微生物冶金概述課件

1、微生物與冶金工業(yè)的發(fā)展微生物冶金的原理前言 隨著人類社會(huì)的快速發(fā)展，人類對自然資源的需求量與日俱增，自然礦產(chǎn)資源的枯竭，對礦冶工作提出了更高的要求。 微生物冶金技術(shù)是近代學(xué)科交叉發(fā)展生物工程技術(shù)和傳統(tǒng)礦物加工技術(shù)相結(jié)合的工業(yè)上的一種新工藝，其能耗少、成本低、工藝流程簡單、無污染等優(yōu)點(diǎn)，在礦物加工、三廢治理等領(lǐng)域展示了廣闊的應(yīng)用前景，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。1 微生物冶金技術(shù)生物冶金:是利用某些微生物或其代謝產(chǎn)物對某些礦物（主要為硫化礦物）和元素所具有的氧化、還原、溶解、吸收等作用，從礦石中將有價(jià)元素選擇性浸出，制備高純金屬及其材料的新技術(shù)。 按照微生物在礦物加工中的作用可將生物冶金技術(shù)分為：生

2、物浸出、生物氧化、生物分解。 生物浸出：硫化礦的細(xì)菌浸出的實(shí)質(zhì)是使難溶的金屬硫化物氧化，使其金屬陽離子溶入浸出液，浸出過程是硫化物中S2-的氧化過程。 生物氧化：對于難處理金礦，金屬以固-液體或次顯微形態(tài)被包裹于砷黃鐵礦、黃鐵礦等載體硫化礦物中，應(yīng)用傳統(tǒng)的方法難于提取，很不經(jīng)濟(jì)。應(yīng)用生物技術(shù)可預(yù)氧化載體礦物，使載金礦體發(fā)生某種變化，使包裹在其中的金屬解離出來，為下一步的氰化浸出創(chuàng)造條件，從而使金屬易于提取。生物分解：鋁土礦存在許多細(xì)菌，該類微生物可分解碳酸鹽和磷酸鹽礦物。 微生物濕法冶金技術(shù)是一門新興的礦物加工技術(shù),它包括微生物浸出技術(shù)和微生物浮選技術(shù)。 公元11世紀(jì)，我國史書記載有“膽水浸銅

3、”，可見古人很早就會(huì)利用生物冶金技術(shù)。 “膽水浸銅法”，是指把鐵放在膽礬（硫酸銅的古稱，又稱石膽）水中浸泡，膽礬水與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，水中的銅離子被鐵置換而成為單質(zhì)銅沉積下來的一種產(chǎn)銅方法。2 微生物濕法冶金的發(fā)展1958年美國用細(xì)菌在銅礦中浸出了金屬銅，之后有20多個(gè)國家的學(xué)者開展了微生物冶金工業(yè)的應(yīng)用的研究。1966年加拿大細(xì)菌浸出鈾的研究和工業(yè)應(yīng)用獲得成功，使得應(yīng)用微生物技術(shù)在低品位金屬礦、難浸金礦、礦冶廢料、礦冶廢料處理等方面的應(yīng)用呈現(xiàn)較好的前景。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了銅礦、鈾礦、金礦等一系列礦種的微生物浸出生產(chǎn)。南非、加拿大、美國、英國先后有工廠投入生產(chǎn)應(yīng)用。生物冶金細(xì)菌學(xué)研究進(jìn)展abcde幾種浸

4、礦細(xì)菌SEM照片a：Acidithiobacillus ferrooxidans；b：Acidithiobacillus caldus；c：Acidithiobacillus albertensis；d：Leptospirillum ferrophilium；e：Acidiphilium spp.最初是由Colmer與Hinkel，分離得到了氧化亞鐵硫桿菌（T.f），拉開了生物冶金細(xì)菌學(xué)的研究。現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Acidithiobacillus ferrooxidans、Leptospirillum ferrooxidans和Acidiphilium spp等幾十個(gè)種屬普遍存在于浸礦廢水中的。嗜酸

5、氧化亞鐵硫桿菌是目前生物冶金最有應(yīng)用價(jià)值的一個(gè)種。屬革蘭氏陰性，化能自養(yǎng)菌，好氧嗜酸，主要生長在pH1-3的環(huán)境中。到80年代，對難浸出礦石進(jìn)行細(xì)菌預(yù)氧化的工業(yè)實(shí)踐大大推進(jìn)了微生物技術(shù)在礦石冶金的應(yīng)用。在加拿大、俄羅斯、印度等國，廣泛使用細(xì)菌法溶浸鈾礦?？梢詮牡推肺烩櫟V石（0.01%0.05%U3O8)中回收鈾、而其成本僅為其它方法的一半。用細(xì)菌法溶浸鎳礦石，只需5-15天，可浸出鎳80%90%，而無菌溶鎳的提取率僅為9.5%12% 在微生物濕法冶金領(lǐng)域，大量的現(xiàn)代生物技術(shù)也相繼引入并被應(yīng)用，如采用免疫熒光標(biāo)記技術(shù)可以進(jìn)行活體檢測菌體對礦石的吸附過程，用蛋白質(zhì)定量分析方法來確定菌體對礦石的吸附

6、量等。3、微生物冶金的優(yōu)點(diǎn)提高金和賤金屬的回收率；從商業(yè)角度證實(shí)下游技術(shù)如溶劑萃取、電積法可用于經(jīng)生物技術(shù)處理過的溶液現(xiàn)物生產(chǎn)賤金屬；生產(chǎn)過程的簡單化降低了前期投入和運(yùn)營費(fèi)用，縮短了建設(shè)時(shí)間，維修簡單方便；生產(chǎn)在常壓和室溫（約為25攝氏度）條件下進(jìn)行，不用冷卻設(shè)備，節(jié)約了投資和運(yùn)營資本；生物浸出的廢棄物為環(huán)境所接受，節(jié)約了處理廢棄物的成本，生物浸出的廢棄物的預(yù)防措施也很少；細(xì)菌易于培養(yǎng)，可承受生產(chǎn)條件的變化，對水的要求也很低，每百萬水溶液中可溶解固體物2萬份。4 、細(xì)菌冶金的限制罐浸出的時(shí)間通常為46天，與焙燒和高壓氧化的幾小時(shí)相比，時(shí)間較長；難以處理堿性礦床和碳酸鹽型礦床；如工藝放大、金屬回

7、收周期、回收率、經(jīng)濟(jì)核算問題等。生物脫硫設(shè)備幾種微生物可利用礦石5 、微生物冶金的現(xiàn)狀國內(nèi)： 目前，以中南大學(xué)邱冠周教授為首席科學(xué)家已正式啟動(dòng)“微生物冶金的基礎(chǔ)研究”，該項(xiàng)目以教育部為依托、由中南大學(xué)為第一承擔(dān)單位，北京有色金屬研究總院、山東大學(xué)、中國科學(xué)院過程工程研究所、北京礦冶研究總院和長春環(huán)境研究院等單位協(xié)作承擔(dān)，這標(biāo)志著我國有色金屬礦產(chǎn)選冶領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究進(jìn)入了與國際一流水平同步的發(fā)展階段。國外: 近年來，在國外該技術(shù)的研究與應(yīng)用已成為礦冶領(lǐng)域熱點(diǎn)。堆浸在銅、金等金屬的提取上獲得工業(yè)應(yīng)用。自1980年以來，智利、美國、澳大利亞等國相繼建成大規(guī)模銅礦物堆浸廠。對于鋅、鎳、鈷、鈾等金屬的生物提取技術(shù)亦得到研究。6、微生物冶金的前景展望