微生物冶金概述

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。
• 到80年代，对难浸出矿石进行细菌预氧化的工业实践大大 推进了微生物技术在矿石冶金的应用。 • 在加拿大、俄罗斯、印度等国，广泛使用细菌法溶浸铀矿。 可以从低品位铀矿石（0.01%－0.05%U3O8)中回收铀、而 其成本仅为其它方法的一半。 • 用细菌法溶浸镍矿石，只需5-15天，可浸出镍80%－90%， 而无菌溶镍的提取率仅为9.5%－12%
微生物与冶金工业的发展
Байду номын сангаас
微生物冶金的原理
前言
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，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。
“胆水浸铜法”，是指把铁放在胆矾（硫酸铜
• 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。
2 微生物湿法冶金的发展
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。 公元11世纪，我国史书记载有“胆水浸铜”， 可见古人很早就会利用生物冶金技术。 的古称，又称石胆）水中浸泡，胆矾水与铁发 生化学反应，水中的铜离子被铁置换而成为单
质铜沉积下来的一种产铜方法。
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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。
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几种浸矿细菌SEM照片
a：Acidithiobacillus ferrooxidans；b：Acidithiobacillus caldus；c： Acidithiobacillus albertensis；d：Leptospirillum ferrophilium；e： Acidiphilium spp.
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。
4 、细菌冶金的限制
• 罐浸出的时间通常为 4~6天，与焙烧和高压 氧化的几小时相比， 时间较长； • 难以处理碱性矿床和 碳酸盐型矿床； • 如工艺放大、金属回 收周期、回收率、经 济核算问题等。
生 物 脱 硫 设 备
几种微生物可利用矿石
国内：
5 、微生物冶金的现状
目前，以中南大学邱冠周教授为首席科学 家已正式启动“微生物冶金的基础研究”， 该项目以教育部为依托、由中南大学为第 一承担单位，北京有色金属研究总院、山 东大学、中国科学院过程工程研究所、北 京矿冶研究总院和长春环境研究院等单位 协作承担，这标志着我国有色金属矿产选 冶领域的基础研究进入了与国际一流水平 同步的发展阶段。
在微生物湿法冶金领域，大量的现代生物技术 也相继引入并被应用，如采用免疫荧光标记技术 可以进行活体检测菌体对矿石的吸附过程，用蛋 白质定量分析方法来确定菌体对矿石的吸附量等。
3、微生物冶金的优点
• 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； • 生产过程的简单化降低了前期投入和运营费用， 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。
生物冶金细菌学研究进展
最初是由Colmer与Hinkel，分离 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 中的。
生物氧化：对于难处理金矿，金属以固-液体或次显微 形态被包裹于砷黄铁矿、黄铁矿等载体硫化矿物中， 应用传统的方法难于提取，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 裹在其中的金属解离出来，为下一步的氰化浸出创造 条件，从而使金属易于提取。 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。