微生物浸出的應用進展

羅丹 翟慶祥 徐名特

（①新疆維吾爾自治區環境保護科學研究院烏魯木齊830000②東北大學沈陽110004③遼寧科技大學鞍山114000）

微生物浸出的應用進展

羅丹①翟慶祥②徐名特③

（①新疆維吾爾自治區環境保護科學研究院烏魯木齊830000②東北大學沈陽110004③遼寧科技大學鞍山114000）

微生物浸出技術是近年來出現的一項新工藝。隨著人類對地球上富有礦物資源的不斷開發和利用，有目的地利用某些微生物的繁殖生長特點，對目的礦物進行氧化處理，通過特定的工藝過程直接提取其中有用金屬的研究和應用越來越受到重視。本文主要介紹了微生物浸出的幾種應用，并提出了此領域的發展和展望。

微生物浸出生物氧化浮選脫硫

隨著人類對地球上富有礦物資源的不斷開發和利用，保護地球，保護人類自己的生存環境意識逐漸在不斷增強。在礦物資源的開發利用上，有目的地利用某些微生物的繁殖生長特點，對目的礦物進行氧化處理，通過特定的工藝過程直接提取其中有用金屬的研究和應用越來越受到重視。

微生物浸出又叫微生物冶金，系指利用微生物的生物化學作用浸出礦石中的有價金屬[1]。它是50年代才發展起來的新工藝。科學試驗和生產實踐證明，這種新工藝可以提取貧礦、殘礦、氧化礦以及廢石、廢渣中的多種金屬，它具有設備和工藝簡單，操作方便，投資少，收效快，能充分回收資源等特點。微生物浸出在金屬冶金(尤其是銅、鈾、金等)中已實現工業應用。

微生物浸出的應用主要體現在以下幾個方面：

1 銅的生物氧化提取

銅的生物氧化提取屬于原生礦物的微生物氧化工藝，其主要采用生物堆浸浸出－萃取－電積工藝，所得產品為陰極銅。生物浸出處理低品位銅礦時效果十分明顯[2]。

世界上第1座銅的生物堆浸工廠于20世紀60年代初期在美國的Kennecott銅業公司建成投產。此后，到20世紀80年代的20多年中，生物氧化一直處于對微生物本身的特性、氧化作用機理、對不同礦物的適應性、對環境生態的影響等方面的研究[3]。20世紀80年代以后，隨著對生物氧化過程研究的不斷進步、礦物資源品位的逐漸下降、金屬材料生產成本的日益提高及人們對生存環境的重視，生物氧化提取金屬工藝的優點顯出來。采用生物氧化提取技術可以經濟地從低品位銅礦石或廢石中回收用其他方法不能回收的銅資源，整個銅材的生產過程中既不產生尾礦，也不產生氣體，不污染環境，因而使得銅的生物氧化浸出廠迅速發展。

2 金的生物氧化提取

金的生物氧化提取屬于金屬解離微生物氧化工藝，其主要工藝為浮選精礦攪拌生物氧化預處理(或原礦堆浸生物氧化預處理)－CIP－解吸－電積工藝，所得產品為金泥，需進一步精煉。

和銅的生物浸出方式不同，到目前為止，金的生物氧化浸出主要限于處理難浸金礦石，作為氰化提金的預處理，而且浸出方式均采用浮選精礦攪拌浸出。1986年在南非巴伯頓金礦區，世界第一家生物槽浸廠在Fair view金礦投入生產[4]。

難處理金礦石是指金以細粒浸染狀賦存于硫化物、硅酸鹽、亞銻酸鹽或碲化物中，或由于礦石中存在炭質礦物，不經預處理則不適于直接氰化的礦石。礦石中的金或為物理包裹或化學覆蓋膜包裹，因而不能被有效地提取。

難浸金礦石基本上分為三種類型：第一類是由于非硫化脈石組分，如硅石或碳酸鹽包裹金，礦石中金粒太小，無法用磨礦解離，金粒難以接觸氰化液而使礦石難浸；第二類，也是最大的一類難浸金礦石，是金被包裹在硫化礦物一主要是黃鐵礦和砷黃鐵礦中，同樣由于嵌布粒度太細，很難使其解離而難浸，或由于銅、鐵、鎳等耗氰物質的存在，影響金的浸出；第三類是炭質金礦石，由于礦石中所含的炭具有相當的活性，金浸出后，其絡合物易被礦石中的活性有機炭吸附。

