淺談生物冶金的現狀和發展

劉鶴鑫

摘要：隨著世界優質礦產資源的不斷枯竭，人們把眼光投入到利用微生物來冶煉優質礦產資源的方法上來。本文主要介紹了生物冶金過程中所應用微生物的類型、冶金過程的主要作用以及生物冶金這種技術在國內外的現狀和以后的發展方向，并簡要指出了微生物冶金的未來發展前景。

關鍵詞：生物冶金、微生物、生物堆浸、現狀、發展

引言

早在第一次工業革命時期，人們已經意識到礦產資源對于生產發展的重要性。到了第二次工業革命的時候，人們對礦產資源的爭奪更加激烈，兩次世界大戰直接或間接的誘發點就是礦產資源的分布不均。為了滿足人們對工業生產的需求，越來越多的礦產資源開采公司把眼光投入到那些開采難度大、品質較差的礦藏中去。但是使用常規的礦產冶金技術來提煉這些低品質的礦藏，其加工過程中高難度、高排放、高成本的特點不能滿足日益增長的礦產需求，使得人們不得不改變冶煉方法，這時候，微生物冶金的方法走進人們的視眼中。

生物冶金技術又被稱為生物浸出技術，其特點是冶煉成本低、對環境污染小、操控簡單等。憑借這些特點，生物冶金技術已經成為各個國家的礦產開采公司研究的熱點，并且已經將其投入到工業化實踐中去。生物冶金技術是科學不斷發展的結果，是生物技術和礦產冶煉技術相結合的產物。人們按照生物冶金技術在其冶煉過程中所發揮的作用，將其分為生物浸出、生物氧化、生物吸附、生物積累等幾種類型。這些微生物主要靠無機物生存，對人體無害，它們可以借助各種途徑和方法對礦石進行氧化、分解、吸附等操作，從而將礦物中的不溶性金屬轉化為可溶性的金屬鹽，在對其進行分離、吸附，最后用溶劑萃取等傳統操作方法回收、提純溶液中的金屬。目前生物冶金技術已經得到了廣泛應用，憑借生物冶金提取出來的各種金屬在全世界金屬提取中占有很高的分布，所以，生物冶金技術具有廣闊應用前景。

一、國內外對生物冶金技術的研究現狀

對礦藏中的金屬進行微生物氧化處理最早是1946年在法國一家冶金公司提出來的，但是這個技術一直到上個世紀80年代中期才被廣發應用。自此以后，阿根廷、美國、新西蘭等國家相繼建立起大規模的礦物堆浸廠，鋅、鎳、鈾等金屬的微生物提取方法也得到研究并應用到實際生產中。智利北部的QubeardBalanac礦山是利用生物浸出的典型范例，并且研究出了生物濕法在礦產提取中的應用方法。

根據史書記載，“禹收九牧之金鑄九鼎，象九州。”這說明我國早在幾千年前就具備了冶煉金屬的能力，在史書上更是有“膽水浸銅”的記載，表明我國古代勞動人民已經初步掌握了生物冶金技術。到了現代，上個世紀60年代，隸屬于中科院的微生物研究所對位于安徽省銅陵市的銅官山銅礦進行微生物冶金的研究，但是由于當時種種歷史、政治因素這項研究被迫停止。上個世紀70年代初，位于湖南的711鈾礦進行了700噸貧鈾礦的微生物堆浸擴大試驗。在銅礦工藝中，1997年，德興銅礦采用微生物堆浸技術處理含銅量0.09%～0.25%的廢礦物，建成了年產能力2000噸的濕法銅礦。福建的紫金山銅礦已探明的銅含量為253萬噸，但是是屬于低品位的含砷銅礦，銅的平均品位為0.45%，含砷0.37%，該礦采用微生物堆浸法來提煉銅，達到了年產陰極銅300噸的產量，目前正在建設20000噸的陰極銅的試驗廠的前期工程。除此之外，紫金山銅礦還將利用這一新型浸出工藝著手準備有色金屬的納米材料生產和其它新型材料的研究，逐步實現由傳統礦業轉向新型工藝產業的改變，力爭把紫金山銅礦建成國內著名的高科技礦業集團。

二、微生物冶金的分類

微生物冶金根據其提取工藝可以將其分為堆浸工藝和攪拌浸出工藝兩類。其中堆浸工藝適用于處理一些低品質的礦石，攪拌浸出工藝適合處理高品質礦石或者精礦。

1.堆浸工藝

微生物堆浸技術的過程主要是把粉碎的礦石放入到塑料做的堆浸桶中，用硫酸稀釋過的含細菌和營養物質的溶液噴灑，金屬從礦石中進入到溶液中去，再將溶液收集起來，最后用傳統的金屬萃取技術從溶液中把金屬提取出來。剩下的溶液經過回收處理后還可以循環利用。

微生物堆浸技術比傳統冶煉技術具有以下的優點：

（1）反應條件溫和。利用微生物的催化氧化作用，將金屬提煉技術從高溫、高壓轉變為常溫、常壓的溫和環境下，減少了對煤炭的需求，也降低了對環境的危害程度。

（2）工藝設備簡單，提煉周期短、基礎投資少、處理容量大、生產成本低，產品純度高。

（3）冶煉過程中沒有有毒氣體排放，可以循環利用，對環境友好，節約了處理廢物的成本；用微生物處理的礦石也無需經過細磨，大幅度地降低了能源消耗，符合國家十二五提出的節能減排要求。

2.攪拌浸出工藝

微生物攪拌浸出工藝的過程是將礦石磨碎后的礦漿傳送到生存在硫酸酸性環境中的微生物初級反應器中，絕大部分的進出反應都發生在這一階段。隨著后續礦漿的不斷加入，部分未氧化的礦漿進入到下一個反應容器中并進行最后的氧化。第二個容器中的礦漿進入到下一個反應容器中進行固液分離。固液分離的過程采用循環洗滌的方法，其中通過萃取得到的金屬進行預處理后作為產品收集起來，殘留物經過處理后用于貴重金屬的回收或作為礦渣。

微生物攪拌浸出工藝因為其配置有攪拌器和充氣裝置，可以快速有效的進行反映，金屬提純程度高、反應易于控制，但是在反應過程中對灌入的體積、數量多少以及通風裝置、攪拌器等條件有著較高的要求，進而提高了生產的成本，因此使用該方法提取金屬只適用小批量、高品質的礦石原料。

三、生物冶金技術的優勢和其發展未來趨勢

生物冶金技術是未來礦產行業進行清潔發展的理想方向，生物冶金技術在提純金屬時沒有焙燒的過程、對能源的消耗小，能最大限度的對低品質礦石進行最大程度的提純，同時還可以循環利用，降低了冶煉成本，最大程度的提高經濟收益。

生物冶金技術的未來發展趨勢是廣闊的，可以更加便利的在一些傳統冶金廠進不去的深山里建廠提取金屬，優化提純工藝流程，對環境的危害也很小，能重復循環利用，在未來時代發展過程中必然就有廣闊的應用前景。

結語：

生物冶金技術在這幾十年里取得了長足進步，但是我國的生物冶金技術起步較晚，同西方國家還有著一定差距，我們應該把握生物冶金技術的主要技術，立足于長遠，注重各個學科的溝通連接，使最新的實驗室生物冶金技術能盡快轉變為工業應用。

參考文獻：

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