湿法冶金-第9章 微生物湿法冶金
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。
微生物浸出工艺一般采用堆浸, 在细菌存在的情况下,如硫化矿物被氧化并释放出金属离子,浸出液回收有价金属,残余液添加试剂再返回堆中复浸。
通常残余液中都含有硫酸及Fe3+/Fe2+离子, 这些对矿物金属的浸出是十分有益的。
微生物浸矿的优点表现在: 低能耗、低药剂消耗量, 低劳动力需求, 低成本; 反应温和,工艺流程短,设备简单,易于建筑,流动资金占有量小; 资源利用广,能使更多不同种类极低品位矿物得到有效利用; 无废气, 一定程度上可认为无废物、废水排放,环境友好,增加生产安全性; 简化了整个工艺过程。
生物技术在湿法冶金中的应用
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湿法冶金-第9章 微生物湿法冶金
模型4（图7-6）:生成铁矾固体产物层, Fe3+扩散通 过此层到达未反应矿物界面
图7-6 模型4示意图
模型5:原电池反应
对不同矿物,或浸出的不同时期,各种机 理的作用不一。黄铁矿、黄铜矿以细菌直接 氧化作用为主,ZnS、NiS、CuS等以细菌间接 氧化为主。
三、生物浸矿热力学 在生物浸矿过程中,无论是细菌的直接作用或间
氧化铁硫杆菌氧化Fe2+为Fe3+的过程如下： Fe2+经过细胞壁膜进入外周胞质，在那里把电子给予含铜 蛋白质R(rusticyanin)，含铜蛋白质在pH为2.0的条件下稳定， 与Fe2+作用是电子的第一个受体，继而电子沿呼吸链传给细胞 质中的氧，氧的还原发生在细胞质膜的里侧
O2+4H++4e→2H2O 电子转移后所生成的Fe3+借助于与它形成螯合物的有机化合物 如蛋白质等渗出细胞壁。两个电子传给膜时产生120mV的电位， 而传输两个质子产生210mV, 合计产生330mV电位，确保ADP和 Pi合成一个腺苷三磷酸分子，以取得能量。
（5）在细菌存在时,各种硫化物氧化时,硫的最终产物 为SO42-,HSO4-
（6）硫化物和Fe2+氧化时均释放能量,释放的能量为：
ΔG=-nFΔφ=-23×4.184Δφ(kJ/mol)
释放的能量用于细菌合成ATP。合成1mol ATP需提供 33.472kJ的能量。
ห้องสมุดไป่ตู้
四、生物浸矿过程的动力学
生物浸矿过程非常复杂,涉及微生物生长、物质输 送、生化反应、化学反应、电化学反应等过程. （1）气体溶解与传输
可见随B增大而增大,足够大时可接近1,吸附一般不 会成为整个过程的速率控制步骤,但当B很低时还有可能.
湿法冶金浸出技术
湿法冶金浸出技术湿法冶金浸出技术是指利用液体介质将金、银、铜、铝等金属元素从矿石或其他固态材料中溶解出来的技术。
这种技术被广泛应用于非铁金属冶炼、稀有金属冶炼、废弃物处理等领域。
湿法冶金浸出技术的基本原理是，在液体介质中，矿石或其他固态材料中的金属元素被化学反应或化学吸附溶解出来。
溶解后的金属离子可通过电解、沉淀、络合、溶解度等方式进一步得到纯金属。
在湿法冶金浸出技术中，液体介质是非常重要的。
常见的液体介质有稀酸、酸、碱等。
这些液体介质中的化学成分与矿物中的金属元素发生反应，从而使金属元素溶解在介质中。
金矿石的化学成分主要是金和硫化铁。
在使用氰化物溶解金矿石时，氰化物在水中形成离子，和金化学反应，生成氰化金离子，溶解在水中。
硫化铁和氰化物反应，生成一氰化化铁离子，通过氧化、水解等方式进行还原。
湿法冶金浸出技术在工业生产中有广泛应用。
在铜冶炼中，氧化和硫化铜矿是主要的原料，其使用浸出法进行处理。
在硫酸亚铁盐中浸出铜矿，则使用的是酸性液体介质。
在稀有金属冶炼中，常使用浸出法处理稀土矿。
湿法冶金浸出技术也被广泛应用于废弃物处理领域。
在锌处理厂，通过浸出法处理废旧电池中的锌，将锌溶解出来。
在废弃电子产品中，含有如金、银、铜等贵金属，通过浸出法可将其溶解并回收。
