微生物濕法冶金的進(jìn)展與展望

1、整理整理ppt1整理整理ppt2生物分類)()()()()()()()()()(animalsplantsyeastsfungiprotistateteactinomycebacteriariacyanobactemoneravirus動物界植物界酵母菌霉菌真菌門粘菌粘菌門真菌界原生動物微細(xì)藻類真核原生生物界放線菌細(xì)菌細(xì)菌門藍(lán)細(xì)菌藍(lán)色光合菌門原核生物界病毒病毒界生物分類系統(tǒng)微生物細(xì)菌細(xì)菌整理整理ppt32. 生物與冶金的關(guān)系 生物六界，除病毒外均能在不同程度上起到從自然界中提取與富集金屬的作用。以動物而言，有的昆蟲，例如前捷克斯洛伐克的一種金龜子就能富集黃金，一些魚類能從水中吸收并富集重金屬。

2、很多植物可以從土壤和水中選擇性吸收某些金屬而使其富集。已知金能在特定的植物，特別是在植物的種子中富集。生長在富含金地區(qū)的木賊的灰中含金量可達(dá)160g/t，經(jīng)換算這種植物中的含金量達(dá)60g/t。在熱泉地區(qū)的野蕨、白茅草、曼陀羅、鐵線草也是富含金的植物，椴木含金500ng/g干物質(zhì)，紅山什草每克干物質(zhì)含金80ng，有人把這些植物稱之為“金植物”。黑云杉、美洲白樺、柳樹、山地赤楊、拉布拉多茶、馬代草能富集Pt、Pd。中藥黃芪中能富集Pt、Pd、Au。蔥中富含銀，是一個礦物指示劑植物。整理整理ppt4 但這些僅僅是一些零星的現(xiàn)象，缺乏系統(tǒng)的研究，當(dāng)然更談不上在工業(yè)上用作提取金屬的手段。從冶金的角度來看

3、，真正有意義的并獲得了工業(yè)應(yīng)用的是微生物，主要是細(xì)菌。把用生物來提取金屬的這門技術(shù)稱為“生物冶金”是不夠準(zhǔn)確的，失之過寬。叫“細(xì)菌冶金”又未免失之過窄，還是稱“微生物濕法冶金（Microbiohydrometallurgy）”為好。 整理整理ppt5鞭鞭毛毛纖纖毛毛細(xì)細(xì)胞胞質(zhì)質(zhì)細(xì)細(xì)胞胞膜膜周周質(zhì)質(zhì)間間隔隔細(xì)細(xì)胞胞壁壁莢莢膜膜細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)示意圖細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)示意圖 整理整理ppt6鞭毛鞭毛細(xì)胞壁細(xì)胞壁細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)蛋白粒蛋白粒呼吸鏈呼吸鏈類囊體類囊體核糖體核糖體RNA絲絲纖毛纖毛30S亞單位亞單位50S亞單位亞單位間體間體DNA絲絲細(xì)胞膜細(xì)胞膜胞壁質(zhì)胞壁質(zhì)脂蛋白脂蛋白脂多糖脂多糖細(xì)胞壁細(xì)胞壁細(xì)胞膜細(xì)

4、胞膜細(xì)細(xì)菌菌細(xì)細(xì)胞胞結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖圖 整理整理ppt7 微生物浸出3.微生物濕法冶金的分類 微生物氧化 微生物吸附 微生物積累整理整理ppt84. 微生物濕法冶金發(fā)展的歷史進(jìn)程 誕生期: 1947-1955 搖籃期: 1955-1985 覺醒期: 二十世紀(jì)九十年代整理整理ppt95. 微生物濕法冶金產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)展n 低品位銅礦與廢石的細(xì)菌堆浸整理整理ppt10細(xì) 菌 浸 銅 廠 礦 一 覽 表 廠 礦 名 稱 國 別 原 料 特 點 規(guī) 模 （ t/d 礦 石 ） 服 務(wù) 時 間 Lo Aguirre 智 利 輝 銅 礦 ， 含 C u1.4% （ 堆 浸 ） 3500（ 1400015000tC

