硫化矿生物浸出过程的氧化机理及生物多样性研究
镍钴硫化矿生物浸出研究进展
湖 南有 色金属
ＨＵＮＡＮ ＮＯＮＦＥ ＲＲＯＵＳ ＭＥＴ ＡＬ Ｓ
第２ ７卷 第 ６期
２１年 １ ０１ ２月
・
冶
金・
镍 钴 硫 化 矿 生 物浸 出研 究 进 展
赵 思佳 ， 翁 毅 ， 超 肖
４０ １） １ ０ ５ （ 南有 色金属研 究院， 湖 湖南 长沙 摘
应 用领 域 已 由铜 、 、 等 的 提 取 向镍 、 、 、 、 铀 金 钴 锌 钼 钒 、 等 的提 取 、 脱硫 等领 域 拓展 ， １９ 磷 煤 到 ９９年镍 钴 矿 的生 物 提取 也 相 继 实现 了工 业应 用 ＿ ， 志 着 镍 ３标 Ｊ
钴 矿 的生物 冶金 已从实 验室走 向工业化应 用 。 从 上世 纪 ８ ０年代起 ， 内一 些 从 事基 础 研究 的 国
矿及 难采 、 选 、 冶矿 的堆 浸 和 就 地 浸 出 ， 难 难 而且 设
生 物浸 出镍钴 技术 必将 在全 国有 广 阔的应用 前景 。
１ 镍钴资源综述
镍 在 自然 界 中 的含 量 较 高 ， 地 壳 中 总 含 量 为 在 ０ ０ ％ｌ ．２ 。世界 镍矿 储量 为 ７ ， ０Ｍｔ储量 基 础为 １０ ５
细菌 间接 作 用 是 指 矿石 在 细 菌作 用 下 ， 化 反 催 应 快速进 行 ， 生 了硫 酸 高 铁 和硫 酸 ， Ｆ ｓ 产 而 ｅ（ Ｏ ） 是一种 很有 效 的金属硫 化 矿 物氧 化 剂 和浸 出剂 。在 硫酸 高铁 和硫 酸 作 用 下 使 矿 石 发 生 化 学溶 解 作 用 。 反应 中产 生 的 Ｆ 在 细菌 作用 下 又被 氧化 成 Ｆ¨ ， ｅ ｅ 形成新 的氧 化 剂 ， 问 接 作用 不 断进 行 下 去 。这 类 使
微生物浸出金属硫化矿的动力学研究进展
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研
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硫化锌矿的生物浸出
冶金工 艺需要 较低 的费用 等 而显 得 日益 重 要 ， 以 可 相信 ， 它是 ２ １世纪重 要 的微生 物应用技 术之 一 Ｊ 。
锌 矿石按 矿物 成分 的不 同可分 为硫化矿 和氧化
ｌ 用 于锌矿 浸 出的微 生 物
１ １ 微 生 物 的 种 类 和 性 质 ．
矿， 自然 界 中存在 较 多 的 是硫 化 矿 。世 界锌 资 源储
量达 ３亿 ｔ 我 国 占世 界 总 储 量 的 ２ ％， 世 界 第 ， ５ 居 二， 可利用 锌金 属 储 量 ３３ ０万 ｔ 其 中以铁 闪 锌矿 ０ ， 赋存 的锌 储 量 占很大 的 比例 。国 内主要 的锌 矿资源
・ 国 家 自拣 科 学 基 金 重 点 蠹 肪 项 目（９ ３ １ｏ ５８ ４ ５ ）
维普资讯
２０ ０ ２２
国 外
金
属
矿
通
矿
１ ３
细菌通 常 与其他 菌 种混 合 使 用 可以提高矿物中 有 价 金属 的浸 出率 。 最 近 ， 柯 西 尼 等报 导 用嗜 酸 嗜热 杆 菌 （ ｌｉ Ｙ・ Ａｃ — ｄ ａ ｌ ｒ ｒ ｙ， 称 Ａ． ．浸 出硫 化锌精 矿 的 动力 学 ｎ．ｂｉ ｌ ｉ简 ２ ｅｅ Ｓ ｂ） 行为 Ｊ 。这 种细菌 生长 最 佳 ｐ 值 为 １ ， Ｈ ～２ 最适 宜 的温 度为 ６ ～７ ℃ ， 可以氧化硫 化矿 和二 价铁 。 Ｏ ０ 它 需 要 指 出 的是 ， 化亚 铁硫 杆 菌 等 嗜酸 性细 菌 氧 可 以在较 低 的 口 值 条件 下 生存 ， 有 重 要 的经 济 Ｈ 具 意义 ， 因为在此 条件下 其他微 生物很 难生 存 ， 不需 要 对 培养 基进 行消 毒等处 理措施 来消 除其 他微生 物 的
硫化铜矿微生物浸出的影响因素和机制
硫化铜矿微生物浸出的影响因素和机制
硫化铜矿微生物浸出是一种采用微生物氧化还原反应来促进硫化铜矿中金属元素溶解的方法。
其影响因素与机制如下：
影响因素：
1.微生物：微生物是影响硫化铜矿微生物浸出的最重要因素，常见的微生物包括硫氧化菌、铁氧化菌、硫还原菌等。
2.温度：微生物浸出通常在20-40℃的范围内进行，温度过高或过低均会影响微生物代谢反应的进行。
3.氧气：氧气是微生物浸出过程中必需的，因为氧气可以作为微生物氧化还原反应中的氧化剂，用于氧化铜矿中的硫化物。
4.酸度：微生物浸出的酸度通常在pH 2.0左右，过高或过低的酸度均会影响微生物的活性。
5.氧化还原电位：氧化还原电位是微生物浸出过程中的重要参数，因为它直接影响微生物氧化还原反应的进行。
机制：
1.氧化反应：微生物可以利用氧气在硫化铜矿中的硫化物和铁硫化物进行氧化反应，将这些化合物转化成亚硫酸盐和硫酸盐等易于溶解的化合物。
2.还原反应：还原反应是微生物浸出过程中的重要机制之一，微生物在还原过程中利用碳源和电子供体，还原硫酸盐为硫化物或金属，促进了硫化铜矿中金属元素的溶解。
