量的酸碱金处理以微生物活力

七、生物冶金

用微生物法沥滤金属的过程叫生物冶金。目前，微生物湿法冶金有两种类型：一种是利用某些微生物氧化硫化矿物生成一些氧化物。另一种是由异养微生物在培养生长过程中产生某些有机化合物、过氧化物等物质，通过这些物质的溶解作用分解某些矿石，形成某些金属氧化物或者金属络合物。最后从这些氧化物或络合物中分离提取金属。

目前应用较多的是硫化杆菌，它能把低价铁氧化成高价铁，能使硫酸亚铁变成硫酸铁，同时能把元素硫或硫化物氧化成硫酸。硫酸溶液是一般硫化矿物的有效浸出剂，它能使铜矿石中的金属铜溶解。有的研究者还认为，某些细菌有直接氧化矿物的能力，对一些不含铁元素的铜矿，如铜蓝矿石、辉铜矿石等，用氧化铁硫杆菌也能把铜浸出。细菌浸铜在工业上被广泛应用。国际上每年用细菌法溶解获得的铜，大约占整个铜产量的20%。

铀是重要的核燃料。从矿石中提取铀，也可以像浸铜那样，采用微生物技术。

科学家们还发现，在一定条件下，某些细菌喜欢吞食某些稀有元素，把这些元素富集到自己的机体里。如果改变它的生活条件，它又可以把那些稀有元素“吐”出来，这就为我们进一步开发海洋矿藏展现了广阔的前景。占地球面积70%的辽阔海洋，蕴藏着极为丰富的矿产资源，在海水中含有60多种元素，其中有陆地上蕴藏不多或不易提取的元素，如铀、锶、锂等。海水中铀的储量达50亿t，黄金储量达100亿t。海水中的矿藏，成了生物冶金工程师们向往的目标。

微生物学家已经分离出一些菌株。这些菌株能在高浓度的金、铂离子中生长，并且分离出一种专“吃”金的细菌，一种专“吃”铂的细菌。人们企图利用这一类专“吃”各类金属的细菌来采矿。由于细菌容易培养也便于加工处理，这样提取出的各种金属成本低廉，具有实用价值。俄罗斯现在已建成一座利用细菌“冶炼”铜矿的工厂。他们将氧化亚铁硫杆菌引入地下水池中，使之大量繁殖，然后将铜矿石放入水池中浸泡，再经过一些简单的处理，呈玫瑰色的粉末状铜便会沉淀出来。

但是，要使这种富集金属的细菌生产效率更高，生产出来的产品成本更低，微生物学家们还得求助于基因工程师。人们设想，应用基因工程技术，改造自然界中已经存在的，或者创造自然界中还不存在的富集贵重金属的细菌，获得高效率的菌株，用于冶金工业的生产。美国的一个实验室正在做此项工作。这种应用超级微生物开采贵重金属的技术，将会给冶金工业带来革命性的变化。

与细菌冶金类似的技术，还应用到海水、盐水的淡化上。众所周知，海水是不能直接食用的。在海上航行，必须携带淡水。海水为什么不能食用呢？那是由于海水中含有大量的钾、钠、镁离子的缘故。随着科学的发展，人们可以在轮船上使用离子交换树脂、离子交换膜等材料淡化海水。可是，这种方法不仅成本高，而且常需要大量化工原料。比如，离子交换树脂要定期用大量的酸、碱处理以恢复活力，这就非常麻烦了。此外，地球上存在着大量的盐碱地。许多肥沃的土地由于含有大量的金属离子而不能利用，这是多么可惜啊！

目前，科学家们正在探索使用微生物的新方法来淡化海水、盐水，改造盐碱地。但由于大多数细菌只能富集钾，而海水、盐水的淡化则须富集镁和钠。怎么办呢？科学家们想到了基因工程。如果使用基因工程手段，就能制备同时富集钾、钠、镁的基因组，植入细菌中，创造超级微生物。如果我们创造出这样的微生物来，就可大大简化海水和盐水淡化工艺，还有希望用简便的方法将盐碱地改造为良田。

生物冶金，方法简单，耗能极少，不需大量复杂设备，特别适于开采小矿、贫矿、废弃的老矿等。但它的生产周期长，对矿石有选择性，微生物生长需要控制一定的温度。尽管如此，它在冶金战线上仍能发挥重要作用。