生物冶金技术论文

微生物湿法冶金应用技术的地位与前景摘要：生物湿法冶金是冶金领域十分活跃的学科之一，较传统氧化冶金工艺有很大的优势，有着广阔的工业应用前景。介绍微生物湿法冶金技术的概况以及其应用现状，并对其在未来的发展前景做出展望。关键词：湿法冶金；浸金；介绍；应用；前景;Microbial Hydrometallurgical Technologys Position and Prospect of ApplicationAbstract: Biological metallurgy is very active in the metallurgy field. Compared with the traditional oxidation process metallurgy ,it has a great advantage and is doomed to a broad industrial application prospect. To introduce of microbial hydrometallurgical technology and its application status, and make a prediction for the future development prospects.Key words: Hydrometallurgy ; Leaching; Introduction ;Applications ;Prospect ;生物湿法冶金是多年来冶金领域十分活跃的学科之一。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。一、生物湿法冶金介绍微生物湿法冶金技术是一门新兴的矿物加工技术,它包括微生物浸出技术和微生物浮选技术。微生物浸出技术始于20世纪50年代,并已在铜、铀贫矿的堆浸及含砷难处理金矿的预处理方面实现了工业化生产应用;微生物浮选技术在20世纪80年代出现,目前尚在实验室研究阶段。由于微生物湿法冶金具有环境危害小和资源利用率高的优点,在资源环境问题日益受重视的今天倍受关注,在矿物加工领域展示了广阔的应用前景。微生物浸矿是指用含微(一） 细菌浸铜迄今为止,利用微生物技术处理的铜矿石都是一些硫化矿。在微生物的作用下,矿石中的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，动力学现象的硫化氧化分解的复杂过程。主要有以下两种方式。1、 细菌直接作用浸矿。细菌对矿石存在着直接氧化的能力，细菌与矿石之间通过物理化学接触把金属溶解出来。某些靠有机物生活的细菌，可以产生一种有机物，与矿石中的金属成分嵌合，从而使金属从矿中分解出来。2、 细菌间接作用浸矿。细菌能把金属从矿石中溶浸出来，是细菌生命过程中的新陈代谢作用，例如细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后通过硫酸和硫酸铁作为溶剂浸提出矿石中得所有金属。微生物的湿法冶金有以下几方面的价值：1减少资金花费2工艺流程更容易改变3可以提高金属回收率4减少废气排放，保护环境。二、微生物冶金现状我国是一个有色金属矿产资源储量大国 ,同时也是消费大国。经过半个多世纪的生产消耗 ,易采易选冶矿已为数不多。现有的常规物理、化学选冶方法由于回收率低、资源损耗大、生产成本高和对环境污染严重等问题已不适应社会经济可持续发展要求。在此情况下 ,微生物在矿物分离方面的作用逐渐引起人们的重视 ,它既可用于矿物的就地浸出 ,也可用于工厂矿物处理、废水废渣处理。并且微生物浸矿具有生产成本低、投资少、工艺流程短、设备简单、环境友好、能处理复杂多金属矿物等优点 ,因此细菌浸矿的广泛应用 ,将引起传统矿物加工产业的重大变革 ,为人类、资源与环境的可持续发展开辟广阔的前景 。1947年 ,美国Colmer和 Hinkle从矿山酸性坑水中分离鉴定出氧化亚铁硫杆菌 ,并证实了微生物在浸出矿石中的生物化学作用 。细菌浸出在冶金工业上获得成功应用主要是3种金属的回收:铜、铀、金。自1958年美国利用微生物浸铜和1966 年加拿大利用微生物浸铀的研究及工业化应用成功之后 ,已有30多个国家开展了微生物在矿冶工程中的应用研究工作。而且继铜、铀、金的微生物湿法提取实现工业化生产之后 ,钴、锌、镍、锰的微生物湿法提取也正由实验室研究向工业化生产过渡 。我国微生物浸矿技术方面的研究是从 20 世纪 60 年代末开始的 ,已先后在铀、铜等金属的生产应用中取得成功 。(一） 细菌浸铜迄今为止,利用微生物技术处理的铜矿石都是一些硫化矿。