CN105132319A

CN105132319A - 一种嗜酸微生物复合菌剂及其制备方法和在处理废覆铜板浮选残渣中的应用

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Publication number: CN105132319A
Application number: CN201510551755.5A
Authority: CN
Inventors: 周洪波; 刘晓文; 仉丽娟; 陈岩贽; 周文博; 王炜; 康鑫; 温勇
Original assignee: Central South University; South China Institute of Environmental Science of Ministry of Ecology and Environment
Current assignee: Central South University; South China Institute of Environmental Science of Ministry of Ecology and Environment
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2015-09-01
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2035-09-01
Also published as: CN105132319B

Abstract

一种嗜酸微生物复合菌剂，其群落组成包含嗜热嗜酸铁质菌、嗜铁钩端螺旋杆菌、嗜酸硫化杆菌、耐冷嗜酸铁氧化菌和嗜酸氧化亚铁硫杆菌等五株菌株。本发明复合菌剂的制备方法依次包括菌剂比例复配、温度梯度复培和耐受废覆铜板渣驯化多个步骤；可利用本发明的嗜酸微生物复合菌剂浸提高品位或低品位废覆铜板渣中的有价金属铜，具体操作过程包括：将复合菌剂与废覆铜板渣、含铁基本盐/营养培养基混合得混合浆料，然后进行连续搅拌浸出，浸出过程中在底部通气，浸提过程于室温下进行直至完成浸提操作。本发明的复合菌剂及其应用具有配方简单、经济性好、适应性强且高效等优点。

Description

一种嗜酸微生物复合菌剂及其制备方法和在处理废覆铜板浮选残渣中的应用

技术领域

本发明属于环保领域中固体废物无害化生物处理技术领域，具体涉及一种可用于废覆铜板渣无害化处理的微生物菌剂及其应用方法。

背景技术

据中国电子材料行业协会覆铜板材料分会和Prismark公司统计，覆铜板产业已成为亚洲产业，尤其是在中国。2005年我国的覆铜板制造总量已超出了2亿m²，此后始终高居世界第一。到了2010年我国的覆铜板制造总量已达到3.99亿m²，大约占全球覆铜板制造总量的80％。然而，按照覆铜板制造和加工成印刷电路板过程中约20％材料废品率计算，将伴随年产量约为0.8亿m²覆铜板边角料(废覆铜板)的产生。

废覆铜板中含铜量不一，质量分数低的约为15％，高的可≥70％，因而其资源化再生价值极高，可作为一种重要的铜回收“城市矿产资源”。鉴于废覆铜板中金属回收的重要价值，目前主要通过拆解、破碎、摇床分选等一系列技术流程获得废覆铜板中的铜粉。但是，浮选后产生大量的残渣，仅广东清远地区每年的产生量就多达4万吨。该部分残渣中残留0.5％-1％左右金属铜，与我国的铜矿平均品位0.8％相近，达到了开发利用的程度。此外，若将该部分废覆铜板浮选残渣随意堆放不仅占用大量的土地，而且浮选残渣中余留的金属铜及大量的树脂、纤维及溴代阻燃剂等有害物质可通过多种方式加速释放到环境中，将对人类生存环境和健康构成严重的危害。鉴于废覆铜板浮选残渣量大、成分复杂、有色金属及非金属材料的显著经济效益，以及潜在的环境危害，对废覆铜板浮选残渣的回收方法及工艺技术开展研究，以实现该类固体废物的“资源化、减量化、无害化”，最终实现环境与经济发展的“共赢”将具有重要意义。然而，目前对于该类废覆铜板残渣资源再生化研究报道甚少。

目前，针对各种电子废物的处理的方法主要有化学冶金、火法冶炼、电解、燃烧、热解、超临界流体及机械-物理等。这些方法都是以分离提取贵金属为目的而建立，但并不能有效分离低品位固废(如废覆铜板浮选残渣中铜含量不超过1％)中的有毒金属组分，而且消耗大量的酸及能源，还易造成其他有毒有害物质的挥发、扩散，形成二次污染。

生物浸提法作为近年来在生物冶金的基础上发展起来的资源化利用新技术，在废印刷线路板、废旧电池、城市污泥等资源化处理中逐渐受到关注。生物冶金(Bioleaching)是利用微生物的氧化、酸溶、代谢产物螯合等作用使矿物中的金属溶解，从而达到浸提金属目的的技术。生物冶金技术具有成本低、环境友好，对物料组成没有严格限制，尤其适合复杂、低品位矿石等特点。该技术目前主要应用于Cu、Co、Ni、Zn、U等难溶金属硫化物(或其氧化物)的浸出，或用以去除阻碍与金属接触的表面杂质。生物浸提法由于其独特的优势，已逐步改进甚至取代传统化学浸出法，为不同来源的难处理含重金属固体废物提供了新的无害化处理途径。

