微生物湿法冶金.ppt

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1、微生物湿法冶金微生物湿法冶金南华大学 王清良目目 录录 1 1 微生物浸矿的基本原理微生物浸矿的基本原理 2 2 国内外现状及进展国内外现状及进展 2.1 2.1 细菌浸金细菌浸金 2.2 2.2 细菌浸铀细菌浸铀 3 3 细菌浸出发展方向细菌浸出发展方向 4 4 其它方面的应用其它方面的应用 5 5 南华大学细菌浸铀研究南华大学细菌浸铀研究 6 6 新疆新疆737737细菌浸出试验研究细菌浸出试验研究1 1 微生物浸矿的基本原理微生物浸矿的基本原理 自自上上世世纪纪5050年年代代发发现现浸浸矿矿微微生生物物以以来来，经经过过大大量量的的研研究究和和实实验验，人人们们已已基基本本掌掌握握了了

2、微微生生物物浸浸出出过过程程的的规规律律和和作作用用原原理理。细细菌菌浸浸矿矿理理论论主主要要有有直直接接作作用用理理论论、间间接接作作用用理理论论以以及及复复合合作作用用理理论论，还有学者提出了还有学者提出了破硫膜作用说破硫膜作用说。1.1 1.1 直接作用理论直接作用理论 所谓细菌直接作用是指不依赖于Fe3+的触媒作用，细菌的细胞和金属硫化矿固体之间直接紧密接触，通过细菌细胞内特有的铁氧化酶和硫氧化酶直接氧化金属硫化物，使金属溶解出来。1.2 1.2 间接作用理论间接作用理论 间接作用理论是指利用氧化硫硫杆菌、氧间接作用理论是指利用氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌等浸矿细菌先将低价铁和元素硫氧

3、化亚铁硫杆菌等浸矿细菌先将低价铁和元素硫氧化生成高价铁和硫酸，利用产生的硫酸高铁和硫化生成高价铁和硫酸，利用产生的硫酸高铁和硫酸进行浸出。铀矿石的浸出主要就是利用上述浸酸进行浸出。铀矿石的浸出主要就是利用上述浸矿细菌的氧化产物，对沥青铀矿等主要铀矿物氧矿细菌的氧化产物，对沥青铀矿等主要铀矿物氧化和溶解。细菌氧化产物化和溶解。细菌氧化产物FeFe2 2(SO(SO4 4)3 3能将不溶于酸能将不溶于酸的四价铀氧化成可溶于酸的六价铀，从而将铀浸的四价铀氧化成可溶于酸的六价铀，从而将铀浸出。出。1.3 1.3 复合作用理论复合作用理论 复合作用理论是指在细菌浸出过程中，既有细菌直接作用，又有通过Fe

4、3+氧化的间接作用。有时以直接作用为主，有时则以间接作用为主，但两种作用都不可排除，这是迄今为止绝大多数研究者都赞同的细菌浸矿机理。实际上，矿石总会多少存在一些铁的硫化矿，所以浸出时Fe3+的作用不可排除。1.4 1.4 破硫膜作用说破硫膜作用说 有学者认为，在浸矿过程中，矿石块表面覆盖着硫的薄膜，阻碍了溶浸液与矿石块表面的直接作用，若有细菌存在，可以将硫膜氧化和破坏，使浸出得以继续进行。2 2 国内外现状及进展国内外现状及进展 19471947年年，柯柯尔尔默默（ColmerColmer）首首先先发发现现矿矿坑坑水水中中含含有有一一种种将将FeFe2+2+氧氧化化为为FeFe3+3+的的细细

5、菌菌，并并证证实实该该菌菌在在金金属属硫硫化化矿矿的的氧氧化化和和某某些些矿矿山山坑坑道道水水酸酸化化过过程程中中起起着着重重要要作作用用。19511951年年，坦坦波波尔尔（TempleTemple）和和幸幸凯凯尔尔（HinkleHinkle）从从煤煤矿矿的的酸酸性性矿矿坑坑水水中中首首先先分分离离出出一一种种能能氧氧化化金金属属硫硫化化物物的的细细菌菌，并并命命名名为为氧氧化化亚亚铁铁硫硫杆杆菌菌（或或称称氧氧化化铁铁硫硫杆杆菌菌，Thiobacillus Thiobacillus ferrooxidansferrooxidans）。美美国国肯肯尼尼柯柯特特（KennecottKennec

6、ott）铜铜矿矿公公司司的的尤尤它它（UtahUtah）矿矿，首首先先利利用用该该菌菌渗渗透透浸浸出出硫硫化化铜铜矿矿获获得得成成功功，19581958年年取取得得这这项项技术的专利，这是技术的专利，这是第一个有关细菌浸出的专利第一个有关细菌浸出的专利。我我国国细细菌菌浸浸出出研研究究，首首先先是是在在中中国国科科学学院院微微生生物物研研究究所所方方心心芳芳和和王王大大珍珍两两位位先先生生的的指指导导下下于于19591959年年开开始始的的。最最初初进进行行了了细细菌菌的的分分离离鉴鉴定定、主主要要生生理理特特性性的的研研究究、金金属硫化矿物的细菌浸出研究。属硫化矿物的细菌浸出研究。2020世

