细菌冶金论文

生物冶金 生物冶金是指在相关微生物存在时，由于微生物的催化氧化作用，将矿物中有价金属以离子形式溶解到浸出液中加以回收，或将矿物中有害元素溶解并除去的方法。许多微生物可以通过多种途径对矿物作用，将矿物中的有价元素转化为溶液中的离子。利用微生物的这种性质，结合湿法冶金等相关工艺，形成了生物冶金技术。浸矿微生物主要有氧化铁硫杆菌(thiobacillusferrooxidans)、氧化硫硫杆菌(thiobacillusthiooxidant)、硫化芽孢杆菌(sulfobacillus)、氧化铁杆菌(ferrobacillusferrooxi dant)、高温嗜酸古细菌(thermoacidophilicarchae bacteri a)、微螺球菌属(1eptospirillum)等。在有关生物冶金的报道Thiobacillusferrooxidans(氧化亚铁硫杆菌)为浸矿菌种的论文占绝大多数，但从研究者对浸矿细菌的分离及培养方法来看，应该是多个菌种的富集混合菌。它们有些生长在常温环境，有些则能在50～70℃或更高温度下生长。硫化矿氧化过程中会产生亚铁离子和元素硫及其相关化合物，浸矿微生物一般为化能自氧菌，它们以氧化亚铁或元素硫及其相关化合物获得能量，吸收空气中的氧及二氧化碳，并吸收溶液中的金属离子及其它所需物质，完成开尔文循环生长。 用于浸矿的几十种细菌，按其生长的最佳温度可以分为三类，即中温菌、中等嗜热菌与高温菌。硫化矿生物浸出过程包括微生物的直接作用和间接作用，同时还具有原电池效应及其它化学作用。直接作用是指浸出过程中，微生物吸附于矿物表面通过蛋白分泌物或其他代谢产物直接将硫化矿氧化分解。间接作用则指微生物将硫化矿物氧化过程产生的及其它存在于浸出体系的亚铁离子，氧化成三价铁离子，产生的高铁离子具有强氧化作用，其对硫化矿进一步氧化，硫化矿物氧化析出有价金属及铁离子，铁离子被催化氧化，如此反复。根据矿石的配置状态，生物冶金工业化生产主要有3种。 (1)堆浸法。这种方法常占用大面积地面，所需劳动力较多，但可处理较大数量的矿石，一次可处理几千至几十万吨。 (2)池浸法。在耐酸池中，堆集几十至几百吨矿石粉，池中充满含菌浸提液，再加以机械搅拌以加快冶炼速度。这种方法虽然只能处理少量的矿石，但却易于控制。 (3)地下浸提法。这是一种直接在矿床内浸提金属的方法。其方法是在开采完毕的场所和部分露出的矿体上浇淋细菌溶浸液，或者在矿区钻孔至矿层，将细菌溶浸液由钻孔注入，通气，待溶浸一段时间后，抽出溶浸液进行回收金属处理。这种方法的优点是，矿石不需要开采选矿，可节约大量人力和物力，减轻环境污染。 应用微生物浸矿，其优势在于：反应温和，环境友好，能耗低，流程短，特别适于贫矿、废矿、表外矿及难采、难选、难冶矿的堆浸和就地浸出，在矿石日益贫杂及环境问题日益突出的今天，微生物浸矿技术将是有效的金属元素提取、环境保护及废物利用的手段。近年来，国外该技术的研究已成为矿冶领域热点，细菌浸出已发展成了一种重要的矿物加工手段，利用此法可以来浸出铜、铅、锌、金、银、锰、镍、铬、钼、钴、铋、钒、硒、砷、镉、镓、铀等几十种贵重和稀有金属。 我国生物冶金研究的发展 中国是世界上最早采用生物冶金技术的国家，早在公元前2世纪，就记载了用铁从硫酸铜溶液中置换铜的化学作用，堆浸在当时就是生产铜的普遍做法。不过是在采铜、铁过程中不自觉地利用了自发生长的某些自养细菌浸矿。西汉《淮南万毕术》里有“白青(硫酸铜)得铁则化为铜”的描述。在公元11世纪大量应用了这种工艺，北末时代，又记载有“胆水浸铜”，产铜占当时总产量的15%～25%，仅江西铅山铜采矿场就年产19×104kg，安徽铜官山采场还超过铅山。 近年来，我国微生物浸出的研究和及工业化应用有了相当的发展。在浸矿微生物研究方面，张东晨、张明旭等对质粒在硫杆菌中普遍存在的观点提出了质疑，其研究结果表明，氧化亚铁硫杆菌对Fe2+、S等的氧化能力可能只是与拟核染色体DNA有关，而氧化亚铁硫杆菌的遗传物质就是拟核染色体DNA。