生物技术在湿法冶金领域的应用现状及研究趋势
目前，高品位、易选别矿产资源日趋减少，低品位、难选冶资源日益受到重视。而传统的开发方式非常不适应开发低品位资源，而且对环境还有一定程度的破坏。资源开发与环境保护之间存在着诸多问题。因止匕对于低品位、难选冶资源的开发利用，微生物湿法冶金技术显示出了巨大潜力。
微生物冶金技术可以很经济地处理低品位、难处理矿石和传统开发方式留下的矿产废料且该技术对环境危害小、投资少、能耗低、药耗少。
微生物湿法冶金技术产生于上世纪中叶，是生物技术与湿法冶金技术相互交叉的边缘学科。经历了半个世纪的发展，其在产业化和基础理论研究方面均取得了长足的进步。本文是对生物技术在湿法冶金领域的应用现状、研究现状和研究趋势的概括总结。
1生物技术在湿法冶金领域的应用现状
1.1生物技术在金矿湿法冶金中的应用
微生物湿法冶金技术主要应用在金矿的氧化预处理阶段。我国1994年进行了2 000 t级黄铁矿类型贫金矿石的细菌堆浸现场试验，原矿中金品位0. 54 g/ t，经细菌氧化预处理，金的回收率达58%; 1996年，全国最大的微生物氧化提金连续半工业试验基地，处理能力为2一3 t/ d精矿，经对广西某金矿14t金精矿预氧化处理金的回收率达到82 6 0 o} 1};烟台黄金冶炼厂2000年建成投产生物氧化厂，加工的矿石为难处理含砷金精矿，处理量为60 t/ d。金精矿中的金采用常规方法浸出，回收率仅1000，而生物氧化预处理后，仍采用常规方法浸出，金的回收率高达96%;黄金冶炼厂于2001年4月建成并投产，采用CCD流程提取金，生产能力100t/d。近十几年来，国外也相继建立了多家生物氧化浸金厂，如南非的金矿厂，金的浸出率达95%以卫引;美国州1989年建成的金矿生物浸出厂，日处理矿石1 500t，金回收率为90%;澳大利亚于1992年建成细菌氧化提金厂，处理规模40t/ d，金回收率达到92% 。
1. 2生物技术在铜矿湿法冶金中的应用
我国已开采的铜矿中，85%属于硫化矿，而且在开采过程中受当时选矿技术和经济成本的限制产生了大量的表外矿石和废石，废石含铜通常为0.05%一0.3%。1997年5月，铜矿采用细菌堆浸技术处理含铜0 .09%一0.25%的废石，建成了生产能力2 000 t/ a的湿法铜厂，问;福建紫金铜矿已探明的铜金属储量253万t，属低品位含砷铜矿，铜的平均品位0. 45%，含As 0.37%。该矿采用生物堆浸技术浸出铜，并建成了年产300 t阴极铜的试验厂，目前正在进行建设年产20 000t阴极铜的微生物堆浸厂的可行性研究工作。目前，美国和智利生产的铜中约有50%以上都采用生物堆浸技术，如世界上海拔最高(4 400 m)的湿法炼铜厂处理铜品位为1.3%的铜矿石，铜浸出率达到82%
1.3生物技术在铀矿湿法冶金中的应用
我国于20世纪70年代初，在湖南711铀矿进行了处理量为700 t贫铀矿石的细菌堆浸扩大试验司;在柏坊铜矿则将堆积在地表的含铀0.02%~0.03%的2万多吨尾砂采用细菌浸出法处理，历经8 a,共生产铀浓缩物2t多;90年代初，核工业铀矿开采研究所对该矿山铀矿石进行了室内细菌浸出试验，并对该矿山某采场低品位矿石采用原地破碎细菌浸出技术，采用富含浸矿细菌的矿坑水进行留矿淋浸工业性试验;此外，核工业北京化工冶金研究院在细菌浸矿方面做了大量研究工作，如在相山铀矿进行的细菌堆浸半工业试验，在赣州铀矿进行的原地爆破细菌浸出试验，在草桃背矿区进行的细菌堆浸试验等。早在20世纪60年代，加拿大埃利奥特湖地区的一些矿山就进行了采用细菌地浸铀的研究，取得了显著的经济效益;西班牙、葡萄牙和法国，等也相继开展了细菌浸出的试验研究，并成功地把细菌氧化技术���用于铀矿石的浸出处理中。
1.4生物技术在其他金属矿湿法冶金中的应用
可用硅酸盐细菌脱除铝土矿中的SiO2在pH= 5 5 ~6 0、温度30~ 35℃、固溶物质量分数0一15%，���拌速度保持在300~400 r/ min时，Al2O3质量分数可从43. 5%提高到63. 9 %, SiO2质量分数从25.9%下降到9. 1%。
