細菌浸出開採是指用含有細菌或其代謝產物的溶浸液，通過微生物的生物化學作用，使礦石中不溶性有用成分轉變成可溶性鹽類進入水溶浸液中，經加工處理提取有用成分的開採方法，參與浸出的細菌有兩類：一類是化能自養細菌，其中有硫桿菌屬和硫化葉菌屬，另一類是化能異養細菌，其中有芽袍桿菌屬、假單胞菌屬、沙雷氏菌屬及青黴素和真菌中的某些菌種。廣泛用於金屬浸出的細菌主要是硫桿菌屬中的氧化硫桿菌。在細菌浸出過程中，細菌能起生物催化作用，加速礦石中的有用成分浸出。
基本介紹
- 中文名：細菌浸出開採
- 外文名：Bacteria leaching from mining
- 學科：採礦工程
- 領域：能源
- 範圍：地下開採
- 細菌分類：化能自養細菌、化能異養細菌
主要作用,工藝流程,影響細菌浸出的因素,細菌培養方法,發展趨勢,
主要作用
主要作用有：一是將硫化物中的硫氧化成硫酸，把低價鐵氧化成高價鐵。間接促使金屬硫化物的溶浸；二是在浸出過程中，礦石表面可能覆蓋一層硫薄膜，妨礙溶浸劑與礦物接觸，而硫桿菌能把硫氧化，破壞硫薄膜，使浸出順利進行；三是氧化亞鐵硫桿菌等能直接侵蝕某些金屬硫化物。細菌浸出套用於處理低品位礦石和平衡表外礦石以及用常規方法難處理的礦石。可用細菌浸出的有銅、鈾、鋅、鑽、鎳等硫化礦石與某些氧化礦石。例如用氧化亞鐵硫桿菌浸出低品位礦石中的銅和鈾，用某些微生物的代產物(含胺基酸)再加氧化劑浸出砂質，粘土質貧金礦石中的金用氧化亞鐵硫桿菌預氧化處理、氰化浸出低品位含金硫化礦石中的金以及砷黃鐵礦中的金。
工藝流程
礦石的細菌浸出工藝除細菌的培養與含菌溶浸液的配製外，其他均與常規的浸出工藝相同。細菌浸出工藝流程是，將適當的菌種與細菌培養基混合培養，經過培養的細菌液與所選用的溶浸劑配製成溶浸液，將溶浸液噴淋到礦石堆或通過注液鑽孔注入到地下含礦層中，含有細菌的溶浸液與礦石中的有用成分經化學反應後產生浸出液，將浸出液集中輸送至地表加工，用濕法冶金方法回收其中的有用成分形成產品，所產生的貧液再返回到細菌培養池反覆利用。
影響細菌浸出的因素
影響細菌浸出的主要因素有五種：
(1)培養基種類.為了使細菌生長繁殖，使用對細菌適宜的培養基，使用的培養基因菌種而異。
(2)pH值。在細菌浸出過程中，溶液的P值對細菌的繁殖與浸出效果影響較大，氧化亞鐵硫桿菌最適宜的pH值範圍為2-2.5。pH值在2.0以下時，細菌生長速度降低。隨著pH值增高，細菌對亞鐵的氧化活性急劇下降，當pH為4時，溶液中產生Fe(OH)3膠體，並沉澱在礦石表面，堵塞礦粒間的孔隙，阻礙礦石中有用成分的浸出。導致浸出率下降。
(3)溫度。在細菌浸出過程中，細菌的生長繁殖和浸出反應都與溫度有很大關係。當細菌在最適宜的溫度下生長時。浸出量多。氧化硫桿菌和氧化亞鐵硫桿菌浸出最適宜的溫度為25-30℃。
(4)金屬離子濃度。在細菌浸出過程中，隨著不斷的浸出。溶液中金屬離子濃度逐漸增高。為使細菌在這樣的溶液中生長活動，需要不斷提高細菌的適應性，一般是使用在逐步提高金屬離子濃度的同時，連續幾次移植培養的方法。
(5)培養方式。細菌培養方式不僅影響著細菌的培養效果，也影響有用成分的浸出效果。細菌培養方式有靜置培養和振盪培養，即通過管道向培養池通壓縮空氣，既供給了氧。又起到振盪培養的作用。試驗表明振盪培養能有效地促使細菌生長繁殖，也有利於有用成分的浸出。
細菌培養方法
實驗室培養細菌的方法是將調整好PH值的培養基放入潔淨的錐形瓶中，加入1-10ml礦坑水或者若干潮濕的礦泥或岩芯，測定和調整pH值，置於28-32℃恆溫振盪器內振盪培養。工業生產的細菌培養在專用設備內進行。該設備主要由生物發生器和混合槽組成。生物發生器中裝入細菌載體菌種液或貧液，通入壓縮空氣和加入細菌所需的營養，並用儀表檢測發生器中PH值、氧化還原電位和溫度並進行控制，以利於細菌的培養，培養好的細菌液通過管道，流入有酸液的混合槽，經攪拌製成溶浸液以備使用。
發展趨勢
自1958年美國利用細菌浸出銅和1966年加拿大利用細菌浸出鈾的研究和工業套用獲得成功之後，世界上已有30多個國家開展了這一方面的研究工作。據初步統計。80年代末，全世界銅產量中的15%來自細菌浸出，美國用這種方法得到的銅占其銅產量的10%以上。除銅和鈾外，用細菌浸出鑽、鎳、錳、鋅、金、銀、鉑、鉻和鈦等19種金屬也獲得一定效果。
由於細菌氧化速度慢，浸出時間長，細菌的培養和繁殖受到一些客觀條件制約。可使用的菌種大多是氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫桿菌。為此，細菌浸出套用還很不廣泛，大多停留在實驗室和半工業試驗階段。發展趨勢是研究新的菌種，擴大菌種範圍，簡化細菌生長繁殖環境，通過離心法製備細菌濃縮液，縮短細菌培養時間等，使細菌浸出套用範圍更加廣泛，達到大規模的工業套用。