徐晓军、孟运生等报道了经紫外线诱变的浸矿细菌，对黄铜矿的浸出率比原始菌提高了46%以上，到达浸出终点的时间比原始菌缩短了5～10d，浸矿细菌能更好地氧化浸出黄铜矿。赵清、刘相梅等利用DNA体外重组技术，构建了含有强启动子、可在tra基因诱动下转移的组成型表达的抗砷质粒pSDRA4。通过接合转移的方式将其导入专性自养极端嗜酸性喜温硫杆菌AcidithiobacilluscⅡIdW中，构建了冶金工程菌Acidithiobacilluscal dus(pSDRA4)，经检测，重组质粒在喜温硫杆菌中具有较好的稳定性，在无选择压力条件下传代50次基本保持稳定(重组质粒保留76%以上)，经抗砷性能检测，与野生菌相比，构建的喜温硫杆菌工程菌抗砷能力明显提高，从0mmol/L提高到45mmol/L。在工业化应用方面，生物浸出技术成功运用于江西德兴铜矿，并建成年产2000t电铜的堆浸厂。在广东大宝山建立了我国第一个生物浸铜中试基地。福建紫金山建成千吨级生物提铜堆浸厂。由北京有色金属研究总院与福建紫金山矿业有限公司承担的国家十五攻关项目“生物冶金技术工程化”，将在福建紫金山建成万吨级的生物提铜堆浸厂。同时，金精矿生物预氧化提金在山东莱州已开始工业应用。镍、锌等硫化矿的生物冶金亦得到不同程度的发展。 总体来说，我国生物冶金的工业应用规模较小、应用矿山较少、矿种单一，需加大力度发展。由于国内有90%的原生硫化矿为复杂低品位，因此这一技术应用前景十分广阔。目前，以中南大学邱冠周教授为首席科学家已正式启动“微生物冶金的基础研究”，该项目以教育部为依托、由中南大学为第一承担单位，北京有色金属研究总院、山东大学、中国科学院过程工程研究所、北京矿冶研究总院和长春环境研究院等单位协作承担，这标志着我国有色金属矿产选冶领域的基础研究进入了与国际一流水平同步的发展阶段。 生物冶金发展趋势及研究方向 生物冶金是近代学科交叉发展生物工程技术和传统矿物加工技术相结合的一种新工艺。生物工程应用于矿物加工无疑具有重要意义，目前发展趋势、研究方向和需要解决的问题主要有：①受极端条件的微生物选育；②基因工程菌的构建；③生物浸出机理；④低浓度溶液中镍、钴等金属的提取新技术；⑤浸出过程的优化与控制；⑥异养菌浸矿的研究；⑦高效反应器的研制；⑧地下生物溶浸技术的开发；⑨贵金属和稀有金属的生物吸附研究；⑩煤中硫的生物脱除的研究；铝土矿脱硅的研究；非金属矿(如高岭土)脱铁的研究；生物选矿药剂的研究。

。。。我也临沂大学的我们的作业也是这个

金属还原菌的前世今生 赖彦融 副研究员 工研院环安中心 金属-特别是铁,在担任蛋白质传输电子的角色中担任要角是一个相当明确的事实,其角色如同最终电子接受者(如:氧和硫分子).然而,直到最近,学者们才发现此扮演电子接受者的角色,也是维系厌氧微生物繁衍的命脉;除了在地壳表面含量丰富的三价铁氧化物,其他金属和非金属(metalloid)当中如:锰 (manganese),铀(uranium),铬(chromium),鎝(technetium),钴(cobalt), 硒(selenium)以及砷(arsenic)等皆可担任电子接受者的角色.微生物还原三价铁和其他金属氧化物不仅影响这些金属在生物地球化学的循环,同时也左右了有机物和营养基质在各介质环境中的宿命. 利用金属当作电子接受者的还原反应称为"铁异化型金属还原 (dissimilatory metal reduction)",有别於细胞将金属摄入所造成的金属还原. 此类微生物可藉著氧化氢气或有机物,同时伴随三价铁还原获取生长所需能量, 随著人类所能探索的空间,陆续在生物圈中被人类筛选而出.不过,并非所有铁异化型金属还原都涉及微生物生长的关系,例如:美国麻州大学Derek R. Lovley 研究指出,其他研究中的硫酸还原菌和甲烷生成菌也进行前述所说的行为,只不过相较於硫酸和二氧化碳,倾向选择铁还原反应. 