《生物冶金》课程教学大纲

1、生物冶金课程教学大纲课程英文名称：Biohydrometallurgy课程编号：133998300课程类别：专业课课程性质：选修课学 分： 2学分学 时： 32学时（其中：讲课学时：32 实验学时：0 上机学时：0）适用专业：矿物加工工程开课部门：环境与资源学院地质与矿物工程系一、课程教学目的和课程性质生物冶金是高等院校矿物加工工程专业的专业选修课程。生物冶金是一门交叉学科，涉及微生物学、分子生物学、冶金学、矿物学、电化学、固体物理、传热质理论和高等数学等。主要研究资源微生物处理技术的发展历史、趋势以及与传统矿物加工方法的关系，同时介绍了相关的微生物学基础知识；系统介绍了目前处理矿产资源的主要

2、微生物的种类和特性，以及微生物技术的工艺操作；详细介绍了微生物技术在处理铜矿、难处理金矿、铀矿、锰矿、镍矿、铅锌矿、钼矿、稀有金属矿中的应用及在煤炭脱硫、重金属吸附等具体矿物加工中的应用。二、本课程与相关课程的关系先修课程： 矿物学、高等数学、化学选矿后续课程： 矿物加工工程设计、矿产资源加工前沿技术三、课程的主要内容及基本要求第一单元 绪论（2学时）知 识 点矿物资源微生物处理技术的历史回顾；矿物资源微生物处理技术的研究及应用概况；矿物资源微生物处理技术的发展趋势；浸矿用微生物的能量代谢机理及菌种改良；矿物资源微生物技术的未来发展方向。 重 点矿物资源微生物处理技术的研究和应用；浸矿细菌的能

3、量代谢机理及改良；生物冶金技术的未来发展方向。难 点浸矿细菌的能量代谢机理及改良。基本要求1、识 记：生物冶金、直接作用机理、间接作用机理等。2、领 会：生物冶金技术的基本原理；浸矿细菌的能量代谢机理及改良的基本方法。3、简单应用：生物冶金技术的主要发展方向和原理。4、综合应用：生物技术可用于那些矿石的回收利用。第二单元 微生物学基础（6学时）知 识 点微生物的概念；微生物的分类和命名；微生物的共同特点及特性；微生物的酶；微生物的营养；微生物的产能代谢；微生物的生长及繁殖；影响微生物生长的环境因素。 重 点微生物的分类、命名；微生物的共同特点及特性；微生物的酶、营养、产能代谢、生长及繁殖；影响

4、微生物生长的环境因素。难 点浸矿微生物的酶。基本要求1、识 记：微生物；微生物分类及特点；细胞结构；酶、分类及其特性；酶的组成和结构；新陈代谢；微生物的培养基；发酵；无氧呼吸；生长；繁殖。2、领 会：细菌的培养特征；细菌的物理性质和化学性质；酶活力及其影响因素；微生物的营养及营养类型；葡萄糖有氧呼吸过程3个阶段；影响微生物生长的环境。3、简单应用：应用革兰氏染色法鉴别细菌；在显微镜下观察细菌形状、大小。4、综合应用：应用习惯命名法、系统命名法对酶的进行命名；能根据研究目的设计简单的培养基。第三单元 矿物加工工程中几种常用的微生物 （4学时）知 识 点处理硫化物矿石的微生物：氧化亚铁硫杆菌、还原

5、硫的细菌、无色硫细菌、光合自养硫细菌、其他种类的硫细菌；处理含锰矿石的微生物及其特性；分解难溶磷酸盐的微生物；吸附和沉积重金属离子的一些微生物。重 点氧化亚铁硫杆菌、还原硫的细菌、无色硫细菌、光合自养硫细菌、其他种类的硫细菌；氧化锰的微生物；还原锰的微生物；分解难溶磷酸盐的微生物种类及其特性；难 点能源物质铁、硫的代谢转化。基本要求1、识 记：常见的浸矿微生物。2、领 会：对硫化物矿物浸出的催化作用；对黄铁矿表面性质的影响；微生物对锰氧化过程的催化机制；还原锰的微生物的种类及特性；微生物吸附和沉积重金属离子的机理。3、简单应用：根据矿物性质选择合适的浸矿微生物。4、综合应用：根据矿石氧化溶解机

6、制设计培养基、筛选、驯化细菌。第四单元 微生物浸矿工艺及其影响因素（4学时）知 识 点 微生物浸矿工艺；微生物浸矿流程；微生物浸矿设备；浸矿用微生物的连续培养；微生物浸出剂的再生与循环利用；微生物浸矿过程的影响因素。重 点微生物堆浸、槽浸、原位浸出、搅拌浸出；微生物浸矿流程；微生物培养设备；微生物浸出剂的连续制备与再生设备；微生物浸出剂的再生与循环利用；培养基组成、矿浆温度、矿浆pH值对微生物浸矿过程的影响。 难 点微生物浸出剂的连续制备与再生设备。基本要求1、识 记：堆浸、槽浸、原位浸出、搅拌浸出概念。2、领 会：微生物浸矿工艺（堆浸、槽浸、原位浸出、搅拌浸出）、流程及其特点、操作方式；搅拌

7、的作用和方式；微生物培养设备结构和原理；微生物浸矿过程的影响因素；3、简单应用：根据矿山实际情况选择合适的微生物浸矿工艺。4、综合应用：针对某种具体硫化矿设计的简单浸矿工艺流程。第五单元 硫化铜矿的细菌浸出（4学时）知 识 点硫化铜矿的种类与可浸性比较；硫化铜矿细菌浸出理论基础；产业化进展；硫化铜矿堆浸操作要领；硫化铜矿堆浸的数学模型；产业化实例；浮选精矿槽浸；Geobiotics工艺浸铜（浮选精矿堆浸）。重 点硫化铜矿的种类与可浸性比较；辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿和铜蓝的晶体结构、生物浸出基础理论；矿体选择、矿块粒度、堆浸场地选择、地垫构筑、供氧等因素对硫化铜矿堆浸的影响。难 点硫化铜矿堆浸的数

