５ ２ １（ ００ ０ — ０ ８ ０ １０ — ５ ８２ １ ）６ ０ ５ — ５
伴随着人类 文 明与科 技的发展 进步 ， 矿产资 源 的
害元 素溶 解 并 去 除 的 方 法 。 】生物 冶金 是微 生物 （ 主 要 为 细菌 ）作 用与湿 法 冶金 技术 相结 合 的一种 新 工 艺 ，９ ３年 “ 五 届 细菌 浸 出 国际会 议 ” １８ 第 上正 式将 其
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。
中度嗜热氧化硫细菌及中度嗜热氧化亚铁细菌在难处理铜精矿浸出中
中度嗜热氧化硫细菌及中度嗜热氧化亚铁细菌在难处理铜精矿浸出中的应用骆海朋,杨秀山(北京市疾病预防控制中心,北京 100013;首都师范大学生物系,北京 100037)摘要:从山西某大型煤矿的煤矸石堆中取样,用选择性培养基筛选到了一株中度嗜热氧化硫细菌和一株中度嗜热氧化亚铁细菌,并对其生理特性进行了初步研究。
中度嗜热氧化亚铁细菌最适温度为55℃左右,为专性化能自养菌,通过将二价铁氧化成三价铁获得生长能量。
嗜热的氧化硫细菌最适温度为55℃左右,为兼性化能自养细菌,可以通过氧化硫、二价铁获得生长能量,同时还能在LB 培养基上以异养方式生长。
对比这两种细菌对铜精矿的浸出能力,中度嗜热氧化硫细菌较中度嗜热氧化亚铁细菌更易使浸出体系维持较低的pH ,浸出能力更强。
关键词:微生物冶金;中度嗜热菌;铜精矿中图分类号:T F 18 文献标识码:A 文章编号:1009-2617(2003)02-0079-03收稿日期:2002-12-30作者简介:骆海朋,1976-,男,北京人,硕士研究生,现从事微生物检验工作。
在我国,铜矿资源非常紧缺,并且易开采铜矿日趋减少,每年需要大量进口。
采用传统的火法冶金技术处理难选冶的高含硫铜矿石会对环境造成污染,并且效果也不是很好。
微生物冶金是一项非常有前景的技术,它对环境的污染几乎为零,而且成本低,易于操作。
自1958年美国Kenneco t (肯尼柯特)公司用细菌法浸出铜成功以后,微生物冶金技术取得了很大的进展。
在美国,采用细菌法提取的铜占美国铜年产量的11%,在智利占到20%[1,2]。
但微生物冶金的氧化速度慢是其重要缺点。
堆浸、地浸通常要持续几个月甚至几年。
一年内铜矿废石堆的最大浸出率也只有60%,速度较快的搅拌浸出也需至少一周左右的时间。
采用嗜高温细菌进行微生物浸出是解决这个问题的有效途径之一。
目前应用于铜精矿微生物浸出的菌种主要是常温细菌,如氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌,这类细菌的生长温度在20～40℃之间。
嗜酸性氧化亚铁硫杆菌基于Cop系统的抗铜机制研究
嗜酸性氧化亚铁硫杆菌基于Cop系统的抗铜机制研究生物冶金技术在处理低品位、难开采矿石方面具有强大优势,能从废矿石、矿渣中有效浸出金属,与传统冶金工艺相比具有成本低、耗能少、环境污染小的优点。
为了提高我国矿产资源的有效利用率,必须构建高效浸矿菌株,深入开展生物冶金技术的研究和应用。
生物浸矿过程中铜离子的不断溶出积累,对冶金微生物产生毒害,导致生物冶金的效率降低,因此,构建稳定遗传的高抗铜基因工程菌是提高生物冶金效率的有效手段。
嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.ferrooxidans）是生物浸矿中的优势菌种,据报道该菌可以耐受高浓度的铜离子,是研究浸矿细菌铜抗性的好材料,但是,该菌在铜离子抗性方面的研究还不完善,仅有利用生物信息学,蛋白组学以及转录组学研究参照大肠杆菌推测的铜抗性模型,因此,深入研究模型中的铜抗性基因,不仅可以丰富完善该菌的铜抗性机制,还可为构建高效抗铜菌株提供理论依据和实验数据。
在嗜酸性氧化亚铁硫杆菌铜抗性机制模型中有Cop系统、Cus系统、polyP 系统以及一些铜离子转运蛋白是该菌可以耐受很高铜离子的关键。
其中Cop系统由三个预测的与铜离子转运相关的P-ATPase组成,其编码基因分别是AFE<sub>2</sub>779（copA1）、AFE<sub>2</sub>439（copA2）、AFE<sub>2</sub>021（copB）。
