1、1课程结业论文题 目 现代矿业生物技术与地质工程专业的应用研究姓 名 李 华 东 所在学院 地球与环境学院专业班级 地质工程资源 10-3班学 号 2010300696 指导教师张东晨二一二年十二月十七日2课程论文指导教师评阅意见学生姓名 专 业班 级 学号（论文）题目指导教师 教师职称3课程论文评语评定成绩：指导教师签名：年 月 日现代矿业生物技术与地质工程专业的应用研究学生姓名：李华东 学号：20103006962010 级地质工程资源 10-3 班文章摘要：现代矿业生物技术综合应用生物化学和工程学原理来改善微生物在矿物加工和金属提取，通过人类对生物资源的利用和改造，为社会提供服务。矿业生
2、物技术在食品，医药，化工，能源等工业部门，以及与各个学科联系尤为紧密。当然与地质工程专业联系与应用颇多。本文将阐述矿业生物技术与地质工程专业的应用联系及研究。关键词：生物技术，地质工程，煤炭脱硫技术，微生物油资源勘探技术，生物湿法冶金技术，微生物矿物加工技术现代生物技术飞速的发展，已经涉及到各个领域与学科，推动着社会的发展与进步。在新世纪里，这种发展趋势尤为显著。当然社会发展必然会消耗大量的自然资源。纵观中国工业发展历史，地球上丰富的矿物资源不断开发与消耗。但是随着人类保护环境与地球的意识不断增强， ，在矿物资源的开发利用方面，有目的地利用地球上某些微生物的繁殖生长特点，对人类所需的目的矿物进
3、行氧化处理，然后通过特定的工艺过程直接提取其中的有用金属来生产材料的研究和应用正在越来越广泛地进行。微生物是地球上生物链当中的一环，由其来担当矿物中有用金属离子溶解的催化剂，具有对低品位资源的经济地开发利用和无环境污染的特点，因而对矿物中有用金属直接提取过程中生物氧化的应用，已成为国内外矿业领域开发研究的重点。微生物技术经过几十年的发展，其应用范围已迅速遍及医药卫生、农林牧渔、环境保护、轻工、化工、能源等各个领域，特别是为人类解决当今世界所面临的矿产资源和环境保护等诸多重大问题提供了有力的手段，显示出难以估计的巨大潜力。现在随着地球上大量的矿产资源的开采，一些高品位，易开采的矿产在逐年减少，这
4、样使得人们不得不开始考虑如何更加有力的利用矿产资源。现代矿业生物技术解决了这个问题。它不仅能充分回收利用矿产资源，而且还具有对环境危害小、投资少、能耗低、药剂消耗少等优点。现代微生物技术在地质工程专业应用非常广泛。下面就这方面举例说明。一.煤炭脱硫技术煤炭是我国分布最广，储量最多的能源资源，在我国国民经济和社会发展中占有极其重要的地位。我国煤炭资源丰富，是世界上最大的煤炭生产和消费国我国百分之七十六的发电燃料，百分之七十五的动力燃料，百分之八十的居民生活燃料和百分之六十的化工原料都来自煤炭。因此煤炭是我国最主要的能源。在我国能源消费结构中对煤炭的过分依赖加剧了环境的污染。研究和开发出高效和低成
5、本的煤炭脱硫技术，将具有重要的经济和环保意义。煤炭的脱硫技术总体上分为美的燃烧前脱硫。燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三种。燃烧后脱硫技术又称烟气脱硫技术，发达国家研究的比较多，效率比率较高，但成本也比较高。燃烧中脱硫技术主要指添加固硫剂的型煤燃烧技术和炉内喷入钙系脱硫剂的粉煤燃烧技术，这类方法可脱硫50%-60%，但效率不高，有易结渣，磨损和堵塞的问题。煤炭的燃烧前脱硫技术主要包括通过洗选减少硫分，灰分，以降低二氧化硫的排放的选煤技术，水煤技术，型煤技术和动力煤配技术。煤的燃烧前脱流又分物理法，化学法，生物法三种。物理法脱硫是依据煤炭颗粒与含硫化合物的比重，磁性，导电性及其悬浮性而发展的去除煤中无机硫
6、的方法。化学法的原理或者是通过氧化剂把硫氧化或者是把硫置换而达到脱硫目的。生物法是利用微生物能够选择的氧化有机或者是无机的特点，去除煤炭中的硫元素。2微生物油资源勘探技术油气微生物勘探技术是地表勘探法的一个分支，主要研究近地表土壤层中微生物异常与地下深部油气藏的相关关系。在现代勘探法中, 油气微生物勘探技术能为初期勘探 提供廉价有效的方法和指示, 能预测有利勘探区块以降低勘探风险。而在勘探成熟区, 这项技术能将地震勘探查明的地质构造划分成各种含烃级别, 并以指示油、气、水的分布位置来为油气藏开发中的油气藏表征服务。油气微生物勘探技术的原理是: 在油气藏压力的驱动下, 油气藏的轻烃气体持续地向地