3.酸化反应：微生物通过代谢产生酸性物质，降低矿物样品的pH值，以分解硫化铜矿中的碱式物质，使其释放出金属元素。
总之，微生物浸出是一种有效的硫化铜矿选矿方法，具有成本低、环保等特点，经过多年的研究和应用已经成为硫化铜矿浸出的主要方法之一。
细菌浸出硫化矿物技术的现状和进展
展 示 了 广 阔 的应 用 前 景 。 细 菌 浸 出是 目前 各 国研 究和 应 用 的 热 点 ， 、 、 的 微 生 物 浸 铜 铀 金 出 已初 步实 现 了工 业 化 。据 报 道 在 美 国 超 过
ｌ ％的铜 是 由 此 法 生 产 所 得 ， 加 拿 大 安 大 ０ 在 略 州 伊 利澳 特 湖地 区 已有 多 个 铀矿 公 司 在 进
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的分 子 生物学 的进 展 。
关
键
词 ： 物 冶 金 ； 化 亚 铁 硫 杆 菌 ； 因转 移 系 统 ； 化 矿 物 生 氧 基 硫
文 章 编 号 ：０ １ ０ ６ ２ ０ ）５—０ ４ —０ １ ０ —０ ７ （ ０ ２ ０ ０１ ５
中 图 分 类 号 ： Ｄ９ ５ ５ 文 献 标 识 码 ： Ｔ ２． Ａ
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摘 要 ： 述 了 细 菌 浸 矿 工 业 上 的 生 产 方 法 ； 析 了亚 铁 离 子 和 低 价 硫 被 氧 化 的 机 理 ， 示 了 阐 分 展
近 年 对 于 浸 矿 细 菌 氧 化 亚 铁 硫 杆 菌 基 因 的 克 隆 、 砷 基 因 的 构 建 和 基 因 转 移 系 统 的 构 建 等 抗
微 生物 浸 矿 又 称 细 菌 冶 金 ， 近 代 学 科 是
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 。 随 着 资 源 的 进 一 步开 采 ， 矿 物 加 工 领 域 带 来 了 新 的 问 给
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
b
微生物冶金的基础研究
项目名称：微生物冶金的基础研究一、研究内容和课题设置研究内容的调整根据本项目前两年项目任务书的要求，积极开展了研究工作，全面完成了前两年的预期目标，在某些研究领域取得了突破性的进展，为今后的研究工作奠定了基础。
各课题所取取得主要工作进展以及对今后三年研究内容的调整如下：课题1：原生硫化矿高效浸矿菌种选育的基础研究在前2年研究的基础上，后3年主要针对原生硫化矿浸出速度慢、浸出率低的难题，围绕浸矿微生物生态规律、遗传与代谢调控机制和菌种选育开展如下研究：1．高活性和耐高温浸矿微生物功能基因组学研究：从基因水平上阐明A. f菌对这些与浸矿作用直接相关因子的应答机理；进一步阐明已发现的一些与浸矿作用直接相关的基因的功能及其调控网络。
2．浸矿体系微生物群落结构与功能活动以及微生物种群之间相互作用：研究不同浸出体系中浸矿微生物群落结构与功能的差异以及浸出过程中微生物群落演替与功能变化规律，阐明这些微生物群落结构与功能活动的调控机制以及微生物种群之间相互作用的规律；构建第二代浸矿微生物功能基因芯片和群落基因组芯片。
3．原生硫化矿浸矿专属菌种快速筛选：从已有菌种库中进行菌种与菌群的快速筛选，获得针对低品位硫化矿生物提取的高效菌种15株以上以及针对不同矿物种类和浸矿环境的优化菌群10组以上；从西部地区开展高温菌的分离、纯化和筛选工作，完善已有的菌种资源库；此外，还将对磁选育细菌这一新的领域继续开展深入研究，从分子水平上阐明A. f菌生成磁小体的机理。
课题2：毒性离子抗性菌种的遗传特性及基因改造1. 利用蛋白质组学理论和方法，研究中度嗜热自养细菌的耐砷机制，指导高效抗砷菌种构建和浸矿过程控制。
2. 综合运用基因改造、抗性驯化等多种手段，选育抗砷、抗汞等毒性离子抗性菌系。
3. 将克隆到的有机质代谢关键酶基因导入自养细菌中，研究工程菌中有机质代谢的变化及其与浸矿能力的关系。
4. 建立高效抗性菌种选育理论，培育高效抗重金属离子的菌株9-11株。
难浸高硫金精矿细菌预氧化-氰化浸出试验研究
引用格式 ： 范道 焱 ， 董博文． 难浸 高硫金精矿细 菌预氧化一 氰化浸 出试验研 究［ Ｊ ］ ． 黄金科 学技术 ， ２ ０ １ ３ ， ２ １ （ ５ ） ： １ ２ ３ — １ ２ ６ ．
甘 肃 亚 特 大 部 分难 浸 金 矿石 都 属 于 硫 化 矿 物 ， 金 、银被包 裹在黄铁矿 和砷黄铁矿等硫 化矿物 中【 １ ＿ Ｉ ， 为从 矿 石 中解 离 出金 和银 ， 提 高 其 回收 率 ， 必须 对 矿
１ ２ ３
及搅 拌转 速 为 ５ ５ ０ ｒ ／ ｍｉ ｍ条件 下 进行 菌 液培 养 ， 当菌 液复 壮细 菌数 量在 １ ０ ～ １ ０ 。 个／ ｃ ｍ， 后， 菌液 即 可加 入
