生物选矿技术概论
生物选矿
生物选矿目录第一节生物选矿的基本概念 (3)1.什么是生物选矿工艺？ (3)2.微生物浸矿工艺包括什么？ (3)3.什么是生物浸出？ (4)4.什么是生物氧化？ (5)5.生物浸出和生物氧化的主要区别是什么？ (5)6.什么是自养菌和异养菌？ (5)7.生物选矿技术研究的方向主要有哪些？ (5)第二节生物细菌及工业应用 (6)8.生物氧化细菌分为哪几类？ (6)9.如何对细菌进行说明？ (6)10.细菌的计量方法有哪些？ (6)11.浸矿细菌如何采集？ (7)12.浸矿细菌如何分离？ (7)13.细菌浸出过程的影响因素有哪些？ (7)14.对细菌浸出有促进作用的表面活性剂有哪几类？ (8)15.工业生产应用的主要菌种有哪些？ (8)16.影响细菌生长的因素有哪些？ (9)17.生物氧化过程中细菌有哪些作用？ (9)18.细菌的测定和计量方式有哪些？ (10)19.生物氧化工艺类型的分类？ (11)20.工业上生物氧化(浸出)的方法有哪些？ (12)第三节金矿石处理 (13)21.什么是难处理金矿石？ (13)22.难浸金矿石的三种类型？ (13)23.难处理金矿石的预处理工艺的分类有几种？ (14)24.典型生物氧化厂的简介？ (15)第一节 生物选矿的基本概念1. 什么是生物选矿工艺？人类有目的的采用生物技术从矿物中直接或间接提取有用金属的方法。
根据生物作用于目的矿物的过程与结果的不同，生物对矿物的氧化过程可以分为两类：生物浸出(：Bio —leaching)和生物氧化(Bio —oxidation)。
2. 微生物浸矿工艺包括什么？微生物浸矿工艺包括堆浸法、地浸法、槽浸法以及搅拌浸出法等。
（1）堆浸法：堆浸一般都在地面以上进行。
该工艺通常利用斜坡地形。
将待处理大块矿石 (未经破碎或经过一段粗碎)堆置在不透水的地基上，形成矿石堆，在矿堆表面设置喷淋管路，向矿堆中连续或间断地喷洒微生物浸出剂进行浸出，并在地势较低的一侧建筑集液池收集浸出液。
生物选矿技术第三章新
二、氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans)
特征：
¶ 为圆头短杆状，通常以单个或成双、成短链状
存在，在菌体两端各有一油滴，可将培养基中的
硫溶入油滴之中再吸入体内进行氧化
¶ 其氧化元素硫的能力比氧化硫化合物的能力强， 可以产生较多的酸，并有较强的耐酸性能，可耐 5%的硫酸。生长温度：5-40℃；最适pH值：0.56.0. 能氧化元素硫，不能氧化Fe2+；
浓度的金属离子, 因此该菌属在从硫化矿提取金
属特别是从难选冶金矿回收金属方面展现了潜在
的应用前景.
• (3)极端嗜热细菌 (Extreme thermophile)：
• 最佳生长温度60-85℃，多为古细菌，主要包括硫化 叶菌属。为兼性化能自养菌、嗜酸、极端嗜热, 可氧 化亚铁和元素硫。
• 其中，嗜中温菌和中等嗜热菌已成功应用于硫化矿的 生物氧化中，在低于45℃时以嗜中温菌为主;在45一 60℃范围内，以中等嗜热细菌为主;在40一45℃的范 围内可能有些重叠。 • 高温嗜热细菌在实验室已进行了扩大试验，但还未进 行大规模的工业应用。
2）培养分离
步骤 1、配臵培养基 液体培养基 由水和溶在水中的各种无机盐组成的，液体培
养基用于粗略地分离培养某种微生物。
•
浸矿自养菌的液体培养基是由水和溶在水中 的各种无机盐组成的，不能存在有机物。每种细 菌都有自己特有的培养基配方，这些配方是经过 研究者的试验研究之后得出的。例如氧化铁硫杆 菌培养基配方为 10克 0.4克 4克 1000ml MgSO4.7H2O FeSO4 CuCl2 0.5克 0.01克 0.25克
35℃恒温下，静臵培养（或振动培养）7～10天。
细菌生长繁殖使三角瓶中培养基的颜色由浅绿 变为红棕色，最后在瓶底出现高铁沉淀。 选择变化最快，颜色最深的三角瓶，在瓶中取 1mL培养液，接种到装有新培养基的三角瓶中， 同样培养。培养液将比头一次更快的变红棕色。
选矿技术概论PPT课件
抑制剂
用于抑制脉石矿物的活性，使其不与 气泡附着。常见的抑制剂有石灰、水 玻璃等。
活化剂
用于激活有用矿物的活性，提高其可 浮性。常见的活化剂有硫酸、盐酸等。
调整剂
用于调整矿浆的pH值、黏度等性质， 以利于分选过程。常见的调整剂有酸、 碱、盐等。
新型选矿药剂的开发与应用
无毒或低毒药剂
研究与应用无毒或低毒的替代药剂，降低对环境和人 体的危害。
高效复合药剂
开发高效、复合的选矿药剂，提高分选效果和降低药 剂消耗。
生物制剂
