CN102618472A - 一种高砷氧化菌的选育与分离方法 - Google Patents

一种高砷氧化菌的选育与分离方法 Download PDF

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丁建南
于一尊
黄黄
张国华
计少石
田晓娟
张志红
王东升
黄江丽
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Abstract

本发明涉及一种从环境样品中选育和分离具有强抗砷性能，可高效氧化含砷硫化矿特别是砷黄铁矿的浸矿菌的方法。将样品制成悬浊液，接入培养基1，在30℃下震荡培养，获得第一代富集物，然后依次接入培养基2、3和4，在相同条件下连续培养三代，最后得到第四代富集物。取第四代富集物，在相同温度下进行连续四次稀释分离，最后得到稀释物4，即纯化的高砷氧化菌菌株。用该菌株对含砷量19.2％的金精矿进行预氧化，可使氧化渣的含砷量降低93.02％，重量下降51.24％；提金试验表明，氧化渣金的浸出率达到95.78％，是未经细菌预氧化的金精矿的5倍。

Description

一种高砷氧化菌的选育与分离方法
技术领域：
本发明涉及一种从环境样品中选育和分离具有强抗砷性能，可高效氧化含砷硫化矿特别是砷黄铁矿的浸矿菌的方法。
背景技术：
世界上约2/3我国约1/3的金矿资源属于含砷金矿。含砷金矿为难处理金矿，金通常被包裹于含砷硫化矿中，如不进行预处理金的回收率很低。目前国内外普遍采用的含砷金矿预处理技术是预氧化法，主要包括氧化焙烧法、加压氧化法、化学氧化法和细菌氧化法等(郑存江.含砷难浸金矿的研究及应用[J].陕西地质.2003，21(1)：88-97；李俊萌.难处理金矿石预处理方法研究现状及其发展趋势[J].稀有金属，2003，27(4)：478-481；陈聪，姚香.难处理金矿石预处理方法简述[J].黄金科学技术，2004，12(4)：27-30；王力军，刘春谦.难处理金矿石预处理技术综述[J].黄金.2000，21(1)：38-45)，其中细菌预氧化法对环境无污染、流程简单、投资少、成本低，是最有发展前景的预处理方法(伍赠玲.高砷微细浸染型难处理金矿细菌预氧化-氰化提金试验研究[J].矿冶工程，2010，30(1)：54-56，61.；王康林，汪模辉，蒋金龙.难处理金矿石的细菌氧化预处理研究现状[J].黄金科学技术，2001，9(1)：19-24.)。含砷难处理金矿的主要载金矿物是砷黄铁矿(毒砂)，其中的三价砷有很强的生物毒性，因此，用于此类金矿预氧化的细菌必须具备较强的砷抗性和较高的毒砂氧化能力，细菌的砷抗性和对毒砂的氧化能力决定了含砷难处理金矿的预氧化效果，并在很大程度上决定了金的回收率以及提金成本的高低。目前获取抗砷菌的主要途径有：运用分子遗传工程技术对现有浸矿菌进行改造(赵清，刘相梅，詹杨，林建群，颜望明.一株高效抗砷喜温硫杆菌工程菌的构建.微生物学报，2005，45(5)：675-679.)，以及从环境样品中筛选(赵兴青，李成祥，王汝成，陆现彩，陆建军，胡欢.安徽铜陵尾矿堆中三价砷抗性菌株的分离、鉴定及16S rDNA分析.岩石矿物学杂志，2009，28(6)：513-519.)等。分子遗传工程菌的抗砷性状较难稳定，离实际应用还有很长距离，现阶段真正具有实用价值的抗砷菌基本上都是从环境样品中筛选的菌株。目前从环境样品中筛选抗砷菌通常采用含砷培养基富集-加砷琼脂平板纯化的方法(蒋友芬甘子明许晏郑树涛刘涛余亮.新疆奎屯地区高砷环境中抗砷菌的初步筛选.中国现代医药杂志，2009，11(6)：21-23.；陈双喜，邵宗泽.西南印度洋中脊深海沉积物抗砷菌的富集分离与多样性分析.微生物学报，2008，48(10)：1351-1355.)。这种筛选方法使用加入一定量合成砷化物和速效能源或有机碳源的人工培养基进行富集，由于所加砷化物和能源物质与天然毒砂性质差别较大，使得富集和分离的抗砷菌往往不具备氧化毒砂的潜力或氧化潜力很弱，而真正的毒砂氧化菌往往被淘汰。因此，开发新的抗砷菌选育方法，有效突破现有技术瓶颈，对于获取高效抗砷浸矿菌至关重要，而高效抗砷浸矿菌的获得将对我国含砷难处理金矿的利用产生十分积极的作用。
发明内容：
技术问题
本发明针对上述问题提供了一种从环境样品中选育高效抗砷浸矿菌的新方法，运用该方法选育出了可抗含砷量19.2％的强抗砷菌，该菌用于预氧化主要载金矿物为毒砂的金精矿，脱砷率达到93.02％，失重率达到51.24％，从而使金的浸出率达到95.78％。本发明为抗砷浸矿菌的选育提供了一条新的途径，将对我国含砷难处理金矿的高效利用产生重要的推动作用。
技术方案
实现本发明的技术方案是：
采集高砷金矿长年尾矿区的尾矿样和高砷金精矿库房排水沟泥样，将样品等量混合，加入2倍体积的稀硫酸水溶液(pH2.0)，缓慢搅拌混溶，制成悬浊液。
取一只已灭菌的250mL三角瓶，加入150mL培养基1，按5％的接种量接入上述样品悬浊液，用稀硫酸调pH至2.0，在30℃下震荡培养，定期检测培养液的Fe2+，当Fe2+氧化率达到95％以上时，按配方比例重新向培养液中加入FeSO4·7H2O，并用灭菌水补足培养液至原体积(150mL)，继续震荡培养10d，此为第一代富集物。
