CN102154102B

CN102154102B - 一种极端低温环境下生物冶金菌种工程放大的方法

Info

Publication number: CN102154102B
Application number: CN 201010585556
Authority: CN
Inventors: 郝福来; 张谷平; 高金昌; 张清波; 徐祥斌
Original assignee: CHINA NATIONAL GOLD Corp TECHNOLOGY CENTER; Changchun Gold Research Institute
Current assignee: CHINA NATIONAL GOLD Corp TECHNOLOGY CENTER; Changchun Gold Research Institute
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2030-12-14
Also published as: CN102154102A

Abstract

本发明公开了一种极端低温环境下生物冶金菌种工程放大的方法，该方法是在室外温度-30℃～-45℃的情况下，对进行工程放大的生物反应器(生物氧化槽)进行密闭保温，将热量散失降到最低，之后利用锅炉供应热水，通过搅拌器内的换热装置对其进行加温操作，温度达到菌种放大适宜温度之后进行接种放大；之后投放物料令冶金菌种进行正常工作放热，从而使氧化反应器达到热量平衡，撤除锅炉供热，进行下一氧化槽的菌种放大工作；该方法在极端低温条件下进行生物冶金菌种的工程放大及工业应用，使生物氧化工艺避免了受到季节性气候条件的影响，能使生产工作平稳运行。

Description

一种极端低温环境下生物冶金菌种工程放大的方法

技术领域

本发明涉及中温嗜热嗜酸菌在极端低温环境下扩增菌体数量及菌液体积的方法，特别涉及一种极端低温环境下生物冶金菌种工程放大的方法。

背景技术

国内采用生物氧化技术对难处理金矿进行预处理的工程应用时间较国外要短，但其发展却十分迅速，自2000年长春黄金研究院利用其自主知识产权的技术成果在烟台建成第一座生物氧化提金厂以来，至今已建成了十余座大小不等的生物氧化预处理工厂，成为世界上生物氧化技术应用最为快速与广泛的国家。由于该工艺应用的工业微生物为中温嗜热菌，最适工作温度在38～45℃，为了便于细菌存活及快速放大，传统的菌种工程放大时间都选择在温度较高的夏季，在外界温度和细菌最适工作温度较为接近的条件下进行菌种工程放大，之后进行正常的投料生产。在我国北纬48°的高纬度地区，在气候条件极其恶劣的寒冬季节，无法使用常规方法进行生物冶金菌种工程放大工作，严重影响生物氧化提金工艺的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种极端低温环境下生物冶金菌种工程放大的方法，该方法在极端低温条件下进行生物冶金菌种的工程放大及工业应用，使生物氧化工艺避免受到季节性气候条件的影响，使生产工作平稳运行。

该方法是：在室外温度-30℃～-45℃的情况下，对进行工程放大的生物反应器(生物氧化槽)进行密闭保温，将热量散失降到最低，之后利用锅炉供应热水通过搅拌器内的换热装置对其进行加温操作，温度达到菌种放大适宜温度之后进行接种放大；之后投放物料令冶金菌种进行正常工作放热，从而使氧化反应器达到热量平衡，撤除锅炉供热，进行下氧化一槽的菌种放大工作。

一级氧化三个氧化槽采用逐个放大的方式进行菌种放大，待三个氧化槽均实现自身热量平衡之后，进行二级氧化菌种放大。

二级氧化槽放大采用溢流放大的方式，即一级三个氧化槽放大完成后正常给矿，逐步提高矿浆浓度，使氧化槽内矿物充分反应，从而使单位矿浆达到热量平衡，此时进行二级溢流放大，前三个氧化槽的高浓度菌液溢流至4^#氧化槽，使4^#氧化槽直接达到热量平衡，4^#氧化槽满槽后溢流至5^#氧化槽，然后溢流到6^#氧化槽，直至6^#氧化槽全部充满。则整个菌种工程放大圆满结束。这种放大方式的另一优点是可以在菌种放大的同时实现逐步达产。

在培养基的使用上，没有按照9K和Leathen等常用培养基大量使用硫酸亚铁，而是只添加了少量硫酸亚铁为细菌在适应环境的初期提供能量，在细菌活性恢复后不断给入金精矿，以矿石中的硫和二价铁给细菌提供能量物质，培养出活性更好，对矿石的适应性更强的菌种。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明之方法是由菌液采集、反应器保温供热、调整槽放大、一级氧化槽放大、二级氧化槽放大五个步骤组成：

1、菌液采集：

菌种放大母液由长春黄金研究院获得，为可直接运送的大量菌液，从而节省大量在实验室进行小规模放大的时间。本方法所使用的浸矿微生物为长春黄金研究院专利浸矿菌群，该浸矿菌群由专利公开号CN200810050526.5的专利文献公开。