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ６ — ２ ０； 修 订 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ９ — ０ ３ ．
作者简 介： 范道 焱（ １ ９ ８ ５ 一） ， 男， 福建上杭人 ， 助理Ｔ程师 ， 从事生物冶金研究丁作． ６ ７ ２ ０ ７ ９ ６ ７ ３ ＠ｑ ｑ ． ｅ ｏ ｍ
应 温度 、 磨 矿细度和氧化 时 间等参数 条件 对浸 出的影响 ， 并对氧化后液进行 回用处理。结果表 明， 在矿浆浓度 为 １ ６ ％、 ｐ Ｈ值 为
１ ． ２ ～ １ ． ４ 、 反应温度为 ４ ０℃ 、 磨 矿 细度 ＜ ０ ． ０ ４ ３ ｍｍ 占 ９ ４ ． ８ ％以 上 以及 氧 化 时 间 为 ８ ｄ的 条件 下 ， 采 用细 菌预 氧 化 处 理 技 术 对 矿 样 进 行处理 ， 硫 氧化 率 达 ８ ６ ． ０ ％， 金 浸 出率 由 直接 氰 化 浸 出率 的 ２ ３ ． ４ ％提 高到 ９ ２ ． ６ ％。 关键词 ： 细 菌预 氧化 ； 高硫 金 精 矿 ； 氧化 后 液 回 用 ； 氰化浸 出 中图分类号 ： Ｔ Ｆ ８ ３ １ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ２ ５ １ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ １ ２ ３ — ０ ４
硫化铜矿生物浸出菌种发展情况的研究
硫化铜矿生物浸出菌种发展情况的研究硫化铜矿是一种含有大量铜的矿石，其资源储量丰富，但由于其硫化性质的特殊性，传统的冶金方法很难有效提取其中的铜。
生物浸出是利用特定的微生物对硫化矿石中的金属进行浸出的方法，其具有环保、低成本、高效率等优势。
研究硫化铜矿生物浸出菌种的发展情况对于提高硫化铜矿资源的综合利用水平具有重要意义。
目前，已经发现了多种能够在硫化铜矿生物浸出中发挥重要作用的菌种。
最常研究的是产氧细菌、硫化氢氧化细菌、铁杆菌等。
产氧细菌是一类能够通过光合作用或者化学合成氢气的细菌。
它们在硫化铜矿生物浸出中通过产生的氧气使得硫化铜矿中的铜离子溶解成铜阳离子，并进一步与溶解的铜阳离子形成可溶性络合物，加速了铜离子的浸出速度。
硫化氢氧化细菌则是一类能够通过氧化硫化氢产生能量的细菌。
它们在硫化铜矿生物浸出中通过氧化硫化氢生成硫酸，使得硫化铜矿中的铜离子溶解成硫酸型铜离子，并进一步与溶解的硫酸型铜离子形成可溶性络合物，促进了铜的浸出。
铁杆菌是一类能够在富含铁的环境中生存的细菌。
它们在硫化铜矿生物浸出中通过氧化产氧细菌或者硫化氢氧化细菌所产生的二价铁，将其氧化成三价铁，并将铁离子与溶解的铜阳离子或硫酸型铜离子形成沉淀，从而减少了铜离子的浸出速率。
研究表明，不同的菌种在不同的条件下对硫化铜矿的浸出效果有所不同。
产氧细菌更适宜在酸性条件下进行浸出，而硫化氢氧化细菌则对酸度的要求较为宽松，更适宜在中性或碱性条件下进行浸出。
铁杆菌不仅可以通过促进铜离子的沉淀降低铜的浸出速率，还可以通过还原形成的硫酸型铜离子使其还原成可溶性的铜离子，从而提高铜的浸出效率。
综合利用不同的菌种可以在不同的条件下实现对硫化铜矿的高效浸出。
未来的研究方向主要包括以下几个方面。
需要进一步探索新的菌种。
尽管已经发现了多种能够在硫化铜矿生物浸出中发挥重要作用的菌种，但还有很多未知的微生物可能具有更好的浸出效果。
需要深入研究菌种的生长机理。
了解菌种生长的最适宜条件以及对不同条件的适应性，可以更好地控制生物浸出过程，提高浸出效率。
生物氧化预处理对难浸金精矿中难溶硫化金的转化研究
生物氧化预处理对难浸金精矿中难溶硫化金的转化研究引言：金是一种重要的贵金属，广泛应用于珠宝、电子、医疗等行业中。
然而，许多金矿中的金以硫化物形式存在，导致金的提取变得困难。
在传统的金冶炼过程中，一种有效的方法是进行生物氧化预处理，以提高金矿的浸出率和提取率。
本文将探讨生物氧化预处理对难浸金精矿中难溶硫化金的转化研究，并介绍生物氧化预处理的机理和影响因素。
一、生物氧化预处理的机理生物氧化预处理是一种使用微生物将难溶硫化金转化为可溶性金的方法。
在这个过程中，一些特定的细菌或真菌（如厌氧细菌、黄铁矿氧化细菌等）被引入金矿样品中，它们通过氧化作用将硫化物产生反应，从而加速金的释放。
二、生物氧化预处理的影响因素1. 微生物选择：不同的微生物对不同的金矿有不同的适应性。
选择适合特定金矿的微生物菌种是提高生物氧化预处理效果的重要因素。
2. 氧化条件：包括温度、pH值和氧气浓度等。
适宜的温度和pH值能提供良好的生长环境，促进微生物的生长和活性。
适当的氧气浓度能提供足够的氧气供给微生物进行氧化反应。
3. 矿料性质：不同金矿的矿石性质不同，如硬度、矿石中的杂质含量等。
这些性质会影响微生物对金矿的氧化效果。
三、生物氧化预处理的研究进展1. 微生物菌种的筛选和应用：研究者通过筛选不同的微生物菌种，探索适合不同金矿的生物氧化预处理方法。
同时，利用遗传工程技术来提高微生物的生物氧化能力，加速金矿的氧化过程。
