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基于生物技术的湿法冶金研究

  摘 要:随着人们对不可再生资源开发力度的加大,矿产资源的数量变得越来越少。在这种情况下,对不可再生资源的充分利用与开发,成为实现不可再生资源可持续利用的重要途径。而湿法冶金技术在这一领域的应用效果较好,也因此得到了人们的广泛关注。随着湿法冶金技术的发展,基于生物技术的湿法冶金方法的出现,在矿产资源的开发和利用上取得了一定的成绩。基于这种情况,该文对基于生物技术的湿法冶金的应用现状及发展前景进行了研究。
  关键词:湿法冶金 生物技术 研究 生物冶金
  在过去的一段时间内,大多数冶金技术主要被用于开发品位较高的矿产资源,从而使得一部分品位较低的矿产资源遭到了浪费。但是,随着矿产资源的减少,人们逐渐意识到了低品位矿产资源开发的重要性。因此,湿法冶金技术以其回收效率高的特点引起了人们的广泛关注,尤其是基于生物技术的湿法冶金技术,更是得到了广泛的应用。所以,生物技术在湿法冶金中的应用情况以及基于生物技术的湿法冶金的应用现状及发展,就成为了本文研究的重点内容。
  1 生物技术在湿法冶金中的应用
  1.1 湿法冶金工艺概述
  湿法冶金其实是利用化学方法进行金属提炼的工艺。具体来说,就是使矿石浸泡在水溶液里,然后利用分离、提纯和富集技术,来进行稀有金属及金、银、铜等金属的提炼。在冶金行业中,湿法冶金是黄金及有色贵金属的主要冶炼工艺之一。就现阶段而言,湿法冶金主要使用的技术有两种,一种是加压湿法冶金,而另一种是生物冶金。相比较而言,生物冶金在金属矿的加工和回收方面的效果更好,所以得到了广泛的应用。
  1.2 生物冶金
  生物冶金是将微生物作用与湿法冶金技术相结合的新型冶金工艺。早于1983年,生物冶金这个名称就在细菌浸出国际会议上被提出。根据生物冶金技术在金属回收过程中的作用,可将该技术分为3类,分别是生物吸附、生物累积和生物浸出。1947年,人们首次发现了氧化亚铁硫杆菌能将铁离子氧化。而直到1958年,美国的肯尼柯铜矿公司才在该方面取得实质性的进展,进而将生物技术引进到冶金行业中。到了今天,生物冶金技术被广泛的应用于各种金属矿物质的冶炼当中,并得到了人们的广泛关注。一方面,这是由于使用该技术有利于进行低品位的矿产资源的开发和回收。另一方面,使用该技术进行金属矿物质的提炼,对环境的危害较小,且具有投资成本低和能耗低等多种优点。而在我国,早于1996年就建设了全国最大的微生物氧化提金连续半工业试验基地。到了现今,微生物湿法冶金技术也在我国的多个地区的冶金企业被投入使用。所以,生物冶金技术的应用,已经在国内外取得了一定的进展[1]。
  2 基于生物技术的湿法冶金的应用现状
  基于生物技术的湿法冶金技术中,微生物湿法冶金技术是关注度最高和应用范围最广的技术。早于20世纪50年代,该技术就在铜、铀贫矿的预处理方面取得了一定的应用效果。就现阶段而言,该技术包含了微生物浸出技术和微生物浮选技术。而相比较而言,微生物浸出技术已经得到了广泛的应用,而微生物浮选技术尚处于实验阶段。具体来说,微生物浸出技术通过将矿石浸泡在适合微生物生长代谢的酸性溶液中,从而将矿石中的有价金属溶解出来,进而加以回收和利用。所以,该技术在低品位矿石的冶炼中得到了广泛的应用,是一种多学科交叉型的新技术。
  2.1 在硫化矿冶炼中的应用
  我国被开采的铜矿中,有一大部分属于硫化矿。但是受到选矿技术和成本的限制,开采出来的矿石主要是低品矿石。而微生物湿法冶金技术的应用,可以有效的提高这些矿石的利用率,从而使企业获得更大的开采利润。在进行硫化矿石冶炼时,该技术使用的微生物为以硫化矿为能源基质的微生物。这些微生物主要由氧化铁硫杆菌组成,可以将重金属从矿石溶液中有效的溶解出来。在进行铜的提取时,微生物湿法冶金工艺主要采用生物堆浸技术来进行铜的生物氧化,从而获得阴极铜。而在铜的冶炼方面,采用微生物湿法冶金技术获取的铜的纯度可以达到99.9%以上。就目前而言,我国采用该技术进行铜的湿法冶金已经颇具规模,并已成功的运用在冶金工业生产中[2]。
