细菌冶金

细菌冶金又称微生物浸矿，是近代湿法冶金工业上的一种新工艺。它主要是应用细菌法溶浸贫矿、废矿、尾矿和大冶炉渣等，以回收某些贵重有色金属和稀有金属，达到防止矿产资源流失，最大限度地利用矿藏的一种冶金方法。

这种能吃金属的细菌最早发现于1905年，德国的德累斯顿的大量自来水管被阻塞了，拆修时发现管内沉积了大量铁末。科学家在显微镜下从铁末中找到了一种微小的细菌，这种细菌能分解铁化合物，并把分解出来的铁质“吃下去”。这些自来水管中的铁细菌，因“吃”了水中铁的化合物，“暴食”而死，铁末沉积在管内。

在毛里塔尼亚，人们发现深水潜水泵中的零件表面坑坑洼洼的，好像被什么东西咬过似的，后来，经化验才知道，这里的水中生长着一种“吃”铁的细菌，它们一见钢铁做的潜水泵下水，就蜂拥而上，抢吃起来。

而将细菌应用在冶金业最早是在1974年，当时美国科学家凯勒尔和西克勒从酸性矿水中分离出了一株氧化亚铁杆菌。此后美国的布利诺等又从犹他州宾厄姆峡谷矿水中分离得到了氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌，用这两种菌浸泡硫化铜矿石，结果发现能把金属从矿石中溶解出来。至此细菌冶金技术开始发展起来。

在美国，约有10%的铜是用这种方法获得的，仅宾厄姆峡谷采用细菌冶铜法，每年就可回收铜7万多吨。更引人注目的是铀也可采用细菌冶金法采冶回收。

参与细菌冶金的细菌有很多种，主要有以下几种：氧化硫硫杆菌、排硫杆菌、脱氨硫杆菌和一些异养菌、氧化亚铁硫杆菌（如芽孢杆菌属、土壤杆菌属）等。

细菌冶金中的微生物多为化能自养型细菌，它们一般多耐酸，甚至在pH值为1以下仍能生存。有的菌能氧化硫及硫化物，从中获取能量以供生存。

关于细菌从矿石中把金属溶浸出来的原理，至今仍在探讨之中。有人发现，细菌能把金属从矿石中溶浸出来是细菌生命活动中生成的代谢物的间接作用，或称其为纯化学反应浸出说，是指通过细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后通过硫酸或硫酸铁作为溶剂浸提出矿石中的有用金属。硫酸和硫酸铁溶液是一般硫化物矿和其他矿物化学浸提法（湿法冶金）中普通使用的有效溶剂。例如氧化硫硫杆菌和聚硫杆菌能把矿石中的硫氧化成硫酸，氧化亚铁硫杆菌能把硫酸亚铁氧化成硫酸铁。

也有的研究者认为，细菌冶金的原理是细菌对矿石具有直接浸提作用。他们发现，一些不含铁的铜矿如辉铜矿、黝铜矿等不需要加铁，氧化亚铁硫杆菌同样可以明显地将铜浸出；也就是说，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。

还有的研究者发现，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，从而使金属从矿石中溶解出来。电子显微镜照片也证实：氧化硫硫杆菌在硫结晶的表面集结后，对矿石侵蚀有痕迹。此外，微生物菌体在矿石表面能产生各种酶，也支持了细菌直接作用浸矿的学说。

根据矿石的配置状态，其生产形式主要有以下3种：

（1）堆浸法。通常有矿山附近的山坡、盘地、斜坡等地上，铺上混凝土、沥青等防渗材料，将矿石堆集其上，然后将事先准备好的含菌溶浸液用泵自矿堆顶面上浇注或喷淋矿石的表面（在此过程中随之带入细菌生长所必需的空气），使之在矿堆上自上而下浸润，经过一段时间后浸提出有用金属。含金属的侵提液积聚在矿堆底部，集中送入收集池中，而后根据不同金属性质采取适当方法回收有用金属。

这种方法常占用大面积地面，所需劳动力亦较大，但可处理较大数量的矿石，一次可处理几千到几十万吨。

（2）池浸法。在耐酸池中，堆集几十至几百吨矿石粉，池中充满含菌浸提液，再加以机械搅拌以增大冶炼速度。这种方法虽然只能处理少量的矿石，但却易于控制。

（3）地下浸提法。这是一种直接在矿床内浸提金属的方法。这种方法大多用于难以开采的矿石、富矿开采后的尾矿、露天开采后的废矿坑、矿床相当集中的矿石等。其方法是在开采完毕的场所和部分露出的矿体上浇淋细菌溶浸液，或者在矿区钻孔至矿层，将细菌溶浸液由钻孔注入，通气，其溶浸一段时间后，抽出溶浸液进行回收金属处理。

这种方法的优点是，矿石不需运输，不需开采选矿，可节约大量人力和物力，矿工不用在矿坑内工作，增加了人身安全度，还可减轻环境污染。

细菌冶金与其他冶炼方法相比具有许多独特的优点：

（1）普通方法冶炼金属要采矿、选矿、高温冶炼，而细菌冶金可以在常温、常压下，将采、选、冶合一，因此设备简单、操作方便，工艺条件易控制、投资少、成本低。

（2）细菌冶金适宜处理贫矿、尾矿、炉渣，小而分散的富矿和某些难以开采的矿及老矿山废弃的矿石等，可达到综合利用的目的。

（3）细菌可以完成人工采矿无法完成的采矿任务。因为细菌个体非常小，可随水钻进岩石和矿渣的微小缝隙里，把分散的金属元素集中成为可用的金属。

（4）传统的开采及冶炼技术常常产生巨大的露天矿坑和大堆废矿石与尾矿，导致地表的破坏；冶炼硫化矿和燃烧高硫煤产生尘埃和二氧化硫均危害环境，而细菌冶金对地表的破坏降低到最低限度，亦无需熔炼硫化矿，减少了公害。

细菌冶金技术虽已取得了很大的发展，但也存在着一些如工艺放大、金属回收周期、回收率之类需要解决的问题。即便如此，它的前景依旧是光明的。