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海南西门子一级代理商
产品时间:2020-11-23
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在一项成熟的铜矿和金矿开采工艺中,天然存在的细菌被用于从矿石中分解出所含金属。与熔炼技术不同的是,这种方法几乎不消耗任何能源。类似地,细菌将很快被用于帮助回收利用工业废弃物。

Axel Schippers将他的“珍宝”存放在位于汉诺威的德国联邦地球科学与自然资源研究所。在这里,大约1,500株细菌在零下140℃的温度下被冷冻保存。Schippers是一位地球微生物学家,在需要的时候,他可以让这些在低温下处于休眠状态的生物恢复活力。这些细菌包括酸微菌属、酸硫杆状菌属、钩端螺菌属和氧化硫化杆菌属等。Schippers解释道,“这些细菌都是嗜酸细菌,也就是说,它们喜欢酸性环境,可以将金属硫化物氧化。正因如此,它们都能在生物冶金中发挥重要作用。”

在一种被称为“生物浸出”的提炼方法中,矿物所含金属在酸和空气的作用下被溶解出来。

生物冶金是一项以使用细菌为基础的金属提炼技术。Schippers表示:“现在,全球范围内有15%左右的铜矿开采在使用这项技术,还有3%左右的金矿开采使用了这项技术。此外,这项技术在镍、钴和锌等矿物的开采中也有少量使用。”智利的许多铜矿场以及加纳、南非、中亚和澳大利亚等国家和地区的一些金矿都是进行生物冶金的中心。

富含铜、锌和镍等的金属矿物大多由金属硫化合物(金属硫化物)构成。这些化合物是不可溶解的,因此,提炼其中的金属成分的方法就是在熔炉中加热这些矿石,这个过程需要消耗大量能源。Schippers解释道,“与之相反的是,细菌可以溶解这些金属,而不要求像熔炼设备那样的高温。”

一个尤为高效的生物冶金方法是被称为“生物浸出”的技术。Schippers说:“在这项工艺中,将稀硫酸喷洒到压碎的矿石上。这将刺激岩石中天然存在的嗜酸细菌的生长。这些细菌以矿石为食,将不可溶解的金属硫化物氧化,从而将之变为可溶解的金属硫酸盐。”从矿石堆底部渗出的液体富含被溶解的金属。通过对该溶液进行电解处理,即可提炼出固态的纯金属。

Schippers已知适用于生物冶金的细菌有30多株,并且这个数字还在稳步增长。“显然,这扩大了应用范围。如今我们知道哪些细菌适用于哪种特定矿物,以及最为重要的,它们在什么样的条件下能够高效地工作。”长期以来,生物冶金一直被视为替代传统熔炼技术的环保解决方案,因为后者不仅要消耗大量能源,而且会产生导致酸雨的元凶——二氧化硫。Schippers解释道,“但在现代化熔炼工厂,这已不是问题,因为99%以上的二氧化硫都被转化为硫酸,后者现已成为炼铜的重要副产品。”

尽管如此,生物冶金的独到之处在于其很低的能源需求,特别是对于处理金属含量很低的矿石。Schippers说:“生物冶金不会取代传统熔炼技术。尽管其能耗很高,但对于富矿,传统熔炼技术的效率依然高得多。不过,随着物价攀升,当开采低级矿藏在经济上变得切实可行时,生物冶金将真正替代传统熔炼技术。”

生物冶金也被引进到镍、钴和锌等矿物的开采中。采用了这项技术的矿场经营者包括芬兰的Talvivaara采矿公司,该公司开发了自有生物浸出工艺,采用细菌同时从同一个矿床开采出多种不同的金属。该公司正在芬兰Sotkamo镇的矿场使用这项工艺,这里的矿藏曾在很长一段时间内被视为品位太低,因而其开采在商业上不可行。拜生物冶金技术所赐,Talvivaara公司现已成为欧洲最大的镍生产商。

Schippers透露,有一个领域尚待深入研究,他说:“将生物冶金用于开采稀土在很大程度上仍处于试验阶段。”然而,在工业废弃物后处理和回收利用方面,细菌的使用颇具商业合理性。Schippers指出,“实验室研究和试点研究已经表明,可以利用细菌来对原本只能采用填埋法进行处理的矿渣进行后处理,因为这些矿渣含有大量重金属。”鉴于这种矿渣中的残余金属含量之高,到头来这种处理方式甚至可能在经济上吸引力。正如Schippers所解释的那样,目前在实验室中试用的工艺尚不具备商业可行性。但只要物价飙升,这种情况很快就会改观。到那个时候,采用生物浸出技术来处理矿渣和电子废料,以提取其中含有的贵重金属将很可能变得有利可图。

 

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