채광 및 제련에서 미생물의 역할

생야금

생야금은 관련 미생물이 존재하는 경우 미생물의 촉매 산화로 인해 광물의 유가 금속이 침출수에 이온 형태로 용해되어 회수되거나 A를 의미합니다. 광물 속의 유해성분을 용해 제거하는 방법. 많은 미생물이 다양한 경로를 통해 미네랄에 작용하여 미네랄의 귀중한 원소를 용액의 이온으로 전환할 수 있습니다. 미생물의 이러한 특성을 활용하고 습식 야금 및 기타 관련 공정을 결합하여 생물 야금 기술이 형성되었습니다. 주요 침출 미생물로는 티오바실러스 페로옥시단스, 티오바실러스티오옥시단트, 설포바실러스, 페로바실러스 페로옥시단트, 써모애시도필리카카에 박테리아, 마이크로스피로코커스 속(1eptospirillum) 등이 있다. 생물야금학에 관한 보고서에서는 광석 침출 박테리아로 논문의 대부분을 차지하는 티오바실러스 페로옥시단스(Thiobacillus ferrooxydans)가 광석 침출 박테리아의 분리 및 배양 방법으로 판단하면 다양한 균주가 풍부해야 합니다. .혼합된 박테리아를 수집합니다. 그 중 일부는 실온에서 자라는 반면, 일부는 50~70°C 이상의 온도에서 자랄 수 있습니다. 황화물 광석의 산화 과정에서 철 이온, 황 원소 및 관련 화합물이 생성됩니다. 광물 침출 미생물은 일반적으로 철 또는 황 원소 및 관련 화합물을 산화하여 에너지를 얻고 산소와 이산화탄소를 흡수합니다. 켈빈주기 성장을 완료하기 위해 용액에 금속 이온 및 기타 필요한 물질이 포함됩니다.

광물 침출에 사용되는 수십 종의 박테리아는 최적 성장 온도에 따라 중온성 박테리아, 중호열성 박테리아, 고온 박테리아의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

황화물 광석의 생물학적 침출 과정에는 미생물의 직간접적인 영향뿐만 아니라 갈바니 세포 효과 및 기타 화학적 효과가 포함됩니다. 직접작용이란 침출과정에서 미생물이 광물 표면에 흡착되어 단백질 분비물이나 기타 대사산물을 통해 황화물광물을 직접 산화 및 분해하는 것을 의미한다. 간접효과란 침출계에 존재하는 황화물광물과 기타 제1철이온의 산화과정에서 미생물이 생성한 제1철이온을 제2철이온으로 산화시키는 것을 의미하며, 생성된 제1철이온은 강한 산화효과를 가지며, 이는 황화물광물을 더욱 산화시킨다. 황화물 광물은 산화되어 침전됩니다. 귀중한 금속과 철 이온은 촉매적으로 산화됩니다. 광석의 구성 상태에 따라 생물야금 산업 생산에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.

(1) 힙 침출 방법. 이 방법은 넓은 부지를 차지하고 더 많은 노동력이 필요한 경우가 많지만, 한 번에 수천 톤에서 수십만 톤에 이르는 더 많은 양의 광석을 처리할 수 있다.

(2) 풀 침수 방식. 내산성 탱크에는 수십~수백 톤의 광석 분말이 쌓여 있다. 탱크에는 박테리아가 함유된 침출액을 채우고 제련 속도를 높이기 위해 기계적으로 교반한다. 이 방법은 소량의 광석만 처리할 수 있지만 제어가 쉽습니다.

(3) 지하 침출 방법. 이는 광상 내에서 직접 금속을 침출시키는 방법입니다. 방법은 채광부지와 부분적으로 노출된 광체에 세균침출액을 붓거나, 채광지역의 광석층에 구멍을 뚫고, 이 구멍을 통해 세균침출액을 주입하고 환기시킨 후 일정시간 동안 침출을 기다리는 방법이다. 시간을 보낸 후 펌핑하여 금속 재활용에 사용합니다. 이 방법의 장점은 광석을 채굴하거나 가공할 필요가 없기 때문에 많은 인력과 물적 자원을 절약하고 환경 오염을 줄일 수 있다는 것입니다.

미생물 침출을 적용하면 반응이 온화하고 환경 친화적이며 에너지 소비가 적으며 공정이 짧다는 장점이 있습니다. 특히 희박 광석, 폐광석, 표면 외 광석 및 채굴이 어려운 광석에 적합합니다. 선택이 어렵고 제련이 어려운 광물 더미 침출 및 현장 침출 오늘날 광석이 점점 가난해지고 환경 문제가 더욱 두드러지는 상황에서 미생물 침출 기술은 효과적인 수단이 될 것입니다. 금속 원소 추출, 환경 보호 및 폐기물 활용.

최근 몇 년 동안 이 기술에 대한 외국 연구는 광업 및 야금 분야에서 핫스팟이 되었습니다. 박테리아 침출은 중요한 광물 처리 방법으로 발전했습니다. 이 방법은 구리, 납, 아연, 금, 은, 망간, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 코발트, 비스무트, 바나듐, 셀레늄, 비소, 카드뮴, 갈륨, 우라늄 및 기타 수십 가지 귀금속 및 희귀 금속.