7、世纪纪6060年年代代末末至至8080年年代代初初是是我我国国细细菌菌浸浸出出研研究究及及应应用用蓬蓬勃勃发发展展的的时时期期，也也取取得得了了不不少少成成绩绩，如如：细细菌菌浸浸出出湖湖南南柏柏枋枋铜铜铀铀伴伴生生矿矿回回收收铜铜和和铀铀的的研研究究，于于19721972年年成成功功应应用用于于生生产产。但但从从8080年年代代初初至至8080年年代代末末，细细菌菌浸浸出出的的研研究究和和应应用用基基本本处处于于停停滞滞状状态态。直直到到9090年年代代初初，我我国国的的细细菌菌浸浸出出研研究究工工作作又又开开始始出出现现复复苏苏，中中国国科科学学院院、地地矿矿部部、冶冶金金部部的的有有关关

8、院院所所、矿矿山山及及一一些些高高校校都都逐逐步步恢恢复复了了细菌浸出的研究和应用工作。细菌浸出的研究和应用工作。国内主要研究单位国内主要研究单位1 1 1 1 中科院北京微生物研究所中科院北京微生物研究所中科院北京微生物研究所中科院北京微生物研究所 2 2 2 2 中科院化学物理研究所中科院化学物理研究所中科院化学物理研究所中科院化学物理研究所3 3 3 3 中科院北京化冶研究所中科院北京化冶研究所中科院北京化冶研究所中科院北京化冶研究所 4 4 4 4 中南大学矿物工程系中南大学矿物工程系中南大学矿物工程系中南大学矿物工程系5 5 5 5 云南大学微生物研究所云南大学微生物研究所云南大学微

9、生物研究所云南大学微生物研究所 6 6 6 6昆明理工大学资源开发工程系昆明理工大学资源开发工程系昆明理工大学资源开发工程系昆明理工大学资源开发工程系7 7 7 7 内蒙古工业大学内蒙古工业大学内蒙古工业大学内蒙古工业大学 8 8 8 8武汉化工学院选矿教研室武汉化工学院选矿教研室武汉化工学院选矿教研室武汉化工学院选矿教研室9 9 9 9 北京矿冶研究总院北京矿冶研究总院北京矿冶研究总院北京矿冶研究总院 10 10 10 10 新疆农科院微生物研究所新疆农科院微生物研究所新疆农科院微生物研究所新疆农科院微生物研究所11111111中科院广西生物研究所中科院广西生物研究所中科院广西生物研究所中科

10、院广西生物研究所 12 12 12 12 长沙矿山研究院长沙矿山研究院长沙矿山研究院长沙矿山研究院13131313地矿部成都综合岩矿测试中心地矿部成都综合岩矿测试中心地矿部成都综合岩矿测试中心地矿部成都综合岩矿测试中心 14 14 14 14地矿部西安综合岩矿测试中心地矿部西安综合岩矿测试中心地矿部西安综合岩矿测试中心地矿部西安综合岩矿测试中心15151515地矿部青海省中心实验室地矿部青海省中心实验室地矿部青海省中心实验室地矿部青海省中心实验室 16 16 16 16 长春黄金研究院长春黄金研究院长春黄金研究院长春黄金研究院17171717陕西省地堪局第三地质队陕西省地堪局第三地质队陕西省地

11、堪局第三地质队陕西省地堪局第三地质队 18 18 18 18云南地质科学研究所云南地质科学研究所云南地质科学研究所云南地质科学研究所 19191919江西德兴铜矿江西德兴铜矿江西德兴铜矿江西德兴铜矿 20202020核工业北京化冶院核工业北京化冶院核工业北京化冶院核工业北京化冶院21212121原核工业第六研究所原核工业第六研究所原核工业第六研究所原核工业第六研究所 22 22 22 22南华大学南华大学南华大学南华大学23232323东华理工大学东华理工大学东华理工大学东华理工大学 24242424昆明冶金研究院昆明冶金研究院昆明冶金研究院昆明冶金研究院2 2 2 25 5 5 5昆明贵金属

12、研究所昆明贵金属研究所昆明贵金属研究所昆明贵金属研究所 2 2 2 26 6 6 6 北京有色冶金研究总院北京有色冶金研究总院北京有色冶金研究总院北京有色冶金研究总院2 2 2 27 7 7 7贵溪江西铜业公司科研设计所溶浸室贵溪江西铜业公司科研设计所溶浸室贵溪江西铜业公司科研设计所溶浸室贵溪江西铜业公司科研设计所溶浸室 国内国内细菌浸出研究和应用取得显著进展的有细菌浸出研究和应用取得显著进展的有三家：一是三家：一是江西德兴铜矿江西德兴铜矿，19931993年与美国一家公年与美国一家公司合作进行的尾矿细菌堆浸半工业试验获得成功司合作进行的尾矿细菌堆浸半工业试验获得成功并应用于生产并应用于生产

