α-FeOOH 【化学组成】不同成因的针铁矿其混入组分不同：热液成因者，其成分较纯；外生成因者常含Al2O3、SiO2、MnO2、CaO等,其间除部分Al为类质同像置换外，其它组分往往为机械混入物或吸附物质；金属矿床氧化带中的针铁矿还常含Cu、Pb、Zn、Cd等；而超基性岩风化壳中的针铁矿则含Co、Ni。含吸附水者称水针铁矿(α-FeO(OH)·nH2O)。 【晶体结构】斜方晶系 ；a0=0.465 nm,b0=1.002 nm,c0=0.304 nm; Z=4。晶体结构同硬水铝石，即晶体结构中O2-和(OH)-一起呈六方最严密堆积(堆积层笔直a轴)，Fe3+充填1/2的八面体空地。［FeO3(OH)3］八面体以共棱的方法联结成平行于c轴的八面体链；双链间以同享八面体角顶(此角顶为O2-占有)的方法相联。 【形状】单晶很少见，常见呈针状或鳞片状、状、钟乳状、结核状或土状集合体。 【物理性质】褐黄至褐红色；条痕褐黄色；半金属光泽；结核状，土状者光泽昏暗。解理平行{010}彻底；参差状断口。硬度5～5.5。相对密度4.28，但成土状者可低至3.3。性脆。 【成因及产状】针铁矿是散布很广的矿藏之一，是褐铁矿中的最主要组成成分,并常与纤铁矿共生。它主要是含铁矿藏风化效果的产品，常散布在铜铁硫化物矿床的露头部分构成“铁帽”。堆积成因的针铁矿见于湖沼和泉水中。此外，偶见有低温热液成因的产于某些热液脉的空地中。在区域蜕变效果中可脱水而转变成赤铁矿或磁铁矿。 【判定特征】以其胶体形状和褐黄色条痕为特征。 【主要用途】为炼铁的矿藏质料。“铁帽”是寻觅原生铜铁硫化物矿床的标志。

铍铜针,是以铍铜为原料制作的运用于一般模具使用的一种零件。铍铜是以铍为主要合金元素的铜合金，又称之为铍青铜。它是铜合金中性能最好的高级有弹性材料，有很高的强度、弹性、硬度、疲劳强度、弹性滞后小、耐蚀、耐磨、耐寒、高导电、无磁性、冲击不产生火花等一系列优良的物理、化学和力学性能。铍铜针是一种过饱和固溶体铜基合金，是机械性能，物理性能，化学性能及抗蚀性能良好结合的 有色 合金，经固溶和时效处理后，具有与特殊钢相当的高强度极限，弹性极限，屈服极限和疲劳极限，同时又具备有高的导电率，导热率，高硬度和耐磨性，高的蠕变抗力及耐蚀性，广泛应用于制造各类模具镶嵌件，替代钢材制作精度高，形状复杂的模具，焊接电极材料，压铸机，注塑机冲头，耐磨耐蚀工作等。铍铜带应用于微电机电刷，手机、电池、产品上，是国民经济建设不可缺少的重要工业材料。铍铜针是力学、物理、化学综合性能良好的一种合金，经过淬火调质后，具有高的强度，弹性，耐磨性，耐疲劳性和耐热性，同时铍铜还具有很高的导电性，导热性，耐寒性和无磁性，碰击时无火花，易于焊接和钎焊，在大气，淡水和海水中耐腐蚀性极好。铍铜合金在海水中耐蚀速度：（1.1-1.4）×10-2mm/年。腐蚀深度：（10.9-13.8）×10-3mm/年。腐蚀后，强度、延伸率均无变化，故在还水中可保持40年以上，是海底电缆中继器构造体不可替代的材料。在硫酸介质中：在小于80%浓度的硫酸中（室温）年腐蚀深度为0.0012-0.1175mm，浓度大于80%则腐蚀稍加快。铍铜针是一种以铍为主加元素的铜基体合金材料。其适用范围在需求高导热，高硬度，高耐磨的要求下才使用铍铜材料的。铍铜以物料形式可以分为带、板、棒，线、以及管等，如果以铍铜物理功能使用来区分，一般来讲有3种。 1：高弹性的2：高导热，高硬度的 3：电极上使用的高硬度，高耐磨的。想要了解更多铍铜针的相关资讯，请浏览上海 有色 网（ www.smm.cn ）铜频道。

钨针主要用途: 用于制作高强度气体放电灯电弧管用电极。由于钨的特性，使得它很适合用于tiG焊接以及其它类似这种工作的电极材料。在 金属 钨中添加稀土氧化物来刺激它的电子逸出功，使得钨电极的焊接性能得以改善：电极的起弧性能更好，弧柱的稳定性更高，电极烧损率更小。通常的稀土添加剂有氧化铈、氧化镧、氧化锆、氧化钇和氧化钍等。钨针用于TIG焊接，这是在钨基体中通过粉末冶金的方法掺入0.3%-5%左右的稀土元素如：铈、钍、镧、锆、钇等而制作的钨合金条，再经过压力加工而成，直径从0.25到6.4mm，标准长度从75到600，而最常使用的规格为直径1.0、1.6、2.4和3.2，电极端的形状对TIG而言是一项重要因素，当使用DCSP时，电极端需磨成尖状，且其尖端角度随着应用范围，电极直径，和焊接电流来改变，窄的接头需要一较小的尖端角，当焊接非常薄的材料时，需以低电流，似针状的最小电极来进行，以稳定电弧，而适当的接地电极可确保容易引弧，良好的电弧稳定度及适当的焊道宽度。当以AC电源来焊接时，不必磨电极端，因为使用适当的焊接电流时，电极端会形成一半球状，假如增加焊接电流，则电极端会变为灯泡状及可能熔化而污染熔金。钨熔点高(3683℃±20℃)，电子发射能力强，弹性模量高，蒸气压低，故很早就被用作热电子发射材料[。纯 金属 钨极的发射效率很低，且在高温下再结晶形成等轴状晶粒组织而使钨丝下垂、断裂。 为克服上述缺点，适应现代工业新技术、新工艺的发展，各国材料工作者正致力于研究和开发各种新型电极材料。以钨为基掺杂一些电子逸出功低的稀土氧化物，既能提高再结晶温度，又能激活电子发射。稀土 金属 氧化物具有优良的热电子发射能力，稀土钨电极材料一直是替代传统放射性钍钨电极材料的开发方向。本文介绍了几种稀土钨电极材料的制备和研究成果，以及电极材料的有关应用情况，并展望了钨电极广阔的应用前景，旨在为我国稀土钨电极材料研究与应用提供参考。钨针在钨极氩弧焊中对电弧的起弧、电弧的稳定性和焊接质量都起到重要的作用。在电弧的高温作用下钨电极发生质量的损失，称为钨电极的烧蚀。为了便于讨论钨电极的烧蚀机理，烧蚀可分为添加氧化物的烧蚀和钨本身的烧蚀。更多有关钨针请详见于上海 有色 网

矿物概述　　针镍矿是镍的硫化物矿物，它呈浅黄色针状晶体，甚至像毛发一样。它产在碳酸盐矿中，也可以由其他镍矿物变成或火山物质升华而成。　　化学组成：NiS,Ni镍64.67,S硫35.33;　　针镍矿鉴定特征：最特征的是浅黄铜黄色的针状晶体和放射状或束状集合体，以及镍的反应；根据硬度、形态和颜色可与黄铜矿、黄铁矿相区别；　　成因产状：是比较少见的矿物，为典型的热液产物；由镍的硫化物经热液蚀变形成；　　着名产地：世界着名产地有乌拉尔、德国隆克林、捷克斯洛伐克、英国等地。　　名称来源：以第一个研究该矿物的矿物学家“W.H.Miller”的名字命名； 晶体形态　　复三方锥组。晶体沿c轴延伸呈针状。常见单形：(100)、(110)、(101)、(012)等。双晶面（001）。 晶体结构　　晶系和空间群：三方晶系；C53v-R3m;　　晶胞参数：arh=5.65埃;α=116°35¹,z=3;ah=9.62,ch=3.16埃,z=9;　　粉晶数据：2.777(1)1.863(0.95)2.513(0.65) 物理性质　　针镍矿硬度：3-3.5　　比重：5.2-5.6g/cm3　　解理：解理(10-11)和(01-12)完全　　断口：断口呈参差状　　颜色：浅黄铜黄色，有时成竟色　　条痕：绿黑色　　透明度：不透明　　光泽：强金属光泽　　发光性：无　　其他：脆性 光学性质　　反射色亮黄。反射率：53（绿光），54（橙光），54（红光）。双反射清楚。强非均质性。

针铁矿是羟基氧化铁的一种，称为α型羟基氧化铁α－FeO（OH）。自然界有4种羟基氧化铁同质异象体，其余3种分别是：四方纤铁矿β－FeO（OH），纤铁矿γ－FeO（OH）和六方纤铁矿δ－FeO（OH）。针铁矿是自然界中最常见的羟基氧化铁矿物，反映了它在风化条件下最稳定。事实上占通常是自然界中含铁的硫化矿、氧化矿、碳酸盐和硅酸盐风化的产物。研究指出，在常压的沸点下pH1.5～3.5范围内及硫酸根总浓度3mol∕L以内针铁矿是高铁水解最可能的产物。大多数针铁矿都以固溶体形式含有其他元素。 针铁矿也可看为α型－水氧化铁α－Fe2O3·H2O，其结构上与一水硬铝矿相同，属斜方晶系。在针铁矿的晶体结构中，只有Fe3＋，O2－和OH－3种离子，三者的配合比为1∶1∶1。其中O2－位于八面体的顶点，而Fe3＋处于八面体的中心，并为O2－所包围。O2－离子与4个Fe3＋离子相联结，即共用于4个八面体之间，其中每一个价键仅为1／2价。OH－离子则共用于2个八面体之间，每一个价键也是1／2所。位于八面体中心的高铁离子具有很强的极化能力，使四周配位离子的外层电子云产生偏移，导致正负离子外层电子云的相互重叠，并形成共价键。由于  O2－较OH－更易于发生变形，因而配位氧离子将具有较配位氢氧离子为强的共价键，即键的极性较弱。 热力学计算指出，针铁矿较三水氧化铁具有更大的晶格能，表明针铁矿比后者更稳定。因此，在通常情况下（酸度不大和温度不高于140℃），高铁水解产物在热力学上的稳定结构应是针铁矿而不是胶态氢氧化铁。但在实际上，当用中和法使高铁从水溶液中析出时，得到的沉淀物都是三水氧化铁胶体而不是结晶态的针铁矿。出现这种情况的主要原因在于pH对溶液中高铁的过饱和程度影响很大，因而中和水解时，随着溶液pH的升高造成巨大的高铁过饱和度，形成很大的成核速度，使得水解产物呈肢体析出。鉴于高铁溶液中和水解很难控制系统的过饱和度，欲避免胶件氢氧化铁析出，关键是水解时要将溶液中的高铁离子浓度控制在很低的水平，一般低于1kg·m－3。针铁矿法正是针对这一问题而提出来的。它采用的水解条件是利用空气氧化、低过饱和度及较高温度，既有利于水合物的脱水和缩合，也有利于有关质点有序排列，从而使水解产物呈晶体而不是肢体。针铁矿法有两种模式来控制高铁浓度。其一是先将溶液中的高铁离子还原成低价，再中和至pH值为4.5～5，这时因高铁浓度很低，不会析出胶态氢氧化铁，而亚铁离子在此pH值下也不会形成Fe（OH）2沉淀。然后通空气在90℃左右的温度下再将亚铁重新氧化成高铁，小量产生的高铁离子一经出现即水解形成少量晶核，并缓慢发育成针铁矿晶体而沉淀，相关的反应方程式为：    （1） 高铁的还原剂可以有很多选择，但生产中使用的还原剂应价格低廉，操作简便，而且氧化后不引入任何危害。从这种实际的角度考虑，硫化锌精矿是硫酸锌电解液针铁矿法净化的最佳还原剂。用硫化锌还原高铁的结果，ZnS中的锌即以Zn2＋离子形式进入溶液，硫则以元素硫的固体形式留在渣中，对其后的作业无任何危害。硫化锌还原高铁的总反应式为：    （2） 热力学计算得到该氧化还原反应的标准电动势为0.506V，具有足够的热力学推动力。实践表明反应的速度也比较高，在90℃温度下一般只需3～4h就可达到相当的还原深度。例如，由反应式（2）的标准电动势求得的平衡常数为Kc＝[Fe2＋]2[Zn2＋]∕[Fe3＋]2＝1017.09，若取锌离子的活度为0.1mol∕L，则求得[Fa2＋]∕[Fe3＋]≈109，说明硫化锌使高铁的还原进行得比较彻底。 针铁矿法中亚铁的再氧化采用空气中的氧作氧化剂，其氧化反应方程为：    （3） 在25℃温度下空气的标准氧化电位E＝1.22－0.059pH。在pH＝4时，氧的标准电位为0.984V，仅此Fe3＋∕Fe2＋电对的标准电位（0.771V）高0.213V。但是，由于在此时Fe3＋已预还原成Fe2＋，此电对的实际电位E 大为降低。例如当Fe3＋／Fe2＋＝10－4时，      E 降至0.538V，从而氧化反应（9）的电位提高到0.316V。同时，在水解沉铁体系中，氧化产生的高铁高子即时水解沉淀，因而能始终保持体系中[Fe3＋]／[Fe2＋]为一个较低的值。 亚铁氧化沉淀包括亚铁氧化和高铁水解这两个连续的环节。氧气氧化亚铁的过程又包括氧气的溶解、氧分子由相界面向溶液内部的扩散、亚铁离子对氧分子的吸附、氧分子裂解为氧原子、亚铁离子与氧原子之间的电子交换等多个步骤。其中氧分子裂解为氧原子为控制速度的关键步骤。提高氧分子裂解反应的速度可以采取3种办法：提高氧分压，如使用富氧鼓风和利用压缩空气并维持整个反应进程在较高的压力下进行，提高温度；采用催化，一般以Cu2＋作为催化剂。 被吸附的氧分子转变为被吸附的氧原子后，即发生氧原子与亚铁离子之间的电子转移，其结果是亚铁离子被氧化成高铁离子，而氧原子则还原为O2－离子：另一个氧原子也将以同样方式被还原成离子O2－，所形成的O2－会和高铁离于强烈结合，形成（Fe－O－Fe）4＋这样的配合物离子。它再与OH－离子结合，并进一步脱水综合，就生成了针铁矿：针铁矿法另一种控制高铁浓度的模式是澳大利亚电解锌公司开发的，它不经过先还原，而是直接将热的高铁溶液连同中和剂以控制的速度加入沉淀槽中，使高铁的浓度维持在1kg·m-3以下。在70～90℃温度下并维持pH在2.8左右，针铁矿随着高铁的加入连续析出。相关的反应为：    （4）

一、概述       镍铬合金废料，主要是镍铬合金生产及其加工过程的废料，如镍铬合金浇铸的废件、加工切削物、刨花、钻屑、边角余料及有关部件、元件的废次品等。由于镍铬合金废料来源不一，其成分较为复杂。一般含镍35％～65％、铬15％～25％，其化学成分实例见表1。   表1  镍铬合金废料化学成分实例，％料名NiCrFeMnMoCuCo废料3519370.500.450.120.10废料3725424.503.00.120.10刨花38.514.5372.730.25  刨花66.114.60.501.02.80  废件61.717.80.500.802.20  废件68.716.60.500.250.10         含镍55％以上的镍铬废钢可直接在电弧炉中熔炼成阳极板。含镍低于55％时则须采用空气吹炼方法，富集到含镍60％左右，即可浇铸成粗镍阳极板。       镍铬合金废料生产电解镍工艺分为电炉熔炼制取粗镍阳极板和电解精炼两段。由于电解精炼工艺与镍磷铁生产电解镍相似，故在此仅介绍电炉熔炼部分。       二、原料       （一）含镍55％以上的原料大部分是刨屑、钻屑，原料成分实例如下（％）：  NiCoCuFeCrPbZn55～700.01～0.90.1～2.33～85～200.002＜0.01      （二）含镍55％以下的原料成分实例如下（％）：  NiCoCuFeCr35～500.100.1237～4214.50～25       三、电炉熔炼技术操作条件       镍铬合金废料电炉熔炼，包括加料、熔化、除铬、蒸锌、脱氧、浇铸等作业过程。       （一）加料        1.5t/台的电炉每炉处理镍铬合金废料1.5～2.5t，块状料一次加入，碎屑料分两次加入，先加入一半，待通电熔化后，再加入剩余的一半料。       （二）熔化       物料加毕，继续通电1h，使物料全部熔化。       （三）除铬       物料熔化后，吹风氧化，使铁、铬等杂质氧化造渣除去，同时有部分镍被氧化，但生成的氧化严镍在镍熔体中被金属铁与铬还原，生成相应的铁、铬氧化物。此时，陆续加入石灰石80～100kg，萤石70～100kg,进行造渣。随着铬被氧化造渣，炉渣发粘，即加入石英砂30～50kg，吹风氧化10min左右，以改善渣的流动性。每次氧化时间30～45min。停止吹风后再通电升温约20min，接着放渣，按上述操作风复进行2～3次后，合金含镍品位可达60％以上。       吹风过程中温度逐渐上升。开始吹风时温度约1600℃，吹风结束时温度在1700℃以上。石英砂能稀释炉渣，但炉渣的流动性不能根本改善。所以放渣时炉渣不能全部自动流出，部分渣须用木耙或铁耙扒出。       （四）蒸锌       镍铬合金废料含锌很低，但在刨花、钻屑等废料中常夹带某些含锌杂物，故在氧化除铬后，须进行插木蒸锌。蒸锌前，加入石油焦或电极粉30～50kg，进行渗碳，控制镍熔体含碳0.2％～0.3％。插木蒸锌的温度控制在1650～1700℃，每次插木时间约10min。第一次插完后通电升温，然后再插第二次。经2～3次插木后，直至炉内合金含锌下降至0.004%为止。       （五）脱氧       由于脱铬及蒸锌过程中大量气体（特别是氧）溶解于镍熔体中，因此，出炉前10min要用石油焦脱氧。加石油焦不能过量，一般加10kg左右。       （六）浇铸       当合金含镍65％以上时即可出炉浇铸粗镍阳极。出炉温度控制在1650℃左右。阳极板模子用生铁做成，模内涂一层骨粉。浇铸时熔体经流槽流进中间控制包，然后注入立式阳极模中，从而获得电解精炼用的镍铁阳极板。       每炉处理镍铬合金废料1.5～2.5t，冶炼时间按熔化试样含镍量控制。熔化样含镍50％左右，冶炼时间10～12h。熔化样含镍30％左右，冶炼时间12～15h。       镍的直收率与出炉品位的关系见表2。   表2  出炉合金品位与镍入合金率的关系，％原料含镍出炉合金含镍镍入合金率45.1777.5573.9435.3773.3472.2443.3465.2986.6147.6168.4279.7848.5162.6879.1245.0665.8979.25       镍的直收率较低，其主要原因是渣中含铬的氧化物较高，因而渣的熔点较高。因此，合理选择渣型，改善炉渣的流动性，降低渣含镍是提高镍的直收率的关键。表3为渣含铬与渣含镍的关系。   表3  渣含铬与渣含镍的关系，％渣含铬渣含镍23.932.5622.132.9810.091.045.310.56       表4为镍铬在吹炼产物中的分配。经吹炼后合金保90％以上的铬被脱除掉。   表4  镍和铬在吹炼产物中的分配，％元素投入料产出合金产出炉渣损失率含量分配率含量分配率含量分配率Ni45.0610065.8979.751.863.0517.20Cr18.501001.604.7522.5289.905.37       据表11～16数据，合金含镍富集到60％～65％为宜。       四、产物       吹炼产物有粗镍阳极板及炉渣。       粗镍阳极板成分实例如下（％）  NiCoFeCu65～700.01～0.1010～150.02～0.30  PbCrMoCZn＜0.0022～101～61～20.001～0.004       炉渣成分实例如下（％）：  NiCrCaOSiO2FeO1.54～2.9817.09～24.475～102～87～10       五、技术经济指标       电炉熔炼镍直收率   80％～90％       炉时               10～15h       电耗               约1800kW·h/t料       电极消耗           30～40kg/t料       石灰石             约70kg/t料       萤石             约80kg/t料       石英砂           约40kg/t料       造渣率           0.7～1.1kg/t料

5月23日音讯：貔貅，传说是中国古代神话中龙王的九，主食金银珠宝，能吞万物而不泄，被人们视为招财进宝的祥兽，神通特异。　　现在，西堤头镇引入的天津恒景再生合金材料有限公司选用具有自主知识产权的原创技能，将含有镍铬成分的抛弃物100％再生为镍铬合金等产品，真实完成物料的循环使用，为社会发生出巨大的社会效益、环境效益、经济效益。 　　天津恒景再生合金材料有限公司科研人员在董事长张忠带领下，紧紧抓住国家活跃鼓舞开展环保绿色厂商大好时机，针对现在厂商无法处理镍铬废渣展开了多年的科研，活跃立异，打破了现行的合金出产工艺形式，创造性地规划出了独有镍铬合金出产线，使质料100％得到使用。 　　整个项目总投资9.6亿元，总建筑面积15万平方米，分两期进行。一期为镍、铬废渣综合使用再生合金材料项目，是以有色、化工等职业发生的含有镍铬成分的抛弃物为质料，经特殊复原提炼工艺出产出新式镍铬合金材料，该工艺处理了上游厂商对环境的二次污染问题。二期为矿、冶、化、建循环经济工业演示基地项目，包含20万吨铬盐、年产30万吨新式高档镍铬合金材料和恒景国家级研制中心项目。其间，20万吨铬盐项目是使用国际上现存很多的尾铬矿、铬铁粉等抛弃资源，运用自主研制的工艺技能，清洁出产新工艺出产铬盐，出产过程彻底处理了原有传统工艺高耗费、重污染、难管理的问题，所产废料可为恒景二期年产新式高档镍铬合金材料30万吨项目的质料，无任何废物排放，完成循环经济工业链的延伸；年产新式高档镍铬合金材料30万吨项目，质料是20万吨铬盐项目发生的混合物，发生矿渣直销天津锦程建筑材料有限公司出产建材产品，真实完成物料的悉数循环使用。 　　现在，项目一期主体工程已根本竣工并进行试运营，不久将正式投产运营，本年即可上交利税5000万元。项目悉数投产后，预计年创产值113亿元，完成利税17亿，新增工作岗位1000余个，一起处理了上游厂商因堆积镍铬废渣而对环境发生的污染问题，成为实际中的“貔貅”。(Ivy)

利用沉淀针铁矿除铁的技术是由比利时老山公司巴伦厂（Vieille Montagne）首先开发和工业化的，称为VM法。成功地沉淀针铁矿的关键在于维持溶液中Fe3＋的低浓度，例如＜1kg∕m3，否则在沉淀针铁矿的pH范围（2～3.5)内将得到胶状的Fe（OH）3或碱式硫酸铁         Fe4SO4（OH）10。VM法解决此问题采用的是还原－沉淀法，流程如图1所示，从热酸浸出得到的含100kg∕m3Zn，25～30kg∕m3Fe3＋及50～60kg∕m3H2SO4的硫酸锌溶被先经过还原作业，即在沉淀针铁矿前在一个单独的作业中先用锌精矿（ZnS）将溶液中的Fe3＋都还原成Fe2＋，还原后未反应的ZnS与反应生成的元素硫一同分离出来送回焙烧炉。还原后液再用焙砂ZnO预中和至3～5kg∕m3H2SO4，得到的铁渣返回热酸浸出作业，溶液则送入沉淀反应器。向沉淀器通空气将Fe2＋氧化成Fe3＋而使之水解沉淀出针铁矿晶体。图1  VM针铁矿法 沉淀针铁矿时需不断在加入焙砂以中和水解反应产生的酸，将pH值控制在适当的范围内，如pH＝2～3.5。VM法需要特别注意控制Fe2＋的氧化速度，使得溶液中Fe3＋的浓度在水解沉淀针铁矿的过程中始终保持在1kg∕m3以内。与黄铁矾法不同的是，针铁矿沉淀时无需提供一价阳离子，而得到的针铁矿渣也不能进行酸洗回收其中由焙砂中和带入的未溶解的锌。为防止这部分锌的损失，一个对策是使用低铁的闪锌矿焙砂作中和剂。 澳大利亚电解锌公司开发的EZ法直接将含Fe3＋的待水解液缓缓加入水解沉淀器中，控制水解液Fe3＋浓度不超过1kg∕m3从而控制水解，因而EZ法亦称部分分解法。在70～90℃下连续水解沉淀针铁矿，同时不断加入锌焙砂中和因水解产生的酸，维持溶液pH值在2.8以适于水解。 两种针铁矿法相比，沉淀同样数量的铁，VM法水解产生的酸此EZ法少，因而为中和水解的酸需要消耗的锌焙砂也少，随锌焙砂损失的锌电少，除铁的效果也好于EZ法。但VM法涉及先还原后氧化两道工序，比较繁琐。此外，VM法用空气氧化Fe2＋的速度较慢，而用别的氧化剂则成本高。 与黄铁矾法相比，针铁矿法不需要硫酸根和碱金属，可应用于任何酸浸体系，包括氯化物体系和硝酸盐体系，除铁的效果也更好（从30kg∕m3到小于1kg·kg∕m3），但针铁矿对酸的稳定性较差，沉淀中未溶解的铁酸锌不能如黄铁矾法那样用酸洗来回收。

