.700 工程科学学报，第42卷，第6期 矿物颗粒内部产生裂纹，使有价矿物暴露较完全， 产生的含Fe3+生物浸出剂，酸浸10d后，锌、铜、 在后续生物浸出过程中具有缩短浸出时间的潜在 镍、钴的金属回收率分别达到75%、55%、79%和 优势，提高了金属的回收率，在微波中处理硫化锌 88%.据报道，波兰鲁德纳矿，正在进行地下矿体 矿石可提高锌的回收率 断裂面三阶段原位生物浸出试验，该项目属于欧 4.4电子垃圾的回收 盟地平线2020项目“BIOMOre” 电子垃圾中的有价金属的回收一直是生物浸 4.6工业应用进展 出的研究热点.最近，非接触式生物浸出已被提出 生物浸出技术在工业上的应用多集中在铜、 作为从废电池等电子废物中回收金属的一项新技 镍、铀等金属硫化矿和含金硫化矿的生物预氧化， 术5).在该方法中，通过微生物培养产生诸如生物 在铅锌矿、电子垃圾等高含锌资源的工业应用罕 氰化物，Fe3+或有机、无机酸的生物浸出剂，将其用 有报道，主要是相较传统湿法工艺，锌的浸出受制 于从废物中浸出金属.与传统生物浸出相比，浸出 于经济和生产周期两方面因素.但在含锌多金属 更高效，并且有可能利用矿山酸性废水等产生的 矿的工业应用已有工业实践，且较具优势.例如芬 低成本生物试剂进行生产5)尽管该领域取得了 兰Talvivaara矿业公司在卡努带南部拥有的含锌 一定进展，但还需要进一步研究以优化生物浸出 多金属矿(Zn0.51%、Ni023%、Cu0.13%、Co0.02%), 和使用生物浸出剂从电子废物中回收金属.其中， 属于黑色片岩矿体，含有磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌 对锌的生物浸出法回收，已有较多报道.牛志睿等54， 矿、镍黄铁矿、黄铜矿和石墨.由于石墨含量高， 采用氧化亚铁硫杆菌(A.hiooxidans)对锌锰电池电 各有价矿物品位较低，传统选矿技术无法达到有 极材料中的Zn、Mn,进行生物浸出，在固液质量 效分选.该厂采用双堆生物浸出技术，第一堆浸 比1：20的条件下，经过5d的外源调酸生物浸 出Zn、Ni,浸出l.5a后移至第二堆浸出Cu、Co, 出，分别获得84.5%Zn和63.2%Mn 最终实现Zn、Ni的完全浸出，Cu和Co的浸出率 4.5生物原位浸出(ISR)工艺 到达22%和35%，年产锌25867t58-5 生物原位浸出(ISR)工艺是通过向矿体中注 四川里伍铜矿矿区共伴生铁闪锌矿位于四川 入生物浸出剂，促进有价金属的溶出，或进行矿石 省甘孜州九龙县境内，1994年建成投产以来堆积 的预处理，使其更易于化学浸出，见图4.生物浸 大量尾矿，尾矿主要含有磁黄铁矿、铁闪锌矿和黄 出剂是采用生物反应器预先培养提取的细菌代谢 铜矿等有价矿物，嵌布粒度细，难以单体解离，潜 的氧化活性产物5阿该工艺可以通过爆破或水力 在经济价值巨大，采用生物浸出试验，能够实现尾 压裂的方法使矿体产生裂纹或通道，以实现浸出 矿中锌和铜的有效浸出6@目前，对于实现成果的 液的流动，和矿石与浸出液之间的充分接触 工业化应用，转化为实际效益，已形成了中试初步 方案 Metal recycling 5结语与展望 生物湿法冶锌技术的不断研究和发展，为高 效、节能和环保的工业化浸锌提供了可靠的技术 路径.与传统工艺相比，采用生物浸出的投资和加 工成本较低，经济效益可观，对锌资源的开发利用 颇具前景，有着巨大的发展空间，不过仍需要从以 下方面来开展工作： (1)我国硫化锌矿多为高铁硫化锌矿，但各矿 图4ISR工艺示意图 体的矿物学成分存在差异，需要更深层次的认识 Fig.4 Diagram of the ISR process 矿物特征、化学组成等矿物“基因性”6侧对浸出的 近年来生物浸出的ISR工艺的研究已初有进 影响关系，使得与现代信息技术结合，有利于对生 展，例如，Haschke等s,研究中采用细菌产生的螯 物浸出过程建模，实现对实际浸出行为的预测，优 合剂（例如酶、碳酸、铁蛋白载体和磷脂等）间接 化浸矿工艺.高效、节能、研究周期短的基因选冶 回收黏土中的稀土元素.Pakostova等Is可，对于多金 技术是未来生物浸出发展的一个方向 属黑色片岩硫化矿，采用ISR工艺，用浸矿菌代谢 (2)目前，通过驯化、诱变、基因工程等选育技矿物颗粒内部产生裂纹，使有价矿物暴露较完全， 在后续生物浸出过程中具有缩短浸出时间的潜在 优势，提高了金属的回收率，在微波中处理硫化锌 矿石可提高锌的回收率[52] . 