5、u/a） 1980 1996 Gnndpowder, M am m oth 澳 大 利 亞 輝 銅 礦 與 斑 銅 礦 ，含 C u2.2%（ 原 位 浸 出 ） 設(shè) 計 能 力 為 13000t/aC u 1991 至 今 Leyshon 澳 大 利 亞 含 金 輝 銅 礦 ， 含 C u1750g/t，含 金 1.739g/t 1370 1992 1997 C erro C olorado 智 利 輝 銅 礦 ，含 C u0.25%（ 堆 浸 ） 16000（ 60000t/aC u） 1993 至 今 Girilam bone 澳 大 利 亞 輝 銅 礦 ， 含 C u2.5% （ 堆

6、浸 ） 2000（ 14000t/aC u） 1993 至 今 Ivan-Zar 澳 大 利 亞 輝 銅 礦 ， 含 C u2.5% （ 堆 浸 ） 1500（ 1000012000t/aC u） 1994 至 今 Queered B lanca 智 利 輝 銅 礦 ， 含 C u1.3% （ 堆 浸 ） 17300（ 75000t/aC u） 1994 至 今 Sulfuros B ajalay 智 利 原 生 硫 化 銅 礦 ， 含 C u0.35% 1400015000 1994 Toquepala 秘 魯 次 生 與 原 生 ， 含 C u0.17% 60000120000 1995

7、M t C uthbert 澳 大 利 亞 次 生 硫 化 銅 礦 16000 1996 Andacollo 智 利 輝 銅 礦 10000 1996 D os Am igos 智 利 輝 銅 礦 3000 1996 Zaldivar 智 利 次 生 硫 化 銅 礦 ， 含 C u1.4% 約 20000 1998 德 興 銅 礦 中 國（ 江 西 ） 含 銅 廢 石 堆 浸 ，原 生 硫 化 銅 ，含 C u0.09% 設(shè) 計 年 產(chǎn) 電 銅 2000 噸 1997 紫 金 山 銅 礦 中 國（ 福 建 ） 礦 含 銅 0.6% ，輝 銅 礦 占 60% 設(shè) 計 年 產(chǎn) 電 銅 10000

8、噸 2004 官 房 銅 礦 中 國（ 云 南 ） 礦 含 銅0.9% ， 含A g50g/t，原 生 硫 化 銅 礦 占 20% ， 次 生 硫 化 銅 礦 占 70% 年 產(chǎn) 2000 噸 電 銅 2003 C huqicam ata 智 利 硫 化 銅 浮 選 精 礦 年 產(chǎn) 20000 噸 電 銅 2003 整理整理ppt116. 難處理金礦的細(xì)菌氧化預(yù)處理n BIOX 技術(shù)（中溫菌槽浸）n Bactech 技術(shù)（中等耐熱菌槽浸）n Newmont技術(shù) （堆浸）n Geobiotics技術(shù)（金精礦包覆堆浸）整理整理ppt12難處理金礦細(xì)菌氧化預(yù)處理工廠一覽表 廠家名稱 國 別 原料性質(zhì)

9、 處理能力（t/d） 采用工藝 投產(chǎn)時間 Faiview 南非 精礦 55 BIOX 1988 Sao Bento 巴西 精礦 150 BIOX 1990 Y ouanmi 澳大利亞 精礦 60 BacTech 已關(guān)閉 Harbour Lights 澳大利亞 精礦 40 BIOX 1991現(xiàn)已關(guān)閉 Wiluna 澳大利亞 精礦 158 BIOX 1993 Ashanti 加納 精礦 960 BIOX 1994 Nemont-Carlin 美國（內(nèi)華達(dá)州） 原礦塊礦 （含銅金礦） 10000 Nemont 1995 Tamboraque 秘魯 精礦 60 BIOX 1998 Beaconsfie

10、ld 澳大利亞 精礦 60 1998 Amantaytau 烏茲別克斯坦 精礦 100 2000年以后 Olypias 希臘 精礦 200 2000年以后 Fosterville 澳大利亞 精礦 120 2000年以后 煙臺黃金冶煉廠 中國 精礦 80 BIOX 2000年9月 山東天承金業(yè)股份有限公司（萊州） 中國 精礦 100* BacTech 2001年5月 * 設(shè)計處理能力為100t/d，實際達(dá)產(chǎn)能力為140t/d，投資6300萬元，技術(shù)為國外引進(jìn)，設(shè)備由國外制作。 整理整理ppt13GeoCoat技術(shù)用于難處理金礦堆浸預(yù)氧化技術(shù)用于難處理金礦堆浸預(yù)氧化(南非）南非）整理整理ppt14

