微生物冶金-PPT课件剖析

微生物冶金Microbio hydrometallurgy 一微生物冶金的定义和分类 微生物冶金是指以细菌为主体的微生物技术应用于矿产资源的提取冶金 在相关微生物存在时 由于微生物的催化氧化作用 将矿物中有价金属以离子形式溶解到浸出液中加以回收 或将矿物中有害元素溶解并除去的方法 微生物冶金包括生物浸出 生物吸附 生物选矿和富集 废弃物生物重整等4个方面 应用于微生物冶金的微生物包括细菌 真菌 藻类和霉菌等 细菌是其中研究最深入 应用最广泛的一类微生物 二生物与冶金关系 在生物六界中 除病毒外 其他五界均能在不同程度上从自然界提取或富集金属的作用 微生物在冶金过程中的作用 1 微生物浸出 2 微生物氧化 3 微生物吸附与积累 浸矿微生物主要有 氧化铁硫杆菌氧化硫硫杆菌硫化芽孢杆菌氧化铁杆菌高温嗜酸古细菌微螺球菌属 三微生物湿法冶金的意义 我国是一个有色金属矿产资源储量大国 同时也是消费大国 经过半个多世纪的生产消耗 易采易选冶矿已为数不多 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社会经济可持续发展要求 在此情况下 微生物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生产成本低 投资少 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 因此细菌浸矿的广泛应用 将引起传统矿物加工产业的重大变革 为人类 资源与环境的可持续发展开辟广阔的前景 生物冶金是指在相关微生物存在时 由于微生物的催化氧化作用 将矿物中有价金属以离子形式溶解到浸出液中加以回收 或将矿物中有害元素溶解并除去的方法 许多微生物可以通过多种途径对矿物作用 将矿物中的有价元素转化为溶液中的离子 利用微生物的这种性质 结合湿法冶金等相关工艺 形成了生物冶金技术 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 四生物冶金优缺点 一 生物冶金的主要优点有 1 提高金和贱金属的回收率 2 从商业角度证实下游技术如溶剂萃娶电积法可用于经生物技术处理过的溶液现物生产贱金属 3 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 4 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 5 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 6 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 二 生物冶金的主要缺点是 1 罐浸出的时间通常为4 6天 堆浸的时间通常为200 300天 与焙烧和高压氧化的几小时相比 时间较长 2 难以处理碱性矿床和碳酸盐型矿床 五微生物湿法冶金的历史沿革及前景展望 微生物冶金是即古老又年轻公元前600多年的 山海经 就有记载 但人们对其有本质上的认识从1954年开始 1955年申请了生物堆浸的专利 生物湿法冶金是二十年来冶金领域十分活跃的学科之一 与传统氧化工艺相比 生物氧化工艺其成本低 无污染 对低品位难处理的硫化矿矿产资源的有效开发利用有着广阔的工业应用前景 相信在不远的将来 生物湿法冶金一定会得到更加广泛的应用 目前生物浸出技术主要应用于低品位矿物资源的再利用并取得了很好的效果 但在浸出速度 工艺优化 开发新菌种 研发反应设备等方面仍有巨大的发展潜力 另外 若能将生物浸出技术进一步应用于冶金 材料 化工等行业排放的大量工业有害废物如铬渣 砷碱渣等的治理 则可极大地拓展其应用范围 并给工业固体废弃物的处理提供很好的途径 七微生物湿法冶金的进展 