生物冶金(Biometallurgy)是指在相關微生物的存在下，由於微生物的催化氧化作用，將礦物中有價金屬以離子形式溶解到浸出液中進行回收或溶解去除礦物中有害元素的方法。許多微生物能以多種方式作用於礦物，將礦物中有價值的元素轉化為溶液中的離子。利用微生物的這壹特性，結合濕法冶金及其他相關工藝，形成了生物冶金技術。浸出微生物主要包括氧化亞鐵硫桿菌、氧化亞鐵硫桿菌、硫桿菌、氧化亞鐵硫桿菌、嗜熱嗜酸古菌、微球菌(1eptospirillum)等。氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillusferrooxidans)是壹種浸礦細菌，在有關生物冶金的報道中占絕大多數。但根據科研人員對浸礦細菌的分離培養方法，應該是多種菌株的富集混合物。它們有的能在常溫下生長，有的能在50 ~ 70℃或更高的溫度下生長。硫化礦氧化過程中會產生亞鐵離子、單質硫及其相關化合物，浸出微生物壹般為化能自養細菌，從氧化亞鐵或單質硫及其相關化合物中獲取能量，吸收空氣中的氧氣和二氧化碳，吸收溶液中的金屬離子和其他必要物質，完成開爾文循環生長。
用於礦石浸出的幾十種細菌，根據其最適生長溫度可分為三類，即嗜溫菌、中溫菌和嗜熱菌。
硫化礦的生物浸出過程包括微生物的直接作用和間接作用，以及原電池作用和其他化學作用。直接作用是指在浸出過程中，吸附在礦物表面的微生物通過蛋白質分泌或其他代謝產物直接氧化分解硫化礦。間接作用是指微生物將硫化礦物氧化過程中產生的亞鐵離子和浸出體系中存在的其他亞鐵離子氧化成三價鐵離子，產生的三價鐵離子具有強烈的氧化作用，使硫化礦物進壹步氧化，硫化礦物被氧化析出有價金屬和鐵離子，鐵離子被催化氧化，等等。根據礦石的形態，生物冶金工業生產主要有三種類型。
(1)堆浸法。這種方法往往占地面積大，需要的勞動力多，但可以處理大量的礦石，壹次可以處理幾千到幾十萬噸。
(2)水池浸泡法。幾十噸到幾百噸的礦石粉堆在耐酸槽裏，槽裏裝滿細菌浸出液，然後機械攪拌，加快冶煉速度。雖然這種方法只能處理少量的礦石，但很容易控制。
(3)地下浸出法。這是壹種直接從礦床中浸出金屬的方法。方法是將細菌浸出液倒在采礦地點和部分裸露的礦體上，或在礦區鉆孔至礦層，從鉆孔註入細菌浸出液，通風，浸出壹段時間後抽取浸出液進行金屬回收。這種方法的優點是礦石不需要開采和選礦，可以節省大量的人力物力，減少環境汙染。
應用微生物浸出具有反應溫和、環境友好、能耗低、流程短的優點，特別適用於貧礦、廢礦、表外礦和難浸礦的堆浸和原地浸出。隨著礦石的日益貧弱和環境問題的日益突出，微生物浸出技術將成為金屬元素提取、環境保護和廢物利用的有效手段。近年來，國外對該技術的研究已成為礦冶領域的熱點，細菌浸出已發展成為壹種重要的選礦方法。用這種方法，可以浸出銅、鉛、鋅、金、銀、錳、鎳、鉻、鉬、鈷、鉍、釩、硒、砷、鎘、鎵和鈾等幾十種稀有金屬。
中國生物冶金研究的發展
中國是世界上第壹個采用生物冶金技術的國家。早在公元前2世紀，就有從硫酸銅溶液中用鐵代替銅的化學作用的記載，堆浸是當時生產銅的普遍做法。然而，在開采銅和鐵的過程中，壹些自發生長的自養細菌被無意識地用來浸出礦石。西漢《淮南萬筆書》中有“白綠(硫酸銅)得鐵變成銅”的描述。這種技術在11世紀被廣泛應用，在北方晚期就有“膽汁浸出銅”的記載，占當時總產量的15% ~ 25%。僅江西省鉛山銅礦點年產量為19×104kg，安徽銅官山采場超過鉛山。
近年來，我國微生物浸出的研究和工業應用取得了長足的進展。在浸礦微生物的研究中，張、、對質粒在硫桿菌中普遍存在的觀點提出了質疑。結果表明，氧化亞鐵硫桿菌對Fe2+、S等的氧化能力較強。可能只與真核細胞染色體DNA有關，氧化亞鐵硫桿菌的遺傳物質是真核細胞染色體DNA。和孟報道，紫外誘導生物浸出細菌對黃銅礦的浸出率比原始細菌提高了46%以上，達到浸出終點的時間比原始細菌縮短了5 ~ 10d，說明生物浸出細菌能更好地氧化浸出黃銅礦。趙青、等人利用DNA重組技術在體外構建了壹種具有強啟動子的、可在tra基因誘導下轉移的抗砷質粒pSDRA4。通過接合和轉移將重組質粒導入自養極端嗜酸的嗜酸硫桿菌IdW，構建了冶金工程菌嗜酸硫桿菌IdW嗜酸DUS (PSD RA 4)。經檢測，重組質粒在嗜酸硫桿菌中具有良好的穩定性，在無選擇壓力的條件下，50次傳代後基本保持穩定(重組質粒保持在76%以上)。通過抗砷性能測試，與野生菌相比，構建的嗜熱硫桿菌工程菌的抗砷能力明顯提高，從0mmol/L提高到45mmol/L。在工業應用方面，江西德興銅礦成功應用了生物浸出技術，建成了年產2000t銅的堆浸廠。中國第壹個生物浸銅中試基地在廣東大寶山建成。福建紫金山建成了千噸級生物提銅堆浸廠。由北京有色金屬研究總院和福建紫金山礦業有限公司承擔的國家十五重點項目“生物冶金技術工程”，將在福建紫金山建設壹座萬噸級生物提銅堆浸廠。同時，金精礦生物預氧化已在山東萊州得到應用。鎳和鋅等硫化物礦物的生物冶金也得到不同程度的發展。
總的來說，我國生物冶金工業應用規模小，應用礦少，礦種單壹，需要更加大力發展。由於我國90%的原生硫化礦是復雜低品位的，該技術的應用前景十分廣闊。目前，以中南大學邱冠洲教授為首席科學家的“微生物冶金基礎研究”已經正式啟動。該項目由教育部支持，中南大學作為第壹承擔單位，北京有色金屬研究總院、山東大學、中國科學院過程工程研究所、北京礦冶研究總院、長春環境研究所承擔，標誌著我國有色金屬選礦冶金領域基礎研究進入了與國際壹流水平同步的發展階段。
生物冶金的發展趨勢和研究方向
生物冶金是生物工程技術與傳統選礦技術相結合的新技術。生物工程在礦物加工中的應用無疑具有重要意義。目前的發展趨勢、研究方向和需要解決的問題主要包括:①極端條件下的微生物育種；②基因工程菌的構建；③生物浸出機理；④從低濃度溶液中提取鎳、鈷等金屬的新技術；⑤浸出過程的優化與控制；⑥異養細菌浸出的研究；⑦開發高效反應器；⑧地下生物浸出技術的發展；貴金屬和稀有金屬的生物吸附研究:煤的生物脫硫研究:鋁土礦脫矽研究:非金屬礦物(如高嶺土)除鐵研究:生物選礦藥劑研究。