湿法冶金浸出技术在不同领域具有不同的应用特点和优势。
在非铁金属冶炼领域，该技术可以处理各种类型的非铁矿，如铝土矿、磷灰石、锰矿和钾矿等。
通过浸出法处理非铁矿可以提高矿石回收率，降低运输成本，并减少对自然资源的消耗。
湿法冶金浸出技术的化学反应速度较快，操作过程相对简单，而且可以通过控制液体介质的化学成分，实现精准的物质分离。
在稀有金属冶炼领域，湿法冶金浸出技术已被广泛应用于稀土元素的分离和提纯。
稀土元素由于矿石中的含量极低，因此其提取成本较高。
但通过采用湿法浸出技术，将矿石浸出后，可以将稀土元素与其他金属分离开来，提高浸出效率和提纯效率，从而降低稀土元素的生产成本。
湿法冶金工艺流程
湿法冶金工艺流程湿法冶金工艺流程是一种常用的冶金工艺，主要用于提取和精炼金属。
以下是一个典型的湿法冶金工艺流程的简要描述。
首先，在湿法冶金工艺中，首先需要选矿。
选矿的目的是从原矿中分离出目标金属并去除无关的杂质。
这一步骤通常通过矿石研磨和浮选来实现。
研磨将矿石颗粒细化，以便更好地与分离剂相互作用。
浮选过程中，则是将矿石和分离剂混合，使目标金属的颗粒被吸附在泡沫上，从而分离出来。
然后，分离出的目标金属精矿需要经过浸出处理。
浸出是将金属从矿石中溶解出来的过程。
这一步骤通常使用化学溶剂，如含氯化物的溶液。
溶剂与精矿接触，以便溶解金属成分。
随后，通过搅拌和过滤等方式，将溶剂中的金属分离出来。
接下来，通过沉淀和氧化，将金属溶液中的杂质去除。
沉淀是将金属盐溶液中的杂质沉淀成固体颗粒，然后通过过滤或离心等方式分离。
氧化则是将金属溶液中的杂质氧化成不溶于溶液的化合物，然后通过过滤或沉淀等方式分离。
然后，通过还原和电解，将纯净的金属从溶液中析出。
还原是指将金属溶液中的金属阳离子还原成金属原子的过程。
这一步骤通常使用还原剂，如氢气或焦炭等。
电解则是利用电解质溶液中的电解作用，将金属阳离子在电极上合成金属原子，并沉积在电极上。
最后，经过上述步骤处理后得到的金属需要进行精炼。
精炼是将金属中的杂质去除，以获得高纯度的金属。
这个过程中通常使用真空蒸馏、电渣重熔等方法来实现。
真空蒸馏通过在低压环境下蒸发杂质，以获得高纯度的金属。
电渣重熔则是将金属材料与电渣混合，通过电流加热使杂质溶解在电渣中，从而获得高纯度的金属。
总的来说，湿法冶金工艺流程是一种通过选矿、浸出、分离、还原、电解和精炼等步骤，从原矿中提取和精炼金属的方法。
这个流程可以适用于不同种类的金属，在冶金产业中有着广泛的应用。
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。
2.3复合作用研究认为，黄铁矿细菌氧化同时有直接作用和间接作用，而黄铜矿是以直接作用进行的，黄铁矿的存在对黄铜矿的氧化有抑制作用，用此解释两种矿石的浸出差异。
湿法冶金-湿法冶金-概论
第二步，从溶液中分离、富集或提纯各种有用 物质；
第三步，将有用成分以纯物质析出。
湿法冶金生产工艺过程
五、湿法冶金的主要研究内容
（1）研究了解矿石的化学组成、矿物组成和物相(结 构)，以便提出合理的浸出方法；
（2）研究各种浸出化学反应过程是否可以发生，朝什 么方向进行，能达到什么极限(平衡)状态，这是热力学研 究问题。
关于铁自硫酸铜溶液中置换铜的电化学作用，我 国早在公元前二世纪就已发现，我国西汉时代就已知 道从硫酸铜溶液中用铁置换铜，称为胆铜法，汉代 《淮南万毕术》书中已有记载。根据历史记载，这种 自硫酸铜溶液中用铁置换提铜的方法，在北宋时期已 大规模使用，有十一处矿场进行生产、最高年产量达 一百多万市斤，占当时全国铜总产量的15—20%。宋 朝沈括所著《梦溪笔谈》里有这样一段话：“信州鈆 山县有苦泉，流以为涧，挹其水熬之，则成胆矾，烹 胆矾制成铜，熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。
