生物冶金

生物冶金技术

生物冶金技术，又称生物浸出技术，通常指矿石的细菌氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物进行。这些微生物被称作适温细菌，大约有0.5-2.0微米长、 0.5微米宽，只能在显微镜下看到，靠无机物生存，对生命无害。这些细菌靠黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物如黄铜矿和铜铀云母为生。适温细菌和其他细菌通常生活在因硫氧化而产生的酸性环境中，如温泉、火山附近地区和富含硫的地区。

起源

由澳大利亚的一家公司培养的适温细菌最早是在西澳的一矿山中发现的，在含硫的酸性环境中，在高温条件下对可溶性金属有很好的聚积作用。适温细菌和其他“靠吃矿石为生”的细菌如何氧化酸性金属的机理不得而知。化学和生物作用将酸性金属氧化变成可溶性的硫酸盐，不可溶解的贵金属留在残留物中，铁、砷和其他贱金属，如铜、镍和锌进入溶液。溶液可与残留物分离，在溶液中和之前，采取传统的加工方式，如溶剂萃取，来回收贱金属，如铜。残留物中可能存在的贵金属，经细菌氧化后，通过氰化物提取。

技术特点

常规冶金技术在品位低的矿物加工过程中，成本比较高，污染非常大，使用生物冶金技术，通俗的讲就是用含细菌的菌液进行浸泡，这些微生物大多是一些化能自养菌，它们以矿石为食，通过氧化获取能量，这些矿石由于被氧化，从不溶于水变成可溶，人们就能够从溶液中提取出矿物。

浸矿工艺

微生物浸矿是指用含微生物的溶剂从矿石中溶解有价金属的方法。用微生物处理的矿石多为用传统方法无法利用的低品位矿、废石、多金属共生矿等。微生物浸矿过程机理的研究已有很长的历史，在细菌的生长、硫化矿分解等方面已有较深刻的认识。细菌浸矿过程是细菌生长及包括化学反应，电化学、动力学现象的硫化矿氧化分解的复杂过程。

微生物浸矿工艺

包括堆浸法、地浸法、槽浸法以及搅拌浸出法等。

堆浸法

堆浸一般都在地面以上进行。该工艺通常利用斜坡地形。将待处理大块矿石 (未经破碎或经过一段粗碎)堆置在不透水的地基上，形成矿石堆，在矿堆表面设置喷淋管路，向矿堆中连续或间断地喷洗沙设备洒微生物浸出剂进行浸出，并在地势较低的一侧建筑集液池收集浸出液。

地浸法

微生物地浸工艺也叫微生物溶浸采矿。这种浸矿工艺是由地面钻孔至金属矿体，然后从地面将微生物浸出剂注入到矿体中，原地溶浸有用矿物，最后用泵将浸出液抽回地面，回收溶解出来的金属。为了使微生物在地下能正常生长并完成浸矿作水泥生产工艺用，除了在浸出剂中加入足够的微生物营养物质以外，还必须通过专用钻孔向矿体内鼓入压缩空气，为微生物提供所需要的氧气和二氧化碳。

槽浸法

是一种渗滤型浸出作业，通常在浸出池或浸出槽中进行，槽浸也是因此而得名。微生物槽浸工艺多用来处理品位较高的矿石或精矿，待处理矿石的粒度一般为～3mm或～5mm。每一个浸出池（或槽）一次装矿石数十t至数百t，浸出周期为数十天到数百天。

搅拌浸出法

微生物搅拌浸出一般用于处理富矿或精矿。在进行浸出前，先将待处理矿石磨到一200目占90%以上的细度。为了保证浸出矿浆中微生物具有较高的活性，矿浆的固体浓度大都保持在20%以下。

生物冶金方法

生物湿法冶金

在自然界，微生物在多种元素的循环当中起着重要作用，地球上许多矿物的迁移和矿床的形成都和微生物的活动有关。生物湿法冶金是一种很有前途的新工艺，它不产生二氧化硫，投资少，能耗低，试剂消耗少，能经济地处理低品位、难处理的矿石。这种方法仍处于发展之中，它还必须克服自身的一些局限性，如反应速度慢、细菌对环境的适应性差，超出了一定的温度范围细菌难以成活，经不起搅拌，等等。为此，一些科学家建议应从遗传工程方面开展工作，通过基因工程得到性能优良的菌种。

生物湿法冶金是二十年来冶金领域十分活跃的学科之一。与传统氧化工艺相比，生物氧化工艺其成本低，无污染，对低品位难处理的硫化矿矿产资源的有效开发利用有着广阔的工业应用前景。相信在不远的将来，生物湿法冶金一定会得到更加广泛的应用。

生物浸出

生物浸出是指利用细菌对含有目的元素的矿物进行氧化，被氧化后的目的元素以离子状态进入溶液中，然后对浸出的溶液进一步进行处理，从中提取有用元素，浸渣被丢弃的过程。如细菌对铜、锌、铀、镍、钴等硫化矿物的氧化，即属于生物浸出。人类有目的的采用生物技术从矿物中直接或间接提取有用金属的方法。根据生物作用于目的矿物的过程与结果的不同，生物对矿物的氧化过程可以分为两类：生物浸出(：Bio—leaching)和生物氧化(Bio—oxidation)

优点

（1）提高金和贱金属的回收率；

（2）从商业角度证实下游技术如溶剂萃取、电积法可用于经生物技术处理过的溶液现物生产贱金属；

（3）生产过程的简单化降低了前期投入和运营费用，缩短了建设时间，维修简单方便；

（4）生产在常压和室温（约为25摄氏度）条件下进行，不用冷却设备，节约了投资和运营资本；

（5）生物浸出的废弃物为环境所接受，节约了处理废弃物的成本，生物浸出的废弃物的预防措施也很少；

（6）细菌易于培养，可承受生产条件的变化，对水的要求也很低，每百万水溶液中可溶解固体物2万份。

技术的缺点

（1）罐浸出的时间通常为4~6天，与焙烧和高压氧化的几小时相比，时间较长；

（2）难以处理碱性矿床和碳酸盐型矿床。

前景

生物冶金具有成本低，污染小，可重复利用的特点，是未来冶金行业发展的理想方向之一。