2. 氧化条件的优化：通过调节温度、pH值和氧气浓度等氧化条件，研究者成功地提高了生物氧化预处理的效果。
例如，通过控制适宜的温度和pH值，可提高微生物的活性和生长速率。
3. 矿料性质对生物氧化预处理的影响：研究者发现，金矿中的杂质含量和硬度等性质会影响生物氧化预处理的效果。
因此，研究者通过改变矿料性质，如添加不同的硬度调节剂和杂质吸附剂，提高生物氧化预处理的效率。
四、生物氧化预处理在难浸金精矿中的应用难浸金精矿是一种金矿石，其中的黄金以硫化物形式存在，使其难以被传统的浸出方法提取。
生物冶金的工业化
生物冶金的工业化方仕侠（攀枝花学院生物与化学工程学院2009级应用化工技术，四川省攀枝花市 617000 学号200920905008）【摘要】本文对国内外生物湿法冶金研究和产业化历程进行了综述，对硫化矿生物冶金进行了较全面的综述，包括浸矿微生物种类及培养条件、硫化物细菌氧化机理、氧化亚铁硫杆菌的铁硫氧化系统、浸矿工艺、影响浸矿效果的主要因素以及浸矿细菌的分子生物学。
介绍了国内外生物冶金的工业化应用现状。
提出了我国硫化矿生物冶金需要解决的主要问题。
【关键词】生物冶金浸矿机理微生物矿产资源环境保护1.引言生物湿法冶金作为湿法冶金的一个分支，在国际上已得到公认。
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。
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。
2.正文生物冶金技术，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。
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的[wiki]硫酸[/wiki]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，在溶液中和之前，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，通过氰化物提取。
生物湿法冶金在自然界，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。
微生物浸出技术研究及其应用现状
微生物浸出技术研究及其应用现状陈薇【摘要】随着科技工业的高速发展，自然资源的需求量也是与日俱增，环境污染资源枯竭的危机已迫在眉睫。
本文简单叙述了利用微生物对低品位金属矿进行浸出提取的反应机理及生物浸出方式做了简单的介绍，对生物冶金技术在国内外的研究现状进行了分析。
最后对微生物冶金技术在贵金属、重金属等国内外低品位重要矿产资源中的应用现状做了详尽的叙述。
%The rapid development of science and technology industry also grew with each passing day , the demand of natural resources , environmental pollution and resource depletion crisis was imminent .The low -grade ore leaching extraction reaction mechanism and biological leaching method was briefly introduced by microorganism , and researches on biological metallurgy technology at home and abroad were analyzed .Finally, the status of application of microbial metallurgy technology in precious metals , heavy metals and other domestic and foreign mineral resources in low grade were described in detail .【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2014(000)020【总页数】3页(P53-55)【关键词】微生物;浸矿技术;细菌【作者】陈薇【作者单位】四川省地质工程勘察院，四川成都 610081【正文语种】中文【中图分类】O69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。
铜硫化矿生物浸出高效菌种选育及浸出机理
铜硫化矿生物浸出高效菌种选育及浸出机理一、细菌对铜硫化矿的作用及其改善 1．铜硫化矿的细菌浸出机制目前有二种看法。