金属正向随动穿孔针揉捏管材   (1)一般加工中，选用防动穿孔针揉捏法加工管材较为普遏。揉捏穿孔时发生穿孔残料(萝卜头).特别是加工大规格管材时.穿孔残料较大，降低了揉捏成品率。   (2)随动穿孔针揉捏管材时.穿孔针见球护艰力小，揉捏力小。揉捏产品时一定要进行充演疥压，保还揉捏制品的同心度。   (3)揉捏加工过程中。要求设备的中心线和揉捏东西的磨损贫(东西中心》坚持杰出的状况，削减揉捏制品的偏疼废品。   (4)管材揉捏也能够选用脱皮揉捏办法.确保制品的表面质璧。正向立式揉捏管材   (1)不带独立穿孔体系的立式揉捏机.穿孔针只能与揉捏轴陇动，带独立穿孔体系的立式揉捏机，穿孔体系固定在主柱塞上，能够独立运动.也能够随动。   (2)立式揉捏机一般吨位比较小.用来揉捏小直径管材或锌坯(一般外径小于币30 mm的薄壁管)，小直径棒材和型材。   (3)立式揉捏机能够用空心锭坏揉捏制品，选用光滑揉捏时，压余量可少留。   (4)揉捏设备和揉捏东西的同心度较好，不易发生揉捏管材的偏疼。    (5)立式揉捏机占地面积较小。反向揉捏捧材   (1)反向揉捏过程中锭坯与揉捏筒之间无相对运动，金属活动比较均匀，揉捏制品的组织和功能较均匀。   (2)反向揉捏捧材时.选用空心揉捏轴和带模孔的揉捏垫(模垫).揉捏轴行进.金属制品从模垫挤出并沿空心揉捏轴流出。   (3)能够运用大直径的长金属锭坯进行低沮快速反向揉捏产品。反向揉捏管材   (1)中小管材反向揉捏时，能够选用空心锭坯揉捏。   (2)使用装在关闭板上的芯捧(穿孔针)或选用直接穿孔(双轴反挤)的办法.经过模垫反向揉捏管材。   (3)大竹反向揉捏时.金属在揉捏垫片(相当于芯捧)与揉捏筒内径构成的间晾中流出。揉捏垫片的巨细，操控管材内径。大管反向揉捏的管坯，表面质，较差，用于拉伸的管坯，一般要组织扒皮工序，确保制质量。

菲律宾红土镍矿为基性超基性岩经过蛇纹石化蚀变、长期风化淋积而成的硅酸镍矿床。矿物成分复杂、粒度细微、结晶差、混杂现象严重，并且易碎，物质组成研究难度大。中国地质科学院矿产综合利用研究所对菲律宾红土镍矿物质组成及镍铬铁工艺的研究项目确立了该红土镍矿的物质组成，原矿样组成粒度偏细，粒度分布以0.075mm以下或0.04mm以下为主。镍的矿物以硅酸盐矿物、氧化物矿物为主。工艺矿物学查明了镍矿物有镍蛇纹石(又称硅镁镍矿)、镍钴土矿、(含钴的)镍锰矿、镍黄铁矿;含镍矿物有蛇纹石、绿泥石、褐铁矿、伊丁石等。 铁在红土中以褐铁矿形式出现，为风化超基性岩。在红土风化作用下，橄榄石、辉石等富含低价铁的矿物在氧化带中氧化分解，低价铁转变为高价铁，高价铁矿物的溶解度很小，在氧化带中较稳定，因而残留在地表，使得上层矿石含铁50%以上。同时，矿体内因残留有原母岩超基性岩的副产物——铬铁矿、铬尖晶石、钛铁矿等以及风化作用形成的硅酸镍矿、含钴的硬锰矿等，使得矿石成为富含铁、锰、镍、钴等的“天然合金铁矿石”，可直接用于冶炼优质合金钢。 中国地质科学院矿产综合利用研究所通过对矿石工艺性能的研究，采用重、磁联合法，对铬铁矿的富集分离效果较好，可获得含三氧化二铬为33.18%的铬精矿产品和含镍为1.96%、三氧化二铬降到0.65%的镍矿石产品。在常压100℃、50%浓度的硫酸中浸出时间为1个~2个小时，对镍、钴的浸出率较高，酸浸法(湿法)回收镍、钴外，低镍铁法(火法)回收镍、钴、铁，回收率高、工艺简单、成本较低。经还原焙烧后破碎、磨矿、磁选，可得到低镍铁合金精矿，有价金属回收率为镍99%、铁92%、钴97%。 本项技术研究成果通过工艺矿物学研究方法，对镍、铬、铁的状态和矿石利用的工艺性能进行了详细的测试和试验，对指导生产和选矿科研工作起到了积极的参考作用。

铜合金水封揉捏技能       近年来许多揉捏机采用了水封揉捏技能。其办法是:在揉捏过程中使制品不与空气触摸，而直接进人出料水植中，避免揉捏制品在高温下与空气触摸被氧化，以便削减酸洗等工序。水封揉捏适用于紫铜和从高温快速冷却时不发生相变的合金.能够削减金属报耗和进步揉捏制品表里表面质最与细化制品晶拉。对播要摔火处理的制品，在揉捏后使其直接进人冷却水中，当砚度操控适其时，也能够到达淬火的意图，使淬火与揉捏两道工序兼并，大大简化了加工工序，缩短了加工周期，节省了能量消耗。带水封装里的济压机如所示。       铜合金水封装首要包含:水封头、出料水相、水箱和泵。水封头是水封揉捏的首要设备。

A  针铁矿法除铁原理    a  针铁矿的结构及热力学安稳性    针铁矿是含水氧化铁的首要矿藏之一，常称为α型-水氧化铁，它的组成为α - Fe203·H20或Fe00H，与纤铁矿（γ-Fe00H）是同质多象变体。    从近代化学观念看，针铁矿归于无机高聚物领域。用分子式Fe00H标明的单位并不独立存在。针铁矿分子式的写法应为[α-Fe00H]n，其间n是一个比较大的数字，坐落八面体中心的高铁离子具有很强的极化才能，它能使周围配位离子的外层电子云发作违背。导致正负离子外层电子云彼此堆叠，并构成共价键。    氧化-复原电位和pH是操控铁在水溶液中行为的两个重要因素。氧化环境促进铁沉积，复原环境促进铁溶解。酸性条件一般有利于铁溶解，碱性条件则促进铁沉积。针铁矿在水溶液中的化学反响通式为：                      Fe00H＋（3-n) H+ ==== Fe(OH)n（3-n)+＋(2-n) H20    假定固相和水的活度都等于1，则平衡常数K0＝αFe(OH)n(3-n）+ /αH+（3-n)，（其间n＝0，1，2，3，4)。所以：                              lgαFe(OH)n（3-n)+  = lgK0 - (3 - n)pH    下表列出了针铁矿有关反响的平衡常数值。可见随水溶液酸度下降，溶液中Fe3+离子含量明显下降，即1gK0值减小。针铁矿溶解反响的有关参数反响Lg αFe（III）Lg αFe（III）LgK0298LgK0368LgK0413PHFeOOH+3H+ === Fe3++2H2OLgK0-3pH-33.961.15-0.63FeOOH+2H+ === FeOH2++H2OLgK0-2pH-20.94-0.51-1.44FeOOH+H+ === Fe（OH）2+LgK0-pH-1-2.38-2.9-3.24FeOOH+H2O === Fe（OH）3LgK00-6.53-5.36-4.61FeOOH+ 2H2O === Fe（OH）4-+H+LgK0-pH1-18.72-18.556-18.45FeOOH+4H+ == Fe2（OH）24++2H2O1 LgK0-2pH -15.581.21-1.6  2[next]     依据上表所列平衡常数的核算值绘出的针铁矿溶解度曲线图如下图所示。图中虚线标明有关络离子的首要存在区间，实线则标明固相线。在固相线以下，溶液是安稳的，不会有针铁矿沉积；而在固相线以上，溶液是不安稳的，针铁矿将趋于分出。络离子的改变是突变的。在虚线上相邻两种离子的浓度持平，而且当pH3时，[SO42-]＜0.1 mol/dm3时，对针铁矿溶解度的影响不大。    b  高价铁离子复原    从含铁水溶液中除掉Fe3+的多少视沉积物的溶解度而定。沉积物存在形状及转化进程可暗示如下：    新沉积的氢氧化物由一些化合物组成，其溶解度受混合物中最易溶解的化合物分配。“生动”标明固体发作改变，新沉积的生动非晶形Fe（OH) 3渐渐地转化为针铁矿结晶和较安稳的非晶型氢氧化物，在100℃下完结转化约需一天。这对一般工业操作是不易完成的，而且转化后的终究产品仍然是一种含很多Fe(OH)3的混合物。因而挑选杰出的针铁矿沉积条件，取得纯洁的易于过滤的沉积物是十分重要的。从热力学视点对单一铁化合物的沉积条件进行的深入研讨可用Fe203-S03-H20系下图标明，一起标明，只有当硫酸盐溶液中Fe3+浓度很低时，才或许构成针铁矿沉积。[next]    B  针铁矿法在湿法炼锌中的运用    比利时巴比伦厂湿法处理浸渣运用了针铁矿法，其流程图如下图所示。该图标明，它是浮法和老法相结合的工艺流程，新法是酸浸中浸出渣，用针铁矿法处理酸浸液除铁。 [next]     中性浸出渣运用50g/dm3硫酸浸出，各金属提取率分别为Zn 80%，Cu 85 %，Fe 80 %，Cd 90%在85 ℃下浸出6h，所得浸液含Zn60g/dm3，Fe3+25g/dm3，H2SO4 50g/dm3及Cu,Cd,As,Ga,Ni,Co等。选用针铁矿法除铁，为使沉积液中Fe3+始终保持小于1 g/dm3，巴伦厂选用闪锌矿为复原剂。操作温度90～95℃，时刻6～8h。一般复原剂参加量需求过量15%～20%。选用焙砂为中和剂，中和反响约需1h，使酸度从50g/dm3降到2～3 g/dm3。低铁氧化运用空气或氧气。假如溶液PH值从2.2增至3.5，则针铁矿沉积速度增加一倍。碱离子对沉铁影响如下图所示。标明钠离子含量小于2g/dm3，假如沉积pH＞2，对针铁矿沉积无影响；假如pH＝4.0，将会有部分α -Fe203构成。对含锌57％，含铁8％的焙烧矿，随针铁矿渣丢失的锌约1.4%～2.8%，所得针铁矿渣组成为：Fe 41.35％，Zn 8.5％，Pb 2.2%，Ag 0.0119%，Cd 0.05%，Cu 0.5%，As 0.54%，Sb 0. 067%，Sn0.06%，Co 0.0118%，Ni 0.0101％，K 0.17%，Na 0.07％。    比利时霍博肯一奥维尔佩特冶金公司奥维尔佩特厂是1974年5月投产的年产100 kt锌的湿法炼锌厂（1985年达120 kt）。残渣用针铁矿法处理，流程如下图所示。中性浸出除了溶解锌外，其意图还在于用水解法沉积铁以及除掉一系列有害杂质。因而溶液中本来存在的以及从针铁矿作业回来的溶液中带来的二价铁离子在拌和浸出槽底部被鼓入空气氧化，固体物在稠密槽中别离后选用PH值为3的弱酸浸出以溶解更多的锌、铜、锡。浸出渣含有铁酸锌、铅、银和慵懒物质，选用热酸和过热酸浸出的两段逆流体系，在过热酸浸出终酸浓度达120g/dm3时，锌、铁简直悉数溶解。终究渣含铅、银和大部分二氧化硅和氧化钙。经两次浸出后得到的溶液含有大约锌l00g/dm3、铁25～30g/dm3、硫酸50～60g,/dm3。运用ZnS作复原剂，复原后液仍含有硫酸50 ～60g/dm3，用焙砂中和至含酸3～5 g/dm3。针铁矿沉积是在90℃和pH值为3下进行，空气作氧化剂，针铁矿渣成分见下表。[next]浸出残渣的典型分析元素Pb/Ag残渣S残渣针铁矿渣Zn1.5～3.08～55～9Fe3～57～840～42Pb25～30　　Ag0.1～0.15　　SiO210～14　2CaO2～6　0.7总S15～20504元素S　0～35　     因为老山公司拟定的“V. M”法存在着复原、氧化两道工序，操作上较费事。为简化工艺，国内外均在研讨和运用由澳大利亚电锌公司发展起来的部分水解法（即E. Z )法。“E. Z"法生产上的关醉是喷淋办法与铁渣含锌量的操控，即怎么进步喷淋速度及下降铁渣含锌率。选用“E. Z”法，能够快速而有效地除铁，铁渣的沉降及过滤以及除铁后液的除杂功能均杰出。    我国中南大学的钟竹前，梅光贵等提出了锌复原的针铁矿法，在小试、中试、工业实验基础上曾由水口山四厂进行试生产。现在，我国除温州冶炼厂及水口山四厂有过运用外，在湿法炼锌上还未得到更多的推广运用，但在其他金属湿法工艺除铁中得到了运用，应该认识到该工艺是一个先进的办法，尤其是在该工艺顶用萃取法收回铟，更具优越性[1]，估量在我国将来会得到进一步的推广运用。    参考文献：    1 马荣骏，《湿法冶金》1997年，No.1：59～61。

铜材正向不脱皮揉捏捧、型材    (1)揉捏时要确保揉捏筒内洁净、润滑，并对锭坯的表面质量要求较高。   (2)对难揉捏合金和猫性很大的合金，能够选用不脱皮揉捏。揉捏型材和多孔摸揉捏时，挑选适宜的模孔位里.使金属活动尽I坚持均匀和对称性，避免发生制品歪曲、波涛、裂边等质量缺点。    (3)不脱皮揉捏的加工效率高。铜材正向空心枕揉捏管材   (1)能够用于无独立穿孔体系的揉捏机来揉捏管材，所用锭坯的钻孔直径比穿孔针直径大一些。    (2)空心锭坯加热时.内表面简单氧化，增加了揉捏管材内表面缺点。一般加工小规格的揉捏管材时才运用此办法。铜材正向固定穿孔针揉捏管材   (1)穿孔针不随揉捏轴移动而相对固定不动，固定穿孔针揉捏制品时揉捏力较大。    (2)穿孔针能够分为两种方式.瓶式穿孔针和圈柱形穿孔针，揉捏小规格管材时，可选用瓶式穿孔针揉捏，避免针体过细而被拉断。一般直径小于小30 nun的穿孔针.能够用瓶式穿孔针固定揉捏。

回火的品种及使用　　依据工件功能要求的不同，按其回火温度的不同，可将回火分为以下几种：（一）低温回火（150－250度）低温回火所得安排为回火马氏体。其意图是在坚持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下，下降其淬火内应力和脆性，避免使用时崩裂或过早损坏。它首要用于各种高碳的切削刃具，量具，冷冲模具，滚动轴承以及渗碳件等，回火后硬度一般为HRC58－64。（二）中温回火（350－500度）中温回火所得安排为回火屈氏体。其意图是取得高的屈从强度，弹性极限和较高的耐性。因而，它首要用于各种绷簧和热作模具的处理，回火后硬度一般为HRC35－50。（三）高温回火（500－650度）高温回火所得安排为回火索氏体。习气大将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理，其意图是取得强度，硬度和塑性，耐性都较好的归纳机械功能。因而，广泛用于轿车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200－330。气氛与金属的化学反响　　一． 气氛与钢铁的化学反响1. 氧化2Fe＋O2→2FeOFe＋H2O→FeO＋H2FeC＋CO2→Fe＋2CO2. 复原FeO＋H2→Fe＋H2O FeO＋CO→Fe＋O23. 渗碳2CO→［C］＋CO2Fe＋［C］→FeCCH4→［C］＋2H24.渗氮2NH3→2［N］＋3H2Fe＋［N］→FeN二． 各种气氛对金属的效果氮气：在≥1000度时会与Cr,CO,Al.Ti反响：可使铜，镍，铁，钨复原。当中的水含量到达百分之0.2—0.3时，会使钢脱碳水：≥800度时，使铁、钢氧化脱碳，与铜不反响：其复原性与类似，可使钢渗碳三． 各类气氛对电阻组件的影响镍铬丝，铁铬铝：含硫气氛对电阻丝有害

在铁族元素（包含Fe、Co和Ni）的三价氢氧化物中，其间以Ni(OH)3的氧化性最强，Co(OH)3次之，Fe(OH)3的氧化性最弱。用Ni(OH)3可使Co2+氧化成Co3+。      在工业生产上，黑镍（FeOOH）是Ni(OH)3的安稳形状。因为氢氧化亚镍[Ni(OH)2]的顔色为暗绿色，而氢氧化镍[Ni(OH)3和NiOOH]为黑色，故得名“黑镍”。黑镍像Cl2相同，它可作氧化剂用于中和水免除钴。其反响如下： NiOOH+Co2++H2O=Ni2++Co(OH)3      作为电解液净化沉钴所需的黑镍是用电解法制取的。电解阳极氧化Ni(OH)2法的根本进程是,从电解液净化系统抽出部分净化后液，参加沉积出Ni(OH)2,将Ni(OH)2矿浆放入电解槽内通入直流电，Ni(OH)2在阳极上发作氧化反响： Ni(OH)2-e=NiOOH+H+      Ni(OH)2电解氧化成NiOOH的机理现在还不彻底清楚。但一般以为氧化进程发作在固相即Ni2+无需进入溶液能够发作氧化,也就是说在Ni(OH)2颗粒触摸到阳极时才干氧化。电解氧化槽必须加强拌和,促进Ni(OH)2颗粒与阳极磕碰。电解氧化槽的阳极材料为外长始极片,阴极材料可用镍铬丝或不锈钢网,用鼓入空气的办法拌和电解氧化槽中的矿浆。下表为电解氧化槽技能操作条件。 下表“黑镍”电解氧化槽技能操作条件项目单位 电解液成分 NaOH0.1～0.15mol/L Ni30g/L电解液温度℃50槽电压V2.3阳极电流密度A/m220电流效率%～50     芬兰哈贾伐尔塔精粹厂选用“黑镍”氧化水免除钴是在两个容积为120m3的空气拌和槽中以两段逆流方法进行的。在榜首段净化除钴的进程中，溶液与现已部分起反响的NiOOH触摸,溶液中50%左右的钴发作沉积。矿浆送主动压滤机过滤，滤渣经酸洗后送另外厂收回钴，滤液送第二段净化除钴。在第二段反响槽内参加新的NiOOH。      用NiOH除钴，因为它的反就产品是镍离子，与电解液主成分共同,不会污染所处理的溶液。此外，用NiOOH除钴,因为它的氧化能力强，因而能一起除净溶液中残留的微量杂制质，如铜、铁、锰、砷等，起到深度净化的意图。

