微生物冶金概述

微生物與冶金工業(yè)的發(fā)展微生物冶金的原理前言

隨著人類(lèi)社會(huì)的快速發(fā)展，人類(lèi)對(duì)自然資源的需求量與日俱增，自然礦產(chǎn)資源的枯竭，對(duì)礦冶工作提出了更高的要求。微生物冶金技術(shù)是近代學(xué)科交叉發(fā)展生物工程技術(shù)和傳統(tǒng)礦物加工技術(shù)相結(jié)合的工業(yè)上的一種新工藝，其能耗少、成本低、工藝流程簡(jiǎn)單、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，在礦物加工、三廢治理等領(lǐng)域展示了廣闊的應(yīng)用前景，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。1微生物冶金技術(shù)生物冶金:是利用某些微生物或其代謝產(chǎn)物對(duì)某些礦物（主要為硫化礦物）和元素所具有的氧化、還原、溶解、吸收等作用，從礦石中將有價(jià)元素選擇性浸出，制備高純金屬及其材料的新技術(shù)。

按照微生物在礦物加工中的作用可將生物冶金技術(shù)分為：生物浸出、生物氧化、生物分解。

生物浸出：硫化礦的細(xì)菌浸出的實(shí)質(zhì)是使難溶的金屬硫化物氧化，使其金屬陽(yáng)離子溶入浸出液，浸出過(guò)程是硫化物中S2-的氧化過(guò)程。生物氧化：對(duì)于難處理金礦，金屬以固-液體或次顯微形態(tài)被包裹于砷黃鐵礦、黃鐵礦等載體硫化礦物中，應(yīng)用傳統(tǒng)的方法難于提取，很不經(jīng)濟(jì)。應(yīng)用生物技術(shù)可預(yù)氧化載體礦物，使載金礦體發(fā)生某種變化，使包裹在其中的金屬解離出來(lái)，為下一步的氰化浸出創(chuàng)造條件，從而使金屬易于提取。生物分解：鋁土礦存在許多細(xì)菌，該類(lèi)微生物可分解碳酸鹽和磷酸鹽礦物。微生物濕法冶金技術(shù)是一門(mén)新興的礦物加工技術(shù),它包括微生物浸出技術(shù)和微生物浮選技術(shù)。公元11世紀(jì)，我國(guó)史書(shū)記載有“膽水浸銅”，可見(jiàn)古人很早就會(huì)利用生物冶金技術(shù)。

“膽水浸銅法”，是指把鐵放在膽礬（硫酸銅的古稱(chēng)，又稱(chēng)石膽）水中浸泡，膽礬水與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，水中的銅離子被鐵置換而成為單質(zhì)銅沉積下來(lái)的一種產(chǎn)銅方法。

2微生物濕法冶金的發(fā)展1958年美國(guó)用細(xì)菌在銅礦中浸出了金屬銅，之后有20多個(gè)國(guó)家的學(xué)者開(kāi)展了微生物冶金工業(yè)的應(yīng)用的研究。1966年加拿大細(xì)菌浸出鈾的研究和工業(yè)應(yīng)用獲得成功，使得應(yīng)用微生物技術(shù)在低品位金屬礦、難浸金礦、礦冶廢料、礦冶廢料處理等方面的應(yīng)用呈現(xiàn)較好的前景。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了銅礦、鈾礦、金礦等一系列礦種的微生物浸出生產(chǎn)。南非、加拿大、美國(guó)、英國(guó)先后有工廠投入生產(chǎn)應(yīng)用。生物冶金細(xì)菌學(xué)研究進(jìn)展abcde幾種浸礦細(xì)菌SEM照片a：Acidithiobacillusferrooxidans；b：Acidithiobacilluscaldus；c：Acidithiobacillusalbertensis；d：Leptospirillumferrophilium；e：Acidiphiliumspp.最初是由Colmer與Hinkel，分離得到了氧化亞鐵硫桿菌（T.f），拉開(kāi)了生物冶金細(xì)菌學(xué)的研究?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Acidithiobacillusferrooxidans、Leptospirillumferrooxidans和Acidiphiliumspp等幾十個(gè)種屬普遍存在于浸礦廢水中的。嗜酸氧化亞鐵硫桿菌是目前生物冶金最有應(yīng)用價(jià)值的一個(gè)種。屬革蘭氏陰性，化能自養(yǎng)菌，好氧嗜酸，主要生長(zhǎng)在pH1-3的環(huán)境中。到80年代，對(duì)難浸出礦石進(jìn)行細(xì)菌預(yù)氧化的工業(yè)實(shí)踐大大推進(jìn)了微生物技術(shù)在礦石冶金的應(yīng)用。在加拿大、俄羅斯、印度等國(guó)，廣泛使用細(xì)菌法溶浸鈾礦。可以從低品位鈾礦石（0.01%－0.05%U3O8)中回收鈾、而其成本僅為其它方法的一半。用細(xì)菌法溶浸鎳礦石，只需5-15天，可浸出鎳80%－90%，而無(wú)菌溶鎳的提取率僅為9.5%－12%

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