研究与应用生物制剂在选矿中的应用，实现绿色、环 保的选矿。
资源短缺与环境保护的挑战
01
资源高效利用
研究与应用资源高效利用技术， 提高矿石的利用率和降低资源浪 费。
加强环保法规的执行力度，推动绿色选矿 技术的研发和应用，降低选矿过程的环境 影响。
资源综合利用
跨界融合
提高矿产资源的综合利用率，开展多金属 矿的选矿分离技术研究和应用，实现资源 的最大化利用。
加强与其他学科领域的交叉融合，引入新 材料、新能源等领域的先进技术，推动选 矿技术的创新发展。
THANKS
02
废弃物处理与资源 化
对选矿过程中产生的废弃物进行 妥善处理和资源化利用，降低对 环境的影响。
03
生态恢复与重建
对受损的生态环境进行恢复和重 建，实现矿业与环境的和谐发展。
06
结论
选矿技术的重要地位与作用
资源高效利用
选矿技术能够将矿石中的有价组分与脉石分离，提高矿产资源的 利用率，满足社会经济发展对矿产资源的需求。
破碎与磨矿自动化
铬矿选矿中的生物选矿技术研究
环保：减少对环境的污染，提高资源利用率 成本：降低选矿成本，提高经济效益 效率：提高选矿效率，缩短选矿时间 应用领域：拓展生物选矿技术在更多领域的应用，如冶金、化工、环保等
结论
提高选矿效率： 生物选矿技术可 以提高铬矿选矿 的效率，降低选 矿成本。
环保：生物选矿 技术是一种环保 的选矿技术，可 以减少对环境的 污染。
生物选矿技术的 应用将更加环保， 减少对环境的污 染，提高选矿效 率。
生物选矿技术的研 究将更加注重与其 他学科的交叉融合， 如生物技术、材料 科学、环境科学等， 以实现技术的创新 和突破。
提高生物选矿效率：通过优化生物选矿工艺，提高选矿效率，降低成本。 扩大应用范围：将生物选矿技术应用于更多类型的矿石，如铜、铅、锌等。 提高环保性能：通过改进生物选矿技术，降低对环境的影响，实现绿色选矿。 智能化发展：结合人工智能、大数据等技术，实现生物选矿过程的智能化控制。
微生物吸附：利用微生物的吸附能力，将铬离子吸附在细胞表面 微生物氧化：利用微生物的氧化能力，将铬离子氧化为可溶性铬化合物 微生物还原：利用微生物的还原能力，将可溶性铬化合物还原为不溶性铬化合物 微生物沉淀：利用微生物的沉淀能力，将不溶性铬化合物沉淀下来，达到选矿的目的
环保：生物选矿技术对环境污染小，符合可持续发展理念 效率高：生物选矿技术具有较高的选矿效率，可提高铬矿的回收率 成本低：生物选矿技术所需设备简单，运行成本低，经济效益显著 适应性强：生物选矿技术可适用于各种类型的铬矿，具有广泛的应用前景
案例一：某公司采用生物选矿技术，成功提高了铬矿的回收率 案例二：某公司采用生物选矿技术，成功降低了铬矿的选矿成本
案例三：某公司采用生物选矿技术，成功减少了铬矿选矿过程中的环境污染
案例四：某公司采用生物选矿技术，成功提高了铬矿选矿的效率
选矿概论重点
第一章：矿石的准备作业1.选矿：是利用矿物的物理和物理化学性质的差异，借助各种选矿设备将矿石中的有用矿物和脉石矿物分离，并到达使有用矿物相对富集的过程。
2.有用矿物：能为国民经济利用的矿物，即选矿所要选出的目的矿物。
3.脉石矿物：目前国民经济尚不能利用的矿物。
3.精矿：分选所得有用矿物含量高，适合于冶炼加工的最终产品。
4.中矿：选别过程中得到的中间的、尚需要进一步处理的产品。
5.尾矿：选别后，其中有用矿物含量低、不需要处理（或技术经济上不适于进一步处理）的产品。
8.选矿的任务：（1）提精---对低品位的矿石，在冶炼前必须进行选矿；（2）分离---矿石中往往含有多种有用成分，必须事先用选矿方法将他们分离成单独的精矿；（3）去杂---矿石中除了有用成分外，还含有有害杂质，故必须在冶炼前用选矿法除去。
9.选矿的基本内容：（1）选前的准备作业----破碎筛分和磨矿分级：将矿石粉碎，使其中的有用矿物和脉石达到单体解离；（2）选别作业：将已经单体解离的矿石，采用适当的手段，使有用矿物和脉石分选。
三种方法---浮选、磁选、重选；（3）选后的脱水作业：浓缩，过滤，干燥。
12.选矿工作的重要意义：①节约能源；②提高冶金产品质量；③充分利用资源及达到环保；④促进采矿业发展。
13.破碎机种类：①颚式破碎机：用于粗碎阶段；②旋回破碎机：用于粗碎和中碎；③圆锥破碎机：用于中碎和细碎；④对辊破碎机：用于实验室和小型选矿厂；⑤反击式破碎机：用于中硬以下或片状、易脆矿石的破碎。
14.简摆式和复摆式颚式破碎机区别：①肘板数不同：简2复1；②颚板悬挂方式不同：简摆颚板悬挂轴与偏心轴分开，复摆颚板悬挂轴与偏心轴合一；③动颚运动方式不同：简摆前后运动，复摆椭圆运动；④破碎比不同：简摆i=3~5，复摆i=10:；⑤排矿口调节方式不同：简摆是垫片，复摆是滑块。