生物冶金技能工业化始于20世纪60年代的铜矿、铀矿,到了20世纪80年代生物冶金技能发展愈加敏捷,并在铜、铀、金等生物冶金方面大规模工业运用,生物冶金的研讨与运用范畴已由铜、铀、金等的提取向镍、钴、锌、钼、磷、煤脱硫等范畴拓宽,到1999年镍钴矿的生物提取也相继完成了工业运用,标志着镍钴矿的生物冶金已从实验室走向工业化运用。实践证明,选用生物法提镍钴生产成本远低于传统工艺的生产成本。 从80年代起,国内一些从事根底研讨的单位如北京有色金属研讨总院、中国科学院进程工程研讨所、中南大学等开端硫化镍矿细菌浸出机制的研讨,对细菌浸镍的电化学机制进行研讨后以为,镍黄铁矿的细菌浸出受复合作用机制操控。北京有色金属研讨总院已从金川镍矿选育出优秀浸镍菌株,贫矿和尾矿镍浸出率别离达88%和87%以上,通过激光诱变技能选育耐受高pH值的浸镍硫杆菌,初步解决金川镍矿耗酸脉石多而导致的pH值不稳,然后影响细菌活性的难题,展现了生物冶金技能在我国镍矿资源的开发利用方面具有杰出的运用远景。 本研讨挑选高砷硫低镍钴硫化矿为研讨目标,其含镍首要矿藏是辉砷镍矿,在浸出镍的一起,砷也一起浸出。而砷含量高,对细菌的正常成长与繁衍活动影响大。与现在文献报导的含镍黄铁矿或含镍磁黄铁矿的细菌浸出比较,需进行抗砷细菌的挑选与改进研讨,进步细菌浸矿功率。本研讨通过选用化学分析和偏光矿相显微镜矿藏判定等现代工艺矿藏学研讨办法、现代微生物驯化育种技能和浸矿活性检测技能以及矿石摇瓶细菌浸出办法等,具体研讨了生物浸出工艺矿藏学、抗毒性强的高效浸矿菌种的选育和细菌浸出要害工艺参数,取得了高砷硫低镍钴硫化矿生物浸出的高效浸矿菌种和生物浸出最优工艺参数,为进一步展开低档次硫化镍钴矿的生物提取研讨供给了技能根底。 一、研讨办法、材料和浸矿菌种 （一）研讨办法 矿石工艺矿藏学研讨办法:挑选具有代表性的矿石标本,通过切开、粗磨、细磨和抛光等工序制成光片,然后在矿相显微镜下进行矿藏品种的判定和矿藏数量的计算,并通过矿石样品中ICP2MS化学分析,定量查定矿藏的化学组成。 浸矿菌的选育与驯化办法:依据矿石的理化性质和矿石组成,挑选合适的原始浸矿菌株,在9K培育基中参加必定浓度的Ni2+,Co2+金属离子和,然后逐渐进步Ni2+,Co2+金属离子和浓度,并每次转接于高砷硫低镍钴硫化矿粉浸出系统中进行进步浸矿功能和抗毒性驯化。一起,选用亚铁离子氧化速率法、生物显微镜直接计数法及氧化复原电位法测定驯化菌的浸矿活性。 矿石细菌摇瓶浸出实验办法:称取必定量的矿粉,加到300ml的三角瓶中,放入压力锅中蒸汽消毒20min,冷却后接入已消毒的细菌根底培育基,调酸度至所需的pH值,使之安稳,然后接入细菌,置于空气恒温摇床振动浸出。在浸出进程中,每天测定矿浆pH值、电位一次,用20%的稀H2SO4或10%NaOH溶液调矿浆pH值。浸出完毕后,浸出渣过滤、洗刷、烘干,浸出渣和浸出液别离分析化验。 （二）实验和检测仪器 偏光矿相显微镜:矿藏的判定;控温无级调速摇床:菌种的培育;高压灭菌锅:器皿和培育基的灭菌;Thermo orion model 868电位pH计:检测细菌培育和浸出进程pH值;电位差计:检测菌液与矿浆的电位(vs.SCE),选用的电极为标准甘电极和铂电极;生物显微镜(含CCD数码摄像和传输)系统:检测溶液中的细菌活性;原子吸收光谱分析仪:分析浸出液和浸渣的金属元素的含量;分光光度计:检测细菌浓度及分析浸出液和浸渣的金属 （三）材料 运用的化学试剂(分析纯)首要有:硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸镁、、磷酸氢二钾、、、硫酸、、、磷酸、等。 （四）浸矿菌种 实验用的原始浸矿菌种为Retech Ⅰ,Retech Ⅲ,Retech Ⅴ。 二、工艺矿藏学研讨成果 矿石的化学组成见表1。矿石中首要有利成分是镍和钴,其他有用组分 表1  矿石的化学组成Mn,Pb,Cu,Zn含量较低,有害组分为砷。构成矿石的金属矿藏的组分首要是铁、硫,构成脉石矿藏的组分首要是二氧化硅和三氧化二铝,氧化钙和氧化镁等均较低。 构成矿石的各种矿藏的相对含量见表2。矿石中金属矿藏首要是黄铁矿,其次是白铁矿、胶黄铁矿和褐铁矿、赤铁矿;含镍矿藏为辉砷镍矿、碧矾、针镍矿、斜方砷镍矿、镍华等。脉石矿藏首要是石英、水云母,还有少数绿泥石;碳酸盐类矿藏很少,还有少数菱铁矿、菱镁矿。 表2  矿石的矿藏组成及相对含量 黄铁矿是有利组分镍、钴的首要载体矿藏;黄铁矿遍及结晶程度差,结构松懈,易被细菌浸蚀,镍、钴也简单被浸取。 矿石中存在一部分颗粒微细的含镍矿藏,并且涣散在结构细密的脉石中,不易单体解离或暴露,在生物浸出中含菌高铁液难于与之触摸,这将是影响镍浸出率的首要原因。 上述矿石的物质组成研讨成果标明,生物浸出进程中矿石耗酸量小;因为矿石中金属硫化矿的硫和铁含量较高,并且以黄铁矿中的硫和铁为主,因而细菌浸出镍、钴时,也氧化黄铁矿而产出较多的酸和浸出较多的铁,这关于生物浸出液中的镍和钴的提取发生晦气影响。 三、浸矿微生物的挑选、驯化与活性测定 （一）浸矿微生物的挑选 依据矿石的理化性质和矿石组成,从生物冶金国家工程实验室浸矿菌种库中挑选合适的实验用菌株,别离编号为Retech Ⅰ,Retech Ⅲ,Retech Ⅴ,用无铁9K培育基进行高砷硫低镍钴硫化矿挑选性驯化研讨,其成果如表3所示。 表3　浸矿菌株的挑选实验成果由表3可见,Retech Ⅲ的菌种较习惯于该高砷硫低镍钴硫化矿石浸出,镍钴浸出作用较好。因而,菌种的驯化作业以RetechⅢ菌种进行。 （二）浸矿微生物的驯化 对菌株Retech Ⅲ的驯化首要是为了进步其对该矿石性质的习惯性和对金属离子Ni2+,Co2+和砷的耐受才能。驯化进程是直接在9K培育基中参加必定浓度的Ni2+,Co2+金属离子和,然后逐渐进步Ni2+,Co2+金属离子和浓度,并每次转接于矿石浸出系统中进行驯化。第一代驯化条件:Ni2+1g·L-1,Co2+0.5g·L-1,As0.5g·L-1;第二代驯化条件:Ni2+2.5g·L-1,Co2+1.5g·L-1,As1.0g·L-1;第三代驯化条件:Ni2+5.0g·L-1,Co2+3.0g·L-1,As2.5g·L-1。实验成果见表4。 表4　RetechⅢ习惯性驯化浸出实验成果实验成果标明,通过实践矿石和金属离子Ni2+,Co2+,驯化后的菌株,其抗毒性和浸镍、钴才能得到进步,标明该菌株的习惯性和浸出活性经驯化后在实践矿石中的安稳性增强。 （三）浸矿微生物的活性测定 浸矿微生物的活性是细菌浸矿的重要参数。为了调查Retech Ⅲ三代驯化菌的浸矿活性,选用了亚铁离子氧化速率法、生物显微镜直接计数法及氧化复原电位法测定了Retech Ⅲ三代驯化菌的浸矿活性,测定条件为:9K培育基,Ni2+5.0g·L-1,Co2+3.0g·L-1,As2.5g·L-1,初始菌浓度3.78×105cells·ml-1,摇床温度30℃、转速145r·min-1,成果见图1～3。图1  Retech Ⅲ三代驯化菌氧化Fe2+为Fe3+速率的改变曲线图2  细菌培育时菌液氧化复原电位的改变曲线图3  细菌培育时刻与菌液中活细菌浓度对数的改变曲线 对Retech Ⅲ三代驯化菌的浸矿活性测定成果标明:该菌株具有较高的活性,将Fe2+氧化为Fe3+速率到达1.4g·(L·h)-1;细菌繁衍速度快,细菌浓度由初始时的3.78×105cells·ml-1培育60h到达1.67×108cells·ml-1,安稳时较长;溶液的电位挨近600(mV,vs.SCE),氧化才能强。 四、镍和钴生物浸出实验成果与分析 （一）有菌与无菌比照实验 实验条件:矿浆浓度5%,矿浆pH值为2.0,浸出时刻为16d,浸出温度30.3℃,摇床转速为145r·min-1,其他实验条件及成果见表5。 表5　有菌与无窥比照实验成果（二）浸出介质初始pH值对生物浸出镍和钴的影响 实验条件:矿浆浓度5%,细菌接种量为20%,浸出时刻为20d,浸出温度30.3℃,摇床转速为145r·min-1,其他实验条件及成果见表6。 表6　浸出介质初始pH值实验成果实验成果标明:浸出介质的初始pH值对该高砷镍钴矿中镍和钴的浸出影响较显着,过高和过低的初始pH值都晦气于镍和钴的浸出。因而,挑选适宜的浸出介质pH值(1.50～2.0),并可以安稳操控该pH值,对进步镍和钴的浸出率是非常有利的。一起,也标明晰浸出实验所运用的细菌,其最佳成长的pH值是在1.50～2.0之间。 （三）细菌接种量与生物浸出镍和钴之间的联系 　细菌接种量及实验成果见表7,其他实验条件为:矿浆浓度为5%,浸出介质初始pH值为1.90,浸出时刻为20d,浸出温度30.3℃,摇床转速为145r·min-1。 表7　细菌接种量实验成果 实验成果标明:镍、钴浸出率受细菌接种量的巨细影响,在无菌浸出时镍、钴浸出率别离只要23.92%和26.25%,接种量达30%后,镍、钴浸出率别离到达71.23%和97.52%,标明增大细菌接种量有利于加速镍、钴的浸出速率。其首要原因是增大细菌接种浓度,缩短了细菌在新的浸出环境中的习惯期,即缩短了细菌的阻滞期而快速进入细菌成长繁衍期和安稳时。 （四）矿浆浓度对生物浸出镍和钴的影响 矿浆浓度及实验成果见表8,其他实验条件为:细菌接种量为20%,浸出介质初始pH值为1190,浸出温度30.3℃,摇床转速为145r·min-1。 表8　矿浆浓度实验成果实验成果标明:在浸出时刻满足长的情况下,矿浆浓度对镍钴的细菌浸出影响不大;只要在短时刻的细菌浸出进程中,矿浆浓度对镍、钴的浸出速率存在较大影响。细菌浸出10d,矿浆浓度在10%以内,镍的浸出率均挨近60%,钴的浸出率均挨近80%,而矿浆浓度在15%以上,镍和钴的浸出速率急剧下降,镍和钴的浸出率别离下降到45%和60%左右;细菌浸出20d,矿浆浓度5%～30%,镍和钴的浸出率别离到达70%和97%。 （五）浸出周期对生物浸出镍和钴的影响 浸出周期及实验成果见表9,其他实验条件为:矿浆浓度为10%,细菌接种量为20%,浸出介质初始pH值为1.90,浸出温度30.3℃,摇床转速为145r·min-1。 表9　浸出周期实验成果实验成果标明:浸出周期对镍、钴浸出率有较大影响。跟着浸出周期的延伸,镍、钴浸出率进步,但当浸出周期延伸到20d后,持续延伸浸出周期,镍、钴浸出率进步的起伏逐渐削减,浸出周期延伸到100d,镍、钴浸出率别离到达85.46%和99.23%,矿石中的钴根本被彻底浸出。 （六）生物浸出工艺参数优化实验成果 高砷低档次硫化镍钴矿生物浸出工艺参数优化实验是依据矿石的生物浸出工艺矿藏学研讨成果和镍钴硫化矿的生物浸出特征,调查了生物浸镍钴的首要影响要素。通过对浸出介质、浸矿微生物、浸出周期、矿浆浓度、温度等首要影响要素的实验研讨,取得的最优工艺参数如下:浸矿菌株为Retech Ⅲ三代驯化浸矿菌株、矿浆浓度为10%、细菌接种量为20%、浸出矿浆pH值为1.5～2.0、浸出矿浆温度为30℃、浸出时刻为20d、摇床转速为145r·min-1。依照上述最优工艺参数进行实验,镍和钴的浸出率别离到达72.33%和98.58%。 五、定论 （一）某高砷硫低镍钴硫化矿矿石中存在一部分颗粒微细并涣散在结构细密的脉石中的含镍矿藏,是影响镍细菌浸出率的首要原因;因为矿石中酸可溶脉石量少以及黄铁矿中的硫和铁含量高,因而生物浸出进程中,矿石耗酸量小,而细菌氧化黄铁矿而产出较多的酸和浸出较多的铁,这关于生物浸出液中的镍和钴的提取发生晦气影响。 （二）挑选的Retech Ⅲ菌种通过驯化后较习惯于某高砷硫低镍钴硫化矿的浸出,镍钴浸出作用较好,菌可以耐受较高的镍、钴和砷等重金属离子浓度的毒性,浸矿活性高,细菌氧化Fe2+为Fe3+的才能到达1.4g·L-1·h-1;细菌繁衍速度快,细菌培育60h,菌浓度由初始时的3.78×105cells·ml-1上升到1.67×108cells·ml-1,安稳时较长;溶液的电位挨近600(mV,vs.SCE),氧化才能强。 （三）通过对生物浸出镍、钴工艺条件优化研讨后,进步了某高砷硫低镍钴硫化矿的镍、钴细菌浸出率,取得了合适该矿石性质的高效浸矿菌株Retech Ⅲ三代驯化菌和细菌浸出的工艺技能参数,镍、钴的浸出率别离到达85.46%和99.23%。

一、前言 生物浸出低品位复杂矿中的有价金属元素是目前矿冶领域的重要研究方向。生物浸出低品位镍铜硫化矿的工艺研究文献报道较少。Miller等曾对南非低品位镍矿进行了细菌堆浸模拟实验，在浸出70d后镍的浸出率在30%～50%。Southwood等研究了影响低品位镍矿生物堆浸的一些重要参数，表明矿石的理化性质、浸堆的渗透度和孔隙度是影响浸出速度和浸出率的主要因素，大量脉石的存在阻碍了镍的浸出。前人的工作表明，采用生物堆浸方式处理低品位镍铜矿，浸出速度慢，浸出率低。为了进一步提高浸出效率，有必要实验其它浸出方式处理低品位复杂镍铜矿的效果。 本文论述了3种不同方式生物浸出低品位镍铜硫化矿的实验结果。不同生物浸出方式的实验研究，以已完成的浸出条件研究结果为基础，包括：采用氧化亚铁硫杆菌（TF5）浸出硫化矿，pH值应严格控制在1.2～2.0；细菌的初始接种量应保持在108～109个∕g（细胞∕原矿）；合适的矿浆浓度由矿物的硫化物含量确定；加入适量氧化硫硫杆菌（TT）有利于浸矿的进行，以TF5∶TT＝2∶1的比例进行接种为最佳；在温度为35℃的情况下镍和铜的浸出率最高。实验的浸出方式包括通气搅拌浸出、通气气搅浸出及柱式渗滤浸出。 二、实验 实验采用的矿样取自金川二矿区底部贫矿，主要矿物成份为镍磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿。矿石含镍0.68%、铜0.34%、钴0.022%。实验矿样分为两种粒度：－300目占97%和－300目占54%。细菌来自中科院微生物所提供的氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌，经进一步驯化培育后使用。 氧化亚铁硫杆菌采用Leathen培养基，氧化硫硫杆菌用Starky培养基，温度35℃，摇床转速140r∕min下培养。并用原矿培养混合菌，混合菌由氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌组成，其比例为2∶1。 用原子吸收分析法分析溶液中的镍、铜和钴，并计算浸出率。 三、结果与讨论 （一）通气气搅浸出 以矿浆浓度为5%，15%，25%进行浸出，浸出温度为室温（30℃左右）。实验过程为：当矿浆浓度为5%时，在简单气升式反应器（外管直径3.5cm，中心管直径2.5cm，其中心直管单气泡通入空气）中加入270mlLeathen培养基，15g原矿（粒度为－300目占97%）然后加酸进行预浸。待pH稳定在2。0左右，进行接种，接种量为30ml适应混合菌，最后通入空气进行浸出，通气速率约为60L∕h，每隔2d取样分析结果。当矿浆浓度为15%和25%时，实验步骤相同，只是由于固体浓度不同，接种量有所不同，固体与细菌接种量之比为每5g矿接种10ml菌液。3种不同矿浆浓度的镍铜浸出结果如图1所示，渣相分析见表1。实验结果表明，当矿浆浓度为15%时，浸出情况最好，镍浸出率达95%以上，钴浸出率达82%以上。浸出过程中，细菌生长的停滞期与矿浆浓度密切相关，矿浆浓度为5%时最短。图1  通气气搅生物浸出镍和铜 表1  气搅浸出结果通气气搅浸出时，矿石颗粒借助气流的提升悬浮于浸出液中，因而在浸出液中不均匀分布。细菌在矿浆中的分布与细菌周围的营养物、氧气和二氧化碳的分布有关。矿浆浓度高的部分，必须补充高浓度的营养物、氧气和二氧化碳，细菌才能充分生长。所以通气气搅实验明显存在弊端，矿石分布的不均匀，导致浸出液中各部分生长环境不同，使细菌生长环境受到制约，进而直接影响到金属元素的浸出速度和浸出率。且浸出低品位镍矿时，由于硫化物含量较低，矿浆浓度必须比较高才更有利于细菌的生长，但通气气搅方式不适合高矿浆浓度的浸出，因而采用该方式浸出低品位镍矿时，需要在高效反应器中进行，这部分工作正在研究中。 （二）通气搅拌浸出 通气搅拌浸出的特点是，在电磁搅拌下通入空气浸出。搅拌浸出反应器置于恒温水浴中，温度控制在35℃，搅拌速度为300r∕min，空气通入速率约40L∕h。 1、不同矿浆浓度的通气搅拌浸出 实验在矿浆浓度为15%，25%，30%条件下进行。15%矿浆浓度下浸出实验过程为：在恒温水浴浸出槽中加入140mlLeathen培养基，然后放入30g原矿（－300目占97%），加酸进行预浸，pH稳定在2.0之后，接种60ml适应混合菌，然后进行通气搅拌浸出。25%和30%矿浆浓度下的浸出实验过程相同，接种的细菌固体比为每5g矿接种10ml菌液。每隔两天进行取样，分析结果如图2所示。浸渣分析结果见表2。图2  通气搅拌浸出不同矿浆浓度下的镍和铜 表2  不同矿浆浓度下通气搅拌浸出结果实验表明，25%矿浆浓度时浸出结果最佳。原因在于15%矿浆浓度时，单位体积中硫化物量较少，不能为细菌生长提供足够的能量。在显微镜下观察，25%矿浆浓度时细菌数量明显多于15%矿浆浓度时。而30%的矿浆浓度过高，产生的较强剪切力有碍细菌生长，使浸出率下降。 2、不同粒度的通气搅拌浸出 实验在25%的矿浆浓度下进行，原矿分为两种粒度，分别为－300目占54%及－300目占97%。实验过程为：在恒温水浴浸出槽中加入100mlLeathen培养基及50g原矿，进行酸预浸。pH值稳定在2.0之后，接入100ml菌液。两个实验操作步骤相同，并不断补充培养基使溶液体积固定在200ml。每隔两天取样进行分析，实验结果示于图3，表3为浸出结果。图3通气搅拌浸出不同粒度的镍和铜 表3  不同粒度下通气搅拌浸出结果实验结果表明，矿物的粒度越小越有利于浸出。在浸出过程中，粒度较细时，耗酸量明显增加。 通气搅拌浸出与通气气搅浸出相比有明显的优点。采用机械搅拌，使矿石在浸出液中的分布较均匀，可采用较高矿浆浓度，对细菌的生长较有利。另一方面，在矿浆浓度较高情况下，通气加上机械搅拌，产生较强剪切力，不利于细菌浸出。因而采用这种方式浸出时，浸出率不及气搅浸出。然而，搅拌速度和矿浆浓度的合适配合，可能提高通气搅拌浸出的浸出率，比较适合浸出低品位镍铜矿。但该方式生产成本较高，由于低品位镍铜矿的脉石含量高，有价金属含量低，只有缩短生产周期，才有比较好的经济效益。为此，需要解决高效菌种，缩短生长停滞期，研制分布均匀、又不产生过高剪切力的高效反应器。 （三）柱式渗滤浸出 低品位镍铜矿采用搅拌浸出将明显增加处理成本，为提高经济效益，考虑成本相对低廉的生物堆浸。实验室中常采用柱式渗滤浸出模拟堆浸。本实验，采用柱式玻璃反应器（直径2。5cm），矿粒度控制在－20目～＋40目，矿量总重为100g，浸出液（pH＝2）柱高约20cm，总体积为4000ml，浸出液流速约25cm∕h，渗滤柱矿样表面无溶液，温度约25℃进行循环浸出。首先进行酸预浸，待pH稳定在2.0之后，接入400ml菌液。浸出过程中，液体蒸发部分用Leathen培养基补充。每隔7d进行取样分析，实验结果如图4所示，表4为浸出结果。图4  柱式渗滤浸出镍和铜 表4  柱式渗滤浸出结果在浸出28d后，加入银离子作为催化剂以提高铜的浸出率，加入量为1.2mg∕g（催化剂∕原矿）。由实验结果可以看到，柱浸渗滤浸出实验的浸出速度很慢。在浸出过程中，溶液的Eh值一直处于较低水平，在0.62mV（SCE）左右。由于浸出过程缓慢，pH值常上升，要经常加酸补充，调节pH值，浸出期间的总耗酸量为0.002mol∕g。 渗滤浸出是生产成本最低的浸出方式，但由于矿石粒度较细，且一直处于静止状态，浸出周期很长，浸出率也低于前二种方式。然而，从经济效益考虑，渗滤浸出最具应用于工业生产的前景。 四、结论 采用3种不同方式进行了金川低品位镍铜硫化矿的生物浸出实验，得到如下结论： （一）通气气搅浸出结果最好，在15%矿浆浓度下浸出20d后，镍浸出率达953.4%，铜为48.6%，钴为82.6%。 （二）通气搅拌浸出可在高矿浆浓度下进行，且浸出周期最短，在25%矿浆浓度下浸出14d后，镍浸出率为80.2%，铜为45.2%，钴为78.4%。 （三）柱式渗滤浸出周期长，浸出率低，浸出49d后，镍浸出率为48.5%，铜为37.5%，钴为33.6%。

一、前语 跟着金矿资源的不断挖掘，易处理矿石日益削减；现在难处理金矿的金占国际黄金储量的60%。所谓“难处理”是指用传统化浸出不能有用提取矿石中的金。形成金矿难浸的要素有矿藏学、化学和电化学三方面的原因。 咱们研讨的目标为青海锡铁山含金硫精矿，该样品的首要矿藏成分为黄铁矿（约95%）和少数硅酸盐物质，其间黄铁矿（FeS2）是载金矿藏，这种含金的包裹体非常细微，常称为微细包裹体或亚微细包裹体。直接化浸出时浸出剂的水溶物无法直接与金粒触摸。因而需要对该类含金硫精矿进行生物预氧化处理。 生物预氧化难处理金矿技能在20世纪90年代得到了飞速展开，细菌氧化工艺日益老练，其工业使用也得到了敏捷遍及。生物预氧化难处理金矿的菌群数量以及细菌对硫化矿的氧化才干都受环境影响。影响菌群数量的环境要素有温度、营养物质、酸度、培养基（动力）以及溶解金属离子。根据温度规划，对生物预氧化进程起效果的微生物首要能够分为以下3类：（1）嗜中温细菌。最佳成长温度为30～45℃，包含氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化铁微螺菌。（2）中等嗜热细菌。最佳成长温度为45～55℃，如硫化芽孢磺杆菌。（3）高温嗜热菌。最佳成长温度为60～85℃，包含叶硫球菌、叶硫球古细菌。现在生物氧化工艺首要有：难处理金精矿拌和浸出，难处理原矿拌和浸出、原矿堆浸三种办法。金精矿拌和浸金收回率最高，浸出周期短，少于4～6天，耐酸罐和混合体系出资花费较少，首要操作费用用于精矿生成、拌和和充气。典型工艺有BIOX工艺和Bac Tech工艺。但跟着资源的日益贫化，矿石档次下降，在用其他办法从经济上不能有用地提取时，原矿堆浸越来越引起人们留意，典型工艺流程是：原矿破碎、筑堆、成团或不成团、接种细菌。典形工艺有MINBAC工艺和Geobi－Otics工艺。2008年长春黄金研讨院在难浸金精矿生物氧化提金研讨方面获得了新的打破，使金的收回率到达了95%左右，细菌的最高耐砷才干到达22g/L。生物预氧化技能的几个特色：（1）工业规划越来大。从1986年的10t小厂，现已展开到日处理浮选精矿750t的规划，根据现在把握的资料，往后国际各地还将连续建成更大规划的细菌氧化厂。（2）细菌工作温度越来越高。从曾经的35～40℃现已进步到45～50℃，而且正在试验工作温度达60℃的细菌，从中高温菌向极点高温菌展开。（3）氧化时刻越来越短。从曾经的6～10天现已缩短到5天，下降了出产本钱，进步了矿山的经济效益。（4）习惯矿种越来越杂乱。现已从简略的硫化物，展开到含砷、含硫、含碳等低档次杂乱难处理金矿石。（5）工程技能、工程设备及工程材料日益先进。比方拌和体系、供气体系、冷却体系、操控体系、酸平衡体系等都有较大的进步。（6）跟着高温菌种的选用，越来越多的金属可用生物冶金办法提取，如铜、金、银、铀、镍、钴、锌等等，而且将获得很大的经济效益 二、试验办法 把不同性质的含金硫精矿样品分红有代表性的两部分，一部分保存，另一部分用湿筛法分红不同粒级，分析贵金属和有价金属元素含量。 生物预氧化试验是在2.5L拌和罐中进行的，拌和速度为170r/min，温度为33℃。开端的细菌培养液每毫升含菌种106单位。定时测定浸出液的pH值、氧化复原电位及Fe2＋和总铁的量。细菌氧化渣在低温下枯燥后，称重，分析其贵金属的含量。氧化的固体用碱性液中和到pH值为10左右，并稀释化液，以便提取金，根据化验核核算得到金的提取率。 三、成果与评论 （一）pH值与矿石氧化率的联系 细菌预氧化初始pH值对氧化率有必定的影响，屡次试验发现，当初始pH值调到1.8左右时，对后续的氧化最有利。 （二）细菌接种量与矿石氧化率的联系（见图1）添加细菌接种量在必定程度上可使细菌提早进入对数成长期，缩短矿石氧化时刻。因而，考察接种量对矿石氧化率的影响，以断定恰当的细菌接种量。 从试验成果能够看出，当接种量小于20%时，添加接种量可有用缩短细菌成长阻滞期时刻，进步终究矿石氧化速率；当接种量大于20%时，添加接种量对缩短细菌成长时刻的效果显着下降。因而，在试验或出产进程应经过核算确保细菌接种量大于20%。 （三）矿浆浓度与矿石氧化率的联系（图2） 众所周知，矿浆浓度能烈影响矿浆中的气体传输速率，添加矿浆浓度将添加溶液黏度，减小气体传输速率，一起拌和进程中剪切力也添加；以上种种都对细菌的成长和繁衍极为晦气；但下降矿浆浓度将减小出产才干，添加能耗等。因而，有必要断定恰当的矿浆浓度。 从试验成果能够看出，较低的矿浆浓度有利于细菌成长和矿石氧化，但跟着矿浆浓度的添加，矿石氧化速率逐渐下降，当矿浆浓度高于15%时，影响极为显着。试验进程中也发现，20%矿浆浓度的浸出前期，溶液中细菌数量显着小于低矿浆浓度的细菌数量。供鉴国内外难处理金矿预氧化经历，主张在出产进程中操控矿浆浓度在10%～15%之间。（四）矿石粒度与矿石氧化率的联系（见图3）减小矿石粒度能添加矿石表面积，有利于细菌在矿藏表面的吸附与繁衍，加速矿石的氧化速率。故此展开矿石粒度对细菌氧化速度的影响性试验，以断定磨矿时刻和磨矿粒度。 从试验成果看，矿石粒度对细菌氧化功率影响显着，但磨矿过细测导致磨矿能耗大、本钱高。针对本试验所用样品性质而言，主张磨矿5min左右，即操控矿石粒度－0.047mm（－300目）不低于80%。 （五）氧化时刻与矿石氧化率的联系 氧化时刻与矿石氧化率有亲近的联系，矿石从开端氧化到逐渐氧化彻底，其间时刻是关建要素。考察氧化时刻与矿石氧化率的联系，其意图在于为出产实贵供给一个简略的断定根据，断定何时能到达预订氧化率标准。不同氧化时刻矿石的氧化率见表1。从试验成果看，氧化时刻与矿石氧化率有着极为亲近的联系。在矿藏氧化前期，矿藏表面积大、可供细菌吸附的区域多、细菌敏捷繁衍、矿石氧化速度逐渐加速；跟着矿石的逐渐氧化，矿藏颗粒不断缩小、表面积削减，矿石氧化速度逐渐下降。 （六）矿石氧化率与金浸出率的联系（见图4）因为本试验矿样为黄铁矿包裹型难处理金矿；因而，黄铁矿的氧化率对金的浸出率有显着的影响。黄铁矿氧化后，其包裹的金才干彻底褐露出来，天然金才干与溶液中的离子络合进入溶液。为削减氧化时刻、节省出产本钱，一起确保矿石中的金能较好的收回，考察矿石氧化率与金浸出率的联系就非常必要。这儿只列出试验条件，详细试验过程拜见相关文献。 试验成果表明矿石氧化率和金浸出率线性相关，化时刻对金浸出率影响小；进一步证明该矿石为黄铁矿包裹型难处理金矿。此类矿石在外层包裹的黄铁矿被氧化、褐露天然金后，化浸出是非常简单的。因为氧化后的矿石粒度细，离子分散简单；化时刻对浸出率的影响较小。在确保足够的离子和溶解氧的情况下，金浸出率只与矿石氧化率相关。 四、定论 试验成果表明，生物预氧化处理该难浸金精矿的适合条件为：pH＝2.0、接种量10%（体积分数）、磨矿细度－0.047mm（－300目）的占80%、通气量0.1L/（L·min），在此条件下，细菌效果21天后，Fe的氧化率可到达90%以上。 五、展望 生物预氧化提金法是一种有潜力的工业技能。关键是开发耐热功能杰出的菌种，在难处理金精矿方面获得较高的经济效益，并下降工程实践的难度。我国含砷难处理金精矿资源丰富，但因为高效的提金技能产业化刚处于起步阶段，故许多已开始探明储量的难处理金矿不能彻底开发。为此，在争夺引入国外先进技能的一起，应尽快将我国选冶技能方面已获得打破性发展的科研成果大力面向产业化。