将第一代富集物按2％的接种量，转接到150mL培养基2中，在相同条件下震荡培养，定期检测菌密度，待菌密度到达拐点时终止培养，此为第二代富集物。
取第二代富集物，按10％的接种量转接到相同体积的培养基3中，在相同条件下连续震荡培养，定期检测菌密度，直到菌密度达峰值时停止培养，此为第三代富集物。
吸取第三代富集物，按2％的接种量转接到同样体积的培养基4中，在相同条件下继续培养，检测菌密度到达最高点时停止培养，最后得到第四代富集物。
将第四代富集物按10-8、10-9、10-10稀释度，分别接入培养基4中，在30℃下进行震荡稀释分离，采用直接计数法测定活细胞数，当活菌数达1×107/mL时，停止培养，选择稀释倍数最高的培养物作为稀释物1；如此再反复稀释分离三次，最后得到稀释物4即高砷氧化菌的纯菌株。
有益效果
用本发明选育分离的高砷氧化菌对含砷量达19.2％，主要载金矿物为砷黄铁矿的金精矿进行预氧化，结果表明，脱砷率达到93.02％，失重率达到51.24％，金浸出率达到95.78％，金浸出率是未经细菌预氧化的金精矿的5倍。该高砷氧化菌对我国含砷难处理金矿资源的高效利用具有重要意义。
附图说明：
图：用本发明选育和分离的高砷氧化菌
具体实施方式：
采集高砷金矿长年尾矿区的尾矿样和高砷金精矿库房排水沟泥样，将样品等量混合，加入2倍体积的稀硫酸水溶液(pH2.0)，缓慢搅拌混溶，制成悬浊液。
取一只已灭菌的250mL三角瓶，加入150mL培养基1，按5％的接种量接入上述样品悬浊液，用稀硫酸调pH至2.0，在30℃下震荡培养，定期检测培养液的Fe2+，当Fe2+氧化率达到95％以上时，按配方比例重新向培养液中加入FeSO4·7H2O，并用灭菌水补足培养液至原体积(150mL)，继续震荡培养10天，此为第一代富集物。
将第一代富集物按2％的接种量，转接到150mL培养基2中，在相同条件下震荡培养，定期检测菌密度，待菌密度到达拐点时终止培养，此为第二代富集物。
取第二代富集物，按10％的接种量转接到相同体积的培养基3中，在相同条件下连续震荡培养，定期检测菌密度，直到菌密度达峰值时停止培养，此为第三代富集物。
吸取第三代富集物，按2％的接种量转接到同样体积的培养基4中，在相同条件下继续培养，检测菌密度到达最高点时停止培养，最后得到第四代富集物。
将第四代富集物按10-8、10-9、10-10稀释度，分别接入培养基4中，在30℃下进行震荡稀释分离，采用直接计数法测定活细胞数，当活菌数达1×107/ml时，停止培养，选择稀释倍数最高的培养物作为稀释物1；如此再反复稀释分离三次，最后得到稀释物4即高砷氧化菌的纯菌株。该菌株经鉴定，为嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)(见图)。
用本发明选育和分离的高砷氧化菌对含砷量19.2％的金精矿进行的预氧化试验表明，在30℃下，当接种量20％(v/v)，矿浆浓度10％(w/v)时，经过10天，氧化渣与原矿相比，含砷量降低了93.02％，重量下降了51.24％，试验结果见表1。氧化渣提金试验表明，当氧化渣浓度25％(w/v)，初始氰化钠浓度为0.15％(w/v)，pH＝9.5～10时，20℃下经过48小时，氧化渣中95.78％的金被浸出，氧化渣金的浸出率是未经细菌预氧化的金精矿的5倍，试验结果见表2。原矿和氧化渣中金、砷和其它金属元素的含量均采用原子吸收光谱法测定。
培养基1：(NH4)2SO43.0g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，KH2PO40.5g/L，Ca(NO3)20.01g/L，FeSO4·7H2O 5g/L，高砷金精矿(As 19.2％)10g/L。
培养基2：(NH4)2SO41.5g/L，MgSO4·7H2O 0.25g/L，K2SO41.0g/L，0.5g(NH4)2HPO4g/L，高砷金精矿(As 19.2％)20g/L。
培养基3：(NH4)2SO41.0g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，K2SO42.0g/L，1.0g(NH4)2HPO4g/L，
高砷金精矿(As 19.2％)40g/L。
培养基4：(NH4)2SO41.0g/0L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，K2SO44.0g/L，2.0g(NH4)2HPO4g/L，高砷金精矿(As 19.2％)100g/L。
表1细菌氧化前后金精矿主要元素含量比较(％)
  化学元素   Au*   Ag*   Cu   Zn   As   Pb
  金精矿   21.27   56.33   2.75   2.51   19.2   1.32
  细菌氧化渣   35.71   167.24   3.85   3.79   1.34   1.79
*单位为g/t
表2金精矿与细菌氧化渣提金试验结果比较
  矿物名称   金品位(g/t)   金浸出率(％)   氰化钠用量(kg/t)   石灰用量(kg/t)
  金精矿   21.27   19.22   31.74   15.44
  细菌氧化渣   35.71   95.78   22.65   12.13