  2.2 在金矿石冶炼中的应用
  金元素相对来说较为稳定,所以存在于硫化物和各种硅酸盐中的金颗粒难以被提炼,而这些矿石也被称之为难处理的金矿石。在金矿石的冶炼过程中,微生物湿法冶金技术的应用特点显著。早于1964年,法国人就利用微生物浸取了红土矿的金。而70年代,苏联人则利用了黑曲霉菌进行了金的提取。而如今,世界上已经有许多企业利用微生物技术进行了金矿石的预处理,从而获得了较高的利润。相较于铜来说,微生物湿法冶金技术主要用于难处理的金矿石的冶炼,并且在浸出率方面也没有铜的效果好。实际上,利用细菌氧化提炼金的微生物浸出技术的浸出率只有92%左右[3]。
  2.3 在其他矿石冶炼中的应用
  微生物湿法冶炼技术的应用范围广泛,可用于多种矿石的冶炼。在进行铀矿石的冶炼时,该技术主要利用细菌将与铀矿物共生的黄铁矿氧化,从而进行铀的回收。而且使用生物冶炼技术进行铀矿石的冶炼也有悠久的历史,并在该领域取得了迅速的发展。而在进行磷矿石的冶炼时,该技术主要用于将无效态的矿物磷转化为速效磷和有效磷。并且在进行天然磷矿粉的处理时,利用溶磷微生物可以取得较好的效果。而我国的磷矿资源十分丰富,所以使该技术在磷矿冶炼领域得到广泛应用,具有重要的现实意义。再者,在铁矿石处理方面,利用该技术进行铁矿的脱磷,也可以取得较好的应用效果。相比物理脱磷法和化学脱磷法,采用该技术不但具有成本低的优势,还能减少矿石在脱磷过程中的损耗。另外,微生物湿法冶炼技术还能用于其他多种矿石的冶炼,并且可以取得较好金属提取的效果[4]。
  3 基于生物技术的湿法冶金的发展
  随着全球经济的发展,人们对于矿产资源的需求只会越来越大。但是,随着矿产资源的大量开发,高品位的矿产资源只会越来越少。在这种情况下,低品位矿产资源已经不允许被浪费。所以,谁掌握了开发和利用低品位矿产资源的方法,就能取得可持续的发展空间。而基于生物技术的湿法冶金工艺在这方面有着显著的优势,首先,该技术的能耗低,且劳动需求和成本均不高。其次,该技术的设备简单,资金占有量小。再者,该技术的使用范围广,可用于多种类的金属物质提取。另外,该技术对环境产生的危害小,有利于进行环境的保护。所以,由于这些优势的存在,该技术在未来会取得一定的发展。但是与此同时,该技术也具有生产周期长和微生物环境适应性差等缺点。所以,想要使该技术取得进一步的发展,就需要不断进行该技术的研究和创新,从根本上解决该技术存在的问题。总之,为了使基于生物技术的湿法冶金工艺得到进一步的推广,冶金行业的相关人员还应该进一步进行该技术的研究[5]。
  4 结语
  总而言之,冶金工业是我国国民经济的重要产业之一,在国内外都拥有一定的工业地位。所以,促进冶金工业的发展,可以进一步推动我国经济的发展。而微生物湿法冶金技术在矿产资源开发上的应用效果,使冶金行业的工作效率得到一个阶段的上升。所以,加大生物湿法冶金工艺的改革,使该项技术得到进一步的推广和应用,成为了冶金行业需要关注的重点问题。因此,本文对基于生物技术的湿法冶金工艺进行的研究,对于促进冶金行业的发展有着重要的意义。
  参考文献
  [1] 田君。微生物湿法冶金研究与实践[J].现代矿业,2009,11(1):29-33.
  [2] 胡纯,龚文琪,黄腾,等。微生物湿法冶金技术的研究与发展[J].湖北农业科学,2010,3(49):737-744.
  [3] 谌书,杨远坤,廖广丹,等。基于生物湿法冶金的废旧印刷线路板金属资源化研究进展[J].地球与环境,2013,4(41):364-370.
  [4] 唐维维。生物湿法冶金前景展望[J].湿法冶金,2011,1(30):85.
  [5] 姜涛,覃文庆,刘学端,等。第19届国际生物湿法冶金大会[J].国际学术动态,2012,4(1):49.
编辑 天晴13--博才网博才网

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