8、学模型。基本要求1、识 记：铁矾层观点、元素硫层观点、金属缺陷型层观点。2、领 会：辉铜矿生物浸出的特性；黄铜矿溶解机理；硫化铜堆浸的操作要领。3、简单应用：要求学生理论联系实际，认真体会和理解关于硫化铜矿生物浸出基本原理和堆浸操作要领。4、综合应用：应用硫化铜矿堆浸的数学模型，根据具体矿石生物浸出过程中检测参数的变化，对某些参数进行调整，以利于生物浸出顺利进行。第六单元 难处理金矿的细菌氧化预处理（4学时）知 识 点黄铁矿、砷黄铁矿的氧化；BIOX工艺；BacTech工艺；Newmont工艺；Geobiotics工艺；含砷废液的处理。重 点难处理金矿类型；金矿预处理方法；黄铁矿、砷黄铁矿的氧

9、化机理；BIOX工艺；BacTech工艺；Newmont工艺；Geobiotics工艺；含有害离子废液的中和与废渣处理原理。难 点黄铁矿氧化的电子能级图。基本要求1、识 记：难处理金矿；金矿难处理的实质。2、领 会：难处理金矿类型；金矿预处理方法；黄铁矿、砷黄铁矿的氧化机理。3、简单应用：要求学生理论联系实际，认真体会和理解关于难处理金矿生物预处理基本原理和堆浸操作要领。4、综合应用：根据难处理生物预处理的基本原理，调节过程参数，提高预处理效率。第七单元 煤炭微生物脱硫（4学时）知 识 点煤炭中硫的形态及形成；煤炭脱硫微生物的种类及其生理特征；煤炭微生物脱硫的方法及研究进展；煤炭微生物预处理-

10、浮选脱硫的影响因素；煤炭脱硫效果的评定指标。重 点煤炭脱硫微生物的种类及其生理特征；脱硫方法；煤炭微生物浸出脱硫原理及其动力学；微生物预处理-浮选脱硫的影响因素；脱硫效果的评价。难 点煤炭微生物浸出脱硫原理及其动力学；基本要求1、识 记：脱硫率；降硫率；精煤中硫分布律；脱硫效率。2、领 会：煤炭中硫的形成；脱硫微生物的种类及其生理特征；煤炭微生物脱硫的方法；煤炭微生物预处理-浮选脱硫的影响因素；煤炭微生物浸出脱硫原理及其动力学。3、简单应用：根据煤炭中硫的存在形态选择合适的脱硫方法。4、综合应用：根据微生物脱硫的原理解释煤炭脱硫的实验现象。第八单元 生物吸附（4学时）知 识 点吸附金属离子的微

11、生物；生物吸附机理；生物吸附平衡；重金属离子的吸附；稀贵金属的吸附；放射性金属的吸附；生物吸附剂的固定化。重 点常见的具有吸附金属离子的微生物；金属离子在细胞上的吸附机理；生物吸附平衡；真菌的吸附、藻类的吸附；活性污泥吸附；稀贵金属、放射性金属的吸附；生物吸附剂的固定化。难 点放射性金属的吸附；生物吸附剂的固定化。基本要求1、识 记：吸附容量；生物吸附平衡；生物固定化。2、领 会：金属离子在细胞上的吸附机理；生物吸附平衡；真菌、藻类、活性污泥吸附；稀贵金属、放射性金属的吸附；生物吸附剂的固定化原理。3、简单应用：要求学生理论联系实际，认真体会和理解金属离子在细胞上的吸附机理。4、综合应用：根据

12、藻类吸附剂对不同金属离子的亲和性，分离不同的重金属离子。 学时分配 知识单元理论学时第一单元 绪论2第二单元 微生物学基础6第三单元 矿物加工工程中几种常用的微生物4第四单元 微生物浸矿工艺及其影响因素4第五单元 硫化铜矿的细菌浸出4第六单元 难处理金矿的细菌氧化预处理4第七单元 煤炭微生物脱硫4第八单元 生物吸附4合计32四、教学方法与手段1、坚持理论联系实际的教学方法，不断地吸收先进理论知识和最新矿物加工的理论和实践的动态，理论教学要结合案例分析和课堂讨论等教学形式，尽力降低学生接受知识的难度，逐渐提高学生发现、分析和解决问题的能力。2、采用课堂教授与多媒体教学相结合，特别是动画的演示，更

13、有助于学生的理解和想象。五、考核要求、方式与成绩评定考核要求：需覆盖教学大纲各章节全部教学内容 考核形式：考查成绩评定： 课程考核选择百分制模式，平时考查与期末考试相结合。1. 课程考核总评成绩由3部分构成，包括考试成绩（75%）、作业（20%）和考勤（5%）。2. 凡缺课三次及三次以上者，其成绩一律作不及格处理。六、选用教材、讲义和主要参考书课程教材： 1.生物技术在矿物加工中的应用，第一版，魏德洲、朱一民、李晓安编著，冶金工业出版社，2008年3月。参考书：1.微生物湿法冶金，杨显万、沈庆峰、郭玉霞编著，冶金工业出版社，2008年2月。2.含砷难处理金矿石生物氧化工艺及应用，杨松荣、邱冠周、胡岳华、谢纪元编著，冶金工业出版社，2006年1月；3.