一是认为细菌直接对铜硫化矿物进行氧化浸出，称为直接作用，如黄铜矿细菌浸出反应为：二是认为细菌把硫化矿物中释放出来的亚铁和元素硫分别氧化成高铁和硫酸，后二者作为浸出剂对铜硫化矿进行浸出，称为间接作用，则黄铜矿浸出反应为： 2．本文研究了从大宝山铜矿的细菌浸出原液中分离出来的两种主要浸出菌种——氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans简称D-T．f）和氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans简称D-T．t）氧化生理特性及其浸出，表明D-T．f菌具有较强的催化氧化Fe<sup>2+</sup>、S<sup>2-</sup>的活性，而几乎没有催化氧化S<sup>0</sup>的活性；D-T．t菌只发现具有较强的催化氧化S<sup>0</sup>的活性；D-T．f菌具有较强的氧化浸出黄铜矿精矿的能力，而D-T．f菌氧化浸出黄铜矿精矿的能力较弱。
3．分别用Fe<sup>2+</sup>、S<sup>0</sup>、CuS和CuFeS<sub>2</sub>为能源对原菌进行富集培养，发现用CuS富集的菌种浸矿能力最强，Fe<sup>2+</sup>富集菌和CuFeS<sub>2</sub>培养菌次之，S<sup>0</sup>富集菌最差；用分离出的D-T．f S<sup>2-</sup>氧化缺陷型菌株进行浸出，发现它比具有这种氧化能力的正常菌株的浸出效果差得多。
D-T．t菌和D-T．f菌同时浸出黄铜矿精矿，在通常情况下D-T．f菌并不促进D-T．f菌对黄铜矿的浸出，而只有当外加一定量的元素硫时，方起一定的促进浸出作用。
硫化铜矿生物堆浸气体渗流规律及通风强化浸出机制
硫化铜矿生物堆浸气体渗流规律及通风强化浸出机制生物堆浸是处理低品位硫化铜矿的可靠技术,其本质是利用含菌溶液将固态金属矿物氧化成液态金属盐溶液的过程,其中,氧气渗入矿堆并参与矿物溶解反应及微生物生长是矿石有效浸出的关键步骤。
为解决堆内氧气浓度低这一难题,本文提出强制通风的技术思路,采用物理试验、数学建模、机理分析、数值模拟、工程调控等手段,围绕硫化铜矿生物堆浸场的气体渗流规律与通风强化浸出机制进行了初步研究,主要研究工作包括：(1)开展矿堆气体渗透系数影响因素试验。
组装了矿堆气体渗透系数测试装置,考察了不同通风强度、含水率、孔隙率、粉矿含量与压实密度条件下矿堆水平、垂直方向气体渗透系数,发现了矿堆气体渗流各向异性特征,探明了以上因素对气体渗透系数的影响规律。
(2)完成不同通风强度下的硫化铜矿生物柱浸试验。
利用分离、驯化的At. ferrooxidans开展强制通风生物柱浸试验,结果表明通风后浸出末期溶液渗流速率比自然通风高18.3%以上,提高了矿堆中下部孔隙率。
通风强度>60L/h时微生物浓度始终>106个/mL,Cu浸出率比0-20 L/h 时高约10%。
通风时矿堆氧气利用系数1.59-10.4%,且随通风强度的增大而降低。
(3)建立并求解强制通风条件下的堆场气体渗流模型。
明确了气体渗流场特征及渗流机理,建立了堆场气体渗流模型,给出了堆场气体稳定、非稳定渗流场的任一时间、任一深度的气压力求解方法。
推导了通风时的气体渗流速率方程,划分了矿堆四种气液形态,确定了合理的通风施工气压。
(4)阐明强制通风强化硫化铜矿浸出的作用机制。
建立了考虑微气流作用的堆场热量平衡方程,推导了强制通风时堆场竖直方向上的微生物迁移模型,提出“堆场有效风量率”概念并用于定量评估强制通风效率,并剖析了通风对硫化铜矿浸出的化学、生物微观作用过程。
(5)实现硫化铜矿通风强化浸出渗流场、速度场及温度场的多场耦合数值模拟。
生物硫循环的多样性及其环境效应
生物硫循环的多样性及其环境效应硫是生命中重要的元素，广泛存在于地球环境中。
在生物体内，硫扮演着重要的角色，作为蛋白质、核酸和酶等生物分子的组成部分，也是维持细胞生存的必须元素。
生物硫循环指的是不同生物参与的硫化合物的转换和再利用过程。
这个循环过程的多样性具有重要的生态意义，因为它直接或间接地影响着地球环境的各个领域。
生物硫的源和分布在地球上，硫的主要来源是硫化物，它们分布在海洋、陆地和大气中。
海洋中的硫化物是来源最为广泛的，其中有许多来源于水下火山活动。
陆地上硫化物的主要来源是沉积岩的自然氧化和人类活动（例如煤矿、硫磺矿和石油炼制等）。
在大气中，SO2、H2S等含硫化合物来自于火山爆发、石油燃烧和工业排放。
硫化物的存在促进了许多生物利用它们在生命过程中合成重要的硫化合物。
这些合物通常是不稳定的，需要依靠各种生物化学反应进行转换。
因此，生物硫循环在生物系统中具有极大的多样性。
生物硫循环的多样性硫化合物的还原和氧化反应是生物硫循环的核心，但是具体的反应途径和产物多种多样。
在海洋和淡水环境中，微生物类群参与了海水中硫循环的转化，其中包括硫氧化细菌、还原细菌、细菌片和硫酸还原细菌等。
它们中的各个类群都依靠不同的代谢途径利用硫化合物。
例如，硫化氢在硫氧化细菌的作用下被氧化为硫酸盐，这个过程中会产生大量的能量，其中一些将被用于微生物的细胞呼吸。
硫酸还原细菌则能够利用硫酸盐和其他硫酸盐代谢产物作为电子受体，产生甲烷等化合物。