铁异化型金属还原涉及议题相当广泛,从初期地球生态至目前生物复育技术皆有关连,只不过目前研究还在初期阶段,许多厌氧呼吸型态,并未受到特别关注;不过,这几年来,此项议题似乎有快速发展的趋势,特别是美国能源部 ( Department of Energy )和国家科学基金会(National Science Foundation)以相当高的基金支持铁异化型金属还原在地球化学和生物化学中的研究. 古生物呼吸模式推估 地质学家和微生物学家研究指出,三价铁还原反应应该是地球上最早期的呼吸型态;地质化学家甚至提出高量的紫外线放射(ultraviolet radiation)是造成初期地球含有大量三价铁和氢气的原因(如图示一),虽然三价铁还原伴随氢气氧化在热力学反应上是有利的途径,但是务必得在生物可生存的条件下或催化剂存在下才会反应;因此,能够满足此反应途径的微生物,在早期地球环境下获取能量, 逐渐取得生存优势. 图一 早期地球环境微生物代谢生长的机制 资料来源:ASM News. 2002. 68(5):231-7 当代生物地质化学循环,除了对氢气的氧化,现今的三价铁还原菌可同步还原三价铁并氧化有机物,此种微生物大部分不会对仰赖糖或氨基酸的发酵型微生物生存造成威胁,而且铁还原菌还能利用它们所制造的产物得以维生,如:在底泥环境下普遍生成的醋酸(acetate);此外,还原菌还可以氧化芳香族碳氢化合物和长链脂肪酸.因此,透过如此融洽的合作,发酵菌和铁还原菌就可以降解厌氧底泥当中复杂的有机物(如图示二).然而,在此还原反应过程中,四价锰可以比照三价铁还原方式,成为各种底泥和地下水含水层环境中主要的代谢途径. 除了一般的地质环境,此代谢方式依旧可以使微生物存活在极度严酷的环境下, 如美国麻州大学的Derek Lovley和Kazem Kashefi在太平洋深海热泉中,发现嗜热菌以三价铁为其电子接受者,并且可以以有机物为电子供给者,它们不仅在 121°C中可存活,在130°C的高温中还能够维持生命迹象,於是就将该古生菌命名为「品系121」.因此,也说明了仰赖此代谢途径的微生物,在地球生物圈中占有一定的份量. 图二 底泥和非饱和含水层环境中,微生物氧化有机物伴随转换三价铁机制 资料来源:ASM News. 2002. 68(5):231-7 三价铁和四价锰氧化物与环境中的微量元素和磷分子形成强而有力的键结,因此,一旦发生三价铁和四价锰还原,原本键结在其上的物质就会释出进入孔隙水体内,影响土壤中营养物型态甚至左右淡水水生环境繁衍的情形,因为磷的含量与藻类繁衍有相当大的相关. 许多铁异化型金属还原菌利用金属为电子接受者,影响了微量金属生物地球化学的循环情形.如:某金属还原菌可还原溶解相的六价铀为固体相的四价铀 (uraninite)沈淀;此元素的还原陈降可在海洋底泥中受到控制,在非含水层中, 此反应的进行就成为铀矿的普遍来源;另一方面,某些种类的铁还原菌可以还原溶解相的金氧化物Au(III)成为固相金元素Au(0),此反应机制说明了金矿形成的部分原因.在适当环境下,磁铁矿可经由铁还原菌代谢生成;在前寒武纪,大量磁铁矿伴随碳氢化物沈积在地壳,此现象可能是就是三价铁还原菌生存的具体地质特徵. 生物复育 当越多研究厘清,铁异化型金属还原菌(dissimilatory metal reduction microorganisms)在地球化学环境下所扮演的角色,就越能发现以此物种进行生物复育所能开发的巨大潜能.例如:当地质环境受到含油类或垃圾掩埋渗出污染,微生物耗尽地下水中微量可使用的氧气,形成极度厌氧的环境,原本富含三价铁的地质环境,此时造就了铁还原菌极佳的生存条件,使微生物能在此环境下催化有机污染物进行分解.根据地质化学和生物学者研究,在地下非饱和含水层环境中,大量的芳香族碳氢化合物,可被倚赖三价铁还原的微生物代谢分解.