15.颚式破碎机工作原理：传动机带动转动，使连杆上下垂直运动，借助肘板使动颚绕悬挂轴作周期性摆动；当连杆向上运动时，肘板使动颚靠近定额，破碎腔中的矿石受到挤压、劈裂和弯曲的联合作用而破碎；但连杆向下运动时，动颚借助弹簧恢复力离开定额，已破碎的矿石在重力作用下，经排矿口排出。
选矿概论总结完结版
选矿：利用矿物的物理或物理化学性质的差异，借助各种选矿设备将矿石中的有用矿物和脉石矿物分离，并达到使有用矿物相对富集的过程。
矿物：在地壳中由于自然的物理化学或生物化学作用形成的自然元素（金、硫磺等）和自然化合物（磁铁矿、石英等）其成分比较均一直接与选矿有关的矿物性质主要有：比重（矿物重量与4O C时同体积水的重量之比值）、导电性、磁性、湿润性（矿物能被水润湿的性质。
易被水润湿的矿物称为亲水性矿物反之称为疏水性矿物）矿床地壳中具有开采价值的矿石积聚区矿石：在当前的技术经济条件下，可以开采、加工和利用的矿物集合体。
脉石矿物目前国民经济尚不能利用的矿物矿产资源：指由地质作用形成的，具有利用价值的，呈固态、液态、气态的自然资源。
矿产资源加工的目的：提高矿石品位，高效利用矿产资源，满足用户需求矿产资源的加工过程：矿石分选前的准备作业---破碎车间；选别作业---磨选车间；选后的产品处理作业---脱水车间）选矿过程：选前的矿石准备工作（破碎筛分和磨矿分级）选别作业（将已经单体解离的矿石，采用使用的手段，使有用矿物和脉石分选的工序有浮游选矿法磁选法重力选矿法）选后的脱水作业（浓缩、过滤、干燥）磨选车间有磨矿分级作业选别作业构成。
选矿产品：精矿（分选所得有用矿物含量较高，适合于冶炼加工的最终产品中矿（分选过程中得到的，尚需进一步处理的中间产品）尾矿（分选后，其中有用矿物含量很低，不需要进一步处理理的产品）流程表示矿石连续加工的工艺过程工艺流程图用线和图表示流程时，原则流程图只表示流程的“骨干”而不记载流程细节机械流程图机械流程图用主要设备和辅助设备表示的流程图品位：指产品中金属或有用成分的质量与该产品质量之比。
α—原矿品位。
β—精矿品位；θ—尾矿品位。
产率：产品质量与原矿质量之比叫产率，用γ表示。
回收率：精矿中有用成分的质量与原矿中该有用成分质量之比，用ε表示。
选矿比：原矿质量与精矿质量的比值。
用它可以确定获得1t精矿所需处理原矿石的吨数，常以K表示富矿比：精矿品位与原矿品位的比值，常用E 表示：一、矿石的准备作业：一般指选别前的粉碎作业。
生物选矿技术第四章
• 胞外多聚物 (Extracellular Polymers，简称EPS) 是微生物表面分泌的粘液层，它是附着于细胞壁 外面的一层松散透明、粘液状或胶质状的物质。 胞外多聚物的化学组成因菌种和培养条件而不同， 主要是多糖，有时为多肽、蛋白质、脂肪以及由
他们组成的复合物一一脂多糖、脂蛋白等。
2、 非接触浸出机制
硫代硫酸盐途径（FeS2、MoS2、WS2） • 酸不溶性硫化矿物可抵抗质子攻击，不能被
酸溶解，仅仅能被Fe3+氧化,并产生一种叫做硫代 硫酸盐的副产物。铁氧化菌可氧化Fe2+ 到Fe3+ , 因此它们只能被铁氧化菌溶解。用反应式可表示 为
• •
FeS2+6Fe3++3H2O——7Fe2+ +S2O32-+6H+
这是迄今为止绝大多数研究者都赞同的细菌 浸出机制。
非接触浸出
对比细菌和Fe3+浸出辉铜矿（CuS2）发现二者的反 应产物不同。 Fe3+ 氧化为元素硫： Cu2S+2Fe2(SO4)3=2CuSO4+4FeSO4+S
细菌氧化不产生元素硫：
Cu2S+H2SO4+2O2 = 2CuSO4+H2O
用细菌浸出已知组成的铜蓝和辉铜矿发现有菌与无 菌条件下铜蓝的浸出速度相差很大。
上述反应形成的硫代硫酸盐在酸性溶液中并 不稳定,尤其是遇到Fe3+时易被氧化成连四硫酸盐, 而连四硫酸盐又可经过一个复杂的中间产物分解 成其他的连多硫酸盐、单质硫和硫酸。
• 黄铁矿( FeS2）是酸不溶性的，细菌新陈代谢由 于需要能量，必然更多、更快地吸附到黄铁矿表 面，因为溶液中缺乏足够的能量； • 而闪锌矿（ZnS）、黄铜矿( CuFeS2）等是酸溶性 的，溶液中有一定的能量源，于是细菌对矿物的 黏附要慢、要少一些。
生物选矿技术概论
3.2 微生物堆浸
◆微生物堆浸通常利用斜坡地形，把低品位矿石堆积在矿坑外，从底部开始 以阶梯形式堆积起来，并整平其上部（一般6-10m高）。从上部喷射含菌浸 出液，在低处建集液池收集浸出液。随着浸出的进行，浸出矿物的金属离子 含量逐渐下降，此时在上部重新设置堆积层继续进行浸出。 ◆ 为提高浸出后的浸出液的集水率，堆积场的地表要具有不透水性。