三、湿法冶金的优点 （1）有利于处理成分复杂的矿石，达到资 源综合利用； （2）有利于处理品位比较低的贫矿石； （3）有利于环境保护； （4）有利于提高金属产品的纯度； （5）湿法冶金技术应用于溶浸采矿。
四、湿法冶金的主要生产过程 包括浸出、分离、净化、沉积和电解等。 第一步，将矿石矿物中有用金属组分溶解转移
有关湿法提铜的具体工艺过程及有关技术指 标，《宋史·食货记》中有所记载戟。书中记载着 绍兴十三年(1143年)曾经以“胆水”用“浸铜” 的方法。增加铜的产量来铸新铜钱；中间有这样 一段文字：“浸铜之法，以生铁锻成薄片，排置 胆水槽中，浸渍数日，铁片为胆水所薄，上生赤 煤，取括铁煤，入炉三炼成铜，大率用铁二斤四 两，得铜一斤，……，所谓胆铜也”。这些记载 表明，我国早在十世纪(北宋时期)就已采用湿法
《湿法冶金》课程教学大纲
《湿法冶金》课程教学大纲一、课程说明课程编码4301307课程类别专业方向课修读学期第六学期学分2学时32课程英文名称Hydrometallurgy适用专业应用化学先修课程无机化学二、课程的地位及作用湿法冶金是应用化学专业学生的一门专业方向课。
它一方面在不断发展丰富和完善自身，同时也与其他的相关学科联系，渗透、交融得非常密切，近年来发展迅速，其深度、广度在不断变化。
它不仅与化学中的无机化学、物理化学、化工工程与工艺等学科相互关联、渗透，而且与矿物学、金属冶炼以及材料科学等其他学科的关系也越来越密切。
新的冶炼技术知识，新的冶炼设备，新的成果不断涌现，同时有色金属冶炼一些原理和知识也是大学本科生培养过程中应掌握的内容。
本课程主要介绍有色金属冶炼的基本原理和知识，以及现代有色金属冶炼技术的新知识、新工艺、新设备、新成果、新进展及趋势。
三、课程教学目标1. 系统地讲授有色金属冶炼的基本原理和知识；使学生能够初步地应用有色金属冶炼基本理论和知识处理一般的有色金属冶炼的问题；2. 通过系统地向讲授有色金属冶炼的基本原理和知识，使学生能进一步地加深对有色金属冶炼基本原理和知识的理解，并运用有关原理去研究说明、理解、预测相应的冶金过程，从而培养思考问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力。
应用了解有色金属冶炼的及发展趋势；从而进一步3. 使学生了解有色金属冶炼领域内最新研究进展及新技术、新成果、新设备、新知识、新进展、典型案例，培养学生基本科学素养与创新意识；4. 通过学习使学生对有色金属冶炼的知识具有一定的系统性和覆盖面，掌握事实与理论，普及与提高，基础与实用，以及了解个别与综合，独立与联系，现在和未来的关系；5. 运用所学有色金属冶炼的基本原理和知识，了解有色金属冶炼与其他学科相互交叉、渗透、融合的特点；结合工业生产实际，拓宽和加深知识的层面和深度，提高综合知识的运用及解决问题的能力，并使学生在科学思维能力上得到更高、更好的训练和培养。
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。
湿法冶金除铁的几种主要方法
湿法冶金除铁的几种主要方法[引入]：湿法冶金是一种广泛应用的处理方法，在提取和纯化金属方面具有重要地位。
在湿法冶金过程中，铁是一种常见的杂质，其存在会对金属产品的纯度和质量产生不良影响。
因此，有效地去除铁成为湿法冶金过程中的关键步骤。
本文将介绍几种湿法冶金除铁的主要方法，并对其进行简要对比分析。
化学沉淀法是一种常用的湿法冶金除铁方法。
该方法的原理是利用化学反应将溶液中的铁离子转化为不溶性沉淀物，从而与目标金属分离。
化学沉淀法的主要工艺流程包括配制沉淀剂、加入沉淀剂、搅拌、静置、过滤、洗涤、干燥等步骤。
该方法的优点是操作简单、设备投资较小，适用于含铁量较低的溶液。
但化学沉淀法的缺点是会产生大量的废渣，且沉淀剂的纯度会影响目标金属的纯度。
溶剂萃取法是一种基于不同溶剂对目标金属和杂质溶解度差异的除铁方法。
该方法的原理是选用适当的溶剂，将目标金属与杂质分离。
溶剂萃取法的主要工艺流程包括选用溶剂、混合、萃取、分离、洗涤、干燥等步骤。