有一些文献中已经报道将copA1和copB基因分别在大肠杆菌铜抗性缺陷株中异源表达,可提高缺陷株的铜抗性,但是CopA1和CopB在极端嗜酸性A.ferrooxidans铜抗性中的功能尚不确定。
分析本实验室关于A.ferrooxidans 铜抗性的转录组数据,也发现在铜离子刺激下copA1、copB上调比较高,因此,本文选取A.ferrooxidans铜抗性Cop系统中的copA1和copB进行研究,探究CopAl 和CopB在极端嗜酸性A.ferrooxidans铜抗性中的作用。
生物冶金
生物冶金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。
浸矿微生物主要有氧化铁硫杆菌(ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ)、氧化硫硫杆菌(ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓｔｈｉｏｏｘｉｄａｎｔ)、硫化芽孢杆菌(ｓｕｌｆｏｂａｃｉｌｌｕｓ)、氧化铁杆菌(ｆｅｒｒｏｂａｃｉｌｌｕｓｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｔ)、高温嗜酸古细菌(ｔｈｅｒｍｏａｃｉｄｏｐｈｉｌｉｃａｒｃｈａｅｂａｃｔｅｒｉａ)、微螺球菌属(1ｅｐｔｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ)等。
在有关生物冶金的报道Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ(氧化亚铁硫杆菌)为浸矿菌种的论文占绝大多数，但从研究者对浸矿细菌的分离及培养方法来看，应该是多个菌种的富集混合菌。
它们有些生长在常温环境，有些则能在50～70℃或更高温度下生长。
硫化矿氧化过程中会产生亚铁离子和元素硫及其相关化合物，浸矿微生物一般为化能自氧菌，它们以氧化亚铁或元素硫及其相关化合物获得能量，吸收空气中的氧及二氧化碳，并吸收溶液中的金属离子及其它所需物质，完成开尔文循环生长。
用于浸矿的几十种细菌，按其生长的最佳温度可以分为三类，即中温菌、中等嗜热菌与高温菌。
一些常用浸矿细菌的主要性质见表1。
硫化矿生物浸出过程包括微生物的直接作用和间接作用，同时还具有原电池效应及其它化学作用。
直接作用是指浸出过程中，微生物吸附于矿物表面通过蛋白分泌物或其他代谢产物直接将硫化矿氧化分解。
间接作用则指微生物将硫化矿物氧化过程产生的及其它存在于浸出体系的亚铁离子，氧化成三价铁离子，产生的高铁离子具有强氧化作用，其对硫化矿进一步氧化，硫化矿物氧化析出有价金属及铁离子，铁离子被催化氧化，如此反复。
微生物氧化脱砷浸取金的方法
微生物氧化脱砷浸取金的方法田晓娟;王艳;杜德平;彭立娥【摘要】选用了耐砷能力强、具有分解硫化矿能力的氧化亚铁硫杆菌1s、1号和马兰3种菌株作为实验用菌,对DBF矿样做氧化浸出实验,就其氧化过程中砷含量、pH变化和金的最佳浸出条件均做了详细的研究.给出细菌氧化金矿过程随时间变化的规律及金的最佳浸出条件.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2008(032)003【总页数】4页(P298-300,303)【关键词】含砷硫化物;微生物氧化脱砷;氧化亚铁硫杆菌;金矿石浸取率【作者】田晓娟;王艳;杜德平;彭立娥【作者单位】中国地质科学院,地质力学研究所,北京,100081;中国地质科学院,地质力学研究所,北京,100081;中国地质科学院,地质力学研究所,北京,100081;北京大学,分子与化学工程学院,北京,100871【正文语种】中文【中图分类】P632砷黄铁矿是含砷金矿中的主要砷矿物，高硫砷金矿一般均为难浸金矿[1]。
金在矿石中通常呈自然金状态存在，被包裹在矿石的晶体结构中，不易被氰化钠浸出。
细菌氧化脱砷过程中晶体结构被破坏，使包裹金显露在矿石颗粒外，在浸取时使之直接与NaCN接触，被浸取到NaCN溶液中。
有关细菌氧化浸金方面的资料国内外曾有过报道[2-7]。
