CN101974461A - 一种适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌选育的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌选育的方法，通过浸矿细菌的富集培养，获得一定数量的浸矿细菌种群；在逐级增加的矿浆浓度条件下进行适应性培养，使浸矿细菌种群能够适应搅拌条件下高矿浆浓度的生物湿法浸出环境；同时采用适合大规模化工业化生产的培养基，以降低浸矿细菌种群的培养成本。最后，利用细菌群落结构分析的微阵列技术对获得的浸矿细菌种群进行鉴定，获得适用于铜矿搅拌浸出的高效浸矿细菌组合。
Description
技术领域
本发明属于生物冶金领域，具体涉及一种适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌选育的新方法。
背景技术
铜是重要的战略资源，广泛应用于国防、航空航天、交通运输、石油化工等领域，在国防建设与国民经济中具有极其重要的地位。世界铜资源主要集中在智利、美国、赞比亚等国。采用传统采矿、选矿、冶金工艺处理铜矿资源时，效率低、流程长、生产成本高、环境污染严重，资源可利用率低。生物冶金技术是利用以矿物为营养基质的微生物的作用，将矿物氧化分解使金属离子进入溶液，通过进一步分离、富集、纯化而提取金属的高新技术，具有流程短、成本低、环境友好和低污染等特点。尤其对低品位的尾矿浸出，作用尤其明显。但是，现有分离的浸矿微生物往往难以适应高浆矿浓度条件下的搅拌浸出，再加之在搅拌浸出过程中，需要的细菌量大，浸矿细菌培养成本往往很高，难以满足现有工业化的生产。因此，本发明旨在通过“富集-增加矿浆浓度+减少培养基成分+逐级放大规模-目的菌-鉴定细菌组合”的分离策略，在低成本的条件下分离出适应用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌组合，利用选育出的浸矿细菌应用于工业生产，提高铜矿搅拌浸出的生物浸出速度和浸出率。
发明内容
本发明的目的在于针对常规的浸矿细菌分离方法成本高，难于满足工业化的生产要求，获得的浸矿细菌难于适应高矿浆浓度下搅拌浸出的难题，开发出一种低成本，适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌选育的新方法。
本发明是一种适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌选育的方法，包括以下步骤：
(1)铜矿搅拌浸出的浸矿细菌初始富集
富集培养所用的初始原液为酸性矿坑水(包括铜，铀，金的酸性矿坑水)；将酸性矿坑水在离心机或抽滤机上浓缩至细菌浓度为0.5-5×106个/ml后，接入上述细菌浓度的菌液1-10ml至90-99ml富集培养基中；富集培养所用的培养基为含有质量浓度1-2％的铜矿矿浆，质量浓度0.5-1.0％硫酸亚铁，质量浓度0.5-1.0％硫粉的水溶液；培养条件为pH值控制在1.5-2.0，温度为22-35℃，转速为140-250转/分钟；培养时间5-7天。
(2)浸矿细菌的一级适应性培养
浸矿细菌的一级适应性培养所用的培养基含有质量浓度5-10％的铜矿矿浆，质量浓度0.5-1.0％硫酸亚铁，质量浓度0.5-1.0％硫粉的水溶液；培养条件为pH值控制在1.5-2.0，温度为22-28℃，转速为120-160转/分钟；接入初始富集的浸矿细菌组合，接种量为1-10×106个/ml；培养时间5-7天。
(3)浸矿细菌的二级适应性培养
浸矿细菌的二级适应性培养所用的培养基含有质量浓度10-20％的矿浆浓度，质量浓度0.1-0.5％硫酸亚铁，质量浓度0.1-0.5％硫粉的水溶液；培养条件为pH值控制在1.5-2.0，温度为22-26℃，搅拌转速为80-120转/分钟；接种量为5-10×106个/ml，培养时间7-10天；
(4)浸矿细菌的三级适应性培养
浸矿细菌的三级适应性培养所用的培养基含有质量浓度20-35％的矿浆浓度，质量浓度0.05-0.1％硫酸亚铁，质量浓度0.01-0.1％硫粉的水溶液；培养条件为pH值控制在1.5-2.0，温度为22-26℃，搅拌转速为40-60转/分钟，接种量为1-4×107个/ml，培养时间4-7天。
(5)浸矿细菌组合的群落结构分析
利用细菌群落结构分析的微阵列技术对三级适应性培养后的细菌组合进行鉴定，通过DNA提取、扩增及荧光标记，与细菌群落结构分析的微阵列技术进行杂交，杂交后分析各种细菌的荧光信号，获得适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌选育后的细菌群落结构。
