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细菌冶金

时间:2022-10-04 10:41来源:未知 作者:admin 点击:
1990 年 2 月 23 日,《中国科学报》报道:法国地质矿产调查局的化学家米歇尔·奥利维埃,在一口矿井深处的积水中找到了一种只有 1 微米长的细菌——硫杆菌,它可以在耐高温硫化金
  1990 年 2 月 23 日,《中国科学报》报道:法国地质矿产调查局的化学家米歇尔·奥利维埃,在一口矿井深处的积水中找到了一种只有 1 微米长的细菌——硫杆菌,它可以在耐高温硫化金矿石的氧化反应中成功地提出黄金。现在法国已经开始利用硫杆菌冶炼黄金。这一发现为细菌冶金谱写了新的篇章。
  事实上,利用细菌冶炼金属有相当长的历史。早在公元 1000 年左右,我国宋朝的炼铜业就已相当发达,据《文献通考》记载:“信之铅山,与处之铜廊,皆是胆水,春夏如汤,以铁投之,铜色立变”。描述了当时江西信州铅山的胆铜矿生产。直至 17 世纪 70 年代,西班牙人也开始用类似的方法,从天然堆积矿石溶浸液中回收铜,落后于我国六百多年。虽然人们掌握了一些技术,但并不知道其中的道理,胆水是什么?它们是怎样产生的?对当时的人们还是陌生的。
  本世纪中叶,科学家们发现了细菌在金属硫化物氧化中的作用,并成功地从煤矿的酸性矿水中分离出一种能氧化低价铁〈Fe2+〉为高价铁〈Fe3+〉的细菌,命名为氧化铁硫杆菌。不久陆续从矿水中分离出氧化铁杆菌、聚生硫杆菌等。至此人们才明白,微生物在古老的炼铜业一直默默无闻地发挥着重要的作用,微生物浸矿因而也成为人们十分重视的研究课题。
  由于浸矿的细菌主要是化能自养型的细菌。所谓化能自养型是指借氧化外界无机物取得能量,以 CO2 和其他无机物作养料的营养方式。在自然界中,它们生活在 PH1.5 到 4.5 的酸性矿水中,有的菌株如氧化硫杆菌能在 PH 值小于 1 的硫酸水中生长,是目前所知最耐酸的微生物。它们形如短杆状,在菌体一端还生长有细长的鞭毛。在生活史中,它们不能利用有机物质,只能利用空气中 CO2 为碳源,以无机氮为氮源,通过氧化(Fe2+)为(Fe3+)或氧化元素硫(S)为硫酸(H2SO4)获取生长所需的能量。它们提炼金属的原理实际是利用代谢中产生的硫酸铁(FeSO4)溶液和硫酸溶液作浸出剂,把铜矿中的铜溶解成硫酸铜(CuSO4)溶液。《文献通考》中所提及的“胆水”即是由细菌产生的硫酸铜溶液。“以铁投之,铜色立变”就是用铁置换出硫酸铜溶液中的单质铜。
  目前,细菌治金已成功地用于铜矿、金矿及重要元素铀的冶炼。用微生物冶金,不需要大量复杂的设备,方法简便,节约投资;更重要的是适于开采小矿、贫矿、废弃的老矿等,所以很受人们青睐。但是,它也存在一些局限性,如生产周期长,对碱性矿石不起作用,冬季和寒冷地区不能生产。人们正在通过研究,设法解决这些实际问题,细菌冶金终将成为冶金工业中一支重要的生力军。
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