11、7.基本原理與特點基本原理與特點 生物冶金技術(shù)是利用微生物、空氣和水等生物冶金技術(shù)是利用微生物、空氣和水等從礦石中直接提取金屬，無需選礦、火法從礦石中直接提取金屬，無需選礦、火法煉制的清潔短流程技術(shù)，是礦冶工程和生物工程煉制的清潔短流程技術(shù)，是礦冶工程和生物工程的交叉學(xué)科。的交叉學(xué)科。 以硫化銅為例，在細(xì)菌的作用下，將負(fù)二價以硫化銅為例，在細(xì)菌的作用下，將負(fù)二價的硫氧化為正六價硫，從而使銅得以浸出。的硫氧化為正六價硫，從而使銅得以浸出。整理整理ppt15細(xì)菌作用：細(xì)菌作用：1、細(xì)菌接觸作用：CuS2O2 Cu2+SO42-細(xì)菌細(xì)菌2、細(xì)菌間接氧化作用：Fe2+1/4O2H+ Fe3+1/2H2

12、O細(xì)菌細(xì)菌2S02H2O3O2 2H2SO4細(xì)菌細(xì)菌CuS Fe3+ Cu2+Fe2+ S0 整理整理ppt167.基本原理與特點基本原理與特點浸浸 出出萃萃 取取電電 積積微生物微生物含銅浸出液含銅浸出液硫化銅礦石硫化銅礦石生物提銅原則工藝流程整理整理ppt17v流程短，裝備簡單，易操作流程短，裝備簡單，易操作v投資與操作成本低投資與操作成本低v無無SOSO2 2等氣體排放、廢水循環(huán)利用等氣體排放、廢水循環(huán)利用v適合處理低品位、含雜高以及偏遠(yuǎn)地區(qū)資源適合處理低品位、含雜高以及偏遠(yuǎn)地區(qū)資源整理整理ppt188. 基礎(chǔ)金屬硫化礦浮選精礦的細(xì)菌浸出n 鎳鎳 BIONICTM法中間示范廠于法中間示范

13、廠于1997年年2月建成月建成投產(chǎn)，處理鎳黃鐵礦，設(shè)計產(chǎn)量為日產(chǎn)投產(chǎn)，處理鎳黃鐵礦，設(shè)計產(chǎn)量為日產(chǎn)20kg陰陰極鎳。示范工廠試驗結(jié)果表明，極鎳。示范工廠試驗結(jié)果表明，10天的連續(xù)浸天的連續(xù)浸出操作，鎳的平均浸出率為出操作，鎳的平均浸出率為92%。其試驗結(jié)果。其試驗結(jié)果證實了用中溫細(xì)菌在證實了用中溫細(xì)菌在3045從低品位硫化礦從低品位硫化礦精礦中生物浸出鎳是可行的。精礦中生物浸出鎳是可行的。 整理整理ppt19澳大利亞泰坦公司硫化鎳礦生物堆浸中間工廠澳大利亞泰坦公司硫化鎳礦生物堆浸中間工廠整理整理ppt20 鈷鈷 最近幾年來，微生物浸出提鈷的產(chǎn)業(yè)化是最近幾年來，微生物浸出提鈷的產(chǎn)業(yè)化是微生物濕法

14、冶金的一重大進(jìn)展。法國微生物濕法冶金的一重大進(jìn)展。法國BRGM公公司在非洲的烏干達(dá)建成了一座采用微生物浸出司在非洲的烏干達(dá)建成了一座采用微生物浸出技術(shù)從含鈷黃鐵礦中回收鈷的工廠，每年可處技術(shù)從含鈷黃鐵礦中回收鈷的工廠，每年可處理理100萬萬t含鈷黃鐵礦，年產(chǎn)含鈷黃鐵礦，年產(chǎn)1000t陰極鈷，陰極鈷，1999年已順利投產(chǎn)。該廠的浸出槽容量達(dá)年已順利投產(chǎn)。該廠的浸出槽容量達(dá)1350m3。整理整理ppt21墨江低品位鎳鈷礦生物堆浸中間工廠墨江低品位鎳鈷礦生物堆浸中間工廠 含砷低品位硫化鎳礦：含砷低品位硫化鎳礦：Ni 0.6%Ni 0.6%，Co 0.05%Co 0.05%，As 0.5%As 0.5

