生物冶金中的微生物及其作用
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。
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.
生物冶金细菌学研究进展
最初是由Colmer与Hinkel，分离
a
b
微生物冶金研究及应用示例(可编辑
微生物冶金研究及应用示例(可编辑1.生物浸矿生物浸矿是微生物冶金的重要应用之一，它利用微生物在生物氧化过程中释放的酸性代谢产物溶解金属矿石中的金属，从而提高金属的回收率。
例如，硫氧化细菌可以利用元素硫氧化为硫酸，将硫酸溶解金属矿石中的金属，从而实现对金属的浸出。
生物浸矿具有环境友好、能源节约和高回收率等优点，已广泛应用于金、铜等金属的提取与回收。
2.生物氧化生物氧化是指微生物通过氧化作用将金属硫化物中的金属氧化为可溶解的阳离子。
这种方法主要应用于金属硫化物矿石的处理，如黄铁矿和黄铜矿等。
微生物通常通过产生氧化酶、氧化酶等在酸性条件下将金属硫化物中的金属氧化，使其转化为可溶解的阳离子，从而实现金属的回收。
3.生物沉淀生物沉淀是指利用微生物对金属离子的还原、沉淀作用，将金属离子从溶液中沉淀出来，实现金属的分离和提取。
这种方法主要应用于含金属废水的处理和资源回收。
例如，利用还原菌可以将废水中的金属离子还原为金属颗粒，并通过沉淀或过滤等方式将其分离出来。
生物沉淀具有选择性强、成本低廉的优点，已被广泛应用于废水处理和金属回收等领域。
除了上述的示例之外，微生物冶金还在其他领域有很多应用，如微生物驱油、微生物脱硫、微生物修复污染土壤等。
这些应用都利用了微生物的特殊代谢和生物活性来实现冶金工艺的优化和环境治理的目的。
总之，微生物冶金是一种创新的冶金技术，通过利用微生物的代谢能力和生物活性产物，实现对金属矿石的浸出、氧化、沉淀等过程，为冶金工业的发展提供了新的思路和方法。
微生物冶金在提高金属回收率、节能减排和环境保护等方面具有巨大潜力，将在未来得到更广泛的应用和推广。
第十章_生物冶金ppt
Me2++2Fe2++S
细菌参与
所生成的Fe2+在细菌的参与下氧化成Fe3+：
2
Fe3++1/2H2O
酸性矿山废水的微生物多样性及其在生物冶金中的应用
酸性矿山废水的微生物多样性及其在生物冶金中的应用目录1. 内容概括 (2)1.1 矿山废水及其污染现状 (2)1.2 研究的重要性与目的 (3)2. 酸性矿山废水概述 (4)2.1 酸矿山废水的成因与特征 (5)2.2 酸矿山废水的危害 (6)3. 微生物多样性研究方法与进展 (7)3.1 样本采集与预处理 (9)3.2 微生物多样性分析技术 (10)3.3 微生物多样性研究的现有进展 (11)4. 酸性矿山废水微生物多样性特点 (13)4.1 群落结构分析 (14)4.2 特征微生物分析 (16)4.3 环境适应性研究 (17)5. 生物冶金的概要 (18)5.1 生物冶金的基本原理 (19)5.2 生物冶金的应用案例 (20)5.3 生物冶金面临的主要挑战 (21)6. 微生物在生物冶金中的应用 (23)6.1 微生物在堆浸提取中的应用 (24)6.2 微生物在生物还原术中的应用 (26)6.3 微生物在生物修复中的应用 (27)7. 酸性矿山废水微生物在生物冶金中的应用案例分析 (28)7.1 案例选取与分析方法 (29)7.2 典型案例解析 (30)7.3 应用效果评估 (32)8. 未来研究方向与发展趋势讨论 (33)8.1 新技术与新材料的应用 (34)8.2 优化策略的研究方向 (35)8.3 应用效果的持续跟踪与提升 (36)1. 内容概括内容概括：本文主要探讨酸性矿山废水中的微生物多样性及其在生物冶金领域的应用潜力。
文章对酸性矿山废水的形成原因、危害及其处理方法进行了简要概述。
详细分析了AMD中微生物的组成、分类及其在废水处理中的作用机制。
重点阐述了微生物多样性在AMD处理中的重要性，包括提高处理效率、降低处理成本等方面。