细菌辅助的堆浸    澳洲基里朗崩（Girilambone）矿[1]上部为孔雀石和蓝铜矿，于1993年开工进行氧化矿的堆浸，年产铜14000t。矿床下部硫化矿逐渐增多，占含铜矿石的65%，主要为辉铜矿，向底部延伸主要为黄铜矿。在l00mm直径小型柱中细菌浸出的结果表明，浸取25天，辉铜矿浸取率达97%，而黄铜矿仅浸出27%,至710天才达42%。铁的浸出比铜快，25天为42%。柱浸试验还表明，即使不接种菌种，浸出液中也逐渐出现铁硫杆菌，但费时甚长，因此还是需要接种。    进而在6m高的大柱中进行试验,开始的浸取速度取决起始酸度,以含8g/L硫酸的萃余液进行浸取，155~158天时酸增加至15g/L。起始铜浸出速度较慢，微生物的作用在99天时开始明显。此时pH值为2.9，Fe（II）氧化为Fe（III）而沉淀。起始酸度为54g/L时，一开始浸取速度就很快，22天铜浸取达23%，酸度下降，此时进行接种。第74天时微生物开始起作用。但是，在后期铁依然从溶液中沉淀析出。    在设计堆浸时，考虑到黄铜矿比例的不断增加，平均浸取率定为78%。采用两段浸取，即老堆流出的低铜溶液用于新堆浸取。矿石平均含铜2.5%，远比其他矿山要高得多。矿石粉碎至-12mm，堆高5~6m。开始阶段的新堆筑在新堆场，以后要筑在旧的氧化矿堆上。喷淋速度13L/h·m2，堆中通空气，设计的堆温为30℃。新堆开始浸取时采用的酸度为50g/L,35天后降至8g/L，平均耗酸14kg/t矿石。不过，根据柱浸的结果，铁矿也部分浸出，产生硫酸。因此，酸可能会过剩，要引出一部分进行中和，所以设计了中和槽。    虽然设计期望的堆温为30℃，但在冬季实际测量的结果是12℃，浸取液才8℃。浸取速度明显下降，堆的周期比预期的要长。采用滴液要比喷淋有利于减少热量损失，但是，由于滴管口有盐析出造成堵塞，未能被采用。    分析基里朗崩矿运行中典型的铜浸取率和浸取时间的关系曲线，可以分为两个区域。第一区域上升比较陡峭，主要是酸的化学浸出在起作用，后来的浸出速度变缓慢，是细菌在浸取硫化矿。此后堆内条件的变化，如矿石粉化，塌陷导致堆的阻力增大，使浸取速度进一步降低。    一年的运转结果表明，这个矿用细菌堆浸处理高品位混合铜矿是成功的，氧化矿的浸取率达84%，硫化矿78％，年处理矿石750万t。浸取液含铜4. 8g/L，萃余液0.3g/L。    极端嗜热菌浸取黄铜矿    中温菌浸取黄铜矿也导致钝化，即产生的单质硫阻止进一步的浸取反应。但是近年报道的结果说明，中温菌和极端嗜热菌浸取黄铜矿则钝化现象很不明显。    工厂化的细菌浸取设备要求很高，因此需要较高的投资。最近有一家公司开发了一种方法，用于黄铜矿的浸取，投资和生产成本很低[2]。这种方法的核心是将黄铜矿精矿的矿浆喷在普通岩石块上，再堆浸，并在堆中接种菌种。他们没有特别说明所使用的岩石的名称，但是肯定应该是可以耐酸的岩石，要求破碎到6~25mm。包的石块外面的矿浆层厚度约为lmm，使岩石和精矿的质量比在5/1~10/1之间。    当石块从皮带输送机末端流下时，矿浆通过两个喷嘴从不同方向喷向石块，黏附在石块上。包覆了矿浆的石块直接筑成堆浸，不再搬动。据称，由于黄铜矿憎水，因此黏附在石块上的精矿在喷淋浸取液以及下雨时，并不会从石块表面被冲刷脱落。[next]    在一个柱浸试验中使用的样品含铜26.1％、铁29.7%、硫29.0%和碳酸钙0.5%，矿物分析结果是黄铜矿75.4%、黄铁矿14.5%（其中63%为磁黄铁矿）。其中酸溶铜1.5%、酸溶铁2.1%。柱高6m、直径0.144m，下面通入空气，试验中，并掺入氧气或二氧化碳。他们先在常温下接种中温菌，浸取25d，反应速度明显下降。升温至50℃接种嗜热菌，浸取至50d，铜的浸取率达到50%，反应速度再次下降。再升温至70℃，接种极端嗜热菌，浸取率不断上升，至150d，达到80%以上，还将继续升高。这个试验说明，不同菌种浸取能力存在很大差别，如下图所示。在另一项试验中，从开始即升温到70℃，并直接接种极端嗜热菌，140d时浸取率就达到97.5%。起始两个星期，细菌处于繁殖阶段，浸取速度很慢。而后达到每天铜的浸取率1.14%，80d后，随着矿石品位降低，逐渐下降，150d的日平均浸取率为0.70%。    通过多次试验结果的比较表明，铜的浸取率和矿石中硫的氧化呈线性关系。硫化矿除在起始阶段氧化为单质硫之外，以后单质硫逐渐降低。这有助于理解极端嗜热菌浸取黄铜矿时没有明显钝化作用的原因，如下图所示。[next]    最近日本学者[3]研究在65℃下,极端嗜热菌耐酸布雷尔莱菌(Acidianus Brierlay )[4］浸取黄铜矿，再次证明其浸取速度远高于其他菌种。浸取机理以吸附于矿石表面的细菌对矿石的直接氧化为主，高铁离子的氧化仅占很小的比例。这个发现可以从另一方面解释这种细菌克服单质硫阻滞浸取反应的机理。他们还根据小试验的结果建立了模型，推测了在搅拌反应器中,连续浸取的最佳条件是细菌浓度1014个/m3,固液比5~10kg/m3。    参考文献:    1.Nicholson H M,Smih G R,et al.,conf.Proc. BIOMINE'94,Sep.19-20,1994,Perth,western Australia,Paper II    2.Harvey P et al,Conf.Proc.BIOMINE'99,88-97    3.Konishi Y,et al.,Hydrometallurgy,2001,59:271-282    4.Brierlary，C.L.，Brans R.，Conf. Proc. BIOMINE'94，Sep.19-20,1994，Perth，Western Australia,Paper V

发现小史      古埃及，我国和巴比伦人都曾用含镍量很高的陨铁制作器物。云南人出产的白铜中含镍很高，为欧洲人称为“我国银”。1751年瑞典矿藏学家克朗斯塔特（A.F.Cronsteclt）用别离办法制取金属镍。金属镍很多用于社会经济发展，已有一百多年的前史。    镍的性质      镍具有杰出的机械强度和延展性，难熔、在空气中不氧化的特性。常温下在湿润空气中表面构成细密的氧化膜，能阻挠本体金属持续氧化。、硫酸、有机酸和碱性溶液对镍的浸蚀极慢。镍在稀硝酸缓慢溶解。强硝酸能使镍表面钝化而具有抗腐蚀性。镍同铂、钯相同，钝化时能吸很多的氢，粒度越小，吸收量越大。镍的重要盐类为硫酸镍和氯化镍。    镍的资源     自然界镍的矿藏品种多，有工业价值的首要矿藏大约10余种：镍黄铁矿、紫硫镍（铁）矿、针镍矿、辉（铁）镍矿、含镍磁黄铁矿、方硫镍矿、红砷镍矿、砷镍矿、辉砷镍矿、暗镍蛇纹石、镍绿泥石、绿高岭石、绿镍矿、镍磁铁矿、镍矾、碧矾、翠镍矿。    镍的制取     镍的制取办法首要有硫化镍矿炼镍和氧化镍矿炼镍两种办法。    镍的用处      镍是一种十分重要的有色金属质料。镍的首要用处是制作不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，被广泛用于飞机、雷达、、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制作业；在民用工业中，镍常制成结构钢、耐酸钢、耐热钢等很多用于各种机械制作业、石油；镍与铬、铜、铝、钴等元素可组成非铁基合金。镍基合金、镍铬基合金是耐高温、抗氧化材料，用于制作喷气涡轮、电阻、电热元件、高温设备结构件等；镍还可作陶瓷颜料和防腐镀层；镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等范畴，在化学工业中，镍常用作氢化催化剂。近年来，在彩色电视机、磁带录音机和其他通讯器材等方面镍的用量也正在迅速增长。

一、前语 生物冶金是树立环境友好型冶金形式的一个方向，但与传统湿法浸矿工艺比较，现行硫化矿细菌氧化浸出技能在处理硫化矿方面尚没有真实具有竞赛优势，首要原因是浸出速度慢、浸出周期长，然后使运营本钱偏高，运用仅局限于一些较高价值低档次硫化矿。耐温菌浸出技能的研讨与开展是进步反响速度的要害一步。 现在在生物冶金技能中大多选用氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)浸出有色金属，而对钼、镍等重要有色金属的生物浸出报导较少，且仅限于常温菌。一些研讨者选用常温菌浸出低档次钼矿，但浸出率均不抱负且浸出周期长，原因之一在于常温菌的抗钼才干很差。杨显万等用氧化亚铁硫杆菌处理一种含Cu和Mo 的低档次矿，在30℃条件下浸出60 d, Cu 浸出率为60%，而Mo 浸出率仅为0.34%。Donati 等发现氧化亚铁硫杆菌不被MoS3 表面吸附，原因是Mo 对细菌有毒性。Hammaini 等[8]的研讨标明，在9K 培育基顶用T.ferrooxidans 浸矿，1 mmol/L 钼对铁氧化已有按捺作用，2 mmol/L 则彻底按捺铁氧化。经过驯化能够大大进步细菌的耐钼才干，童雄等研讨标明，钼的硫化矿浸出有菌条件比无菌时浸出速度快5 倍。在细菌习惯矿藏前，只能得到15～25 mg/L 的钼浸出液，经过驯化培育，可进步到200 mg/L 以上。本作业选用金属硫叶菌(Sulfolobus metallicus)嗜热菌作为驯化浸矿菌种，对镍钼矿的浸出进行了体系研讨，并与常温菌浸矿才干作了比较。成果标明，古生嗜热菌的金属硫叶菌对镍钼矿的浸出能够战胜常温菌浸出周期长、浸出率低的缺点，尤其在耐钼安稳性上有严重改进。研讨成果有望为生物法提取镍钼等宝贵金属的工艺规划和运用供给重要依据，关于稀有金属生物浸出的菌种选育和拓宽具有重要意义。 二、试验 （一）材料、试剂及仪器 所用矿样为贵州镍钼硫化矿，其含镍矿藏首要为二硫镍矿(NiS2 )、辉镍矿(Ni3S4)和辉砷镍矿(NiAsS)，少数或微量针镍矿(NiS)和紫硫镍铁矿(FeMnS4)、硫镍铁矿和含镍黄铁矿等，矿石均匀含钼达5%，其间的钼矿藏是一种胶状的集合体(胶硫钼矿，Jordisite)，所以，X 衍射分析没有检测到硫化钼的存在。深化的矿藏学研讨标明，这种钼集合体除硫与钼外，碳也是首要元素，因而称为“碳硫钼矿”。由于碳的原子量较低，故光谱半定量分析未检出。矿藏的首要成分见表1 和图1。 表1  贵州镍钼硫化矿光谱半定量分析成果图1  矿藏X 射线衍射图谱 试验前矿样经烘干、细磨至需求粒径。 菌种：金属硫叶菌(Sulfolobus metallicus，购于日本菌种保藏中心)属古生菌，能够好氧成长，既能氧化S又能氧化Fe2+，最适温度为65℃，选用M174 培育基培育( 成分见表2)。氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)由中国科学院微生物研讨所供给，选用9K培育基(见表3)培育。 表2  金属硫叶菌的M174 培育基表3  9K 培育基试剂与仪器：硫酸铵，硼砂，钼酸钠，，酵母等；日立F-2500 型荧光分光光度计，XSP-24N-103型生物显微镜，TZL-16 高速离心机，THZ-82 恒温水浴振动器，PHS-29A 型数字pH 计，原子吸收仪。 （二）试验办法 1、细菌的驯化及无铁细胞悬浮液的制备 细菌驯化：浸出试验前，Sulfolobus metallicus 在相同的矿藏、矿浆浓度条件下进行驯化，使细菌习惯浸矿环境，并进步菌株的耐钼才干。驯化条件：在装有100mL 培育基的150 mL 三角瓶中参加粒径 终究以3000 r/min 离心除矿，以10000 r/min 离心搜集驯化后的细菌，作为浸矿菌种。若当即浸矿，则可接入浸矿液中，不然置入冰箱4℃保存。细胞计数选用血球计数板法。 无铁细胞悬浮液的制备：将培育好的菌液置于低速离心机中3000 r/min 离心10 min，以除掉菌液中的大颗粒沉积物，上清液用高速离心机进行细胞别离，10000r/min 离心30 min，细胞沉积物用pH 1.8 的无菌蒸馏水洗下，清洗数次后稀释至原体积，搜集的细胞当即运用或在4℃冰箱保存。 2、摇瓶浸出 不同条件浸样各重复3 次，取其均匀值。培育基100mL，接种量均为10%(φ)，初始pH 为2(浸出进程始终坚持该值)，温度65℃, 转速200 r/min，浸出时刻均为20 d.。浸前各摇瓶称重，定时取样，并弥补蒸腾的水分和取走的培育基。浸出率以浸出20 d 的渣样计。浸出20d 的矿渣经抽滤，浸渣用1%的稀洗刷数次后烘干，称重，检测其间Ni 和Mo 含量。 三、成果与分析 （一）无菌及驯化与非驯化条件下的细菌浸出成果 本试验将细菌浸出分为无菌组、以Fe2+为动力培育的驯化细菌浸出组、以Fe2+为动力培育的非驯化浸出组、以S0 为动力培育的驯化细菌浸出组、以S0 为动力培育的非驯化细菌浸出组，顺次编号为No.1～5。矿浆浓度为10 g/L，矿藏粒径 表4  不同培育条件下的浸出成果（二） Fe3+对细菌浸出作用及介质电位的影响 以有菌无铁、有菌有铁、无菌有铁和无菌无铁4 组共12 个浸出样进行摇瓶浸出，编号顺次为1～4。有铁组均参加0.5 g/L Fe3+，矿浆均为10 g/L，矿藏粒径 表5  有菌无铁、有菌有铁、无菌有铁和无菌无铁对细菌浸出的影响对加Fe3+和不加Fe3+的浸出液的总铁浓度和介质电位改动作了比较，总铁浓度成果见图2，可见未加Fe3+浸出时，前6 d 的介质总铁浓度和增加速度比参加0.5g/L Fe3+低许多，这标明加铁组在浸出开端就很快发动了对矿藏的浸出氧化，而对照组由于没有初始Fe3+的存在其浸出发动缓慢许多.图2  浸出初期加铁与不加铁介质中总铁浓度 外加0.5 g/L Fe3+也改动了浸出液的电位。依据伦斯特方程EFe3+/Fe2+=0.78+0.059lg([Fe3+]/[Fe2+])，介质电位取决于溶液中Fe3+的浓度。电位测定显现，有菌外加0.5g/L Fe3+与不加Fe3+的电位改动有差异，加Fe3+的电位比不加Fe3+高，两者在浸出进程中电位都先缓慢下降再缓慢上升(图3)。由于浸出开端一周左右，65℃下矿藏中的FeMoO4 开端水解开释Fe2+，使Fe2+浓度增大，而此刻浸出液中的细菌尚处于延滞期或习惯期，氧化Fe2+的才干极弱，因而外加Fe3+组的Fe3+/Fe2+比下降，而不加Fe3+组Fe3+/Fe2+极低，故两者的电位呈下降趋势。之后又缓慢上升是由于细菌由延滞期进入指数增加期和安稳时，氧化Fe2+的才干增强，浸出液Fe3+/Fe2+逐步增大，电位逐步上升，当至必定电位值后，Fe3+/Fe2+处于安稳状况，此刻浸出液中细菌氧化Fe2+生成Fe3+的量与矿藏中FeMoO4 水解开释的Fe2+量比安稳，浸出液电位在500mV 左右。到浸出后期，由于浸出液中的细菌数削减，氧化 Fe2+才干大大削弱，而矿藏中从FeMoO4 开释出的Fe2+浓度改动不大，且Fe3+作为氧化剂而耗费，Fe3+/Fe2+比下降(若发作铁钒沉积，Fe3+浓度会下降较多)，导致浸出液电位下降，但不低于300 mV。总归，在镍钼硫化矿加铁和不加铁的细菌浸出中，浸出液中的电位上升幅度都不大，很或许是由于高温下矿藏中开释的Fe2+及细菌氧化Fe2+生成Fe3+的才干受钼浓度影响而构成Fe3+/Fe2+上升有限。这也是浸出液电位全体不高的原因之一。图 3  加Fe3+组与对照组电位改动 （三）矿浆浓度对细菌浸出的影响 矿藏粒径 表6  矿浆浓度对细菌浸出的影响（四）pH 对细菌浸出的影响 各浸样矿浆浓度均为10 g/L，矿藏粒径 表7  不同pH 条件下的浸出成果（五）矿藏粒径对细菌浸出的影响 每个浸样均参加0.5 g/L Fe3+，无菌组作对照。矿浆浓度10 g/L，接种量10%，温度65℃，浸出20 d。不同矿藏粒径的浸出成果如表8 所示。从表看出，有菌组 表8  矿藏粒径对细菌浸出的影响（六）浸出进程中无菌和有菌样浸出液的 pH 值改动从图4 看出，无菌组和有菌组在浸出进程中的pH改动趋势相反，前者pH 呈逐步上升趋势，然后者则先升高然后逐步下降。这是由于有菌组在浸出进程中开端遭到矿藏脉石的影响而使浸出液pH 上升，当浸出到第4 d 时，细菌不断将矿藏表面的S0氧化成H2SO4，使浸出液的pH 下降。图 4  有菌和无菌浸样在浸出进程中的pH 改动 （七）金属硫叶菌与氧化亚铁硫杆菌的浸出作用比较 在培育基体积(100 mL)、接种量(10%)、矿浆浓度(10g/L)、矿藏粒径(图5  金属硫叶菌与氧化亚铁硫杆菌对镍、钼浸出作用的比较 （八）浸出进程中 Cu,Zn,Fe 含量的改动 浸出进程中浸出液中的有价金属Cu, Zn, Fe 浓度改动如图6 所示。到219.5 h，浸出液中Cu, Zn 和Fe 的浓度别离到达11.07, 8.17 和267.6 mg/L。本研讨标明，当Cu2+浓度小于0.5 g/L 和Zn2+浓度小于1 g/L 时对细菌氧化Fe2+的才干没有影响。该浸矿菌能氧化30 g/L 乃至更高浓度的Fe2+，因而，浸出进程中这3 种金属离子对细菌的浸出不会构成影响。矿藏中其他金属离子对细菌浸矿的影响有待进一步研讨。图 6  浸出进程中Cu, Zn, Fe 浓度改动 （九）金属硫叶菌在浸出液中的增加与钼浓度的联系 挑选10 g/L 矿浆浓度，10%的接种量(接种浓度为4.4×107 mL−1)，全程盯梢浸样中的细菌增加和被浸出钼浓度的改动，成果如表9。从表能够看出，经过驯化的金属硫叶菌有很强的耐钼才干。浸出14 d 浸出液中钼浓度达173.74 mg/L，游离细菌为2.54×107 mL−1；浸出20 d 浸出液中钼浓度达283.37 mg/L，游离细菌浓度为0.83×107 mL−1。经过盯梢记数和比较发现，浸出10～12 d时，浸出液中的游离细菌最多，之后逐步削减。因而，在10～12 d 时刻段镍和钼的浸出速率也应是最快的。 表9  浸出时刻、浸出钼浓度与浸出液中S.m 菌浓度的联系图7  浸出16 d 无菌和有菌浸出样的矿粒表面描摹 （十）浸出进程中矿粒表面描摹 浸出进程中矿粒表面的改动能够反映细菌与矿藏的作用方法。在浸出16 d 时，将有菌和无菌浸样中的矿粒别离进行电镜扫描调查，发现无菌样的矿粒表面很润滑，没有细菌与矿藏作用的任何迹象，而有菌样的矿藏表面则呈现很多的腐蚀坑，这显然是细菌附在矿粒表面不断氧化掩盖在矿藏表面的S0 发作硫酸留下的腐蚀痕迹，如图7 所示。（十一）细菌浸矿作用的机理分析 金属硫叶菌以直接作用方法分化二硫镍矿(NiS2)、辉镍矿(Ni3S4)、针镍矿(NiS)。硫化矿细菌浸出的作用机理一向存在着两种观念，即直接作用和直接作用。直接作用就是细菌与硫化矿直接触摸，经过排泄酶来分化矿藏，以浸出矿藏中的金属离子。而直接作用则是细菌经过溶液中的Fe3+和H+与矿藏作用，浸出金属离子。金属硫叶菌浸出NiS2的作用方法是直接作用，这能够从电镜调查及表4 和5 的试验成果得以证明。无菌组和增加Fe3+的浸出试验标明，在无菌无铁的浸出样中，Ni 浸出率达77.64%，这应该是酸性条件下H+与矿藏反响所造成的。有菌无铁和无菌有铁浸出的Ni 浸出率相差不大，标明浸出进程中有菌组经过细菌氧化Fe2+(矿藏中分化)发作Fe3+及细菌经过附在矿粒表面不断氧化浸出进程中发作的S0而发作硫酸，使浸出液坚持必定酸性环境，并在矿藏表面构成许多酸腐蚀坑。无菌有铁组则是经过Fe3+和H+的化学作用浸出，首要反响如下：金属硫叶菌对MoS2 的浸出作用也是直接作用，Fe3+是仅有的氧化剂。李宏煦等以为FeS2, MoS2, WS2氧化硫时是以S2O32−为中间进程而完结的，S2O32−终究氧化为SO42−，伴有部分S7 则被细菌进一步氧化为硫酸，其反响式为：Huang 等以为，在低pH 下，Fe3+经过σ键与黄铁矿表面键合，所构成的化学键有利于电子从黄铁矿中的硫转移到Fe3+，电子并非直接从硫的价带而是从黄铁矿与铁离子构成的t2g 轨迹转移到Fe3+。而Fowler 等以为，氧化进程中Fe3+等氧化剂向t2g 轨迹注入空穴，这些空穴可劈开水分子而构成OH−，而OH−具有强氧化性，可与硫反响，使黄铁矿中的S2−氧化。Silverman 等提出，黄铁矿表面构成的铁氢氧化物或氧化态物质经过从t2g 轨迹得电子而积累电荷，积累的电荷发作电子态改变发作正电位，然后使S2−氧化。同归于细菌直接氧化作用机理的辉钼矿，其氧化进程与黄铁矿相同。在无菌条件下钼的浸出为O2 氧化MoS2所造成的。由于在O2存在的条件下，一切安稳的硫化矿在任何pH 值下都是不安稳的，可被氧化成S, HSO4−, SO42−。而在高温条件下，从体系的热力学和动力学分析可知，高温有利于矿石浸出进程的进行，因而嗜热菌比常温菌的生物浸矿更具热力学和动力学优势。 四、定论 （一）比无菌组高许多，标明细菌浸出比简略的酸浸出作用更好，速度更快。 （二）驯化组比非驯化组的浸出率高。因而，在选用细菌浸出钼矿前，应对细菌进行驯化，使其习惯浸出进程中的物理和化学环境，如钼浓度和机械剪切力等。嗜热金属硫叶菌对矿中镍和钼的浸出率显着高于常温菌氧化亚铁硫杆菌。 （三）以S0培育的细菌浸出率略低于以Fe2+培育的细菌。尽管金属硫叶菌既能氧化S0又能氧化Fe2+，但以Fe2+培育的细菌在浸出时不只具有氧化S0的才干，并且氧化Fe2+的才干更强。 （四）5 g/L 的矿浆浓度比别的几组浓度浸出样的钼浸出率高许多。标明较高矿浆浓度的镍钼硫化矿不只具有较大的剪切力，还具有相对高的钼浓度，对金属硫叶菌的成长代谢有影响，对细菌的浸矿才干发作了必定的按捺作用。必定矿浆浓度对镍浸出率影响不显着。

