1、细菌细菌细菌细菌生物冶金重点一、 绪论 1. 直接作用机理：是指细菌与矿物表面接触，将金属硫化物氧化为酸溶性的二价金属离子和硫化物的原子团。反应方程式如下：MS+4H+O2M 2+S+2H2O S+2H+2O2H 2SO42. 间接作用机理：是指依靠细菌的代谢产物硫酸铁的氧化作用，细菌间接地从硫化物的氧化过程中获得生长所需的能源。间接浸出过程一般认为包括 3 种作用：细菌的代谢产物使金属矿物发生氧化或还原；代谢产生的有机酸(柠檬酸或草酸) 或无机酸(硫酸或硝酸) 溶解金属；与细菌发生配合基反应。反应方程式：Fe 2+O2+4H+Fe 3+2H2O MS+Fe3+2O2M 2+Fe2+SO42-
2、3. 微生物浸出的优缺点优点： 设备投资少、生产费用低、环境污染轻且容易治理；已成为低品位硫化铜矿石、铀矿石和难处理金矿石的首选工艺；缺点： 反应速度慢、生产流程长。二、 微生物学基础1. 微生物：是对所有形体微小的单细胞、结构极为简单的多细胞以及没有细胞结构的低等生物的统一称谓。2. 微生物的趋化性：细菌朝向或离开化学物质的运动。细菌向着化学物质的运动是正趋化性；细菌离开化学物质的运动为负趋化性。3. 酶的活性中心:与底物结合,直接起催化作用的小部分氨基酸微区。4. 微生物的新陈代谢:微生物从外界环境中不断地摄取营养物质，经过一系列生物化学反应，转变成细胞的成分，同时产生一些废物排泄到体外的
3、过程。5. 微生物培养基：指培养微生物时,根据其的营养需要,将水、碳源、氮源、无机盐和生长因素按一定比例配制而成的微生物营养物。6. 微生物的生长:同化作用大于异化体用， 微生物的细胞质量不断增长。繁殖:当细胞个体生长到一定程度时使发生分裂，使得个体数目增加(单细胞微生物)。细菌细胞的形态：球状、杆状、螺旋状7. 微生物分为哪几类：原核类、真核类、非细胞类8. 微生物分类（按分类单元及其等级）： 界 门 纲 目 科 属 种9. 微生物的特点： 1) 个体小、比表面积非常大。2) 分布广、种类繁多； 3) 繁殖快； 绝大多数微生物以裂殖方式繁殖后代。4) 代谢灵活性大、容易变异。10. 细菌尺寸
4、的表示：球菌的大小用直径表示，杆菌和弧菌的大小用其宽度和长度来表示，螺旋菌则用其宽度和弯曲长度表示。11. 细胞壁的功能 ：1) 固定细胞外形,保护脆弱的原生质体，避免渗透压引起原生质膜破裂; 2) 阻拦某些分子进入细胞充当分子筛; 3) 为鞭毛提供支点，使鞭毛摆动。 12. 细胞膜的功能：1) 一种选择透过性膜;2) 细胞膜上合成细胞壁和形成横膈膜组分的酶； 3) 细胞膜还有脱氢酶、细胞色素氧化酶、电子传递系统、氧化磷酸化酶和三磷酸腺苷酶氧化代谢和能量产生部分； 4) 细胞膜有鞭毛基粒，为鞭毛提供附着部位。13. 细菌运动方式：直线、翻滚 14. 荚膜功能：（1）保护细菌免受干燥的影响或者保
5、护致病菌免受宿主吞噬细胞吞食、增强细菌的浸染力、吸附环境中的有机物和无机固体物以及胶体物等。（2）荚膜作为细胞外的储藏物质，当缺乏营养物质时，可作为能源、碳源或氮源而被细菌利用。细菌表面电荷和等电性：细菌体内的蛋白质是由多种氨基酸组成的，氨基酸是一种两性电解质；在碱性环境中，使细菌表面带负电；在酸性环境中，使细菌表面带正电。等电点：在某一pH值的溶液中，氨基酸呈电中性，此时细菌表面所带的正电荷与负电荷相等，这一pH值即是细菌的等电点。15. 细菌染色目的、染色原理以及革兰氏染色？染色目的：细菌是无色透明的，对细菌用染料染色，以增加菌体与背景的反差。以便在光学显微镜下看清楚细菌的形态和结构。染色
