生物冶金技术应用与发展现状
冶金技术在炼铁高炉中的应用和发展
冶金技术在炼铁高炉中的应用和发展随着社会的进步，我国炼铁行业在各方面都取得了较好的成绩，冶金技术作为炼铁高炉中较为常见的技术，已经得到了广泛的应用和发展。
本文将进一步探讨冶金技术在炼铁高炉中的应用和发展。
标签：冶金技术；炼铁高炉；应用；发展在市场经济的帶动下，冶金技术也在不断创新和完善。
钢铁生产过程中普遍采用的技术是高炉炼铁技术，自从冶金技术应用于高炉炼铁后，已经在很大程度上提高了生产质量和经济效益，下面将对高炉炼铁中的冶金技术进行简单介绍，然后探讨其在高炉炼铁中的应用，并对其发展前景进行展望。
1 冶金技术及其应用冶金技术是一项先进的技术，该技术主要是指通过从铁矿石中提取金属及其化合物，并通过适当的加工方法将其制成金属材料。
在通常情况下，冶金技术主要分为以下几种：1.1 生物冶金技术生物冶金技术是一项较为常用的技术，该技术的部分环节是在溶液中进行的，且在整个冶金过程中，不需要较高的温度来进行，通过“浸出→净化→制备金属”等过程来进行冶金。
在此过程中，“浸出”过程通常先用溶剂来将矿石进行适当的处理，主要是通过化学反应来提取其中的金属，对于一些较难浸出的矿石来说，需要在此之前进行预处理，使其成为易浸出的化合物，然后再展开浸出工艺。
“净化”过程是去除杂质的过程，由于一些金属在浸出的过程中融入了部分杂质，因此，需要对其进行净化，提高其纯度。
“制备”过程是指通过置换反应、还原反应等方式从已经净化的液态中提炼出金属，达到冶金的目的[1]。
1.2 火法冶金技术火法冶金技术是指在高温条件下展开一系列的冶金过程，其主要通过“干燥→焙烧→熔炼→精炼→蒸馏→提取”等高温过程来促使矿石发生一些列的物理变化和化学变化，使其由矿石状态逐渐转变为化合物状态、单质状态，达到去除杂质的目的。
通常情况下，由于火法冶金所需要的温度较高，通常通过燃料燃烧来进行热量的供给，同时也可以通过适当的化学反应来进行供给。
在应用的过程中，上述的每个过程都发挥着重要作用，下面针对部分环节做探讨：第一，干燥。
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，利用微生物的代谢过程来实现更高效的金属提取。
最后，研究和开发新的生物湿法冶金工艺。
生物湿法冶金是一个复杂的过程，需要考虑微生物的适应性、生长条件、代谢产物等因素，因此需要综合考虑各种因素，优化工艺流程，并开发出适用于不同矿石和工艺条件的生物湿法冶金工艺。
总之，生物湿法冶金作为一种环保高效的金属提取方法，具有广阔的应用前景和发展潜力。
微生物在生物冶金中的应用研究
微生物在生物冶金中的应用研究生物冶金是一种利用微生物的特殊能力来提取金属的方法，以替代传统的冶金工艺。
近年来，微生物在生物冶金领域的应用研究取得了显著的进展。
本文将探讨微生物在生物冶金中的应用研究成果，并分析其优势与局限性。
一、微生物在金矿提取中的应用微生物在金矿提取中的应用是生物冶金的重要领域之一。
传统的金矿提取方法通过化学溶解金矿石中的金属，然后进行物理分离。
而微生物可以通过代谢作用将金属离子还原为金属形态，从而实现金矿提取。
研究表明，一种叫做硫氧化菌的微生物能够将含金硫化物转化为金属金，此过程称为生物氧化。
这种方法不仅适用于低品位金矿，而且对环境友好，具有极高的应用前景。
二、微生物在铜冶炼中的应用除了金矿提取，微生物在铜冶炼中也发挥着重要作用。
传统的铜冶炼方法中，精炼过程会产生大量的废水和废气，对环境造成极大污染。
而利用微生物在铜冶炼中进行生物浸出，不仅可以高效地溶解铜矿石，还可以将有害物质转化为无害物质。
此外，微生物还可以在铜冶炼过程中催化铜离子的沉积，提高冶炼效率。
因此，微生物在铜冶炼中的应用被广泛关注。
三、微生物在重稀土冶炼中的应用重稀土是一种重要的战略资源，其提取与冶炼一直是一个难题。
传统的稀土冶炼方法耗时耗力，并且对环境造成严重影响。
微生物在重稀土冶炼中的应用为解决这一难题提供了新的思路。
通过筛选和改造微生物菌株，可以实现稀土的生物浸出和生物还原，从而提高稀土的提取率和纯度。
微生物的应用既能够提高冶炼效率，又在一定程度上减少了环境污染。
四、微生物在生物冶金中的优势与局限性微生物在生物冶金中的应用具有以下优势：首先，微生物可以在较低的温度和压力下进行反应，降低了能源消耗；其次，微生物菌株容易培养和维护，提高了工艺可行性；此外，微生物反应产物易于回收和利用，减少了废弃物处理的成本。