其铁还原菌株之一如:Geobacter metallireducens 已被证实为可氧化各类的芳香族碳氢化合物(如:酚,邻-甲酚,和甲苯等)的特殊菌株,研究指出若将铁还原菌特别驯养,能顺利将顽强的苯(benzene)和萘(naphthalene)在厌氧环境下进行分解. 虽然铁还原菌可顺利降解含水层中的有机污染物质,但降解速率实在缓慢; 根据研究显示,微生物能否在短时间将电子传递给铁氧化物,成为降解有机物的主要速率决定步骤,因此只要缩短电子传递的时间就等於加快反应进行,实验当中添加提升电子传输速率的物质(如:腐植酸,奎宁Quinone/ Hydroquinone等), 利用添加物内具有携带电子能力的奎宁分子,快速将电子传递至三价铁,而反应后生成的氧化态奎宁,接著获得生物提供的电子,再度与剩馀的三价铁进行另一个氧化还原反应,这些具有携带电子能力的奎宁就像催化剂一样,不断循环利用,使得细胞外的电子交换反应,可以大幅提升电子转换速率,间接影响不易分解的苯,氯乙烯,二氯乙烯和甲基第三丁基醚等的代谢速率. 铁异化型金属还原菌不仅有降解有机污染物的功能外,还可降低重金属污染藉著地下水造成的迁移效应;如:放射性荷种--铀,在开矿或制成过程中常造成土壤及地下水污染,可藉者微生物固化移动性金属物於管制区域,防止恶化周遭环境.一般情况下,受污染的地下水常含有少量溶氧和溶解性六价铀,研究指出可事先添加结构简单的有机物(如:醋酸)於环境中,使现地微生物耗尽环境中残留的溶氧和硝酸盐,造就一个适宜铁环原环境下,再倚靠金属还原菌利用剩馀的醋酸基质,还原金属污染物固化於限定范围内.初步结果显示,此反应机制可有效控制铀的扩散,而达到全部移除的效果,此原理同样也可运用在其他放射性金属污染整治技术上,如:鎝(technetium),钴(cobalt),和极毒性铬(chromium) 以及非金属的硒(selenium)等.(如图三所示) 图三 生物复育含铀金属污染地下水策略 (资料来源:Genome News Network. 12/12/2003 report & ASM News. 2002. 伴随金属还原的微生物发电 美国麻州大学环境微生物学家Derek. R. lovley发现了一种新的嗜糖微生物. Lovley 与Chaudhuri在弗吉尼亚州奥伊斯特湾研究移除地下水中含铀金属污染,意外发现这株Rhodoferax ferrireducens细菌将电子传给氧化铁. 实验证明,将这株细菌餵食糖时,它能把葡萄糖转化为二氧化碳,同时产生电子. 放入两槽式发电槽,这种细菌新陈代谢会紧紧黏附著阳极电极棒而快速将电子传入电极棒内(如图四所示),转换糖中有效电子足足有83%之多,与之前传统的嗜糖微生物燃料电池,10%发电效能的形成强烈对比. Lovley的微生物不仅可靠水果,甜菜和甘蔗裏找到的蔗糖,果糖和葡萄糖等单糖来完成工作,也可以依靠木头和稻草裏的木糖.由於稳定性强,这种细菌可以在4摄氏度到30摄氏度存活,最佳生长温度为25摄氏度. Lovley说:「此类微生物所能提供的电量并不大,不能满足大规模的用电,不过用在小范围的使用上并没有太大的问题,例如:太阳能面版的聚电,或许累积小量发电,还是可以节省某方面的电力使用;从短期来看,这种技术可以用来替代手机电池."想像一下,哪天你的手机电池没电了,而你只需顺手从身边舀上一小勺糖,放入手机裏,你就又可以继续通话了.」 总结 金属还原菌对人类的影响无远弗届,从早期生态环境的起源,到目前发电的应用, 样样都维系著人类的生活,若能早早发现此微生物的奥妙,人类的生活将有更显著的不同. 图四 Rhodoferax ferrireducens 在电极的上面的情形 资料来源:

微生物冶金技术及其应用 摘要:综述微生物冶金技术及冶金过程的机理,并介绍了该技术的历史沿革和发展现状。 关键词:微生物;冶金;机理;应用 0 引言 随着人类社会的快速发展,人类对自然资源的需求量 与日俱增,而自然矿产资源的枯竭,对矿冶工作提出了更 高的要求。微生物冶金技术是近代学科交叉发展生物工程 技术和传统矿物加工技术相结合的工业上的一种新工艺, 其能耗少、成本低、工艺流程简单、无污染等优点,在矿 物加工、三废治理等领域展示了广阔的应用前景,并取得 了较好的经济效益。 1 微生物冶金技术[1] 按照微生物在矿物加工中的作用可将生物冶金技术分 为:生物浸出、生物氧化、生物分解。 1·1 生物浸出 硫化矿的细菌浸出的实质是使难溶的金属硫化物氧化, 使其金属阳离子溶入浸出液,浸出过程是硫化物中S2-的 氧化过程。其浸出机理是: ———直接作用:指细菌吸附于矿物表面,对硫化矿直 接氧化分解的作用。可用反应方程式表示为: 2MS+O2+4H+细菌参与2M2++2S0+2H2O 式中M———Zn、Pb、Co、Ni等金属。 ———间接作用:指金属硫化物被溶液中Fe3+氧化,可 用以下反应式表示: MS+2Fe3+M2++2Fe2++S0 所生成的Fe2+在细菌的参与下氧化成Fe3+: 4Fe2++O2+H+细菌参与4Fe3++2H2 ———原电池效应。两种或两种以上的固相相互接触并同 时浸没在电解质溶液中时各自有其电位,组成了原电池,发 生电子从电位低的地方向高的地方转移并产生电流。例如, 对于由黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿组成的矿物体系,在浸出过 程中静电位高的矿物充当阴极,低的矿物则充当阳极: 阳极反应: ZnS Zn2++S0+2e CuFeS2Cu2++ Fe2++2S0+4e 阴极反应: O2+4H++4e 2H2O 原电池的形成会加速阳极矿物的氧化,同时细菌的存 在会强化原电池效应。 1·2 生物氧化 对于难处理金矿,金常以固-液体或次显微形态被包裹 于砷黄铁矿(FeAsS)、黄铁矿(FeS2)等载体硫化矿物 中,应用传统的方法难以提取,很不经济。应用生物技术 可预氧化载体矿物,使载金矿体发生某种变化,使包裹在 其中的金解离出来,为下一步的氰化浸出创造条件,从而 使金易于提取。在溶液pH值2~6范围内,细菌对载体矿 物砷黄铁矿的氧化作用可用下式表示: 4FeAsS+12·75O2+6·5H2O 3Fe3++Fe2++ 2H3AsO4+2H2AsO-4+H2SO4+3SO2-4+H++4e 生物预氧化方法其投资少、成本低、无污染等优点, 在处理难处理金矿过程中体现了理想的效果,并取得了较 好的经济效益。 1·3 生物分解[2] 铝土矿存在许多细菌,该类微生物可分解碳酸盐和磷 酸盐矿物。例如: Bacillus mucilaginous分泌出的多糖可和 铝土矿中的硅酸盐、铁、钙氧化物作用,应用Aspergillus niger、Bacillus circulans、Bacillus polymyxa和 Pseudomonus aeroginosa可从低品位铝土矿中选择性浸出 铁和钙。微生物分解碳酸盐矿物可用如下反应过程表示: 微生物代谢产生的酸使碳酸盐分解: CaCO3+H+Ca2++HCO-3 呼吸产生的CO2溶解产生H2CO3,从而加速碳酸盐的 分解: CaCO3+H2CO3Ca2++2HCO-3 2 生物冶金技术应用现状 2·1 微生物冶金技术的历史沿革[1,3] 1687年,在瑞典中部的Falun矿,人们使用微生物技 术已经至少浸出了2 000 000吨铜,但当时人们对其反应机 理并不清楚,细菌浸矿技术的发展十分缓慢。直到1947 年, Colmer与Hinkel首次从酸性矿坑水中分离出一种可以 将Fe2+氧化为Fe3+的细菌即氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)[3]。