13、；二是；二是长春黄金研究院长春黄金研究院，承担黄金，承担黄金工业工业“九五九五”科技改造重点项目科技改造重点项目细菌氧化细菌氧化-氰氰化提金工艺研究，在三年内建成一个日处理化提金工艺研究，在三年内建成一个日处理5 51010吨含砷金精矿的细菌氧化吨含砷金精矿的细菌氧化-氰化提金示范生产厂；氰化提金示范生产厂；三是地矿部西安综合岩矿测试中心，已在西安近三是地矿部西安综合岩矿测试中心，已在西安近郊建成日处理量郊建成日处理量2 2吨以上含砷精金矿细菌氧化提金吨以上含砷精金矿细菌氧化提金厂。厂。陕西省地堪局第三地质队陕西省地堪局第三地质队申请了细菌浸金的申请了细菌浸金的专利专利一项。一项。2.1 2.

14、1 细菌浸金细菌浸金 细菌浸金主要用于含细菌浸金主要用于含砷砷和含和含硫硫的难处理金精矿。的难处理金精矿。2.1.1 含砷、硫、炭含砷、硫、炭 金精矿金精矿 国国外外难难处处理理含含砷砷、硫硫、炭炭金金矿矿预预氧氧化化氰氰化化浸浸金金研研究究、应应用概况，见表用概况，见表1 1。2.1.2 2.1.2 国外商业生物氧化厂国外商业生物氧化厂 （1 1）南非）南非FairviewFairview生物氧化厂生物氧化厂（2 2）巴西）巴西Sao BentoSao Bento选矿厂选矿厂（3 3）澳大利亚）澳大利亚Harbour LightsHarbour Lights生物氧化厂生物氧化厂（4 4）澳大

15、利亚）澳大利亚 WilunaWiluna生物氧化厂生物氧化厂（5 5）加纳）加纳AshantiAshanti生物氧化厂生物氧化厂（6 6）秘鲁）秘鲁TamboraqueTamboraque生物氧化厂生物氧化厂南非南非FairviewFairview生物氧化厂的指标生物氧化厂的指标操作指标操作指标年平均值年平均值198819881990199019911991199519951996199619971997处理精金矿量处理精金矿量（t/dt/d）263263350350712712906906754754865865精金矿品位（精金矿品位（g/tg/t）999910910912712715115

16、1127127116116精金矿精金矿S S品位（品位（%）27.427.423.123.122.922.918.018.016.816.814.314.3金回收率（金回收率（%）93.093.092.592.593.493.493.893.896.996.997.197.1生物氧化厂运转率生物氧化厂运转率（%）999998989898989899999999 巴西巴西Sao BentoSao Bento选矿厂选矿厂 19901991年年GENCORGENCOR工艺研究公司经工艺研究公司经过大量半工业试验，安装一台过大量半工业试验，安装一台580580m m3 3的生的生物氧化反应器，机组处理

17、含物氧化反应器，机组处理含S18.7%S18.7%的浮的浮选精矿，处理能力为选精矿，处理能力为150150t/dt/d，硫的氧化硫的氧化率达到率达到30%30%。澳大利亚澳大利亚Harbour LightsHarbour Lights生物氧化厂生物氧化厂 19911991年年Harbour LightsHarbour Lights选矿厂获得用生选矿厂获得用生物氧化法处理堆置精矿和新鲜精矿的许可证。物氧化法处理堆置精矿和新鲜精矿的许可证。生物氧化厂设计处理能力为生物氧化厂设计处理能力为4040t/dt/d，于，于19911991年年6 6月开始建设，月开始建设，19911991年底建成投产，至年

18、底建成投产，至19921992年年1010月的实践证明，在达到设计处理能力的前月的实践证明，在达到设计处理能力的前提下金回收率达到提下金回收率达到92%92%。澳大利亚澳大利亚 WilunaWiluna生物氧化厂生物氧化厂 WilunaWilunaWilunaWiluna氧化厂于氧化厂于氧化厂于氧化厂于1993199319931993年建成投产。原设计处理能力年建成投产。原设计处理能力年建成投产。原设计处理能力年建成投产。原设计处理能力（精金矿）为（精金矿）为（精金矿）为（精金矿）为115115115115t/dt/dt/dt/d，精金矿含精金矿含精金矿含精金矿含S24%S24%S24%S24

19、%，相当于每天处理相当于每天处理相当于每天处理相当于每天处理27272727t t t t硫。氧化厂由六台反应器组成，每台有效容积为硫。氧化厂由六台反应器组成，每台有效容积为硫。氧化厂由六台反应器组成，每台有效容积为硫。氧化厂由六台反应器组成，每台有效容积为470470470470m m m m3 3 3 3。生物氧化停留时间为生物氧化停留时间为生物氧化停留时间为生物氧化停留时间为5 5 5 5天。天。天。天。1993199319931993年末进行了工业年末进行了工业年末进行了工业年末进行了工业试验，硫化物中硫的平均氧化率为试验，硫化物中硫的平均氧化率为试验，硫化物中硫的平均氧化率为试验，硫