医疗技能的不断前进延长了人类的寿数。跟着金属级合金在表里科运用中新用处的开发，新的发展不断获得。据了解，2016年，在美国就进行了5000万屡次外科手术。跟着每年外科手术次数的增加，对微创手术的需求也在增加，由于其具有许多的优点，包含康复时间短、手术对患者的整体影响较小等。 不锈钢仍是医疗器械常用的材料，由于它功用全面、具有生物相容性，并且本钱较低。钛、钴铬合金等其他材料也推进了技能前进。镍钛合金（UNSN01555）是一种镍钛形状回忆合金，也是医用金属材料中的佼佼者，在多种医疗运用中运用日益广泛。 镍钛合金指引着行进的方向 镍钛合金是一种具有超弹性和形状回忆性质的特殊材料。它含有55％的镍和45％的钛，是制造医用植入物的一种极佳材料。镍钛合金具有生物相容性和杰出的性质，因而过往选用不锈钢的许多运用已被镍钛合金替代。 镍钛合金医用丝材的三大运用为血管导丝、确诊导丝和牙弓丝。每年都有数百吨镍用于镍钛合金和不锈钢医用丝材的出产，它们又被用于改动日子的解决方案和抢救生命的景象。Grand View研讨公司2014年发布的一份研讨报告表明，到2020年，全球导丝商场的规划估计将到达21.9亿美元。未来6年内，方针疾病的日益盛行以及晚年人群基数的不断增加将进一步推进导丝需求。 导丝是一种很细的柔性医用丝材，刺进体内对较大器械进行引导，例如导管、中心静脉导管或喂食管。尽管导丝曾经用于冠状动脉手术，但现在跟着其运用量的稳步增加以及扩展到更多的医疗专业范畴，它已成为越来越多的医疗程序的组成部分。 “与不锈钢丝比较，镍钛合金丝的超弹性高出16倍，并且能饱尝8％的应变，而不锈钢丝在初始形状发作变形之前只能饱尝0.5％左右的应变。例如，取一个镍钛合金制成的回形针并将它曲折成90°角，它会弹回原先的形状。”镍钛合金、不锈钢和专用医用丝材直销商韦恩堡金属公司镍钛合金产品司理David Plumely说道，“镍钛合金丝具有优秀的‘推送才干’、杰出的抗纵向曲折性，并且能保持其平直度。这些都是导丝的名贵性质。曩昔10年内，咱们镍钛合金产值的年增加率到达10％，并且将来仍有持续增加的时机，包含医疗和非医疗范畴。”镍钛合金的另一种重要运用是加强导管聚合物管，其间织造镍钛合金作为表里聚合物层之间的加强材料。 能够习惯大应变的支架 镍钛合金具有习惯较大应变的杰出才干，并且与人体有生理和化学相容性，因而成为医疗器械工程规划范畴的一种极佳材料。镍钛合金的要害运用范畴之一是支架。镍钛合金支架能够在一个温度下制造，在另一个温度下折叠成较小的尺度，然后刺进动脉中依托体温将它加热到改变温度以上并康复原先的尺度。 镍钛合金血管支架是由一条钻杆子制成的，按精 确的尺度要求进行加工后，经过激光切开成形。用于医治动脉瘤的血管支架管一般直径为25.4毫米（1英寸），能够“紧缩”到只要6毫米——7毫米（1/4英寸）的直径，然后刺进运送设备管和患者主动脉中。支架会自行扩张并构成原始形状，然后让医师修正动脉瘤。 高强度不锈钢的运用 “302型（UNSS30200）、304型（UNSS30400）和316L型（UNSS31603）奥氏体不锈钢医用丝材有许多运用。”韦恩堡金属公司的AustinLucas说道。这些极细的医用丝材直径介于0.1016毫米——2.54毫米之间，并且经拉伸后能够变得更细。“不锈钢合金是极佳的材料，由于它们能够在低温作业条件下到达高强度（400——500+千磅／平方英寸），例如0.127毫米丝材的强度为450千磅／平方英寸。这一点关于很小、很细部件的出产非常重要。”它们在血管医治、神经影响医治、内镜查看、矫形外科、口腔正畸和牙科植入等范畴得到了广泛运用。 在高兴手术中，有必要使胸骨开裂来分隔肋骨架，这样外科医师才干够给心脏动手术。手术完结时需求把肋骨拉回到一同并凭仗胸骨闭合丝进行闭合。闭合丝一般由316L型不锈钢医用丝材制成。304型不锈钢医用丝材常常用作血管手术中初度进入静脉和动脉的导丝。一些支架规划选用304型不锈钢。304型和302型不锈钢的其他常见运用包含管心针、导管、绷簧、缝合针和心轴。在许多外科干涉医治中常常选用U形钉来闭合创伤。这些U形钉是由316L型和304型不锈钢丝制成的。后一种等级也在牙弓丝中运用。 丝线、导销和缝合针 克氏针钢丝（简称“K钢丝”）和骨圆针由植入级316L制成，矫形外科医师将它们用作固定骨折部位、骨头重建的植入式器械，并且用作刺进另一种植入物的导销。它们也能够穿过皮肤植入，然后给骨骼体系施加拉力。4到6周后，骨头愈合后，导销就能拆除了。316L型不锈钢的其他用处包含矫形外科缆索。 医用植入物运用中的不锈钢医用丝材选用真空电弧重熔法（VAR）出产，这是适用于针对重要运用中化学和机械均质性较高材料的一种二次熔炼工艺。需求选用这类化学性质受控且纯度较高的材料来确保疲劳强度的一致性，而疲劳强度在许多医疗运用中极为重要。 不锈钢医用丝材也用于缝合针的出产。例如，缝合针有必要具有极高的强度和延展性才干避免曲折和开裂，并到达满意的刚度和组 织穿透功能，才干在外科医师的手中完成杰出的操控功能。为了满意这些材料要求，缝合针一般由高功能的时效硬化马氏体不锈钢合金制成，例如Custom455（UNSS45500）和Custom470。 对立异运用的不断寻求 各种其他含镍特种丝线也运用于医疗，例如FWM1058／Elgiloy／Phynox／Conichrome（UNSR30003），这是一种钴铬镍铁合金。其运用包含丝材型支架、过滤器、心脏起搏器导线和矫形外科植入物。别的，钴镍铬钼合金35NLT（或该合金的其他型式）凭仗高弹性模量运用于起搏导线、管心针、导管和矫形外科缆索和植入。 医疗技能的前进离不开杰出性质高功能材料的推出。镍钛合金及含镍合金等生物相容性材料不只要满意医疗器械规划师现在的需求，还有必要为新的概念和可能性供给必要的技能规范。在对新运用的不断寻求中，这些材料一定会成为激动人心、特殊的未来立异材料。

我国锰矿中磷的含量遍及偏高，磷锰比［ω（P）/ω（Mn）］平均在0.1左右，而冶金用矿石要求ω（P）/ω（Mn）＜0.003。在已勘探的矿床中，含磷偏高［ω（P）/ω（Mn）＞0.005］的锰矿石占总储量的49.59%。锰矿石中的磷主要以磷灰石或胶磷矿方式存在。磷矿藏粒度微细，或与能矿藏严密共生，或呈类质同象方式存在，单体别离较高困难。 近年来，国内外对锰矿石脱在户外工艺都进行了较为深化的研讨。研讨办法主要有高梯度磁选法、浸法、炉外脱磷法、黑锰矿法等。高梯度磁选法存在动力耗费过高、设备磨损严峻、纤细颗粒主动聚会等问题，按浸法仍停留在小试阶段；炉外脱磷法本钱过高；黑锰矿法存在设备腐蚀严峻等问题，都未能从根本上处理富锰降磷问题，所以研讨者们提出了使用微生物脱磷新思路，并取得了较大发展。微生物技能的长处在于出资少、能耗小、本钱低并对环境友好。研讨标明，很多种细菌、真菌、放线菌都具有溶磷作用。不少研讨者在实验室对磷矿粉浸磷都取得了成功。 本实验所用菌株为湘潭锰矿矿区不同植物根系土壤样品中挑选出的脱磷作用较好的菌株，经过紫外诱变得到高产菌株，并以此进行软锰矿脱磷实验，得到了较好的作用。 一、实验材料与办法 (一)土壤收集与预处理 所用土样取自湖南湘潭锰矿矿区植物根系表面以15～20cm深处，置于事前已灭菌的锥形瓶中，24h内别离菌株。 （二）矿样 矿样取自湖南永州市某锰矿、破碎，研磨至粒度小于0.1mm。矿样中ω（P）/ω（Mn）＝0.0109，属高磷锰矿。矿样多元素化学分析成果见表1。 表1  矿样多元素化学分析成果（三）培育基 培育基除查氏固体培育基、牛内膏蛋白胨培育基和PKO固体培育基外，还酸制了富磷培育基（蔗糖30g，2～3g，磷酸氢二钾1g，硫酸严铁0.01g，0.5g，硫酸锰0.5g,蒸馏水1000mL）和缺磷＋Cas(PO4)2培育基（葡萄糖10g，氯化钙0.2g，硫酸镁0.5g，硫酸铵2.0g，0.2g，磷酸三钙0.9g，蒸馏水1000mL）。以上培育基均调整pH至7.0。 （四）实验办法 1、菌株别离 选用稀释平板别离法别离菌株，培育基为本氏培育基和年肉膏蛋白胨培育基。将所取土样制成10－3，10－4，10－5，10－6，10－7各种浓度的稀释液。将10－5～10－7稀释度的溶液接种到培育基上，放入恒温生化培育箱中于30℃下培育。 2、溶磷菌的挑选 挑选分为平板初筛和摇瓶筛2个过程。 初挑选用溶磷圈法。将别离取得的纯菌株接种于PKO固体培育基上，置于30℃培育箱中培7～15d，调查有无溶磷圈，并依据溶磷圈直径（D）与菌落直径（d）的比值开始断定脱磷才能。将有脱磷作用的别离物接种于斜面培育基上保存备用。 复筛时用无菌水将试管斜面上的孢子洗下，用血小球计数板计数，调整菌液浓度大约到108个/mL。移取1mL该菌悬液接种于PKO液体培育基中，放在转速为150r/min的摇床上，于28℃下培育5d。将所得菌液于9000r/min离心机中别离15min，汲取上清液，用钼锑抗分光光度法测定其有用磷含量。 3、模仿锰矿脱磷 将实验用菌种接种至查氏周体培育基中，再转接种至富磷培育基中，放入摇床内，在30℃、150r/min转速条件下活化2次，每次2d，备用。 取活化后的菌种1mL接种至装有100mL含0.090g磷酸钙及0.2612gMnO2(MnO2)的量依据ω（P）/ω（Mn）＝0.0109核算所得）的缺磷培育基的三角烧瓶中，在30℃下，于150r/min转速摇床中好氧培育，调查pH和磷浓度的改变。 4、紫外诱变 以模仿锰矿脱磷实验中作用最好的P69号菌株为发菌株。 （1）菌悬液的制备。将P69菌株活化后用适量生理盐水洗下菌苔，倒入盛有玻璃珠的锥形瓶中，激烈振动将菌块打破后，离心（3000r/min）20min，弃去上层清液，将菌体用无菌生理盐水洗刷2次，最终制成菌悬液，用血球计数板在显微镜下直接计数，调整菌液浓度至108个/mL。 （2）紫外线处理。翻开15W紫外灯开关，预热20min。在无菌条件下，用移液管移取6ml上述菌悬液，放入9cm的无菌培育皿中，再放入一无菌磁力搅拌棒，然后置于紫外灯下30cm处，照耀时刻分别为2，4，6min。 在红灯下，将处理过的菌悬液稀释至10－5，10－6，10－7，涂布在PKO无机磷培育基上，每种浓度的菌液涂3个平板，同时取未经紫外线处理的稀释菌液涂于平板上作对照。用报纸包好，防止光照，置于恒温培育箱中于28℃下培育48h。 （3）挑选。诱变菌株的挑选（初筛和复筛）办法与1.4.2相同。 5、软锰矿脱磷 取诱变后的P－2－8菌液30mL接种至装有150mL软锰矿矿浆缺磷培育基的三角烧瓶中（矿将固体质量分数为20%），基他办法同3。 二、成果与评论 （一）平板初筛 在PKO固体培育基中于30℃培育箱中培育，得到具有显着溶磷圈的真菌菌株9株，其在7～15d内的D/d规模见表2，菌落特征见表3。 表2  9株脱磷菌在固体培育基上D/d规模表3  9株菌菌落特征（二）摇瓶复筛 接种1mL浓度为108个/mL的菌悬液于PKO液体培育基中，放在转速为150r/min的摇床上，于28℃下培育5d。成果见表4。 表4  液体培育成果初筛和复筛成果标明，P69的D/d值规模为1.12～2.30，在液体培育基中溶磷增加量为15.012mg/L，两个数值在9株溶磷菌中均为最大，因而P69具有最大脱磷才能。 （三）模仿锰矿脱磷 各菌株培育5d和10d后的pH值如图1所示，溶磷作用假如图2所示。图1  不同溶磷菌株对溶液pH值的影响            图2  不同菌株的溶磷作用 从图1，2可知，一切参试菌株培育5d后，培育pH均有所下降，至培育10d时，P71，P79，P98，P113，P115培育液的pH有必定上升，P69，P79，P95培育液Pha在本不变，P117的pH下降。培育5d时，菌株对P的脱降率到达50%左右，其间P69的脱磷率最高，为52.2%。 （四）此外诱变  1、初筛 对P69进行紫外线诱变，共长出菌株29株，其间以P－2－8（诱变2min组的8号菌）的溶磷作用最好。诱变15d后，它的D/d值从1.12～2.30增大到1.47～4.33，与原菌株的比照状况如图3所示。                 图3  固体培育基上D/d改变比照 由图3可见，从第6d起，诱变后菌株的D/d值显着进步，P－2－8的D/d值最高，达4.33。 2、复筛 对诱变菌株磷含量进行测定，其诱变后的脱磷菌的液体培育成果见表5。 表5  诱变后的脱磷菌的液体培育成果比照由表5可见，诱变后，菌株的溶磷量为24.05mg/100mL，明显大于动身菌株P69的溶磷量（15.01mg/100mL）。诱变菌株溶磷量比动身菌株溶磷量进步约60.2%。 （五）软锰矿脱磷 图4为P－2－8和P69对软锰矿脱磷的实验成果。能够看出，P－2－8的脱磷率跟着时刻的延伸而不断进步，从第3d的12.3%增加到第15d的74.6%，是原菌株P69脱磷率33.2%的2.25倍。脱磷后锰矿中磷的质量分数由0.19%下降到0.048%，ω（P）/ω（Mn）由本来的0.0109降至0.0028，脱磷后的矿石到达冶金要求。   三、定论 （一）从湘潭锰矿矿区所取土样挑选得到有溶磷作用的菌株9株。以这9株菌进行模仿锰矿脱磷实验，其间P69的脱磷作用最佳，脱磷率为52.2%。 （二）以P69号菌株为动身菌株进行紫外诱变，得到脱磷作用显着进步的菌株P－2－8。用P－2－8进行软锰矿脱磷实验，脱磷率为74.6%，脱磷后锰矿中磷的质量分数为0.048%，ω（P）/ω（Mn）为0.0028，契合冶金要求。