7、表作垂直扩散和运移, 土壤中的专性微生物以轻烃气作为其惟一能量来源并在油气藏正上方的地表土壤中非常发育和形成微生物异常。采用油气微生物勘探技术技术可以检测出这种微生物异常进而预测下伏油气藏的存在。总的来说,油气微生物勘探技术技术既有物理- 化学的基础, 又有微生物学的基础。生物技术在石油天然气勘探开发中的应用远未达到石油工业所期望的规模效益。在油气勘探开发中生物技术的研究对象是地下生物圈中的地质微生物, 包括地下浅层的土壤微生物和地下深层油气藏中的极端微生物。 。研究这类微生物的多样性、生态环境、基因构成、代谢特性、地球化学过程与产物, 利用土壤中烃氧化菌异常预测下伏油气藏, 通过人工激活本源
8、微生物的地球化学活性实现井间驱替来提高石油采收率。3矿业环保微生物技术对于回收利用低品位的矿产资源，不仅难以得到一定的经济效益，反而会加重矿山的生态环境的污染程度。生物湿法冶金技术却是得到了很好的应用。 。该法是利用细菌的氧化作用把不溶性金属化合物转变成可溶性化合物它适于处理金属贫矿和尾矿矿渣。目前，该法应用在矿产资源回收利用与环境保护中，已取得了巨大的成就。4微生物矿物加工技术1.铜矿石的微生物浸出铜矿石的微生物浸出工艺一般用来处理大吨位的含铜的贫矿石，尾矿，废矿和小而分散矿山铜矿石，个别情况也用来浸出富铜矿和铜精矿。所采用的浸出方式有堆浸，槽浸，地浸和搅拌浸出。当采用搅拌浸出方法时，还需在
9、流程中加入磨矿作业和固液分离工序。流程中的萃取电积作业也可以用铁置换工艺来代替，直接得到海绵铜。沉淀后的尾液经微生物氧化再生后，返回浸出工艺。海绵铜再用火法或湿法加工，得到各种精铜产品。2.铀矿石的微生物浸出对于较富的铀矿石要求的回收率高，多采用搅拌浸出方法，浸出后进行固液分离或者直接采用矿浆吸附工艺回收铀。提取铀以后的澄清尾液可以全部用细菌氧化再生后送回浸出工艺，也可以部分再生，部分被排放，以维持流程中物料平衡，防止某些有害杂质产生积累，给浸出过程带来不利影响。对于贫铀矿石，废铀矿石活着小矿点采出的铀矿石，采用堆浸法或者槽浸法，在这种情况下，可以省去流程中的细菌和固液分离工序，通过浸出直接得
10、到浸出液。然后用离子交换吸附法或者是溶剂萃取法从浸出液中回收铀。3.微生物絮凝许多微生物代谢会产生多糖、多肽等有机物，该物质对微生物及细粒矿物均具有絮凝作用，而对细粒凝聚或分散取决于细菌细胞壁的结构。据报道，革兰氏阳性菌Mycobacterium phlei对硫酸盐矿物、赤铁矿、细粒煤粉具有絮凝作用，但不絮凝石英。研究显示，由于该菌的作用，会使溶液中大部分赤铁矿细粒在几分钟内凝聚，该菌的存在会使煤粉中85的黄铁矿銎硫得到脱除。丽样，由于Bacilluspotymyxt的存在，石英由于其表面疏水性加强而被分散，而赤铁矿、方解石等细粒矿物被凝聚沉淀。研究表明，当pH在47范围内，微生物浓度在109
11、个mL时，会有99的赤铁矿、方解石、铝硅酸盐颗粒絮凝沉淀，而石英颗粒的沉淀率仅10。微生物沉淀机理与其它体系类同，主要通过桥联作用、静电吸附、氢键吸附等作用。4.微生物废水处理微生物可以通过细胞黏合及细胞外多聚物的沉淀、螯合、积聚等作用富集水溶液中的金属、非金属离子，故可以应用生物吸附与积聚作用除去溶液中的cu2+、pb2+、zn2+、cf2+、u4+等金属离子及S042一等非金属离子。微生物除去金属离子的主要优点在于成本低，微生物生长不再需要营养液，生长与死亡的微生物均可起到除去金属离子的作用。该类微生物有厌氧菌，亦有好氧菌。产生的金属硫化物可沉淀，从而除去溶液中的金属离子及硫酸根离子。应用
12、微生物不仅可以除去矿物加工排出废水中的金属离子、硫酸根离子，还可以通过微生物降解作用除去浮选和湿法冶金过程废水中的有机物。Whitlock报道，某种耐氰化物细菌可吸附溶液中的CN一；Solozhenkin、Lyubavina、Deo等人研究表明Bacillus polymyxa对浮选废水中残存的有机物有明显的降解作用。结语：由于生物技术对矿物资源具有目前最大的资源利用潜能、对生态环境影响小、生产的可操作性及安全性好、工厂的建设周期短等突出的优点，使其在我国大量的矿业资源的开发和发展中，将逐渐担当起不可忽视的角色。我国丰富的矿产，特别是有色金属矿产的特点是综合矿、共生、伴生复杂矿多，如金川多金属
13、矿、阿舍勒铜锌矿、白玉多金属矿、兰坪铅锌矿、厂坝铅锌矿及难处理金矿床等。对这些资源的充分利用则有待于更好的方法，生物技术目前在矿业资源开发和利用中所显示出来的特点给这些资源的合理开发和最大可能的利用提供了很好的条件。因此，大量的丰富矿业的未来给我们地质工程专业工作者提供了历史的机遇，也提出了等待我们去解决的新的课题，生物浸出及氧化技术将在我国矿业资源开发中扮演越来越重要的角色。参考文献：工业微生物学-化学工业出版社环境工程微生物学-高等教育出版社生物技术在矿物加工中的应用-冶金工业出版社微生物浸矿的理论实践-冶金工业出版社环境生物技术及应用-化学工业出版社资源微生物技术-冶金工业出版社生物絮凝剂与絮凝技术-化学工业出版社
