生物冶金心得
学习心得
近期读了几篇论文，颇有些收获。由于刚接触用细菌处理含砷金矿，所以所读的论文多是中文，目的是让自己更快的入门。
第一篇：《细菌氧化预处理含砷难处理金矿的研究进展》舍砷难处理硫化矿经过细菌预氧化，将包裹Au的硫化矿物毒砂、黄铁矿等溶解、破坏，将Au暴露出来，可大大提高后续氰化浸出中Au 的回收率。细菌氧化技术具有投入低、工艺简单、污染轻或无污染等优点。作者在回顾细菌浸矿发展历史与现状的基础上，着重阐述了舍砷难处理金矿细菌氧化预处理的机理、氧化菌种和工艺流程，并提出了该技术现存的一些亟待解决的问题。
1)难处理金矿的矿石特点：矿石的化学成分，特别是As等有害杂质抑制细
菌生长：毒砂、黄铁矿等矿物的裂理、裂隙数量大，细菌氧化效果好；粒度小，增加了矿物的比表面积，细菌氧化的效果好；金精矿中硫化物与脉石的连生体数量少些，更有利于细菌与硫化物接触。
2) 浸矿菌种：细菌浸矿中常用的菌种是氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化亚铁微螺菌。
3) 细菌氧化硫化物的机制：直接作用机制，间接作用机制，复合作用机制。
4) 细菌氧化工艺：堆浸，地浸，槽浸。
5) 细菌浸出存在的问题：
硫化物矿物方面：在天然矿物中As呈现的价态和物相形式远远要比理论计算复杂得多。天然产出的金矿石中，矿物中的As具有多种化学态和配位结构类型，造成了氧化过程中细菌对它们生化行为的巨大差异，因此必须确立矿物学在细菌冶金领域研究的主导地位，加大矿物学性质及其与细菌浸矿的关系和影响的研究力度。
菌种选育方面：周期长。
工艺设备方面：作为细菌氧化反应发生的场所，用于细菌氧化的反应器应满足几个基本条件：耐酸耐蚀；适宜的剪切力和搅拌，即使矿粒处于悬浮状态，也不影响细菌生长和细菌对矿粒的吸附；优良的充气性能；稳定的温度，细菌有其最适温度范围，温度过高或过低都不利于细菌的生长，进而影响氧化效果和效率。在满足前述条件的基础上，寻求低能耗和低成本。
第二篇：《氧化亚铁硫杆菌(SH-T)氧化毒砂的机理》
本实验采用优良的氧化亚铁硫杆菌SH—T菌株对含金毒砂抛光片和
纯毒砂粉末进行氧化试验，并作了定时定域的显微观察分析，研究了每一阶段毒砂表面的性质和毒砂氧化膜的形成过程。毒砂在细菌氧化后覆盖了黄色氧化膜，抑制了细菌的快速氧化。用X射线粉晶衍射法对细菌氧化产物进行物相分析，结果表明氧化物的主要成分为黄钾铁矾，其次为砷华。细菌氧化膜的X射线光电子谱分析表明毒砂晶体中As表现出[AsS] →As(Ⅲ)→As(V)的价态变化过程，揭示了细菌氧化过程中毒砂形貌变化规律和晶体的内在联系。
实验发现：
1)毒砂的细菌氧化首先从表面开始，并逐渐沿裂理、裂隙向晶体核部深入。毒砂氧化过程中As表现出[AsS3 一一As(Ⅲ)一As(V)的价态变化。
2)化学成分复杂的毒砂细菌氧化速度快。细菌氧化后可见环带结构。
3)天然镶嵌而构成的毒砂／黄铁矿矿物对形成了伽伐尼电池。毒砂为阳极，促进其被氧化，细菌腐蚀速度比单独的毒砂更快；而黄铁矿为阴极，细菌氧化很缓慢。
4)经XRD分析，毒砂细菌氧化的黄色沉淀物是黄钾铁矾和砷华，当它们覆盖在毒砂表面时对细菌进一步氧化起到抑制作用。
疑问：
1) 为何要对毒砂进行抛光？
2) As在毒砂中从表层向核部为何会表现出不同的价态？
第三篇：《含砷硫化铜精矿的细菌浸出研究》
硫化铜矿的生物浸出是一个非常复杂的过程，化学氧化、生物氧化与原电池反应同时发生。一般认为硫化铜矿的生物浸出有直接作用、间接作用和复合作用3种理论观点。对不同的矿物，上述各种机理的作用不一。
某含砷硫化铜精矿主要铜矿物为蓝辉铜矿和铜蓝，其次为辉铜矿、块硫砷铜矿和硫砷铜矿，极少量的黄铜矿和斑铜矿；金属硫化物为黄铁矿。它们在细菌的作用下被氧化成Cu2+、SO42-、Fe3+、Fe2+等，并随浸出液带出矿堆进入溶液主体，主要反应机理如下：
蓝辉铜矿
Cu9S5+12O2+4H2SO4→9CU8O4 +4H2O
Cu9S5 +8Fe3+→4Cu2++ 8Fe2++5CuS
结论