在陆地上，土壤中的微生物也能够参与硫循环，利用硫化物进行代谢反应，从而影响着土壤的肥力和营养循环。
硫循环对环境的影响生物硫循环对地球环境的影响体现在以下几个方面：1. 气候变化。
反应SO2和NOx等物质形成的硫酸盐和硝酸盐是大气气溶胶的重要组成部分，它们在大气中可以散射太阳辐射并吸收地表辐射，从而影响地球气候。
2. 生态系统影响。
硫循环过程参与了生态系统中的能量流和生物再生产，因此对生态系统健康具有重要意义。
生物脱硫综述
煤炭生物脱硫的研究现状及前景摘要日益严格的环保要求，使低耗高效、环保的洁净煤技术研究也更迫切，而煤炭生物脱硫技术利用嗜硫微生物脱除煤炭中硫，极具环保经济意义，是目前和将来煤炭脱硫的研究重点。
本文分析了煤炭生物脱硫技术的发展背景及研究进展。
同时介绍了煤炭微生物脱硫技术的种类，即生物浸出脱硫、表面处理浮选法、微生物选择性絮凝法，从而将煤中的可燃硫转变为不可燃硫，进而减少二氧化硫的排放。
概述了微生物脱硫技术的特点、机理、方法、脱硫菌种、主要影响因素及现存问题，最后根据煤炭生物脱硫的研究现状对其做了前景展望。
关键词：生物脱硫，脱硫机理，无机硫，有机硫The present research situation and prospects ofbiodesulfurization of coalAbstractThe increasingly tougher requirement of environment has made the clean coal technology research which is low consume efficient and environmentally friendly more urgent. And the biodesulfurization technology of coal using thiophilic bacteria to remove sulfur in coal is of most environmental economic significance.It has been the concentration of coal desulfurization current and in the future. This paper analyzes the background and the development of the biological desulfurization technology of coal and introduce the variety at the same time.The technology includes biology leaching desulfurization, surface treatment flotation method, and microbial selective flocculation. In those ways the flammable sulfur in coal can turn to be nonflammable, which decrease the SO 2 emission.The characteristics, mechanism and the methods, desulfurization strains, major influential elements and existing problems have also been summarized in this paper.At last, the prospect of the biodesulfurization technology of coal has been made according to its current situation Key words：biodesulfurization , mechanism of desulfurization, inorganic sulfur,organic sulfur.矿物燃料是当今世界的主要能源，其中的煤炭资源蕴藏量占总能源的75%以上。
镍钴硫化矿生物浸出研究进展
镍钴硫化矿生物浸出研究进展赵思佳;翁毅;肖超【摘要】概括了镍、钴硫化矿生物浸出机理并综述了近些年来国内外镍、钴硫化矿生物浸出工艺以及工业化应用实例,指出了镍、钴硫化矿生物浸出工艺的发展方向.【期刊名称】《湖南有色金属》【年(卷),期】2011(027)006【总页数】8页(P10-16,44)【关键词】镍钴硫化矿;生物浸出;生物堆浸【作者】赵思佳;翁毅;肖超【作者单位】湖南有色金属研究院,湖南长沙410015;湖南有色金属研究院,湖南长沙410015;湖南有色金属研究院,湖南长沙410015【正文语种】中文【中图分类】TF111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。
此法特别适合于贫矿、废矿、表外矿及难采、难选、难冶矿的堆浸和就地浸出,而且设备简单,操作方便,投资少,成本低,有利于综合利用和环境保护。
