694 工程科学学报，第42卷，第6期 bioleaching in the future.This will help ensure rapid and effective development of the zinc bioleaching technology KEY WORDS zinc;bioleaching;bacteria;reaction mechanism;extraction 锌是现代工业所必需的有色金属，属于很重 的成分主要是闪锌矿(-ZnS),及少量纤维锌矿 要的战略资源，其在世界所有金属产量中排名第 (B-ZnS).闪锌矿(ZnS)理论上含Zn质量分数 4,仅次于铁、铝和铜.硫化锌矿是世界上最主要 67.01%、S32.99%,属立方晶系，为面心立方点阵， 的产锌矿物，其次是少量与其共伴生的氧化锌矿 晶格结构图如图1.它主要产于接触矽卡岩型矿床 和含锌二次资源.我国是有着较为丰富的锌资源， 和中低温热液成因矿床中，是分布最广的硫化锌 2017年中国锌基础储量4100万吨，居世界第2 矿物)硫化锌矿多呈不规则粒状，无完好晶型， 位，仅次于澳大利亚，占世界的比例约为17.8%四 相互间具有弯曲不平直的接触界线，常构成他形 从锌资源特点来看，我国以铅锌矿床和铜锌矿床 晶粒状结构，一般与其他金属共伴生，矿石类型复 居多，主要是铅锌一体矿床，以硫化铅锌矿床为 杂，最常见的是铅锌矿，其次是铜锌矿、铁锌矿或 主，且共伴生组分较多，单一铅矿床或者锌矿床少 含锌多金属硫化矿等可它常与黄铁矿、磁黄铁 有).矿石类型主要以硫化锌矿、硫化铅锌矿为 矿、黄铜矿、方铅矿等嵌布关系密切，导致传统选 主，表现为矿床品位普遍偏低，贫矿多、富矿少 矿磨矿过程中不易相互解离.目前，传统选矿过程 由于铅锌矿矿物间共生关系复杂，嵌布粒度较细 中，提高锌回收率的方法从两方面着手.一方面是 且呈不均匀分布，粒度范围较宽，矿石氧化蚀变等 增加磨矿细度，以提高矿物单体解离度：另一方面 作用，原矿需磨矿至粒度-74m粒度占90%才能 是调整药剂制度.不足处是增加工艺过程中能耗 使铅锌矿物充分单体解离，这使得铅锌的浮选工 和易产生矿粒过磨现象，且锌回收率提升效果不 艺分离具有一定的难度，成本较高)通常情况 够明显 下，浮选产生的铅锌精矿的互含率很高，铅锌的回 收率较低.该类矿产资源在开发利用过程中造成 资源浪费，以及影响后续冶炼过程，给生产效益和 生态环境带来了巨大压力 当今矿冶行业大力促进产业发展，向循环、低 碳、绿色方向转变刊，生物浸出技术作为绿色环保 低碳的湿法冶金技术，满足当今的环保及政策 要求.它是利用微生物及其代谢产物溶浸矿石中 有价金属的一种技术，具有工艺简单、环保、能够 图1闪锌矿(ZnS)的品格结构 处理低品位矿石等诸多优点).生物浸出技术除了 Fig.I Lattice structure of sphalerite(ZnS) 从硫化物矿物中浸出铜、锌、铀、镍、钴等有价金 属已得到较广泛工业应用外，在非硫化矿的其 采用生物浸出工艺浸出硫化锌矿物可以明显 他矿物资源，如电子垃圾、治炼渣、废水等的二次 提高锌的回收率，尤其是从低品位硫化物矿床中 资源回收，和氧化矿浸出上也展示出了良好的应 提取金属方面更具经济优势0.以硫化矿为主的 用前景 矿物，可以通过浸矿细菌的生命活动.与矿物选择 本文聚焦于锌的生物浸出技术现状与研究进 性吸附、生物氧化等作用，有效解决矿物之间嵌布 展，详细的介绍了浸锌矿物的特征与生物可浸性， 关系紧密、互含、包裹的问题，使矿物中的有价金 并对当前锌的生物浸出体系，所用浸矿菌种，浸出 属溶出-.生物浸出过程实际是硫化物中s2的 过程所涉及的电化学、热力学、动力学、浸出机理 氧化过程，浸矿细菌的存在，可以加速硫化锌矿的 进行了归纳总结.此外，本文展望了锌的生物浸出 共伴生磁黄铁矿、黄铁矿中生物能源Fe+氧化生 工艺的发展趋势和今后的研究热点.这有助于锌 成Fe3#的速率，促进ZnS中S2的氧化，同时使溶液 的生物浸出技术更快更好的发展 电位上升，加速锌的浸出3- 含锌非硫化矿和电子垃圾等二次资源的开发 1浸锌矿物特征与生物可浸性 利用中，多采用传统湿法工艺和少量火法工艺回 锌矿资源分为硫化矿和非硫化矿.