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冶金工业的能手_生物工程的发展

时间:2020-02-09百科知识
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第三节 冶金工业的能手

微生物的确是现代生物工程中的主角。小小的微生物不仅有本事开采“死井”中的石油,还可以作为浸矿剂,收集尾矿、贫矿和海洋中的金属,它的卓越才能深受人们注意。

微生物冶金,就是利用细菌的直接、间接作用,对矿石、废水、甚至海洋中的有用金属进行浸出和回收的过程。下面我们就来分别介绍这几方面微生物冶金的情况。

微生物回收矿石中的金属

随着现代工业的发展,许多含量丰富的高品位矿不断消耗,贫矿、尾矿日益增多。这些贫矿和尾矿如果弃之不用,就浪费了不少很有用的金属,十分可惜;可是如果设法从中提炼呢,又要耗费大量能源,污染也很严重。怎么办呢?随着生物工程的深入发展,利用有特殊本领的微生物及其代谢产物作为浸矿剂,可以把矿石、矿渣中的有色金属溶解并浸出。

这一工艺的奥秘是这样的:矿石中的金属,被微生物作用后产生的硫酸和高铁盐溶解,甚至是细菌牢牢地吸附在有色金属上,和它结合在一起,把这些金属从矿石中分离出来。

现在生产中所用的细菌主要是硫杆菌家族中的个别细菌,用这类细菌来浸铜,早已为各国所采用。美国用这种办法回收的铜占到总产量的15%。目前,美国、加拿大、日本、澳大利亚、英国、联邦德国、南非、印度、俄罗斯等许多国家都在积极进行细菌冶金的研究和生产,细菌浸www.2eee.com出的金属已有铜、铀、钴、镍、砷等十多种,但大规模的生产还只限于铜和铀。

铀的浸沥工艺比较特殊,采用的是原位开采——不是把铀矿挖到地面上来,利用菌液浸渍,而是把菌液经地下井浸滤金属,再将液体抽回到地面,回收金属。这种“地下液体冶金”的方法,最早应用于加拿大铀www.2eee.com矿,而且是偶然发现的。1960年,加拿大的一个铀矿开采两年之后,发现天然地下水中有大量溶解的铀,结果1962年一年中,他们从这种地下水中回收到的氧化铀竟达到了1.3万公斤。这种工艺还有一个优点,就是对地表面的破坏最少,成本也较低,对深层www.2eee.com的或含量少的矿石开采起来也很容易。

目前,只有铜和铀的开采规模比较大。回收铜的方法一般是地表堆集法。这种方法铜的浸出周期比较长,但浸出规模非常大,可达几十亿吨,经济效益很明显。美国在矿山山谷兴建的堆浸设施,可以容纳40亿吨矿石,回收价值上百万英镑的铜;世界上的20个大矿山,每年用细菌浸出的铜可达数十万吨!(www.anred.net.cn)

铀矿的浸出虽不像铜那样广泛,但由于核电站的需要,许多国家的采矿公司积极从贫铀矿、废铀矿中回收铀。从1977年起,加拿大每天要用细菌法处理铀矿3000吨。在国际原子能机构协助下,英、美、加等国组成了国际性科研协作组,分工开展研究工作。

美国还有七十多亿吨硫化矿床,平均含镍0.2%,采用细菌浸出方法后,不但可以回收价值600亿美元的镍,还能回收四亿磅钴,价值100亿美元。

废水中金属的回收

利用微生物浓缩废水中的金属也是件一举两得的事情。第一可以回收金属,物尽其用;第二可以消除金属造成的污染。微生物为什么会浓缩废水中的金属呢?原来,微生物能使金属结合在自己的表面,再进入细胞内,越吸越多,自然就起到浓缩的作用了。

美国田纳西州橡树岭的国立实验室证明,微生物能从工业废水中消除重金属,如钴、镍、银、金、铀、镨,而且利用这种方法从稀溶液中回收金属也是可行的,常见的面包酵母菌就能积累占细胞总重量20%的铀。而非生物方法成本高,就不合算了。

海水中提取金属

生物工程还可以用于从海水中提取铀,这和从废水中提取金属的道理相同。德国里希核子研究所的生物浓集法在这方面是很著名的。他们把蓝藻和绿藻经过专门培养,再放入海水中去浓集铀。这种藻类浓集铀的速度极快,很有发展前途。

近年来,国外细菌冶金方面的研究正在日新月异地发展,对精矿的浸出研究日益活跃,他们的目标是既回收贵重金属,又要除去精矿中的杂质;另外,工艺和设备以及在挑选更合格的细菌方面的研究也都取得了骄人的www.2eee.com成绩。

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