步骤(1)所述的浸矿细菌初始富集中使用100-150ml的摇瓶。
步骤(2)所述的一级适应性培养在1L的搅拌设备中进行。
步骤(3)所述的二级适应性培养在10L的搅拌设备中进行。
步骤(4)中培养所述的三级适应性培养在100L搅拌设备中进行。
步骤(5)鉴定使用的细菌量为1-5×109个细菌。
本发明的技术关键在于通过“富集-增加矿浆浓度+减少培养基成分+逐级放大规模-目的菌-鉴定细菌组合”的分离策略，选育出适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌组合。
本发明的工艺流程见图1所示：利用酸性矿坑水，通过一定的富集方法得到富集物，再将富集物接种到矿浆浓度、培养基成分、培养规模不同的条件下进行适应性培养，最后对适应性培养后的细菌进行群落结构分析，选育出高活性的浸矿细菌组合。
发明的优点和积极效果
本发明关键在于通过“富集-增加矿浆浓度+减少培养基成分+逐级放大规模-目的菌-鉴定细菌组合”的分离策略，在低成本的条件下分离出适应用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌组合，利用选育出的浸矿细菌应用于工业生产，提高铜矿搅拌浸出的生物浸出速度和浸出率。通过本发明所分离的浸矿细菌，可以解决常规分离方法获得的浸矿微生物难以适应高浆矿浓度条件的难题，将分离的浸矿细菌应用于工业化放大生产，可以大大节省浸矿细菌的培养成本。通过本发明所述的浸矿细菌分离方法，成功分离出4种高效浸矿细菌组合，利用这4种细菌组合对铜矿进行搅拌浸出，其回收率比酸浸均提高30％以上。
附图说明
图1为本发明的操作流程图。
具体实施方式
以下结合实施方式和实施例进一步说明本发明，而不会限制本发明。
(1)铜矿搅拌浸出的浸矿细菌初始富集
富集培养所用的初始原液为酸性矿坑水；将酸性矿坑水在离心机或抽滤机上浓缩至细菌浓度为0.5-5×106个/ml后，接入上述细菌浓度的菌液1-10ml至90-99ml富集培养基中；富集培养所用的培养基为含有质量浓度1-2％的铜矿矿浆，质量浓度0.5-1.0％硫酸亚铁，质量浓度0.5-1.0％硫粉的水溶液；培养条件为pH值控制在1.5-2.0，温度为22-35℃，100-150ml的摇瓶培养，转速为140-250转/分钟；培养时间5-7天。
(2)浸矿细菌的一级适应性培养
浸矿细菌的一级适应性培养所用的培养基含有质量浓度5-10％的铜矿矿浆，质量浓度0.5-1.0％硫酸亚铁，质量浓度0.5-1.0％硫粉的水溶液；培养条件为pH值控制在1.5-2.0，温度为22-28℃，转速为120-160转/分钟；接入初始富集的浸矿细菌组合，接种量为1-10×106个/ml；在1L的搅拌设备中，培养时间5-7天。
(3)浸矿细菌的二级适应性培养
浸矿细菌的二级适应性培养所用的培养基含有质量浓度10-20％的矿浆浓度，质量浓度0.1-0.5％硫酸亚铁，质量浓度0.1-0.5％硫粉的水溶液；培养条件为pH值控制在1.5-2.0，温度为22-26℃，搅拌转速为80-120转/分钟；接种量为5-10×106个/ml，在10L的搅拌设备中培养时间7-10天；
(4)浸矿细菌的三级适应性培养
浸矿细菌的三级适应性培养所用的培养基含有质量浓度20-35％的矿浆浓度，质量浓度0.05-0.1％硫酸亚铁，质量浓度0.01-0.1％硫粉的水溶液；培养条件为pH值控制在1.5-2.0，温度为22-26℃，搅拌转速为40-60转/分钟，接种量为1-4×107个/ml，在100L搅拌设备中培养时间4-7天。
(5)浸矿细菌组合的群落结构分析
利用细菌群落结构分析的微阵列技术对三级适应性培养后的细菌组合进行鉴定，鉴定使用的细菌量为1-5×109个细菌。通过DNA提取、扩增及荧光标记，与细菌群落结构分析的微阵列技术进行杂交，杂交后分析各种细菌的荧光信号，获得适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌选育后的细菌群落结构。
实施例1
利用本发明方法筛选到的氧化亚铁硫杆菌菌株和喜温硫杆菌菌株组成的高效浸细菌组合，在矿石粒度为-0.074mm占60％，硫酸质量为20g，液固体积质量比2.33L/kg，25℃下恒温搅拌浸出1h，搅拌转速为100转/分的条件下，铜浸出率达到了95.31％，其回收率比酸浸提高30％以上，获得满意的试验结果。
实施例2