生物冶金技术工业化始于20世纪60年代的铜[1]和铀[2]的提取,到了20世纪80年代生物冶金技术发展更加迅速,并在铜、铀、金等生物冶金(提取)方面有了大规模工业应用。
生物冶金的研究与应用领域已由铜、铀、金等的提取向镍、钴、锌、钼、钒、磷等的提取、煤脱硫等领域拓展,到1999年镍钴矿的生物提取也相继实现了工业应用[3],标志着镍钴矿的生物冶金已从实验室走向工业化应用。
从上世纪80年代起,国内一些从事基础研究的单位如北京有色金属研究总院、中国科学院过程工程研究所、中南大学以及中国科学院微生物研究所等开始对硫化镍矿以及含钴硫化矿的细菌浸出机制进行研究[4～7]。
特别是金川公司于2002年进行了低品位硫化镍矿生物浸出半工业试验,取得了一定的成果。
我国已探明的镍钴资源中有3 Mt贫矿资源,此外还有大量表外矿。
这些贫矿、废矿、表外矿及难采、难选、难冶矿用目前传统工艺无法经济地进行处理。
生物提取镍钴技术开发成功,必将大大促进我国镍钴综合利用水平,提高可持续发展能力。
硫化矿细菌氧化浸出机理
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第 ５期
方 兆 珩 ： 化 矿 细 菌 氧 化 浸 出 机 理 硫
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化浸 出效率而进行 的最初 的基础研究课题 。
在 细 菌 氧化 宏 观 浸 出 化 学 过 程 方 面 ， 长
浸 出 的 极 化 曲线 一 致 等 ］ 。
综 上 所 述 ， 化 矿 无 论 是 由 于 Ｆ 的 化 硫 ｅ
理 技 术 广 泛 地 应 用 于 黄 金 工 业 也 有 ２ 多 年 Ｏ
２ 细 菌 浸 出 的 宏 观 化 学 过 程
在 有 氧 条 件 下 ， 过 化 能 自养 菌 —— 硫 通 细 菌 的 作 用 ， 将 硫 化 矿 中 负 二 价 硫 氧 化 为 可 元 素 硫 ， 进 一 步 氧 化 为 硫 酸 ， 为 生 物 氧化 并 称 作 用 。从 自然 界 分 离 、 养 而 获 得 了 各 种 具 培 有氧化硫化 矿物 能 力 的细 菌 和其他 微生 物 ， 如氧 化 铁 硫 杆 菌 （ ．． 、 硫 菌 （ ｈ 、 端 Ｆ ｔ）排 Ｔ． ） 钩 螺 旋 铁 氧 菌 （ ｔ ） 氧 化 硫 硫 杆 菌 （ ｔ ） 【 ． 、 ． Ｔ． ． ， 以及 丝状 硫 磺 细 菌 、 能 自养 硫 细 菌 等 ， 在 光 能
１ 前 言
硫 化 矿 物 的 细 菌 氧 化 浸 出 已 在 铜 工 业 中
氧 化 浸 出 硫 化 矿 物 机 理 研 究 方 面 的 主 要 成
果 ， 期 引 出更 深 入 的 研 究 ， 过 程 工 程 的 完 以 为 善 奠定 基 础 。
应 用 了 几 十 年 ， 为 难 浸 金 矿 的 新 一 代 预 处 作
分 泌 酶 的 参 与 下 ， 空 气 中 的 氧 将 硫 化 矿 物 由
酸性矿排水中微生物遗传多态性研究
酸性矿排水中微生物遗传多态性研究摘要:酸性矿井水AMD(acidmine drainage)是由煤层和围岩中含有的硫化物(主要是黄铁矿FeS),在化学氧化剂(O2,Fe3+)[1]和氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,简称T.f菌)[2]作用下,发生氧化反应而形成的[3]。
AMD的pH通常很低,严重的地方可达pH2.0,富含SO42-离子和Fe3+离子,易浸出废矿石中的有毒元素,如铅、砷、铬、铜等以及氰化物[4],对矿业生产、生态环境造成严重危害,因而近几十年来,关于酸性矿井水的研究一直受到人们的关注。
一般认为酸性矿井水的形成是氧化亚铁硫杆菌、Fe3+和O2共同作用的结果,其中T.f 菌起着决定性的作用。
只有在分子水平上研究该菌种,才能对它的机理进行全面的了解。
所以我们就以在分子学水平上研究嗜酸菌的DNA,进而对嗜酸菌的特性进行研究。
关键词:氧化亚铁硫杆菌微生物分子研究硫杆菌研究进展氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,T.f)是一种革兰氏阴性菌,具有化能自养、好气、嗜酸、适于中温环境等特性,广泛存在于酸性矿山水及含铁或硫的酸性环境中。
1 氧化亚铁硫杆菌的生理特性氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans):是生物湿法冶金过程主要的浸矿菌种。
这种菌系短杆菌,很小,0.3～0.5×1.0-2.0um,圆钝末端,以单个、双个或几个成短链状存在。
是一种化能自养菌,专性好氧,嗜酸性,广泛生活在金属硫化矿和煤矿的酸性矿坑水中。
最适生长温度25℃～30℃。
生长在pH1.4～6.0之间,最适pH2.0～2.5。
T.f以氧化亚铁、元素硫以及还原态的硫化合物等来获得生命过程所需的能量,以空气中的二氧化碳为碳源,以氨或铵盐为氮源。
有鞭毛,能快速游动,革兰氏染色阴性。