2.4 选矿细菌的采集、培养与训化
(1)细菌菌样的采集；
(2)细菌的分离、培养、纯化与鉴定； (3)细菌的驯化；
(4)细菌数量的测定；
(5)细菌活性的测定。
2.5 细菌生长曲线
四个时期： 生长慢期：2～4周 对数生长期 稳定生长期 衰亡期
以上是所有微生物生长繁殖所必须经历的四个时期，每个时期的长 短和细菌的活跃程度受环境因素制约。
2.6 生物选矿的机理
2.6.1 接触浸出机制
◆在浸出体系中，细菌通过分泌胞外多聚物(EPS)，吸附于矿物表面形
成吸附层。在吸附层内，细菌将硫化矿氧化产生的及其它存在于浸出体
系中的Fe2+氧化为Fe3+，将低价S氧化为高价S,Fe3+和H+具有强氧化作用，
对硫化矿物进一步氧化，硫化矿物氧化析出有用金属及Fe2+，Fe2+又被细 菌氧化为Fe3+，如此反复。这样整个浸出过程分为两步，即Fe3+的生成和
生成的Fe2(SO4 )3是强氧化剂和溶剂，可溶解矿石。如溶解铜矿(CuS)， 从中浸出铜元素。 CuS+ Fe2(SO4 )3 → CuSO4 + 2FeSO4 + S 溶出的CuSO4 液再加入铁屑、废铁等便可将铜置换出来。生成的FeSO4 和S还可在这类细菌作用下再次氧化成H2SO4和Fe2SO4，而循环使用。
选矿概述 参照
溜槽选 pinchedsluices 根据矿粒沿斜面水流运动特点，达 到不同密度矿物分离
水力旋流器选矿 Hydrocyclone 重介质选矿 dense-media process
利用回转运动水流，不同密度矿粒 受离心力差异而分离 在密度大于水的介质中，使矿粒按 密度分选
细粒矿石选矿；水力分 级；脱泥、脱水 一般用于粗选，以提高 后续作业处理量
1.2 重选研究的对象object
1·矿粒间密度差是重选的基本条件
• 矿粒的密度和粒度共同决定着颗粒的重量，是推动颗粒在 介质中运动的基本作用力。不同重量的矿粒在介质中所受 重力流体动力和其它机械力的不同，其运动速度和运动轨 迹the sport track也不同。
重选可选性准则guide line
• 矿物能否用重选方法分离，按下式判断：
E=(δ2－ρ)/(δ1－ρ)
δ2、δ1、ρ—分别表示重矿物、轻矿物和介质的密度
/ E/值愈大，分选愈容易
E 值
难易性
>2.5 较易
d≥19μm OK 38-19μm 效果差
2.5-1.75 容易
d≥38μm OK 74-38μm 困难
1.75-1.5 1.5-1.25 中等 困难 d≥0.5
名 称 洗矿 washed ore 水力分级classification 跳汰选矿Jigs 摇床选 shakingTables 作用原理简述 用机械及水流冲力，分散粘土，矿 粒按沉降速度分级 利用匀速水流运动，矿粒按沉降速 度分成不同级别 利用垂直脉动介质流，分散粒群， 按密度分层，分选 床面往复运动惯性力及斜面流冲力 ，使不同矿物分离 用途简述 辅助作业,矿石含泥大于 10%时需洗矿 准备作业.控制磨矿产品 粒度.脱泥脱水 主要重选法之一，处理 粒度d＞0.5mm 给矿3～0.037mm，分选 细粒矿石理想方法 大宗低品位重金属的粗 选或扫选
生物选矿技术 第二章 微生物学基础
– 肽聚糖是N-乙酰氨基葡萄糖(NAG)和带有交替 排列的D-型或L-型氨基酸侧链的N-乙酰胞壁酸 (NAM)的多聚体。
图 肽聚糖的化学组成和一级结构
四、革兰氏染色 (Gram Stain)
– 1884年革兰姆·克里斯琴(Christian Gram)发 明；
– 细菌常被分成两类：G+和G-。
G+细菌细胞壁组成
•革兰氏阳性细菌细胞壁具有较厚（30-40nm） 而致密的肽聚糖层，多达20层，占细胞壁的成 分60-90%，它同细胞膜的外层紧密相连；
第二章 微生物学基础
• 第一节 微生物概述 • 第二节 细菌的形状、大小和结构 • 第三节 微生物的营养
2、生物中哪些是微生物
• 微生物通常包括： • （1）病毒、亚病毒（类病毒、拟病毒、朊病毒） • （2）具原核细胞结构的细菌、古菌 • （3）具真核细胞结构的真菌（酵母、霉菌、蕈
菌等） • （4）原生动物和单细胞藻类 • 它们的大小和特征如下：
（紫阳G＋）；
• 呈现第二次染色的效果 红色；称革兰氏阴性菌
（红阴G -）
Gram Stain of Staphylococcus aureus
A Gram Stain of a Mixture of GramPositive and Gram-Negative Bacteria.