利用本发明方法筛选到的氧化亚铁硫杆菌、钩端螺旋菌和喜温硫杆菌菌株组成的高效浸细菌组合，在矿石粒度为-0.074mm占60％，硫酸质量为20g，液固体积质量比2.33L/kg，25℃下恒温搅拌浸出1h，搅拌转速为100转/分的条件下，铜浸出率达到了96.35％，其回收率比酸浸提高30％以上，获得满意的试验结果。
实施例3
利用本发明方法筛选到的钩端螺旋菌和喜温硫杆菌菌株组成的高效浸细菌组合，在矿石粒度为-0.074mm占60％，硫酸质量为20g，液固体积质量比2.33L/kg，25℃下恒温搅拌浸出1h，搅拌转速为100转/分的条件下，铜浸出率达到了94.63％，其回收率比酸浸提高30％以上，，对铜的浸出率提高非常明显，获得满意的试验结果。
实施例4
利用本发明方法筛选到的氧化亚铁硫杆菌菌株、喜温硫杆菌和嗜酸菌株组成的高效浸细菌组合在矿石粒度为-0.074mm占60％，硫酸质量为20g，液固体积质量比2.33L/kg，25℃下恒温搅拌浸出1h，搅拌转速为100转/分的条件下，铜浸出率达到了95.78％，其回收率比酸浸提高30％以上，获得满意的试验结果。
Claims (6)
1.一种适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌选育的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)铜矿搅拌浸出的浸矿细菌初始富集
富集培养所用的初始原液为酸性矿坑水；将酸性矿坑水在离心机或抽滤机上浓缩至细菌浓度为0.5-5×106个/ml后，接入上述细菌浓度的菌液1-10ml至90-99ml富集培养基中；富集培养所用的培养基为含有质量浓度1-2％的铜矿矿浆，质量浓度0.5-1.0％硫酸亚铁，质量浓度0.5-1.0％硫粉的水溶液；培养条件为pH值控制在1.5-2.0，温度为22-35℃，转速为140-250转/分钟；培养时间5-7天。
(2)浸矿细菌的一级适应性培养
浸矿细菌的一级适应性培养所用的培养基含有质量浓度5-10％的铜矿矿浆，质量浓度0.5-1.0％硫酸亚铁，质量浓度0.5-1.0％硫粉的水溶液；培养条件为pH值控制在1.5-2.0，温度为22-28℃，转速为120-160转/分钟；接入初始富集的浸矿细菌组合，接种量为1-10×106个/ml；培养时间5-7天。
(3)浸矿细菌的二级适应性培养
浸矿细菌的二级适应性培养所用的培养基含有质量浓度10-20％的矿浆浓度，质量浓度0.1-0.5％硫酸亚铁，质量浓度0.1-0.5％硫粉的水溶液；培养条件为pH值控制在1.5-2.0，温度为22-26℃，搅拌转速为80-120转/分钟；接种量为5-10×106个/ml，培养时间7-10天；
(4)浸矿细菌的三级适应性培养
浸矿细菌的三级适应性培养所用的培养基含有质量浓度20-35％的矿浆浓度，质量浓度0.05-0.1％硫酸亚铁，质量浓度0.01-0.1％硫粉的水溶液；培养条件为pH值控制在1.5-2.0，温度为22-26℃，搅拌转速为40-60转/分钟，接种量为1-4×107个/ml，培养时间4-7天。
(5)浸矿细菌组合的群落结构分析
利用细菌群落结构分析的微阵列技术对三级适应性培养后的细菌组合进行鉴定，通过DNA提取、扩增及荧光标记，与细菌群落结构分析的微阵列技术进行杂交，杂交后分析各种细菌的荧光信号，获得适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌选育后的细菌群落结构。
2.根据权利要求1所述的适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌选育的方法，其特征在于，步骤(1)所述的浸矿细菌初始富集中使用100-150ml的摇瓶。
3.根据权利要求1所述的适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌选育的方法，其特征在于，步骤(2)所述的一级适应性培养在1L的搅拌设备中进行。
4.根据权利要求1所述的适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌选育的方法，其特征在于，步骤(3)所述的二级适应性培养在10L的搅拌设备中进行。
5.根据权利要求1所述的适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌选育的方法，其特征在于，步骤(4)中培养所述的三级适应性培养在100L搅拌设备中进行。
6.根据权利要求1所述的适用于铜矿搅拌浸出的浸矿细菌选育的方法，其特征在于，步骤(5)鉴定使用的细菌量为1-5×109个细菌。
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