业已发现，生物浸出在矿业中具有广泛运用的远景，因为生物浸出法对环境友好，因为其能耗低和根本出资少，而节省处理费用，而且能够提取低档次和高档次矿石。但是，商业化运用微生物浸出红土镍矿的工艺还未开发出来。红土镍矿储量占近海镍资源的2／3。选用传统的选矿手法无法得到镍精矿。现在从红土镍矿中收回镍的传统办法是火法冶金和湿法冶金。 与异养生物不同，化能无机自养微生物从二氧化碳中吸取碳来坚持生计和成长。为了处理这种碳源，它们经过氧化无机化合物来获取能量。经过氧化化合物，在细胞处理进程中运用储存在化学键中的能量。生物浸出进程中所运用的化能无机自养生物运用硫和硫化矿（如黄铁矿）作为动力，在氧化进程中它们终究生成硫酸（式（1）～（4））。 （1） （2） （3） （4） 生成的硫酸坚持体系的pH坚持在适合细菌成长的水平，而且有助于红土镍矿的有用浸出。氢离子能够替代矿藏基体中的金属离子，然后完成金属的溶解。 质子的浸蚀进程为： （5） 但是，现在并未运用化能无机自养细菌收回红土镍矿中的镍，这或许是因为矿石中缺少硫，然后不能发生所需求的硫酸。为了成功地运用这类细菌，需求经过外部增加硫来出产硫酸。 因而，本研讨的意图是断定运用化能无机自养微生物浸出红土镍矿的或许性。尤其是调查化能无机自养微生物浸出红土镍矿的几种影响要素。运用2水平5要素核算实验规划办法（ ）调查首要要素对生物浸出的影响，这些要素为：颗粒粒度、矿浆浓度、pH、基质类型（黄铁矿和硫）以及细菌接种数量。 一、材料和办法 （一）矿藏样品及特性 本实验所用的红土镍矿样品由南非的Mintek研讨所供给。运用标准套筛将矿藏分为三个不同的粒级（－38 m、＋53－63 m和＋100－150 m）。生物浸出之前，对每个粒级进行化学分析和粒度组成分析。运用（3∶1的HCl和HNO3的混合物）对矿藏酸性浸出之后，选用原子吸收光谱分析红土镍矿的化学组成。表1a为红土镍矿样品中不同组分矿藏的丰度。表1b为红土镍矿中以氧化物标明的化学组成。表1c为不同粒级的粒度散布以及各粒级对应的元素组成。在表1c中，依据颗粒的体积分数核算了均匀粒径。表1a  红土镍矿中不同矿藏的相对丰度物         相详细值镍蛇纹石[（Mg）3Si2O5（OH）4]少针铁矿和褐铁矿[（Fe，Ni）O（OH）和Fe2O3·H2O]多钛黄铁矿[（Fe，Ti）S2]痕量镍黄铁矿[（Fe，Ni）S2]痕量滑石[（Mg）6Si8O20（OH）4]痕量皂石[（Ca0.25（Mg，Fe）3（Si，Al）4O10（OH）2·nH2O）]痕量透闪石[（Ca2Mg5）Si8O22（OH）2]痕量石英[SiO2]许多   表1b  红土镍矿样品的化学组成矿    物SiO2Fe2O3Cr2O3Al2O3MgONiOCoO含量／%52.821.91.02.57.51.90.3矿    物CaOMnOCuOCSP含量／%0.71.3＜0.10.1＜0.10.1表1c  不同粒级红土镍矿的元素组成及其均匀粒径粒级／ m＜3853－63100－150Ni含量／%1.71.51.4Co含量／%0.10.20.2均匀粒度／ m10.459.5137.1 （二）细菌 本实验中运用的化能无机自养细菌的混合培育物（Acidithiobacillus ferrooxidans、Acidithiobacillus caldus和Leprospirillum ferrooxidans）菌由南非Mintek研讨所供给。细菌在9K培育基中培育。 （三）实验规划 本研讨中，选用核算实验规划办法（DOE）来研讨红土镍矿的可浸性。一起研讨了几个进程要素。体系地改动几个要素，然后保证所研讨的首要要素及其之间交互效果的可靠性和独立性。在特性研讨阶段中研讨了首要要素对红土镍矿生物浸出的影响。其意图是为了断定影响浸出成果的重要变量及其之间的交互效果。每个要素以及它们之间交互效果的明显性运用要素核算实验规划 办法来点评。研讨的首要方针是使化能无机自养微生物浸出红土镍矿的浸出率最大。因而，镍的收回率（即转化率）是方针（呼应值）。 1、实验要素和水平 虽然曾经的研讨人员选用异养微生物断定了一些影响红土镍矿溶解的重要要素。而本实验则断定选用化能无机自养微生物浸出红土镍矿时一些要素的影响，而且将其量化，然后使得这些要素能够丈量。在本研讨中，潜在的规划要素分为操控要素和不变要素。操控要素是研讨中实践挑选的要素（表2）。不变要素是那些或许对呼应发挥效果但对本实验无关紧要的要素，所以它们被设定在特定的水平上。（见（四）影响的正态概率联系曲线） 表2  实验要素和操控要素的水平操控要素水平1中心点水平2pH1.52.02.5粒度／－38－63＋53－150＋100矿浆浓度／%51015基质类型a5%硫和Fe2＋5%硫和Fe2＋5%黄铁矿和Fe2＋接种量／%51015a二价铁离子（Fe2＋）的浓度与文献（Silveman and Lundgren，1959）相同 为了简化核算，要素以它们的编码值进行研讨。要素的物理水平缓编码水平如表3和表4所示。一般的，连续变量的编码值由以下公式得到：编码值＝[实践值－1／2（最高值＋最低值）]1／2（最高值－最低值）。关于定性的变量，其编码值随机指定。 在根本规划中，基质类型列经过兼并颗粒粒径和矿浆浓度列得到，接种量列经过兼并pH、颗粒粒径和矿浆浓度列得到。 表3  由 因数实验规划（根本规划）得到的镍收回率成果标准 次第随即 次第操控要素aNi均匀收回率／%ABCDE13－1－1－1＋1－12428＋1－1－1＋1＋12037－1＋1－1－1＋13046＋1＋1－1－1－12651－1－1＋1－1＋11764＋1－1＋1－1－11475－1＋1＋1＋1－13082＋1＋1＋1＋1＋126a表中以编码－1和＋1标明的实验要素水平如下：关于pH（A）：1.5（－1）和2.5（＋1）；粒度（B）：－38 m（－1）和－150＋100 m（＋1）；矿浆浓度（C）：5%（－1）和15%（＋1）；基质类型（D）：硫（－1）和黄铁矿（＋1）；接种量（E）：5%（－1）和15%（＋1）。 表4  由 因数实验规划（折叠规划）得到的镍收回率成果标准 次第随即 次第操控要素aNi均匀收回率／%ABCDE16＋1＋1＋1－1＋12621－1＋1＋1－1－12938＋1－1＋1＋1－11644－1－1＋1＋1＋12053＋1＋1－1＋1－13262－1＋1－1＋1＋13575＋1－1－1－1＋11587－1－1－1－1－123a表中以编码－1和＋1标明的实践要素水平如下：关于pH（A）：1.5（－1）和2.5（＋1）；粒度（B）：－38 m（－1）和－150＋100 m（＋1）；矿浆浓度（C）：5%（－1）和15%（＋1）；基质类型（D）：硫（－1）和黄铁矿（＋1）；接种量（E）：5%（－1）和15%（＋1）。 2、核算分析 运用影响概率联系曲线、残差分析和中点分析对实验成果进行核算分析。 （四）影响的正态概率联系曲线 在分析未重复的要素数据时，偶然会出现高阶交互效果，因而选用正态概率联系曲线来点评明显要素。这就是实践值影响的累积正态概率曲线。可疏忽的影响一般呈正态散布，均匀方差（ 2）为0，它是一条直线方程，而明显影响的均匀方差不为零，且不是直线方程。 对每个要素水平的呼应值进行均匀，得到核算规划的影响。每个要素的两个水平下的呼应的均匀值的差标明那个要素对呼应影响的明显性。用数学公式标明，由输入变量的改动而引起的单个效应能够由以下公式核算： （6） 大概率联系曲线中，一切用果需求从低到高分等级，而且依照这个次序编号。接下来，编号的效果（i）由以下公式得到其百分数值： 值＝ ×100% （7） （五）残差的绘图分析 残差的正态联系曲线可为不断定的有疑问的模型供给确诊查验。数据残差的正态概率联系曲线查验残差为正态散布的假定是否正确。假如残差是正态散布，则为直线。残差拟合曲线（拟合模型）可查验变量在每组中差错值相同的假定。因为异常值或许会发生不适当的影响，当实验被扫除在分析之外时，依据猜测值核算每次实验要删去的残差。由以下公式核算残差： 残差＝  （8） （六）运用中点检测曲率 在规划中参加中点，能够维护由二次效应发生的曲率，一起能够对所取得的差错极性独立点评。假如 是镍在第nc次中点转化的均匀值，是所研讨的要素点镍转化率的均匀值，假如 － 比较小，那么中点则坐落或穿过要素分点平面的邻近，则没有二次方曲线。若 － 比较大，则存在二次方曲线。 （七）实验和取样 一切的 要素规划的细菌浸出实验都在一个500mL Erlenmeyer烧瓶中进行的。将200mL灭菌的介质、适量的灭菌动力、预先丈量过细菌接种量的细菌液和适宜数量的红土镍矿参加到浸出体系中，放到旋转的振荡器中，在30℃和190r／min下培育。运用1mol／L硫酸和1mol／L坚持体系pH。每两天对实验体系进行监测，运用移液管（1.5mL）在滚动的情况下取样，然后快速过滤。经过增加蒸馏水（或9K培育液）来补偿液体提取的削减。用原子吸收法分析滤液中的镍含量。一切的实验随机进行，直到镍的收回率坚持不变停止。 二、成果与评论 （一）首要要素 表3和表4中的数据用来点评首要要素影响及其交互影响（如图1所示）。依据液相中的镍数量占红土镍矿中的镍总量的百分比来核算表3和4中细菌浸出红土镍矿后的镍收回率。 当运用分数要素规划时存在效应的混合形式。这意味着，（假定三要素和更高要素的交互效果不明显），一个要素的点评效应是一个要素实践值效应和两个要素交互效应的联合。为了将首要要素的影响和在核算上不明显的两个要素的交互效果影响差异开来，运用折叠技能，在该实验中一切操控要素为本来的相反符号值。 表4为根本规划在符号上的相反值，即折叠。联合这两个规划来点评一切的首要效应，铲除核算上不明显的两个要素的交互效应，如图1所示。图1  首要要素和要素交互效果的正态图 （由根本规划和折叠规划联合得到）；A、B、C、D和E是首要要素 （表3）；AB、AC、AD、AE、BC、BD、BE、 CD和CE是要素的交互效果 以图1所示的概率图来断定明显效应。在图1中，当一起运用根本规划和折叠规划来点评单个要素的效果时发现，A（pH）、B（粒径）、C（矿浆浓度）和D（基质类型）是核算上的明显要素，因为它们的均值不为零。E（接种量）不是核算上的明显要素，因为它与正态散布（零均匀值）差异不大。矿浆浓度和基质类型之间存在重要的交互效果。 当只制作根本规划的首要要素和两个要素的交互效果时，在混合形式中不能将首要效应与两个要素的交互效果差异开来（成果没有标明）。 树立了明显要素和呼应之间的一次多项式模型（猜测或拟合模型）来阐明呼应与明显要素之间的联系： R＝24.03－2.08Aa＋5.40Bb－1.69Cc＋1.36Dd＋0.71CcDd （9） 猜测模型式中某些变量的负号标明晰使细菌浸出红土镍矿镍收回率最大，这些要素需求坚持在较低水平。正号标明要素需求坚持在较高的水平。 在中点观测到的四个收回率为20%、21%、25%和22%（表5）。这四个中点的均匀值为22%。8个根本规划（表3）和8个折叠规划（表4）的均匀值为24%。虽然这两个均匀值并不挨近（差别为2%），有或许存在曲率。但是，非线性查验并没有发现哪个要素含有曲率，或许不存在。但是，关于本研讨的意图（要素挑选），是假定近似的存在线性。事实上，因为公式（9）包括交互效果的项，因而，该模型能够代表呼应公式中的曲率。 表5  由 分数要素规划得到的镍收回率成果（中点）编号操控要素aNi均匀收回率／%ABCDE10000020200000213000002540000022a表中以编码0标明的实践要素水平如下：关于pH（A）：2.0；粒径（B）：－63＋53 m；矿浆浓度（C）：10%w／v；基质类型（D）：硫；接种量（E）：10%v／v。 图2为残差的正态概率曲线。由图可知，一切的残差坐落一条直线上，线性相联系数位0.97，这标明残差呈正态散布。以残差对拟合值（拟合模型值或猜测收回率）作图，能够查验每组的差错都是相同的假定（图3），即随机差错为零均值和差错为稳定值的散布。一切的残差在－2和＋1之间散布，并没有体系结构。因为残差为稳定值、零均值和独登时常态散布（图2和图3），由此可知，式（9）能够较好地拟合实验数据。换句话说，对差错的假定是令人满意的。图2  残差正态散布曲线图图3  残差与预期收回率之间联系曲线 （二）要素对收回率的影响 1、pH的影响 pH值的影响如图4所示。从该图能够看出，在低pH下镍的收回率较高。培育基的pH明显影响嗜酸性微生物的成长和活性。因为在低pH下细菌的活性高，期望酸浓度（H＋离子）较高（pH＝－log[H＋]）。意料H＋离子可引起镍的溶解，如式（4）所示。图4  pH对镍收回率的影响（由根本规划和折叠规划联合得到） 2、粒度的影响 粒度的影响如图5所示。由图可知，在所研讨的范围内，低于38 m颗粒对镍收回率发生负面影向。这与更多的露出表面然后导致镍溶解增强的预期是对立的。这相同与小颗粒中镍含量比大颗粒多（见表1c）相对立。这或许是因为当粒度减小，红土镍矿颗粒之间以及矿藏颗粒和细菌之间的磕碰速率增大，然后约束了细菌在黄铁矿或硫基质上的粘附。由小颗粒形成的物理冲突有或许损坏细胞的结构，然后使其经过氧化而发生浸出进程失活。红土镍矿杂乱的矿藏学相同增强了离子和氢键效果。这些效果受小粒径颗粒的影响，此刻大表面积使每个颗粒露出在很多的不同矿藏之间。因而，以为－38 m是本研讨中的临界最小粒径。但是，在随后的优化实验中还应该断定有利于镍收回率的实践有用粒度。图5  粒度对镍收回率的影响（由根本规划和折叠规划联合得到） 3、矿浆浓度 矿浆浓度的影响如图6所示。由该图可知，在5%的低矿浆浓度下，镍的收回率较高。在高矿浆浓度下浸出速率的下降是因为固体和液体的不均匀混合，导致气体传输约束，因为液体太浓（高黏度），气体不能有用地传输至细胞上。图6  矿浆浓度对镍收回率的影响（由根本规划和折叠规划联合得到） 4、基质类型的影响 基质类型的影响如图7所示。该图标明，在运用硫作为基质时，镍的收回率较高。这可由运用硫比用黄铁矿的改变图中看出（图8）。图8为在根本规划中，不同实验中运用硫和黄铁矿作为基质，在生物浸出时从设定点开端pH的改变。其时用硫作为基质，不考虑初始pH（1.5或2.5），pH下降，然后坚持在限定值水平。关于给定值为较高pH时，限定值落在1.9～2.0的范围内，而给定值为较低pH时，限定值落在1.3～1.4的范围内。当以黄铁矿作为基质时，pH增大，对给定值为较低pH时，pH落在1.5～1.6的范围内。但是，对给定值为较高pH时，pH落在2.3～2.4的范围内。图7  基质类型对镍收回率的影响（由根本规划和折叠规划联合得到）图8  pH改变趋势图（根本规划） 1－pH基准线；2－用黄铁矿，pH 1.5；3－用硫，pH 1.5； 4－用硫，pH 2.5；5－用黄铁矿，pH 2.5 在折叠规划时观察到相似的pH改变趋势（未显现成果）。当运用硫作为基质时，关于给定值为较低pH时，限定值落在1.3～1.4范围内，而给定值为较高pH时，限定值落在1.9～2.0范围内。当以黄铁矿作为基质时，对给定值为较高pH时，pH落在2.1～2.2范围内，而对给定值为较低pH时，pH落在1.5～1.6范围内。 总归，实验成果标明，增加元素硫以及随后生物资酸进程对坚持红土镍矿生物浸出时的低pH是适当重要。 5、细菌接种量的影响 细菌接种量好像对浸出进程没有多大影响（图1）。这是因为细菌并非直接浸蚀矿藏自身，不像硫化矿，组成矿藏的硫和二价铁被氧化，因而对矿藏溶解发生直接影响。细菌对矿藏溶解的影响好像与细菌和参加培育基的基质有关。因为研讨中能够得出，不论细菌接种量凹凸，经过细菌氧化硫产酸的速率比酸耗费速率要大。 6、要素交互效果影响 在所研讨的范围内，变量之间的交互效果，除矿浆浓度和基质类型之外，在核算上均不明显。它们的影响为零均值正态散布，作图时出现一条直线（图1）。但是，这儿却不能看出矿浆浓度和基质类型交互效果的理由。 （三）浸出曲线 8个（表3）红土镍矿生物浸出实验成果如图9所示。由图可知，在实验中观察到很多的离散数据。这标明在本研讨所考虑的要素影响之间还存在很大差错。某些情况下收回率的下降是因为镍离子的沉积引起的。在折叠规划中观察到相似的浸出曲线（未标明该成果）。图9  镍收回率随浸出时刻的改变（根本规划） 三、定论和今后的研讨 本次二水平规划的意图是取得用化能无机自养微生物进行生物浸出红土镍矿的试数据，并对其优化，并断定哪个要素对呼应具有明显性，而且这些要素哪些是正影响要素，哪些是负影响要素。由实验成果可知，pH、粒度、矿浆浓度和基质类型是核算上重要操作参数。当细菌接种量在15%～5%v／v时，在核算上它是不明显的要素。在所研讨的范围内，除矿浆浓度和基质类型外，变量之间的交流效果在核算上的影响是不明显的。 折叠实验澄清了首要影响成果，保证了首要要素不与核算上不重要的两要素交互效果相混杂（图1）。 实验成果标明，用硫作为基质取得的成果要比用黄铁矿作为基质取得的成果好。由硫基质取得的矿浆pH比用黄铁矿时的要低，酸的发生将增强镍的收回。值得注意的是，接下来的研讨需求要点重视参加浸出培育基中硫的量，以便优化镍的收回。成果相同标明，在低pH和矿浆浓度下镍的收回率最大。在所研讨的范围内，粒度小于38 m的颗粒对镍的收回发生负面影响。 实验成果标明，在影响曲线中或许存在有曲率，因而，不只要进行线性影响点评，还要进行二次方影响点评，以树立由确诊查验界说的镍收回率最大的区域的呼应面，因而需求进行新的三水平实验规划。

镍是一种银白色金属，密度8.9，熔点1455℃，沸点2915℃。镍具有杰出的机械强度、延展性和耐腐蚀性。常温下在湿润空气中表面构成细密的氧化膜，能阻挠本体金属持续氧化。、硫酸、有机酸和碱性溶液对镍的浸蚀极慢。镍在稀硝酸缓慢溶解，强硝酸能使镍表面钝化而具有抗腐蚀性。镍同铂、钯相同能吸收很多的氢，粒度越小，吸收量越大。镍的重要盐类为硫酸镍和氯化镍。　　镍归于亲铁元素，自然界中镍矿藏有60多种，具有工业价值的首要矿藏大约10余种：镍黄铁矿、紫硫镍（铁）矿、针镍矿、辉（铁）镍矿、含镍磁黄铁矿、方硫镍矿、红砷镍矿、砷镍矿、辉砷镍矿、镍蛇纹石、镍绿泥石、绿高岭石、绿镍矿、镍磁铁矿、镍矾、碧矾、翠镍矿。　　硫化镍矿床的矿石按硫化率，即呈硫化物状况的镍(SNi)与全镍(TNi)之比将矿石分为： 原生矿石（SNi/TNi＞70%）、混合矿石（SNi/TNi45%～70%）、氧化矿石（SNi/TNi＜45%）。硫化镍矿石按镍含量可分为三个等第：特富矿石（Ni＞3%）、富矿石（Ni 1%～3%）、贫矿石（Ni 0.3%～1%）。富矿石及贫矿石需经选矿得到镍精矿再冶炼，特富矿石可直接入炉冶炼。　　镍是十分重要的金属质料，镍的首要用途是制作不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，被广泛用于飞机、雷达、、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制作业；在民用工业中，用镍制成结构钢、耐酸钢、耐热钢很多用于各种机械制作业、石油职业；镍与铬、铜、铝、钴等元素可组成非铁基合金，镍基合金、镍铬基合金是耐高温、抗氧化材料，用于制作喷气涡轮、电阻、电热元件、高温设备结构件等；镍还可作陶瓷颜料和防腐镀层；镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子遥控、原子能工业和超声工艺等范畴，在化学工业中，镍常用作氢化催化剂。　　我国镍矿资源比较丰富，已探明的镍矿区散布于全国18个省、自治区。从散布的区域来看，首要在西北、西南和东北地区，其保有储量占全国总储量的份额分别为76.8%、12.1%、4.9%。甘肃镍储量最多，占全国镍矿总储量的62%，其次是新疆(11.6%)、云南(8.9%)、吉林(4.4%)、湖北(3.4%)和四川(3.3%)。　　我国镍矿资源的特点是：（１）储量散布高度集中，仅甘肃金川镍矿，其储量就占全国总储量的63.9%，新疆喀拉通克、黄山和黄山东三个铜镍矿的储量也占到全国总保有储量的12.2%。（２）以硫化铜镍矿为主，占全国总保有储量的86%，其次是红土镍矿，占全国总保有储量的9.6%。（３）镍矿石档次较高，均匀镍含量大于1%的硫化镍富矿石约占全国总保有储量的44.1%。（４）镍矿的地质作业程度比较高，归于勘探等级的储量占到了全国总保有储量的74%。（５）镍矿地下开采的比重较大，占全国总保有储量的68%，而合适露采的只占到13%。我国氧化镍矿比较少，并且档次比较低，与国外氧化镍矿储量大、档次高的一些国家，如新喀里多尼亚、印度尼西亚比较，缺少竞争力。

什么是电解镍?金属的生产根据金属的性质可以采用很多方法，如热分解，热还原，常温还原，电解等等。电解镍就是通过电解的办法在阴极获得的金属镍，因为电解容易精确控制，所以电解得到的金属一般具有较高的纯度。类似于电解铜。这样的话。了解电解镍最根本的就是要了解什么是镍。镍一种化学元素。化学符号Ni，原子序数28，原子量58.69，属周期系Ⅷ族。古代埃及、中国和巴比伦人都曾用含镍量很高的陨铁制作器物，中国古代云南生产的白铜中含镍量就很高。1751年瑞典A.F.克龙斯泰德用木炭还原红镍矿制得金属镍，其英文名称来源于德文Kupfernickel，含义是假铜。镍在地壳中的含量为0.018％，主要矿物有镍黄铁矿〔(Ni，Fe)9S8〕、硅镁镍矿〔（Ni，Mg）SiO3·nH2O〕、针镍矿或黄镍矿（NiS）、红镍矿（NiAs）等。海底的锰结核中镍的储量很大，是镍的重要远景资源。镍是银白色金属，熔点1455℃，沸点2730℃，密度8.90克／厘米3。有铁磁性和延展性，能导电和导热。常温下，镍在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜，不但能阻止继续被氧化，而且能耐碱、盐溶液的腐蚀。块状镍不会燃烧，细镍丝可燃，特制的细小多孔镍粒在空气中会自燃。加热时，镍与氧、硫、氯、溴发生剧烈反应。细粉末状的金属镍在加热时可吸收相当量的氢气。镍能缓慢地溶于稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸，但在发烟硝酸中表面钝化。镍的氧化态为－1、＋1、＋2、＋3、＋4，简单化合物中以＋2价最稳定，＋3价镍盐为氧化剂。镍的氧化物有NiO和Ni2O3。氢氧化镍〔Ni(OH)2〕为强碱，微溶于水，易溶于酸。硫酸镍（NiSO4）能与碱金属硫酸盐形成矾Ni(SO4)2·6H2O(MI为碱金属离子)。＋2价镍离子能形成配位化合物。在加压下，镍与一氧化碳能形成四羰基镍〔Ni（CO）4〕，加热后它又会分解成金属镍和一氧化碳。镍的制法有：①电解法。将富集的硫化物矿焙烧成氧化物，用炭还原成粗镍，再经电解得纯金属镍。②羰基化法。将镍的硫化物矿与一氧化碳作用生成四羰基镍，加热后分解，又得纯度很高的金属镍。③氢气还原法。用氢气还原氧化镍，可得金属镍。镍大部分用于制造不锈钢和抗腐蚀合金。镍还大量用于镀镍。镍铜合金用于电阻合金、热交换器和冷凝器管道。镍铬铁合金用于制造蒸气叶轮机和电热丝。在化学工业中镍用作加氢反应的催化剂。什么是电解镍这类您还不是很清楚的金属名词。请登入上海有色网，让我们来为您解开疑惑！