Gram Stain of Escherichia coli
如 1 2.5 m 。 – 细菌大小的测定：在显微镜下使用显微测微尺
测定。
三. 细菌的细胞构造
(一)细胞壁
(二)细胞膜
基 本
(三)细胞质及其内含物
结
(四)原核和质粒
生物选矿技术第六章
• 到目前为止,世界每年利用细菌溶浸法得到的铜量 到目前为止, 占整个采铜量的20%以上。 20%以上 占整个采铜量的20%以上。 • 智利、美国、澳大利亚等国相继建成大规模铜矿 智利、美国、 堆浸厂 物堆浸厂。 • 智利是应用生物提铜技术产铜最多的国家。 智利是应用生物提铜技术产铜最多的国家 是应用生物提铜技术产铜最多的国家。 • 近年来生物浸出己用来处理含铜品位大于1%的次 近年来生物浸出己用来处理含铜品位大于1% 1%的次 生硫化铜矿和高品位的铜精矿。 生硫化铜矿和高品位的铜精矿。 • 我国铜的保有储量6917万t，采用传统的采选冶金 我国铜的保有储量6917 6917万 技术资源开发率只有28％左右，而利用生物浸出 技术资源开发率只有28％左右， 28 技术开发率接近100％。目前 100％。目前， 技术开发率接近100％。目前，我国在微生物冶金 应用方面刚刚起步. 应用方面刚刚起步.
• 空气可以通过安装在堆底部砾石层中的管道网给 到堆中。空气管道网由间距为2 m、直径为500mm 到堆中。空气管道网由间距为2 m、直径为500mm 顶盖和直径为50 mm的管子组成 在直径为50 的管子组成。 顶盖和直径为50 mm的管子组成。在直径为50 mm 空气分配管子底部钻孔, 空气分配管子底部钻孔,孔的密度决定于需要氧化 的硫化物和硫的数量及所要求的氧化速度。 的硫化物和硫的数量及所要求的氧化速度。用一 套低压大电扇或鼓气机将空气注入矿堆中。 套低压大电扇或鼓气机将空气注入矿堆中。 • 生物浸出效果决定于在充气矿堆的高度方向上氧 的浓度变化。在空气压入矿堆的管路底部, 的浓度变化。在空气压入矿堆的管路底部,氧的浓 度接近饱和状态, 度接近饱和状态,而在空气沿着孔隙向上流动过程 细菌促使硫化矿物氧化,同时消耗了氧, 中,细菌促使硫化矿物氧化,同时消耗了氧,结果在 堆的顶部附近氧消耗尽了。在堆的高度方向, 堆的顶部附近氧消耗尽了。在堆的高度方向,氧的 浓度呈梯度规律变化。 浓度呈梯度规律变化。
选矿学整理资料
一、化学及生物选矿（重点掌握生物化学选矿的本质、基本过程及每个过程的定义）化学选矿矿物的化学处理定义：矿物的化学处理是一种化学加工方法。
它以矿物原料为加工对象，利用不同矿物在化学性质上的差异，采用化学处理或化学处理与物理选矿相结合的方法，使有价组分得以富集和提纯，最终产出化学精矿或单独产品（金属或金属化合物）。
化学选矿的一般过程：1）原料准备：矿物原料的破、磨、配料；预先富集。
2）焙烧：使目的组分矿物转变为易浸的或易于物理分选的形态，部分杂质分解挥发或转变为难浸的形态，且可改变原料的结构构造。
3）浸出：使有用组分或杂质组分选择性地溶于浸出液中，从而使两种组分分离。
一般情况下浸出含量少的组分。
4）固液分离：采用沉降倾析、过滤和分级等方法处理浸出液，以获得供后续处理的澄清溶液或含少量细矿粒的稀矿浆。
5）浸出液净化：采用化学沉淀法、离子交换法或溶液萃取法等进行净化分离，以获得有用组分含量高的净化溶液6）制取化学精矿：从净化液中采用化学沉淀法、金属置换法、金属沉积法以及物理选矿法，沉淀析出化学精矿。
常见的化学选矿方法：1）矿石焙烧2）矿物浸出3）离子交换4）溶剂萃取5）离子沉淀6）置换沉淀7）金属沉积1）矿石焙烧：在适当气氛中加热矿物原料至低于矿物组分熔点温度，使目的组分与炉气发生化学反应转变成适于后续作业所要求的形态的过程，称为焙烧。
（氧化焙烧，硫酸化焙烧，氯化焙烧，离析焙烧，还原焙烧，磁化焙烧，加盐焙烧，煅烧，微波加热）2）矿物浸出：浸出是溶剂选择性地溶解矿物原料中某组分的工艺过程。
矿物原料浸出的任务，是选择适当的溶剂使矿物原料中的目的组分选择性地溶解于溶液中，达到有用组分与杂质组分或脉石组分相分离的目的。
因此，浸出过程本身是一个目的组分提取与分离的过程。
（依浸出过程物料的运动方式，可分为渗滤浸出和搅拌浸出。
依浸出试剂种类，浸出可进一步分为：酸法，碱法，盐浸，细菌浸出，氰化法及混汞法等）3）离子交换：离子交换净化法是溶液中的目的组分离子与固态离子交换剂之间进行多相复分解反应。
生物选矿(生物冶金)资料
1、矿物资源微生物技术的未来的发展方向①开发更经济的、有效的低品位铜矿石的微生物堆浸工艺，以提高技术指标和经济效益。