20、化物中硫的平均氧化率为96.5%96.5%96.5%96.5%，合同为，合同为，合同为，合同为93.6%93.6%93.6%93.6%。1996199619961996年增加了年增加了年增加了年增加了3 3 3 3台新的反应器，处理能力增至台新的反应器，处理能力增至台新的反应器，处理能力增至台新的反应器，处理能力增至158158158158t/dt/dt/dt/d，相当于处理硫相当于处理硫相当于处理硫相当于处理硫35353535t/dt/dt/dt/d。处理能力为处理能力为处理能力为处理能力为115115115115t/dt/dt/dt/d精矿的生物氧精矿的生物氧精矿的生物氧精矿的生物氧化厂的

21、投资为化厂的投资为化厂的投资为化厂的投资为900900900900万澳元（万澳元（万澳元（万澳元（1993199319931993年），生产费用为年），生产费用为年），生产费用为年），生产费用为70707070澳澳澳澳元元元元/t t t t精矿。精矿。精矿。精矿。加纳桑苏生物氧化厂指标加纳桑苏生物氧化厂指标操作指标操作指标94.594.594.694.694.794.795.695.697.697.698.698.6处处理理的的精精金金矿矿量量（t/dt/d）30730753253258658674574588088010071007平平均均精精矿矿S S品品位位（%）10.510.57.5

22、7.57.47.47.57.510.310.39.19.1平平均均S S的的氧氧化化率率（%94.894.894.694.697.697.692.592.592.292.291.091.0金金的的平平均均溶溶解解率率（%）91.991.994.294.294.294.292.092.092.292.291.691.6秘鲁秘鲁TamboraqueTamboraque生物氧化厂生物氧化厂 设计的生物氧化厂处理能力（精矿）为60t/d，1998年底投产。矿石含砷26%，含毒砂56%。60t/d生物氧化厂总投资为300万美元，每吨精金矿的生产费用为70美元。我我国国金金矿矿储储量量比比较较丰丰富富，在

23、在已已探探明明的的金金矿矿中中难难处处理理金金矿矿占占有有较较大大比比例例，而而且且难难浸浸金金矿矿金金的的品品位位较较高高。这这些些难难处处理理金金矿矿主主要要分分布布在在湖湖南南、贵贵州州、新新疆疆和和四四川川、江江西西等等地地。难难处处理理金金矿矿主主要要包包括括以以下下几几种种：砷砷金金矿矿、砷砷锑锑金金矿矿、砷砷铜铜金金矿矿、砷砷汞汞金金矿矿以以及及硫硫化化金金矿矿。由由于于没没有有找找到到合合适适的的浸浸出出工工艺艺，许许多多资资源源至至今今尚尚未未开开发利用。发利用。2.2 2.2 细菌浸铀细菌浸铀2.2.1 铀矿铀矿石石细细菌堆浸菌堆浸2.2.2 地浸采铀细菌作氧化剂地浸采铀细

24、菌作氧化剂2.2.3 细菌渗滤浸出细菌渗滤浸出 2.2.4 原地爆破浸出原地爆破浸出 细菌浸矿技术是综合利用生物、化学和工程科学原细菌浸矿技术是综合利用生物、化学和工程科学原细菌浸矿技术是综合利用生物、化学和工程科学原细菌浸矿技术是综合利用生物、化学和工程科学原理来发挥微生物在矿物加工过程中的特殊作用。在铀矿理来发挥微生物在矿物加工过程中的特殊作用。在铀矿理来发挥微生物在矿物加工过程中的特殊作用。在铀矿理来发挥微生物在矿物加工过程中的特殊作用。在铀矿堆浸过程中引入细菌浸矿技术可改变铀矿石的浸出动力堆浸过程中引入细菌浸矿技术可改变铀矿石的浸出动力堆浸过程中引入细菌浸矿技术可改变铀矿石的浸出动力堆

25、浸过程中引入细菌浸矿技术可改变铀矿石的浸出动力学，强化铀的浸出过程，从而缩短浸出周期，提高铀的学，强化铀的浸出过程，从而缩短浸出周期，提高铀的学，强化铀的浸出过程，从而缩短浸出周期，提高铀的学，强化铀的浸出过程，从而缩短浸出周期，提高铀的浸出率，降低生产成本，因而引起了国内外铀矿加工行浸出率，降低生产成本，因而引起了国内外铀矿加工行浸出率，降低生产成本，因而引起了国内外铀矿加工行浸出率，降低生产成本，因而引起了国内外铀矿加工行业的重视和研究。细菌浸铀已有多年历史，业的重视和研究。细菌浸铀已有多年历史，业的重视和研究。细菌浸铀已有多年历史，业的重视和研究。细菌浸铀已有多年历史，195319531