采用耐高pH(≥3.5)的诱变菌JC-3#分别浸出金川的贫矿和尾矿，镍、铜浸出率分别为83. 7 0%和82. 77 %;采用氧化亚铁硫杆菌(CTFS)和氧化硫硫杆菌(TT)按2 ：1的比例混合的混合菌液浸出金川贫矿石，镍、铜、钻的浸出率分别达92%一94 %, 48%一50%和88%一91%。
另外，微生物浸出技术也可用于浸出铅和锰的硫化物、二价铜的硒化物、稀土元素以及稼和锗，还可用于贵金属和稀有金属的生物吸附，锰、大洋多金属结核，难选铜一锌混合矿，大型铜一镍硫化矿，含金硫化矿石，稀有金属铂和抗的浸出等。
2生物技术在湿法冶金领域的研究现状
生物冶金是指利用微生物对矿石的分解作用来浸出有用组分。关于微生物浸矿机理，目前的研究结果，表明有直接作用机理、间接作用机理和复合作用机理。直接作用机理是指微生物与矿物表面接触，将金属硫化矿物氧化为酸溶性的金属离子和硫化物的原子团;间接作用机理指的是在多���属硫化矿床中(通常含有黄铁矿)，黄铁矿在自然条件下被缓慢氧化，生成FeSO4和H2SO4,在有微生物存在时，反应被催化得以快速进行，最终生成Fe2(SO4)3和H2SO4. Fe2(SO4)3是一种很有效的金属矿物氧化剂和浸出剂，可反过来继续氧化金属矿物。
一般认为，直接作用和间接作用是不能截然分开的，它们同时存在于微生物浸矿过程中，有时以直接作用为主，有时以间接作用为主。目前，在微生物湿法冶金研究领域，已经被广泛应用的生物技术可简单分为以下7项。
2.1浸矿菌种的采集与保存
对于工业微生物的研究和使用者来说，菌种可以从菌种保存机构直接购买，这样可以节省时间，减少工作量，但这些菌种常常没有从自然界中采集到的野生菌适应性强，因此浸矿工作者常采用从自然界中直接采集的方法来获得菌种。
浸矿细菌在自然界分布很广，但相对比较集中于金属硫化矿及煤矿的酸性矿坑水中，一些铜矿、铀矿、金矿、煤矿等有酸性矿坑水的地方是最佳的菌种取样地点。取样用的工具通常是50~250 m L的细口瓶，经洗净、消毒处理并配好胶塞后，用牛皮纸包扎好瓶口，置于120℃共烤箱中灭菌20 min，冷却后即可使用。取样量以不超过瓶容积的2/ 3为宜，留一定空间存空气。
关于菌种的保存方法，目前使用的有砂土一黄铁矿保存法、冷冻干燥法、液氮冷冻干燥法和液体石蜡保存法等。
2. 2浸矿细菌的分类与检测
目前，浸矿用细菌的分类通常是利用显微镜，根据其形态，将其分为球菌、杆菌和螺旋菌。
肉眼观察、重铬酸钾容量测定法和显微镜观察法是浸矿细菌研究中应用最多的检测和观察手段。武名麟等曾较详细地介绍过浸矿微生物的鉴定方法。实际上，细菌检测设备还有通用设备和微生物快速检测仪器。前者包括气相色谱仪、高压液相色谱仪、X射线衍射仪、核磁共振波谱仪、激光拉曼光谱仪和激光显微镜等;后者有阻抗测定仪、放射测定仪、微量量热计、生物发光测量仪、药敏自动测量仪和自动微生物测量仪等。但目前这些设备的应用还比较少。
2. 3浸矿细菌的分离纯化
通常，从自然界采集来的细菌中含有大量的杂菌，必须分离、纯化才能获得目的菌种。目前采用最多的分离纯化方法为固体培养基分离纯化法，包括稀释涂布平板法、终点稀释法，、平板化线分离法和稀释摇管法。前两种方法很简便，但局限性在于可能分离出的并不是所希望的菌种。
另外，也可以采用液体培养基分离纯化法和单细胞直接分离法，但这两种方法只适用于个体较大的细菌的分离纯化。
浸矿用微生物一般个体较小，除上述方法外，还可以根据细菌对不同培养基的选择性，采用富集培养分离法分离纯化。
2. 4灭菌方法
微生物灭菌方法有干热灭菌法、湿热灭菌法、射线灭菌法、化学药品灭菌法、过滤灭菌法和超声波灭菌法等，通常采用最简单的干热灭菌法。但要注意的是，灭菌过程中，除微生物被杀死外，还伴随有营养物质被破坏，所以要根据实际情况选择灭菌方法。
2. 5浸矿细菌的培养与驯化
培养基是人工配制的适合不同微生物生长繁殖或者积累代谢产物的营养基质。不同微生物所需营养不同，培养基的种类也有许多种。经常使用的培养基有9K、利森、瓦克斯曼.ONM、科尔默等，其成分中大多含有细菌生长需要的C, O,H, N
