如何把废矿、贫矿变“废”为宝？怎样更好地降低冶金业的污染？一直是业内人士的热点话题。

新近研究发现，一些靠“吃矿石”为生的微生物正通过“生物冶金”的方式在这些方面有所作为，而这却鲜为人知。

不久前，尚普咨询在《2013-2017年中国冶金市场分析调研报告》中指出，21世纪是生物技术飞跃发展的一个世纪，生物冶金也将会有更进一步的渗透和影响。

所谓生物冶金，即利用微生物的自然代谢过程，将矿石中的有价元素选择性浸出，直接高效制取高纯度金属的方法，主要应用于传统技术无法处理的低品位矿、废石、多金属共生矿等。

业内专家表示，生物冶金技术由于其具有利于环境保护、基建投资少、运作成本低等优越性，有望促进整个冶金行业的快速发展。

贫矿开发的“金钥匙”

品位低是我国矿产资源的显著特点。资料显示，我国铜矿的平均品位仅为0.87%，大于200万吨级的超大型铜矿品位基本上都低于1%；镍钴贫矿占到总储量的30%~40%；铁矿贫矿占到总储量的95%；锰矿贫矿占到总储量的93%。

随着贫、细、杂为突出特点的难选冶矿石所占比例不断上升，常规选冶方法在技术和经济上都面临挑战。

中国工程院院士、中南大学教授邱冠周表示，传统的采矿、选矿、冶金工艺在处理低品位矿产资源时，存在低效率、长流程、高成本、重污染等问题，这使得新型工业化发展的支撑日趋乏力。为此，生物冶金这一能控制成本、节能高效、操作简易、环境友好的处理技术应运而生。

“这些以矿石为食的微生物属于一类化能自养菌，它可以把矿物里的Fe2+转换成Fe3+，把硫转换成硫酸，并通过氧化过程获取能量。同时，矿石由于被氧化，从不溶于水变成可溶，人们也就能够从溶液中提取出矿物。”中国科学院过程工程研究所研究员张广积对《中国科学报》记者解释说。

该所另一位副研究员李浩然也对记者表示，低品位、难处理的金属矿物，如金、锰、铜、镍、锌等，均适合利用微生物进行冶炼，这些微生物一般多耐酸，甚至在pH1以下的环境中仍能生存。

不仅如此，在北京科技大学冶金与生态工程学院教授李宏煦看来，与传统资源加工技术不同的是，生物冶金只需要利用微生物、空气和水这三大天然物质，在低温低压的环境下就可以从矿石中直接提取有价金属，而无须选矿、火法冶炼、电解等复杂的工艺流程，因而其投资成本和操作成本都很低。

生物技术助菌种改良

李宏煦对《中国科学报》记者表示，传统的生物冶金普遍被认为仅是一个生物浸出的过程，事实上，生物冶金至少包括生物浸出、生物吸附、生物修复3个领域，而每个领域所依赖的微生物也大有不同。

以生物浸出为例，其体系中所涉及到的微生物主要有化能自养菌、异养菌和真菌，此外也有原生动物存在。其中已用于硫化矿生物浸出的菌种主要有嗜酸氧化亚铁硫杆菌、嗜酸氧化硫硫杆菌和氧化亚铁钩端螺旋菌。

另外，在浸矿过程中，由于工艺及实际生态环境的不同，也存在许多对不同温度环境具有适应性的菌株。

在张广积看来，微生物冶金真正实现现代化工业应用的时间仍然较短，自身也有许多不成熟的地方。例如，反应速度慢、细菌对环境的适应性差、超出一定温度范围细菌难以成活、经不起搅拌、对矿石中有毒金属离子耐受性差等。

为此，科研人员也正在从遗传工程等方面开展工作，试图通过基因工程得到性能优良的菌种。

邱冠周称，早在2004年，中南大学就参与了世界上第一个嗜酸氧化亚铁硫杆菌的全基因组测序研究工作。在全基因组测序获得全部3217个基因信息的基础上，进行全基因组芯片和比较基因组学研究，最终发现亚铁氧化、硫氧化及抗性相关的320个高氧化活性基因，实现了微生物浸矿行为研究从表现型向基因型的转变。