在9K固体培养基上呈红棕色菌落,近杆形[5]。
2 氧化亚铁硫杆菌的氧化机理自20世纪60年代以来,因为它们具有特殊的生物学功能,吸引了许多学者对T.f和T.t的生理特性进行了研究。
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硫化矿生物浸出过程的氧化机理及生物多样性研究随着世界的经济的飞速发展和人口数量的持续攀升，对金属矿产资源的需求量也是不断增加；高品位、易处理矿石亦逐渐消耗殆尽，低品位、难处理矿石成为今后主要可利用的矿产资源。
传统冶金方式对低品位矿石的处理存在污染大、能耗高等问题，利用微生物的氧化将矿石中有价金属溶出的生物冶金技术具有环境友好、流程短、成本低等优点，但其存在氧化速率慢、细菌易受环境影响等缺点。
因此，提高细菌对矿石的氧化效率，促进有价金属的高效回收是目前湿法冶金领域需要解决的热点问题。
本文利用从德兴铜矿酸性矿坑废水中筛选并富集得到适合在35℃-40℃的温度下生长的嗜酸菌，并对其进行驯化。
选用含高砷的金精矿、黄铜矿等典型的硫化矿作为处理对象，在浸出体系中加入少量带巯基氨基酸（L-半胱氨酸和高半胱氨酸），利用细菌和氨基酸共同作用氧化金精矿和黄铜矿。
通过XRD（X射线衍射），FIRT（傅立叶变化红外线光谱），SEM/EDS（扫描电子显微镜/能量弥散X射线谱)等表面分析技术考察金精矿矿粉在浸出前后的化学成分和结构的改变，确定金精矿生物氧化途径及机理并探讨氨基酸对其氧化途径的影响；利用黄铜矿的半导体性质，将黄铜矿矿块做成电极，进行循环伏安、极化曲线和交流阻抗等电化学实验，确定黄铜矿氧化途径以及氨基酸对黄铜矿浸出的影响。
利用Miseq高通量测序法确定浸矿前后浸矿细菌的群落结构和群落演替情况；同时针对浸矿过程中对于金属离子的测定程序复杂的现状，本文开发了一种在酸性条件下能与Fe3+结合并能产生明显荧光的罗丹明衍生物荧光探针，并将该探针应用于金精矿等硫化矿的生物浸出液中Fe3+浓度的检测。
主要研究内容
及结果如下：（1）本文筛选的嗜中温混合菌对高砷金精矿中铁和砷都有较好的浸出效果。
在浸出体系中分别添加少量含巯基的L-半胱氨酸和高半胱氨酸后，对铁的浸出有较明显的促进作用，使Fe的浸出率从65.3%分别上升到96.4%和94.5%；但是半胱氨酸和高半胱氨酸的加入一定程度上抑制了As的浸出。
SEM/EDS实验结果显示，添加半胱氨酸和高半胱氨酸以后，矿粉表面腐蚀明显加重，且矿粉表面元素K和S的含量明显增加，而元素Fe和As的含量则明显减少。
XRD实验结果表明，无论是否添加L-半胱氨酸和高半胱氨酸，浸矿的产物都是黄钾铁矾，半胱氨酸和高半胱氨酸的添加并没有改变反应机理，只是加快了电子的传递。
FT IR实验结果表明，浸矿体系中添加半胱氨酸以后，矿粉表面有较多的-NH和-COO-吸附在矿物表面，证明添加半胱氨酸有利于细菌在矿石表面吸附。
（2）黄铜矿电极的电化学测试中，循环伏安实验结果显示，黄铜矿的电化学反应的主要产物为CuO，Cu2O和Cu1-xFe1-yS1-z等；极化曲线实验结果说明细菌和高半胱氨酸的添加不改变黄铜矿的电极极化机理，只会降低黄铜矿电极的表面阻力，加速了黄铜矿阴极反应速率和电极表面的氧化。
交流阻抗实验结果显示，电荷转移电阻在含有高半胱氨酸和细菌的浸矿体系中最低，达到898.0Ω·cm2，说明在菌液中添加高半胱氨酸有利于电极表面电子的传递。
在浸出的3-5天内，电荷转移电阻增加，随着浸出时间的延长，电荷转移电阻增加，膜阻抗也增加，说明在浸出后期有一层钝化膜覆盖在电极表面，这与极化曲线实验结果相符。
（3）利用Miseq高通量测序法比较了浸矿前、浸矿24天以后及添加高半胱氨酸浸矿反应24天后细菌的菌落结构变化，发现本次浸矿实
验混合菌中硫杆菌（Acidithiobacillus）属占绝对优势，相对丰度达到64.7%，嗜铁钩端螺旋菌（Leptospirilliu ferriphilum）和其它嗜酸菌（Acidiphilium）含量较低。
随着浸出反应的进行，嗜铁钩端螺旋菌（Leptospirilliu ferriphilum）和其它嗜酸菌（Acidiphilium）的含量明显增加。
在添加高半胱氨酸和未加高半胱氨酸的浸矿体系中，硫杆菌属相对丰度分别下降到了47.2%和45.6%，嗜酸菌（Acidiphilium）的丰度上升到11.3%和9.6%。
嗜铁钩端螺旋菌（Leptospirilliuferriphilum）的含量也分别上升到12.1%和10.3%。
说明高半胱氨酸的添加对主要浸矿细菌群落的的影响并不明显。
从热图的分析可知，浸矿过程对细菌群落结构的影响较大，而添加高半胱氨酸对浸矿过程的中群落结构的影响并不明显。
（4）通过罗丹明为母体合成的荧光化合物，该化合物具可作为Fe3+荧光探针，其对Fe3+具有很高的竞争性和选择性，在酸性介质中荧光性能稳定。
在实际浸矿体系中，随着浸矿时间的推移，浸出液中Fe3+的浓度逐渐增强，浸矿溶液的荧光强度也随之逐渐增强，浸出液中Fe3+的浓度和浸矿溶液的荧光强度具有较好的线性关系。