微生物與冶金工業的發展微生物冶金的原理前言

隨著人類社會的快速發展，人類對自然資源的需求量與日俱增，自然礦產資源的枯竭，對礦冶工作提出了更高的要求。微生物冶金技術是近代學科交叉發展生物工程技術和傳統礦物加工技術相結合的工業上的一種新工藝，其能耗少、成本低、工藝流程簡單、無污染等優點，在礦物加工、三廢治理等領域展示了廣闊的應用前景，并取得了較好的經濟效益。1微生物冶金技術生物冶金:是利用某些微生物或其代謝產物對某些礦物（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，從礦石中將有價元素選擇性浸出，制備高純金屬及其材料的新技術。

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

生物浸出：硫化礦的細菌浸出的實質是使難溶的金屬硫化物氧化，使其金屬陽離子溶入浸出液，浸出過程是硫化物中S2-的氧化過程。生物氧化：對于難處理金礦，金屬以固-液體或次顯微形態被包裹于砷黃鐵礦、黃鐵礦等載體硫化礦物中，應用傳統的方法難于提取，很不經濟。應用生物技術可預氧化載體礦物，使載金礦體發生某種變化，使包裹在其中的金屬解離出來，為下一步的氰化浸出創造條件，從而使金屬易于提取。生物分解：鋁土礦存在許多細菌，該類微生物可分解碳酸鹽和磷酸鹽礦物。微生物濕法冶金技術是一門新興的礦物加工技術,它包括微生物浸出技術和微生物浮選技術。公元11世紀，我國史書記載有“膽水浸銅”，可見古人很早就會利用生物冶金技術。

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

2微生物濕法冶金的發展1958年美國用細菌在銅礦中浸出了金屬銅，之后有20多個國家的學者開展了微生物冶金工業的應用的研究。1966年加拿大細菌浸出鈾的研究和工業應用獲得成功，使得應用微生物技術在低品位金屬礦、難浸金礦、礦冶廢料、礦冶廢料處理等方面的應用呈現較好的前景。已經實現了銅礦、鈾礦、金礦等一系列礦種的微生物浸出生產。南非、加拿大、美國、英國先后有工廠投入生產應用。生物冶金細菌學研究進展abcde幾種浸礦細菌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），拉開了生物冶金細菌學的研究。現在已經發現Acidithiobacillusferrooxidans、Leptospirillumferrooxidans和Acidiphiliumspp等幾十個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用價值的一個種。屬革蘭氏陰性，化能自養菌，好氧嗜酸，主要生長在pH1-3的環境中。到80年代，對難浸出礦石進行細菌預氧化的工業實踐大大推進了微生物技術在礦石冶金的應用。在加拿大、俄羅斯、印度等國，廣泛使用細菌法溶浸鈾礦。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。用細菌法溶浸鎳礦石，只需5-15天，可浸出鎳80%－90%，而無菌溶鎳的提取率僅為9.5%－12%

在微生物濕