低品位矿石的微生物浸出技术是当今矿业中的一项重要技术,它利用微生物将难处理的低品位矿石中的目标元素氧化,使得这些元素以离子形式进入溶液,进而通过化学方法提取出有用金属。这一过程减少了对环境的破坏,并且在一定程度上提高了资源的利用率。对于这项技术的研究和应用,国内国外都有着深入的探讨和实践。
在本研究中,科学家吴爱祥、尹升华和朱志根对微生物浸出低品位矿石的作用机理进行了系统和深入的研究。他们首先将浸矿细菌按适宜生长的温度划分为中温菌、中等嗜热菌和高温菌三类,并分别对每种细菌的生长环境、外部形态特征和浸矿特性进行了研究。这些研究工作为未来浸矿菌种的选择提供了重要依据。
中温菌适宜在25~40°C的温度下生长繁殖,其最适pH值为1.5~2.0,主要分为三类:氧化亚铁硫杆菌(T.f)、氧化硫硫杆菌(T.t)和氧化亚铁微螺菌(L.f)。这些细菌主要以无机物为营养源,它们具有特定的外部形态,例如T.f菌呈现出圆端短柄状,长1.0~1.5µm,宽0.5~0.8µm。
中等嗜热菌的最佳生长温度为50°C,其中包括了Sulfobacillus属和L.thermoferrooxidans等,它们在酸热环境中能氧化亚铁、硫、硫代硫酸根和一些硫化矿。此类细菌的外部形态多为杆状,尺寸较大,具有鞭毛,可快速氧化水溶液与矿物中的亚铁。
高温菌则适合在更高温度下生存,它们在生物浸出技术中的应用同样具有重要意义。这些细菌种类的发现和研究,为后续的矿物浸出提供了多样的选择。
在作用机理方面,普遍观点认为存在三种作用机制:直接作用、间接作用和直接——间接复合作用。研究者通过系统分析浸出体系中的游离细菌和吸附细菌,提出了间接——接触间接——直接复合作用机理,并在不同情况下分析了主要作用机理。
微生物浸出技术的应用前景广阔,但其作用机理至今还存在争议。研究者们通过实验室和现场试验,不断探索浸出反应的详细过程,以期更准确地解释浸矿细菌如何作用于矿物,以及它们在浸出过程中的具体作用。
值得注意的是,随着全球矿产资源的日益减少和原矿品位的不断下降,利用微生物浸出技术来处理和提取低品位矿石显得尤为迫切。我国在这一领域的资源回收率较低,采主弃副、采富弃贫的现象十分严重,导致金属矿山储存的尾矿量巨大,资源浪费问题突出。因此,提高低品位矿石的处理效率,减少环境破坏,具有重要的现实意义和应用价值。
在实际应用中,云南和德兴等地蕴藏了大量的低品位铜矿资源,这些地区对微生物浸出技术的需求尤为突出。目前,世界上已经有多座利用生物浸出技术的工厂在运行,这些工厂提取的金属包括铜、钴等,这进一步证实了微生物浸出技术在工业应用中的可行性和经济效益。
总结来说,低品位矿石微生物浸出作用机理的研究为矿业领域提供了一种新型的资源处理方法,其不仅有助于提高资源的利用率,减少环境破坏,还为矿产资源的回收和再利用开辟了新的途径。未来,随着对该领域研究的不断深入和技术的逐步成熟,微生物浸出技术有望在矿业资源开发中扮演更加重要的角色。