②深入系统地研究金属硫化物矿石微生物浸出过程中的基础理论，特别是细菌与矿物颗粒间的作用机制。
③燃煤微生物脱硫研究工作的进一步深化，无论是采用微生物堆浸、微生物搅拌浸出脱离工艺，还是采用微生物预处理—浮选脱硫工艺，在实现工业化应用之前，都需要进行大量的、深入细致的实验研究工作。
④采用生物吸附技术从工业废水中脱出重金属、镭、铀等有毒物质，集环境污染治理与资源综合利用为一体，将会受到广泛关注。
⑤针对不同矿种，寻找、分离和驯化新的浸矿用工程菌，拓宽矿物资源微生物处理技术的应用范围，将进一步受到重视。
⑥运用基因操纵与微生物工程技术修饰构件浸矿工程菌株将引起人们的更多关注，用蛋白质定量分析、特定酶基因分析、基因克隆及定点突变等一系列与“新工程菌”构件相关的研究工作将逐渐开展。
2、微生物是对所有个体微小的单细胞、结构极为简单的多细胞以及没有细胞结构的低等生物的同意称谓，是一群生物化学上进化地位较低的简单生物。
3.微生物的共同特点及特性①个体小、表面积与体积的比值非常大。
②分布广、种类繁多。
由于微生物及其微小，易随风飞扬，所以它们在自然界中的分布非常广泛，上至大气层的外层，下至深海的海底，无处不在。
③繁殖快。
绝大多数微生物以裂殖方式繁殖后代。
④代谢灵活性大、容易变异。
高等动物和高等植物的酶系是相当不灵活的，在个体发育中，虽然它们的酶系可稍作改变，但无法适应环境条件的较大变化，从而导致了它们在自然界中的分布明显受环境条件的制约。
4、细胞结构及其功能①细胞壁。
主要功能是固定细菌的细胞形态，保护脆弱的原生质体，避免渗透压引起原生质膜破裂，细胞壁还是一种有效地分子筛，它可以阻挡某些分子的进入，使其保留在革兰氏阴性菌的细胞壁和细胞膜之间的蛋白质分子。
此外细胞壁还为鞭毛提供支点，使鞭毛摆动。
②细胞质膜（原生质膜）。
生物选矿概况
附录C 专题生物选矿概况辽宁工程技术大学矿业学院矿加系，伍定发，123000，辽宁阜新摘要：本文主要介绍了生物选矿的一些概况，包括生物选矿的原理发展状况等。
通过对本文的阅读，可让读者对生物选矿有一个大致的了解。
生物选矿技术主要应用于：次生硫化铜矿( 辉铜矿、铜蓝、斑铜矿等)生物堆浸；原生硫化铜矿(黄铜矿)生物堆浸及精矿生物搅拌浸出；难处理金矿生物预氧化；硫化镍、钴、锌矿的生物浸出；煤炭脱硫，铝土脱硅等。
关键词：生物选矿；生物选金；生物选铜引言：60 年代以来,随着世界经济的快速发展,人类对矿物资源的需求不断增加，导致：矿物资源中,富矿减少、贫细矿物资源增加,这些矿床的特点是金属品种及伴生稀有、贵金属品种多，品位低，嵌布细，难处理。
煤炭是重要的能源,在中国尤是如此。
但燃煤给环境带来的污染已经成为全球严重关注的问题。
煤炭的脱硫及深加工技术一直是而且仍将是矿物加工面临的重要问题。
矿山、冶炼厂排出的废水、固体废弃物等对环境的污染与治理问题越来越受到重视。
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。
生物选矿技术主要应用于：次生硫化铜矿( 辉铜矿、铜蓝、斑铜矿等)生物堆浸；原生硫化铜矿(黄铜矿)生物堆浸及精矿生物搅拌浸出；难处理金矿生物预氧化；硫化镍、钴、锌矿的生物浸出；煤炭脱硫，铝土脱硅等。
1生物选矿的概念与发展状况1.1 生物选矿的概念生物选矿是指利用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，或将矿物中某些元素溶解并除去的技术，也称为生物浸出或生物冶金，是矿冶工程和现代生物科学交叉结合形成的一门新型学科。
生物法选矿是生物学、化学及其他工程学科在矿物加工领域中的综合应用。
生物选矿就是利用某些微生物或其代谢产物与矿物相互作用,产生氧化、还原、溶解、吸附等反应从而脱除矿石中不需要的组分或回收其中的有价金属的技术。
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最佳生长温度60-85℃，多为古细菌，主要包括硫化叶菌属。为兼性化能自 养菌、嗜酸、极端嗜热，可氧化亚铁和元素硫。
2.3 生物选矿微生物的一般性特征
目前所研究的与选矿有关的微生物都具有几个共同的生理特征: （1）营养类型一般属于化能无机自养型，以CO2为碳源。尽管主要的微生物之 间对二氧化碳的固定效率存在着差异，但它们都能固定CO2 。只不过固定效率 较低的种类往往需要较高浓度的CO2或少量的酵母提取物才能迅速地生长。 （2）能够利用亚铁离子或还原性无机硫(或二者都能利用)作为电子供体，一般 以O2为电子受体；尽管某些采矿微生物能够使用Fe3+(并不是氧气)作为电子受 体，但它们通常在氧气充足的条件下生长得更好。
