生物冶金技术，又称生物浸出技术，通常指矿石的细菌氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物进行。这些微生物被称作适温细菌，大约有0.5~2.0微米长、0.5微米宽，只能在显微镜下看到，靠无机物生存，对生命无害。这些细菌靠黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物如黄铜矿和铜铀云母为生。

嗜热细菌及其他& ldquo靠吃矿石谋生& rdquo细菌如何氧化酸性金属的机制尚不清楚。化学和生物作用将酸性金属氧化成可溶性硫酸盐，不溶性贵金属留在残渣中，铁、砷和其他贱金属如铜、镍和锌进入溶液中。溶液可以从残渣中分离出来。在溶液被中和之前，采用传统的处理方法，例如溶剂萃取，来回收贱金属，例如铜。残渣中可能存在的金属被细菌氧化，被氰化物提取。

生物湿法冶金

在自然界中，微生物在各种元素的循环中起着重要的作用，地球上许多矿物质的迁移和矿床的形成都与微生物的活动有关。湿法冶金是一种很有前途的新技术，不产生二氧化硫，投资少，能耗和药剂消耗低，能经济地处理低品位难选矿石。目前，这种方法仍在发展中，它必须克服一些局限性，如反应速度慢，细菌对环境的适应性差，超过一定温度范围细菌难以存活，不能经受搅拌等。为此，有科学家建议进行基因工程，获得性能优良的菌株。

生物湿法冶金是近二十年来冶金领域最活跃的课题之一。与传统氧化法相比，生物氧化法成本低、无污染，对低品位难选硫化矿产资源的有效开发利用具有广阔的工业应用前景。相信在不久的将来，湿法冶金将会得到更广泛的应用。

微生物浸出是指用含有微生物的溶剂溶解矿石中有价金属的方法。经过微生物处理的矿石多为低品位矿石、废石、多金属共生矿石等。这是传统方法所不能利用的。微生物浸出过程机理的研究由来已久，对细菌生长和硫化矿分解有着深刻的认识。细菌浸出过程是细菌生长和硫化矿氧化分解的复杂过程，包括化学反应、电化学和动力学现象。

国外研究现状

难浸金矿石的细菌氧化预处理于1964年在法国首次提出。法国人首次尝试用细菌从红土矿物中浸提黄金，并取得了令人鼓舞的成果。1977年，苏联首次公布了实验结果。在北美首次使用搅拌槽对难处理金矿石和精矿进行细菌氧化，为搅拌槽细菌氧化装置的投产和推广奠定了基础。1984-1985年，加拿大巨湾微生物技术有限公司在北美和澳大利亚进行了30多种金精矿的细菌氧化实验研究。1986年，南非金科公司的美景金矿建立了世界上第一座细菌氧化提金厂，实现了细菌氧化预处理方法在世界上难处理金矿的首次商业化应用。

近年来，该技术的研究和应用已成为国外矿冶领域的热点。工业应用中提取铜、金和其他金属的堆浸法。自1980年以来，智利、美国、澳大利亚等国相继建成了大型铜矿物堆浸厂。还研究了锌、镍、钴、铀和其他金属的生物提取技术。加拿大是世界上细菌浸铀规模最大、历史最长的国家。1986年，安大略省伊利湖的第三铀公司生产了360吨铀。在美国，铜矿浸出时用细菌法回收铀。1983年，产值达到9000万美元。法国埃卡特耶尔的铀矿被细菌浸出。1975年，铀产量达到35吨。葡萄牙某铀矿1959年采用细菌浸出法生产，铀的浸出率达到60%~80%。

智利北部的Quebrada Blanca矿是目前生物浸出实践的一个很好的例子，显示了湿法冶金在采矿业的成功发展。

国内研究现状

由福建紫金矿业有限公司、北京有色金属研究总院等单位联合承办& ldquo第十五& rdquo国家科技攻关项目& ldquo冶金技术与工程研究& rdquo该主题已被审查和接受。项目建成后，将在国内首次实现硫化铜矿生物提铜工艺的产业化，形成的生物堆浸提铜工程技术、高效浸出菌种选育和活性控制技术可推广应用于低品位难选硫化铜矿和表外矿石，将显著提升我国矿冶技术水平和国际竞争力。