本文还介绍了微生物多样性在生物冶金中的应用实例，如从AMD中提取有价金属、生物堆浸等，并对未来研究方向进行了展望。
通过综合分析，本文旨在为AMD处理和生物冶金领域提供理论依据和技术支持。
嗜热微生物在生物冶金中的应用研究
2016年12月嗜热微生物在生物冶金中的应用研究1嗜热微生物在生物冶金中的应用研究郑福存陈竹争郭勤吴静琳(东华理工大学省部共建核资源与环境教育部重点实验室，江西南昌330013)摘要:在生物冶金过程中，中温菌在冶金过程中存在着浸出率低，浸出周期长，矿石 表面生成钝化层,难彻底浸出等的缺点，嗜热微生物在生物浸出过程中，有效改善中温菌在生物冶金过程中的不足，且对环境保护友好,浸出成本低。
关键词：嗜热菌生物浸出浸出率近年来，生物冶金技术的发展倍受关注，在生物冶 金行业，主要的中温浸矿微生物包括:氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、钩端螺旋菌等三种中温浸矿微生物，中温菌在铜矿、金矿、锰矿、镍矿、铀矿中的应用广 泛，无论是在冶金工艺和微生物的培养，都取得很好的 发展[1]。
浸出工艺的不断改进，冶金技术的不断更新，中温菌在冶金方面的不足，尤为突出。
而嗜热微生物 的研究越来越受关注[2]，自美国黄石公园分离出一株 能氧化亚铁和元素硫及金属硫化物的嗜热喜酸菌，此 后，许多嗜酸性的具有浸出矿石功能的嗜酸性耐高温 细菌从天然或者人工的酸性环境被分离出来，至今已 有近20余种，6个属的嗜酸性的高温浸矿菌，嗜酸性高 温浸矿菌种有:嗜酸硫杆菌属（Acidithiobacillus)，硫化 杆菌属（Sulfobacillus)铁质菌属（Ferroplasma)，酸菌属 (Acidiamus)，硫化叶属（Sulfolobus)，金属球菌属（Met-allosphaera)[3]。
这类菌能在40 - 80丈条件下生长，具 有氧化亚铁/硫和金属硫化物的能力的嗜酸性高温菌，关于硫化矿石的氧化速率受温度的影响，报道中提出 65T：条件下浸出率是中温微生物浸出率的35T：的几 倍，观察到的现象就是浸矿过程中，随着矿堆中温度的 升高，矿堆中温度升高，加快浸出速度，浸出周期短，浸 出率高。
目前,嗜热微生物已在铜矿，金矿，镍矿的冶 金工艺中被采用。
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。
生物冶金技术的原理与方法
生物冶金技术的原理与方法
生物冶金技术的原理与方法主要包括:
1. 微生物提高法:利用微生物的氧化作用,从低品位矿石中提高和富集金属元素。
2. 微生物堆浸法:利用微生物的作用溶解金属,然后用溶液萃取金属。
3. 微生物还原法:微生物代谢产生能溶解金属氧化物的还原剂,将金属还原为元素态。
4. 固定化细胞技术:将微生物固定在载体上,提高微生物的稳定性和可重复使用性。
5. 生物电化学技术:利用微生物的电化学活性,通过电化学反应回收金属。
6. 生物水解技术:使用酶促反应,通过水解提高金属的回收效率。
7. 生物吸附技术:利用微生物表面组分吸附金属,然后进行脱附富集。
8. 基因工程菌株:构建高效的金属回收与富集的基因工程微生物。
9. 生物淋滤技术:利用微生物的作用,从矿石中淋滤出可溶金属。
10. 生物合成技术:使用合成生物学手段,生产特异性金属结合蛋白等。
这些方法可以提高金属回收率,实现绿色环保的资源利用。
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。
细菌冶金学
细菌冶金学细菌冶金学是一门研究微生物（包括细菌）在矿山和冶金过程中的应用的科学领域。
这一领域的研究主要集中在利用细菌来促进矿物的溶解、浸出和浓缩等过程，以提高金属的回收率和降低对环境的污染。
细菌冶金学的主要应用包括：1. 生物浸出：细菌可以促进金属矿石中的金属离子的溶解，并将其转化为可浸出的形式。
这种方法在提取铜、铅、锌、铝等金属方面具有潜力，并且可以降低对环境的影响。
2. 生物降解：细菌可以通过降解废弃矿石、尾矿和冶炼渣等物质中的有害物质，减少其对环境的污染。