6、原理：带有相反电荷的菌体表面和染料离子，因静电吸引而彼此结合。革兰氏染色步骤：(1) 用碱性染料结晶紫对菌液涂片进行初染；(2) 用碘溶液进行媒染，其作用是提高染料和细胞间的相互作用从而使二者结合得更牢固。(3) 用乙醇或丙酮冲洗进行脱色。在经历脱色后仍将结晶紫保留在细胞内的为革兰氏阳性细菌，而革兰氏阴性细菌的结晶紫被洗掉，细胞呈无色。(4) 用一种与结晶紫具有不同颜色的碱性染料对涂片进行复染。例如沙黄，它使原来无色的革兰氏阴性细菌最后呈现桃红到红色，而革兰氏阳性细菌继续保持深紫色。16. 酶：又称为生物催化剂，活细胞内合成的具有高度专一性和催化效率的蛋白质。本质:活细胞内合成的具有高度专一性
7、和高催化效率的蛋白质;功能:催化生物化学反应、传递电子、原子和化学基团；催化特点：高效性、高度专一性、酶催化反应条件温和、对环境条件极为敏感。17. 辅基或辅酶:全酶中除酶蛋白以外的部分.分类：（1）FMN(黄素单核苷酸)和 FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸):氨基酸氧化酶和琥珀酸脱氢酶辅酶传递氢；（2）磷酸腺苷以及其它核苷酸类:AMP(一膦酸腺苷),ADP,ATP 等,转膦酸基酶的辅酶,高能磷酸键(PP)是能量载体-能量转移；（3）生物素(维生素 H):-是微生物生长因子,羧化酶辅酶,CO2 渗入和转移,脂肪合成。18. 全酶：酶蛋白+有机物+金属离子19. 酶活力及其影响因素：酶活力:酶催化化学
8、反应的能力反应速度。影响因素：酶浓度对反应初速度的影响；底物浓度对反应初速度的影响；pH值对酶促反应速度的影响；温度对酶促反应速度的影响；抑制剂对反应速度的影响；激活剂对酶促反应速度的影响。20. 酶的特有性质：高效性、高度专一性、酶催化反应条件温和、对环境条件极为敏感。21. 影响微生物生长的环境因素：温度、pH值、氧化还原电位、溶解氧的浓度、辐射、有害物质。22. 微生物的营养及营养类型：营养有水、碳源、氮源、无机盐、生长因素。根据微生物同化碳源能力分为无机营养型和有机营养型两类。23细菌生长曲线：三、 矿物加工工程中几种常见的微生物1. 微生物按最适宜生长温度分：低温菌种（温度为20-3
9、5)中温菌种（温度为40-55）高温菌种（温度为55以上） 对于低品位的硫化物矿石适合使用中、低温微生物进行浸出；高品位的硫化物矿石适合使用高温微生物。2. 处理微生物氧化硫的细菌有哪些：1) 嗜酸性氧化亚铁硫杆菌 2) 还原硫细菌 3) 无色硫细菌 4) 光合自养硫细菌 5) 氧化硫硫杆菌 6) 氧化亚铁微螺菌 7) 氧化铁铁硫杆菌 8) 嗜酸热硫化叶菌3. 处理含锰矿物的微生物分为哪几类：1) 氧化锰的微生物2) 还原锰的微生物3) 锰氧化还原酶4. 常见处理硫化矿的微生物主要有哪些？其特性（生长温度、pH值和形态学特征）和相互协同作用规律？5. 黄药、黑药以及起泡剂抑制细菌活性的机理？药
