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“冶金企业环境保护和三废治理”课程论文目录生物冶金技术发展概况 - 2 -一、生物冶金产生背景 - 2 -二、生物冶金的概念 - 2 -三、生物冶金中的微生物培养 - 3 -四、生物冶金的机理 - 3 -五、生物冶金的工艺过程 - 4 -六、生物冶金的特点 - 4 -七、生物冶金的应用领域 - 5 -八、生物冶金的发展趋势 - 5 -九、结语 - 6 -参考文献 - 7 -生物冶金技术发展概况一、生物冶金产生背景我国是有色金属矿产的储量大国和消耗大国，目前我国易采易选冶矿已为数不多，而现有的常规物理、化学选冶方法由于回收率低、资源损耗大、生产成本高和对环境污染严重等问题已不适应经济社会可持续发展得要求在这种情况下， 微生物特别是细菌，在矿物分离方面的作用逐渐引起人们的重视：它既可用于矿物的就地浸出，也可用于工厂矿物处理、废水废渣处理；并且微生物浸矿具有投资少、生产成本低、工艺流程短、设备简单、环境友好、能处理复杂多金属矿物等优点[1]，可以预见，细菌浸矿的广泛应用，必将引起传统矿物加工处理技术的一场重大变革，为人类合理高效利用矿藏资源开辟新的图景。

二、生物冶金的概念生物冶金技术，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，这些浸矿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为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通过化学和生物作用将酸性金属氧化成可溶性硫酸盐，不可溶解的贵金属进入残留物中，铁、砷和其他贱金属，如铜、镍和锌等进入溶液溶液可与残留物分离，在溶液中和之前，用传统加工方式，如溶剂萃取，回收贱金属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[2]这种利用微生物的性质, 结合湿法冶金等形成的相关工艺，于1983年第五届细菌浸出国际会议上正式被命名为生物冶金三、生物冶金中的微生物培养目前，生物冶金中常见的浸矿微生物主要有氧化铁硫杆菌( thiobacillus ferrooxidans) 、氧化硫硫杆菌( thiobacillus thiooxidant ) 、硫化芽孢杆菌( sulfobacillus) 、氧化铁杆菌( ferrobacillus ferrooxidant ) 、氧化亚铁硫杆菌(thiobacillus ferroox idans)、高温嗜酸古细菌( thermoacido philic archaebacteria) 、微螺球菌属( 1eptospirillum) 等，一般多个菌种混合培养，生长环境各异。

有些生长在常温环境，有些则能在50-70℃或更高温度下生长不同菌种可以处理不同的矿物，如硫化矿氧化过程中会产生亚铁离子和硫元素及相关化合物，浸矿微生物一般选用化能自氧菌，它们从氧化亚铁或硫元素及其相关化合物获得能量， 吸收空气中的O2和CO2，并吸收溶液中的金属离子及其它所需物质，完成开尔文循环生长[3,4]根据最佳生长温度，将浸矿微生物分为三类：中温菌、中等嗜热菌、高温菌表1为几种生物冶金中常见细菌的性质[5]注: RISCs指还原态无机硫化合物，即Reduced inorganic sulfur compounds四、生物冶金的机理目前认为，细菌与金属硫化物的作用是一个化学变化的过程，具体的作用机制有三种[6]1. 间接浸出机制细菌不与矿物接触，通过产生的Fe3+和H+氧化溶解矿物Fe2+ +(细菌)→Fe3+ ，MxS+2Fe3+ = 2Fe2+ + S0+xM( 2- x ) + ，式中M为Zn，Pb，Co，Ni，Bi，UO2 等[7]2. 接触浸出机制细菌通过胞外聚合层(EPS)与矿物接触，以EPS层作为反应区域，EPS层富含Fe3+和胶体硫或硫中间产物，铁氧化菌通过产生Fe3+氧化矿物，硫氧化菌通过产生H+溶解矿物。

MS+2O2=MSO4，式中M为Zn，Pb，Co，Ni等金属[7]3. 协作浸出机制同时存在接触细菌和游离细菌，接触细菌通过EPS层与矿物接触；游离细菌以接触细菌溶解矿物产生的胶体硫、硫中间产物和矿物碎片为能量产生Fe3+和H+，通过间接机制溶解矿物五、生物冶金的工艺过程根据处理规模和矿石配置，生物冶金技术可分为三类1. 堆浸法此法处理量大，一次可处理几千到几十万吨，但占地面积大，所需劳动力多以硫化矿提铜为例：堆浸含铜浸出液萃取铜矿石破碎微生物高纯阴极铜电积图2、生物堆浸提铜工艺流程图2. 池浸法在耐酸池中注满含菌提取液，再加入矿石粉，机械搅拌此法一次可处理几十到几百吨矿粉，处理量少但易于控制3. 地下浸提法此法是在开采完毕的场所和部分露出的矿体上浇淋细菌溶浸液，或者在矿区钻孔至矿层，将细菌溶浸液由钻孔注入，通气，待溶浸一段时间后，抽出溶浸液进行回收金属处理此法在矿床上直接提取金属，节省人力物力，减少了环境污染[8,9]六、生物冶金的特点与传统矿冶工艺依赖高温、高压、强酸、强碱等苛刻条件下的“强烈反应”来分解矿物提取制备金属的工艺相比，生物冶金技术有以下优点[10]：1. 反应温和利用微生物催化作用，在常温、常压及低酸条件下进行较温和的反应，不需冷却设备，节约了投资和运营成本，减少了劳动安全和健康问题。