例如，在铜冶炼过程中，细菌可以降解含有氰化物和硫酸盐的废物。
3. 生物浓缩：细菌可以通过吸附、吸附和降解等作用来富集金属矿石中的金属离子，从而达到浓缩金属的目的。
这种方法在金矿、铀矿等金属矿的处理中得到了应用。
细菌冶金学的发展带来了很多优势，包括：1. 环境友好：相比传统的冶金方法，细菌冶金学能够减少对环境的污染。
它减少了化学反应剂的使用，也减少了废水和废物的产生。
2. 能源效益：细菌冶金学可以通过利用细菌的生物能源来降低能耗。
这些细菌可以使用废弃物或其他可再生能源作为它们的碳源和能源。
3. 矿物处理的选择性：细菌冶金学可以根据不同的矿石和金属类型，选择特定的细菌来实现不同的处理效果。
这提供了更多的灵活性和选择性，以满足不同矿石处理的需求。
细菌冶金学仍然是一个相对新兴的领域，仍有许多挑战需要克服。
例如，细菌的生长条件和产生的代谢产物可能会对矿石处理产生不利影响。
此外，细菌冶金学在商业化和工业化方面仍面临着一些技术和经济上的挑战。
然而，随着对可持续发展和环境友好方法需求的增长，细菌冶金学有望在矿业和冶金工业中发挥越来越重要的作用。
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。
微生物资源开发与利用之微生物冶金
最初由澳大利亚一家公司 培养的适温细菌最早是在西澳 的一矿山中发现的，在含硫的 酸性环境中，在高温条件下对 可溶性金属有很好的聚积作用
螺旋类芽孢杆菌
双歧类芽孢杆菌
机理：化学和生物作用 将酸性金属氧化变成可 溶性的硫酸盐，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，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 可能存在的贵金属，经 细菌氧化后，通过氰化 物提取。
生物冶金概述
定义：生物冶金又称生物浸出技术，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。适温细菌和其他细菌通常生活在因硫氧化而 产生的酸性环境中，如温泉、火山附近地区和富 含硫的地区。
（4）搅拌浸出法：
硫化铁矿
微生物搅拌浸出一般用于处理富矿或精矿。在进行 浸出前，先将待处理矿石磨到一200目占90%以上的细度。 为了保证浸出矿浆中微生物具有较高的活性，矿浆的固 体浓度大都保持在20%以下。
生物浸出技术的优点
● 提高金和贱金属的回收率 ●
从商业角度证实下游技术如溶剂萃取、电积法可用于经生物技 术处理过的溶液现物生产贱金属
（2）地浸法： 微生物地浸工艺也叫微生物溶浸采矿。这种浸矿工艺是 由地面钻孔至金属矿体，然后从地面将微生物浸出剂注 入到矿体中，原地溶浸有用矿物，最后用泵将浸出液抽 回地面，回收溶解出来的金属。
地浸法工艺流程
（3）槽浸法：
微生物槽浸工艺多用来处理品位较 高的矿石或精矿，待处理矿石的粒度一 般为～3mm或～5mm。每一个浸出池（或 槽）一次装矿石数十t至数百t，浸出周 期为数十天到数百天。
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。
金属冶炼绿色冶金技术与资源循环利用
金属冶炼绿色冶金技术与资源循环利用随着人类对金属产品的需求不断增长，冶金行业面临的环境压力也逐渐加大。
传统的冶炼方法不仅消耗大量能源和资源，还会产生大量的废气、废水和固体废弃物，给环境造成严重的污染。
为了实现可持续发展，绿色冶金技术的研究与应用成为当今冶金行业的重要课题之一。
本文将介绍几种金属冶炼绿色技术，并探讨资源循环利用的潜力。
一、绿色冶炼技术的应用1. 高温氧化法高温氧化法是一种常用的绿色冶炼技术，它通过利用高温氧化反应将金属化合物转化为有用的金属。
与传统冶炼方法相比，高温氧化法具有能耗低、废气排放少的优势。
例如，氧化铝的生产过程中采用的Bayer法，通过高温反应将铝矿石中的铝氧化物转化为氢氧化铝，然后再经过电解过程得到纯铝。