通过对某含砷硫化铜精矿的细菌浸出研究，影响细菌浸铜的因素主
要有菌种、接种量、温度、矿浆浓度以及精矿粒度等。其中，最适合于细菌生长的温度，也就是细菌氧化能力最强的温度，浸出温度过低，细菌活性强烈受到抑制，此时细菌基本上不产生对铜矿物作用的任何因素，铜的浸出以化学作用为主。而作为浸出工艺主体的细菌氧化作用决定了高效优良浸矿菌株的主导地位，因此菌株的选育与应用是生物冶金技术推广应用的关键。
第四篇：《重贵金属冶金中的微生物技术》
1)低品位铜矿的细菌浸出：
在有水和空气的条件下，受氧化铁硫杆菌作用，铜矿石中的金属硫化物会发生如下反应：
2FeS2十7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4
CuFeS2+4O2=CuSO4+FeSO4
4FeSO4+O2+2H2SO4=2Fe2(SO4)3+2H2O
CuS+2O2=CuSO4
Cu2S+H2SO4+2.5O2=2CuSO4+H2O
生成的Fe2(SO4)3是一种有效的金属氧化剂和浸出剂，铜和其他金属矿物都可以被它浸出：
FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4
Cu2S+2Fe2(SO4)3=2CuSO4+4FeSO4+S
Cu2O+Fe2(SO4)3+H2SO4 =2CuSO4+2FeSO4+H2O
上述反应生成的FeSO4和S在体系内又被细菌再氧化成Fe2(SO4)3和
H2SO4 。 低品位铜矿石细菌浸出过程通常采用循环喷淋含氧化亚铁硫杆菌浸出剂的方法， 堆浸或地下就地浸出铜矿地表废石或废矿石。
2)砷化钴矿的细菌浸出
通常钴主要通过铜镍陪金进行回收。然而，也有一些钴矿床，其中的钴基本上是以砷化物形态存在，如C oAs2、CoAs3、(Fe,Co )As2和(Co,Ni)As3。由于常规工艺造成环境污染严重，目前用常规方法处理这类矿石的工厂几乎没有。
3)含砷金矿的细菌浸出
在氧化亚铁硫杆菌的作用下，黄铁矿(FeS2)和砷黄铁矿(FeAsS)被氧化成Fe2(SO4)3和H3AsO4：
4FeS2+15O2+2H2O=2Fe2(SO4)3+2H2SO4
4FeAsS+13O2+6H2O=4H3AsO4+4FeSO4
Fe2(SO4)3与硫化物进一步反应：
FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4
FeS2+Fe2(SO4)3=3FeSO4+2S
2FeAsS+2Fe2(SO4)3+3H2O+5／2O2=6FeSO4+2H3AsO4+2S
生成的FeSO4和元素硫经细菌再氧化成Fe(SO4)3和H2SO4：
4FeSO4+O2+2H2SO4=Fe2(SO4)3+2H2O
2S+3O2+2H2O=2H2SO4
在预氧化过程中，既有细菌的直接氧化作用又有间接作用。
第五篇：《Bioleaching of Arsenic-Rich Gold Concentrates by Bacterial Flora before and after Mutation》
本文主要是比较了细菌突变前后对含砷金矿的浸出的不同，为了提高生物浸出的效率，对菌种进行诱变是一种思路。本文就是用普通菌种浸出含砷金矿，然后将最有效的菌群进行突变，进一步浸出。实验表明，在对菌群进行10s的紫外线照射和10min的超声波后，突变的菌群蛋白质活性最大，浸出效果最好。15天后，突变细菌细胞的密度达到了1.13×108细胞/毫升，是突变前的10倍，铁的提取率提高了9.9%，达到了95.7%。12天后，砷的提取率46.1%，达到了92.6%。这些数据表明，对菌种进行诱变可以明显提高含砷金矿的浸出效率。
文章主体内容是对原始菌种进行不同条件下的诱变，寻找出最有效的诱变条件。
疑问：就我所具有的知识，菌种的诱变结果是不可控的，也就是说对原始菌种进行诱变，变种菌多数无法到达预期效果。本文将原始菌种在10s的紫外线照射和10min的超声波环境下进行诱变，变种菌浸出效果最好。那对另一批同样菌种，在同样条件下诱变，是否还会达到最好效果？