陳利娟

（湖南有色金屬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412006）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，相關(guān)的高新技術(shù)的水平也不斷升高，微生物技術(shù)作為高新技術(shù)的一種，也在不斷地發(fā)展，現(xiàn)代微生物技術(shù)在控制環(huán)境的污染和創(chuàng)造加工新型金屬礦物材料方面產(chǎn)生了巨大的成效，為社會(huì)的發(fā)展提升做出了巨大的貢獻(xiàn)。因?yàn)楝F(xiàn)代微生物技術(shù)對(duì)污染的處理時(shí)間特別短，自身的投資也不高，得到了大量的應(yīng)用，現(xiàn)代微生物技術(shù)可以利用一些微生物完成對(duì)金屬的冶煉，而且還可以降解高分子的材料，能有效解決世界范圍內(nèi)的重金屬污染。所以說現(xiàn)代微生物技術(shù)在礦物的加工中占有很重要的地位，本文就來談?wù)劕F(xiàn)代微生物技術(shù)和其在材料領(lǐng)域的應(yīng)用[1]。

1 微生物技術(shù)的概念和發(fā)展趨勢

微生物技術(shù)就是利用一些微小的，甚至是肉眼看不見的生物來解決人們?nèi)粘Ｉ钪械囊恍┚唧w的問題，是一項(xiàng)十分具有發(fā)展前景的一項(xiàng)前沿科技。

微生物技術(shù)是現(xiàn)時(shí)代全球都在關(guān)注的熱門技術(shù)，現(xiàn)代微生物技術(shù)在許多方面都有很重要的作用，比如在環(huán)境治理和金屬材料及礦物的加工制作方面。我國的工業(yè)隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不斷的提高，隨著工業(yè)化的進(jìn)程，我國的重金屬污染變得日益嚴(yán)重，而傳統(tǒng)的環(huán)境治理方法不足以解決這些問題，所以催生了微生物技術(shù)對(duì)污染的治理方案，微生物技術(shù)治理重金屬污染具有很多特點(diǎn)，比如效率十分高，對(duì)于環(huán)境的保護(hù)效果好[2]。不給治理的環(huán)境留下其它的污染?，F(xiàn)代微生物技術(shù)在材料領(lǐng)域也展現(xiàn)了它獨(dú)特的優(yōu)勢，雖然現(xiàn)在在加工金屬材料和礦物材料的應(yīng)用例子比較少，但是每一種應(yīng)用都有許多優(yōu)點(diǎn)。下面我們就來探討一下現(xiàn)代微生物技術(shù)在對(duì)金屬材料和礦物加工中的應(yīng)用，本文將會(huì)例舉一些實(shí)例，來更加直觀的認(rèn)識(shí)到微生物技術(shù)在對(duì)金屬材料領(lǐng)域材料制造的重要性。

2 微生物技術(shù)的作用

在這個(gè)快速發(fā)展的時(shí)代中，礦物被大量開采，人類使用了太多的礦產(chǎn)資源，和金屬資源，全球范圍內(nèi)的資源面臨著枯竭，而微生物技術(shù)能夠加快人們對(duì)礦物金屬資源的回收和加工。礦物加工技術(shù)是利用一系列相關(guān)設(shè)備和技術(shù)，充分利用不同礦物之間的性質(zhì)異同，完成礦體之中所含礦物質(zhì)的分離。礦物加工技術(shù)過程中，涉及到了多種步驟，可分為預(yù)處理技術(shù)、處理技術(shù)和后處理技術(shù)。金屬或者非金屬材料的加工中都會(huì)得到充分的應(yīng)用。我國的國情即礦產(chǎn)資源豐富多樣，然而，傳統(tǒng)的礦物加工方法存在很多弊端，污染環(huán)境、資源利用率低下等等。因此，根據(jù)當(dāng)下的情形，微生物礦物加工技術(shù)的出現(xiàn)和引用，迅速引起了行業(yè)人士的重視，能夠最大限度地使用為數(shù)不多的資源，盡量的減免浪費(fèi)[3]。而且隨著世界上科技的發(fā)展，微生物技術(shù)不斷成熟，它所具備的優(yōu)點(diǎn)也逐漸顯現(xiàn)，展現(xiàn)出了巨大的前景，利用微生物技術(shù)制造加工礦物金屬所造成的污染較小，原材料浪費(fèi)較少。微生物技術(shù)在不遠(yuǎn)的將來必將會(huì)對(duì)人們的生活造成巨大的影響，所以我們要投入大量的人力和物力去研究。雖然微生物技術(shù)的作用十分巨大，但是同時(shí)它仍具有許多問題要解決。