该方法的优点是分离效果好、目标金属纯度高，适用于处理含铁量较高的溶液。
但溶剂萃取法的缺点是操作复杂、设备投资较大，且溶剂的回收和再生过程容易导致环境污染。
离子交换法是一种借助于离子交换剂与溶液中的离子进行交换而除铁的方法。
该方法的原理是选用适当的离子交换剂，将其与溶液中的铁离子进行交换，从而去除铁离子。
离子交换法的主要工艺流程包括选用离子交换剂、混合、离子交换、洗涤、干燥等步骤。
该方法的优点是除铁效果好、操作简单、设备投资较小，适用于处理各种不同含铁量的溶液。
离子交换法的缺点是离子交换剂的再生和回收容易导致环境污染，且对设备有一定的腐蚀性。
[总结]：以上三种方法均为湿法冶金除铁的主要方法，各具优缺点。
化学沉淀法操作简单，但产生大量废渣且沉淀剂纯度会影响目标金属纯度；溶剂萃取法分离效果好、目标金属纯度高，但操作复杂、设备投资较大且易造成环境污染；离子交换法除铁效果好、操作简单、设备投资较小，但离子交换剂的再生和回收容易导致环境污染且对设备有一定的腐蚀性。
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.
冶金方法--湿法
2）堆浸 ） 主要用于处理大吨位的贫矿 废矿及尾矿， 处理大吨位的贫矿、 主要用于处理大吨位的贫矿、废矿及尾矿，浸出 时间长，矿石一般不需要破碎得很细或无需破碎。 时间长，矿石一般不需要破碎得很细或无需破碎。待 处理的矿石被推在不透水的斜面地基上， 处理的矿石被推在不透水的斜面地基上，矿石表面设 置喷淋管道， 置喷淋管道，向矿石堆连续或间断的喷淋微生物浸出 液进行浸出，并在较低处建筑收集槽收集浸出液。优 液进行浸出，并在较低处建筑收集槽收集浸出液。 点成本低，最成功得例子是生物浸铜。 点成本低，最成功得例子是生物浸铜。 3）原位浸出 ） 利用自然的或人工爆破形成的地面裂缝， 利用自然的或人工爆破形成的地面裂缝，将能氧 化矿物的细菌酸性水注入矿床，使目的金属溶解到细 化矿物的细菌酸性水注入矿床， 菌浸液中，然后再回收金属。目前用于浸出铜和铀。 菌浸液中，然后再回收金属。目前用于浸出铜和铀。
2.微生物冶金的原理 2.微生物冶金的原理
• 细菌直接作用浸矿
细菌对矿石存在着直接氧化的能力， 细菌对矿石存在着直接氧化的能力，细菌与矿石之间通过 物理化学接触把金属溶解。从而使金属从矿石中提取出来。 物理化学接触把金属溶解。从而使金属从矿石中提取出来。
细菌间接作用浸矿
细菌能把金属从矿石中溶浸出来是细菌生命活动中生成 例如细菌作用产生硫酸和硫酸铁， 代谢物的间接作用 ，例如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 5.31
什么是微生物湿法冶金？
微生物湿法冶金，又称生物浸出技术， 微生物湿法冶金，又称生物浸出技术，通常指矿石的细菌 生物浸出技术 氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物进行。 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 微米长、 微米宽 微米宽， 被称作适温细菌，大约有 微米长 在显微镜下看到，靠无机物生存，对生命无害。 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、 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。 适温细菌和其他靠吃矿石为生细菌如何氧化酸性金属的 机理不得而知。化学和生物作用将酸性金属氧化变成可溶性 机理不得而知。化学和生物作用将酸性金属氧化变成可溶性 将酸性金属氧化变成 的硫酸盐，不可溶解的贵金属留在残留物中 留在残留物中， 的硫酸盐，不可溶解的贵金属留在残留物中，铁、砷和其他 贱金属，如铜、镍和锌进入溶液。溶液可与残留物分离， 贱金属，如铜、镍和锌进入溶液。溶液可与残留物分离，在 溶液中和之前，采取传统的加工方式，如溶剂萃取， 溶液中和之前，采取传统的加工方式，如溶剂萃取，来回收 贱金属，如铜。残留物中可能存在的金属，经细菌氧化后， 贱金属，如铜。残留物中可能存在的金属，经细菌氧化后， 通过氰化物提取。 氰化物提取 通过氰化物提取。