福建紫金山铜矿是一个大型低砷矿床，已探明铜金属工业储量253万吨。但一直以来，由于原矿品位低、砷含量高，传统的浮选& mdash火法炼铜工艺达不到预期目标，而且会造成低品位铜资源的巨大浪费。为此，紫金矿业与北京有色金属研究院合作攻关，以紫金山铜矿为实验基地，研发了目前世界上最流行的湿法提铜工艺。现已建成年产315吨电解铜的工业中试厂，生产的电解铜达到国家一级电解铜标准。目前，紫金已开始建设年产1000吨生物提铜工业试验厂，并力争在& ldquo十一五规划& rdquo在此期间，将建设年产1万吨电解铜的生物冶金工厂。项目建成后，紫金山铜矿将成为中国第一个工业规模的生物提铜基地。此外，紫金山铜矿将利用这一新技术，启动有色金属纳米材料、其他新型粉体材料、复合粉体材料的生产研究，逐步实现传统矿业经济向新经济产业的转变，力争在五年内将紫金矿业建设成为国内著名的高科技效益矿业企业集团，实现紫金山铜矿的全面发展。

中南大学邱冠洲教授担任首席科学家& ldquo冶金基础研究& rdquo该项目针对我国有色金属矿产资源品位低、复杂难处理的特点，重点研究硫化矿浸出微生物的生态规律、遗传和代谢调控机理；微生物-矿物-溶液的复杂界面相互作用及电子转移规律:冶金过程中的许多因素与三个关键科学问题密切相关。& ldquo冶金基础研究& rdquo分别获得2002年度大奖& ldquo中国高校十大科技进展& rdquo以及2002年湖南省科技进步一等奖；2005年10月下旬，科技部正式发布了文本& ldquo冶金基础研究& rdquo正式列入国家重点基础研究(& ldquo973 & rdquo计划)项目。该项目的正式启动，标志着我国微生物冶金技术进入了突破性研究阶段。随着项目研究的深入，不仅将在冶金基础理论上取得突破，而且将建立一门21世纪的有色冶金新学科& mdash微生物冶金；而且对解决我国低品位复杂矿产资源特有的加工问题，扩大我国可开采矿产资源，提高现代化进程中矿产资源的保障程度，促进新兴产业的可持续发展，实施西部大开发战略具有重要作用。

据邱冠洲教授介绍，微生物冶金技术将使矿产资源利用率提高两倍以上。以铜为例，我国铜储量为6917万吨，传统采选冶金技术资源开发率仅为28%左右，而微生物冶金技术开发率接近100%，这意味着实际可利用铜将增加数千万吨。目前，微生物冶金技术在国际上已应用于铜、金、铀的提取，国外微生物冶金处理对象主要是次生矿石和氧化矿石。微生物冶金在中国的应用刚刚起步。由于国内90%的原生硫化矿都是复杂低品位的，该技术的应用前景非常广阔。

冶金技术已经引起了行业和国家有关部门的重视。广东金燕铜业公司正在建设年产5000吨、年经济价值9000万元的示范项目。冶金过程中的微生物反应温和环保，不产生传统选冶过程中的废气、废渣和废水污染，可显著改善生态环境。特别是将矿产资源利用率提高34倍，可使我国可利用的铜金属量从1431万吨增加到4150万吨以上，铜储量使用年限从13年延长到50年！

生物冶金的优缺点

生物浸出技术的主要优点是:1)提高金和贱金属的回收率；2)从商业角度，确认可以利用溶剂萃取、电沉积等下游技术从生物技术处理后的溶液中生产贱金属；3)生产工艺的简化降低了初期投资和运行费用，缩短了建设时间，维护简单方便；4)生产在常压、室温(25摄氏度左右)下进行，无需冷却设备，节省投资和运行资金；5)生物淋滤废物被环境接受，节省了废物处理成本，对生物淋滤废物的预防措施很少；6)细菌易于培养，能承受生产条件的变化，对水的要求低，每百万水溶液中有20000个可溶性固形物。