2. 水热合成法水热合成法是利用高温高压的水环境来实现金属冶炼的一种绿色技术。
这种方法能够有效地利用水的溶解性和热膨胀性，提高金属离子的溶解度和反应速率。
例如，氧化镁的生产中可以采用水热合成法，将镁离子与氢氧化钠在高温高压的水溶液中反应，生成氢氧化镁。
3. 生物冶金技术生物冶金技术是利用微生物的作用来进行金属冶炼的一种绿色技术。
微生物可以通过吸附、沉淀和还原等方式与金属相互作用，从而实现金属的提取和分离。
例如，通过利用硫酸还原细菌的作用，可以将含铜矿石中的铜离子还原成金属铜。
这种方法既能够避免传统的高温冶炼过程，又能够减少对环境的污染。
二、资源循环利用的潜力金属冶炼不仅消耗大量的能源和资源，还会产生大量的废弃物。
为了实现资源的循环利用，可以采用以下几种途径：1. 废旧金属回收利用废旧金属是指使用过后的金属制品，如废旧电线、废旧汽车等。
通过回收废旧金属，可以减少对原始矿石的开采，降低能源消耗和环境污染。
废旧金属回收利用已经成为金属工业中的重要环节，不仅可以获得可再利用的金属资源，还可以创造就业机会。
2. 冶炼废渣的资源化利用冶炼过程中会产生大量的废渣，如冶炼渣、粉煤灰等。
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。
微生物冶金-PPT课件
七 微生物湿法冶金的进展
1947年 ,美国Colmer和 Hinkle从矿山酸性坑水中分离 鉴定出氧化亚铁硫杆菌 ,并证实了微生物在浸出矿石 中的生物化学作用 。细菌浸出在冶金工业上获得成 功应用主要是3种金属的回收:铜、铀、金。 自1958年美国利用微生物浸铜和1966 年加拿大利用 微生物浸铀的研究及工业化应用成功之后 ,已有30多 个国家开展了微生物在矿冶工程中的应用研究工作。 而且继铜、铀、金的微生物湿法提取实现工业化生产 之后 ,钴、锌、镍、锰的微生物湿法提取也正由实验 室研究向工业化生产过渡 。 我国微生物浸矿技术方面的研究是从 20 世纪 60 年 代末开始的 ,已先后在铀、铜等金属的生产应用中取 得成功 。
（二）生物冶金的主要缺点是：1）罐浸出的时间通常为 4~6天，堆浸的时间通常为200~300天，与焙烧和高压氧 化的几小时相比，时间较长；2）难以处理碱性矿床和碳 酸盐型矿床。
五 微生物湿法冶金的历史沿革及前景展望
微生物冶金是即古老又年轻 公元前600多年的《山海经》就有记载。 但人们对其有本质上的认识从1954年开始， 1955年申请了生物堆浸的专利。
Microbio－hydrometallurgy
生物湿法冶金是二十年来冶金领域十分活跃的学 科之一。与传统氧化工艺相比，生物氧化工艺其成本 低，无污染，对低品位难处理的硫化矿矿产资源的有 效开发利用有着广阔的工业应用前景。相信在不远的 将来，生物湿法冶金一定会得到更加广泛的应用。目 前生物浸出技术主要应用于低品位矿物资源的再利用 并取得了很好的效果,但在浸出速度,工艺优化,开发新 菌种,研发反应设备等方面仍有巨大的发展潜力。另外, 若能将生物浸出技术进一步应用于冶金、材料、化工 等行业排放的大量工业有害废物如铬渣、砷碱渣等的 治理,则可极大地拓展其应用范围,并给工业固体废弃 物的处理提供很好的途径。
微生物湿法冶金医学知识
• 抗生素的生产：许多抗生素都是通过微生物发 酵的方法生产的，而微生物湿法冶金可以帮助 提取和纯化这些抗生素，提高其质量和产量。
• 维生素的生产：维生素是人体必需的营养物质 ，而许多维生素都是通过微生物发酵的方法生 产的。微生物湿法冶金可以帮助提取和纯化这 些维生素，提高其纯度和产量。
• 金属离子的提取和纯化：一些金属离子如铜、 锌、锰等在人体内具有重要的生理功能，而微 生物湿法冶金可以帮助提取和纯化这些金属离 子，为药物和化妆品的生产提供原料。
微生物湿法冶金医 学知识
汇报人： 日期:
目 录
• 微生物湿法冶金概述 • 微生物湿法冶金中的微生物 • 微生物湿法冶金中的化学反应 • 微生物湿法冶金医学知识 • 微生物湿法冶金的环境影响及防治 • 案例分析：微生物湿法冶金的实际应用
