生物冶金技术应用与发展现状

５ 生物 冶 金技 术 国 内外 发 展 状 况
有记 载的最早 的生物 冶金 活动 是 １７ ６０年 ， 西 在 班 牙 的矿 坑 中 回收 细 菌 浸 出 的铜 Ｊ １５ 。 ９０年 美 国
开始 原生硫 化铜矿 表外 矿生 物 堆 浸试 验 ， 于 １５ 并 ９８
物冶炼条件从高温 、 高压及强酸强碱 的苛刻化学环 境下 改 变为常 温 、 常压及低 酸下 的温和反应 。 （） 备少 、 艺 流程 简 单 、 ２设 工 建设 周 期短 、 建 投 基 资少 ， 同时具备处理量大、 易操作、 生产成本低、 产品 价值高等特点。 （） ３冶炼 工 程 中无 Ｓ ： 有 害气 体 排 放 、 Ｏ等 溶液 可 循 环利 用 ， 境友 好 ， 节 约 了处 理废 弃 物 的成 本 ； 环 并 矿石元需细磨 ， 大幅降低能耗 ， 符合国家节能减排的 发 展要 求 。 （ 能较经济地处理常规法难 以处理的低品位矿 ４ ） 石， 提高资源利用率 ， 拓宽矿石领域， 适用于开发偏 远 且交 通不便 的地 区资 源 。
金属 留在 残 留物 中。并 且溶 液 可 与残 留物分 离 ， 在
浸矿微生物是可以直接或间接的参与金属硫化 矿或氧 化物 的氧化 和溶解 过程 的。细 菌在矿 物分 离 过程中的作用主要有以下几种方式 ： （ 微生物代谢的分泌物对 目标矿物的选择性 吸 １ ） 附、 中和 、 氧化还 原等作 用 。 （微 生物选 择性 地将 目标 矿物 成分 吸收 到代谢 ２ ） 环节， 然后 以另一 种 形 态或 价 态 将矿 物 成 分 释放 于
４ ４ 多金 属矿 ．
澳 大利亚 一家 公 司正 对 含 有铅 、 、 、 和 银 铜 锌 镍
的多金 属精矿 进行 实 验 ， 进 行 适 当 的工 艺 设 计 和 在 调整后 ， 物提取 技术 对 于 常规 方 法难 以分 离 的精 生 矿、 多金属矿 和含 多种金属 的尾 矿也相 当有 效 。
１ 概 述
矿产 资源 的开发 与利用 是支持 全球 经济发 展与 社会 进步 的重要 基础 之一 。随着全 球工业 化迅 速发
具有 成本低 、 污染 小 、 重 复利 用 的特 点 ， 未 来 冶 可 是 金行业 发展 的重要 方 向之一 ［ 引。
展带来的 自 然资源的飞速开发 ， 导致优质富矿资源 日趋枯 竭 ， 而 品位 低 以及 成分 复 杂 的贫 矿 资 源开 从 始受到人们 日渐关 注， 难选冶炼矿石所 占比例不断 攀升。常规冶金技术在对低品位低矿物的加工过程 中所体现出的产量低、 成本高、 污染大等缺点， 在技 术 和 经济上 已元 法满 足 工 业 生产 需 求 ， 微生 物 冶 金 技术逐渐受到人们的重视【 。 ｌ Ｊ 生 物冶 金技 术 又称 生 物浸 出技 术 ， 其本 质 是 利
４ ３ 镍 ．
硫化镍 采用 的氧化方 式 与黄铁 矿和砷 黄铁 矿极 为相似 ， 先将镍金 属 溶解 ， 采用 传 统 方 式 进行 加 工 。 采用生 物提取技 术 可实 现 金 属镍 的现 场 生产 ， 回收 率可 以达 到 ９ ％ 以上 。可 减少 焙 烧 炉 的投 资成 本 ， ０ 同时减 少运输成 本 和加工费 用 。
第３ ４卷第 ５期
２１ ０２年 １ Ｏ月
甘
肃
冶
金
Ｖ １ ３ Ｎｏ ５ ｏ． ４ ． Ｏｃ ． ２ １ ｔ ，０ ２
ＣＡＮＳ Ｕ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