15、%中溫菌、中等嗜熱菌混合應(yīng)用，年浸出率中溫菌、中等嗜熱菌混合應(yīng)用，年浸出率65%65% 浸出液硫化沉淀產(chǎn)出硫化鎳中間產(chǎn)品：浸出液硫化沉淀產(chǎn)出硫化鎳中間產(chǎn)品：Ni 20%Ni 20%整理整理ppt22近幾年來，由于近幾年來，由于BIOX生物浸出的快速發(fā)展，中溫菌生物浸出的快速發(fā)展，中溫菌（Mesophile）和高溫菌（）和高溫菌（Sulfolobus）被逐漸地運(yùn)用于浸出銅精礦上，）被逐漸地運(yùn)用于浸出銅精礦上，為此，為此，BIOCOPTM工藝被開發(fā)出來。其中，工藝被開發(fā)出來。其中，1997年，智利建立了和溶年，智利建立了和溶劑萃取相結(jié)合的劑萃取相結(jié)合的2m3生物連續(xù)浸出半工業(yè)試驗處理次生硫化銅礦。

16、生物連續(xù)浸出半工業(yè)試驗處理次生硫化銅礦。1997年年9月至月至1999年年10月，建在智利丘基卡瑪塔（月，建在智利丘基卡瑪塔（Chuqicamata）的）的BIOCOPTM半工業(yè)試驗廠處理硫化銅礦精礦的成功經(jīng)驗（銅回收率達(dá)半工業(yè)試驗廠處理硫化銅礦精礦的成功經(jīng)驗（銅回收率達(dá)99%）驗證了）驗證了BIOCOPTM工藝技術(shù)上商業(yè)上的可行性。由工藝技術(shù)上商業(yè)上的可行性。由Codelco 與與BHP Bringfon兩家公司共同投資，在智利兩家公司共同投資，在智利Chuqicamata建設(shè)一座年產(chǎn)建設(shè)一座年產(chǎn)電銅電銅20000t的濕法提銅廠于的濕法提銅廠于2003年投產(chǎn)。該廠用年投產(chǎn)。該廠用BIOCOP

17、TM技術(shù)處理技術(shù)處理浮選硫化銅精礦，用高溫菌，操作溫度為浮選硫化銅精礦，用高溫菌，操作溫度為70。 銅銅整理整理ppt23細(xì)菌與硫化礦作用的掃描電鏡照片細(xì)菌與硫化礦作用的掃描電鏡照片細(xì)菌細(xì)菌細(xì)菌細(xì)菌硫化銅礦硫化銅礦整理整理ppt24Zaldivar 生物浸銅工廠（智利）生物浸銅工廠（智利）整理整理ppt25德興銅礦堆浸現(xiàn)場德興銅礦堆浸現(xiàn)場（Dump leaching) 德興銅礦堆浸廠德興銅礦堆浸廠左：酸性水庫左：酸性水庫 右：集液庫右：集液庫(合格液庫合格液庫) 整理整理ppt26 入堆品位：入堆品位：0.45%Cu0.45%Cu 浸出周期浸出周期7 7個月，銅浸出率大于個月，銅浸出率大于80

18、%80% 噸銅成本噸銅成本1.31.3萬元萬元 銅儲量由銅儲量由5050萬噸擴(kuò)大到萬噸擴(kuò)大到150150萬噸萬噸整理整理ppt279. 基礎(chǔ)理論研究n發(fā)現(xiàn)了更多的適合于浸礦的菌種，發(fā)現(xiàn)了更多的適合于浸礦的菌種，特別是中等嗜熱菌與高溫菌；特別是中等嗜熱菌與高溫菌； ( (詳見下圖詳見下圖) )整理整理ppt28中溫菌(mesophile)氧化鐵硫桿菌 簡稱T.f(Thiobacillus ferrooxidans)氧化鐵鐵桿菌 簡稱T.t(Thiobacillus thiooxidans)氧化鐵微螺菌 簡稱L.f(Leptospirillum ferrooxidans)中等嗜熱菌(moderat

19、e thermophile)Thiobacillus Caldus簡稱T.CaldusLeptospirillum thermoferrooxidans簡稱L.tSulfobacillum thermosulfidooxidans簡稱S.t高溫菌(thermophile)硫化葉菌(Sulfolobus)氨基酸變性菌(Acidans)硫桿菌屬微螺菌屬Sulfobacillus屬硫化葉菌屬Acidans屬整理整理ppt29 氧化鐵硫桿菌細(xì)胞形貌（放大1.5萬倍）整理整理ppt30 氧化鐵微螺菌細(xì)胞的電子顯微鏡照片整理整理ppt31 L. thermoferrooxidans(L.t)中等嗜熱菌 的