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，并进行纯化处理，得到高纯度的金属产品。
提取与纯化高效节能微生物湿法冶金技术具有较高的能源利用效率和资源回收率。
环境友好微生物湿法冶金技术对环境影响小，可实现冶金过程的无废化。
广泛应用微生物湿法冶金技术在多个领域得到广泛应用，如医学、环保、材料等领域。
微生物湿法冶金技术优势03微生物湿法冶金在医学领域的应用微生物发酵利用微生物发酵技术制备药物，例如抗生素、氨基酸等。
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微生物冶金微生物冶金学院：生命科学学院班级：10生工三班学号：1009030320 姓名：邓坤摘要：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。
关键词：微生物、湿法冶金正文：一、微生物湿法冶金概述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。
二、微生物冶金的研究现状2.1微生物浸取铜硫化矿迄今应用最成功的是铜硫化矿的微生物浸取,世界上第一座铜的生物堆浸工厂于20世纪60年代初期在美国的Kennecott铜业公司建成投产。
到20世纪80年代的20多年中,生物氧化一直处于对微生物本身的特性、氧化作用机理、对不同矿物的适应性、对环境生态的影响等方面的研究。
20世纪 80年代以后 ,随着对生物氧化过程研究的不断进步、矿物资源品位的逐渐下降、金属材料生产成本的日益提高及人们对生存环境的重视 ,生物氧化提取金属工艺的优点显现出来。
采用生物氧化提取技术可以经济地从低品位铜矿石或废石中回收用其他方法不能回收的铜资源 ,整个铜材的生产过程中既不产生尾矿,也不产生气体,不污染环境,因而使得铜的生物氧化浸出厂迅速发展。
20世纪80年代以来,世界上共有14座铜的生物氧化提取厂投入生产。
其中最典型的是智利的Quebrada Blanca矿的生物浸出厂,该厂于1996年建成投产,矿石处理能力17300t/d,年产75000t铜 ,是目前世界上较大的铜生物氧化生产厂之一 ,而且是4400m海拔高度上的成功生产 ,改变了认为高海拔、低温和低氧分压下,不能进行细菌浸出的看法。
湿法冶金
湿法冶金摘要：湿法冶金的显著优点在于原料中有价金属综合回收程度高、有利于环境保护、生产过程较易实现连续化和自动化，因此更适合低品位矿产资源的回收利用。
关键词：湿法冶金；浸出过程；湿法冶金是将矿石、经选矿富集的精矿或其他原料经与水溶液或其他液体相接触，通过化学反应等，使原料中所含有的有用金属转入液相，再对液相中所含有的各种有用金属进行分离富集，最后以金属或其他化合物的形式加以回收的方法[1-3]。
近几十年来湿法冶金技术在金属提取及材料工业中具有日益重要的地位。
目前，绝大部分的锌、铜、氧化铝、稀有金属矿物原料的处理及其贵金属的提取等都采用湿法冶金的方法来实现。
此外，近年来许多领域采用(或正在研究采用)湿法冶金的方法制取性能优异的材料(或粉末)，如纳米级复合金属粉、超导材料、陶瓷材料等。
因此，湿法冶金学在冶金学科中地位十分重要。
国有色冶金工业还存在一系列问题，主要表现在：(1)有色冶金是资源性投入产业，对资源、原料依赖性强，矿产资源消耗量大。
(2)资源回收率低。
(3)有色金属工业产生大量的含有害物质的废气、废水和废渣，其排放量大，治理困难，是环境的严重的污染源之一。
(4)有色金属工业是耗能大户，生产能耗高，单位产品能耗4.76吨标煤，比国际先进水平约高15％左右。