细菌氧化脱砷浸取金的方法具有回收利率高、成本低和环境污染小等优点[8]，逐渐得到了冶金行业的重视。
笔者在前人[6-7，9]的基础上对细菌氧化脱砷浸金方法做了进一步实验和研究。
1 含砷金银矿的细菌浸出原理1.1 细菌氧化脱砷原理毒砂矿物(FeAsS)不但能被细菌直接氧化分解，还可能被细菌氧化、硫化矿物后形成的代谢产物(即硫酸高铁酸性溶液)氧化溶解，毒砂中的砷便以砷酸(H3AsO4)(中间可能还有亚砷酸H3AsO3)转入溶液，再经固液分离而除去砷[10]。
阳极反应：FeAsS → Fe2++As3++S0+7e，阴极反应：3.5O2+14H++14e → 7H2O；生成的As3+迅速发生水解：As3++3H2O ← H3AsO3+3H+；在细菌作用下进一步氧化：H3AsO3+0.5O2 → H3AsO4，Fe2+ → Fe3+，S0+1.5 O2+H2O → H2SO4；三价铁离子遇砷酸反应生成砷酸铁沉淀：Fe3++H3AsO4 → FeAsO4+H2SO4；总反应式：FeAsS+3.5O2 +H2O → FeAsO4+H2SO4。
微生物冶金技术及其应用
微生物冶金技术及其应用（李学亚叶茜）引言随着人类社会的快速发展,人类对自然资源的需求量与日俱增,而自然矿产资源的枯竭,对矿冶工作提出了更高的要求。
微生物冶金技术是近代学科交叉发展生物工程技术和传统矿物加工技术相结合的工业上的一种新工艺其能耗少、成本低、工艺流程简单、无污染等优点,在矿物加工、三废治理等领域展示了广阔的应用前景,并取得了较好的经济效益。
1微生物冶金技术按照微生物在矿物加工中的作用可将生物冶金技术分为:生物浸出、生物氧化、生物分解。
1．1生物浸出硫化矿的细菌浸出的实质是使难溶的金属硫化物氧化使其金属阳离子溶入浸出液,浸出过程是硫化物中S2-的氧化过程。
其浸出机理是:直接作用:指细菌吸附于矿物表面,对硫化矿直接氧化分解的作用。
可用反应方程式表示为:式中M———Zn、Pb、Co、Ni等金属。
间接作用:指金属硫化物被溶液中Fe3+氧化,可用以下反应式表示:所生成的Fe2+在细菌的参与下氧化成Fe3+:原电池效应。
两种或两种以上的固相相互接触并同时浸没在电解质溶液中时各自有其电位,组成了原电池,发生电子从电位低的地方向高的地方转移并产生电流。
例如对于由黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿组成的矿物体系,在浸出过程中静电位高的矿物充当阴极,低的矿物则充当阳极:原电池的形成会加速阳极矿物的氧化,同时细菌的存在会强化原电池效应。
1．2生物氧化对于难处理金矿,金常以固-液体或次显微形态被包裹于砷黄铁矿(FeAsS)、黄铁矿(FeS2)等载体硫化矿物中,应用传统的方法难以提取,很不经济。
应用生物技术可预氧化载体矿物,使载金矿体发生某种变化,使包裹在其中的金解离出来,为下一步的氰化浸出创造条件,从而使金易于提取。
在溶液pH值2~6范围内,细菌对载体矿物砷黄铁矿的氧化作用可用下式表示:生物预氧化方法其投资少、成本低、无污染等优点,在处理难处理金矿过程中体现了理想的效果,并取得了较好的经济效益。
1．3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。
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。
谈谈湿法冶金新技术在矿产资源开发中的应用
谈谈湿法冶金新技术在矿产资源开发中的应用张春生1,刘 刚1,2(1.昆明有色冶金设计研究院,云南 昆明 650051; 2.昆明理工大学,云南 昆明 650093)摘 要:随着湿法冶金新技术、特别是细菌浸出技术的不断发展、完善,对不可再生资源进行合理、经济地开发利用,实现可持续发展已成为事实,并得到了日益广泛地应用。
本文简要介绍了湿法冶金新技术在工业中的应用情况及广阔前景。