3 微生物技術(shù)在礦物加工中的應(yīng)用

隨著微生物技術(shù)的發(fā)展，它的應(yīng)用也逐漸變多，對(duì)礦物的加工制造就是微生物技術(shù)應(yīng)用的一種，礦物的組成元素十分復(fù)雜，因此加工起來十分麻煩，使用傳統(tǒng)的加工方法具有許多缺點(diǎn)。比如效率低下，原材料浪費(fèi)嚴(yán)重。而礦物是工業(yè)發(fā)展所必需的材料，所以我們要加強(qiáng)對(duì)礦物加工的研究，而現(xiàn)代微生物技術(shù)就可以增快礦物加工的速率,減少原材料的浪費(fèi)。下面有一些生物技術(shù)運(yùn)用到礦物加工制造的例子。

圖1 微生物加工后礦物

第一個(gè)就是用現(xiàn)代微生物技術(shù)制造混凝土，簡稱生物混凝土?；炷?，這是在我國基礎(chǔ)建設(shè)中必不可少的一種材料，普通的混凝土主要是由水泥組成，向里面摻入一些化學(xué)添加劑而成的人工石材。普通的混凝土，不僅會(huì)破壞環(huán)境，而且他沒有自我修復(fù)等功能，功能較為單一，而生物混凝土可以用一些細(xì)菌作為材料，比如孢芽桿菌，孢芽桿菌喜歡堿性的環(huán)境，而且存活的時(shí)間較長，他能作為修復(fù)細(xì)菌加入到普通混凝土中。細(xì)菌會(huì)把乳酸鈣分解成石灰石，進(jìn)而修復(fù)混凝土，在混凝土出現(xiàn)裂紋的時(shí)候可以自動(dòng)修復(fù)他，這一功能對(duì)我國建筑行業(yè)的發(fā)展起到了很大的作用[4]。

第二個(gè)就是微生物選礦技術(shù)，我們都知道礦物的成分十分復(fù)雜，而從中分離一些不需要的物質(zhì)更是復(fù)雜。所以我們可以利用微生物技術(shù)除雜，一些微生物可以脫離礦物中的一些雜質(zhì)，從而達(dá)到提純篩選的作用，其中比如鐵氧化細(xì)菌可以氧化鐵。而硅酸鹽細(xì)菌可以把硅從礦物中篩除。這樣類似的微生物還有很多，所以說微生物技術(shù)對(duì)礦物雜質(zhì)的篩選用處還是很廣泛的。微生物技術(shù)在礦物加工方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，可以簡化礦物的加工工藝，降低礦產(chǎn)原材料的浪費(fèi)，極大限度的提高工業(yè)產(chǎn)品的利潤。所以說我國應(yīng)該加快對(duì)微生物技術(shù)在礦產(chǎn)加工方面的應(yīng)用和研究。

微生物分解主要是通過微生物本身的分解作用，進(jìn)行礦物元素的積累。利用微生物技術(shù)進(jìn)行生物抗氧化對(duì)于礦物的提煉較為簡單，但是，生物冶金方法仍然處于發(fā)展當(dāng)中，它還必須克服自身所產(chǎn)生的局限性，如果反應(yīng)速度較慢，細(xì)菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性差，并且在超出一定的范圍后，很難存活，對(duì)礦物中所提取的離子耐受性差。

4 微生物技術(shù)在有色金屬加工中的應(yīng)用

微生物技術(shù)的用處極為廣泛，它不僅能用于礦物的開采和加工，還能用于一些有色金屬的冶煉和加工中。提高有色金屬加工的效率。微生物技術(shù)在有色金屬的冶煉中可以分為這三類，第一類是生物浸出法，第二類是生物氧化法，還有一類是生物分解法。下面就來說說這三種方法。