2、反应器保温供热：

由于室外温度在-30℃～-45℃，进行工程放大的生物反应器(生物氧化槽)为Φ9.5×10.0m甚至更大的不锈钢搅拌槽，散热情况较为严重，因此首先对其进行密闭保温，将热量散失降到最低。利用具有良好隔热性能的橡塑海绵保温板对反应器的外围及顶盖进行包裹保温，避免反应器由于内外温差巨大造成散热严重，达不到放大温度。之后利用锅炉供应热水通过反应器内的换热装置对其进行加温操作，温度达到菌种放大适宜温度之后进行接种放大。

3、调整槽放大：

调整槽搅拌、供风及加温装置安装完毕后注水，加温到38℃～40℃，添加硫酸调整pH值为1-2，添加培养基，然后把菌种接入到调整槽进行复壮，待菌种活性恢复后，补水至满槽，并投矿供细菌氧化不断提高矿浆浓度。

4、一级氧化槽放大：

1^#氧化槽放大：

1^#氧化槽保温装置安装完毕并试车正常后，注水，加温至38℃～40℃，调整pH值为1-2，并添加培养基，将调整槽中部分菌液(其余作为备用菌种)通过软管泵打入氧化槽，充气搅拌培养，电位恢复后按每天定量投入金精矿，1^#氧化槽达到热量平衡后接种成功。

2^#氧化槽放大：

调整槽搅拌、供风及加温装置安装完毕后注水，添加硫酸调整pH值为1-2，添加培养基，2^#氧化槽温度稳定在38℃～40℃，以1^#氧化槽矿浆作为菌种接入到2^#氧化槽。此时1^#氧化槽可连续给矿，稳定后利用软管泵以50m³/d的流量将1^#氧化槽矿浆移送到2^#氧化槽。

3^#氧化槽放大：

调整槽搅拌、供风及加温装置安装完毕后注水，添加硫酸调整pH值为1-2，添加培养基，温度稳定在38℃～40℃，加入培养基，然后以1^#、2^#氧化槽的矿浆作为菌种接到3^#氧化槽。接种完成后，通过矿浆分配器连续供矿。

5、二级氧化槽放大：

4^#氧化槽保温及充气搅拌装置安装完毕后，注水，加热到38℃～40℃加入培养基，之后开始将一级三个氧化槽溢流液进入到4^#氧化槽。5^#、6^#氧化槽准备方法与4^#氧化槽相同，4^#氧化槽灌满后溢流进入5^#氧化槽，之后溢流到6^#氧化槽，6^#氧化槽灌满后菌种放大完毕。

实施例：

1、菌种采集及运输：

(1)采集地点：长春黄金研究院。

(2)采集方法：氧化矿浆10m³。

(3)容器：塑料桶200个(50L/个)桶盖上设置通气孔。

(4)车辆：箱车(保温，避免菌种在运输途中冷冻使其失去活性)。

2、反应器保温供热：

利用具有良好隔热性能的橡塑海绵保温板对反应器的外围及顶盖进行包裹保温。

3、调整槽菌种放大：

(1)准备工作：搅拌桨安装，换热器安装，充气环安装，供热管线连接，安装温度计，锅炉调整待用，罗茨风机安装并对其进行供风试车，同时安装供风流量计，调整槽供水设备安装，硫酸槽安装待用，软管泵安装完毕。

(2)调整槽中加水，开启锅炉为调整槽供热，使温度保证在38℃～40℃，开启搅拌及供风系统，之后加入浓硫酸(根据实际情况调整水溶液酸度为2)，同时加入培养基硫酸铵和磷酸氢二钾。

(3)菌液到达后，首先将其转入到调整槽，搅拌充气培养。电位恢复后加入硫酸亚铁，继续培养，电位再次恢复后加入金精矿，之后根据菌种活性不断给入新矿培养。

4、一级氧化槽放大：

1^#氧化槽菌种放大：

(1)保温层安装，1^#氧化槽处于可正常运转状态，供热管线连接，氧化槽提前加水，开启搅拌、充气使溶液体系均匀，对1^#氧化槽进行供热，调整温度到38℃～40℃。加热时间根据锅炉功率及室外环境而定。

(2)向1^#氧化槽中加硫酸，控制Ph值为2；同时加入培养基。

(3)安装KP800软管泵于氧化槽操作平台之上，就近安装开关。将调浆槽菌液转入到1^#氧化槽，同时将1^#氧化槽中溶液反向补充回调整槽，各槽电位恢复后按一定量加入金精矿。