关键词:湿法冶金;矿产资源;细菌冶金中图分类号:TF111 3 文献标识码:B 文章编号:1004-2660(2006)04-0006-04Application of New Hydrometallurgical Technology in theDevelopment of Mineral ResorucesZHANG Chun-sheng,LI U Gang(1.Kunming Desi gn&Research Institu te of Non-ferrous Metallurgy,Kunming650051;2.Kunmi ng Universi ty of Science and Technology,Kunming650093,China)Abstract:Along with the development and improvement of new hydrometallurgical technology,es-pecially in the field of bacteria leaching process,reasonably and economically developing and utilizing unrene wable resources and implementing the policy of sustainable development already became a truth or guide line accepted by all and widely used with each passing day.The authors introduce the utilization of new hydrometallurgical technology and its bright prospect in industry.Key words:Hydrometallurgy;mineral resources;bacteria metallurgy湿法冶金技术问世以来,在黄金、有色、贵金属等矿产资源的保护性开发、资源的充分利用和环境保护等方面,发挥了巨大的作用,随着该技术的不断发展完善,其前景十分广阔。
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的综合症状 、脂肪肝 、心肌肥大 、动脉硬化 、高血脂症 、心绞痛 、 nase. co. jp ,20011
冠心病等 。中和毒素 ,老年痴呆和老年综合症的预防与治疗 等。
成分 :纳豆激酶
酶作为功能性食品开发势在必行 。为什么迄今没有批准为药
推荐剂量 :作为每日食品的营养补剂 ,每日一粒胶囊 。
品的报告 ? 日本学者须见洋行博士在回答记者询问时曾说过 :
113 朝鲜人民民主共和国
药品只用于治病而不用于防病 ,病人必定为少数 ,而保健或功
朝鲜人民民主共和国医学科学院推出的新产品“血宫不老 能性食品用于防病 ,并通过食疗用于治病 ,这种情况的人乃是
精”(Royal Blood Fresh) ,为纳豆激酶制品[14 - 16] 。批准文号为 0 - 多数 ,所以应以防病为主 。因此没有必要一定要作为药品来开
3762 - 2002。它是使用高科技方法从朝鲜有名的食品埃里谢 发 。最近美国学者也对纳豆激酶的应用进行了研究[17] 。心肺
(elixir) 中 提 取 , 经 过 精 心 地 加 工 制 成 的 有 效 化 合 物 (Nattoki2 血管病专家 Martin 和 Konhei 两位博士说 ,在他们从事心肺血管
[1 ]Sumi H , et al1Novel fibrinolytic enzyme (Nattokinase) in the vegetable che2 ese Natto :a typical and popular Soybean food in the Japanese diet [J ]1Experi2 etia ,1987 ,43 ,1110 - 11111 [2 ]须见洋行 1 纳豆激酶与纤溶系统[J ]1 化学与生物 ,1991 ,29 (2) :119 1231 [3 ]Sumi H , et al1Enbancement of the fibrinolytic activity i plasma yb oral ad2 ministration of Nattokinase[J ]1Acta Halmatol1 ,1990 ,84 (1) :139 - 1431
