用生物質(zhì)技術(shù)敲開礦產(chǎn)資源利用大門
——訪中國(guó)工程院院士、中南大學(xué)教授邱冠周
2013年06月13日 10:31 8166次瀏覽 來源: 中國(guó)礦業(yè)報(bào) 分類: 銅資訊 作者: 王瓊杰
記者:生物冶金的難點(diǎn)及需解決的關(guān)鍵技術(shù)有哪些,我國(guó)在這方面進(jìn)行了哪些科研工作?
邱冠周:生物冶金的主要難點(diǎn)和技術(shù)難題集中在4個(gè)方面:一是原料礦物的多樣性方面,硫化礦的原生礦、次生礦,氧化帶中的各類礦物,脈石礦物等等,需要相應(yīng)的不同技術(shù)來解決;二是生物反應(yīng)的多樣性方面,包括硫化礦溶解的氧化作用、溶解物交代成礦作用和還原作用、氧化帶礦物溶解的酸堿中和反應(yīng)、硫化礦物氧化溶解的產(chǎn)酸反應(yīng)等需要合理掌握;三是微生物種群和功能的多樣性方面,會(huì)隨浸出過程時(shí)間、空間而變化,不易控制;四是工藝參數(shù)與浸出反應(yīng)過程操作條件的多樣性匹配,需要合理解決。
我國(guó)十分重視生物冶金技術(shù)的科研工作。從1995年以來,中南大學(xué)共獲得國(guó)家2.7億元的大力支持,先后開展了國(guó)家“九五”攻關(guān)項(xiàng)目——德興銅礦低品位銅礦細(xì)菌浸出提銅試驗(yàn)研究,發(fā)改委高技術(shù)示范工程——低品位銅礦生物浸出-萃取-電積提銅試驗(yàn)研究,國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體——硫化礦生物提取的基礎(chǔ)研究,“973”計(jì)劃(首席單位)——微生物冶金的基礎(chǔ)研究,“111”計(jì)劃(首席單位)——生物冶金科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新引智基地,科技部平臺(tái)項(xiàng)目——生物冶金微生物菌種資源標(biāo)準(zhǔn)化整理、整合及共享,“973”計(jì)劃(首席單位)——微生物冶金過程強(qiáng)化的基礎(chǔ)研究等12個(gè)科研項(xiàng)目。
記者:生物冶金技術(shù)的研究歷史及當(dāng)前中南大學(xué)在這方面的研究進(jìn)展如何?
邱冠周:中國(guó)早在《山海經(jīng)》中就有“石脆之山,其陰多銅,灌水出焉,北流注于禺,其中多流赤者”的記載,這比歐洲的發(fā)現(xiàn)早了八九百年。在歐洲有記載的最早涉及細(xì)菌選礦活動(dòng)是1670年在西班牙的里奧廷托礦,人們利用酸性礦坑水浸出含銅黃鐵礦的銅。1947年,Clomer 首先發(fā)現(xiàn)嗜酸氧化亞鐵硫桿菌,認(rèn)為該菌在金屬硫化礦的氧化和某些礦山坑道水的酸化過程中起著重要作用。
1958年,原中南礦冶學(xué)院以何復(fù)煦教授為首的科研團(tuán)隊(duì)在選礦樓成立了生物冶金實(shí)驗(yàn)室,對(duì)生物浸出進(jìn)行了一系列研究。1999年,中南大學(xué)與美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作開始培養(yǎng)浸礦微生物的研究。2004年,中南大學(xué)在世界上首次對(duì)嗜酸氧化亞鐵硫桿菌進(jìn)行全基因組測(cè)序,并在其全部3217個(gè)基因序列信息的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)320個(gè)高氧化活性菌特征基因,其中包括135個(gè)與亞鐵和硫氧化以及抗性等功能有關(guān)的基因。中南大學(xué)還制定了《嗜酸氧化亞鐵硫桿菌及其活性的基因芯片檢測(cè)方法》的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了對(duì)高效浸礦菌種快速、準(zhǔn)確篩選。
記者:目前生物冶金技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用情況和效果如何?
邱冠周:隨著技術(shù)的成熟和進(jìn)步,生物冶金技術(shù)在我國(guó)已開始進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段。低品位硫化銅礦微生物堆浸從原來的5萬噸礦石/年,到30萬噸礦石/年,再到現(xiàn)在的330萬噸礦石/年。進(jìn)入21世紀(jì),我國(guó)黃金工業(yè)發(fā)展迅猛。2008年上半年,全國(guó)黃金產(chǎn)量129.089噸,與上一年同期相比金產(chǎn)量增加6.879噸,同比增長(zhǎng)5.63%;2009年我國(guó)黃金產(chǎn)量超過南非,成為世界第一大產(chǎn)金國(guó),這個(gè)成績(jī)的取得,生物提金技術(shù)功不可沒。
尤其是低品位鈾礦的生物堆浸技術(shù),在得到推廣應(yīng)用后可以使鈾礦的開采品位從千分之二降低到萬分之五,從而提高可利用鈾礦資源量。在工藝控制方面,采用浸出前期以控制pH值為主、中期以優(yōu)化菌落結(jié)構(gòu)和控制電位為主、后期以提高噴淋強(qiáng)度為主的調(diào)控技術(shù),實(shí)現(xiàn)了浸出過程多因素的合理匹配,使鈾的浸出率從90.23%提高到96.82%。
記者:據(jù)了解,中南大學(xué)與中國(guó)有色礦業(yè)集團(tuán)共同建立了贊比亞生物冶金技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范基地。該項(xiàng)技術(shù)在贊比亞的應(yīng)用情況和前景如何?
邱冠周:中國(guó)有色礦業(yè)集團(tuán)在贊比亞具有25萬噸年產(chǎn)銅能力,是贊比亞境內(nèi)產(chǎn)銅規(guī)模最大的企業(yè)之一。該集團(tuán)通過與中南大學(xué)的合作,共同建立了“中國(guó)有色集團(tuán)-中南大學(xué)贊比亞生物冶金技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范基地”。從浸礦菌種的選育、擴(kuò)培、工業(yè)試驗(yàn)到產(chǎn)業(yè)化實(shí)施,僅僅用了4個(gè)月的時(shí)間,在不改變?cè)瓉砉に嚄l件的基礎(chǔ)上,謙比希濕法煉銅廠堆浸銅產(chǎn)量就提高了20%,酸耗降低35%以上,大量以前不能回收的銅資源得到了有效利用。中國(guó)有色礦業(yè)集團(tuán)總經(jīng)理羅濤說,“我們把全世界最先進(jìn)的技術(shù)用到贊比亞,這對(duì)提升中國(guó)企業(yè)在海外的形象具有重要的示范作用;而生物冶金技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范基地的建立,對(duì)打造贊比亞新的銅工業(yè),保持其產(chǎn)銅大國(guó)的地位,促進(jìn)贊比亞經(jīng)濟(jì)發(fā)展,意義重大。”
贊比亞具有豐富的低品位銅礦資源,生物冶金技術(shù)在贊比亞的推廣應(yīng)用使可利用銅資源增加1倍,可以大幅度提高銅資源的開發(fā)利用率。
責(zé)任編輯:安子
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