然而，微生物的应用也存在一些局限性，比如针对不同金属矿石的微生物菌株筛选和改造需要大量的时间和精力；此外，微生物反应受到环境因素的限制，对温度、pH值等要求较高。
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究进展,并展望了未来的研究方向,以期为稀土资源的高效、绿色开发提供借鉴。
1 微生物冶金技术概述1.1 微生物冶金技术特点微生物冶金技术通常是指用含有微生物的溶液将有价金属元素从矿石中溶解出来并加以回收利用的方法,其实质是加速将矿物自然转化成氧化物的湿法冶金过程,与传统方法相比,其具有回收率更高的优势,特别适合处理低品位、复杂、难处理的矿产资源。
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
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生物冶金产业技术应用取得重要进展
２１ 年 第 ９ ００ 期 势， 特别适合处理低品位复杂难处理矿 ， 可有效缓解我国当前面临的资源供需矛盾， 促进我 国有色金属矿产资源业走 出一条科技含量高、经济效益好 、 资源消耗低、 环境污染少的新型
工 业化 道路 。 ２０ ０５年，国家发展 改革委批复了依托北京有色金属研 究总院建设生物冶金国家工程实
２１ 年 第 ９ ００ 期
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・ 技信 息 ・ 科 江西理工联合浙江铜企填补废铜再生空白 浙江常山江海铜业公司与江西理工大学联合攻关的《 铜基镀 白 料综合回收利用技术研究 与产业 化 开发 项 目》获得 突破 ，填补 了我 国废铜 再生利用 领域 的一项 技术 空 白。 据 介 绍， 基镀 白料 是一 种表 面镀有 锡 、镍 、铬 等银 白色金 属 的铜及 铜合 金角料 ，在 传 铜 统的生产工艺中，这种材料 的利用率低， 锡、镍等贵重金属无法回收，造成了资源浪费。为 破解这些技术难题，２０ ０７年，常 山江海铜业公司积极联合江西理工大学， 先后从该校引进高 层次紧缺人才，开始着手研发铜基镀 白料综合回收利用技术，经过 ２ 年多的研究、试生产， 常山江海铜业公司终于成功剥离铜基镀白料上的锡镍镀层， 并对剥离下来的锡镍等金属进行 回收利用， 填补 了我国废铜再生利用领域 的一项技术空白。如今这项技术得到熟练运用，每 年 可 降低 原材料 成本 ４０余 万元 。 ０ 据悉 ， 浙江常山江海铜业有限公司是一家有色金属加工企业， 一期铜及铜合金板带材项 目占地 ６ 万平方米， 主要生产 Ｈ ２Ｈ ８ ６ － ６ 各种规格、状态的黄铜板带材产品。为确保产品质量， 该公司在生产设备上采用半连续铸锭、 坯料热轧、 冷轧酸洗 、 光亮退火等国内先进工艺流程， 并从国内大型生产企业聘请 了一流的生产及工艺人员严把质量关， 时为了增强产品的可持续 性发 展 ，公 司还与江西 理工 大学等 国内部分 冶金行业 名校建 立 了产 品研 发 、人员 培训等合 作 关系。 钒钛磁铁矿综合利用技术获重大突破 国家重大产业技术开发项 目、四川龙蟒集团开发的 “ 钒钛磁铁矿转底炉煤基直接还原 电炉深还原、 熔分新工艺” 在攀枝花市通过由省科技厅组织的工业化试验研究成果鉴定。 由中国工程院、中国科学院和国内从事资源综合利用的院士、专家组成 的鉴定委员会一致认 为，该新技术是 “ 钒钛磁铁矿综合利用领域的重大突破性创新技术 ” 在国内外首次采用 ，“ 转底炉 ． 电炉流 程冶炼 钒钛 磁铁 矿 ，实现 了铁 、钒 、钛 的有 效分 离和利 用 ，属 于 国际先 进水
生物冶金
报告学生：池文荣 指导老师：金哲男
报告内容
生物冶金研究背景
研究目的与意义
浸出作用机理 工业应用现状 发展趋势
1. 生物冶金背景
生物冶金是指利用微生物（细菌、古菌 和真菌）将矿石中有价金属以离子形式溶解 到浸出液的过程。
1. 生物冶金背景
球菌（coccus）
双球菌
链球菌
葡萄球菌
辽宁凤城利用 长春黄金研究 院技术筹建 100t/ d提金 厂——天利
山东莱州冶炼 厂与澳大利亚 和南非合作全 套引进国外技 术和设备,建设 200t/ d 生产车 间——天承
4.工业应用现状
