[01320037]低温高盐环境低品位铜矿资源生物堆浸关键技术及应用

全球70%以上铜矿资源位于高海拔高纬度地带，具有低温、高盐等环境特点，在“一带一路”国家和地区更加明显。

生物冶金技术具有投资成本低、操作简单、中和碳等优点，非常适合“一带一路”国家和地区铜矿资源开发利用。

本项目在国家973计划课题和国家自然科学基金创新群体等项目资助下，针对“一带一路”矿产资源和环境特点，开发了难处理铜矿低温高盐生物冶金关键技术。

主要成果如下：

（1）研发了以多组学为基础的低温高盐菌种精准选育技术，构建了首个专属菌种资源库，填补了我国低温高盐工业浸矿菌种的空白。

以基因组学、转录组学、培养组学技术为指导，开展环境模拟培养和原位富集，从西藏玉龙等高寒矿区以及深海热液区分离到了耐低温、高盐和重金属浸矿微生物200余株，解析了典型菌种环境适应机制及生态功能。

基于功能互补和功能冗余原则，创建了自上而下和自下而上群落构建技术，获得了低温高盐环境铜矿高效浸出复合菌群35个，建立了“一带一路”浸矿微生物专属菌种资源库。

（2）阐明了难浸硫化矿生物浸出微界面作用机理，开发了多相界面反应过程调控关键技术，解决了目的产物扩散慢、钝化膜难消除等难题。

探明了低温高盐环境下浸矿微生物吸附及其生物膜形成规律及机制，揭示了矿物表面吸附微生物生态多样性阐明了黄铜矿基于“脱铁—脱铜—多硫化物氧化”的生物分步氧化溶解行为，多硫化物是低温高盐环境下主要的钝化产物，是生物持续浸出的限速步骤。

建立了基于pH调控、能源物质预培养等方式的微生物附着与定殖强化技术，形成了以“低pH、高丰度多硫化合物氧化菌”为核心的钝化膜消除技术，实现了矿物快速溶解和界面反应产物快速扩散。

（3）研发了低温高盐复杂环境下难处理铜矿生物堆浸新技术，实现了工业堆浸快速启动和高效浸出，在国内外多个矿山实现了工程应用。

探究了铜矿生物浸出体系渗流特性及影响因素，揭示了温度场、浓度场、流体场特征及其对微生物生长及活性的影响机制，发现低温菌存在于浸堆表面，高温菌位于浸堆内部，中温菌处于过渡区域，探明了低温高盐生物堆浸过程物理—化学—生物多因素强关联规律。

开发了以“工艺参数优化与功能菌群调控相匹配”为基础的低温生物堆浸快速启动和过程强化技术，建立了基于尾矿寡营养培养基的菌种扩培技术，在国内外多个矿山成功应用。

菌种扩培成本减少50%，堆浸启动时间缩短了65%以上，铜浸出率由60%-75%提高至75%-91%。

获得授权发明专利7件，软件著作权5项，发表SCI学术论文89篇。

成果在西藏玉龙铜矿和赞比亚谦比希铜矿等矿山成功应用，近三年销售收入40多亿元，外汇创收1453万美元，并辐射到刚果马本德、赞比亚穆利亚希等企业。

该成果被中国有色金属工业协会鉴定为国际领先水平，将实现占铜矿资源量70%的低温高盐地带难处理铜矿的高效利用，缓解了我国铜资源严重短缺问题，有力提升了我国海外矿业企业的国际竞争力，塑造了资源绿色开发的良好国际形象。