第一個(gè)生物浸出法，現(xiàn)在我們已知的用于這類方法的細(xì)菌有二十余種，比如氧化鐵桿菌和硫化芽孢桿菌屬等等。這些細(xì)菌的作用是加快金屬的氧化作用，進(jìn)而提高金屬的加工速率。比如硫化礦的加工，他的機(jī)理是利用相應(yīng)的細(xì)菌使本來比較難以溶解的金屬硫化物迅速溶解，發(fā)生氧化反應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到浸出金屬陽離子的作用。實(shí)質(zhì)上就是細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)含有一些獨(dú)特的氧化酶，比如鐵氧化酶可以氧化金屬。利用這些氧化酶來促進(jìn)金屬的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)而起到加工冶金的作用。第二種方法就是生物氧化法，在日常的生產(chǎn)過程中，有許多較難處理的金屬礦物，比如黃鐵礦等載體礦物，用傳統(tǒng)的冶金方法提取十分困難，工藝較為復(fù)雜[5]。而利用微生物技術(shù)可以氧化載體礦物。使得冶煉過程變得迅速，工藝變得簡單。第三種方法就是生物分解法，在微生物中含有許多物質(zhì)，可以分解碳酸鹽和磷酸鹽礦物。

圖2 微生物冶金發(fā)展過程

當(dāng)今時(shí)代，微生物冶金技術(shù)在對(duì)有色金屬的加工主要作用于氧化處理階段。全球已經(jīng)建立了許多微生物冶金廠區(qū)?，F(xiàn)在已經(jīng)成功的技術(shù)有對(duì)鈷，鎳等硫化物的浸出實(shí)驗(yàn)?？梢杂梦⑸锛夹g(shù)把所需要的有色金屬從具有雜質(zhì)的多金屬硫化物中提取出來，效率更高，解決了當(dāng)今社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)的許多難題。

5 微生物技術(shù)仍存在的問題

微生物技術(shù)的前景雖然十分美好，但我們要知道以我國的工業(yè)技術(shù)還不足以完全實(shí)現(xiàn)微生物技術(shù)的功能，我國還是發(fā)展中國家，和那些發(fā)達(dá)國家還存在一些差距，它在金屬材料的冶煉和礦物的加工也是在一步步的摸索中，現(xiàn)在的技術(shù)還不太成熟，微生物技術(shù)畢竟是前沿科技，總體水平還不太成熟。在工業(yè)生產(chǎn)的具體應(yīng)用也比較少，因此我國需要加大對(duì)現(xiàn)代生物技術(shù)的各種研究，加快現(xiàn)代微生物技術(shù)的發(fā)展，使其早日成熟。爭取盡快把微生物技術(shù)運(yùn)用到我國的工業(yè)中。加快我國工業(yè)的發(fā)展，為國家經(jīng)濟(jì)的繁榮貢獻(xiàn)一分力氣[6]。

6 如何解決這些問題

因?yàn)槲覈纳锛夹g(shù)還不太成熟，所以不能大量運(yùn)用到具體的工業(yè)生產(chǎn)中，那么怎么解決這些問題呢？一種比較好的辦法就是借鑒外國的先進(jìn)成果，我們不得不承認(rèn)，在世界上，有很多國家在微生物技術(shù)方面的研究比中國的水平高了許多。所以我們要虛心的去請(qǐng)教那些先行者，去學(xué)習(xí)他們的經(jīng)驗(yàn)，借鑒他們研究的成果，互相交流。外國有我們需要的資料，同時(shí)我們也會(huì)有外國所需要的資料，只有這些資料共享出來，全球的生物技術(shù)才能得到跨越式的發(fā)展。不能閉關(guān)鎖國，要學(xué)習(xí)全球的先進(jìn)技術(shù)。為我國的生物技術(shù)發(fā)展提供經(jīng)驗(yàn)，加快生物技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程，爭取早日成熟，為我國的工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做貢獻(xiàn)。

7 結(jié)語

從上面的文章來看，現(xiàn)代微生物技術(shù)在這個(gè)時(shí)代是非常重要的，這項(xiàng)技術(shù)不僅可以有效地解決一些重金屬帶來的環(huán)境污染問題，也可以帶動(dòng)我國工業(yè)發(fā)展的進(jìn)步，我們應(yīng)該不斷地探索現(xiàn)代微生物技術(shù)在礦物材料中的加工應(yīng)用。爭取打造出更多新型的，環(huán)保的，價(jià)格便宜的金屬材料。我相信在不遠(yuǎn)的未來，這項(xiàng)技術(shù)必定能夠給我國的工業(yè)經(jīng)濟(jì)帶來巨大發(fā)展。