nase) 。这种保健食品能有效地溶解血液中的血栓 。该品被吸 病的一生研究中 ,纳豆和纳豆激酶是新开发出用于预防和治疗
收后 2 - 3h 内即能发挥作用 。可治疗四肢麻木 ,瘫痪 、半身不 心肺血管及其相关疾病最有效的溶栓 剂 , 且 安 全 、无 毒 副 作
遂 、言语紊乱 、身体虚弱等症 。同时还可净化血液 ,使血液得以 用 。”
and Related Research ,2001 ,5 (1) :43 - 441 [6 ] Daiwa Pharmaceutical Co1Ltd1Annouce“NKCP’in London , 2000141News Release”Natural Products Europe 20001 [ 7 ]Daiwa Pharmaceutical Co1Ltd1Paiwa Group Net - work ,20001
使用方法 :用于一般的保健和预防时 ,每晚 ,服用 1 - 2 粒 ; 用于治疗慢性疾病 ,饭前 30min ,每次 1 - 3 粒 ,每日 3 次 。用于 急性治疗的发病后 5d 内 ,ห้องสมุดไป่ตู้前 30min ,5 粒Π次 ,3 次Π日 。发病 10d 后 ,饭前 30min ,3 粒Π次 ,3 次Πd。15d 后 ,2 粒Π次 ,3 次Πd。一
[ 9 ] Ventrep sante1Inc11Experiments with Natto and Nattokinase [ EB/ OL ] 1h2
ttp :ΠΠwww1Nattokinase ,co ,jp ,20021 [10 ]Allergy Research Group1introduces of Nattokinase 275mg 90caps[ EB/ OL ]
更新 。
参考文献 :
“血宫不老精”在 1996 年 5 月的朝鲜国家技术创新博览会 上曾获得国家最高荣誉奖 。并得到外国专家的一致好评 。
该品成分为有活性的纳豆激酶 ,快速血栓溶解剂 ,含量 10 , 000IU(相当 60mg 纳豆激酶)Π粒 ,玉米淀粉 (140mgΠ粒) 为辅料 。
“血宫不老精”的功能 : (1) 快速地溶解纤维蛋白或血栓 ;能激活组织型纤溶酶原
用或慎用 。
1www1webmaster @ikingKong1com ,20021
“血宫不老精”在朝鲜平壤医科大学附属医院等 12 家中心 医院的临床研究总结指出 ,本品的疗效为 89129 % ,如表 2 所 示 。在治疗过程中 ,病情未见变化的仅仅 0109 %。由此可见纳 豆激酶作为保健食品在治疗预防上表中所列疾病具有明显的 治疗效果 。
激活剂 ,因此可增加自身的血栓溶解能力 。
[ 4 ]Daiwa Pharmaceutical Co1Ltd1NKCP for Food Maker - Physicochemisal prop2
(2) 能溶解体内的脂肪类物质 ,胆固醇及其它血液中的杂 erties of (Nattokinase) ,20001
合症和骨质疏松症 ;预防心脑血管疾病 。
食品 、食品添加剂 、食品补充剂 、功能性食品和普通食品 ,用于
适应症 :预防血栓及其循环系统疾病 (急慢性心肌梗塞和 补充营养 、保健和防病 ,产品已有多种形式 ,从粉剂 、软硬胶囊 、
脑溢血) ;预防老年痴呆症 ;预防糖尿病和痔疮 。
片剂 、液体剂 、浓缩剂等 。由此可见 ,目前在国内大力将纳豆激
[ 14 ] Technical Department of Health Ministry of DPR1Korea1Summary of Techi2 cal Datae of Royal Blood - Fresh (Nattokinase) [ EB/ OL ]1http :ΠΠwww. koreabio2 techco. kr ,2001 - 7 - 251 [ 15 ]National institute of Drug controlling of DPR Korea1Form Analysis of Royal Blood - Fresh (NO : PG90 - 4c - 0486) [ EB/ OL ]1http :ΠΠwww. koreabiotechco.