Claims (5)

1.一种高砷氧化菌的选育与分离方法，其特征在于：将高砷环境样品制成悬浊液，依次接入培养基1、2、3和4，在30℃下进行连续四代富集培养，取第四代富集物在相同温度下稀释分离，获得高砷氧化菌的纯菌株。
2.根据权利要求1所述的富集培养方法，其特征在于：
培养基1：(NH4)2SO43.0g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，KH2PO40.5g/L，Ca(NO3)20.01g/L，FeSO4·7H2O 5g/L，高砷金精矿(As 19.2％)10g/L；
培养基2：(NH4)2SO41.5g/L，MgSO4·7H2O 0.25g/L，K2SO41.0g/L，0.5g(NH4)2HPO4g/L，高砷金精矿(As 19.2％)20g/L；
培养基3：(NH4)2SO41.0g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，K2SO42.0g/L，1.0g(NH4)2HPO4g/L，高砷金精矿(As 19.2％)40g/L；
培养基4：(NH4)2SO41.0g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，K2SO44.0g/L，2.0g(NH4)2HPO4g/L，高砷金精矿(As 19.2％)100g/L。
3.根据权利要求1所述的稀释分离方法，其特征在于稀释分离所用培养基为培养基4。
4.根据权利要求1所述的高砷氧化菌，其特征在于该菌株属于嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)。
5.根据权利要求1和4所述的高砷氧化菌菌株，其特征在于：该菌可高效氧化含砷硫化矿，特别是砷黄铁矿，能有效脱除高砷金精矿中的砷，大大提高金的浸出率。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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