(4)1^#氧化槽菌种放大完成需要约15-20天。其达到自身放热平衡后撤除锅炉，锅炉为下一槽供热。

2^#氧化槽菌种放大：

(1)保温层安装，2^#氧化槽处于可正常运转状态，供热管线连接，锅炉供热，罗茨风机通风管路同时连接1^#、2^#氧化槽，保证2^#氧化槽处于可供风状态。

(2) 向2^#氧化槽中加水，温度加热到38℃～40℃。添加硫酸，控制Ph值为1-2；同时加入培养基。

(3)利用已安好的软管泵将1^#氧化槽矿浆泵送到2^#氧化槽。此时1^#氧化槽可连续给矿，稳定后利用软管泵以50m³/d的流量将1^#氧化槽矿浆泵送到2^#氧化槽。2^#氧化槽放热平衡后撤出锅炉，为下一槽供热。

3^#氧化槽菌种放大：

(1)保温层安装，3^#氧化槽处于可正常运转状态，供热管线连接，锅炉供热，风机通风管路同时连接，保证3^#氧化槽处于可供风状态。

(2) 向3^#氧化槽中加水，温度加热到38℃～40℃。添加硫酸，控制Ph值为1-2；同时加入培养基。

(2)以50m³/d的流量将1^#氧化槽矿浆移送到2^#氧化槽、2^#氧化槽矿浆移送到3^#氧化槽，连续接种运行直到3^#氧化槽达到放热平衡，一级氧化接种工作完成。

(3)一级氧化放大完成后，一级氧化通过矿浆分配器连续供矿。之后一级溢流进入4^#氧化槽，其间将矿浆流量逐步调整到150m³/d，同时根据氧化槽温度升高情况逐步撤除氧化槽保温层。

5、二级氧化菌种放大：

(1)4^#氧化槽首先接通供热管线，向其中加水，温度调整到38℃～40℃，添加培养基及硫酸100-120L，控制Ph值为2。

(2)之后开始将一级氧化槽溢流液进入到4^#氧化槽(150m³/d)，三天后4^#氧化槽满，其中矿浆溢流进入5^#氧化槽，5^#氧化槽在溢流前一天准备工作与4^#氧化槽相同，三天后5^#氧化槽满，溢流液进入6^#氧化槽，6^#氧化槽满后菌种放大工作结束，进入到调产阶段。

Claims

1.一种极端低温环境下生物冶金菌种工程放大的方法，该方法由菌液采集、反应器保温供热、调整槽放大、一级氧化槽放大、二级氧化槽放大五个步骤组成：

步骤1、菌液采集：

所使用的浸矿微生物为长春黄金研究院专利浸矿菌群，浸矿菌群在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏号为：CGMCC No.2395，该浸矿菌群由申请号200810050526.5的专利文献公开；

步骤2、反应器保温供热：

在室外温度-30℃～-45℃的情况下，对工程放大的生物反应器即生物氧化槽，利用具有良好隔热性能的橡塑海绵保温板对反应器的外围及顶盖进行包裹保温，避免反应器由于内外温差巨大造成散热严重，达不到放大温度；之后利用锅炉供应热水，通过反应器内的换热装置对其进行加温操作，温度达到菌种放大适宜温度之后进行接种放大；

步骤3、调整槽放大：

调整槽搅拌、供风及加温装置安装完毕后注水，加温到38℃～40℃，添加硫酸调整pH值为1-2，添加培养基，然后把菌种接入到调整槽进行复壮，待菌种活性恢复后，补水至满槽，并投矿供细菌氧化不断提高矿浆浓度；

步骤4、一级氧化槽放大：

1^#氧化槽放大：

1^#氧化槽保温装置安装完毕并试车正常后，注水，加温至38℃～40℃，调整pH值为 1-2，并添加培养基，将调整槽中部分菌液通过软管泵打入氧化槽，充气搅拌培养，电位恢复后按每天定量投入金精矿，1^#氧化槽达到热量平衡后接种成功；

2^#氧化槽放大：

调整2^#氧化槽的搅拌、供风及加温装置安装完毕后注水，2^#氧化槽温度稳定在38℃～40℃，以1^#氧化槽矿浆作为菌种接入到2^#氧化槽，此时1^#氧化槽可连续给矿，稳定后利用软管泵以50 m³／d的流量将1^#氧化槽矿浆移送到2^#氧化槽；

3^#氧化槽放大：

调整3^#氧化槽的搅拌、供风及加温装置安装完毕后注水，温度稳定在38℃～40℃，加入培养基，然后以1^#、2^#氧化槽的矿浆作为菌种接到3^#氧化槽，接种完成后，通过矿浆分配器连续供矿；

步骤5、二级氧化槽放大：

4^#氧化槽保温及充气搅拌装置安装完毕后，注水，加热到38℃～40℃加入培养基，之后开始将一级三个氧化槽溢流液进入到4^#氧化槽，5^#、6^#氧化槽准备方法与4^#氧化槽相同，4^#氧化槽灌满后溢流进入5^#氧化槽，之后溢流到6^#氧化槽，6^#氧化槽灌满后菌种放大完毕；

所述的培养基是硫酸铵和磷酸氢二钾。