2. 工艺流程简单化，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；并且处理量大、易操作、生产成本低、产品价值高3. 无SO2等有害气体排放、溶液循环利用，对环境污染小，废弃物处理成本降低；工艺中矿石不需细磨，符合节能减排的要求4. 能较经济地处理常规法难以处理的某些低品位矿石，提高资源利用率，拓宽找矿领域；适合于开发偏远交通不便地区资源，规模可大可小5. 细菌易于培养，对生产条件的适应力较强当然，作为一种矿冶技术，它也存在一些缺点，主要有[2]：1. 浸出时间通常为几天，与焙烧和高压氧化的传统法技术相比，时间较长2. 难以处理碱性矿和碳酸盐型矿七、生物冶金的应用领域生物冶金技术的诸多特点使其应用领域日渐广泛目前主要应用于以下几方面[10]：1. 次生硫化铜矿(辉铜矿、铜蓝、斑铜矿等)生物堆浸；2. 原生硫化铜矿(黄铜矿)生物堆浸及精矿生物搅拌浸出；3. 硫化镍、钴、锌矿的生物浸出；4. 煤炭脱硫，铝土脱硅、红土镍矿等生物冶金；5. 难处理金矿生物预氧化；6. 常规方法难以分离的多金属矿、精矿和含多种金属的尾矿的处理八、生物冶金的发展趋势生物冶金技术是现代科学交叉发展而产生的一门新兴技术，其发展前景广阔。

目前，存在诸多技术瓶颈有待解决[10,11]1. 高效浸矿菌种选育：耐寒/ 耐高温/ 耐盐/ 高活性浸矿菌种选育与浸矿应用、异养菌的选育与浸矿应用、浸出过程中微生物生态变化与控制技术研究、现代分子生物学技术在微生物浸矿中的应用2. 微生物浸矿机理研究：酶催化机理、矿冶工艺中的生物代谢过程、微生物培育生长与工艺条件的匹配，生物选矿药剂的研制3. 生物浸出过程基础理论与工程化技术研究：生物提取过程的热力学和动力学及电化学、浸出过程中细菌生长模式、浸出过程数学模拟、生物冶金工程化技术的完善与标准化4. 生物冶金技术的应用领域：黄铜矿生物堆浸技术开发、镍钴锌等硫化矿生物浸出技术开发、低温生物堆浸技术研究、异养菌在煤炭浮选、铝土脱硅、红土镍矿等的应用研究，黑色页岩、大洋锰结核等含有金属的矿物的浸出5. 露天及地下堆浸的工程开发6. 贵金属和稀有金属的生物吸附7. 煤中硫的生物脱硫及非金属矿脱硫九、结语 矿产资源是一个国家重工业发展的基础，随着高品位、易选冶的有色金属矿藏的逐步减少，对低品位矿的综合高效利用，必定会成为未来有色金属行业发展的一个重要方向而生物冶金技术，以其装备简单、流程短、成本低、较强的处理低品位矿的能力，正在逐渐受到青睐。

可以相信，未来的有色冶金行业，生物冶金必将大放光彩作为一个冶金人，我们要紧跟时代脚步，掌握新技术，为祖国的冶金行业做出贡献参考文献[1].龚文琪，魏鹏等.微生物技术及21世纪矿产资源开发[ J ].中国非金属矿工业导刊，2000(5): 25~28.[2].陆文华.生物冶金技术及其应用[ J ].全球经济瞭望周刊，2000，6(174): 55.[3].罗祖虞.微生物冶金历史、现状、展望[ J ].昆明理工大学真空冶金所学术报告会，2001.[4].魏以和等.矿物生物技术的微生物学基本方法[ J ].国外金属矿，1996，1: 14~27.[5].陈勃伟，温建康.生物冶金中混合菌的作用[ J ].金属矿山，2008,4(382): 14.[6] Tributsch H. Direct versus indirect bioleaching[ J ]. Hyd rometallur2gy，2001，59: 1772185.[7].李宏煦，王淀佐.生物冶金中微生物及其作用[ J ].有色金属，2003,2(55)：60~61.[8].贺治国等.细菌浸出硫化矿物技术的现状和进展[ J ] . 矿产保护与利用，2002，5: 41~ 45.[9].赵贺永.地下溶浸采矿技术与我国铀矿山的可持续发展[ J ].矿业快报，2005，12.[10].温建康.生物冶金的现状与发展[ J ].中国有色金属，2008，10:74.[11].彭艳平，余水静. 我国生物冶金研究的发展概况[ J ].矿业快报，2006，12(452)：10.- 7 -。