(5)我国有色金属工业的产品结构不合理，产业链不健全，主要还是生产金属和向其它产业部门提供原料，有色金属产品多为初级产品，产品品种少，高端产品、高附加值产品尤其少，竞争能力弱。
我国湿法冶金自动检测与控制技术的开发和应用水平相对落后，原因是：传感器技术没有突破性的进展，与湿法冶金相关的过程参数的检测仍然存在安装复杂、清洗困难、长期运行可靠性低和运行寿命短等老问题，湿法冶金企业在初步设计时由于经费不足或重视不够等原因，对于过程控制系统的设计应用考虑的不够充分，设备、工艺与自动控制系统的脱节制约了自动化技术在工艺上的应用和推广。
由于自动化水平较低，导致在生产过程中，有价值金属元素不能综合回收利用，产生三废污染；生成氨氮废水，污染环境；并且消耗大量能源和化学辅料。
微生物湿法冶金
27贵溪江西铜业公司科研设计所溶浸室
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国内细菌浸出研究和应用取得显著进展的有
三家：一是江西德兴铜矿，1993年与美国一家公
司合作进行的尾矿细菌堆浸半工业试验获得成功
并应用于生产 ；二是长春黄金研究院，承担黄金
工业“九五”科技改造重点项目——细菌氧化-氰
化提金工艺研究，在三年内建成一个日处理5~10
（6）秘鲁Tamboraque生物氧化厂
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南非Fairview生物氧化厂的指标
操作指标
年平均值 1988 1990 1991 1995 1996 1997
处理精金矿量（t/d） 263 350 712 906 754 865
精金矿品位（g/t） 99 109 127 151 127 116
出。
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1.3 复合作用理论
复合作用理论是指在细菌浸出过程中，
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，但两种作用都不可排除，
这是迄今为止绝大多数研究者都赞同的细
菌浸矿机理。实际上，矿石总会多少存在
一些铁的硫化矿，所以浸出时Fe3+的作用
不可排除。
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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。
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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
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FeS2+15/4O2+1/2H2O
Fe3++2SO42-+H+
在这类反应中细菌既不是反应物，也不是产物，而 是起催化剂的作用, 电子受体还是O2。其催化作用可以 理解为一种“生物电池反应”。细胞质的主要成分为水、 蛋白质、核酸、脂并有少量糖及无机盐，还有渗透并溶 解入其中的氧。因而可以把它看成是成分复杂的含电解 质的水溶液。细胞紧紧附着在硫化物的表面，从而形成 了一对原电池，如图7-1所示。浸没在浸出液中的硫化 物为负极，细胞膜与细胞质为正极。发生电子由负极向 正极的转移，在负极上发生失去电子的反应(氧化)。
ZnS 2O2 细菌ZnSO4
CuFeS2
4
1 4
O2
H
细菌 Cu 2
2SO42
Fe3
1 2
O2
FeS2
15 4
O2
1 2
H2O
细菌
Fe3
2SO42
H
这些反应中,细菌起催化作用,电子受体为O2.
(2) Fe3+氧化硫杆菌的化学氧化 ZnS 2Fe3 Zn2 S 2Fe2
（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.
