课题组组长：阮仁满

课题组简介：

矿物资源短缺是我国工业化进程中面临的严峻挑战之一，研究开发成本低、环境友好的提取技术从而利用低品位难处理矿物资源，是突破我国矿物资源瓶颈的关键路径之一。生物冶金是一种可利用低品位资源的短流程新技术。近30年的工业实践证明了该技术可以利用传统选冶技术无法利用的低品位矿，且对环境影响小，被认为是21世纪资源加工战略性新技术，得到全世界矿业界和学术界的广泛重视。近20年来全球许多学者开展生物冶金相关基础研究与新技术开发，从作用机理到工程技术均有重大进展。由于生物冶金技术涉及生物与化学交叉，且工业应用历史较短，目前大部分生物冶金工业实践仍凭经验为主。生物冶金反应器（包括矿堆）中生物与化学交互作用的机理尚未清晰，现有工业实践仍具广阔的优化空间，新的应用领域亦有待开拓。课题组将通过相关基础研究，提升现有生物冶金工业的技术水平，并拓展其应用范围。

二次资源的开发利用不仅增加矿物资源的供给，并可有效改善其对环境的危害。矿物加工技术是回收二次资源中有价组分的有效方法。二次资源的矿物学特点往往有别于天然矿石，传统矿物加工技术嫁接往往难以凑效。课题组将在二次资源矿物学和表面化学研究基础上开发适合于二次资源的矿物加工新技术。

生物冶金与矿物加工课题组致力于生物冶金、矿物加工、矿山环境方向基础研究、技术开发及工程应用。

课题组现有在职固定研究人员6人（其中研究员1人，副研究员1人，助理研究员4人），返聘和项目聘任人员4人，博士生和硕士生约8人。

成员组成：

研究员：阮仁满；

副研究员：贾炎；

中级及其它：牛晓鹏、李丽、谭巧义、孙和云、贾先兵、杨璐、田利民、池丽梅。

重点进展：

重点进展一：铜矿生物堆浸清洁经济利用技术

课题组围绕生物冶金进行研究，开发“微生物群落/功能调控”、“堆浸水喷淋启动”、“冶金地质矿石分类处理”、“浸渣铜再回收”、“堆浸过程酸铁平衡”等技术，相关技术随“一带一路”成功产业化应用于亚洲最大的缅甸蒙育瓦铜矿生物堆浸项目，并进一步推广至老挝、新疆等国内外铜矿、金矿企业产业化应用。基于酸性矿石体系铁硫氧化菌/还原菌竞争机制，课题组开发硫化矿山酸性废水源头治理新技术并建成示范工程。

图1 铜矿生物堆浸清洁经济利用技术

重点进展二：难处理矿石的矿物加工新工艺

课题组在有色金属矿物学、表面化学及溶液化学研究基础上，开发适合于多金属混合矿、低品位矿等难处理矿石的矿物加工新工艺，已在刚果（金）、俄罗斯及国内多个矿山实现产业化应用。另外基础研究方面，课题组在黄铁矿的抑制机理研究上取得新进展，揭示了方铅矿和黄铁矿能够实现高效分离的原因在于CaOH+与DDTC的竞争吸附，提出了高碱石灰体系下方铅矿和黄铁矿浮选分离机理，明确了单质硫对方铅矿表面疏水性的贡献，以及黄药在FeOOH/Fe2O3和FeS2表面选择性吸附，根本原因在于FeOOH/Fe2O3和FeS2中的Fe电子结构的差异，相关成果发表在Langmuir 2018,34,2716-2724和Applied Surface Science 2019,495,143411。

图2 CaOH+与DDTC在方铅矿和黄铁矿表面竞争吸附示意图

图3 黄药在FeS2和FeOOH 表面的Fe位点吸附

科研成果

代表性论文：

1. Bingxu Dong , Yan Jia , Haiping Zhao , Qiaoyi Tan , Heyun Sun ,Chengying Jiang , Renman Ruan *.Evidence of weak interaction between ferric iron and extracellular polymeric substances of Acidithiobacillus ferrooxidans. Hydrometallurgy, Volume209, March 2022, 105817.

2. Haiping Zhao, Renman Ruan, Xiaopeng Niu, Li Li, & Enpu Zhang. (2021). A nanoscale qualitative study on the role of sodium hydrosulfide in oxidized carrollite flotation. 矿业科学技术学报,第31卷,(6), 1085-1093.

3. Yan Jia, Qiaoyi Tan , Heyun Sun , Yupeng Zhang, Hongshan Gao , Renman Ruan*. Sulfide mineral dissolution microbes: Community structure and function in industrial bioleaching heaps. Green Energy & Environment, Volume 4, 2019, Pages 29-37.

4. Xiaopeng Niu,Renman Ruan*,Liuyin Xia,Li Li,Heyun Sun,Yan Jia,Qiaoyi Tan. Correlation of Surface Adsorption and Oxidation with a Floatability Difference of Galena and Pyrite in High-Alkaline Lime Systems. Langmuir, Volume, 34, 2018, Pages 2716-2724.

5. Chang Liu;Yan Jia,;Heyun Sun; Qiaoyi Tan;Xiaopeng Niu;Xuekun Leng; Renman Ruan*. Limited role of sessile acidophiles in pyrite oxidation below redox potential of 650 mV. Scitific Reports , Volume7, 2017,10 July 2017.

部分发明专利

1. 一种次生硫化铜矿两段生物堆浸方法，阮仁满，2013101341314，（2015年授权）；PCT-智利，2015003066（2021年授权）。

2. 一种硫化铜矿生物堆浸水喷淋启动的方法，贾炎、阮仁满等，2015105367261，（2017年授权）；PCT-澳大利亚，2016311804，（2019年授权）。

3. 一种用于堆浸过程中Fe2+氧化的生物接触氧化池及方法，阮仁满、贾炎，2013105655842，（2017年授权）。

4. 一种符合收缩核模型的柱浸方法，阮仁满、牛晓鹏等，201410416184X，（2017年授权）。

5. 一种酸性矿山废水的源头抑制方法，阮仁满、董丙旭等，2020101036805，（2021年授权）。