26、9531953年葡萄年葡萄年葡萄年葡萄牙就开始进行试验，牙就开始进行试验，牙就开始进行试验，牙就开始进行试验，1959195919591959年某铀矿用细菌浸铀浸出率为年某铀矿用细菌浸铀浸出率为年某铀矿用细菌浸铀浸出率为年某铀矿用细菌浸铀浸出率为60%60%60%60%80%80%80%80%；加拿大细菌浸铀加拿大细菌浸铀加拿大细菌浸铀加拿大细菌浸铀的规模最大，从的规模最大，从的规模最大，从的规模最大，从20202020世纪世纪世纪世纪60606060年年年年代起就开展细菌浸出的实验室研究和现场试验研究，并代起就开展细菌浸出的实验室研究和现场试验研究，并代起就开展细菌浸出的实验室研究和现场试验

27、研究，并代起就开展细菌浸出的实验室研究和现场试验研究，并很快进行工业生产，年产量在很快进行工业生产，年产量在很快进行工业生产，年产量在很快进行工业生产，年产量在60606060吨吨吨吨U U U U3 3 3 3O O O O8 8 8 8以上以上以上以上，生产成本由生产成本由生产成本由生产成本由原来每磅原来每磅原来每磅原来每磅U U U U3 3 3 3O O O O8 8 8 85 5 5 5美元降至美元降至美元降至美元降至3.33.33.33.3美元，美元，美元，美元，工艺流程见图工艺流程见图工艺流程见图工艺流程见图。加拿大细菌浸铀工艺流程加拿大细菌浸铀工艺流程 印印度度早早在在1972

28、197219781978年年期期间间进进行行了了多多种种铀铀矿矿石石的的细细菌菌浸浸出出试试验验，考考察察了了矿矿石石成成分分、营营养养物物质质等等对对浸浸出出效效果果的的影影响响，总总结结了了细细菌菌浸浸出出过过程程中中酸酸度度、电电位位以以及及多多种种元元素素的的变变化化情情况况。印印度度的的露露天天开开采采中中采采用用细细菌菌浸浸出出，处处理理低低品位矿石（品位矿石（0.01%0.01%0.03%0.03%U U3 3O O8 8）。）。法法国国也也有有一一些些铀铀矿矿进进行行细细菌菌浸浸出出，如如埃埃卡卡尔尔勃勃耶耶尔尔铀铀矿矿，原原来来以以化化学学浸浸出出为为主主，后后来来通通过过实

29、实验验室室驯驯化化培培养养，提提高高细细菌菌活活性性，最最后后把把细细菌菌浸浸出出应应用用于于工工业业生生产产，产产铀铀量量由由原原来来的的2525吨吨增增至至3535吨吨。法法国国勃勃鲁鲁佐佐铀铀矿矿曾曾进进行行含含铀铀0.010.010.02%0.02%的的1000010000吨吨贫贫铀铀矿矿石石细细菌菌堆堆浸浸工工业业试试验验，矿矿石石粒粒度度0 0400400毫毫米米，经经过过两两年多的试验，浸出率达到年多的试验，浸出率达到68.0%68.0%。根据戈哈姆（根据戈哈姆（GorhamGorham）跨跨国公司国公司19831983年的调查报告介绍，年的调查报告介绍，美国美国细菌浸铀的产值已

30、达细菌浸铀的产值已达0.90.9亿亿美元。美国的细菌浸铀主要是美元。美国的细菌浸铀主要是在细菌浸铜时，从平均含有在细菌浸铜时，从平均含有1010mg/Lmg/L铀的浸出液中提取铀。铀的浸出液中提取铀。此外，此外，西班牙西班牙从从19751975年开始对年开始对萨拉玛偌克铀矿进行了细菌柱浸、萨拉玛偌克铀矿进行了细菌柱浸、堆浸试验和试生产。堆浸试验和试生产。南非、巴西、南非、巴西、澳大利亚、英国澳大利亚、英国等也开展了细菌浸等也开展了细菌浸出的试验研究和生产。出的试验研究和生产。日本日本也进行也进行过细菌浸铀的实验室研究。过细菌浸铀的实验室研究。我国于我国于2020世纪世纪6060年代开始这方面的

31、年代开始这方面的研究，研究，7070年代初在湖南某贫铀矿进行细年代初在湖南某贫铀矿进行细菌堆浸试验，菌堆浸试验，北京铀矿选冶研究院和中北京铀矿选冶研究院和中国科学院微生物研究所国科学院微生物研究所合作进行了细菌合作进行了细菌浸出的条件试验及半工业性试验研究。浸出的条件试验及半工业性试验研究。即自即自19721972年起投入生产，连续生产了八年起投入生产，连续生产了八年多，将堆积在地表的含铀年多，将堆积在地表的含铀0.02%0.02%0.03%0.03%的尾砂全部处理完。的尾砂全部处理完。核工业北京化冶院核工业北京化冶院早在早在2020世纪世纪7070年代末开始了细菌浸出研究，针对年代末开始了细

32、菌浸出研究，针对我国许多不同类型铀矿进行了大量试我国许多不同类型铀矿进行了大量试验研究，特别是在生物膜氧化装置和验研究，特别是在生物膜氧化装置和工艺流程组合等方面取得了进展。进工艺流程组合等方面取得了进展。进行了细菌堆浸现场试验，浸出率达到行了细菌堆浸现场试验，浸出率达到69.4%69.4%，酸耗，酸耗2.1%2.1%。后来后来核工业北京化冶院核工业北京化冶院又在我国南方又在我国南方某铀矿进行了细菌堆浸工业试验，通过某铀矿进行了细菌堆浸工业试验，通过8585d d的的淋浸试验，回收铀淋浸试验，回收铀68596859kgkg，液计浸出率液计浸出率92.9%92.9%，渣计浸出率，渣计浸出率91.