10、品对细菌有毒害作用，同时加入药品后pH值的变化对细菌的影响也很大。6. 黄铁矿生物浸出体系直接作用和间接作用主要反应方程式？直接作用：间接作用：四、 矿物浸矿工艺及其影响因素1. 微生物的浸出工艺，各优缺点，区别？（1） 堆浸优点：工艺简单、处理矿石量大、适应粒度范围大、生产成本低。缺点：因筑堆方法而异（多堆筑堆法缺点:(1)严重偏析;(2)压实使溶液不能渗入矿堆内部，从旁边流跑冲垮矿堆边坡；(3)偏析致使浸出效率降低。多层筑堆法缺点:由于每层矿都被卡车和推土机压实，故矿堆的渗透性很差。斜坡法缺点:占地面积大。吊装法缺点：这种筑堆法需要架设吊车轨道，基建投资大，且筑堆速度慢。）（2） 槽浸优点
11、：可浸出高品位矿石或精矿，处理量大，浸出周期较短，浸出率明显高于堆浸工艺的浸出率。缺点：矿石层内的透气性不好。（3） 搅拌浸出优点：浸出率高，浸出周期短。缺点：投资费用高、粒度要求细、矿浆浓度要求较低。（4） 原位浸出优点：投资少、 设备省；占地面积少、 很少造成地表的破坏；废弃尾矿少,有效地控制放射性粉尘的污染。缺点：浸出过程辅助操作较多。区别2. 多堆筑堆法、多层法、斜坡法和吊装法等等筑堆法的缺点:多堆筑堆法：严重偏析、压实使溶液不能渗入矿堆内部，从旁边流跑冲垮矿堆边坡、偏析致使浸出效率降低。多层筑堆法：由于每层矿都被卡车和推土机压实， 故矿堆的渗透性很差。斜坡法：占地面积大。吊装法：这种
12、筑堆法需要架设吊车轨道， 基建投资大， 且筑堆速度慢。3. 微生物浸出过程中矿浆pH值的影响：细菌繁殖速率、细菌氧化活性、固体产物的生成 4. 微生物浸矿的工艺包括哪几个部分：1) 浸出时间2) 浸出方式 3) 搅拌方式与强度4) 筑堆方式与喷淋强度5) 充气方式与强度5. 微生物浸矿流程：6. 微生物浸出剂的连续制备与再生设备？微生物浸出剂的氧化再生设备是微生物浸矿工艺流程中不可缺少的设备，其形式也是多种多样。共同持点：利用培养好的细菌或生物膜来氧化再生浸出剂。这些设备也可以用来大量制备微生物浸出剂。具体设备有垂直板式细菌氧化器、旋转盘式细菌氧化器、填料塔式细菌氧化器、浸没蜂窝式细菌氧化器。
13、7. 细菌浸出主要因素8. 固体浓度对微生物搅拌浸出的影响？1) 矿浆中离子浓度随着固体浓度的增加而增加，当超过微生物的极限耐受浓度时，会导致矿石的浸出速度明显下降。2) 当矿浆中固体浓度升高时， 每个矿粒上附着的微生物数目必然下降，从而降低矿石的浸出速度。3)随着固体浓度的上升，搅动矿浆中矿粒之间的碰撞、磨擦程度加剧， 使吸附在矿粒表面的微生物脱落或损伤，从而导致矿石的浸出速度下降。9微生物原位浸出工艺微生物原位浸出工艺是由地面钻孔至金属矿体，后从地面将微生物浸出剂注入到矿体中，原地溶浸有用成分，用泵将浸出液抽回地面，回收溶解出来的目的元素。五、 微生物技术在矿物加工工程中的应用1. 紫金山
14、铜矿微生物堆浸主要处理辉铜矿和铜蓝，德兴铜矿主要处理黄铜矿，故紫金山铜矿微生物浸出效率高于德兴铜矿。2. 黄铜矿(CuFeS2): 1) 直接作用: 2) 间接作用: 3. 难处理金矿石微生物氧化过程的影响因素：微生物适宜性、砷含量、砷离子价态、pH值、矿石粒度、矿浆浓度4. 难处理金矿生物氧化预处理过程中细菌培养和氧化同时进行的缺点: 1) 被处理物料给微生物的生长繁殖带来的不利影响,导致浸出速度较慢。2) 细菌生长要求的环境条件与矿物浸出的最佳条件有着明显差异,实际操作中很难达到协调一致。 5. 铜矿石的微生物渗滤浸出-萃取-电沉积流程图六、 难处理金矿的细菌氧化预处理1. 难处理金矿、游离金、裂隙金、包裹金、晶格金