质 (deutroplasms) 。可迅速地降低血液粘度 ,净化与更新血液 。 (3) 增强胃肠功能 、促进消化 、改善性功能 、减少老年综合
症。 该品的适应症 :可用于治疗和预防血栓 、瘫痪 、四肢麻木 ,
这些症状是由于血液不净而引发的 。急性心肌梗死 、半身不 遂 、言语紊乱 、头痛 、头晕 、虚弱 、高血压和低血压 、脑血栓前后
关键词 : Thiobacillus ferrooxidans ;生物冶金 ;硫化物 ;黄铁矿
中图分类号 :TF18 文献标识码 :A 文章编号 :1004 - 311X(2003) 02 - 0045 - 03
氧化亚铁硫杆菌 ( Thiobacillus ferrooxidans) ,是一种化能自养 菌 ,专 性 好 氧 , 嗜 酸 , 革 兰 氏 阴 性 , 宽 013 ～ 015μm , 长 110 ～ 210μm。主要代谢特点 : 碳源为 CO2 ,氮源为 NH4+ ,以氧化二价
kr ,2001 - 10 - 25
这份近 30 万个病历的临床观察和总结为目前所见关于纳 [16 ] Pyongyang Medical University Hosptal1Clinical Date of Royal Blood Fresh
豆激酶临床研究的最为完整的报告 。这对于更深入的了解和 [ EB/ OL ]1http :ΠΠwww. koreabiotech. co1kr ,2001 ,81
第 13 卷第 3 2003 年 6 月
期
:45
生 物 技 术 BIOTECHNOLOGY
Vol113
,No13 :45 J un12003
患者的血糖 ;预防由于血栓引起的老年痴呆症 ;预防绝经期综 应用的国家正式批准为药品的文件 ,但是诸多国家将其开发成
一直受到微生物湿法冶金工作者的重视和研究 ,用来从矿石中 含硫中间产物) ;然后再把金属氧化成金属离子 。相反间接浸
回收各种金属[1 ,6] ,甚至从废弃的电器 、垃圾中回收金属 ,处理 出机理认为通过三价铁离子来氧化金属硫化物 ,并且不存在细
废塑料[8] 。到目前为止 ,已有 30 多个国家的学者开展了微生物 胞对金属的吸附作用 ,但在氧化过程中首先产生二价铁离子 和 在矿冶工业中的应用研究 ,有的技术已用于生产 ,有的处于实 元素硫 (S8 ) 中间体 ,再分别生物氧化成三价铁和硫酸 ,过程如
1http :ΠΠwww1emersonecologics1com ,20021 [ 11 ] Really Healthy Company1Rutozym Systemic Enzyme Supplement - Rutozym1
[ EB/ OL ]1www1seacoastvitamins1com ,20011 [12 ] BioR&Ds1Inc : Professional“Biomaterial ”Manu - facturer based on GRT ,
认识纳豆激酶的临床应用价值尤为重要 。
[ 17 ]Martin Milber1A Soy - Based Suplement for Enhancing Heart and Circulato2
2 结语
综上所述 ,虽然尚未见有纳豆激酶作为治疗制剂的生产和