33、8%91.8%，酸耗，酸耗2.1%2.1%，与常规堆浸，与常规堆浸比较，浸出周期缩短比较，浸出周期缩短7575d d，酸耗节省酸耗节省35%35%，金属，金属铀浸出率提高铀浸出率提高2%2%。最近又进行了。最近又进行了40004000t t级级的细的细菌堆浸工业试验，已在我国南方某铀矿应用于菌堆浸工业试验，已在我国南方某铀矿应用于生产。工业试验工艺流程图、工业设备形象系生产。工业试验工艺流程图、工业设备形象系统图分别见图。统图分别见图。南方某铀矿细菌堆浸工艺流程南方某铀矿细菌堆浸工艺流程 工业试验设备形象图工业试验设备形象图 2.2.2 2.2.2 地浸采铀细菌作氧化剂地浸采铀细菌作氧化剂 关

34、于地浸采铀工艺中细菌作氧化剂的研究，国外主要有关于地浸采铀工艺中细菌作氧化剂的研究，国外主要有前苏前苏联和美国联和美国。2020世纪世纪9090年代初，前苏联用细菌氧化地浸铀矿山返尾年代初，前苏联用细菌氧化地浸铀矿山返尾液中的液中的FeFe2+2+进行了现场试验，前后花了一年多，进行了温度、营养进行了现场试验，前后花了一年多，进行了温度、营养物质、通气量等对细菌活性的影响试验。由于现场气温太低，最物质、通气量等对细菌活性的影响试验。由于现场气温太低，最终没有应用于生产。终没有应用于生产。在国内，针对地浸氧化剂问题进行了深入研究，在国内，针对地浸氧化剂问题进行了深入研究，原核工业第原核工业第六研

35、究所六研究所经过多年的研究和探索，先后进行了细菌作地浸氧化剂经过多年的研究和探索，先后进行了细菌作地浸氧化剂室内试验、中间试验、现场扩大试验和现场生产应用，并取得了室内试验、中间试验、现场扩大试验和现场生产应用，并取得了很大进展；另外，还进行了珠形微生物氧化剂的制备及其在地浸很大进展；另外，还进行了珠形微生物氧化剂的制备及其在地浸中应用研究。中应用研究。细菌作氧化剂工艺流程细菌作氧化剂工艺流程 地浸工艺原理示意图地浸工艺原理示意图 细菌作氧化剂现场抽注试验细菌作氧化剂现场抽注试验 工工 艺艺 流流 程程 渗滤浸出渗滤浸出又称泡浸，目的是为了确定渗滤浸出过又称泡浸，目的是为了确定渗滤浸出过又称泡

36、浸，目的是为了确定渗滤浸出过又称泡浸，目的是为了确定渗滤浸出过程中的各种重要因素，也为了预测金属回收率和金属最终程中的各种重要因素，也为了预测金属回收率和金属最终程中的各种重要因素，也为了预测金属回收率和金属最终程中的各种重要因素，也为了预测金属回收率和金属最终产品。产品。产品。产品。针对细菌渗滤浸出的特点，对我国某铀矿床矿石进行针对细菌渗滤浸出的特点，对我国某铀矿床矿石进行针对细菌渗滤浸出的特点，对我国某铀矿床矿石进行针对细菌渗滤浸出的特点，对我国某铀矿床矿石进行了渗滤浸出试验，试验结果表明：该矿矿石中了渗滤浸出试验，试验结果表明：该矿矿石中了渗滤浸出试验，试验结果表明：该矿矿石中了渗滤浸出

37、试验，试验结果表明：该矿矿石中U U U U4+4+4+4+含量高，含量高，含量高，含量高，在浸出过程中需要加氧化剂，在细菌与氯酸钾作氧化剂渗在浸出过程中需要加氧化剂，在细菌与氯酸钾作氧化剂渗在浸出过程中需要加氧化剂，在细菌与氯酸钾作氧化剂渗在浸出过程中需要加氧化剂，在细菌与氯酸钾作氧化剂渗滤浸出对比试验中可以发现，用细菌浸出可提高金属浸出滤浸出对比试验中可以发现，用细菌浸出可提高金属浸出滤浸出对比试验中可以发现，用细菌浸出可提高金属浸出滤浸出对比试验中可以发现，用细菌浸出可提高金属浸出率率率率10101010 15%15%15%15%，而且浸出速度快。但由于渗滤浸出浸出液中，而且浸出速度快。