01
微生物湿法冶金概述
微生物湿法冶金的定义
微生物湿法冶金是一种利用微生物及其代谢产物作为催化剂，将矿石中的有价金属提取出来的绿色环 保技术。
微生物湿法冶金的应用范围
微生物湿法冶金在医学领域中有着广泛的应用，如药物提取、疫苗生产、放射性 金属的分离等等。
此外，它还在环境保护、能源开发、农业等领域中得到应用，为人类的生产和生 活提供了重要的支持和保障。
02
微生物湿法冶金中的微生 物
微生物的种类和作用
细菌
在微生物湿法冶金中，细菌是最常见的微生物，它们通过 氧化还原反应将矿石中的金属离子释放出来。
01
真菌
真菌在微生物湿法冶金中扮演着分解有 机物的角色，同时也能通过吸附和富集 作用提高金属的提取率。
02
03
藻类
藻类在微生物湿法冶金中能够吸收和 富集金属离子，为后续提取提供便利 。
《微生物冶金》课件
垃圾场降解
微生物膜固定化工艺在垃圾场污染物降解中有一定 应用。
生物矿化
应用微生物促进金属成矿的地质作用，为矿物提供 来源、环境和转化条件。
微生物对矿物的作用
1
微生物氧化作用
将砷、锑、铝等元素氧化为高离子态，并将硫酸盐矿物氧化为硫酸等离子体。
2
微生物还原作用
将四价铁还原成二价铁，促进铁矿类物质的转化成矿。
高炉冶钢
微生物催化转化炼铁废水中的 盐类，制备出锐钛矿或锰铁矿 等金属氧化物，以减少沉淀时 间和反应温度，提高废水处理 效率。
电解铜
微生物能够促进电解铜的沉积 层的合理形成，从而提高铜板 的性能和质量。
焦化废水处理
微生物膜技术可降低焦炉废水 中氰化物、卤化物、酚类、苯 类等污染物的浓度。
微生物在资源回收中的应用
堆浸技术
20 世纪 50 年代末开始兴起的微生物冶金堆浸技术， 使得海量低品位金属资源得到开发。
微生物在有色金属冶炼中的应用
1 铜冶炼
微生物在浸出中起到了被动氧化硫化物和促进浸出的作用。
2 铝冶炼
3 锌冶炼
微生物可以辅助铝土矿石的矿化反应。
微生物能够降低银和铅等杂质的浓度。
微生物在黑色金属冶炼中的应用
3
微生物沉淀作用
微生物沉淀作用十分重要，可用于处理含铀污染的矿水。
4
微生物腐蚀作用
造成管道和设备锈蚀，但也促进了铁锈的去除。
微生物防控措施
微生物污染防控
建立细菌监控机制，对操作人员进行培训、检查，保持厂区空气清洁等。
微生物工程
开发新型高效菌种，并利用基因工程技术进行改良和优化。
微生物冶金的未来
智慧城市建设
《微生物冶金》PPT课件
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
王淀佐, ( 1934- ) , 男, 辽宁锦县人, 教授, 博士生导师, 中国科学院院士, 中国工程院院士
实际 需 要 M cCready, Norrs 和 Kelly 等 人 驯 化 出 DSM583 等耐高温或低温的菌株[ 8- 9] , 随着基因工 程的发展 H arrison, Barros 等人利 用抗不同 温度的 DNA 片 段, 培 养出 AT CC19859 和 AT CC23270 等 基因工程菌, 使 T f 菌可在较宽的温度范围内实现 良好的浸矿效果[ 10- 11] 。
第2期
李宏煦等: 生物冶金中的微生物及其作用
59
变, 期望得到耐高温、高效优良的浸矿菌株[ 19] 。
1 5 Sulf olobus Karavaiko 等人在 1973 年从 Cu, Mo 矿 坑水中
首次 分 离 出 该 菌 株[ 20] , Brock 等 人 研 究 认 为, S ulf ol obus 可氧化元素硫, 并将 Fe2+ 氧化为 F e3+ , 在浸矿 体 系中 和 T f err oox idans 形 成 氧化 还 原 对[ 21] , Konig 和 Brierly 等人研究表明[ 22] , 该菌氧化 元素硫的同时可将 Mo6+ 还原为 Mo5+ 。 1 6 其它菌株及菌株的混合