山东烟台黄金冶炼厂
山东天承生物氧化厂
辽宁天利生物氧化厂
4.工业应用现状
在生物提取方面，系统地 研究了从矿石中提取金属 的生物冶金基础理论，结 合微生物学、矿物加工学 及湿法冶金等多学科，对 生物冶金过程、生物菌种 的驯化、改良及基因改性 进行了开拓性研究，这项 技术对我国综合利用低品 位矿产资源起着巨大的推 动作用。
2.研究目的与意义
环境无污染, 无 烟气, 加压氧化 的高压危险;
流程简单,投资 少,成本低,能耗 少,并要求操作 水平低;
小规模处理高 品位金精矿， 生产经营经济 上更合算
生物冶金优点
3.浸出机理
目前 ,用于难浸金矿氧化的细菌 主要有： 氧化亚铁硫杆菌 1 (Thiobacillus ferrooxidans)
5.发展趋势 微生物矿物提取机理的研究。包括酶催 化机理、矿冶工艺中的生物代谢过程、微 生物培育生长,及工艺条件的匹配等 露天及地下堆浸工程的开发。
希望各位老师批评、指导
邱冠周Байду номын сангаас
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。
基于微生物的生物冶金技术
基于微生物的生物冶金技术是一种利用微生物进行金属矿物的提取、回收和加工的技术。
随着环保意识的提高和资源的消耗，逐渐被重视并被广泛应用。
1. 微生物在生物冶金技术中的应用微生物在生物冶金技术中具有很多优势。
首先，微生物具有高效、低成本的特点。
其次，微生物的生物活性能力可以被调控、改良，加速金属矿物的生化反应。
另外，微生物的应用符合绿色、环保的生产理念，可以减少对环境的污染和破坏。
2. 微生物在不同类型金属矿物的处理中的应用微生物在不同类型金属矿物的处理中都有着广泛的应用。
例如，在硫化物金属矿物的处理中，微生物可以通过氧化作用将硫化物转化为硫酸盐，并释放出金属离子，从而实现提取和回收。
在铜-铜镍矿物的处理中，微生物可以通过酸化作用促进铜和镍的溶解，从而减少锻达的复杂步骤和成本。
此外，在铁矿物的处理中，微生物可以产生硫酸盐，加速铁的溶解。
3. 微生物与化学药剂的结合应用微生物常常与化学药剂结合应用，以进一步提高生产效率和降低成本。
例如，在金属矿物中添加一定的氧化剂和还原剂，可以促进微生物的代谢活性，提高生产效率。
此外，采用特殊搅拌机和反应器，可以实现微生物与化学药剂的混合，提高反应效率。
4. 微生物在工业化生产中的应用随着的不断发展和进步，其在工业化生产中的应用也在逐渐扩大。
目前，已有大量的矿山企业采用微生物在金属矿物提取、回收和加工方面的技术。
而在城市垃圾、污水和固体废弃物处理领域，微生物也被广泛应用。
5. 微生物在生物冶金领域的前景和挑战因其显著的环保特点和理论成果，将有更广阔的前景。
同时，与它面临的挑战也不可忽视。
其中，技术的稳定性和可预测性是当前研究亟待解决的问题。
生物冶金过程中，需要较长时间的垂直滞留，这意味着处理周期较长，设施等方面的投资也较高，因此成本管理也是一个需要解决的挑战。
6. 结论凭借其独特的环保特点、低成本和高效性，将是未来金属矿物提取、回收和加工领域的新研究方向。
同时，亟待解决的问题也需要更多的研究和投入，以进一步提高技术的稳定性和可预测性。
微生物冶金的发展趋势
微生物冶金的发展趋势学院：生命科学学院专业：10生物工程一班姓名：尹朝静学号: 1009030128摘要：主要介绍了微生物冶金对铜矿石浸出工艺、浸矿微生物种类以及微生物在浸出过程中的直接作用和间接作用。
对微生物冶金处理低品位和难处理铜矿石浸矿技术应用进行了展望。
关键词：微生物冶金，铜矿石，细菌，浸出机理随着铜矿石资源的不断开发，铜矿石的品位逐渐下降，难处理的铜矿石的利用已经迫切的摆在世人的面前。
对低品位的铜矿石采用传统的采、选、冶工艺回收其中的铜，不仅得不到经济效益，反而污染环境。
而微生物冶金的特点和优点是适合处理低品位矿石和复杂的矿石，生产成本低，并不污染环境，能满足可持续发展的要求。
国内从20 世纪60 年代开始研究从难选冶和低品位铜矿中提取铜，目前这项技术在我国得到了很大的发展，现在我国已陆续建成几十座浸出- 萃取- 电沉积厂，生产规模从年产铜几百吨到几千吨不等，现在每年采用浸出- 萃取- 电沉积技术生产的铜已经到达 2.5 万吨左右，生产规模还在不断地扩大。
而全球湿法炼铜产量占总产量的20% 以上，而且近几年来的增势不减。
