隨著社會(huì)的發(fā)展,人類對(duì)于礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)力度日益加大。但是,地球上的礦脈是有限的,優(yōu)質(zhì)的富礦石資源在逐漸枯竭。于是,人類需要面對(duì)這個(gè)問(wèn)題:如何更合理、更高效地從含有大量雜質(zhì)、開(kāi)發(fā)價(jià)值較低的礦石資源——低品位礦石中分離出所需要的元素? 20世紀(jì)初,兩位美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種能夠在酸性、高溫的條件下存活的細(xì)菌,叫做氧化硫硫桿菌。它能夠?qū)⒌V石中的某些金屬元素提煉出來(lái)??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),因?yàn)樵谝欢ǖ臈l件下,氧化硫硫桿菌會(huì)向外分泌一種由蛋白質(zhì)、多糖、脂肪等組成的黏液。黏液依附在礦石上,就會(huì)和礦石中的元素發(fā)生反應(yīng)。
這些反應(yīng)主要分為三類:第一類是直接作用,在有水和空氣存在的情況下,細(xì)菌與礦物表面接觸,將不易溶解的金屬硫化物氧化為溶于酸的金屬離子。然后通過(guò)置換反應(yīng),將金屬離子置換出來(lái),就得到所需要的高純度金屬了。第二類是間接作用,微生物可以把黃鐵礦快速氧化,生成硫酸鐵,而硫酸鐵是一種高效的金屬礦物氧化劑和浸出劑,其他的金屬礦物都可以被其浸出。第三類在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)用得最為廣泛,那就是把直接作用和間接作用結(jié)合在一起的復(fù)合作用。
微生物選礦以能耗低、工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)日益受到人們的關(guān)注。就拿較早開(kāi)始研究的微生物浸銅技術(shù)來(lái)說(shuō)吧,1958年研究者在西班牙用細(xì)菌產(chǎn)生的硫酸高鐵溶浸低品位銅礦石,成功地回收了銅,并在1980年實(shí)現(xiàn)了生物堆浸的商業(yè)化應(yīng)用。在我國(guó),20世紀(jì)90年代,低品位銅礦生物提取工藝已在江西成功應(yīng)用,并建成年產(chǎn)2000噸電銅的堆浸廠?,F(xiàn)在,我國(guó)已經(jīng)有了數(shù)家年產(chǎn)量萬(wàn)噸以上級(jí)別的微生物浸銅廠。到目前為止,世界每年利用細(xì)菌溶浸法得到的銅量已經(jīng)占到了世界銅產(chǎn)量的20%以上。智利是運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)銅最多的國(guó)家。
目前,研究者主要關(guān)注的是如何能夠培養(yǎng)出效率更高、對(duì)環(huán)境更友好的微生物,如何降低培養(yǎng)成本等,而這些研究可以促進(jìn)其在工業(yè)上的應(yīng)用。隨著微生物選礦技術(shù)的發(fā)展日漸成熟,越來(lái)越多的行業(yè)會(huì)隨之受益,例如電子產(chǎn)品回收業(yè)。在印刷電路板、CPU等電子產(chǎn)品元器件中,含有相當(dāng)可觀的、具有回收價(jià)值的金屬,比如銀和銅。但在目前,從電子產(chǎn)品中回收等量的金屬的成本,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于直接從礦石中提煉的成本。而微生物選礦技術(shù)一旦發(fā)展成熟,也會(huì)極大地降低電子回收的成本。相信在未來(lái),不僅能給人們帶來(lái)生活上的便利,還可以減少對(duì)環(huán)境的污染和破壞的程度。