38、但由于渗滤浸出浸出液中，而且浸出速度快。但由于渗滤浸出浸出液中，而且浸出速度快。但由于渗滤浸出浸出液中F F F F-较高，单级浸出溶液中较高，单级浸出溶液中较高，单级浸出溶液中较高，单级浸出溶液中F F F F-就高达就高达就高达就高达2 2 2 2g/L g/L g/L g/L 以上，对细菌生长以上，对细菌生长以上，对细菌生长以上，对细菌生长非常不利。非常不利。非常不利。非常不利。原地爆破细菌浸出工艺流程原地爆破细菌浸出工艺流程 细菌浸出发展方向细菌浸出发展方向1 1 新菌种的开发和研究新菌种的开发和研究2 2 高效生物反应器的开发高效生物反应器的开发 碱性微生物碱性微生物 金田公司汤普森

39、金田公司汤普森报道，发现适宜在几乎报道，发现适宜在几乎中性环境中生存的新菌株，并已经分离出中性环境中生存的新菌株，并已经分离出pHpH值值接近中性的氧化硫化物的微生物，这是微生物接近中性的氧化硫化物的微生物，这是微生物预处理难浸金矿石的新发现，这将把微生物预预处理难浸金矿石的新发现，这将把微生物预处理难浸金矿石推向全新的发展阶段；中南大处理难浸金矿石推向全新的发展阶段；中南大学丘冠周副校长为其博士、硕士设立专项研究学丘冠周副校长为其博士、硕士设立专项研究经费专门从事碱性微生物的相关研究，（通常经费专门从事碱性微生物的相关研究，（通常生物浸出只有在酸性条件下（生物浸出只有在酸性条件下（pH2.0

40、pH2.0）才效）。才效）。碱性微生物具有很好的研究和应用前景。碱性微生物具有很好的研究和应用前景。强力微生物强力微生物 美国美国美国美国Rudy JacobsonRudy JacobsonRudy JacobsonRudy Jacobson博士博士博士博士发现发现发现发现LoxsomLoxsomLoxsomLoxsom菌落，该菌落是菌落，该菌落是菌落，该菌落是菌落，该菌落是一种新型的天然的强力浸矿细菌，即一种新型的天然的强力浸矿细菌，即一种新型的天然的强力浸矿细菌，即一种新型的天然的强力浸矿细菌，即Living Oxidizer Living Oxidizer Living Oxidizer

41、 Living Oxidizer Sulfide and Oxide MineralSulfide and Oxide MineralSulfide and Oxide MineralSulfide and Oxide Mineral硫化矿物和氧化矿物的硫化矿物和氧化矿物的硫化矿物和氧化矿物的硫化矿物和氧化矿物的活性氧化剂。是一种自养生物，在活性氧化剂。是一种自养生物，在活性氧化剂。是一种自养生物，在活性氧化剂。是一种自养生物，在LoxsomLoxsomLoxsomLoxsom菌落中至少有菌落中至少有菌落中至少有菌落中至少有六种细菌，其中一种细菌是清除六种细菌，其中一种细菌是清除六种细菌，其中

42、一种细菌是清除六种细菌，其中一种细菌是清除LoxsomLoxsomLoxsomLoxsom菌落所产生的废菌落所产生的废菌落所产生的废菌落所产生的废物；还有一种很强的霉菌伴其生长，并产生一种抗生素物；还有一种很强的霉菌伴其生长，并产生一种抗生素物；还有一种很强的霉菌伴其生长，并产生一种抗生素物；还有一种很强的霉菌伴其生长，并产生一种抗生素溶液以保护溶液以保护溶液以保护溶液以保护LoxsomLoxsomLoxsomLoxsom细菌。已有实验表明：对铜、金具有细菌。已有实验表明：对铜、金具有细菌。已有实验表明：对铜、金具有细菌。已有实验表明：对铜、金具有强的浸出特性，浸出效果优于氧化亚铁硫杆菌，并且

43、预强的浸出特性，浸出效果优于氧化亚铁硫杆菌，并且预强的浸出特性，浸出效果优于氧化亚铁硫杆菌，并且预强的浸出特性，浸出效果优于氧化亚铁硫杆菌，并且预计对其他金属的浸出也会具有好的浸出效果。计对其他金属的浸出也会具有好的浸出效果。计对其他金属的浸出也会具有好的浸出效果。计对其他金属的浸出也会具有好的浸出效果。耐热菌耐热菌 中中等等耐耐热热菌菌（45456060）已已在在澳澳洲洲培培养养成成功功，并并已已在在工工业业中中得得到到应应用用。并并已已发发现现耐耐热热菌菌可可在在高高温温下下（9090）氧氧化化硫硫化化矿矿，唯唯其其细细胞胞壁壁比比较较薄薄，不不能能耐耐受受矿矿浆浆搅搅拌拌，难难以以实实际

44、际应应用用。提提高高菌菌种种的的工工作作温温度度，是缩短浸出周期的努力方向。是缩短浸出周期的努力方向。其它其它 另外，可通过遗传工程，从现有的性能较优的菌种中开发高效微生物，提高氧化速度，使浸出周期缩短。为此，需加强与微生物浸出机理等有关的基础研究。高效生物反应器高效生物反应器（1）适宜的剪切力和搅拌强度，既能 保障细菌旺盛的生长，又能使矿 物颗粒处于悬浮状态；（2）优良充气性能，保证氧气充分进 入矿浆，达到近饱和；（3）低能耗。4 4 其它方面的应用其它方面的应用 废水治理、生物吸附、煤脱硫、微生废水治理、生物吸附、煤脱硫、微生物腐蚀的预防与治理、新型生物吸附剂的物腐蚀的预防与治理、新型生物