1 铜矿石浸出工艺1.1 铜矿石的浸出体系浸出体系的选择原则是热力学可行、动力学反应速度快、经济合理、来源容易、对脉石和杂质元素不溶、不对环境造成污染。
⑴水浸出。
水浸出是用水作为浸出剂溶解物料中的有价金属。
改浸出方法要求物料中的有机金属为可溶于水的盐类，故以硫化物为主的铜矿石要进行预处理后才能浸出，所以该法有一定的局限性。
⑵酸浸出。
酸浸常用的浸出剂有硫酸、盐酸、硝酸，有时也用亚硫酸和有机酸。
但对铜矿石浸出而言主要是硫酸。
⑶氮浸出。
氮浸出用的是氮和铵盐的水溶液，一般铵盐为碳酸铵。
此体系既可浸出氧化矿，又可浸出硫化矿。
⑷盐类浸出。
单纯用酸几乎不能浸出硫化铜矿，必须用氧化剂。
盐浸出就是用较高电位的盐类做氧化剂浸出的方法。
⑸细菌浸出。
细菌浸出又称为微生物浸出，是借助某些细菌的催化作用，使矿石的铜溶解。
矿物加工中生物冶金的应用与挑战
矿物加工中生物冶金的应用与挑战在当今的矿物加工领域，生物冶金作为一种新兴的技术手段，正逐渐展现出其独特的优势和潜力。
生物冶金是指利用微生物或其代谢产物从矿石中提取有价金属的过程，它不仅为矿产资源的开发利用提供了新的途径，也为解决传统冶金方法所面临的环境和能源问题带来了希望。
生物冶金的应用领域广泛，其中在铜、金、铀等金属的提取中表现尤为突出。
以铜为例，传统的火法炼铜工艺不仅能耗高，而且会产生大量的二氧化硫等有害气体，对环境造成严重污染。
而生物浸出技术则可以在常温常压下进行，通过微生物的作用将矿石中的铜溶解出来，具有能耗低、环境友好等优点。
在金矿的提取中，生物氧化预处理技术可以有效地破坏包裹金的硫化物矿物，提高金的浸出率。
对于铀矿，生物浸出技术也能够有效地从低品位铀矿石中提取铀，降低生产成本。
生物冶金的应用优势显而易见。
首先，它对环境的影响相对较小。
传统的冶金方法往往需要消耗大量的能源和化学试剂，同时产生大量的废弃物和污染物。
而生物冶金过程中，微生物的代谢活动相对温和，产生的废弃物较少，且大多可以通过自然生态系统进行降解和处理。
其次，生物冶金可以处理低品位矿石。
随着高品位矿石的日益减少，如何有效地利用低品位矿石成为了矿业面临的重要挑战。
生物冶金技术能够从这些低品位矿石中提取有价金属，提高了矿产资源的利用率。
再者，生物冶金的成本相对较低。
微生物的培养和维护成本相对较低，而且可以在常温常压下进行反应，减少了能源和设备的投入。
然而，生物冶金在实际应用中也面临着一系列的挑战。
微生物的生长和代谢需要特定的条件，如适宜的温度、pH 值、营养物质等。
如果这些条件得不到满足，微生物的活性就会受到抑制，从而影响金属的提取效率。
此外，微生物的代谢过程较为复杂，其对矿石的作用机制还不完全清楚，这给工艺的优化和控制带来了困难。
生物冶金的反应速度通常较慢，与传统的冶金方法相比，需要更长的时间来完成金属的提取过程。
这在一定程度上限制了其在大规模工业生产中的应用。
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
生物冶金原理
生物冶金原理引言：生物冶金是一种将生物技术应用于冶金工业的领域，通过利用微生物和生物化学过程来提取和精炼金属矿石。
它不仅具有环境友好、高效节能的特点，还可以处理含有低品位金属矿石的废料，是一种非常有潜力的冶金技术。
本文将介绍生物冶金的原理及其在冶金工业中的应用。
一、微生物的作用微生物在生物冶金中起着重要的作用。
它们可以通过氧化、还原、酸化和还原等反应，使金属矿石中的金属得以释放或转化。
其中，氧化和还原反应是最为常见的。
例如，厌氧微生物可以通过还原反应将废料中的金属离子还原为金属，从而实现提取金属的目的。
此外，一些酸性微生物可以通过酸化反应将金属矿石中的金属溶解出来，方便后续的提取和精炼过程。
二、生物化学反应生物化学反应也是生物冶金的关键步骤之一。
在生物冶金过程中，微生物通过产生特定的酶来催化金属矿石的溶解和转化。
例如，一些硫氧化菌可以产生硫酸，将金属矿石中的金属氧化为可溶性的金属离子。
此外，一些腐蚀菌也可以产生酸性物质，将金属矿石表面的氧化物溶解，从而提高金属的浸出率和提取率。
三、生物冶金的应用生物冶金技术已经广泛应用于冶金工业中的金属提取和精炼过程。
它可以用于处理低品位金属矿石，包括含金量低的废料和废渣。
相比传统的冶金工艺，生物冶金具有更低的能耗和更高的金属回收率。
此外，生物冶金还可以处理一些难以处理的矿石，如含硫量较高的矿石。
