背景技術：

1、“浸出”是一種廣泛使用的提煉冶金技術，該技術將礦石(礦物塊、巖石塊或土壤塊)中的金屬轉化為水性介質中的可溶性鹽。浸出工藝有很多種，通常按所用試劑的類型進行分類。這些技術利用化學物質或微生物來提取金屬，這取決于待加工的礦石或材料。

2、采礦和浸出的巨大環境足跡要求采用可持續的方法從尾礦、礦渣和工業廢渣中提取和回收金屬。這些來源通常顯示金屬含量較低，但數量非常大。然而，大多數含金屬的廢棄物流被直接放置在垃圾填埋場。在這些垃圾填埋場中，它們可被雨水溶解，進而成為地表水和地下水的污染源。目前，減少這些廢棄物流的典型途徑主要包括在混凝土中固定和焚燒，然后壓實以縮小體積。

3、濕法冶煉提取和濃縮原生礦石的金屬通常是通過使用強酸、堿、溶劑和/或表面活性劑的泡沫浮選和浸出來進行。從高品位礦石中提取高收率、高選擇性金屬，會受到有毒污染物、處理問題以及通過基質相互作用造成的浸出劑(例如硫酸或氰化鈉)損失的影響。這些問題限制了這些工藝在低品位金屬源開采中的應用。

4、最近，生物濕法冶煉已經使用微生物生成的浸出劑進行金屬提取和/或回收并已用于cu堆浸和au堆浸。這些自養浸出技術來源于嗜酸微生物，并且雖然對硫化物基質有效，但對非均質二次源通常無效。生物分子與硫化物基質相容，在使用、重復使用和回收過程中穩定，并且是可生物降解的。微生物生物表面活性劑是通過生物過程形成的。隨著生產成本的降低和數量的增加，生物濕法冶煉等新應用的引入，該生物過程有望變得越來越有吸引力。

5、安全有效地回收金屬是非常重要的。因此，需要新型的、改進的方法來加工金屬。

技術實現思路

1、本發明總體上涉及金屬的回收。更具體地說，本發明提供了生物浸出組合物。在某些實施方案中，該組合物可來源于微生物，其中該組合物可用于從礦石或其他金屬來源(包括尾礦、電池廢棄物和電路板等廢棄物設備)中開采或回收金屬。還提供了從礦石和其他金屬來源回收有價值的礦物和/或金屬(例如金、銅、銀、鋰和鈷)的方法。

2、在優選實施方案中，本發明提供了一種生物浸出組合物，該生物浸出組合物可在回收金屬的方法中使用。

3、在優選實施方案中，該生物浸出組合物包含粗化或純化形式的生成生物表面活性劑的微生物和/或微生物生長副產物。在某些實施方案中，該微生物生長副產物是生物表面活性劑。

4、在特定的優選實施方案中，該生物浸出組合物包含生物表面活性劑的水溶液。該生物表面活性劑在溶液中的含量可為混合物的不到1％到超過10％。

5、在某些實施方案中，該生物表面活性劑是糖脂。在一個實施方案中，該生物表面活性劑是槐糖脂(slp)，如線性slp、內酯slp(酸性)、乙酰化slp、脫乙?；痵lp、鹽形式的slp衍生物、酯化slp衍生物，氨基酸-slp綴合物，以及自然界中存在和/或合成制備的其他slp衍生物或異構體。該組合物還可包括生物表面活性劑和/或生物表面活性劑子類的混合物。

6、在某些實施方案中，該生物浸出組合物還包括金屬增溶劑，例如酸-氧化劑混合物或金屬增溶微生物等。

7、酸可為能夠溶解不溶性金屬鹽的任何酸，例如但不限于硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸和/或氫氰酸(或其鹽)。酸的使用濃度范圍很廣，從不到1％到超過10％。

8、該氧化劑可選自諸如氯化鐵、氯、溴和氧等。該氧化劑的用量足以使目標金屬作為可溶性鹽釋放，但用量應盡量減少氧化劑的浪費。

9、在某些示例性實施方案中，該生物浸出組合物包含生物表面活性劑、酸和氧化劑，其中該生物表面活性劑是槐糖脂，酸是硫酸，以及氧化劑包括fe2+或fe3+。

10、在優選實施方案中，本發明提供了從所述目標金屬源中釋放目標金屬的方法，其中將本發明的生物浸出組合物應用于金屬源。金屬源可為礦石、尾礦、礦渣和/或來自例如電池和電路的電子廢棄物等。

11、在某些實施方案中，目標金屬以可溶性鹽的形式釋放，并且/或者去除包住目標金屬的任何基質的重要部分，從而有助于目標金屬與不溶性部分的分離。例如，該生物浸出組合物可與含有至少一種目標金屬的顆粒礦石相結合。可將組分混合以使礦石與生物浸出組合物的至少一種組分發生反應，從而形成含金屬的可溶性溶液和非溶液相。在一些實施方案中，顆粒金屬源是細粉。細粉中的顆粒直徑可小于約1m、約75cm、約50cm、約25cm、約10cm、約75mm、約50mm、約25mm、約10mm、約5mm、約1mm、約100μm、約10μm、約1μm、約100nm、約10nm或約1nm。