20、電子顯微鏡照片 整理整理ppt32 云南熱溫泉水中的高溫菌形貌（放大4萬倍） 整理整理ppt33n對浸礦細(xì)菌的性質(zhì)進(jìn)行了大量研究并開始對浸礦細(xì)菌的性質(zhì)進(jìn)行了大量研究并開始深入到基因水平，測定了主要浸礦細(xì)菌深入到基因水平，測定了主要浸礦細(xì)菌DNA序列，對浸礦細(xì)菌進(jìn)行了基因工程前序列，對浸礦細(xì)菌進(jìn)行了基因工程前期工作研究；期工作研究；整理整理ppt34 氧化鐵硫桿菌的不同菌株的DNA脈沖場凝膠電泳圖像（圖下數(shù)字為不同菌株的編號）1. TFD；2. VKM B-1160；3. TF 1292；4. TFG；5. TFN；6. TFBk；7. TFN；8. VKM B-158；9. ATCC19859

21、；10. TFV-1；11. TFW；12. TF97；13. TFR2.整理整理ppt35 通過改變膜轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，使有毒離子不能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，也能將原先就存在于胞內(nèi)的有毒離子泵出胞外； 通過特殊的金屬離子絡(luò)合劑在細(xì)胞內(nèi)外將有毒離子固定（一般固定細(xì)胞壁上），使其不能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)； 通過抗性基因編碼的高度特異性的離子泵出系統(tǒng)，將有毒離子泵出胞外，這是質(zhì)粒控制的抗性系統(tǒng)； 通過細(xì)胞的酶系統(tǒng)，將有毒離子轉(zhuǎn)變成低毒的物質(zhì)。研究了浸礦細(xì)菌對陰陽離子的抗性，初步揭示了浸礦細(xì)研究了浸礦細(xì)菌對陰陽離子的抗性，初步揭示了浸礦細(xì)菌對陰陽離子抗性的質(zhì)粒編碼機(jī)理，并進(jìn)行了質(zhì)?；蚓鷮﹃庩栯x子抗性的質(zhì)粒編碼機(jī)理，并進(jìn)行了質(zhì)粒

22、基因重組的嘗試。細(xì)菌對離子的抗性機(jī)理有內(nèi)在的（細(xì)菌的重組的嘗試。細(xì)菌對離子的抗性機(jī)理有內(nèi)在的（細(xì)菌的生理及遺傳特性），有以下生理及遺傳特性），有以下4 4個方面：個方面：整理整理ppt36n研究了細(xì)菌細(xì)胞與硫化礦之間的界面現(xiàn)研究了細(xì)菌細(xì)胞與硫化礦之間的界面現(xiàn)象，區(qū)別了附著細(xì)菌與未附著的游離細(xì)象，區(qū)別了附著細(xì)菌與未附著的游離細(xì)菌的作用，揭示了細(xì)胞外聚合層的存在菌的作用，揭示了細(xì)胞外聚合層的存在及其作用；及其作用；整理整理ppt37n對自養(yǎng)微生物浸出硫化礦的機(jī)理進(jìn)行了對自養(yǎng)微生物浸出硫化礦的機(jī)理進(jìn)行了大量研究并提出了若干不同的觀點；大量研究并提出了若干不同的觀點； 間接作用和直接作用機(jī)理 n間接作

23、用靠細(xì)菌衍生物的作用： MeS+2Fe3+ Me2+2Fe2+S0 所生成的Fe2+在細(xì)菌的參與下氧化成Fe3+： Fe2+1/4O2+H+ Fe3+1/2H2O Fe3+得以再生并再次去氧化硫化物，如此周而復(fù)始，循環(huán)進(jìn)行。細(xì)菌參與整理整理ppt38n直接作用 硫化物在細(xì)菌的參與下被O2所氧化：MeS+1/2O2+2H+ Me2+S0+H2O 細(xì)菌參與整理整理ppt39 直接作用存在嗎？nFe2+ 、S0在細(xì)菌參與下被氧化是細(xì)菌的直接作用，這種氧化是發(fā)生在細(xì)胞的內(nèi)部，是靠細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部的鐵硫氧化系統(tǒng)完成電子的轉(zhuǎn)移。n硫化礦的氧化時細(xì)菌的直接作用有爭議 提出直接作用這種論點的依據(jù)細(xì)菌+ Fe3+