文章 编 号 ：６ ２ ４ １２ １ ）５００ － １７ － ６ （０ ２ ０ －０ １ ３ ４ ０
生 物 冶金 技 术应 用 与发 展现 状
年获得了生物冶金史上第一个专利。直到 １７ ９４年 ， 美 国科学 家从酸 陛矿水 中分离 得到 了一 种氧 化亚铁 杆 菌 。此 后美 国的布利诺 等 又从犹 他州宾 厄 姆 峡谷 矿 水 中分 离 出了氧 化硫 硫 杆 菌 和 氧化 亚 铁 硫 杆 菌 ， 并用这两 种菌 浸泡 硫化 铜 矿 石 ， 果 发现 能 较 好 的 结
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环 境 中。
溶液中和之前 ， 采取传统加工方式 ， 如溶剂萃取等方
法 来 回收溶 液 中 的金属 ； 能 存 在于 残 留物 中 的金 可 属 ， 细菌 氧化后 ， 经 通过 氰化 物提取 。生物 冶金技 术
（ 微生物本身对 目标矿物 的选择性吸附、 ３ ） 中和
等作用 。 （） 物分泌 物及代 谢过程 对 目标 矿 物复 杂 的 ４微生
（ ．Ｓｈ ｏ ｏ Ｍｅａ ｕｇ ａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＸｉｎＵｎｖｒｉ ｆ ｒｈｔ ｔｒ ａ ｄＴ ｃｎｌ ｙ Ｘ ｉ ７ ０ ５ ，ｈｎ ； １ ｃ ｏｌ ｆ ｔｌｒｉ ｌ ｎｉ ｅｉ ， ａ ｉｅｓｙｏ Ａ ｃｉｃｕｅ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｉ １０ ５ Ｃ ｉａ ｌ ｃ ｎ ｎ ｔ ｅ ｏ ｍ
刘漫博 孙 ， 琦 李国平 李路路 范 燕 ， ， ，
西安 ７ ００ ） １０ ０ （． １ 西安建筑科技大学 ， 陕西 西安 ７ ０ ５ ； ． １０ ５ ２ 长庆石油分公 司第一输油处 ， 陕西
摘
要 ： 文 简要 介 绍 了生 物 冶 金 技 术 中微 生 物 的种 类 、 用 方 式 以及 该技 术 在 国 内 外 的 发 展 以及 工 业 应 用 现 状 ， 本 作
２
甘
肃
冶
金
第３ ４卷
吸附 、 氧化 还原 等物化作 用 。
业化 生产 。
４ １ 铜 ．
３ 生物 冶 金 工 艺分 类
生物冶金过程按其工艺大体上可分为堆浸工艺 和搅 拌浸 出工 艺 （ 即罐 提 取 ） 种 。堆 浸 工艺 适 用 两 于处理低品位矿石或废石 ， 搅拌浸出工艺适用于处 理高品位矿石或精矿【 ．。 ｌ ＿ ２ ３ １ 搅 拌 浸 出工艺 ． 搅拌 浸 出过程是 将矿石 破碎后 的矿浆输 送到悬 置有 生存 于 微 酸 性 环 境 的细 菌 容 器 的初 级 反 应 器 中， 绝大 部分浸 出发 生于该 阶段 。随着矿浆 的加入 ， 部分氧化 的矿浆进入到第二个反应器并发生最终的 氧 化 。浸 出的溶液 由第二个 反应 器进入下 一个容 器 中做固液分离 。固液分离采用循环洗涤的方式 ， 其 中溶液通过萃取得到金属或预处理后安全排放， 残 留物经 过处理 后 ， 于贵 金属 回收或作为 矿渣 。 用 该工艺因配置搅拌器和充气装置 ， 可充分快速 有 效 的进行反 应 ， 属 回收 率 高 、 金 易于 控 制 ， 在 反 但 应 过程 中对灌 的体 积 、 量 以及 通风情 况 、 数 搅拌器 等 条件具有较高的要求 ， 从而提高了设备运行和维护 的成本 ， 因此一般 只 适用 于 处 理小 批 量高 品位矿 石 或精矿 。 ３ ２ 堆 浸 工艺 ． 生物堆浸过程是先将粉碎的矿石堆积于由塑料 材料 围起 的堆浸 场 中 ， 用含 细 菌 和细 菌 营养 物 的稀 释过 的硫 酸溶液 喷淋 。金属从 含金 属硫源自文库 物的矿石 中浸出进入溶液 ， 所用溶液经矿堆浸出收集后 ， 可先 用传 统方 式 回收金属 。溶液 经处理 、 回收后 ， 可循 环 对矿 石进 行喷 淋 。 生 物堆浸 技术 与传 统 的选 冶技 术 相 比， 有 以 具
２ 浸 矿微 生 物 的 分 类及 其对 矿 物 分 离 的作 用 方 式
到 目前 为 止 ， 用 于浸 矿 的 细 菌 有 几 十 种 Ｊ 可 ， 最常见 的主要是 氧化 铁硫杆 菌 、 化硫硫 杆 菌 、 氧 氧化 铁 杆菌 等 。按其 最 佳 生长 温 度 大体 可 分 为 ３类 ： 中 温菌 （８— Ｏｑ ） 中等 嗜热菌 （Ｏ℃ ） ２ ３ ｃ 、 ５ 和高 温菌 （Ｏ ７ ｃ 等。 Ｃ）
并指 出了该技术的发展趋势以及工业化过程 中需要解 决的问题 。
关键词 ： 生物堆浸 ； 微生物 ； 生物冶金技术
中 图 分 类 号 ：Ｆ ８ Ｔ Ｉ 文 献 标 识 码 ： Ａ
Ａｐ ｌｃ ｔｏ ｎ ｖ ｌ ｐ ｅ ｔ ｏ ｏ ｅ ｃ ｉ ｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｄｅ ｅｏ ｍ ｎ ｆＢｉ ｌ ａ ｈ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ＬＵ Ｍａ —ｏ ，Ｕ ｉ， Ｉ ｕ —ｉｇ ， Ｉ ｕｌ Ｆ Ｎ Ｙ ｎ Ｉ ｎｂ Ｓ Ｎ Ｑ Ｌ ｏｐｎ Ｌ — ，Ａ ａ Ｇ Ｌ ｕ
把金属 从矿石 中溶 解 出来 。至 此 ， 物冶 金 技 术 才 生 开始得 到人们 的关 注并逐渐 发展 起来 。经过 多年 的 研究 与发展 ， 生物冶 金 技 术在 技 术 开 发 与工 业 化 进 程上 均取得 了 巨大 的进展 。
４２ 金 ．
绝大部分金产 自热液型矿床 ， 其本质上为黄铁
矿型， 并伴 生相 当数 量 的砷 。简 单 研磨 只 能使 金 的 回收率 达 到 １％ ～５ ％ 。随 着矿 坑 的延 深 和 氧 化 ０ ０
矿的衰竭 ， 矿床含硫量不断上升， 提取金属时 ， 需要 先行 处理 。澳大 利亚 的一处 金 矿 ， 用 了 生物 提 取 采 技术 ， 使金 的 回收 率提高 到 ９ ％ 一 ５ 。 ０ ９％
用自 然界中的微生物或其代谢产物通过对指矿石 的 细菌 氧化 或者 生物 氧化 ， 溶浸 矿 石 中有 用 金属 的一 种技 术 。这些 微生 物为适 温细菌 ， 靠无 机物生存 ， 对
生命无害， 它们可以通过多种途径对矿物作用 ， 将矿 物 中 的酸 性金 属氧 化 成 可溶 性 的金 属 盐 ， 溶 的贵 不
下特 点 ： （） １反应温 和 。利 用微 生 物催 化 氧 化作 用 ， 矿 将
大部分铜 矿 资源 是 以硫 化 黄铜 矿 的形 式存 在 。 澳大利 亚 的一 家公 司通过 高温细 菌对黄 铜矿 进行 实 验 ， 现铜 的溶解率超 过 ９ ％ 。并 通 过 溶剂 萃 取 和 实 ６ 电积 法 ， 使铜 的提取率 超 过 ９ ％。采 取 该技 术 不 仅 ５ 提 高铜 的浸 出率 和 回收率 ， 且 节 约 了将 铜 精 矿 运 并 到 冶炼厂 的费用 ， 降低 了工 业生产 成本 。