通过利用硫氧化菌的作用，将硫化物矿石中的金属转化为可溶性的金属离子，从而实现金属的提取和回收。
四、生物冶金的优势与传统的冶金工艺相比，生物冶金具有以下优势：1. 环境友好：生物冶金过程中不需要使用大量的化学试剂和高温高压条件，减少了对环境的污染。
2. 能源节约：生物冶金过程中不需要高温高压条件，能够节约大量的能源。
3. 高效经济：生物冶金可以处理低品位金属矿石，提高金属的回收率，降低生产成本。
4. 应用广泛：生物冶金可以处理多种类型的金属矿石，包括含硫量高的矿石和含金量低的废料。
生物冶金技术的研究现状及发展趋势
生物冶金技术的研究现状及发展趋势
杨宝军;刘洋;刘红昌;李咏梅;甘敏;王军;廖蕤;章可;朱振宇;邱冠周
【期刊名称】《生物学杂志》
【年(卷),期】2024(41)3
【摘要】低品位矿产资源的开发利用制约着全球绿色可持续发展,生物冶金技术是实现矿物加工和有色金属冶金领域绿色可持续发展的前沿性技术,同时在矿山重金属污染场地原位修复中发挥重要作用。
综述了生物冶金技术的基本概念、微生物生理特征和作用机制,以及生物冶金在硫化铜矿浸出、难处理金矿氧化预处理、铀矿浸提、稀土提取等方面的应用和研究现状,提出未来应针对高效浸出微生物选育、生物浸出界面作用机制、高效节能装置和工程化技术等方面开展研究,并进一步拓展生物冶金技术研究及应用领域。
【总页数】10页(P1-10)
【作者】杨宝军;刘洋;刘红昌;李咏梅;甘敏;王军;廖蕤;章可;朱振宇;邱冠周
【作者单位】中南大学资源加工与生物工程学院;中南大学生物冶金教育部重点实验室;南华大学资源环境与安全工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TF18;Q93
【相关文献】
1.生物冶金技术在黄金工业生产中的应用现状及发展趋势
2.生物技术在湿法冶金领域的应用现状及研究趋势
3.微生物油脂制备生物柴油技术研究现状及发展趋势
4.冶金技术——贵金属提取冶金技术现状及发展趋势
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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。
微生物在生物冶金中的应用
微生物在生物冶金中的应用生物冶金是一种将微生物应用于冶金过程中的技术，通过利用微生物的代谢活性和生物化学反应的特性，实现对金属资源和废弃物的转化和提取。
微生物在生物冶金中的应用已经成为冶金领域的一项重要技术，并被广泛应用于矿石的浸出、浮选、沉淀、洗涤等各个环节。
本文将重点和您分享微生物在生物冶金中的应用领域及其技术原理。
近年来，微生物在生物冶金领域中的应用得到了迅猛发展。
首先，微生物可以应用于金属矿石的浸出过程。
在传统冶金工艺中，矿石的浸出主要依靠化学方法，消耗大量能源，且矿石中的目标金属往往不能完全提取。
而利用微生物进行浸出，具有能源消耗低、操作简便、提取效率高等优势。
一些酸性和硫氧化菌可以促进金属矿石中的金属离子与溶液中的硫化物发生反应，从而实现金属的浸出。
另外，微生物在金属矿石的浮选过程中也发挥着重要作用。
传统的浮选过程中使用的是化学药剂，不仅成本高昂，而且对环境造成了污染。
而利用微生物进行浮选，不仅可以降低成本，而且对环境友好。
微生物可以通过吸附和生物胶体作用与目标金属颗粒结合，并使其浮起至溶液表面，从而实现金属的浮选。
此外，微生物在金属矿石的沉淀和洗涤过程中也发挥着重要作用。
微生物通过代谢产物的生成，能够改变金属离子的溶解度和沉淀性，从而促进金属的沉淀和分离。
微生物在洗涤过程中可以去除金属矿石表面的杂质和残余的化学药剂，提高金属的纯度。
微生物在生物冶金中的应用主要依靠其特殊的代谢途径和生理特性。
在生物冶金过程中，一般采用一种或多种细菌、真菌或古菌进行处理。
微生物通过代谢过程中产生的酸性、氧化性物质，降低金属矿石中金属离子的还原能力，从而促进金属的溶解和提取。
同时，微生物分泌的胞外多糖和胞内蛋白质可以与金属离子形成络合物，从而改变金属的溶解度和沉淀性。
微生物的生物学特性使其能够在极端环境下生存，如酸性、高温、高盐等条件，因此在一些特殊的生物冶金过程中，如精细矿浸出和废弃物处理等方面表现出极大的潜力。
生物冶金的应用