24、浸出硫化礦的速率比單純的Fe3+浸出要快得多。 這個依據(jù)充分嗎？這個依據(jù)充分嗎？整理整理ppt40 越來越傾向于否定直接作用的存在上述直接作用的依據(jù)被否定不能自圓其說試驗表明硫化鋅這類硫化礦的浸出只有間接作用整理整理ppt41 閃鋅礦細(xì)菌浸出與化學(xué)浸出速率對比圖 Fe3+： 2g/L； 4g/L； 9g/L； 10g/L整理整理ppt42 黃鐵礦的氧化F有細(xì)菌但介質(zhì)電位偏低時，細(xì)菌雖然吸附在礦粒表面，但并沒有氧化發(fā)生。F有細(xì)菌存在同時也有Fe3+存在時發(fā)生黃鐵礦的氧化并形成刻蝕坑，但是坑內(nèi)未見有細(xì)菌（見圖所示）。FFe3+的氧化也形成類似的刻蝕坑。整理整理ppt43礦粒表面的刻蝕坑照片整理整理

25、ppt44 兩種氧化途徑 M2+S2O32- SO42-+H+ Tf,Tf, TtTt a a 生成硫代硫酸鹽生成硫代硫酸鹽 Fe3+ Fe2+ Tf,LfTf,Lf Fe3+ Fe2+ Tf,LfTf,Lf M2+Sn2- S80 SO42-+H+ TfTf ， TtTt TfTf ， TtTt b b 生成多硫化物生成多硫化物 MeS2MeS整理整理ppt45n開展了主要浸礦細(xì)菌鐵氧化系統(tǒng)分子生物學(xué)開展了主要浸礦細(xì)菌鐵氧化系統(tǒng)分子生物學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)了至少研究，發(fā)現(xiàn)了至少4 4種電子傳輸機(jī)理，其中以種電子傳輸機(jī)理，其中以氧化鐵硫桿菌研究得最多，其鐵氧化系統(tǒng)中氧化鐵硫桿菌研究得最多，其鐵氧化系統(tǒng)

26、中的絕大多數(shù)功能組份已得到了鑒定，其中有的絕大多數(shù)功能組份已得到了鑒定，其中有些已被分離純化，在此基礎(chǔ)上，提出了多種些已被分離純化，在此基礎(chǔ)上，提出了多種鐵氧化呼吸鏈模式鐵氧化呼吸鏈模式；整理整理ppt46 在細(xì)菌浸出過程中Fe2+的氧化是一個重要環(huán)節(jié)。該過程不僅使Fe3+再生使浸出介質(zhì)保持高的電位，同時通過這一過程細(xì)胞獲得能量用于自身的生長與繁殖。這一氧化過程最終的電子受體是O2： Fe2+1/4O2+H+ Fe3+1/2H2O 這一反應(yīng)在熱力學(xué)上是完全可行的，而且其趨勢很大，但在動力學(xué)上在則十分緩慢。但在細(xì)菌（氧化鐵硫桿菌、氧化鐵鐵桿菌）的參與下這一過程大為加快，這一過程發(fā)生在細(xì)菌內(nèi)部。

27、Fe2+通過細(xì)胞壁上的微孔滲透到細(xì)胞壁內(nèi)進(jìn)入周質(zhì)間隔，在那里把電子傳給呼吸鏈，自身變?yōu)镕e3+然后反滲透出細(xì)胞壁。電子通過呼吸鏈最后傳遞到細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)的溶解于細(xì)胞質(zhì)中的氧。不同的細(xì)菌電子傳輸鏈的組成不盡相同。 整理整理ppt47 R.C.Blake等指出，至少有四種Fe（）被氧化成Fe（）的電子傳輸鏈。一種是以C型細(xì)胞色素與鐵質(zhì)蘭素為主，例如氧化鐵硫桿菌。Tateo Yamanaka等分離出了氧化鐵硫桿菌細(xì)胞內(nèi)參與氧化電子傳輸?shù)母鹘M份并測定了它們的性質(zhì)參數(shù)。對于氧化鐵硫桿菌這一電子傳輸鏈由Fe（）oxidase（氧化酶）, 細(xì)胞色素 (Cytochrome) C552，鐵質(zhì)蘭素（Rusticya