目    录 序言 (1)国内外研讨现状 (2)生物冶金开展趋势及远景 (3)冶金微生物 (4)浸矿系统中的微生物 (5)冶金微生物的多样性 (6)环境微生物多样性的研讨办法 (7)双层固体平板法 (8)本文的研讨意图和含义 1实验材料与仪器  1.1菌株来历 1.2首要仪器 1.3培育基 1.3.1液体培育基 1.3.2固体培育基 2 实验办法 2.1活性培育 2.1.1富集办法 2.1.2 Fe分析办法 2.2 菌株的挑选和纯化 2.2.1 稀释涂布法 2.3 菌株的判定 2.4.1  菌株的判定 2.4.2单菌落的富集培育 2.4.2.1氧化亚铁硫杆菌属 2.4.2.2氧化硫硫杆菌属 2.4.2.3异养菌类 2.4.3基因组DNA的提取 2.4.3.1蛋白酶K法 2.5 最佳成长条件评论 2.5.1铁杆菌 2.5.1.1初始pH值的影响 2.5.1.2接种量的影响 2.5.1.3温度的影响 2.5.2硫杆菌 2.5.2.1不同底物对成长的影响 3 实验成果分析与评论 3.1 活性培育成果分析 3.1.2 铁氧化速率 3.2 菌株挑选成果 3.2.1铁杆菌 3.2.2硫杆菌 3.2.3异养菌 3.3菌株判定成果 3.3.1菌体形状特征 3.3.2显微调查 3.3.2.1普通染色法调查成果 3.3.2.2革兰氏染色成果 3.3.3基因组DNA提取 3.3.3.1 蛋白酶K提取DNA电泳成果 4.3.3.2 16Sr PCR成果 3.4铁氧化曲线 3.4.1 :总铁的改变状况 3.4.1.1细菌氧化Fe2+的机理 3.5成长因子 3.5.1铁杆菌A6 3.5.1.1初始pH 3.5.1.2温度 3.5.1.3接种量的影响 3.5.2硫杆菌B1 3.5.2.1 B1对单质S的运用 3.5.2.2硫杆菌B1对Na2S2O3的运用 3.5.2.3硫杆菌B1对Na2SO3的运用 结  论 参考文献 序言     当今国际金属矿产资源日益干涸，跟着富矿、易挖掘矿不断发掘，低档次、鸿沟档次矿及尾矿许多堆积，惯例冶炼办法本钱过高，使这部分矿产资源不能够运用。生物冶金因具有本钱低、生态环境友好而成为近年来各国争相研讨的热门，并已完结工业化。生物冶金是近代学科穿插开展生物工程技能和矿藏加工技能相结合的工业上的一种新工艺[1]。按微生物在冶金进程中的效果，生物冶金可分为生物浸出、生物氧化、生物吸赞同生物堆集[2]现在生物冶金技能现已在提取低档次难处理矿石中的金属方 面得到大规划的运用，提取的金属包含铜、金、镍、锌、钴、铀等。生物冶金出产的铜、金、铀别离占国际总产量的15%、25%、13%[3]，因而生物冶金具有宽广的远景。 （1）国内外研讨现状难浸金矿的细菌氧化预处理，最早1946年在法国提出，但一向到20世纪80年代中期1986年第非金科公司投产时，生物湿法冶金才开端推行到其它金属的提取[4]。自1980年以来，智利、美国、澳大利亚等国相继建成了大规划铜矿藏堆浸厂，锌、镍、钻、铀等金属的生物提取技能亦得到研讨。加拿大用细菌浸铀规划最大、前史最久，安大略州伊利埃特湖区三铀矿公司1986年产铀360t。智利北部的Qubeard Balanac矿山是现在生物浸出实践中十分好的典范，并展现了生物湿法冶金在矿业中的成功开展。我国史书记载“禹收九牧之金，铸九鼎，象神州。”阐明早在原始社会就具有冶金才能了，公元11世纪记载有“胆水浸铜”，可见古人很早就会运用生物冶金技能。在国内，微生物浸矿的研讨始于20世 纪60年代，中科院微生物研讨所对铜官山铜矿进行 实验研讨，后因种种原因而一度中止。20世纪70年代初，在湖南711铀矿进行了处理量为700t贫铀矿石的细菌堆浸扩展实验[5]。核工业北京化工冶 金研讨院在抚州铀矿厂进行半工业细菌堆浸实验收回铀1142.14kg[6]。2000年我国榜首座年产50t规划的难浸金精矿生物氧化—化提金车间在烟台市 黄金冶炼厂正式投产，标志着我国细菌氧化技能在难处理金矿提金工艺中现已从科研阶段转向正式工 业出产[7]。在铜矿挖掘中，1997年5月，德兴铜 选用细菌堆浸技能处理含铜0. 09%～0. 25%的废石，建成了出产才能2000t/a的湿法铜厂[8]。福建紫金铜矿已探明的铜金属储量253万t，属低档次含砷铜矿，铜的均匀档次0.45%，含As2037%。该矿选用生物堆浸技能浸出铜，并建成了年产300t阴极铜的实验厂，现在正在进行建造年产20000t阴极铜的微生物堆浸厂的前期工作。此外，紫金山铜矿还将运用这一新工艺着手进行出产有色金属纳米材料和其它新式粉体材料及复合粉体材料的研讨，逐步完结传统矿业经济向新式经济工业跨进，力求在五年内把紫金矿业建造成为国内闻名的高科技效益型矿业厂商集团，并完结紫金山铜矿的全面开发。(2) 生物冶金开展趋势及远景生物冶金因其有利于环境保护、基建投资少、在某些状况下运作本钱低一级优越性，将取得进一步的开展。现在研讨热门集中于菌种选育，微生物—矿藏界面相互效果实质及其反响速度操控进程，对原生硫化矿提取高效冶金细菌，加强细菌对重金属离子及有毒离子的习惯性，浸矿微生物生态规矩、遗传及代谢调控机制。工艺及工程方面开展趋势为:习惯气候改变的高效细菌，堆浸和就地浸出的水文地质及矿藏学研讨，浸矿工艺流程的优化以及生物冶金规划化，微生物运用于矿山废水以便从水溶液提取贵金属，对其它非金属矿进行生物浸矿探究。   (3) 冶金微生物1947年，Colmer和Hinckle[9]首先从酸性矿坑水中别离出能氧化硫化矿的氧化亚铁硫杆菌，这今后Temple[10]和Leathen[11]对这种自养细菌的特性进行了研讨，发现这种细菌能将Fe2+氧化成Fe3+，并能把矿藏中的硫化物氧化为硫酸。经过半个多世纪的研讨，能够运用生物冶金的细菌有几十种，按它们成长的最佳温度能够分为三类:中温菌(20～40℃)、中等嗜热菌(40～60℃)与高温菌(大于60℃)。它们能够一起把铁和硫作为动力，而一些原核生物只能氧化其间之一作为动力[12]。冶金环境中的微生物是多样的，至今现已报导有13个属类的细菌能够氧化浸出金属硫化物，即Acidianus、Acidimicrobium、Acidiphilium、Acidithioba- cillus、Ferrimicrobium、Ferromicrobium， Ferroplasma， Leptospirillum、Sulfobacillus、Sulfolobus、Sulfurispha- era、Thermoplasma和Thiobacillus。还有一些属的细 菌能够在酸性条件下成长，现在还没有发现它们的 效果，可是不能够扫除这种或许性。这些属包含 Acidisphaera、Acidiobacterium、Alicyclobacillus、Acidi- omonas、Acidiothermus、Picrophilus、Frateuria， Halo- thiobacillus、Propionibacterium和Thiomonas[13]。常用的浸矿细菌首要有:嗜酸性氧化硫硫杆菌 (Acidithiobacillus thiooxidans)、嗜酸性氧化亚铁铁 杆菌(Acidiferrobacillus ferrooxidans)、嗜酸性氧化亚 铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)、硫化叶菌属(Sulpolobus)。其间运用最多的是A.t ferrooxi- dans和A.t thiooxidans，尤以前者的生物氧化研讨最为深化[14]。(4) 浸矿系统中的微生物 生物浸出中运用的首要是化能自养微生物，此类微生物可从无机物的氧化进程中取得能量，并以CO2为首要碳源和以无机含氮化合物作为氮源组成细胞物质；又可进一步细分为硫化细菌、氢细菌、铁细菌和硝化细菌等4种生理亚群[15，16]。在硫化矿生物浸出中运用最多的为硫化细菌，在有空气(含有电子受体和少量CO2)、必定的pH、温度及必定的含氮无机物状况下，硫化细菌就能成长繁衍，并将元素S和某些复原态的硫化物氧化成S042-从中取得能量。其间嗜酸氧化亚铁硫杆菌还能氧化金属硫化物，将Fe2+离子氧化成Fe3+离子，三价铁盐是湿法冶金中常用的氧化剂。因而有色冶金中运用嗜酸氧化亚铁硫杆菌在常温酸性溶液中，进行硫化矿石或精矿浸出，使金属硫化物转变为可溶性硫酸盐[17]。按效果的温度这些菌种可分为:中温菌种(msophiles，20-40℃)、中等嗜高温菌种(moderatethermophiles，40-60℃)、嗜高温菌种(thermoples，>60℃)[15-16]。特别是近年来从含硫丰厚的酸性热泉流中别离出的酸热硫化叶片菌、嗜酸热硫球菌以及嗜热嗜酸酸杆菌乃至可在更高的温度下用于硫化矿的酸性浸出[16-18]。矿藏浸出系统中所涉及到的微生物品种是多种多样的，首要有化能自养菌、异养菌和真菌[19，20]，此外也有原生动物存在[21]。其间己用于硫化矿生物浸出的菌种首要有嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferrooxidans，简称A.f)、嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillusthiooxidans，简称At)和氧化亚铁微螺菌(Leptospirillum ferrooxidans，简称L.f)。其间嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Af能够氧化Fe2+离子、元素硫和复原态硫化物，嗜酸氧化硫硫杆菌(A.t)能氧化元素硫，不能氧化Fe2+离子；氧化亚铁微螺菌(Lf能氧化Fe2+离子，但不能氧化元素硫[18]。除以上几种首要浸矿细菌外，现在许多研讨发现，在硫化矿堆浸系统、硫化矿酸性废水以及酸性温泉中存在其它多种微生物[19，22].在一些堆浸系统和矿山废水中，因为地热或硫化物氧化发作热量，使这些系统中存在着温度梯度，不同温度生态习惯性的细菌生活在不同的温度环境中。在40℃以下的环境中，首要的微生物是嗜酸氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌。在温度为40-50℃的环境下，首要是硫叶菌属等中等嗜高温菌细菌。在温度超越50℃的极点环境下，只要硫化叶菌等少量几种嗜高温的微生物存在[23]。这些高与此一起，HerbertL等人还从浸矿系统中发现许多异养细菌，包含中温细菌、嗜热细菌和嗜热古细菌[23] 多项研讨标明混合微生物群落存在协同浸矿效果，混合种群细菌间的协同效果能够优化环境中群落活性，相互扬长避短，使互相更好地得到成长，进而促进矿藏的氧化，其浸矿效果比单菌种更好。研讨标明异养菌(如AcidiPhilium spp.)能消化浸矿系统中自养菌的有机代谢产品及残体，下降有机物对自养菌的毒害效果，并能发作维生素、辅因子、鳌合物和表面活性剂，促进自养浸矿细菌的成长及其对金属硫化物的浸出效果。硫氧化细菌(如AL.aldus)能够代谢硫化矿氧化溶解时表面掩盖的单质硫，确保Fe3+能够接连地氧化，硫化矿表面的含硫基团发作Fe2+供铁氧化细菌成长一起阻挠或推迟矿石表面硫膜的构成而促进对金属硫化物的浸出[23，24，25]。 共培育的铁氧化菌L.ferrooxidans和硫氧化菌A.thtoox或ALca比单一菌种对黄铜矿具有更高的溶解功率[26]。Fcihilus和A.thtooxidans的混合培育物能够氧化黄铁矿，可是单菌种不具备此才能。铁氧化菌属如bacillussPp.和A.ferrooxidans的共生可使混合种群在无有机物存在的状况下快速氧化亚铁离子[27]。尽管A.ferrooxidans的铁氧化速率比sthermosu dooxidans低，可是其二氧化碳固定才能却比sthermosu dooxidans强，因而两者共培育能够快速氧化亚铁离子。 (5)冶金微生物的多样性  跟着微生物对硫化矿的不断氧化，其周围环境条件如pH、温度和溶液中可溶性金属离子的浓度也不断发作改变，这些特殊的环境条件必定约束了生命方式的多样性，因而，在生物出槽或堆或反响器中存在的生命方式比较简略，往往归于单细胞生物，并且其优势菌群首要是细菌和古生菌。它们大多数生活在pH[28]，它包含嗜酸氧化亚铁硫杆菌、嗜酸氧化硫硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌。这些细菌遍及存在于国际各地的硫化温泉、酸性矿坑水和其他适合的环境。本属细菌归于小杆状细胞，借助于鞭毛运动。革兰氏阴性。从一种或多种复原态的或部分复原的含硫化合物，包含各种硫化物、无机硫、硫代硫酸盐、连多硫酸盐和盐。终究氧化产品为硫酸盐。最适合温度因种而异。 (6)环境微生物多样性的研讨办法环境微生物多样性的研讨办法许多，从国内外现在选用的办法来看，大致上包含以下四类:(1)传统的微生物平板纯培育办法； (2) Biolog微平板分析办法；(3)磷脂脂肪酸法(PLFA)；(4)分子生物学技能办法等。 (7) 双层固体平板法 双层固体平板法是本实验的关键技能，经过对传统单层平板培育 技能的改善，把单层改为上下两层，并在基层平板 参加SJH(Acidiphilium sp. ) 菌株。SJH 菌来自英 Bangor大学嗜酸性研讨室，是一种异养性嗜酸性细 菌(Acidiphilium sp. ) ，在静置条件下，能将Fe3 +复原为Fe2 + ，从中取得能量成长。其根本原理是处于饥饿状况的SJH菌株能够运用任何游离的单糖分子和化能无机自养细菌代谢发作的废物，然后使无机自养细菌取得抱负的成长环境。 (8) 研讨意图和含义     生物湿法冶金的开展己稀有十年的前史，因为本钱低、无污染、操作简略而日益遭到人们的注重，特别适用于我国矿产资源档次低、成分杂乱的显现状况。菌种研讨是湿法冶金的研讨要点，而嗜酸性菌在浸出矿藏的运用中，因为削减了工业反响器的冷却设备，供给了更多的优越性，具有极大的运用远景。     本文旨在经过对中温反响器傍边微生物群落组成结构研讨，别离挑选出其间的部分优势菌株，对其最适成长环境进行评论，进一步加深对中温嗜酸微生物浸矿的了解，为今后的大规划工业运用供给可资学习的数据和经历。     研讨内容包含:    (1) 山南矿区堆浸实验六个采样点活性分析    (2) 对活性最佳的群落进行别离挑选得到单菌落    (3) 对得到的单菌落进行判定和最佳成长环境的研讨 1实验材料与仪器     1.1 菌株来历： 721矿山5000吨堆浸实验采纳酸化处理后矿样S1，S2，S3，S4，S5，S6。 采样用镐头挖去表层15cm的矿石后用小铲子搜集矿石装与废矿泉流瓶内，做好符号贴上标签。取样方位见图1.  图1 取样方位示意图     1.2 首要仪器           BT 224S电子天平                      北京赛多利斯仪器系统有限公司     SHZ-82A气浴恒温振动器                江苏荣华仪器制作有限公司     雷磁PHS—3C精细pH计                  上海精细仪器有限公司     UV-1600紫外、可见分光光度计          北京瑞利分析仪器有限公司     SW-CJ-1FD型单人单面净化工作台        姑苏净化设备有限公司     DNP-9082BS-Ⅲ电子恒温培育箱          上海新苗医疗器械制作有限公司     手提式不锈钢蒸汽消毒器               上海三申医疗器械制作有限公司     TGL-16C高速离心机                    上海安亭科学仪器厂     GL-21M型高速冷冻离心机               湖南湘仪离心机仪器有限公司      XSD-01光学显微镜                     重庆奥特光学仪器有限公司     PCR仪                                德国艾本德公司     M70型制冰机                     美国格兰特我国制冷设备制作有限公司     凝胶电泳和紫外成像系统 1.3培育基1.3.1液体培育基 9K(A液) :(NH4)2 SO4 3.0g/L， KCl 0.11 g/L， K2HPO4 0.15 g/L，MgSO4·7H2O 0.15g/L， Ca (NO3)2 0.101 g/L， pH 1.8； 9k (B 液) : FeSO4·7H2O 25 g/ l， pH 1.8。 Waksman: (NH4 ) 2 SO4 0.12 g/L，K2HPO4 3.100 g/L， MgSO4·7H2O 015 g/L CaCl2 0.1126 g/L，硫粉5g/L，pH4.0。HBS (50倍异养根底盐溶液) : Na2 SO4· 10H2O 7.15 g/L， ( NH4 ) 2 SO4 2.215 g/L，       KCl 2.15 g/L，MgSO4 ·7H2O 2.5 g/L， KH2PO4 2.15 g/L， Ca (NO3 ) 2 ·4H2O 0.17 g/L。YF: 50 倍HBS 20 mL，酵母提取物0.12 g/L， Fructose 0.13 g/L， TE 1mL， pH 3.0。上述选择性培育基选用高压蒸汽灭菌锅121℃灭菌20 min，冷却至室温备用； FeSO4 ·7H2O 选用滤除菌。 1.3.2 固体培育基 FeO: A液: 50倍HBS 8 mL， tryptone soya broth 0.11g， 0.14 ml TE， H2O 276 mL，pH 2.5；B 液: agarose 2.18 g， H2O 100 mL；C液: FeSO4 ·7H2O 1M /L。iFeO:去掉FeO中的tryptone soya broth即可。FeSO: A液:50倍HBS 8mL， tryptone soya broth 0.11 g， 0.12 mL TE， H2O276 mL；B 液: agarose 2.18 g， H2O 100 ml；C液: FeSO4·7H2O 1mol/L。YF : A液: 50倍HBS 8 mL，酵母提取物0.108 g， Fructose 0.112 g， TE 0.14 mL， H2O 292 mL， pH 310；B液: agarose 2.18 g， H2O 100 mL；C液: FeSO4 ·7H2O 1mol /L 。四种选择性固体培育基FeO，iFeO，FeSO，YF前三种为双层固体平板，分上、下两层，除基层培育基中添加SJH菌外，其它成分相同。双层固体平板法是本实验的关键技能，经过对传统单层平板培育技能的改善，把单层改为上下两层，并在基层平板 参加SJH (Acidiphiliumsp ) 菌株。SJH菌来自英Bangor大学嗜酸性研讨室，是一种异养性嗜酸性细菌(Acid iphiliumsp ) ，在静置条件下，能将Fe3+复原为Fe2+ ，从中取得能量成长。其根本原理是处于饥饿状况的SJH菌株能够运用任何游离的单糖分子和化能无机自养细菌代谢发作的废物，然后免除有机物对无机自养细菌的成长按捺。 FeO平板用于别离铁氧化兼性或异养菌； iFeO平板用于别离铁氧化自养菌； FeSO平板用于别离硫氧化或铁硫氧化兼性菌； YF平板为单层，用于别离以有机物为动力的嗜酸性异养细菌或真菌(Johnson， 1995)。各种培育基与琼脂糖别离经高压蒸汽灭菌后冷却至50℃左右(琼脂糖温度可稍高至65℃)混合，别离参加所需量的经滤灭菌的FeSO4·7HO2、连四硫酸钾。基层培育基在45℃时接种入5% SJH，充沛混匀，敏捷倒入平板，待凝结后倒入上层。一般平板制备好后需室温放置2～3d，置4℃冰箱冷藏。 2 实验办法 2.1活性培育 2.1.1富集办法 别离取矿样10g在无菌条件下接种到已灭菌的9K+S+Fe液体培育基中， 35℃，130r/min条件下气浴振动培育。每隔必定的时刻测定Fe2+的转化状况，当Fe2+转化率到达95%-98%时停止，保存。 2.1.2 Fe分析办法液体培育以Fe2+转化为Fe3+的转化速率反映铁氧化细菌的活性；硫氧化细菌活性以pH值的改变为根据。Fe2+、Fe3+选用EDTA滴定法；精确量取1ml待测液，参加1滴1mol/L HCl、1滴显色剂结晶紫、5滴10%磺基水杨酸，此刻溶液色彩为红褐色，用标定好的1mol/L的EDTA滴定，色彩变为浅黄色时为滴定结尾，此刻测定的数值为Fe3+含量。参加氧化剂过硫酸铵能够将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，持续滴定，滴定结尾刻度为总Fe含量。Fe2+含量为总Fe含量减Fe3+含量。 2.2 菌株的挑选和纯化      2.2.1 稀释涂布法    取1mL富集培育菌液按无菌操作梯度稀释到10ˉ8，别离取10ˉ6、10ˉ7、10ˉ8稀释度的菌液0.1mL涂布于固体iFeo，FeSO，YF培育基平板上，置35℃恒温培育箱培育。2.3 菌株的判定2.3.1 菌株的判定      经过对细菌菌落形状特征、显微镜下细菌形状调查、细菌的生理生化特性；DNA提取，16S rPCR ，将细菌进行分类判定[微软我国1] 。 [微软我国2] [微软我国3] 2.3.2单菌落的富集培育 2.3.2.1氧化亚铁硫杆菌属： 先用接种环挑取单菌落，接种到1ml iFeo培育基的离心管中，做好符号。该离心管在35℃恒温培育箱内培育，直到色彩变成棕赤色。在超净工作台内转接到含5mL iFeo培育基的试管中，35℃气浴摇床内培育到色彩至棕赤色。再将该试管转接到50ml 9K+Fe培育基中扩展培育。 2.3.2.2氧化硫硫杆菌属： 先用接种环挑取单菌落，接种到1ml FeSO培育基离心管中，做好符号。该离心管在35℃恒温培育箱内培育，直到色彩变成蛋黄色。在超净工作台内转接到含5ml FeSo培育基的试管中，35℃气浴摇床内培育到色彩至黄色。再将该试管转接到50ml 9K+S培育基中扩展培育，将扩展培育得到的菌液离心得到菌体。 2.3.2.3异养菌类： 挑取但菌落接种在5ml 5倍固体YF平板浓度培育基中，扩展培育后接种到50ml pH值为2.0的 LB培育基内。 LB培育基先高压蒸汽灭菌，在超净工作台内用已灭菌的pH为0.5的硫酸调理pH。 2.3.3基因组DNA的提取 2.3.3.1蛋白酶K法 离心搜集的细胞用TE缓冲液洗刷3-4次以去掉高价铁离子沉积。细胞破壁之前，上述细菌细胞从头悬浮于400ul  pH8.0的TE缓冲液中，并于70℃温育10min，以损坏或许存在的DNA酶的活性。稍冷却后，在上述悬浮液中参加4ul20%(w/v)的SDS和5ul 20mg/ml的蛋白酶K，55℃温育15min。然后，参加等体积的/戊醇(24/l，v/v)混匀后，  12000rp/min  10min，将上清液小心肠吸入到新的EP管中，重复一次；在上清液中参加2倍体积的无水乙醇，并置于-20℃ 20min或过夜。5000rpm离心5min搜集DNA沉积，沉积用70%的乙醇洗刷三次后，天然枯燥并将沉积溶于适量的pH8.0的TE缓冲液中。在溶有DNA的缓冲液中参加终究浓度为 20µg/ml的RNase A， 37℃90min。最终，顺次用等体积的酚//戊醇(25/24/l，v/v)和/戊醇(24/1，v/v)各抽提一次，无水乙醇沉积，70%的乙醇洗刷三次。纯化后的DNA别离用5µl的pH8.0的TE缓冲液和去离子水溶解，4℃保存备用。 2.3.4 16sr DNA PCR扩增 所用的引物序列如下所示： 16SP1：5＇－AGAGTTTGATCCTGGCTCAG－3＇ 16SP2：5＇－GGTTACCTTGTTACGACTT－3＇ 扩增反响系统如下：           ddH2O                     4.3μL           2×GC buffer                12.5μL           dNTPs                        2μL           16SP1                      0.5μL           16SP2                      0.5μL           LA Taq（5U/μL）             0.2μL           模板DNA                    5μL           总体积                      25μL       PCR扩增反响条件为：94℃变性3min；94℃，1min， 48℃，30s； 72℃，1min，30个循环；72℃延伸10min。0.68%的琼脂糖电泳检测（上样量：3μL DNA+3μL的2×buffer)。-20℃保存。     2.4 最佳成长条件     2.4.1铁杆菌：     在35℃气浴摇床，转速为130r/min，接种量为10%，pH=2.0的条件[微软我国4] 下，研讨微生物成长状况，以Fe3+为目标，制作微生物的铁氧化曲线。 2.4.1.1初始pH值的影响 在9K+Fe培育基，35℃气浴摇床，转速为130r/min，接种量为10mL的条件下，研讨培育基不同初始pH对微生物成长状况(以氧化率到达98%所需求的时刻计)的影响。调理初始pH为 1.0、1.5 、2.0 、2.3、2.5 、3.0。 2.4.1.2接种量的影响 在9K+Fe培育基，35℃水浴摇床，转速为130r/min，pH=2.3的条件下，研讨培育基不同接种量对微生物成长状况(单位时刻铁的转化量计)的影响，接种量别离为5%、10%、20%、25%、30%、50%。 2.4.1.3温度的影响 在9K+Fe培育基，转速为130r/min的气浴摇床，接种量10%，pH=2.3的条件下，研讨培育基不同温度对微生物成长状况(铁的转化状况计)的影响，调理温度为25℃、28℃、30℃、35℃、40℃、45℃、. 2.4.2硫杆菌： 2.4.2.1不同底物对成长的影响： 办法 制造不含Fe2+的9K培育基，别离参加单质S、Na2S2O3和Na2SO3，以S计，参加S的浓度为1g/L，即0.03mol/L，于35℃，130r/min条件下培育。因为硫化合物的氧化生成硫酸，是一个产酸进程，可用溶液pH值的下降程度标明硫化合物被细菌氧化量的多少，因而，按必定时刻距离测定溶液中pH值调查硫杆菌对硫化合物的运用状况。pH值由pH计测定。3 实验成果分析与评论 3.1 活性培育成果分析： 3.1.1 pH改变状况：图2  S1-S6在9K+S+Fe培育基pH改变状况 同图2可见，S2，S3，S5，S6  pH出现先上升后下降的趋势，培育0-18h时段氧化亚铁硫杆菌占优势，Fe2+氧化为Fe3+很活泼pH出现上升趋势，此刻氧化硫硫杆菌遭到按捺，培育到20h后，氧化亚铁硫杆菌因为底物缺乏遭到按捺，氧化硫硫杆菌为优势菌株，单质S氧化为SO42-发作H+  pH下降。 S1先下降后上升，标明在培育初始阶段，硫杆菌推迟期比较短，先进入对数成长阶段。中后期铁杆菌进入快速成长阶段，硫杆菌成长遭到按捺。 S4，pH值整个阶段改变不大，标明成长进程中两类细菌平衡且呈必定份额。 3.1.2 铁氧化速率：图3  S1-S6在9K+S+Fe培育基培育进程Fe氧化状况由图能够看出，S1-S6成长曲线呈S型，接种0-10h为延滞期10-20h 为对数成长期，Fe2+敏捷氧化为Fe3+，25h之后因为产品的堆集，铁氧化速率变缓，转入衰亡期。纵向比较发现S3成长速率较快，单位时刻内氧化Fe2+的量最多，最早Fe2+氧化率到达98%。 3.2 菌株挑选成果： 经过划线法，涂布倒平板法，极限稀释法得到多个单菌落。要点研讨了活性最佳的S3菌群。从S3挑选得到6种菌落形状不同的铁杆菌，1种硫杆菌和3种异养菌。 3.2.1铁杆菌：图4 S3在 iFeo平板上别离得到的A1菌株[微软我国5]  培育时刻10天 表1  A1菌落形状特征菌株形状直径（mm）边际通明色彩中心有无Fe沉积Fe沉积圈直径 A1圆形0.5-0.8规矩不通明红褐色有细小可见图5 S3在 iFeo平板上别离得到的A2菌株 培育时刻8天 表2 别离株A2形状特征表菌株形状巨细d（mm）边际通明色彩中心有无Fe沉积Fe沉积d A2圆形2-3不规矩不通明红褐色有0.5mm-1.5mm图6  S3在 iFeo平板上别离得到的A3菌株 培育时刻8天 表3 别离株A3形状特征表菌株形状巨细d（mm）边际通明色彩中心有无Fe沉积Fe沉积d A3圆形3-8不规矩不通明红褐色有2mm-5mm图7  S3在 iFeo平板上别离得到的A4菌株 培育时刻7天 表4 别离株A4形状特征表菌株形状巨细d（mm）边际通明色彩中心有无Fe沉积Fe沉积d A4圆形10规矩不通明红褐色有6mm图8  S3在 iFeo平板上别离得到的A5菌株 培育时刻8天 表5  别离株A5形状特征表菌株形状巨细d（mm）边际通明色彩中心有无Fe沉积Fe沉积d A4圆形3-6规矩不通明红褐色有2mm-4mm图9  S3在 iFeo平板上别离得到的A4菌株 培育时刻7天 表6  别离株A6形状特征表菌株形状巨细d（mm）边际通明色彩中心有无Fe沉积Fe沉积d A4圆形1-3规矩不通明红褐色有0.5mm-1mm     3.2.2硫杆菌：图10 S3 在FeSO平板别离得到的B1菌株 培育时刻5天 表7 别离株B1形状特征表菌株形状巨细d（mm）边际通明色彩B1椭圆形12规矩不通明中心蛋黄色外围白色    3.2.3异养菌图11 S3 在YF平板别离得到的C1菌株 培育时刻4天 表8 别离株C1形状特征表菌株形状巨细d（mm）边际通明色彩C1圆形50规矩不通明中心棕褐色外围白色图12  S3 在YF平板别离得到的C2菌株  培育时刻3天 表9 别离株C2形状特征表菌株形状巨细（mm）边际通明色彩B1圆形3-5不规矩不通明中心白色外围白灰色图13  S3 在YF平板别离得到的C3菌株  培育时刻3天 表10 别离株C3形状特征表菌株形状巨细（mm）边际通明色彩B1圆形5规矩不通明外层通明中层白色内层褐色 因为A6平板形状比较特殊，本实验室比较罕见，所以本文对A6进行要点研讨 3.3菌株判定成果 3.3.1菌体形状特征 该菌在固体培育基上培育时，培育基的色彩由开端的浅绿色变为黄绿色，约5天左右在培育皿上长出小菌落，该菌落为黄褐色、圆形，直径约0. 5—0. 中部突起，被水合高铁包裹，质地坚固，较难挑起。在显微镜下该菌为短杆状，两头钝圆，以单个、双个或几个呈短链状存在，能运动，革兰氏染色阴性，用测微尺量得菌体直径约0.5-0.7um，长度约1.2-1.8um。 3.3.2显微调查: 3.3.2.1番红染色调查成果: 菌株A6: 形状: 短杆状，两头钝圆，以单个、双个或几个呈短链状存在图14  A6在光学显微镜下400倍 染色液为番红染液 3.3.2.2革兰氏染色成果:革兰氏染色:阴性图15  A6革兰氏染色状况：光学显微镜1000倍下调查     3.3.3基因组DNA提取 3.3.3.1蛋白酶K提取DNA电泳成果 如图所示   图16  为A6  蛋白酶K法提取DNA 琼脂糖凝胶电泳图   （上样量: 3μL DNA+3μL 2×buffer ） D 箭头所指W1为意图DNA 3.3.3.2 16Sr PCR成果图17  为A6 16s rDNA PCR成果图 （P1为Marker，P2，P3，P4为PCR产品电泳图，p5为阴性对照，上样量：3μL DNA+3μL 2×buffer） 如图（17）所得电泳条带成果显现：所得PCR产品片段为1500bp，与估计成果相吻[微软我国6] 合。[微软我国7]  3.4铁氧化曲线s图18  为A6在9K+Fe培育基中35℃  130r/min 制作的铁氧化曲线 由图（18）能够看出，在接种后的初始阶段，因为生存环境的改变，细菌处于推迟期，活性很低，细胞根本不割裂或割裂很少，细菌数量根本保持安稳，所以接种后前5h内培育液的Fe3+改变较小，细菌对铁的氧化速率相对较低.10h后开端出现对数成长，20h 左右到达安稳时. 3.4.1 :总铁的改变状况：图19  为A6在9K+Fe培育基中35℃  130r/min 制作的总铁改变曲线 由图（19）可见，在细菌培育进程中，溶液的总铁含量随时刻改变呈下降趋势，这是因为Fe2+被细菌氧化为Fe3+后，Fe3+又发作水解反响: 4Fe2++2H++O2→2Fe3++2H2O    (1) Fe3++H2O→FeOH2+H+              (2) Fe3++2H2O→Fe(OH)2+2H+      (3)Fe3++3H2O→Fe(OH)3+3H+      (4)3Fe (OH)3+4SO2-4+3Fe3++3H2O+2NH+4→2[NH4Fe3(SO4)2(OH)6]+3H+  (5) 实验中发现，在细菌培育进程中，三角瓶内壁和瓶底逐步生成一层黄色的沉积物———黄铵铁矾[NH4Fe3(SO4)2(OH)6][4]。在生物脱硫和细菌浸矿中，该沉积可占据载体表面，影响底物与代谢产品的传递，导致养分直销缺乏，下降细菌氧化速率 3.4.1.1细菌氧化Fe2+的机理 从反响式(1)能够看出，在Fe2+被细菌氧化为Fe3+进程中， Fe2+为电子供体，O2为电子受体。电子由Fe2+传送至O2的进程中，菌体起着传导电子的效果[29]，并将细胞色素c向分子氧投递进程中所 开释的能量贮存在ATP中供成长需求[30]。所以，Fe2+的氧化速率是电子传导速率的直接反映，能够描绘细菌的成长活性 3.5成长因子 3.5.1铁杆菌A6 3.5.1.1初始pH 在35℃气浴摇床，转速为130r/min，接种量为10mL的条件下，研讨培育基不同初始pH对微生物成长状况(培育24h不同出始pH铁氧化百分率计)的影响，实验果如图所示。从图能够看出，跟着培育液的初始pH值的不断增大，氧化率逐步增大，当培育液初始pH值到达2.30后氧化率最高到达98%，当到达2.5后，氧化率敏捷下降.因而，氧化亚铁硫杆菌成长的最佳初始pH值约为2.30.当pH超越3.0时成长遭到按捺.图20 为A6在9K+Fe培育基中35℃  130r/min 不同初始pH，培育24h二价铁氧化率图21 为A6在9K+Fe培育基中35℃  130r/min 不同初始pH，培育进程铁氧化状况 由图（20-21）能够看出当pH 为2.3时单位时刻铁氧化速率最快。 本实验存在的缺乏与改善： 因为在不同的pH，空气也能将Fe2+氧化为Fe3+,所以应该做一组空白实验。 实验进程中发现9K培育基在pH>3时分不安稳，会出现沉积现象。 3.5.1.2温度 温度的影响 从图（22）中能够看出，当温度适合即为30℃～35℃左右时，迟延期为10小时左右，阐明细菌在这一温度规模内，能够十分敏捷地习惯培育液条件，吸收养分物质，转化Fe2+为Fe3+。而当温度超出或低于这一温度规模时，迟延期都会有显着延伸，阐明细菌成长被按捺。   图22 为A6在9K+Fe培育基中pH 2.3  130r/min 不同温度，培育进程铁氧化状况 由图（22）标明温度在35℃时，成长最佳。 本实验存在的缺乏：本实验应该考虑到空气对Fe2+的氧化，也应该做一组空白对照。 3.5.1.3接种量的影响 接种量为1%-10%时争加接种量迟延期的缩短呈线形联系，当接种量到达10%今后持续增大接种量迟延期的缩短仅有细小改变，当到达50%时持续增大接种量反而会 增大迟延期。分析以为这首要是因为，当接种适量添加时，进入培育液中的初始菌数添加，相应的在培育液中能够习惯环境，具有较强活性的菌数也会添加，有利于氧化亚铁硫杆菌的快速繁衍。但因为培育液中的养分物质有限，参加过多的菌液也会影响细菌的成长繁衍。所以养分物质满足充沛，其它条件适宜的状况下应尽量加大细菌的接种量来对其进行培育。图23 为A6在9K+Fe培育基中35℃  130r/min 不同温度，培育进程铁氧化状况 由图（23）能够看出在1%-10%之间，单位时刻内铁氧化速率随接种量的添加呈线性联系，接种量在10%-30%之间单位时刻内铁氧化速率不再呈线性联系，接种量超越30%接种量添加，单位时刻内铁氧化速率反而下降。 3.5.2硫杆菌B1 3.5.2.1 B1对单质S的运用   图24  为B1对单质硫氧化进程中PH改变状况 以单质S为底物时，B1成长进程中pH值的改变状况如图（24）可知，溶液中pH一向呈下降趋势，但在培育的前两10h溶液的pH值下降较缓慢，在第10h后，才有较大起伏下降，或许因为替换动力物质，细菌开端有一段延滞期，活性较差，需求经过本身生理机能的调理以习惯新环境。细菌直接氧化单质硫，与它和单质硫的 直触摸摸有密切联系，涉及到菌体在固体颗粒表面吸附，一起细菌能发作一些表面活性物质，如磷脂酰甘油，能下降介质的表面张力，促进细菌与硫的直触摸摸。Kovaleva等[31].经过电镜调查发现，硫杆菌在元素硫培育基中成长时，有硫被细菌吸收并散布在细胞表面、细胞壁、细胞周质以及细胞色素中。Karavaiko等[32]发现吸收的元素硫构成直径为20～40nm的圆球，且细菌在安稳成长期对元素硫的吸收率最高。     单质硫被氧化硫硫杆菌氧化为硫酸或许经过下列进程[33]：单质硫经过细胞壁进入细胞内部，与复原型胱苷肽（GSH）构成多硫化合物。谷胱苷肽多硫化合是硫氧化系统的活性物质。盐是硫氧化进程中的榜首级产品。或许的反响如下： S8+GSH→GS8SH（1） GS8SH+O2→硫氧化酶→GS8SO2H（2） GS8SO2H+H2O→GS7SH+H2SO3（3） （2）SO32-经过硫磷酸腺苷（APS）效果进一步氧化成SO42-： 2SO32-+2AMP→硫磷酸腺苷复原酶→2APS+4e-（4） 2APS+2Pi→二磷酸腺苷复原酶→2ADP+2SO42-（5） 2ADP→AMP+ATP（6） SO32-氧化进程中，能量以ATP方式贮存。一旦硫被氧化成SO32-时，菌体对动力的运用变得较快。当硫杆菌B1以单质S为底物成长时，整个进程涉及到硫杆菌在固体颗粒表面的吸附及产品透过细胞壁分散等一系列杂乱的传质进程，因为硫杆菌B1在单质S颗粒表面的吸附速度较慢，使得该固相界面传质进程成为单质S运用进程的限速进程[34]。跟着细菌对新环境的习惯以及氧化硫的酶系统的发动，硫杆菌B1就以单质S为基质进行成长繁衍。 3.5.2.2硫杆菌B1对Na2S2O3的运用图25 为B1对Na2S2O3氧化进程中PH改变状况 如图（25）可看出，溶液中pH值改变趋势与以单质S为底物时略有不同。因为Na2S2O3是弱碱性盐，溶液中有微量OH-解离，因而，参加Na2S2O3后，会导致溶液pH值升高，而此刻细菌在新的环境中有一个习惯进程，其活性也较低。经过两天的延滞期，细菌进入快速成长阶段，第30h时，溶液中pH值降至1.49。在培育的进程中可显着看到单质硫的小颗粒。这是因为NaS2O32一方面是强配体，又具有必定复原性，易被细菌的氧化酶氧化，另一方面Na2S2O3在酸性条件下不安稳，易发作歧化反响：Na2S2O3→Na2SO3＋S↓，分化发作的硫没能被细菌及时运用则集合沉积[35]。 3.5.2.3硫杆菌B1对Na2SO3的运用图26 为B1对Na2SO3氧化进程中PH改变状况 在以Na2SO3为底物时，B1成长进程中pH值的改变状况如图26所示。因为Na2SO3为弱酸强碱盐，其投加后直接导致溶液pH值的升高。当细菌经过时间短的习惯后，随同菌体的成长，溶液pH值开端下降。前5h的时刻内，pH值下降较快，之后，跟着SO32-的削减，pH值的下降趋势减缓。 经过以上三张图比照咱们能够判别，硫杆菌B1对硫的运用率是Na2S2O3﹥S﹥Na2SO3结  论经过完本钱次实验，总结出以下定论： (1):活性培育发现S2，S3，S5，S6  pH出现先上升后下降的趋势，培育0-18h时段氧化亚铁硫杆菌占优势，Fe2+氧化为Fe3+很活泼pH出现上升趋势，此刻氧化硫硫杆菌遭到按捺，培育到20h后，氧化亚铁硫杆菌因为底物缺乏遭到按捺，氧化硫硫杆菌为优势菌株，单质S氧化为SO42-发作H+  pH下降。 S1先下降后上升，标明在培育初始阶段，硫杆菌推迟期比较短，先进入对数成长阶段。中后期铁杆菌进入快速成长阶段，硫杆菌成长遭到按捺。 S4，pH值整个阶段改变不大，标明成长进程中两类细菌平衡且呈必定份额。 S1-S6成长曲线呈S型，接种0-10h为延滞期10-20h 为对数成长期，Fe2+敏捷氧化为Fe3+，25h之后因为产品的堆集，铁氧化速率变缓，转入衰亡期。纵向比较发现S3成长速率较快，单位时刻内氧化Fe2+的量最多，最早Fe2+氧化率到达98%。 (2):S3经过平板别离，极限稀释法别离得到铁杆菌6株、硫杆菌1株、异养菌3株。 (3):经过 平板菌落调查、显微调查、革兰氏染色、DNA 提取和16 sr DNA PCR 开始 对铁杆菌A6进行判定 (4):对铁杆菌A6的成长因子：温度、初始pH、接种量进行研讨发现最佳成长温度为35℃ 最佳pH为2.3   最合理的接种量为10% (5):对硫杆菌B1不同底物的氧化状况进行分析，发现最适合B1的底物为Na2S2O3其次为单质S。 参考文献 [1]李学亚，叶茜.微生物冶金技能及其运用[J].矿业工程2006 4(2): 49-51. 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铈钨极呈灰色无规则状粉末。用途：用作硬质合金及金刚石锯片等。注：可按用户需要提供其它规格Wc粉，粒度规格-200目，>95%。 合金粉末耐磨喷涂 DG.Fe60 说明：DG.Fe60是高硬度的铁镍铬硅硼合金粉末。自熔性较好，具有较好的耐磨性，是铁基粉末中最硬的一种，用特殊刀具可以切削加工。适用于氧—乙炔火焰或等离子喷焊工艺，推荐用于农业机械、建筑机械、石油、矿山机械等易磨损部位的修复或预防性保护。如耙片、锄齿、石油钻杆接头、刮板轴等。 DG.Fe55 说明：DG.Fe55是高硬度的铁镍铬硅硼合金粉末。自熔性较好，具有较好的耐磨性，用特殊刀具可以切削加工。适用于氧—乙炔火焰或等离子喷焊工艺，推荐用于农业机械、建筑机械、石油、矿山机械等易磨损部位的修复或预防性保护。如耙片、锄齿、石油钻杆接头、刮板轴等。 DG.Fe30 说明：DG.Fe30是中等硬度的铁镍铬硅硼合金粉末。自熔性较好，可塑性好，抗疲劳优良可以锉加工。适用于氧—乙炔火焰或等离子喷焊工艺，常用于承受反复冲击的硬度要求不高的场合。如铁路钢轨擦伤，低塌缺陷的修复，以及齿轮等的修复。 DG.Fe45 说明：DG.Fe45是中等硬度的铁镍铬硅硼合金粉末。自熔性较好，具有较好的耐磨性，可以切削加工。适用于氧—乙炔火焰或等离子喷焊工艺，常用于阀门密封面以及农业、运输、建筑机械的易磨损部位的修复或预防性保护。如齿轮、刮板、、车轴等。 镍粉 镍基粉 F-Y1：-60/+250，-80/+300目，2.5~4.0g/cm3，主要用于焊接材料、金刚石钻头、 金属 溶剂及相关产； F-Y2：-200目，1.6~1.9g/cm3，主要用于粉末冶金零部件、磁性材料、硬质合金等粉末冶金制品； F-Y3：-325目，1.0~1.8g/cm3，主要应用于金刚石工具、摩擦材料、硬质合金、磨料磨具、粉末冶金、电工合金等粉末冶金制品； F-Y4：-400目，0.8~1.5g/cm3，主要应用于电池 行业 、高端硬质合金及粉末冶金产品。 钴粉 钴基粉性状：呈灰色不规则状粉末，在潮湿空气中易氧化。用途：用作硬质合金粘结剂及磁性材料，金刚石锯片刀头等。 纯钨极 W1 W≥99.92 SiO2≤0.03 Fe2O3Al2≤0.03 Mo≤0.01 CaO 钍钨极 WTH-7 W余量 其他杂质成分总的质量分数不大于 0.15% 铈钨极 WCe-20 W余量 CeO1.8-2.2 SiO2≤0.06 Fe2O3AI2O3≤0.02 Mo≤0.01 CaO≤0.01 铈钨极 电子逸出功低，化学稳定性高，允许电流密度大，无放射性，是目前普遍采用的一种电极. 纯钨极 熔点和沸点高，不易融化挥发、烧损，尖端污染少，但电子发射较差，不利于电弧的稳定燃烧。更多有关铈钨极请详见于上海 有色 网