生物冶金的应用目前生物冶金的研究对象主要是利用铁、硫氧化细菌进行铜、铀、金、锰、铅、镍、铬、钴、铋、钒、镉、镓、铁、砷、锌、铝、银、锗、钼、钪等几乎所有硫化矿的浸出。
随着表层矿的逐渐减少，深层矿绝大多数为不易处理的，生物提取技术对上述绝大多数项目都是适用的。
该技术在前期投资和运营费用方面的优势及对环境无害的特点决定了该技术的应用范围和前景。
通过对金属硫化物矿和精矿的生物浸取，不但可提取金，还可提取残金属，如铜、镍、锌、钴、钼。
在生物提取过程中，贱金属溶入酸性溶液中，可通过湿法冶金技术获取。
在复杂难选冶的金矿中，贱金属的提取可影响整个项目的经济可行性。
生物提取技术对用常规方法难以分离的多金属矿、精矿和含多种金属的尾矿也有效。
澳大利亚一家矿业公司正在对一含有铅、铜、钴、锌、镍和银的多金属精矿进行实验。
钴常与黄铁矿伴随。
对黄铁矿生物处理浸出钴后采用传统方式获取。
锌也可用生物提取方式从金属矿化物精矿中获得，该过程可用于复杂成分硫化物的加工。
实验结果显示采用连续的生物浸出黄铜矿在技术上是可行的。
在密闭循环过程中铜的回收率为95％，镍和钴的回收率达到了97％。
这些结果为在墨西哥的Penole建立日处理为吨级的示范工厂提供了动力。
生物治金在经济可行性上可有效地与焙烧竞争。
故可以相信在不久的将来生物冶金技术可很好地应用。
采矿项目中环境因素占很大比重，这又可以加速生物冶金技术的应用，因为该技术的产品或为沉淀物或为想获得的金属。
生物浸出，充分利用了自然有机体在控制的条件下对硫化物的加速递降分解。
除了电积法过程有部分氧气参与外，并无有害气体和废弃物直接进入环境。
该技术的环境优势可节省审批的时间，减少项目商业化从设计到投产的时间。
生物冶金技术对贱金属精矿的处理，最早可应用于通过焙烧不能获得金属或因焙烧污染环境导致严重罚款的矿床，这些通常被称做“不洁”精矿。
如铜矿便含有锌、砷等杂质。
在生产铜精矿时，为了达到冶炼标准，减少上述杂质对铜精矿的污染，导致了铜回收率的降低。
生物冶金
目录生物冶金技术发展概况............................................................................................- 2 -一、生物冶金产生背景............................................................................................- 2 -二、生物冶金的概念................................................................................................- 2 -三、生物冶金中的微生物培养................................................................................- 3 -四、生物冶金的机理................................................................................................- 4 -五、生物冶金的工艺过程........................................................................................- 4 -六、生物冶金的特点................................................................................................- 5 -七、生物冶金的应用领域........................................................................................- 5 -八、生物冶金的发展趋势........................................................................................- 5 -九、结语....................................................................................................................