d- nonenzymat ic reduction of sulfur w ith reduced glut at hione F ig 2 Scheme of sulfur and fer rous ox idation by T f
自发现细菌浸矿作用以来, 研究工作者就对细 菌氧化亚铁离子而生长的规律即细菌生长动力学进 行了大量研究, 但由于好氧微生物生长过程中, 自然 氧对亚铁离子的氧化、三价铁的存在对细菌氧化二 价铁的影响及铁矾沉淀的生成, 使建立该过程动力 学模型具有很大难度。早在 1970 年, Lang 和 Lawson 就研究了 T f 菌氧化二价铁的动力学[ 26] , 但 仅围绕细菌数量随时间变化, 未考虑其它因素的影 响。之后, Ecclest on, Dispirito 及 Kelly 研究了在铀、 铜等离子存在时 T f 菌对二价铁离子的氧化动力 学[ 27- 28] , 结果表明较低浓度的 Cu2+ 和 U 4+ 离子对 细菌的生长无毒害作用。1984 年, Braddock 等人应 用连续培养槽研究了从金矿中分离出的 T f 菌生 长动力学[ 29] , 应用连续培养槽既可尽量保证细菌生 长过程中培养基保持稳定, 又为金矿预氧化连续槽 浸提供动力学参数。研究认为, 应用连续培养槽可 使 T f 菌生长及 F e2+ 离子的氧化速率加快。1988 年, Karam anev 等人以温度、pH、铁离子浓度等物理 参数为影响因素, 应用生物膜流动床, 研究了 T f 菌生长的动力学[ 30] 。1997 年, N agpal 在充气条件 下, 在温度、pH 、Fe2+ 、Fe3+ 等 影响因素 外, 引 入了 O2 及 CO2 分压等参数建立了 T f 菌对二价铁氧 化的生长动力 学模型[ 31] , 结 果显示, 在充入 O 2 及 CO2 时, 细菌生长速度明显加快。该动力学研究仅
60
有色金属
第 55 卷
考虑各因素影响下细菌生长数量随时间的变化, 并 未排除氧化过程中 Fe3+ 和 O 2 对 Fe2+ 氧化的干扰。 对细菌生长规律的研究亦有待深入。
3 细菌浸矿的直接作用
细菌浸矿的直接作用是指细菌吸附于 矿物表 面, 对硫化矿直接氧化分解的作用。目前细菌在矿 物表面的作用尚不十分清楚。从 1963 年始, Schaeff er 等就研究了细菌在硫化 矿物表面的行为[ 32] , 并 定性地提出细菌作用模型, 即细菌在晶体表面可能 的作用为充当电子从矿物表面阴极区到氧的催化导 体。但要说明细菌浸矿的直接作用, 首先应证明细 菌在矿物表面的吸附及吸附特征, 从应用的技术手 段上来看, 研究工作者对细菌在硫化矿表面吸附的 研究 采 取 了 多 种 方 法。 Poglazova, Mitskevich 和 Kuzhinovsky 运 用 光 谱 荧 光 分 析[ 33] , Bennet t 和 Karan 等人应用14C 蛋白质固定等不同方法, 首先对 T f 菌在矿物表面上的吸附及吸附特征进行研究, 试图通过测定溶液中及吸附于矿物表面上 T f 菌 的数量以说明细菌在浸矿中的作用[ 34- 35] , 研究证 实了 T f 菌在矿物表面的吸附。Hiltunen 应用扫 描电镜研究得知, 细菌在矿物上的吸附不是随意的, 而是较多吸附于晶体表面的离子镶布点、位错点上, 使矿物表面形成腐蚀点[ 36] 。之后 Escobar 等人应用 放射学方法, 针对不同菌种, 研究其在硫化矿物表面 的吸附行为[ 37] , 但由于浸出体系中不同离子的干扰 等复杂性, 并未获得满意结果。
T f 菌被认为是酸性环境中浸矿的主导菌种, 早 在 20 世 纪 70 年 代, Nelson, T uovinen, Kelly, Lew is, Miller, Murr 和 Eccleston 等研 究指出, T f 菌主要代谢是氧化 F e2+ 为 F e3+ 而获得能量, 亦可氧 化硫化矿物、元素硫、及可溶硫化合物, 如硫代硫酸 盐, 甚至可氧化溶液中的一价铜离子及二价锡离子, 并对溶液 中的 Cu2+ , Ca2+ , M g2+ , Fe3+ , A g+ , Au+ 等金属离子具有一定的耐受力, 同时固定二氧化碳 以生长[ 2- 7] 。该菌种浸矿的适宜温度为 30~ 35 , 温度过高或过低, 其浸矿性能均下降。根据浸矿的
