用生物质技术敲开矿产资源利用大门
——访中国工程院院士、中南大学教授邱冠周
2013年06月13日 10:31 8769次浏览 来源: 中国矿业报 分类: 铜资讯 作者: 王琼杰
记者:生物冶金的难点及需解决的关键技术有哪些,我国在这方面进行了哪些科研工作?
邱冠周:生物冶金的主要难点和技术难题集中在4个方面:一是原料矿物的多样性方面,硫化矿的原生矿、次生矿,氧化带中的各类矿物,脉石矿物等等,需要相应的不同技术来解决;二是生物反应的多样性方面,包括硫化矿溶解的氧化作用、溶解物交代成矿作用和还原作用、氧化带矿物溶解的酸碱中和反应、硫化矿物氧化溶解的产酸反应等需要合理掌握;三是微生物种群和功能的多样性方面,会随浸出过程时间、空间而变化,不易控制;四是工艺参数与浸出反应过程操作条件的多样性匹配,需要合理解决。
我国十分重视生物冶金技术的科研工作。从1995年以来,中南大学共获得国家2.7亿元的大力支持,先后开展了国家“九五”攻关项目——德兴铜矿低品位铜矿细菌浸出提铜试验研究,发改委高技术示范工程——低品位铜矿生物浸出-萃取-电积提铜试验研究,国家自然科学基金创新群体——硫化矿生物提取的基础研究,“973”计划(首席单位)——微生物冶金的基础研究,“111”计划(首席单位)——生物冶金科学技术创新引智基地,科技部平台项目——生物冶金微生物菌种资源标准化整理、整合及共享,“973”计划(首席单位)——微生物冶金过程强化的基础研究等12个科研项目。
记者:生物冶金技术的研究历史及当前中南大学在这方面的研究进展如何?
邱冠周:中国早在《山海经》中就有“石脆之山,其阴多铜,灌水出焉,北流注于禺,其中多流赤者”的记载,这比欧洲的发现早了八九百年。在欧洲有记载的最早涉及细菌选矿活动是1670年在西班牙的里奥廷托矿,人们利用酸性矿坑水浸出含铜黄铁矿的铜。1947年,Clomer 首先发现嗜酸氧化亚铁硫杆菌,认为该菌在金属硫化矿的氧化和某些矿山坑道水的酸化过程中起着重要作用。
1958年,原中南矿冶学院以何复煦教授为首的科研团队在选矿楼成立了生物冶金实验室,对生物浸出进行了一系列研究。1999年,中南大学与美国橡树岭国家实验室合作开始培养浸矿微生物的研究。2004年,中南大学在世界上首次对嗜酸氧化亚铁硫杆菌进行全基因组测序,并在其全部3217个基因序列信息的基础上,发现320个高氧化活性菌特征基因,其中包括135个与亚铁和硫氧化以及抗性等功能有关的基因。中南大学还制定了《嗜酸氧化亚铁硫杆菌及其活性的基因芯片检测方法》的国家标准,实现了对高效浸矿菌种快速、准确筛选。
记者:目前生物冶金技术在我国的应用情况和效果如何?
邱冠周:随着技术的成熟和进步,生物冶金技术在我国已开始进入工业化应用阶段。低品位硫化铜矿微生物堆浸从原来的5万吨矿石/年,到30万吨矿石/年,再到现在的330万吨矿石/年。进入21世纪,我国黄金工业发展迅猛。2008年上半年,全国黄金产量129.089吨,与上一年同期相比金产量增加6.879吨,同比增长5.63%;2009年我国黄金产量超过南非,成为世界第一大产金国,这个成绩的取得,生物提金技术功不可没。
尤其是低品位铀矿的生物堆浸技术,在得到推广应用后可以使铀矿的开采品位从千分之二降低到万分之五,从而提高可利用铀矿资源量。在工艺控制方面,采用浸出前期以控制pH值为主、中期以优化菌落结构和控制电位为主、后期以提高喷淋强度为主的调控技术,实现了浸出过程多因素的合理匹配,使铀的浸出率从90.23%提高到96.82%。
记者:据了解,中南大学与中国有色矿业集团共同建立了赞比亚生物冶金技术产业化示范基地。该项技术在赞比亚的应用情况和前景如何?
邱冠周:中国有色矿业集团在赞比亚具有25万吨年产铜能力,是赞比亚境内产铜规模最大的企业之一。该集团通过与中南大学的合作,共同建立了“中国有色集团-中南大学赞比亚生物冶金技术产业化示范基地”。从浸矿菌种的选育、扩培、工业试验到产业化实施,仅仅用了4个月的时间,在不改变原来工艺条件的基础上,谦比希湿法炼铜厂堆浸铜产量就提高了20%,酸耗降低35%以上,大量以前不能回收的铜资源得到了有效利用。中国有色矿业集团总经理罗涛说,“我们把全世界最先进的技术用到赞比亚,这对提升中国企业在海外的形象具有重要的示范作用;而生物冶金技术产业化示范基地的建立,对打造赞比亚新的铜工业,保持其产铜大国的地位,促进赞比亚经济发展,意义重大。”
赞比亚具有丰富的低品位铜矿资源,生物冶金技术在赞比亚的推广应用使可利用铜资源增加1倍,可以大幅度提高铜资源的开发利用率。
责任编辑:安子
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