生物冶金是指在相關微生物存在時，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加以回收，或將礦物中有害元素溶解並除去的方法。許多微生物可以通過多種途徑對礦物作用，將礦物中的有價元素轉化為溶液中的離子。利用微生物的這種性質，結合濕法冶金等相關工藝，形成了生物冶金技術。浸礦微生物主要有氧化鐵硫桿菌(thiobacillusferrooxidans)、氧化硫硫桿菌(thiobacillusthiooxidant)、硫化芽孢桿菌(sulfobacillus)、氧化鐵桿菌(ferrobacillusferrooxi dant)、高溫嗜酸古細菌(thermoacidophilicarchae bacteri a)、微螺球菌屬(1eptospirillum)等。在有關生物冶金的報道Thiobacillusferrooxidans(氧化亞鐵硫桿菌)為浸礦菌種的論文占絕大多數，但從研究者對浸礦細菌的分離及培養方法來看，應該是多個菌種的富集混合菌。它們有些生長在常溫環境，有些則能在50～70℃或更高溫度下生長。硫化礦氧化過程中會產生亞鐵離子和元素硫及其相關化合物，浸礦微生物壹般為化能自氧菌，它們以氧化亞鐵或元素硫及其相關化合物獲得能量，吸收空氣中的氧及二氧化碳，並吸收溶液中的金屬離子及其它所需物質，完成開爾文循環生長。
用於浸礦的幾十種細菌，按其生長的最佳溫度可以分為三類，即中溫菌、中等嗜熱菌與高溫菌。
硫化礦生物浸出過程包括微生物的直接作用和間接作用，同時還具有原電池效應及其它化學作用。直接作用是指浸出過程中，微生物吸附於礦物表面通過蛋白分泌物或其他代謝產物直接將硫化礦氧化分解。間接作用則指微生物將硫化礦物氧化過程產生的及其它存在於浸出體系的亞鐵離子，氧化成三價鐵離子，產生的高鐵離子具有強氧化作用，其對硫化礦進壹步氧化，硫化礦物氧化析出有價金屬及鐵離子，鐵離子被催化氧化，如此反復。根據礦石的配置狀態，生物冶金工業化生產主要有3種。
(1)堆浸法。這種方法常占用大面積地面，所需勞動力較多，但可處理較大數量的礦石，壹次可處理幾千至幾十萬噸。
(2)池浸法。在耐酸池中，堆集幾十至幾百噸礦石粉，池中充滿含菌浸提液，再加以機械攪拌以加快冶煉速度。這種方法雖然只能處理少量的礦石，但卻易於控制。
(3)地下浸提法。這是壹種直接在礦床內浸提金屬的方法。其方法是在開采完畢的場所和部分露出的礦體上澆淋細菌溶浸液，或者在礦區鉆孔至礦層，將細菌溶浸液由鉆孔註入，通氣，待溶浸壹段時間後，抽出溶浸液進行回收金屬處理。這種方法的優點是，礦石不需要開采選礦，可節約大量人力和物力，減輕環境汙染。
應用微生物浸礦，其優勢在於：反應溫和，環境友好，能耗低，流程短，特別適於貧礦、廢礦、表外礦及難采、難選、難冶礦的堆浸和就地浸出，在礦石日益貧雜及環境問題日益突出的今天，微生物浸礦技術將是有效的金屬元素提取、環境保護及廢物利用的手段。近年來，國外該技術的研究已成為礦冶領域熱點，細菌浸出已發展成了壹種重要的礦物加工手段，利用此法可以來浸出銅、鉛、鋅、金、銀、錳、鎳、鉻、鉬、鈷、鉍、釩、硒、砷、鎘、鎵、鈾等幾十種貴重和稀有金屬。
我國生物冶金研究的發展