우리나라의 생물야금학 연구 발전

중국은 이미 기원전 2세기에 생물야금학 기술을 세계 최초로 채택한 국가이다. 황산구리 용액을 대체할 철 구리의 화학, 더미 침출은 당시 구리 생산을 위한 일반적인 관행이었습니다. 그러나 구리와 철을 채굴하는 과정에서 자연적으로 자라는 특정 독립 영양 박테리아가 자신도 모르게 미네랄을 침출하는 데 사용됩니다. 서한대 『회남만비서』에는 “백청(황산구리)이 철을 구리로 만든다”는 기록이 있다. 이 기술은 서기 11세기에 널리 사용되었으며, 북조 말기에는 "담즙 침출 구리"가 기록되었으며 당시 구리 생산량은 당시 장시성 연간 생산량의 15~25%를 차지했습니다. Qianshan 구리 광산의 면적은 19×104kg입니다. Anhui Tongguanshan 광산은 Qianshan보다 큽니다.

최근 몇 년 동안 우리나라에서는 미생물 침출에 대한 연구 및 산업적 응용이 상당한 진전을 이루었습니다. 광물 침출 미생물에 대한 연구 측면에서, Zhang Dongchen, Zhang Mingxu 및 다른 사람들은 플라스미드가 Thiobacilli에 편재한다는 견해에 의문을 제기했습니다. 그들의 연구 결과는 Thiobacillus ferrooxydans가 Fe2, S 등을 산화시키는 능력이 핵양체에만 관련될 수 있음을 보여주었습니다. 염색체 DNA와 관련이 있으며 Thiobacillus ferrooxydans의 유전 물질은 핵형 염색체 DNA입니다. Xu Xiaojun, Meng Yunsheng 등은 자외선 돌연변이 박테리아에 의한 황동석의 침출 속도가 원래 박테리아에 비해 46% 이상 증가했으며 침출 종말점에 도달하는 시간이 5~10일 단축되었다고 보고했습니다. 원래 박테리아는 황동석의 더 나은 산화 및 침출을 수행할 수 있습니다. Zhao Qing, Liu Xiangmei 등은 강력한 프로모터를 포함하고 tra 유전자 유도 하에 전달될 수 있는 구성적으로 발현되는 비소 저항성 플라스미드 pSDRA4를 구축하기 위해 DNA 시험관 내 재조합 기술을 사용했습니다. 금속 공학 박테리아인 Acidithiobacilluscal dus(pSDRA4)는 접합 전달을 통해 절대 독립영양성 극산성 호열성 Thiobacillus AcidithiobacilluscIIdW에 도입하여 구성되었으며, 테스트 후 재조합 플라스미드는 호열성 Thiobacillus에서 우수한 안정성을 가지며 기본적으로 선택적 없이 안정적으로 유지되었습니다. (재조합 플라스미드는 76% 이상 유지됨) 비소 저항성 성능 테스트에 따르면 야생 박테리아와 비교하여 구축된 Thiobacillus thermophila 조작 박테리아의 비소 저항성은 0mmol/L에서 45mmol/L로 증가했습니다. . 산업적 응용 측면에서, 장시성 더싱(Dexing) 구리 광산에 생물학적 침출 기술이 성공적으로 적용되었으며, 연간 전기 구리 생산량이 2,000톤에 달하는 더미 침출 공장이 건설되었습니다. 우리 나라 최초의 생물학적 구리 침출 시험 기지가 광동성 다바오산에 설립되었습니다. 천 톤 규모의 생물학적 구리 추출 더미 침출 공장이 Fujian성 Zijinshan에 건설되었습니다. 베이징 비철 금속 연구소와 Fujian Zijinshan Mining Co., Ltd.가 수행한 국가 10차 5개년 계획 "생금속 기술 공학"은 Fujian Zijinshan에 10,000톤 규모의 생물학적 구리 추출 더미 침출 공장을 건설할 예정입니다. 동시에 금 정광의 생물학적 사전 산화가 산동성 라이저우(Laizhou)에서 산업적 응용을 시작했습니다. 니켈, 아연과 같은 황화물 광석의 생체 야금학도 다양한 수준으로 개발되었습니다.

일반적으로 우리나라의 생물야금 산업적 응용 규모는 작고, 응용 광산도 적으며, 광물 종류도 단일하기 때문에 개발을 위해서는 더 많은 노력이 필요하다. 중국의 1차 황화물 광석의 90%가 복잡하고 저품위이기 때문에 이 기술의 응용 전망은 매우 넓습니다. 현재 중남대학교의 Qiu Guanzhou 교수가 수석 과학자로서 공식적으로 "미생물 야금에 관한 기초 연구"를 시작했습니다. 이 프로젝트는 교육부의 지원을 받고 있으며 중남대학교가 첫 번째 사업 단위인 베이징 종합 연구소입니다. 비철금속 연구, 산둥대학교, 중국과학원 공정공정연구소, 베이징 광산야금 종합연구소, 장춘 환경연구소 등이 협력하여 이 분야의 기초 연구를 수행하고 있습니다. 우리나라의 비철금속 광물가공 및 야금업은 이미 세계 일류수준의 발전단계에 들어섰습니다.

생물야금학 발전 동향 및 연구 방향

생물야금학은 현대 학문의 학제간 발전을 통해 생명공학 기술과 전통 광물 처리 기술을 결합하는 새로운 과정입니다.

광물 처리에 생명공학을 적용하는 것은 의심할 여지 없이 큰 의미를 갖습니다. 현재의 개발 동향, 연구 방향 및 해결해야 할 문제는 주로 다음과 같습니다. ① 극한 조건에 영향을 받는 미생물의 선택 ③ 생물학적 침출 메커니즘; ④ 저농도 용액 니켈, 코발트 및 기타 금속 추출을 위한 신기술 ⑤ 종속 영양 박테리아 침출에 대한 연구 ⑧ 지하 생물 침출 기술 개발; 금속 및 희금속 생물학적 흡착 연구 ⑩ 석탄 내 황의 생물학적 제거에 관한 연구, 카올린과 같은 비금속 광물의 탈철화에 관한 연구.