ZnS 8Fe3 4H2O ZnSO4 8Fe2 8H CuFeS2 4Fe3 Cu2 2S 5Fe2 CuFeS2 16Fe3 8H2O Cu2 2SO42 17Fe2 16H FeAsS 11Fe3 7H2O H3 AsO3 HSO3 12Fe2 10H
ZnS+2Fe3+→Zn2++S0+2Fe2+ ZnS+8Fe3++4H2O→ZnSO4+8Fe2++8H+ CuFeS2+Fe3+→Cu2++2S0+5Fe2+ FeS2+14Fe3++8H2O→5Fe2++2SO42-+16H+ FeAsS+11Fe3++7H2O→12Fe2++H3AsO3+HSO4-+10H+ Fe2++1/4O2+H+ 细菌 Fe3++1/2H2O S0+3/2O2+H2O 细菌 SO42-+2H+
图7-1 细菌直接氧化浸出机理示意图
例如： FeS2＋8H2O－15e→Fe3+＋2SO42-＋16H+
在正极上发生还原反应 O2+4H++4e→2H2O
在这种电子的传递过程中伴随细胞内的是靠呼吸链中一 系列的电子载体(包括细胞色素和铁一硫蛋白酶)。 W．J.Ingleldew 等认为电子通过细胞壁内的多核Fe(Ⅲ) 层传递给外周胞质中的细胞色素氧化酶c及含铜蛋白质R， 再传递给细胞膜内的细胞色素a1，最后传递到电子受体氧 分子。实际的电子传递可能更复杂。
1 4
O2
H
细菌
Fe3
1 2
H 2O
(5) 元素硫氧化为SO42-
S
3 2
O2
H2O
细菌 SO42
2H
除上述反应外，还有2个附属过程： (6)在矿物表面生成元素硫的产物层
(7)在一定pH条件下在矿物表面生成铁的氢氧化物或铁
矾的固体产物层
3Fe3+ +2SO42- +6H2O==Fe3(SO4)2(OH)5·H2O +5H+
(5)硫化芽孢杆菌属:能氧化Fe2+、元素S. (6)高温嗜酸古细菌:在自养异养混合培养条件下均能生
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
一、浸矿常用的细菌 细菌可以分为二类：自养细菌——能在无机物条件下存活； 异养细菌——需要有机物作为营养物质。
已知道能用与浸矿的细菌有二十多种,最主要的有六 种: （1）氧化亚铁硫杆菌：存在于含硫温泉、硫化矿床、煤 矿、含金矿床、硫化矿床氧化带，生长温度275-313K, pH1.0-4.8,只需简单的无机营养N、P、K、Fe2+等就能 存活，可以氧化所有的硫化铜矿物,氧化黄铁矿的速度 比空气中的氧的化学氧化高1000倍以上.
(8)反应物扩散经反应产物层进入反应表面. (9)反应生成物扩散经固体产物层进入溶液.
综合上述过程,可由五种细菌浸出模型:
模型1:硫化物直接细菌氧化浸出
例如：
ZnS+2O2 细菌 ZnSO4
CuFeS2+4.25O2+H+ 细菌 Cu2++2SO42-
+Fe3++0.5H2O
细菌
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。
模型2: 间接细菌氧化浸出 Fe3+氧化(化学)硫化物，所产生的Fe2+和元素硫（S0）
又在细菌的参与下被细菌氧化为Fe3+和SO42-，即细菌在 浸出中的作用是氧化Fe2+和S0而提供氧化剂Fe3+和浸矿剂 SO42-。如图7-2所示。
图7-2 硫化物的间接细菌氧化浸出示意图
Fe3+氧化硫化物的化学氧化和细菌氧化Fe2+的反应式如 下：
(3)原电池反应 浸没在同一电解质溶液中的两种不同硫化物，其
电位大多不相等，二者紧密接触可组成原电池，发 生原电池反应。充当氧化剂的是Fe3+。
在生物浸出过程中上述3种反应可以同时发生。 按机理（2）和（3）产生了Fe2+与S0，会发生2种 后续反应。
(4) Fe2+由细菌氧化为Fe3+
Fe2