生物冶金技术年评.doc

第39章 生物冶金技术年评 温建康 陈勃伟 武彪 莫晓兰 刘学 尚鹤 刘兴宇 周桂英 刘美林 张明江 （北京有色金属研究总院生物冶金国家工程实验室，北京100088） 第十一届选矿技术年评生物冶金技术年评专篇是在2006年第十届选矿技术年评生物冶金技术年评专篇的基础上开展编写的，本次年评主要总结了从2006年到2015年6月之间生物冶金技术进展。近10年来，不论是生物冶金的机理研究、高效浸矿菌的选育与鉴定、浸出新工艺研发，还是工程化技术的开发和产业化应用，均取得了重大成果，特别是在我国铜的生物堆浸-萃取-电积技术方面首次实现了大规模工业化应用，技术经济指标达到了国际领先水平，为我国生物冶金技术整体达到国际先进水平奠定了坚实基础。 生物冶金技术于20世纪80年代开始实现工业化应用，到了20世纪90年代生物冶金技术的工业应用进入了第一个黄金期，这一时期新建铜生物堆浸厂17座、生物预氧化厂9座；2000~2005年铜生物冶金厂仅有3座投产，而难处理金矿生物预氧化厂有11座投产；2006~2015年是生物冶金技术工业应用的第二个黄金期，新建/改扩建铜生物堆浸厂座，原生硫化铜矿生物堆浸最大规模达到18万t?Cu/a，次生硫化铜矿生物堆浸最大规模达到20万t?Cu/a；新建/改扩建难处理金矿生物预氧化厂12座，最大规模达到2138t金精矿/d，年产金超过20t；镍钴铜锌铀复杂多金属矿生物堆浸厂也实现了产业化应用，年产镍超过1.6万t、锌3.2万t。基于生物冶金技术的快速发展及在难处理资源利用方面的巨大潜力，2011年《Scientific American》（《科学美国人》）杂志将这一技术列入改变世界的十大想法之一2006年以来，研究人员发现了新的浸矿微生物1种，荧光定量PCR、基因芯片、高通量测序等高效分子生物学方法的应用，极大地提高浸矿微生物的鉴定效率，有效的促进了基础研究与工业应用的结合。在生物冶金机理研究方面，多种新型X射线及扫描电镜方法的引入，使得生物冶金过程的定性与定量更加精确。以微生物作为选矿药剂替代传统的化学选矿药剂具有重要的环保意义，微生物的选择不局限于嗜酸菌，而是利用更加多样的中性微生物。对于环境保护的重视，同样使得微微生物是指浸出特性的微生物是一种习惯该种微生物生物冶金或选矿工艺。 39.1.1 浸矿微生物的分类和鉴定 浸矿微生物的分类 A 细菌（Bacteria） （1）γ-变形菌门（γ-Proteobacteria） 嗜酸硫杆菌属（Acidithiobacillus）（缩写At.） 该属包括氧化亚铁嗜酸硫杆菌（At. ferrooxidans）、氧化硫嗜酸硫杆菌（At. thiooxidans） 、艾伯坦嗜酸硫杆菌（At. albertensis）、热嗜酸硫杆菌（At. caldus）、嗜铁嗜酸硫杆菌（At. ferrivorans）和耐铁嗜酸硫杆菌（At. ferridurans）。其中2006年后发现的新菌种如下： 嗜铁嗜酸硫杆菌（At. ferrivorans） 分离自铜矿矿坑水，G-（革兰式染色阴性），可运动，专性自养，杆状，不形成芽孢。最适温度27~32℃，在10℃时仍能氧化Fe2+，为耐冷嗜酸菌，最适pH值2.5。既能氧化Fe2+，也能氧化元素硫，但需要较长的迟滞期。厌氧条件下可利用元素硫还原Fe3+。DNA的(G＋C) mol%[鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）在整个DNA中的摩尔百分比]含量为(55.5±0.5)mol%[2]。 耐铁嗜酸硫杆菌（At. ferridurans）G-，专性化能自养，部分菌株可运动，杆状，不形成芽孢。以Fe2+、单质硫、连四硫酸盐嗜温极端嗜酸一些菌株生长在pH值1.3JCM 18981T (=ATCC 33020T)分离自日本的铀矿水富铁酸性水β-变形菌门（β-Proteobacteria） ①硫杆菌属（Thiobacillus） （缩写T.）该属包括繁荣硫杆菌（T. prosperus）和嗜铅硫杆菌（T. pumbophilus）。 ②硫单胞菌属（Thiomonas）（缩写Tm.） 该属包括嗜铜硫单胞菌（Tm. cuprina）、代谢不全硫单胞菌（Tm. perometabolis）、高温产硫硫单胞菌（Tm. thermosulfata）和冰岛硫单胞菌（Tm. islandica）。其中2006年后发现的新菌种如下： 冰岛硫单胞菌（Tm. islandica） 分离自冰岛热泉，G-，可运动，自养、异养或混合营养，杆状。最适温度45℃，最适pH值4.0。能氧化元素硫，不能氧化Fe2+。DNA的（G＋C） mol％含量为65.2%[4]。 （3）α-变形菌门（α-Proteobacteria） 嗜酸菌属（Acidiphilium）（缩写A.） 该属包括喜酸嗜酸菌（A.