1947年 美国Colmer和Hinkle从矿山酸性坑水中分离鉴定出氧化亚铁硫杆菌 并证实了微生物在浸出矿石中的生物化学作用 细菌浸出在冶金工业上获得成功应用主要是3种金属的回收 铜 铀 金 自1958年美国利用微生物浸铜和1966年加拿大利用微生物浸铀的研究及工业化应用成功之后 已有30多个国家开展了微生物在矿冶工程中的应用研究工作 而且继铜 铀 金的微生物湿法提取实现工业化生产之后 钴 锌 镍 锰的微生物湿法提取也正由实验室研究向工业化生产过渡 我国微生物浸矿技术方面的研究是从20世纪60年代末开始的 已先后在铀 铜等金属的生产应用中取得成功 一 细菌浸铜 迄今为止 利用微生物技术处理的铜矿石都是一些硫化矿 在微生物的作用下 矿石中的铜硫化物首先被氧化溶解出来 同时生成一些氧化能力较强的物质 如H2SO4 Fe2 SO4 3等 它们可以氧化其他铜硫化物或铜氧化物 美国在细菌氧化堆浸处理铜矿方面起步较早 开展了多方面的研究 技术也比较成熟 1994年采用此法生产的铜价值已超过3 5亿美元 从世界上第1座铜的微生物堆浸工厂于1950年在美国的Kennecott铜业公司建成投产 到20世纪80年代 世界上共有14座 我国2座 铜的微生物氧化提取厂投入生产 二 细菌浸铀 在大多数铀矿石当中 都存在一些金属硫化矿 比较常见的有黄铁矿 FeS2 黄铁矿为浸矿细菌提供了能源 矿石受浸矿细菌的浸蚀作用 生成FeSO4和H2SO4 FeSO4在细菌作用下 很快被氧化为Fe2 SO4 3 而很好的氧化剂 又可以氧化黄铁矿 FeS2 Fe2 SO4 3 3FeSO4 2S反应生成的元素硫也是细菌的能源 受细菌氧化生成H2SO4 在H2SO4和Fe2 SO4 3存在的条件下 铀矿物被溶解出来 反应如下 UO2 Fe2 SO4 3 UO2SO4 2FeSO4 三 细菌浸铀的发展 1965年葡萄牙堆浸年产U3O845t 加拿大井下细菌回收83 87 6t a 法国井下和堆浸回收的U3O8在40t a左右 经过20年的发展 加拿大生物铀的年产量已达420t之多 法国也有一些铀矿用细菌进行地下浸出 如埃卡尔勃耶尔铀矿原以化学浸出为主 后改用细菌浸出 到1975年产铀由原25t增至635t 此外 美国 南非等也用这一方法生产铀 我国湖南某矿曾进行半工业试验 浸出率50 60 四 难处理金矿的细菌氧化 生物氧化工艺是近年发展起来的一种金矿氧化新工艺 其过程简单 投资少 生产成本低而且对环境的影响很低 现在越来越受到重视 目前金的生物氧化浸出主要限于处理难浸金矿石 作为氰化提金的预处理 而且浸出方式均采用浮选精矿充分搅拌浸出 五 难浸金矿的细菌氧化工业 难浸金矿的细菌氧化预处理最早是1964年法国人尝试利用细菌浸取红土矿物中的金 取得了令人鼓舞的效果 1977年苏联最先发表了实验结果 北美最先用搅拌反应槽对难浸金矿石及精矿进行细菌氧化 对于搅拌反应槽式细菌氧化厂的投产和推广 具有奠基作用 1984 1985年 加拿大GiantBay微生物技术公司对北美及澳大利亚的30多种金精矿进行了细菌氧化实验 1986年南非金科公司的Fairview金矿建立世界上第1个细菌氧化提厂 实现了难浸金矿细菌氧化预处理法的首次商用 继南非后 巴西 澳大利亚 美国 加纳 秘鲁等国生物技术预处理金矿的工厂纷纷投入运营 世界上第1座大型细菌处理厂是加纳的Ashanti生物氧化系统 1995年扩建设计规模为960t a 细菌冶金在美国的矿冶工程中已占有相当重要的地位 美国黄金总产量的1 3是用生物堆浸法生产的 美国内华达州的Tomkinspytins金矿1989年建成生物浸出厂 日处理1500t矿石 金回收率为90 美国加纳Ashanti微生物浸出厂在1994年能处理720t d金精矿 年产黄金100万盎司 六 细菌浸出其他金属 法国BRGM研究中心在乌