45、吸附剂的研制、生物降解、生物基因改良、生物找研制、生物降解、生物基因改良、生物找矿（微生物探头）、生物能源、超级微生矿（微生物探头）、生物能源、超级微生物的石油降解、生物电池、生物传感器等。物的石油降解、生物电池、生物传感器等。5 南华大学细菌浸铀研究南华大学细菌浸铀研究19911993：开开始始细细菌菌浸浸铀铀、细细菌菌浸浸金金探探 索索性性研究；研究；19941995：开开始始地地浸浸采采铀铀矿矿山山细细菌菌代代替替双双氧氧水水试试验验研研究究，在在云云南南381地地浸浸采采铀铀试试验验矿矿山山成成功功应应用用，1996年年通通过过部部级级鉴鉴定定，获获部部科科技技进步三等奖；进步三等奖；

46、1996：新新疆疆细细菌菌作作氧氧化化剂剂探探索索性性试试验验，取取得得初初步步进进展展，但但由由于于低低温温条条件件细细菌菌适适应应性性问问题题等等暂时停止，转向铀矿地表细菌堆浸试验研究；暂时停止，转向铀矿地表细菌堆浸试验研究；19971998：719矿矿草草桃桃背背矿矿床床原原地地爆爆破破浸浸出出细细菌菌作作氧氧化化剂剂强强化化浸浸出出工工业业试试验验，取取得得显显著著效效果果；该该项项目目于于2003年年通通过过鉴鉴定定，获获得得国国防防科科工工委委科科技技进进步步二等奖；二等奖；后后来来由由于于铀铀矿矿冶冶系系统统进进入入低低谷谷时时期期，现现场场试试验验停止了一段时间，转入室内的基础

47、研究。停止了一段时间，转入室内的基础研究。2003至至今今：铀铀矿矿冶冶生生物物技技术术国国防防重重点点学学科科实实验验室室，投投资资了了几几百百万万元元致致力力于于细细菌菌耐耐受受性性和和特特种种功功能能基基因工程菌的实验室基础研究。因工程菌的实验室基础研究。6 新疆新疆737细菌浸出试验细菌浸出试验细菌浸出流程示意图细菌浸出流程示意图l 生物反应器通气装置生物反应器通气装置l 载 体T.f T.f 培养基培养基 名名 称称MgSOMgSO4 4.7H.7H2 2O O(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4KClKClCa(NOCa(NO3 3)2 2K K2 2HPOHPO4 4FeSO

48、FeSO4 4.7H7H2 2O O浓浓H H2 2SOSO4 4质质量量,g,g0.50.53 30.10.10.010.010.50.55 52.8ml2.8mlU,mg.l-1酸度酸度,g.l-1SO42-,g.l-1Fe,mg.l-1Fe3+,mg.l-1Ca2+,mg.l-1Mg2+,mg.l-1Eh,-mV11213154005008001000500600300400380420吸附尾液成分吸附尾液成分 双氧水氧化尾液：尾液氧化还原电位双氧水氧化尾液：尾液氧化还原电位双氧水氧化尾液：尾液氧化还原电位双氧水氧化尾液：尾液氧化还原电位:-390mV:-390mV:-390mV:-39

49、0mV，-1-1-1-1，FeFeFeFe3+3+3+3+257.3 mg.L257.3 mg.L257.3 mg.L257.3 mg.L-1-1-1-1，FeFeFeFe2+-12+-12+-12+-1。取。取。取。取1L1L1L1L尾液，依次尾液，依次尾液，依次尾液，依次加入分析纯双氧水，测量氧化还原电位。加入分析纯双氧水，测量氧化还原电位。加入分析纯双氧水，测量氧化还原电位。加入分析纯双氧水，测量氧化还原电位。尾液尾液电电位，位，-mV-390-403-413-424-435-449-468-500-583VH2O2,ml00.10.20.30.40.50.60.70.8注注注注:双氧水

50、氧化双氧水氧化双氧水氧化双氧水氧化FeFeFeFe2+2+2+2+理论值为理论值为理论值为理论值为:0.1ml:0.1ml:0.1ml:0.1ml分析纯双氧水可以分析纯双氧水可以分析纯双氧水可以分析纯双氧水可以氧化氧化氧化氧化0.1g Fe0.1g Fe0.1g Fe0.1g Fe2+2+2+2+，上表中实际值与理论值非常吻合。，上表中实际值与理论值非常吻合。，上表中实际值与理论值非常吻合。，上表中实际值与理论值非常吻合。问问 题题l1 低温细菌活性？低温细菌活性？l2 井下缺氧细菌活性保持问题？井下缺氧细菌活性保持问题？l3 成本？成本？地下水生物治理技术地下水生物治理技术l治理内容治理内容