28、nin）與 a a3型 的 C y t o c h r o m e C o x i d a s e 組 成 。整理整理ppt48而L.ferrooxidans與其它耐高溫菌的呼吸鏈中未能發(fā)現(xiàn)有鐵質(zhì)蘭素。在L. ferrooxidans的電子傳輸鏈中一種新的紅色細(xì)胞色素（Cyt579）為主，其分子量為16152，它明顯地不同于a-、b-、c-型細(xì)胞色素，在其它能氧化Fe2+的細(xì)胞中未能發(fā)現(xiàn)。即使對氧化鐵硫桿菌，上述物質(zhì)的排列順序也還不是很確定，最初提出鐵質(zhì)蘭素是電子傳輸鏈的首端，是第一電子受體，F(xiàn).C.Cox等證實鐵質(zhì)蘭素確能被Fe2+還原，這也許是前一結(jié)論的原因。但后來A.G.Lappin等發(fā)

29、現(xiàn)鐵質(zhì)蘭素與Fe2+之間的反應(yīng)十分緩慢。T.Yamanaka證明Fe2+細(xì)胞色素C552不能還原鐵質(zhì)蘭素。他提出鐵質(zhì)蘭素的作用是擴(kuò)大了電子從Cytochrome552 到Cytochrome oxidase 的通道（作為并聯(lián)的另一通道）。根據(jù)上述可以得出一個Fe2+在細(xì)胞內(nèi)氧化成Fe3+這一過程的圖景，示于下圖中。 整理整理ppt49 Cyt C552 RCu e e e Cyt aa3 2H+O2 H2O pH=6.5 2 4 3 5 周質(zhì)間隔 細(xì)胞膜 細(xì)胞質(zhì) pH=2 Fe2+ Fe3+ 1 細(xì)胞壁 Fe2+氧化的電子傳輸示意圖（對氧化鐵硫桿菌） 圖中：1 為膜孔隙；2 是Fe（）細(xì)胞色素

30、C oxidase，這種細(xì)胞色素還原細(xì)胞色素C552，但不能與鐵質(zhì)蘭素作用；3 是細(xì)胞色素Cyt-C552；4 是Rustisyanin（鐵質(zhì)蘭素），是一種分子量為16.5KD的可溶性周質(zhì)蘭銅蛋白，具有較高的氧化還原電位（+670mV）及酸穩(wěn)定性。其分子為單肽鏈蛋白，可通過其輔基Cu2+/Cu+的氧化還原反應(yīng)傳遞電子。在鐵生長環(huán)境中T.f體內(nèi)含高濃度的鐵質(zhì)蘭素，達(dá)可溶蛋白質(zhì)總量的5%；5 細(xì)胞色素aa3型。該酶的最小結(jié)構(gòu)單位由3個亞基組成，再由2個這樣的單位組成2聚體，每一個結(jié)構(gòu)單位含1個血紅素a輔基，1個銅原子。此種酶的光譜特征與細(xì)胞色素aa3相似。整理整理ppt50 后來（1996）Cav

31、azza C.等在氧化鐵硫桿菌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了另一細(xì)胞色素Cyt C4（分子質(zhì)量為30kDa），M.T.Giudici Orticoni等（1999）研究了Cyt C4與鐵質(zhì)蘭素之間在有Fe2+存在下的氧化還原反應(yīng)動力學(xué)，發(fā)現(xiàn)不論Fe2+濃度如何，Cyt C4不被Fe2+還原，但鐵質(zhì)蘭素在有大量Fe2+存在時還原Cyt C4，并將Cyt C4列入電子傳輸鏈并提出了有別于圖3-2的設(shè)想，F(xiàn)e2+ ? 鐵質(zhì)蘭素Cyt C4Cyt.oxidaseO2，在這一設(shè)想中鐵質(zhì)蘭素同樣不是電子傳輸鏈的首端（首端電子受體他們未能確定）。持相同觀點者還有C.Appia-Ayme等。 田克立等認(rèn)為，在氧化鐵硫桿菌鐵氧化