1974 年, Balashova 等人从 Armenia 铜矿分离出 Lep tosp ir ill um f erroox idans 纯菌株, 发现它只能氧 化溶液中的亚铁离子, 对元素硫及硫化矿物无氧化 作用, 之后 Guay 和 Silver 研究认为 Lep tosp iri ll um f erroox idans 和 T hiobacil lus thioox idans 及 T hiobacil lus acdop hil us 混 合 可 使 黄 铁 矿 快 速 分 解[ 13] 。N orris 和 K elly 认为自然混合菌种含有 L f er roox idans , T f err oox idans 以及T organop ar us 等菌株, 可以黄铁矿为培养基生长[ 14] 。T suchiya 等 人研究表明 L f er roox idans 及其它菌株的存在可 加速 T f err oox idans 对铜镍硫化矿的浸出[ 15] 。
关键词: 冶金技术; 生物冶金; 综述; 微生物; 原电池效应 中图分类号: TF111 31+ 1; Q 939 99; T F803 21 文献标识码: A 文章编号: 1001- 0211( 2003) 02- 0058- 06
微生物浸矿是指用含微生物的溶剂从矿石中溶 解有价金属( 如铜、镍、铀) 的 方法[ 1] 。用微生 物处 理的矿石多为用传统方法无法利用的低品位矿、废 石、多金属共生矿等。微生物浸矿过程机理的研究 已有很长的历史, 在细菌的生长、硫化矿分解等方面 已有较深刻的认识。从浸矿微生物生长, 浸矿过程 中的直接作用、间接作用, 微生物对浸出过程原电池 效应的影响等几个方面分析总结微生物浸矿的研究 成果, 对全面认识微生物浸矿过程, 开发新的生物冶 金技术是有益的。
间状态 HS- , 这一状态很不稳定, 在酸性环境中, 由
于细菌氧化 Fe2+ 而产生的 Fe3+ 的存在, H S- 很快被
氧化为
SO
23
,
接着通过步骤
c 氧化为
SO
24
,
元素
硫的氧化过程依赖于 Fe2+ 的氧化及细菌代谢过程
还原硫谷氨酸的产生, 故氧化速度较 Fe2+ 慢, 这可 能 是硫化矿细菌浸出过程中, 尽管T f 菌对元素 硫有氧化作用, 但矿粒表面依然形成元素硫膜的原 因之一。
第 55 卷 第 2 期 2 00 3 年 5 月
有色金属
N ON FERRO U S M ETA LS
V ol 55, No 2 May 2 0 0 3
生物冶金中的微生物及其作用
李宏煦, 王淀佐
( 北京有色金属研究总院, 北京 100088)
摘 要: 系统阐述硫化矿细菌浸出体系中细菌的生长及对浸出的作用。分析不同浸矿微生物的代谢特征及对 Fe2+ 及元素硫的 氧化作用。讨论细菌浸矿过程微生物直接作用与间接作用观点以及浸矿微生物对硫化矿静电位及浸出过程原电池效应的影响。
T f 菌对 Fe2+ 的氧化过程可描述为细菌在酸 性环境中氧化 F e2+ 离子至 F e3&#给 呼吸的 O 2 而 生
长, 即图中的 a 步骤。T f 菌氧化元素硫以获得生 长所需营养的过程则可描述为: 细菌应用体内可由
NADH 再生的还原硫 谷氨酸先将元素硫还原 为中
a- T f 菌对 Fe2+ 的氧化; b- Fe3+ 对 HS - 的氧化; c- Fe3+ 对 SO 32- 的氧化; d- 可由 N ADH 再生的还原硫谷氨酸类物质对硫 的还原
图 2 T f 菌对铁离子及元素硫的氧化作用示意
a- aerobic oxidat ion of f errous ion by T f ; b- oxidat ion of HS - by f erric; c- ox idation of sulfit e by f erric;