硫化锌矿 收金属锌，具有条件苛刻，能耗大，污染严重的特bioleaching in the future. This will help ensure rapid and effective development of the zinc bioleaching technology. KEY WORDS    zinc；bioleaching；bacteria；reaction mechanism；extraction 锌是现代工业所必需的有色金属，属于很重 要的战略资源，其在世界所有金属产量中排名第 4，仅次于铁、铝和铜. 硫化锌矿是世界上最主要 的产锌矿物，其次是少量与其共伴生的氧化锌矿 和含锌二次资源. 我国是有着较为丰富的锌资源， 2017 年中国锌基础储量 4100 万吨 ，居世界第 2 位，仅次于澳大利亚，占世界的比例约为 17.8% [1] . 从锌资源特点来看，我国以铅锌矿床和铜锌矿床 居多，主要是铅锌一体矿床，以硫化铅锌矿床为 主，且共伴生组分较多，单一铅矿床或者锌矿床少 有[2] . 矿石类型主要以硫化锌矿、硫化铅锌矿为 主，表现为矿床品位普遍偏低，贫矿多、富矿少. 由于铅锌矿矿物间共生关系复杂，嵌布粒度较细 且呈不均匀分布，粒度范围较宽，矿石氧化蚀变等 作用，原矿需磨矿至粒度−74 μm 粒度占 90% 才能 使铅锌矿物充分单体解离，这使得铅锌的浮选工 艺分离具有一定的难度，成本较高[3] . 通常情况 下，浮选产生的铅锌精矿的互含率很高，铅锌的回 收率较低. 该类矿产资源在开发利用过程中造成 资源浪费，以及影响后续冶炼过程，给生产效益和 生态环境带来了巨大压力. 当今矿冶行业大力促进产业发展，向循环、低 碳、绿色方向转变[4] ，生物浸出技术作为绿色环保 低碳的湿法冶金技术，满足当今的环保及政策 要求. 它是利用微生物及其代谢产物溶浸矿石中 有价金属的一种技术，具有工艺简单、环保、能够 处理低品位矿石等诸多优点[5] . 生物浸出技术除了 从硫化物矿物中浸出铜、锌、铀、镍、钴等有价金 属[6] 已得到较广泛工业应用外，在非硫化矿的其 他矿物资源，如电子垃圾、冶炼渣、废水等的二次 资源回收，和氧化矿浸出上也展示出了良好的应 用前景. 本文聚焦于锌的生物浸出技术现状与研究进 展，详细的介绍了浸锌矿物的特征与生物可浸性， 并对当前锌的生物浸出体系，所用浸矿菌种，浸出 过程所涉及的电化学、热力学、动力学、浸出机理 进行了归纳总结. 此外，本文展望了锌的生物浸出 工艺的发展趋势和今后的研究热点. 这有助于锌 的生物浸出技术更快更好的发展. 1    浸锌矿物特征与生物可浸性 锌矿资源分为硫化矿和非硫化矿. 硫化锌矿 的成分主要是闪锌矿（α-ZnS），及少量纤维锌矿 （ β-ZnS） . 闪锌矿 （ ZnS）理论上含  Zn 质量分数 67.01%、S 32.99%，属立方晶系，为面心立方点阵， 晶格结构图如图 1. 它主要产于接触矽卡岩型矿床 和中低温热液成因矿床中，是分布最广的硫化锌 矿物[7−8] . 硫化锌矿多呈不规则粒状，无完好晶型， 相互间具有弯曲不平直的接触界线，常构成他形 晶粒状结构，一般与其他金属共伴生，矿石类型复 杂，最常见的是铅锌矿，其次是铜锌矿、铁锌矿或 含锌多金属硫化矿等[9] . 它常与黄铁矿、磁黄铁 矿、黄铜矿、方铅矿等嵌布关系密切，导致传统选 矿磨矿过程中不易相互解离. 目前，传统选矿过程 中，提高锌回收率的方法从两方面着手. 一方面是 增加磨矿细度，以提高矿物单体解离度；另一方面 是调整药剂制度. 不足处是增加工艺过程中能耗 和易产生矿粒过磨现象，且锌回收率提升效果不 够明显. 采用生物浸出工艺浸出硫化锌矿物可以明显 提高锌的回收率，尤其是从低品位硫化物矿床中 提取金属方面更具经济优势[10] . 以硫化矿为主的 矿物，可以通过浸矿细菌的生命活动，与矿物选择 性吸附、生物氧化等作用，有效解决矿物之间嵌布 关系紧密、互含、包裹的问题，使矿物中的有价金 属溶出[11−12] . 生物浸出过程实际是硫化物中 S 2−的 氧化过程，浸矿细菌的存在，可以加速硫化锌矿的 共伴生磁黄铁矿、黄铁矿中生物能源 Fe2+氧化生 成 Fe3+的速率，促进 ZnS 中 S 2−的氧化，同时使溶液 电位上升，加速锌的浸出[13−14] . 含锌非硫化矿和电子垃圾等二次资源的开发 利用中，多采用传统湿法工艺和少量火法工艺回 收金属锌，具有条件苛刻，能耗大，污染严重的特 c b a 图 1    闪锌矿（ZnS）的晶格结构 Fig.1    Lattice structure of sphalerite (ZnS) · 694 · 工程科学学报，第 42 卷，第 6 期