第六章_微生物湿法冶金.ppt

第六章 微生物湿法冶金 基本情况 国外在生物冶金方面的研究起步较早，目前许多国家已实现了铜 矿、油矿、金矿等一系列矿种的微生物工业化浸出生产。此外， 已有大量的现代生物学手段被引入工业化生产，对其中的金矿微 生物进行有效监控。如用免疫荧光标记技术来活体检测菌体的吸 附过程，用蛋白质定量分析来确定菌体对矿石的吸附量等。 国内系统研究适于1959年。1972年开始有微生物湿法冶金技术 应用于工业化生产（细菌浸出铜铀半生矿）。1977年完成高硫锰 矿和锡矿的微生物浸出半工业化生产。1994年在陕西进行吨位黄 铁矿类型贫瘠矿的细菌堆浸实验，金回收率提高58％（原矿含金 量只有0.54g/吨）；1995年以后有更多的开发应用。 但跟国外比还有很大差距，如对浸矿微生物菌种没有监控，对菌种生理状态等也缺乏全面认识，不能很好指导浸矿。我国还 没有真正建立起一家细菌浸矿工厂。 第一节 与微生物冶金有关菌类的开发 ? 与微生物冶金有关的菌类 ? 微生物冶金的原理 ? 浸矿用菌的开发途径 1.与微生物冶金有关的菌类 硫杆菌属 包括至少14种，最重要的是氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌。硫杆菌属无机化能营养型，细胞为革兰氏阴性，棒状。直径0.3 ~0.8 μm ,长0.9~2.0 μm 。菌体通过单极生鞭毛进行运动，许多菌体表面还有粘液层。 钩端螺菌属 所有的钩端螺菌属菌都是严格好氧微生物，专一性地通过氧化溶液中的Fe3＋或矿物质中的Fe2＋来获取能量。 硫化杆菌属 能量来源是Fe2＋、硫磺和其它矿物。该属菌严格好氧且极度嗜酸。嗜酸嗜热古生菌纲 该类群中，一共有四个属的菌（硫化叶菌属、酸菌属、生金球菌属及硫球菌属），均为好氧菌，极度嗜热嗜酸，球形，不具运动性，不具有鞭毛，兼性无机化能自养。 2.微生物冶金的原理 细菌直接作用浸矿 细菌对矿石存在着直接氧化的能力，细菌与矿石之间通过 物理化学接触把金属溶解出来。某些靠有机物生活的细菌，可 以产生一种有机物，与矿石中的金属成分嵌合，从而使金属从 矿石中溶解出来。 细菌间接作用浸矿 细菌能把金属从矿石中溶浸出来是细菌生命活动中生成 代谢物的间接作用 ，例如细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后 通过硫酸或硫酸铁作为溶剂浸提出矿石中的有用金属 。 浸矿微生物开发 1.选择适合的采样地点 浸矿微生物可能存在的地点： 矿山、矿堆或尾矿中流淌出来的酸性水 矿石本身 热泉水样或矿浆 微生物一般集中选择在低pH条件下，其最适生长温 度分为30℃（中温菌）、45℃（中度嗜热菌）或70～ 80℃（极度嗜热菌）的类群。 堆矿环境呈酸性，温度60～80 ℃，是理想的采样地 点。这些菌活跃在浸矿液、矿石表面等区域。 2.在合适条件下培养样品 培养基的选择 刚采集到的样品一般不直接用于接矿培养基来培养。通常选 择一些易于菌体分解利用的培养物来扩大菌体数量。 由于冶金菌多为自养型细菌，培养基中一般加入硫酸胺或硝 酸钾、磷酸钾、硫酸镁、硫酸铁、硫等作为N及矿物质来源。 培养温度的初步确定 培养温度根据菌种来源而定。有适合30℃培养的，但中度嗜热 菌的最佳生长温度约50℃，极度嗜热菌最适生长温度60~70℃。 通过初步设定培养温度可以有选择地获得一些适于特定环境浸出 的微生物类群。培养基pH以3～4为宜。还必须通气，避免阳光照 射等以利繁殖。 3.驯化培养 驯化培养就是不断提高目的矿样在培养基中的浓度，同时不断减少其他易于被菌体分解利用的化合物的量，直至完全停止。 驯化培养实际上是定向选择抗性菌体的过程，一开始可能所需时间比较长，但随着目的菌数的不断增多，驯化培养的周期会不断缩短。 当菌体对某种金属离子具有较强的耐受力，或菌数在一个较短周期内到达108～109个/ml时，驯化菌样就可用于生物浸矿试验。 4.浸矿试验 浸矿试验要注意以下因素： 酸度： 细菌氧化过程中，pH的选择非常重要。有菌体培 养 物、处理硫化矿物及氧化工艺造成的影响。 大部分控制pH2～3。 通气 ： 对好氧嗜酸菌很重要。 当溶解氧下降至0.5~1.0mg/L 时，细菌氧化很 快停止。但堆矿工艺不通气，只在矿堆上撒水。 温度： 一般情况下，细菌最适生长温度并不等于最适浸出温度。 每种细菌都有最适生长温度与浸出温度。 硫化矿物的量：搅拌浸出法矿浆浓度并非越高越好。较高矿浆浓 度下，需氧量高，需提高搅拌速度，对细菌剪切力随之增加，使细 菌难于吸附到矿物表面；同时在同样条件下