Boon M等人利用纯的人工合成的ZnS矿，研究了其在等浓度亚铁和三价铁、相同pH值条件下有菌及无菌的氧化过程，发现有菌和无菌时ZnS的氧化速率没有明显的区别，因此认为Zns的细菌浸出过程主要是间接作用，即Fe3+化学氧化ZnS为Zn2+、S0和Fe2+，而细菌的作用是把S0氧化成SO，把Fe2+氧化成Fe3+。  Fowler和Crundwell通过氧化或还原溶解的铁离子，来保持溶液的氧化还原电位不变，进而研究细菌对闪锌矿微生物浸出的影响。通过研究，他们认为闪锌矿的溶解是通过溶液中Fe3+的氧化作用来实现的间接作用机理，且通过细菌接触的直接浸出是不可能的。浸出过程中，细菌的作用是氧化溶液中的亚铁离子，从而再生三价铁氧化剂。通过研究，Fowler和Crundwell还指出在微生物浸出过程中，硫氧化细菌可以氧化浸出过程中生成的硫产物层，进而提高锌的浸出率。Schippers和Sand研究发现，微生物浸出金属硫化矿的间接作用机理有两种途径：硫代硫酸盐机理和聚硫化物机理。通过研究，他们指出闪锌矿可以被铁(Ⅲ)离子和氢离子作用而溶解，在这个过程中生成聚硫化物和元索硫。     近来，Rodriguez等人通过研究闪锌矿在不同温度下的生物浸出，提出了闪锌矿生物浸出的联合作用机理，即细菌的接触浸出和Fe3+的间接氧化浸出是同时存在的。     1  外控电位对锌硫化矿生物浸出的影响     在微生物浸出过程中，施加合适的外控电位，可以显著提高硫化矿的浸出率及细菌的产率，并且在多金属硫化矿共存时实现选择性浸出。Natarajan发现，在提供-0.5V( vs.SHE)外控电位时，可以从黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿的混合矿中选择性生物浸出闪锌矿中的锌。     2  原电池效应对锌硫化矿生物浸出的影响 Jyothi等人研究了原电池效应对黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿生物浸出过程的影响。研究发现，当闪锌矿和另外三种硫化矿相接触时，会作为阳极优先溶解；不同组合方式下，黄铁矿始终作为阴极而不溶；黄铜矿与闪锌矿或方铅矿接触时会成为阴极被保护，但当其与黄铁矿接触时会作为阳极而优先溶解。 同时Jyothi等人还测定了黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿在0.9K培养基中的静电位。可以看出，细菌存在时，同等条件下测得的矿物的静电位上升，进而强化了多金属硫化矿浸出过程中的原电池效应。 Da Silva等人研究了在方铅矿存在条件下，闪锌矿生物浸出过程中的电化学钝化现象，指出在整个浸出过程中，方铅矿被选择性氧化成硫酸铅进而促进了闪锌矿的溶解。这种选择性溶解是由于两种矿物间的原电池作用引起的。在这一过程中，方铅矿被溶解而闪锌矿被钝化，该结果与在溶液中测得的矿物的静电位是一致的(方铅矿325mV(vs.SHE)；闪锌矿375mV(vs.SHE))。     3  锌硫化矿生物浸出的电化学机理研究 锌硫化矿生物浸出存在以下作用过程：细菌氧化Fe2+、Fe3+化学浸出锌硫化矿、反应生成的还原态硫及单质S0的细菌氧化过程、细菌呼吸氧得电子及细菌对矿物的直接分解过程等，Choi等人采用ZnS-碳糊电极作为工作电极，运用循环伏安、计时电流法和计时电位法研究了硫酸体系下闪锌矿浮选精矿生物浸出过程中可能发生的中间反应过程及其动力学行为。循环伏安测试结果表明，闪锌矿生物氧化的总反应不是一步完成的，该过程涉及一系列的中间电化学反应。计时电流法和计时电位法的测试结果表明，闪锌矿的溶解速率受扩散过程控制。 石绍渊等人利用铁闪锌矿-碳糊电极研究了铁闪锌矿的电化学行为。循环伏安测试结果表明，不同浸出条件下，循环伏安曲线表现出不同的特征，意味着铁闪锌矿的浸出是通过不同的反应来实现的。当浸出体系的氧化还原电位值较高时，还原性物质难以生成或者生成的还原性物质被Fe3+迅速氧化。三价铁离子在铁闪锌矿的溶解过程中十分重要，尤其是在浸出初期，此时细菌的浓度较低，研究还表明吸附的细菌或许会促进生物浸出过程中铁闪锌矿的氧化反应，浸出时形成的腐蚀坑不同，但与吸附细菌的形状和大小相似。有菌和无菌条件下铁闪锌矿-碳糊电极的交流阻抗谱(EIS)测试结果表明，不同电解液中铁闪锌矿-碳糊电极的交流阻抗谱的形状相似，均由高频区的两个半圆和低频区的一条直线组成。这表明铁闪锌矿在不同电解液中的溶解过程有相同的动力学控制步骤，即铁闪锌矿的溶解过程受反应物向矿物表面或者反应产物离开矿物表面的传质过程控制。     4  浸出条件对锌硫化矿生物浸出的影响 在锌硫化矿微生物浸出过程中，除了浸矿微生物菌种、矿物的性质及外加金属离子及表面活性剂会对浸出效果造成一定的影响外，浸出条件如温度、pH值、可利用的营养物质、矿浆浓度、O2和CO2的供应、细菌接种量和浸出的方式等也会影响矿物的生物浸出。 在通气与否和不同矿浆浓度条件下，石绍渊等人对比研究了铁闪锌矿浮选精矿在摇瓶试验和磁搅拌反应器中的生物浸出效果。结果表明：通气条件下，溶液中氧化亚铁硫杆菌的数量和生物活性都有所提高，且接种氧化亚铁硫杆菌后，不同反应器中铁闪锌矿浮选精矿的浸出效果呈现较大的差别。Konishi等 人研究发现当浸出体系中Acidianus brierleyi菌的初始浓度从每立方米1.0 ×1012个增加到每立方米1.1x1013个，液相中游离的细菌浓度及闪锌矿中锌的浸出率均有所增加，而当接种量进一步提高到每立方米5×1013个时，锌的浸出率相较于每立方米1.l× 1013个时增长不是很多。同样张广积等人也发现，在添加Fe2+的情况下，随着细菌初始接种量增大，铁闪锌矿的生物浸出速度变快，但接种量过高时，其对提高铁闪锌矿浸出速度的影响减弱。     每一种细菌都具有其生长的最佳pH值，且适宜不同细菌存活的pH值范围各不相同。溶液中pH值的大小不仅可以影响细菌的生长繁殖速度和氧化活性，而且对三价铁沉淀(尤其是黄钾铁矾)的生成有重要影响。故而pH值是锌硫化矿微生物浸出过程中一个十分重要的参数。

镍矿选矿设备所关注的镍是一种化学元素。化学符号Ni，原子序数28，原子量58.69，属周期系Ⅷ族。古代埃及、中国和巴比伦人都曾用含镍量很高的陨铁制作器物，中国古代云南生产的镍矿中含镍量就很高。1751年瑞典A.F.克龙斯泰德用木炭还原红镍矿制得 金属 镍，其英文名称来源于德文Kupfernickel，含义是假铜。镍矿在地壳中的含量为0.018％，镍矿主要矿物有镍黄铁矿〔(Ni，Fe)9S8〕、硅镁镍矿〔（Ni，Mg）SiO3•nH2O〕、针镍矿或黄镍矿（NiS）、红镍矿（NiAs）等。海底的锰结核中镍的储量很大，是镍的重要远景资源。镍是一种银白色金属，首先是1751年由瑞典矿物学家克朗斯塔特(A.F.Cronstedt)分离出来的。由于它具有良好的机械强度和延展性，难熔耐高温，并具有很高的化学稳定性，在空气中不氧化等特征，因此是一种十分重要的有色金属原料，被用来制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造业。镍属于亲铁元素，在地球中的含量仅次于硅、氧、铁、镁，居第5位。在地核中含镍最高，是天然的镍铁合金。在地壳中铁镁质岩石含镍高于硅铝质岩石，例如橄榄岩含镍为花岗岩的1000倍，辉长岩含镍为花岗岩的80倍。已知含镍矿物约50余种。其中硫化物，如镍黄铁矿、紫硫镍铁矿等游离硫化镍形态存在，有相当一部分镍以类质同象赋存于磁黄铁矿中。而氧化镍矿中，镍红土矿含铁高，含硅镁低，含镍为1%～2%；硅酸镍所含铁低，含硅镁高，含镍为1.6%～4.0%。目前，氧化镍矿的开发利用是以镍红土矿为主，它是由超基性岩风化发展而成的，镍主要以镍褐铁矿(很少结晶到不结晶的氧化铁)形式存在。镍矿选矿设备所选的对象：镍，是银白色金属，熔点1455℃，沸点2730℃，密度8.90克／厘米3。有铁磁性和延展性，能导电和导热。常温下，镍在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜，不但能阻止继续被氧化，而且能耐碱、盐溶液的腐蚀。块状镍不会燃烧，细镍丝可燃，特制的细小多孔镍粒在空气中会自燃。加热时，镍与氧、硫、氯、溴发生剧烈反应。细粉末状的金属镍在加热时可吸收相当量的氢气。镍矿选矿设备所使用的电解法。将富集的硫化物矿焙烧成氧化物，用炭还原成粗镍，再经电解得纯金属镍。②羰基化法。将镍的硫化物矿与一氧化碳作用生成四羰基镍，加热后分解，又得纯度很高的金属镍。③氢气还原法。用氢气还原氧化镍，可得金属镍。镍大部分用于制造不锈钢和抗腐蚀合金。镍还大量用于镀镍。镍铜合金用于电阻合金、热交换器和冷凝器管道。镍铬铁合金用于制造蒸气叶轮机和电热丝。在化学工业中镍用作加氢反应的催化剂。本文为转载稿，仅代表作者本人的观点，与本网立场无关。上海有色网信息科技有限公司不对其中包含或引用的信息的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。对于任何因直接或间接采用、转载本文提供的信息造成的损失，上海有色网信息科技有限公司均不承担责任。媒体合作事宜， 敬请联系info@smm.cn 或 021-6183 1988 转 5009。