4.4    电子垃圾的回收 电子垃圾中的有价金属的回收一直是生物浸 出的研究热点. 最近，非接触式生物浸出已被提出 作为从废电池等电子废物中回收金属的一项新技 术[53] . 在该方法中，通过微生物培养产生诸如生物 氰化物，Fe3+或有机、无机酸的生物浸出剂，将其用 于从废物中浸出金属. 与传统生物浸出相比，浸出 更高效，并且有可能利用矿山酸性废水等产生的 低成本生物试剂进行生产[53] . 尽管该领域取得了 一定进展，但还需要进一步研究以优化生物浸出 和使用生物浸出剂从电子废物中回收金属. 其中， 对锌的生物浸出法回收，已有较多报道. 牛志睿等[54] ， 采用氧化亚铁硫杆菌（A.thiooxidans）对锌锰电池电 极材料中的 Zn、Mn，进行生物浸出，在固液质量 比 1∶20 的条件下，经过 5 d 的外源调酸生物浸 出，分别获得 84.5% Zn 和 63.2% Mn. 4.5    生物原位浸出（ISR）工艺 生物原位浸出（ISR）工艺是通过向矿体中注 入生物浸出剂，促进有价金属的溶出，或进行矿石 的预处理，使其更易于化学浸出，见图 4. 生物浸 出剂是采用生物反应器预先培养提取的细菌代谢 的氧化活性产物[55] . 该工艺可以通过爆破或水力 压裂的方法使矿体产生裂纹或通道，以实现浸出 液的流动，和矿石与浸出液之间的充分接触. 近年来生物浸出的 ISR 工艺的研究已初有进 展，例如，Haschke 等[56] ，研究中采用细菌产生的螯 合剂（例如酶、碳酸、铁蛋白载体和磷脂等）间接 回收黏土中的稀土元素. Pakostova 等[57] ，对于多金 属黑色片岩硫化矿，采用 ISR 工艺，用浸矿菌代谢 产生的含 Fe3+生物浸出剂，酸浸 10 d 后，锌、铜、 镍、钴的金属回收率分别达到 75%、55%、79% 和 88%. 据报道，波兰鲁德纳矿，正在进行地下矿体 断裂面三阶段原位生物浸出试验，该项目属于欧 盟地平线 2020 项目“BIOMOre”. 4.6    工业应用进展 生物浸出技术在工业上的应用多集中在铜、 镍、铀等金属硫化矿和含金硫化矿的生物预氧化， 在铅锌矿、电子垃圾等高含锌资源的工业应用罕 有报道，主要是相较传统湿法工艺，锌的浸出受制 于经济和生产周期两方面因素. 但在含锌多金属 矿的工业应用已有工业实践，且较具优势. 例如芬 兰 Talvivaara 矿业公司在卡努带南部拥有的含锌 多金属矿（Zn 0.51%、Ni 0.23%、Cu 0.13%、Co 0.02%）， 属于黑色片岩矿体，含有磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌 矿、镍黄铁矿、黄铜矿和石墨. 由于石墨含量高， 各有价矿物品位较低，传统选矿技术无法达到有 效分选. 该厂采用双堆生物浸出技术，第一堆浸 出 Zn、Ni，浸出 1.5 a 后移至第二堆浸出 Cu、Co， 最终实现 Zn、Ni 的完全浸出，Cu 和 Co 的浸出率 到达 22% 和 35%，年产锌 25867 t [58−59] . 四川里伍铜矿矿区共伴生铁闪锌矿位于四川 省甘孜州九龙县境内，1994 年建成投产以来堆积 大量尾矿，尾矿主要含有磁黄铁矿、铁闪锌矿和黄 铜矿等有价矿物，嵌布粒度细，难以单体解离，潜 在经济价值巨大，采用生物浸出试验，能够实现尾 矿中锌和铜的有效浸出[60] . 目前，对于实现成果的 工业化应用，转化为实际效益，已形成了中试初步 方案. 5    结语与展望 生物湿法冶锌技术的不断研究和发展，为高 效、节能和环保的工业化浸锌提供了可靠的技术 路径. 与传统工艺相比，采用生物浸出的投资和加 工成本较低，经济效益可观，对锌资源的开发利用 颇具前景，有着巨大的发展空间，不过仍需要从以 下方面来开展工作： （1）我国硫化锌矿多为高铁硫化锌矿，但各矿 体的矿物学成分存在差异，需要更深层次的认识 矿物特征、化学组成等矿物“基因性” [61] 对浸出的 影响关系，使得与现代信息技术结合，有利于对生 物浸出过程建模，实现对实际浸出行为的预测，优 化浸矿工艺. 高效、节能、研究周期短的基因选冶 技术是未来生物浸出发展的一个方向. （2）目前，通过驯化、诱变、基因工程等选育技 Ore body Metal recycling 图 4    ISR 工艺示意图 Fig.4    Diagram of the ISR process · 700 · 工程科学学报，第 42 卷，第 6 期