12、該生物浸出組合物與該金屬源的混合可通過例如攪動、反應性或惰性氣體的鼓泡、超聲波混合、壓電攪拌或它們的任何組合來進行。

13、在某些實施方案中，包含可溶性金屬的溶液可通過例如傾析、過濾、離心或它們的任何組合與非溶液相分離。

14、在某些實施方案中，提供了使用泡沫浮選從煤矸石中分離精細釋放的目標金屬的方法。在一些實施方案中，該方法包括在根據本發明所述的生物表面活性劑存在下向水中的目標金屬曝氣，從而有助于氣泡附著到目標金屬上，以使其漂浮到液體表面。在水面，目標金屬由泡沫層支撐，然后被收集。未附著的材料仍浸沒在下面的液體中。有利地，在某些實施方案中，生物表面活性劑改變目標金屬的表面性質，選擇性地結合到水面并賦予金屬疏水性等，以促進氣泡的附著性。

15、在一些實施方案中，提供了從礦石中提取目標金屬的方法，其中將顆粒態的礦石與根據本發明所述的微生物和/或生物浸出組合物結合以形成液體漿料。在施用時，微生物可以是活的(或有活力的)，也可以是無活性的。在某些實施方案中，微生物可原位生長并生成可直接或間接溶解金屬的活性化合物(例如代謝物)。

16、然后，可將漿料放置和/或攪拌足夠長的時間，以從礦石中浸出目標金屬顆粒。在整個浸出過程中，漿料可以可選地連續混合和/或循環(例如，以機械方式或使用曝氣)，以確保礦石顆粒和生物浸出組合物之間最大限度地接觸。

17、有利地，本發明的組合物和方法可用于釋放各種目標金屬，包括但不限于鋁、砷、鈰、銫、鉻、鈷、銅、鏑、鉺、銪、釓、鎵、鍺、金、鉿、鈥、銦、銥、鑭、鉛、鋰、镥、鎂、錳、汞、釹、鎳、鈮、鈀、鉑、鐠、銠、銣、釕、釤、鈧、銀、鉭、碲、鋱、鉈、錫、鈦、鎢、鈾、釩、鐿、釔、鋅，鋯、及它們的任何混合物或任何其他稀土金屬或過渡金屬。

18、有利地，在某些實施方案中，本發明的生物浸出組合物和方法在冶金領域已知的標準浸出溫度下是有效的。在某些實施方案中，生物浸出組合物和方法在低于標準溫度(例如約60℃至90℃)下是有用的。因此，本發明提供了降低金屬提取和浸出的能量需求，同時產生類似或提高產量的方法。

19、此外，在某些實施方案中，本發明提供了提高標準浸出試劑(例如酸、氧化劑和/或氰化物)性能的方法，其中所述試劑與本發明的生物表面活性劑和/或生成成生物表面活性劑的微生物培養基一起使用。有利地，在某些實施方案中，本發明的生物浸出組合物的生物表面活性劑與浸出試劑(例如酸和氧化劑)協同作用，以提高其性能。這不僅可潛在地減少刺激性浸出試劑的體積使用，而且可在減少時間和/或能量消耗的情況下提高浸出率。

20、在一些實施方案中，該金屬源(例如礦石、尾礦、礦渣和/或來自電池和電路的電子廢棄物)可在浸出過程之前利用預浸出組合物處理。在某些實施方案中，該方法還可包括在獲得該金屬源后，與通過本發明的預浸出組合物進行處理同時進行，和/或在用預浸出組合物處理金屬源之后，對金屬源進行一個或多個選礦過程。一個或多個選礦過程可包括粉碎、洗滌、清洗、篩選、浮選和/或水力旋流。在某些實施方案中，該預浸出組合物包括微生物生物表面活性劑。在某些實施方案中，該組合物包括生物表面活性劑，以及可選地其他化合物，例如表面活性劑、松油、黃酸鹽或它們的任何組合。

21、在某些實施方案中，根據本發明的預浸出組合物由于兩親分子介導的金屬源滲透是有效的。在一些實施方案中，槐糖脂或其他生物表面活性劑用作促進金屬運輸的載體。例如，在一些實施方案中，槐糖脂將形成含有金屬的膠束，其中該膠束的尺寸小于約100μm、小于約10μm、少于約1μm、低于約100nm、小于約50nm、小于約25nm、小于約15nm或小于約10nm、小于約5nm或小于約2nm。膠束的小尺寸和兩親性允許增強對金屬源的滲透，從而可與其中的金屬進行更大的接觸。

22、在優選實施方案中，該方法包括根據本發明所述的目標金屬預浸出組合物的浮選，這有助于氣泡附著到目標金屬上，使其在曝氣過程中漂浮到液體表面。在水面，目標金屬由泡沫層支撐，然后被收集。未附著的材料仍浸沒在下面的液體中。有利地，在某些實施方案中，生物表面活性劑改變目標金屬的表面性質，選擇性地結合到表面上并賦予金屬疏水性，以促進氣泡的附著性。