在微生物的作用下,矿石中的铜硫化物首先被氧化溶解 出来,同时生成一些氧化能力较强的物质,如H2SO4, Fe2(SO4)3等,它们可以氧化其他铜硫化物或铜氧化物 。美国在细菌氧化堆浸处理铜矿方面起步较早 ,开展了多方面的研究 ,技术也比较成熟 ,1994 年采用此法生产的铜价值已超过3.5亿美元 。从世界上第1座铜的微生物堆浸工厂于 1950 年在美国的 Kennecott 铜业公司建成投产 ,到 20 世纪 80 年代 ,世界上 共有14座 (我国 2 座 )铜的微生物氧化提取厂投入生产 。（二） 细菌浸铀在大多数铀矿石当中 ,都存在一些金属硫化矿 ,比较常见的有黄铁矿（FeS2）。黄铁矿为浸矿细菌提供了能源 ,矿石受浸矿细菌的浸蚀作用 ,生成 FeSO4和 H2SO4 。FeSO4在细菌作用下 ,很快被氧化为 Fe2(SO4)3，而很好的氧化剂 ,又可以氧化黄铁矿:FeS2 + Fe2( SO4 )3 =3FeSO4 +2S反应生成的元素硫也是细菌的能源 ,受细菌氧化生成H2SO4 ,在 H2SO4和 Fe2 ( SO4)3存在的条件下 ,铀矿物被溶解 出来 ,反应如下:UO2 + Fe2( SO4 )3 =UO2SO4 +2FeSO4（三） 细菌浸铀的发展1965 年葡萄牙堆浸年产U3O8 45 t ,加拿大井下细菌回收8387.6 t/a ,法国井下和堆浸回收的U3O8 在40 t/a左右 。经过20年的发展 ,加拿大生物铀的年产量已达 420 t 之多。法国也有一些铀矿用细菌进行地下浸出 ,如埃卡尔勃耶尔铀矿原以化学浸出为主 ,后改用细菌浸出 ,到 1975 年产铀由原 25 t 增至635 t 。此外 ,美国、南非等也用这一方法生产铀。我国湖南某矿曾进行半工业试验 ,浸出率50 %60 % 。（四）难处理金矿的细菌氧化生物氧化工艺是近年发展起来的一种金矿氧化新工艺 ,其过程简单 ,投资少 ,生产成本低而且对环境的影响很低 ,现在越来越受到重视。目前金的生物氧化浸出主要限于处理难浸金矿石 ,作为氰化提金的预处理 ,而且浸出方式均采用浮选精矿充分搅拌浸出。（五）难浸金矿的细菌氧化工业难浸金矿的细菌氧化预处理最早是 1964 年法国人尝试利用细菌浸取红土矿物中的金 ,取得了令人鼓舞的效果。1977年苏联最先发表了实验结果。北美最先用搅拌反应槽对难浸金矿石及精矿进行细菌氧化 ,对于搅拌反应槽式细菌氧化厂的投产和推广 ,具有奠基作用。19841985 年 ,加拿大 Giant Bay微生物技术公司对北美及澳大利亚的30多种金精矿进行了细菌氧化实验。1986年南非金科公司的 Fairview金矿建立世界上第1个细菌氧化提厂 ,实现了难浸金矿细菌氧化预处理法的首次商用。继南非后 ,巴西、澳大利亚、美国、加纳、秘鲁等国生物技术预处理金矿的工厂纷纷投入运营。世界上第1座大型细菌处理厂是加纳的 Ashanti 生物氧化系统 ,1995 年扩建设计规模为 960 t/a。细菌冶金在美国的矿冶工程中已占有相当重要的地位 ,美国黄金总产量的1/3是用生物堆浸法生产的 。美国内华达州的 Tomkinspytins金矿1989年建成生物浸出厂 ,日处理1500 t 矿石 ,金回收率为90 % 。美国加纳Ashanti 微生物浸出厂在1994年能处理720 t/ d金精矿 ,年产黄金100万盎司。（六） 细菌浸出其他金属法国BRGM研究中心在乌干达建成 1 座年产钴 1000 t的细菌冶金厂 ,这意味着世界上 5 %的钴是用微生物法获得的。国内的研究主要以金川低品位镍矿资源 贫矿和尾矿为研究对象 ,进行微生物浸出试验研究。锰矿的微生物浸出主要用异养菌将矿石中的Mn4+还原成易溶解的 Mn2+。前苏联用无色杆菌属浸出尼柯波尔锰矿 ,浸出率达到80 %90 %。我国用 Tf 菌除去高硫锰矿中的硫 ,硫排出率81 %99 % 。三、未来的发展前景目前生物冶金技术研究与工业应用已经取得显著成交效，今后将受业界更加广泛的关注，并在高效浸矿菌选育、浸矿微生物的基因组和蛋白组学、生物浸出过程基础理论与工程化技术研究、生物冶金技术应用领域等几个方面得到更加系统的研究。随着高品位、易选冶的铜，镍，锌，钴，金等有色金属矿物资源的日益减少，低品位，难处理资源的开发日益增大，生物冶金技术将是本世纪最有竞争力的矿冶技术之一。高温浸矿菌浸出黄铜矿和异养菌浸出镍红土矿等技术将取得突破，生物冶金新技术不断涌现，生物冶金技术将得到更大的发展。生物冶金技术产业化应用越来越成熟，应用领域越来越广泛，生物冶金将具有广阔的应用前景。【参考文献】：1陶德宁，译.生物浸出与生物氧化技术在中国的研究与应用 J.湿法冶金，20032张在海，王淀佐，邱冠周，等.细菌浸矿的