3.2 微生物堆浸
◆微生物堆浸通常利用斜坡地形，把低品位矿石堆积在矿坑外，从底部开始 以阶梯形式堆积起来，并整平其上部（一般6-10m高）。从上部喷射含菌浸 出液，在低处建集液池收集浸出液。随着浸出的进行，浸出矿物的金属离子 含量逐渐下降，此时在上部重新设置堆积层继续进行浸出。 ◆ 为提高浸出后的浸出液的集水率，堆积场的地表要具有不透水物选矿用微生物
微生物浸矿工艺
目 录
CONTENTS
2 3 4
微生物浸出的实际应用
一、生物选矿的概念
生物选矿是指利用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，再通过离子交换、电解沉积、溶剂萃取等方法加
以回收有价金属；或将矿物中某些元素溶解并除去的技术，也称为生物浸 出或生物冶金，是矿冶工程和现代生物科学交叉结合形成的一门新型学科。
生成的Fe2(SO4 )3是强氧化剂和溶剂，可溶解矿石。如溶解铜矿(CuS)， 从中浸出铜元素。 CuS+ Fe2(SO4 )3 → CuSO4 + 2FeSO4 + S 溶出的CuSO4 液再加入铁屑、废铁等便可将铜置换出来。生成的FeSO4 和S还可在这类细菌作用下再次氧化成H2SO4和Fe2SO4，而循环使用。
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 氧化铜：Cu2O+Fe2(SO4)3+H2SO4=2CUSO4+4FeSO4+H2O 铀 矿：UO2+Fe(SO4)3=UO2SO4+2FeSO4
常见的铜矿石
黄铜矿(CuFeS2 )
孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )
毛赤铜矿(Cu2O )
蓝铜矿CuCO3 Cu(OH)2
●
◆ 到目前为止,世界每年利用细菌溶浸法得到的铜量占整个采铜量的20% 以上。 ◆ 智利是应用生物提铜技术产铜最多的国家。 ◆ 近年来生物浸出己用来处理含铜品位大于1%的次生硫化铜矿和高品位 的铜精矿。 ◆ 我国铜的保有储量6917万吨，采用传统的采选冶金技术资源开发率只 有28％左右，而利用生物浸出技术开发率接近100％。目前，我国在微生 物冶金应用方面刚刚起步。 ◆ 中温细菌浸出时，各种硫化铜矿的浸出效果由大到小可排序如下：
2.4 选矿细菌的采集、培养与训化
(1)细菌菌样的采集；
(2)细菌的分离、培养、纯化与鉴定； (3)细菌的驯化；
(4)细菌数量的测定；
(5)细菌活性的测定。
2.5 细菌生长曲线
四个时期： 生长缓慢期：2～4周 对数生长期 稳定生长期 衰亡期
以上是所有微生物生长繁殖所必须经历的四个时期，每个时期的长 短和细菌的活跃程度受环境因素制约。
（3）大多数种能够生长在极端酸性的环境中(pH1.4 - 2.0)，由于对硫的氧化所
形成的副产物为硫酸，因而如此，甚至对于那些仅仅能够使用亚铁作为能源的 微生物来说，也能够生长在这种极端酸性环境中。
（4）尽管不同种或同种内不同株系之间对金属的抗性存在着某些差异，但它
们通常都能耐受一定范围浓度的金属离子。
2.6 生物选矿的机理
2.6.1 接触浸出机制
◆在浸出体系中，细菌通过分泌胞外多聚物(EPS)，吸附于矿物表面形
成吸附层。在吸附层内，细菌将硫化矿氧化产生的及其它存在于浸出体
系中的Fe2+氧化为Fe3+，将低价S氧化为高价S,Fe3+和H+具有强氧化作用，
对硫化矿物进一步氧化，硫化矿物氧化析出有用金属及Fe2+，Fe2+又被细 菌氧化为Fe3+，如此反复。这样整个浸出过程分为两步，即Fe3+的生成和
四、微生物浸出的实际应用
4.1 硫化铜矿生物浸出
◆ 自然界中含铜矿物至少有360种，这些铜矿物又可分为硫化铜矿物和氧 化铜矿物。 ◆ 我国的铜矿物以硫化矿为主，在己探明的储量中，硫化矿占87％，氧化 矿占10％，混合矿只占3％。 ◆ 硫化铜矿物主要有辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿、渤铜矿和铜蓝。
◆ 氧化铜矿物主要有孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石、水晶矾、氯铜矿。
2.2 浸矿细菌的分类
按浸矿细菌适宜的生长温度范围可分为三个类型:嗜中温细菌、中等嗜 热细菌和极端嗜热细菌。
(1)嗜中温细菌(Mesophile)