生物浸出技术的缺点是:1)槽浸时间通常为4~6天，比焙烧和高压氧化几个小时还要长；2)碱性沉积物和碳酸盐沉积物处理困难。

生物冶金应用

目前生物冶金的研究对象是利用铁和硫氧化细菌浸出铜、铀、金、锰、铅、镍、铬、钴、铋、钒、镉、镓、铁、砷、锌、铝、银、锗、钼、钪等几乎所有的硫化矿。

随着地表矿产的逐渐减少，绝大多数深部矿产难以处理，生物提取技术适用于上述大部分项目。该技术在前期投资和运行费用方面的优势，以及对环境的无害性，决定了其应用范围和前景。

通过生物浸出金属硫化物矿石和精矿，不仅可以提取金，还可以提取铜、镍、锌、钴和钼等残余金属。在生物提取过程中，贱金属溶解在酸性溶液中，酸性溶液可以通过湿法冶金获得。在复杂难处理的金矿中，贱金属的提取会影响整个项目的经济可行性。

生物提取技术对含有多种金属的多金属矿石、精矿和尾矿也很有效，这些金属很难用常规方法分离。一家澳大利亚采矿公司正在对一种含有铅、铜、钴、锌、镍和银的多金属精矿进行试验。

钴常与黄铁矿共生。通过生物处理从黄铁矿中提取钴，然后用传统方法获得钴。

锌也可以从金属矿化精矿中通过生物提取得到，可用于处理成分复杂的硫化物。

结果表明，黄铜矿连续生物浸出在技术上是可行的。在闭路循环过程中，铜的回收率为95%，镍和钴的回收率为97%。这些结果为在墨西哥佩诺勒建立一个日处理能力为1吨的示范工厂提供了动力。

生物冶金在经济可行性方面可以有效地与焙烧竞争。因此，相信生物冶金技术在不久的将来会有很好的应用前景。环境因素在采矿项目中占很大比例，这反过来可以加快生物冶金技术的应用，因为这种技术的产品要么是沉积物，要么是所需的金属。生物浸出充分利用了自然生物在受控条件下对硫化物的加速和降解作用。除了部分氧气参与电沉积过程外，没有有害气体和废物直接进入环境。该技术的环保优势可以节省审批时间，减少商业项目从设计到生产的时间。

用冶金技术处理贱金属精矿可应用于焙烧不能获得金属或焙烧污染环境并造成严重细粒的矿床。这些通常被称为& ldquo不干净& rdquo集中精神。例如，铜矿石含有锌和砷等杂质。在铜精矿生产中，为了满足冶炼标准，减少上述杂质对铜精矿的污染，降低了铜回收率。采用生物冶金技术，铜锌精矿浸出可避免金属回收率降低。利用生物技术处理铜锌精矿，既可避免焙烧带来的环境惩罚，又可提取锌，增加经济效益。

生物浸出用于处理难以达到冶炼标准的复杂贱金属精矿。镍已经用这种技术处理过了& mdash钴精矿实验证实了这一点。

另一个商业领域是处理含砷的铜精矿。焙烧含砷铜精矿成本高，因为砷需要回收处理。利用生物技术，砷可以变成稳定的铁砷化合物。目前，该方法仅广泛应用于含金砷难处理硫精矿的生物氧化。

采矿业对有利于环境清洁的加工技术的需求日益增加，这是生物冶金技术商业化的强大推动力。长期半工业实验装置的研究和独立的经济核算证明了该技术的技术可行性和经济可行性。大规模示范工厂的建立将证明这些发现，并促进通过生物冶金技术提取贱金属精矿的商业化。

冶金技术在黄金领域的主要应用是作为开发难处理金矿资源的预处理工艺。生物氧化提金技术。

由于生物湿法冶金具有环保、投资少、运行费用低等优点，在未来将得到进一步发展。可能获得工业应用的领域如下:

(1)贱金属浮选硫化物精矿的细菌浴浸出；

(2)难浸金矿石的细菌堆浸氧化预处理；

(3)氧化矿石的生物浸出；

(4)利用微生物从水溶液中提取金属。

21世纪是生物技术的世纪。生物技术的发展和进步必将影响人类活动的各个领域，自然也会对冶金产生进一步的渗透和影响。冶金技术为人类解决当今世界矿产资源、环境保护等诸多重大问题提供了强有力的手段，显示出难以估量的巨大潜力。