- 6 -参考文献....................................................................................................................- 7 -生物冶金技术发展概况一、生物冶金产生背景我国是有色金属矿产的储量大国和消耗大国，目前我国易采易选冶矿已为数不多，而现有的常规物理、化学选冶方法由于回收率低、资源损耗大、生产成本高和对环境污染严重等问题已不适应经济社会可持续发展得要求。
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年获得了生物冶金史上第一个专利。直到 １７ ９４年 ， 美 国科学 家从酸 陛矿水 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 ， 果 发现 能 较 好 的 结
环 境 中。
溶液中和之前 ， 采取传统加工方式 ， 如溶剂萃取等方
法 来 回收溶 液 中 的金属 ； 能 存 在于 残 留物 中 的金 可 属 ， 细菌 氧化后 ， 经 通过 氰化 物提取 。生物 冶金技 术
（ 微生物本身对 目标矿物 的选择性吸附、 ３ ） 中和
等作用 。 （） 物分泌 物及代 谢过程 对 目标 矿 物复 杂 的 ４微生
第３ ４卷第 ５期
２１ ０２年 １ Ｏ月
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肃
冶
金
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ＣＡＮＳ Ｕ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
文章 编 号 ：６ ２ ４ １２ １ ）５００ － １７ － ６ （０ ２ ０ －０ １ ３ ４ ０
生 物 冶金 技 术应 用 与发 展现 状
把金属 从矿石 中溶 解 出来 。至 此 ， 物冶 金 技 术 才 生 开始得 到人们 的关 注并逐渐 发展 起来 。经过 多年 的 研究 与发展 ， 生物冶 金 技 术在 技 术 开 发 与工 业 化 进 程上 均取得 了 巨大 的进展 。
下特 点 ： （） １反应温 和 。利 用微 生 物催 化 氧 化作 用 ， 矿 将
大部分铜 矿 资源 是 以硫 化 黄铜 矿 的形 式存 在 。 澳大利 亚 的一 家公 司通过 高温细 菌对黄 铜矿 进行 实 验 ， 现铜 的溶解率超 过 ９ ％ 。并 通 过 溶剂 萃 取 和 实 ６ 电积 法 ， 使铜 的提取率 超 过 ９ ％。采 取 该技 术 不 仅 ５ 提 高铜 的浸 出率 和 回收率 ， 且 节 约 了将 铜 精 矿 运 并 到 冶炼厂 的费用 ， 降低 了工 业生产 成本 。
１ 概 述
矿产 资源 的开发 与利用 是支持 全球 经济发 展与 社会 进步 的重要 基础 之一 。随着全 球工业 化迅 速发
具有 成本低 、 污染 小 、 重 复利 用 的特 点 ， 未 来 冶 可 是 金行业 发展 的重要 方 向之一 ［ 引。
展带来的 自 然资源的飞速开发 ， 导致优质富矿资源 日趋枯 竭 ， 而 品位 低 以及 成分 复 杂 的贫 矿 资 源开 从 始受到人们 日渐关 注， 难选冶炼矿石所 占比例不断 攀升。常规冶金技术在对低品位低矿物的加工过程 中所体现出的产量低、 成本高、 污染大等缺点， 在技 术 和 经济上 已元 法满 足 工 业 生产 需 求 ， 微生 物 冶 金 技术逐渐受到人们的重视【 。 ｌ Ｊ 生 物冶 金技 术 又称 生 物浸 出技 术 ， 其本 质 是 利
２
甘
肃
冶
金
第３ ４卷
吸附 、 氧化 还原 等物化作 用 。
业化 生产 。
４ １ 铜 ．
３ 生物 冶 金 工 艺分 类