中國是世界上最早采用生物冶金技術的國家，早在公元前2世紀，就記載了用鐵從硫酸銅溶液中置換銅的化學作用，堆浸在當時就是生產銅的普遍做法。不過是在采銅、鐵過程中不自覺地利用了自發生長的某些自養細菌浸礦。西漢《淮南萬畢術》裏有“白青(硫酸銅)得鐵則化為銅”的描述。在公元11世紀大量應用了這種工藝，北末時代，又記載有“膽水浸銅”，產銅占當時總產量的15%～25%，僅江西鉛山銅采礦場就年產19×104kg，安徽銅官山采場還超過鉛山。
近年來，我國微生物浸出的研究和及工業化應用有了相當的發展。在浸礦微生物研究方面，張東晨、張明旭等對質粒在硫桿菌中普遍存在的觀點提出了質疑，其研究結果表明，氧化亞鐵硫桿菌對Fe2+、S等的氧化能力可能只是與擬核染色體DNA有關，而氧化亞鐵硫桿菌的遺傳物質就是擬核染色體DNA。徐曉軍、孟運生等報道了經紫外線誘變的浸礦細菌，對黃銅礦的浸出率比原始菌提高了46%以上，到達浸出終點的時間比原始菌縮短了5～10d，浸礦細菌能更好地氧化浸出黃銅礦。趙清、劉相梅等利用DNA體外重組技術，構建了含有強啟動子、可在tra基因誘動下轉移的組成型表達的抗砷質粒pSDRA4。通過接合轉移的方式將其導入專性自養極端嗜酸性喜溫硫桿菌AcidithiobacilluscⅡIdW中，構建了冶金工程菌Acidithiobacilluscal dus(pSDRA4)，經檢測，重組質粒在喜溫硫桿菌中具有較好的穩定性，在無選擇壓力條件下傳代50次基本保持穩定(重組質粒保留76%以上)，經抗砷性能檢測，與野生菌相比，構建的喜溫硫桿菌工程菌抗砷能力明顯提高，從0mmol/L提高到45mmol/L。在工業化應用方面，生物浸出技術成功運用於江西德興銅礦，並建成年產2000t電銅的堆浸廠。在廣東大寶山建立了我國第壹個生物浸銅中試基地。福建紫金山建成千噸級生物提銅堆浸廠。由北京有色金屬研究總院與福建紫金山礦業有限公司承擔的國家十五攻關項目“生物冶金技術工程化”，將在福建紫金山建成萬噸級的生物提銅堆浸廠。同時，金精礦生物預氧化提金在山東萊州已開始工業應用。鎳、鋅等硫化礦的生物冶金亦得到不同程度的發展。
總體來說，我國生物冶金的工業應用規模較小、應用礦山較少、礦種單壹，需加大力度發展。由於國內有90%的原生硫化礦為復雜低品位，因此這壹技術應用前景十分廣闊。目前，以中南大學邱冠周教授為首席科學家已正式啟動“微生物冶金的基礎研究”，該項目以教育部為依托、由中南大學為第壹承擔單位，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、北京礦冶研究總院和長春環境研究院等單位協作承擔，這標誌著我國有色金屬礦產選冶領域的基礎研究進入了與國際壹流水平同步的發展階段。
生物冶金發展趨勢及研究方向
生物冶金是近代學科交叉發展生物工程技術和傳統礦物加工技術相結合的壹種新工藝。生物工程應用於礦物加工無疑具有重要意義，目前發展趨勢、研究方向和需要解決的問題主要有：①受極端條件的微生物選育；②基因工程菌的構建；③生物浸出機理；④低濃度溶液中鎳、鈷等金屬的提取新技術；⑤浸出過程的優化與控制；⑥異養菌浸礦的研究；⑦高效反應器的研制；⑧地下生物溶浸技術的開發；⑨貴金屬和稀有金屬的生物吸附研究；⑩煤中硫的生物脫除的研究；鋁土礦脫矽的研究；非金屬礦(如高嶺土)脫鐵的研究；生物選礦藥劑的研究。