1954年, L·C·Bryner和J·V·Beck等人 开始利用该菌种进行硫化铜矿石的实验室浸出试验研究, 并发现该细菌对硫化矿具有明显的氧化作用。1955年10 月24日S·R·Zimmerley, D·Gwilson与J·D·Prater首次申 请了生物堆浸的专利并委托给美国Kennecott铜矿公司, 开始了生物湿法冶金的现代工业应用。 2·2 微生物冶金技术的应用现状[4] 2·2·1 微生物冶金技术在金、银矿石中的应用[5~12] 微生物湿法冶金技术在金、银矿中主要应用于氧化预 处理阶段,近年来已有6个生物氧化预处理厂分别在美国、 南非、巴西、澳大利亚和加纳投产。南非的Fairvirw金矿 厂采用细菌浸出,金的浸出率达95%以上;美国内华达州 的Tomkin Spytins金矿于1989年建成生物浸出厂,日处理 1 500 t矿石,金的回收率为90%;澳大利亚于1992年建 成Harbour Lights细菌氧化提金厂,处理规模为40 t/d。 巴西一家工厂于1991年投产,处理量为150 t/d。我国陕 西省地矿局1994年进行了2 000 t级黄铁矿类型贫金矿的细 菌堆浸现场试验,原矿的含金只有0·54 g/t,经细菌氧化 预处理后金的回收率达58%,未经处理的只有22%; 1995 年云南镇源金矿难浸金矿细菌氧化预处理项目启动,建起 我国第一个微生物浸金工厂。新疆包古图金矿经细菌氧化 预处理后,金浸出率高达92%~97%。 2·2·2 微生物冶金技术在铜矿石中的应用[13~17] 最初生物浸出铜主要用于从废石和低品位硫化矿中回 收铜,细菌是自然生长的,近年来这种方法已用来处理含 铜品位大于1%的次生硫化铜矿,称为生物浸出。现在, 美国和智利用SX-EW法生产的铜中约有50%以上是采用 生物堆浸技术生产的,如世界上海拔最高4 400 m的湿法炼 铜厂位于智利北部的奎布瑞达布兰卡,该厂处理的铜矿石 含Cu 1·3%,主要铜矿物为辉铜矿和蓝铜矿,采用生物堆 浸,铜的浸出率可以达到82%。生产能力为年产7·5万t 阴极铜。我国已开采的铜矿中85%属于硫化矿,在开采过 程中受当时选矿技术和经济成本的限制产生了大量的表外 矿和废石,废石含铜通常为0·05%~0·3%。德兴铜矿采 用细菌堆浸技术处理含铜0·09%~0·25%的废石,建成了 生产能力2 000 t/a的湿法铜厂,萃取箱的处理能力达到了 320 m3/h,已接近了国外萃取箱的水平。该厂1997年5月 投产,已正常运转了几年,生产的阴极铜质量达到A级。 福建紫金山铜矿已探明的铜金属储量253万t,属低品位含 砷铜矿,铜的平均品位0·45%,含As 0·37%,主要铜矿 物为蓝辉铜矿、辉铜矿和铜蓝。该矿采用生物堆浸技术已 建立了年产300 t阴极铜的试验厂,“十五”期间计划建立 更大的生产厂。 2·2·3 微生物冶金技术在铀矿石中的应用[18~20] 细菌浸铀也已有多年历史。葡萄牙1953年开始试验细 菌浸铀,到1959年时某铀矿用细菌浸铀浸出率达60%~ 80%。在60年代,加拿大就开始用细菌浸出ElliotLake铀 矿中的铀。在该区的3个铀矿公司都有细菌生产厂, 1986 年U3O8年产量达3 600 t。1983年成功地以原位浸出的方 式从Dension矿中回收了大约250 t U3O8。到目前为止,美 国、前苏联和南非、法国、葡萄牙等国都有工厂在用生物 堆浸法回收铀。1966年加拿大研究成功了细菌浸铀的工业 应用,用细菌浸铀生产的铀占加拿大总产量的10% ~ 20%,而西班牙几乎所有的铀都是通过细菌浸出获得的, 印度、南非、法国、前南斯拉夫、塔吉克斯坦、日本等国 也广泛应用细菌法溶浸铀矿。我国在20世纪70年代初, 也曾在湖南711铀矿作了处理量为700 t贫铀矿石的细菌堆 浸扩大试验,而在柏坊铜矿则将堆积在地表的含铀0·02% ~0·03%的2万多吨尾砂历经8年用细菌浸出铀浓缩物2 t 多。进入20世纪90年代后,新疆某矿山利用细菌地浸浸 出铀取得了良好的经济效益。