最佳生长温度28—45℃，主要包括氧化硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌和氧化亚铁 钩端螺菌。它们嗜酸、严格好氧、属硫化矿和煤矿等矿山的酸无机化能自养，
广泛存在于金性矿坑水中。
1.1 生物选矿技术兴起的背景
上世纪60年代以来,随着世界经济的快速发展,人类对矿物资源的需求 不断增加，导致了以下的资源供给格局： （1）矿物资源中富矿减少、贫细矿物资源增加,绝大多数矿床中金属种类 及伴生稀有、贵金属品种多,品位低,嵌布细,分离富集难度大。 （2）在中国，煤炭是重要的能源载体，但燃烧煤炭会给环境带来严重的负 面效应。从环保角度考虑，煤炭的脱硫及深加工技术一直是而且仍将是矿 物加工面临的重要问题。 （3）矿山、冶炼厂排出的废水、固体废弃物等对环境的污染与治理问题越 来越受到重视。 （4）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 上述问题。
1.3 生物选矿技术的主要应用领域
◆ 次生硫化铜矿( 辉铜矿、铜蓝、斑铜矿等)生物堆浸；
◆ 原生硫化铜矿(黄铜矿)生物堆浸及精矿生物搅拌浸出；
◆ 难处理金矿生物预氧化； ◆ 硫化镍、钴、锌矿的生物浸出； ◆ 煤炭脱硫，铝土脱硅等。
二、选矿用微生物
2.1 选矿微生物种类及生理生态特性
生物选矿工业用的微生物绝大多数为细菌，从营养类型上大致可划 分为：自养型和异养型两类。在生产中得到实际应用的主要是自养性微生 物。
三、微生物浸矿工艺
通气
浸出渣
原矿或精矿
矿石准备
细菌浸出
固液分离
浸出液
金属回收
破碎、与硫酸 混合、堆放 细菌浸矿剂 尾液 营养剂 粗金属
细菌再生
空气 CO2
随着大量低品位金属矿的堆积，近年来生物浸矿越来越吸引人们的 注意力。微生物浸矿方法有许多种，大致可以分为： 1）微生物地浸（原位浸出）； 2）微生物堆浸；
◆ 某些情况下，可在矿堆内铺设管网以保证矿堆的通气。
◆ 该工艺的特点是：规模大、浸出时间长，成本低。
3.3 槽浸或搅拌浸出
槽浸是一种渗滤浸出，通常在槽中或渗滤池中进行，分为机械搅拌浸出 和空气搅拌浸出。这两种浸出方式主要用来处理高品位的矿石或者精矿。 搅拌浸出的物料一般粒度非常细，浓度比较低。每个浸出槽一次可以装 矿数十吨或数百吨，此法反应速度快，浸出周期为十天至数百天，比金 属在缺少细菌的前提下由空气和水自然氧化大约快50万倍。金属回收率 高，控制比较容易。但成本比堆浸高。搅拌浸出一般用于大型冶炼厂。
辉铜矿，斑铜矿，古巴矿，铜蓝，黄铁矿，硫砷铜矿，硫铜钴矿，黄铜 矿。
◆ 在各种硫化矿中黄铜矿属于较难浸出的，其原因归结于在黄铜矿的表 面随反应的进行生成了固态产物层覆盖于矿粒表面从而阻碍了反应的进 一步进行。
4.2 硫化铜矿生物浸出的原理
• 辉铜矿：
Cu2S+2Fe2(SO4)3 2CuSO4+4FeSO4+S 氧化铜矿： Cu2O+Fe2(SO4)3+H2SO4 2CuSO4+4FeSO4+H2O 铜蓝：
主要成本花在氧气上。
4.4 难选金矿的概念和生物浸出工艺
砂金矿含金0.3～2g/m3，多用重选法回收。 脉金矿的种类较多，在我国目前分为四类：石英脉金矿、黄铁矿金矿、含 金多金属矿、含特殊矿物的金矿(如金铀矿、钨锑金矿属于此类)。 难选金矿又称难处理金矿或难浸金矿，是指常规氰化工艺中直接氰化率低
(2)中等嗜热细菌(Moderate thermophile)： 最佳生长温度45—55℃，主要有硫化芽孢杆菌属,有坚固的细胞壁，能耐受
较高的矿浆浓度和较高浓度的金属离子, 因此该菌属在从硫化矿提取金属特
别是从难选冶金矿回收金属方面展现了潜在的应用前景。 (3)极端嗜热细菌(Extreme thermophile)：
金属的化学浸出。
◆胞外多聚物(Extracellular
Polymers，简称EPS)是微生物表面分泌
的粘液层，它是附着于细胞壁外面的一层松散透明、粘液状或胶质状的 物质。胞外多聚物的化学组成因菌种和培养条件而不同，主要是多糖， 有时为多肽、蛋白质、脂肪以及由他们组成的复合物一脂多糖、脂蛋白
等。
2.6.2 非接触浸出机制 悬浮在浸出液中的游离细菌在溶液中氧化亚铁离子 (Fe2+) 为三价铁离子 (Fe3+)，三价铁离子与矿物表面接触而溶解矿物。
自养型菌的特征
细菌靠氧化培养基中的亚铁离子或硫化合物取得能量，以空气中的CO2 作为碳源，并吸收培养基中的N、P等无机盐营养，合成菌体细胞物质。 细菌的生活需要氧气，属于好氧菌，它们广泛生活于金属硫化矿和煤矿 等矿山的酸性矿坑水中。 除利用的能源有差异外，其他性质都十分相近。