由于難浸金礦石的上述特點，處理此類礦石，通常是先采用氧化預處理，然后再用堿性氰化工藝回收金。

難浸金礦石的氧化預處理工藝在工業上采用的主要有3種方法：焙燒氧化、加壓氧化、生物氧化。由于其獨有的特點，生物氧化的研究和應用越來越引起人們的重視。自1986年至今，世界上已有10家金的生物氧化預處理提取廠投入生產。

3 微生物浸出脫硫

微生物浸出脫硫主要用于煤的選別，煤中的硫主要以黃鐵礦形式存在，因此大多研究限于黃鐵礦的微生物溶解，所用微生物為硫桿菌類，由于黃鐵礦的脫除不徹底，煤的脫硫不適用于堆浸，這就要求使用稍貴的處理方法一攪拌槽浸，同時1～3周的浸出周期也使得整個成本增加。使用空氣攪拌浸出槽可以加快浸出速度，增強浸出效果[6]。對所用煤，空氣攪拌浸出可縮短微生物的潛伏期約3天或25%[7]，同時加強了黃鐵礦的脫除，目前設備的設計還有待于改進，以使微生物浸出黃鐵礦更為經濟。

4 微生物助浮脫硫

更為快速的微生物脫硫方法取決于微生物選擇性地吸附于黃鐵礦表面，微生物覆蓋于黃鐵礦顆粒上使其表面強烈親水，從而加強了用泡沫浮選和油團聚法分離煤和黃鐵礦的能力。許多研究者已用氧化亞鐵硫桿菌進行嘗試并獲得了成功，研究表明，幾乎所有的其它微生物都能阻止黃鐵礦浮選[8]。事實上它們可能更適合于抑制黃鐵礦，目前這方面的研究正在深入進行。像其它物理分離方法一樣，微生物助浮脫硫法也要求黃鐵礦完全從煤中解離。因此，此技術對于細粒煤是有意義的，最好的工藝為浮選柱浮選和選擇性絮凝[9]。

此外微生物在其他礦物選別中的也在不斷推廣應用，微生物浮選技術改變了傳統浮選藥劑的概念和范疇，無疑對礦物加工技術有著深遠意義，其成果必將對21世紀浮選過程產生深遠影響。

[1]李齡值.微生物浸出及其應用[J].國外金屬礦選礦，1997(6)：45－48.

[2]黃銅礦生物浸出機制研究進展[J].金屬礦山，2012（2）：94－98.

[3]楊松榮.邱冠周.國外生物氧化技術的進展[J].有色金屬，2001(3)：17－23.

[4]金和基本金屬生物浸出的新進展[J].世界有色金屬，2002(5):28－31.

[5]童雄.微生物浸礦的理論與實踐[M].北京:冶金工業出版社，1997.

[6]王喜良.微生物在選礦中的最新應用[J].云南冶金，1999(4)：6－11.

[7]張明旭.李慶.皖南高硫煤微生物浮選法脫硫的研究[J].煤炭學報，2001(6)：32－36.

[8]印海南.煤炭微生物浮選脫硫新工藝[J].山西煤炭，2000(4)：21－23.

[9]中國科學院化工冶金研究所，難浸金礦石的處理[M].北京：北京大學出版社，1991.

收稿：2014－06－27

表5 方法比對%

3 結語

本文從溶劑、沉淀溫度、洗滌程度、空白4個方面驗證了氟硅酸鉀容量法測定錳礦石中二氧化硅的可靠性，條件試驗表明，選擇氫氧化鉀為溶劑，沉淀溫度時選擇用冰水冷卻，恒溫在20℃左右，洗滌沉淀的次數為5次～6次，空白根據含量選擇扣除，既提高了分析速度，降低了成本，和高氯酸冒煙法的結果相比較，又保證了分析的準確度和可靠性，表明該條件試驗下的氟硅酸鉀容量法是可靠的，令人滿意的。

參考文獻

[1]孫淑媛，孫齡高，殷齊西，符斌.礦石及有色金屬分析手冊/北京礦冶研究總院分析室編.北京：冶金工業出版社，2001.11重印

[2]巖石礦物分析.第2分冊，巖石、非金屬和黑色金屬礦石分析/《巖石礦物分析》編委會編著.4版.北京：地質出版社，2011.2（巖石礦物分析；2）

[3]非金屬礦及其制品標準匯編/建筑材料工業技術監督研究中心，中國標準出版社第五編輯室編.北京：中國標準出版社，2008.

收稿：2014-03-12