此外,北京化工冶金研究院 在细菌浸矿方面做过许多研究工作,他们曾在相山铀矿进 行过细菌堆浸半工业试验研究,而赣州铀矿原地爆破浸出 试验及在草桃背矿石堆浸试验中也都应用了细菌技术。 2·2·4 微生物冶金技术在其它金属矿中的应用[21~24] 据报道,锑、镉、钴、钼、镍和锌等硫化物的生物浸 出试验比较成功。由此可知,氧化铁硫杆菌和喜温性微生 物可从纯硫化物或复杂的多金属硫化物中将上述重金属有 效地溶解出来。金属提取速度取决于其溶度积,因而溶度 积最高的金属硫化物具有最高的浸出速度。这些金属硫化 物可用细菌直接或间接浸出。除上述金属硫化物外,铅和 锰的硫化物、二价铜的硒化物、稀土元素以及镓和锗也可 以用微生物浸出。硅酸铝的生物降解曾被广泛研究,特别 是采用在生长过程中能释放出有机酸的异养微生物的生物 降解,这些酸对岩石和矿物有侵蚀作用。另外,它还应用 在贵金属和稀有金属的生物吸附锰、大洋多金属结核、难 选铜-锌混合矿、大型铜-镍硫化矿、含金硫化矿石、稀 有金属钼和钪的细菌浸取等众多方面。 3 结语 随着社会的发展,人类对自然资源的需求量与日俱增, 而自然矿产资源的枯竭,环境污染日益严重影响着人类的 生存与发展。为了解决这一问题,微生物冶金技术在矿产 资源中的应用愈来愈受到人们的重视。微生物冶金技术具 有工艺简单、投资少、环境污染少等许多优点,正发挥着 巨大的作用,显示出巨大的潜力和广阔的前景,将对人类 产生深远的影响。 参考文献: [1] 杨显万,沈庆峰,郭玉霞·微生物湿法冶金[M]·北京: 冶金工业出版社, 2003-09· [2] EhrlichH L·Manganese oxide reduction as a form of anaerobicrespiration [J]·Geomicrobiology Journal, 1987, 5 (4): 423~431· [3] A·R·Colmer, M·E·Hinkel·Theroleofmicroorganismin acid mine drainage·A preliminary report·Science, 1947, 106: 253~256· [4] 邱木清,张卫民·微生物技术在矿产资源利用与环保中的应 用[J]·《矿产保护与利用》, 2003 (6)· [5] J·Needham, L·Gwei—Djen·Science and civilization in China [J]·Chenistry and Chemical Technology, 1974 (5): 25, 250· [6] 徐家振,金哲男·重金属冶金中的微生物技术[J]·《有色 矿冶》, 2001 (2): 31~34· [7] 钟宏·生物药剂在矿物加工和冶金中的应用[J]·《矿产 保护与利用》, 2002 (3): 28~32· [8] 肖松文·《黄金》[J]·1995, 16 (4): 31· [9] Dutrizac, J·E·eta1·Miner·Sci·Ere·[J]·1974 (6) 2: 50· [10] Souraitro Nagpal eta1·Biohydrometallurgical Technologies, VolumeI [z]·ed·by Torma, A·E·eta1·A Pub~eafion of TMS, 1993·49· [11] J·盖维尔·生物预处理在菱镁矿尾渣浮选回收上的应用 [J]·《国外金属矿选矿》, 1999 (3)· [12] G·Rossi·Biohydrometallurgy [J], 1990: 1~7· [13] 刘大星,蒋开喜,王成彦·铜湿法冶金技术的国内外现状 及发展趋势[J]·《湿法冶金》, 1997 (6)· [14] 孙业志,吴爱祥,黎建华·微生物在铜矿溶浸开采中的应 用[J]·《金属矿山》, 2001·