生物冶金

生物冶金技術，又稱生物浸出技術，通常指礦石的細菌氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物進行。這些微生物被稱作適溫細菌，大約有0.5-2.0微米長、 0.5微米寬，只能在顯微鏡下看到，靠無機物生存，對生命無害。這些細菌靠黃鐵礦、砷黃鐵礦和其他金屬硫化物如黃銅礦和銅鈾雲母為生。適溫細菌和其他細菌通常生活在因硫氧化而產生的酸性環境中，如溫泉、火山附近地區和富含硫的地區。

起源

由澳大利亞的一家公司培養的適溫細菌最早是在西澳的一礦山中發現的，在含硫的酸性環境中，在高溫條件下對可溶性金屬有很好的聚積作用。適溫細菌和其他“靠吃礦石為生”的細菌如何氧化酸性金屬的機理不得而知。化學和生物作用將酸性金屬氧化變成可溶性的硫酸鹽，不可溶解的貴金屬留在殘留物中，鐵、砷和其他賤金屬，如銅、鎳和鋅進入溶液。溶液可與殘留物分離，在溶液中和之前，採取傳統的加工方式，如溶劑萃取，來回收賤金屬，如銅。殘留物中可能存在的貴金屬，經細菌氧化後，通過氰化物提取。

特點

常規冶金技術在品位低的礦物加工過程中，成本比較高，污染非常大，使用生物冶金技術，通俗的講就是用含細菌的菌液進行浸泡，這些微生物大多是一些化能自養菌，它們以礦石為食，通過氧化獲取能量，這些礦石由於被氧化，從不溶於水變成可溶，人們就能夠從溶液中提取出礦物。

生物冶金

浸礦工藝

微生物浸礦是指用含微生物的溶劑從礦石中溶解有價金屬的方法。用微生物處理的礦石多為用傳統方法無法利用的低品位礦、廢石、多金屬共生礦等。微生物浸礦過程機理的研究已有很長的歷史，在細菌的生長、硫化礦分解等方面已有較深刻的認識。細菌浸礦過程是細菌生長及包括化學反應，電化學、動力學現象的硫化礦氧化分解的複雜過程。

微生物浸礦工藝

包括堆浸法、地浸法、槽浸法以及攪拌浸出法等。

堆浸法

堆浸一般都在地面以上進行。該工藝通常利用斜坡地形。將待處理大塊礦石 (未經破碎或經過一段粗碎)堆置在不透水的地基上，形成礦石堆，在礦堆表面設定噴淋管路，向礦堆中連續或間斷地噴洗沙設備灑微生物浸出劑進行浸出，並在地勢較低的一側建築集液池收集浸出液。

地浸法

微生物地浸工藝也叫微生物溶浸採礦。這種浸礦工藝是由地面鑽孔至金屬礦體，然後從地面將微生物浸出劑注入到礦體中，原地溶浸有用礦物，最後用泵將浸出液抽回地面，回收溶解出來的金屬。為了使微生物在地下能正常生長並完成浸礦作水泥生產工藝用，除了在浸出劑中加入足夠的微生物營養物質以外，還必須通過專用鑽孔向礦體內鼓入壓縮空氣，為微生物提供所需要的氧氣和二氧化碳。

微生物浸礦工藝流程

槽浸法

是一種滲濾型浸出作業，通常在浸出池或浸出槽中進行，槽浸也是因此而得名。微生物槽浸工藝多用來處理品位較高的礦石或精礦，待處理礦石的粒度一般為～3mm或～5mm。每一個浸出池（或槽）一次裝礦石數十t至數百t，浸出周期為數十天到數百天。

攪拌浸出法

微生物攪拌浸出一般用於處理富礦或精礦。在進行浸出前，先將待處理礦石磨到一200目占90%以上的細度。為了保證浸出礦漿中微生物具有較高的活性，礦漿的固體濃度大都保持在20%以下。

生物冶金方法

生物濕法冶金

在自然界，微生物在多種元素的循環當中起著重要作用，地球上許多礦物的遷移和礦床的形成都和微生物的活動有關。生物濕法冶金是一種很有前途的新工藝，它不產生二氧化硫，投資少，能耗低，試劑消耗少，能經濟地處理低品位、難處理的礦石。目前，這種方法仍處於發展之中，它還必須克服自身的一些局限性，如反應速度慢、細菌對環境的適應性差，超出了一定的溫度範圍細菌難以成活，經不起攪拌，等等。為此，一些科學家建議應從遺傳工程方面開展工作，通過基因工程得到性能優良的菌種。

生物濕法冶金是二十年來冶金領域十分活躍的學科之一。與傳統氧化工藝相比，生物氧化工藝其成本低，無污染，對低品位難處理的硫化礦礦產資源的有效開發利用有著廣闊的工業套用前景。相信在不遠的將來，生物濕法冶金一定會得到更加廣泛的套用。

生物浸出

生物浸出是指利用細菌對含有目的元素的礦物進行氧化，被氧化後的目的元素以離子狀態進入溶液中，然後對浸出的溶液進一步進行處理，從中提取有用元素，浸渣被丟棄的過程。如細菌對銅、鋅、鈾、鎳、鈷等硫化礦物的氧化，即屬於生物浸出。人類有目的的採用生物技術從礦物中直接或間接提取有用金屬的方法。根據生物作用於目的礦物的過程與結果的不同，生物對礦物的氧化過程可以分為兩類：生物浸出(：Bio—leaching)和生物氧化(Bio—oxidation)

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優點

1）提高金和賤金屬的回收率；

2）從商業角度證實下游技術如溶劑萃取、電積法可用於經生物技術處理過的溶液現物生產賤金屬；

3）生產過程的簡單化降低了前期投入和運營費用，縮短了建設時間，維修簡單方便；

4）生產在常壓和室溫（約為25攝氏度）條件下進行，不用冷卻設備，節約了投資和運營資本；

5）生物浸出的廢棄物為環境所接受，節約了處理廢棄物的成本，生物浸出的廢棄物的預防措施也很少；

6）細菌易於培養，可承受生產條件的變化，對水的要求也很低，每百萬水溶液中可溶解固體物2萬份。

生物冶金證書

技術的缺點

1）罐浸出的時間通常為4~6天，與焙燒和高壓氧化的幾小時相比，時間較長；

2）難以處理鹼性礦床和碳酸鹽型礦床。

前景

生物冶金具有成本低，污染小，可重複利用的特點，是未來冶金行業發展的理想方向之一。

未來領域

未來，生物濕法冶金由於其利於環境保護、基建投資少、在某些情況下運作成本低等優越性，將獲得進一步的發展。可能獲得工業套用的領域有下列：

（1）基礎金屬浮選硫化精礦的細菌槽浸；

（2）難處理金礦的細菌堆浸氧化預處理；

（3）氧化礦的生物浸出；

（4）用微生物從水溶液中提取金屬。

21世紀是生物技術的世紀，生物技術的發展與進步必將影響人類活動的各個領域，對冶金自然會有進一步的滲透和影響。生物冶金技術為人類解決當今世界所面臨的礦產資源和環境保護等諸多重大問題提供了有力的手段，顯示出難以估計的巨大潛力。