生物冶金技术研究综述

文章 编号 ： １ ６ ７ ２ — １ １ ５ ２ （ ２ ０ １ ４） ０ １ — ０ ０ ０ ９ — ０ ２
１ 生 物冶 金技术 研 究的总体 状 况 生 物六 界 除病毒 外均 能从 自然 界 提取 和富 集金
属， 但从冶金角度出发 ， 真正能够应用于工业生产并 进行系统研究的是微生物 ， 其中最主要的是细菌。 生
量以合成细胞物质 。生物冶金中常用 的主要菌种的
生理 特性 详见 表 １ 。
表 １ 生 物 冶 金 中 主要 菌 种 及 其 生 理特 性
模为 ９ ６ ０ ｔ ／ ｄ 。美 国、 澳大利亚 、 智利 、 南非 、 日 本等国 生物 冶金 产业化 发展 相对 领 先 ，中国及 欧盟也 在 近 ｌ ０ 年先后投入巨资进行生物冶金领域的系统研究 。 中 国在微 生 物 冶金 方 面 的 系统 研 究 始 于 ２ ０ ０ ４年 的
“ ９ ７ ３计 划 ” （ 即生 物 冶金 重 大 基 础 研 究 项 目—— 微
菌种 细胞形态及大 营养类型 呼吸类型 生长温度 生长 ｐ Ｈ条
小Ｉ ｐ ， ｍ
．
／ ｃ ｃ
．
件
氧化亚铁 短杆状 ， １ ５ ３ ５ Ｏ （ ０ ５ ６ ． ０ ５ ～ Ｏ ． ７ ） × 化能自 养 专性好氧 最适宜 ２ ５ 最适宜 ２ 硫杆菌 （ １ ５
此 之外 ， 还 有 近年来 发 现 的酸热 硫化 叶片 菌 、 嗜酸 热
使更多不同种类的高品位 、普通矿产资源得到有效 利用 ， 而且能应用于各种其他冶金技术无法适用的低
品位矿物资源开采 ； 工艺流程与装置设备简单 、 容易 操作 、 耗 能小 、 成本低 ； 污 染物排 放量 少 ， 绿 色环保 。
摘 要： 从生 物冶 金中 用到的主 要茵 种和工艺 种类两 方面 概述了目 前生 物冶 金技术研究的状况和发 展趋势， 并
且分析 了该技 术发展 中亟待 解决的两个 问题 ， 为生物 冶金技 术的研 究提供科 学依据。
关键词 ： 生物 冶金 茵种 中图分类号 ： Ｔ Ｆ １ ８ 工艺 产 业 化 文献标识码 ： Ａ
氧化 还原态 硫 化物 和 元素硫 （ Ｓ 。 ） ； Ａ． ｔ 不能 氧 化 Ｆ ｅ ，
缩， 从而获得金属物的湿法冶金技术 。 与传统冶金工
艺相比， 具有如下优点 ： 矿产资源适用范围广 ， 不仅能
但可以氧化还原态硫化物和元素硫 （ ｓ 。 ） ； Ｌ － ｆ 可 以氧 化Ｆ ｅ ２ ＋ ， 但不能氧化还原态硫化物和元素硫（ Ｓ 。 ） 。除
物冶金的主要微生物是利用 以矿物为营养基质 的细 菌 。生物冶 金 的实质 是利 用微 生 物的作 用加 速矿 石
料 中的金属 硫化 物转 化成 金属 氧化 物 ，并 电解形 成 金属 阳离 子进 入 溶液 ， 通 过进 一 步 的纯 化 、 富集 、 浓
德兴铜矿 ］ 的堆浸等 。 ２ 生物冶金中主要菌种及其生理特性 目前 ，研究 中分离 出的用于硫化矿生物浸 出的 菌种主要有氧化硫硫杆菌 （ Ｔ ｈ ｉ ｏ ｂ ａ ｃ ｉ ｌ ｌ ｕ ｓ ｔ ｈ ｉ ｏ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｎ ｓ ， 简称 Ａ ． ｔ ） 、 氧化亚铁硫杆菌 （ Ｔ ｈ ｉ ０ ｂ ａ ｃ ｉ ｌ ｌ ｕ ｓ ｆ ｅ ｒ ｒ ｏ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｎ ｓ ， 简 称 Ａ． ｆ ）和 氧化 亚 铁 微螺 茵 （ Ｌ ｅ ｐ ｔ ｏ ｓ ｐ ｉ ｉ ｆ ｌ ｌ ｕ ｍ ｆ ｅ ｒ ｒ ｏ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｎ ｓ ， 简称 Ｌ ． ｆ ） ， 其中 Ａ ． ｆ 既能 氧 化 Ｆ ｅ ， 也 能
杆 ｓ ］ （ Ａ ｃ ｉ ｄ ｉ ａ ｎ ｕ ｓ ｂ ｒ ｉ ｅ ｌ ｅ ｙ ｉ ， 简称 Ａ ， ｂ ） 等， 在一定的高
温环境条件下 ， 处理效率可达到 ９ ０ ％以上。 目前 ，生 物浸矿 中使 用 的微 生物 主要 是化 能 自
养 型微 生物 ，此类 微生 物 以 Ｃ Ｏ ： 为 主要碳 源 和 以无 机 含 氮 化合 物 为氮 源 ， 从无机物（ 铜、 铁 等低 价 态 金 属盐或 金属 氧化 物及 硫 、 氮等 ） 的氧化 过程 中获得 能
工程示范项 目、 福 建 紫金 山低 品位 铜 ， ］ 以及 江 西
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —１ ２ － １ ８
ห้องสมุดไป่ตู้
氧化亚铁 螺旋状 １ ． ５ — ４ ． ０ 微螺菌 ２ ， 化能自 养 兼性厌氧 ３ ０ ５ Ｏ ２ 最适宜 Ｏ～５ ． Ｏ
从 文献记 载来 看 ， 早在 公元 前 ２世纪 ， 我 国就 开 始 利用 微生 物堆浸 铜矿 ， 在 欧洲 ， 这 种生 物浸 矿技 术 的应 用始 于公元 ２世绁 ” 。 目前 已经 扩 大到 铜 、 铀、 铁、 锰、 金、 锌、 铅、 镍、 钻、 铬、 砷、 铝等 几 乎所 有 硫化 矿 的生 物浸 出 。世 界上 第 一座 大型 生物 冶金 厂是 加 纳的 Ａ ｓ ｈ ａ ｎ ｔ ｉ 生 物 氧 化 系 ， １ ９ ９ ５年 ， 设 计 处 理 规
总第 １ ４ ７期 ２ ０ １ ４年 第 １ 期
山 西 冶 金
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ ＭＥ Ｉ ’ ＡＬ Ｌ Ｕ ＲＧＹ
Ｔ ｏ ｔ ａ ｌ １ ４ ７ Ｎ ｏ ． １ ， ２ ０ １ ４
综 述
生物 冶金技术研 究综述
李 敏
太原 ０ ３ ０ ０ ０ ８ ） （ 太原工业学院化学与化工系 ， 山西
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０ １ ． ５ ）
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氧化硫硫 短杆状 ， ｌ ０ ～３ ７ ０ ． ５ ～ ６ ． Ｏ 杆菌 Ｏ ． ５ × 化能自 养 专性好氧 最适宜 最适宜
（ １ ． ０ ～ ２ ． ０ ） ２ ８ ３ ０ ２ ． ５ ～３ ． ５
生物冶金的基础研究 ） ， 在产业化方面也取得一定进 展 ，例 如广东 梅州 低 品位 铜矿 生物 冶金 国家 高技 术