32、系統(tǒng)的研究中，各研究者所得出的結(jié)論不同。原因一方面可能是他們對所得資料的解釋不同，另一方面反映出在極端生長環(huán)境中強(qiáng)大的選擇壓力所造成的遺傳多樣性，使得不同種群之間能量代謝系統(tǒng)出現(xiàn)差異。整理整理ppt51n對各種礦物浸出過程動力學(xué)進(jìn)行了大量研究，對各種礦物浸出過程動力學(xué)進(jìn)行了大量研究，并揭示了很多重要現(xiàn)象，例如原電池效應(yīng)、黃并揭示了很多重要現(xiàn)象，例如原電池效應(yīng)、黃銅礦浸出緩慢的原因以及銀的催化作用等；銅礦浸出緩慢的原因以及銀的催化作用等； n在數(shù)學(xué)模型的建立方面，研究了氧的傳輸，建在數(shù)學(xué)模型的建立方面，研究了氧的傳輸，建立了槽浸的動力學(xué)與攪拌裝置模型；建立了生立了槽浸的動力學(xué)與攪拌裝置模型；建立

33、了生物浸出的動力學(xué)模型，柱浸、銅礦堆浸的數(shù)學(xué)物浸出的動力學(xué)模型，柱浸、銅礦堆浸的數(shù)學(xué)模型；模型；n在生物吸附方面進(jìn)行了大量的研究，研究了多在生物吸附方面進(jìn)行了大量的研究，研究了多種微生物吸附金屬離子的能力，吸附過程機(jī)理，種微生物吸附金屬離子的能力，吸附過程機(jī)理，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。整理整理ppt5210. 10. 微生物治理三廢微生物治理三廢 （1）用還原性細(xì)菌將有色金屬工廠的廢水中（含重金屬離子與SO42-）金屬離子除去，已經(jīng)投產(chǎn)的最大項目是荷蘭Budel-Dorplein的一個鋅精煉廠。該廠于1992年建成投產(chǎn)，設(shè)計能力為每小時處理污水300m3，所處理污水含鋅10

34、0mg/L，鈣100mg/L，硫酸1000mg/L。經(jīng)處理后的廢水排放指標(biāo)為：Zn0.3mg/L，Ca0.01mg/L，SO42-200mg/L；（2）氰化提金廠廢液中氰化物的微生物降解；（3）電鍍行業(yè)廢水中鉻的去除；（4）廢氣中有機(jī)物的微生物降解。 q用微生物治理廢水、廢氣已有產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用，主要在三個方面：整理整理ppt53l生物提銅法銅產(chǎn)量占全球銅總產(chǎn)量的生物提銅法銅產(chǎn)量占全球銅總產(chǎn)量的15%15%l次生硫化銅礦與原生硫化銅礦表外礦生物提銅大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化次生硫化銅礦與原生硫化銅礦表外礦生物提銅大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化l低品位原生硫化銅礦生物提銅即將實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化（低品位原生硫化銅礦生物提銅即將實現(xiàn)大規(guī)

35、模產(chǎn)業(yè)化（EscondidaEscondida） l難處理金礦生物預(yù)氧化（難處理金礦生物預(yù)氧化（BIOXBIOX）商業(yè)化應(yīng)用，已建成十余座工廠）商業(yè)化應(yīng)用，已建成十余座工廠l硫化鈷礦生物攪拌浸出實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，規(guī)模達(dá)到硫化鈷礦生物攪拌浸出實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，規(guī)模達(dá)到100100萬萬t t鈷精礦鈷精礦/a/al原生銅精礦攪拌浸出工藝原生銅精礦攪拌浸出工藝BioCOPBioCOPTMTM工業(yè)試驗成功（工業(yè)試驗成功（SpenceSpence）l酸性還原菌處理礦冶酸性廢水實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化酸性還原菌處理礦冶酸性廢水實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化v得到大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，顯著提升跨國礦業(yè)公司競爭力得到大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，顯著提升跨國礦業(yè)公司競爭力整理整理ppt54v生物冶金中試技術(shù)成果不斷涌現(xiàn)生物冶金中試技術(shù)成果不斷涌現(xiàn) l硫化鎳礦生物浸出技術(shù)：堆浸硫化鎳礦生物浸出技術(shù)：堆浸BioheapBioheap，攪拌浸出，攪拌浸出BioNicBioNic l硫化鋅礦生物提取技術(shù)：硫化鋅礦生物提取技術(shù)：BioZincBioZinc lGeoCoatGeoCoat技術(shù)用于難處理金礦技術(shù)用于難處理金礦/ /銅礦堆浸銅礦堆浸v積極開展前期技術(shù)研究，生物冶金技術(shù)拓展應(yīng)用于氧化礦積極開展前期技術(shù)研究，生物冶金技術(shù)拓展應(yīng)