生物冶金过程按其工艺大体上可分为堆浸工艺 和搅 拌浸 出工 艺 （ 即罐 提 取 ） 种 。堆 浸 工艺 适 用 两 于处理低品位矿石或废石 ， 搅拌浸出工艺适用于处 理高品位矿石或精矿【 ．。 ｌ ＿ ２ ３ １ 搅 拌 浸 出工艺 ． 搅拌 浸 出过程是 将矿石 破碎后 的矿浆输 送到悬 置有 生存 于 微 酸 性 环 境 的细 菌 容 器 的初 级 反 应 器 中， 绝大 部分浸 出发 生于该 阶段 。随着矿浆 的加入 ， 部分氧化 的矿浆进入到第二个反应器并发生最终的 氧 化 。浸 出的溶液 由第二个 反应 器进入下 一个容 器 中做固液分离 。固液分离采用循环洗涤的方式 ， 其 中溶液通过萃取得到金属或预处理后安全排放， 残 留物经 过处理 后 ， 于贵 金属 回收或作为 矿渣 。 用 该工艺因配置搅拌器和充气装置 ， 可充分快速 有 效 的进行反 应 ， 属 回收 率 高 、 金 易于 控 制 ， 在 反 但 应 过程 中对灌 的体 积 、 量 以及 通风情 况 、 数 搅拌器 等 条件具有较高的要求 ， 从而提高了设备运行和维护 的成本 ， 因此一般 只 适用 于 处 理小 批 量高 品位矿 石 或精矿 。 ３ ２ 堆 浸 工艺 ． 生物堆浸过程是先将粉碎的矿石堆积于由塑料 材料 围起 的堆浸 场 中 ， 用含 细 菌 和细 菌 营养 物 的稀 释过 的硫 酸溶液 喷淋 。金属从 含金 属硫化 物的矿石 中浸出进入溶液 ， 所用溶液经矿堆浸出收集后 ， 可先 用传 统方 式 回收金属 。溶液 经处理 、 回收后 ， 可循 环 对矿 石进 行喷 淋 。 生 物堆浸 技术 与传 统 的选 冶技 术 相 比， 有 以 具
４ ３ 镍 ．
硫化镍 采用 的氧化方 式 与黄铁 矿和砷 黄铁 矿极 为相似 ， 先将镍金 属 溶解 ， 采用 传 统 方 式 进行 加 工 。 采用生 物提取技 术 可实 现 金 属镍 的现 场 生产 ， 回收 率可 以达 到 ９ ％ 以上 。可 减少 焙 烧 炉 的投 资成 本 ， ０ 同时减 少运输成 本 和加工费 用 。
４２ 金 ．
绝大部分金产 自热液型矿床 ， 其本质上为黄铁
矿型， 并伴 生相 当数 量 的砷 。简 单 研磨 只 能使 金 的 回收率 达 到 １％ ～５ ％ 。随 着矿 坑 的延 深 和 氧 化 ０ ０
矿的衰竭 ， 矿床含硫量不断上升， 提取金属时 ， 需要 先行 处理 。澳大 利亚 的一处 金 矿 ， 用 了 生物 提 取 采 技术 ， 使金 的 回收 率提高 到 ９ ％ 一 ５ 。 ０ ９％
４ ４ 多金 属矿 ．
澳 大利亚 一家 公 司正 对 含 有铅 、 、 、 和 银 铜 锌 镍
的多金 属精矿 进行 实 验 ， 进 行 适 当 的工 艺 设 计 和 在 调整后 ， 物提取 技术 对 于 常规 方 法难 以分 离 的精 生 矿、 多金属矿 和含 多种金属 的尾 矿也相 当有 效 。
２ 浸 矿微 生 物 的 分 类及 其对 矿 物 分 离 的作 用 方 式
到 目前 为 止 ， 用 于浸 矿 的 细 菌 有 几 十 种 Ｊ 可 ， 最常见 的主要是 氧化 铁硫杆 菌 、 化硫硫 杆 菌 、 氧 氧化 铁 杆菌 等 。按其 最 佳 生长 温 度 大体 可 分 为 ３类 ： 中 温菌 （８— Ｏｑ ） 中等 嗜热菌 （Ｏ℃ ） ２ ３ ｃ 、 ５ 和高 温菌 （Ｏ ７ ｃ 等。 Ｃ）
用自 然界中的微生物或其代谢产物通过对指矿石 的 细菌 氧化 或者 生物 氧化 ， 溶浸 矿 石 中有 用 金属 的一 种技 术 。这些 微生 物为适 温细菌 ， 靠无 机物生存 ， 对
生命无害， 它们可以通过多种途径对矿物作用 ， 将矿 物 中 的酸 性金 属氧 化 成 可溶 性 的金 属 盐 ， 溶 的贵 不
金属 留在 残 留物 中。并 且溶 液 可 与残 留物分 离 ， 在
浸矿微生物是可以直接或间接的参与金属硫化 矿或氧 化物 的氧化 和溶解 过程 的。细 菌在矿 物分 离 过程中的作用主要有以下几种方式 ： （ 微生物代谢的分泌物对 目标矿物的选择性 吸 １ ） 附、 中和 、 氧化还 原等作 用 。 （微 生物选 择性 地将 目标 矿物 成分 吸收 到代谢 ２ ） 环节， 然后 以另一 种 形 态或 价 态 将矿 物 成 分 释放 于
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并指 出了该技术的发展趋势以及工业化过程 中需要解 决的问题 。
关键词 ： 生物堆浸 ； 微生物 ； 生物冶金技术
中 图 分 类 号 ：Ｆ ８ Ｔ Ｉ 文 献 标 识 码 ： Ａ
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