目前，生物浸提法处理废印刷线路板、废旧电池、城市污泥等固体废物主要集中于常温培养的嗜酸氧化亚铁硫杆菌或嗜酸氧化硫硫杆菌，如CN102560114A和CN102363890A号中国专利文献等，因而获得的菌株及其组成的群落结构和功能相对简单，不利于高温或低温环境下固体废物无害化的高效处理。鉴于废覆铜板渣组成复杂性和所残留金属铜、非金属(如树脂、纤维及溴代阻燃剂等)等有害物质的高毒性，以及生物法浸提废覆铜板渣的微生物种群结构及其功能应用的局限性，研究筛选获得具有性能优良的菌株及其复合组成的功能菌群，并将其应用于废覆铜板渣中高效浸提金属铜，将具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种配方简单、经济性好、适应性强且高效的嗜酸微生物复合菌剂，还相应提供一种前述嗜酸微生物复合菌剂的制备方法和高效浸提废覆铜板渣中金属铜的应用方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种嗜酸微生物复合菌剂，所述嗜酸微生物复合菌剂的群落组成包含嗜热嗜酸铁质菌(Ferroplasmathermophilum)菌株、嗜铁钩端螺旋杆菌(Leptospirillumferriphilum)菌株、嗜酸硫化杆菌(sulfobacillusthermosulfidooxidans)菌株、耐冷嗜酸铁氧化菌(Acidithiobacillusferrivorans)菌株和嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferrooxidans)菌株。本发明的嗜酸微生物复合菌剂为具有适应宽温度范围(10℃-50℃)且耐受废覆铜板渣成分复杂、高毒性的铁/硫氧化的化能自养或兼性自养的细/古菌特征的复合菌群。

上述的嗜酸微生物复合菌剂中，优选的，所述的嗜热嗜酸铁质菌菌株为保藏号CCTCCM2015014的嗜热嗜酸铁质菌菌株，其命名为嗜热嗜酸铁质菌CS32(FerroplasmathermophilumCS32)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC，地址位于中国湖北武汉的武汉大学校内)。该嗜热嗜酸铁质菌菌株能够以亚铁和有机物酵母粉兼性自养，生长温度范围为20℃～55℃，最适合生长温度约为45℃，生长pH值范围0.5-2.0，最适pH值约1.0，是中等高温浸出环境下的耐受重金属和有机物毒性的优势古菌。

上述的嗜酸微生物复合菌剂中，优选的，所述的嗜铁钩端螺旋杆菌菌株为保藏号CCTCCM2015015的嗜铁钩端螺旋杆菌菌株，其命名为嗜铁钩端螺旋杆菌CS54(LeptospirillumferriphilumCS54)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心。该嗜铁钩端螺旋杆菌菌株以亚铁为唯一能源进行化能自养，生长温度范围为10℃～50℃，最适合生长温度为35℃～40℃，生长pH范围1.0～2.8，最适合生长pH为1.2～2.2，是中等高温浸出环境下的优势铁氧化菌种。

上述的嗜酸微生物复合菌剂中，优选的，所述的嗜酸硫化杆菌菌株为保藏号CCTCCM2015011的嗜酸硫化杆菌菌株，其命名为嗜酸硫化杆菌CS17(sulfobacillusthermosulfidooxidansCS17)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心。该嗜酸硫化杆菌菌株能够氧化亚铁或还原态的硫，生长温度范围为15℃～50℃，最适温度为45℃～55℃，生长pH值范围1.0～2.8，最适合生长pH值为2.0，是中高温浸出环境下的优势铁/硫氧化兼性自养菌种。

上述的嗜酸微生物复合菌剂中，优选的，所述的耐冷嗜酸铁氧化菌菌株为保藏号CCTCCM2015013的耐冷嗜酸铁氧化菌菌株，其命名为耐冷嗜酸铁氧化菌CS31(AcidithiobacillusferrivoransCS31)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心。该耐冷嗜酸铁氧化菌菌株能够以亚铁或还原态硫氧化为能源化能自养，生长温度范围为10℃～35℃，最适合生长温度为15℃～20℃，生长pH值范围2.0～3.5，最适合生长pH值为2.0，是低温浸出环境下的优势铁氧化菌种。

上述的嗜酸微生物复合菌剂中，优选的，所述的嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株为保藏号CCTCCM2015016的嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株，其命名为嗜酸氧化亚铁硫杆菌CS78(AcidithiobacillusferrooxidansCS78)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心。该嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株能够以亚铁或还原态硫为能源化能自养，生长温度范围为10℃～50℃，最适合生长温度为30℃～35℃，生长pH值范围1.3～4.5，最适合生长pH值为2.0～2.5，是常温浸出环境下的优势铁/硫氧化菌种。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的嗜酸微生物复合菌剂的制备方法，依次包括菌剂比例复配、温度梯度复培和耐受废覆铜板渣驯化多个步骤；

所述菌剂比例复配包括以下操作过程:将上述的嗜热嗜酸铁质菌菌株、嗜铁钩端螺旋杆菌菌株、嗜酸硫化杆菌菌株、耐冷嗜酸铁氧化菌菌株和嗜酸氧化亚铁硫杆菌分别单独纯培养，达到生长对数后期后离心收集菌体，血球计数法显微镜检计数；然后将嗜热嗜酸铁质菌菌株、嗜铁钩端螺旋杆菌菌株、嗜酸硫化杆菌菌株、耐冷嗜酸铁氧化菌菌株和嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株按1～4∶1～4∶1.5～4∶2～3.5∶2.5～4.5的菌浓数量比例共混合；

所述温度梯度复培包括以下操作过程:将上述共混合后的复合菌群分别于多种不同的温度梯度下进行培养，分别获得多个不同的复合菌群；

所述耐受废覆铜板渣驯化包括以下操作过程:将上述温度梯度复培获得的多个不同的复合菌群分别于含铁基本盐/营养培养基中单独培养，同时在所述的含铁基本盐/营养培养基中逐步添加5％-30％(w/v，即每升混合浆液总体积中，废覆铜板渣干基含量为50-300g)的废覆铜板渣作为驯化条件，废覆铜板渣需过40目筛以除去砂石、未破碎覆铜板等大颗粒物，每次驯化培养的pH值均为1.0-2.0，每次驯化培养的接种终浓度均为1-5×10⁷cells/mL，培养至体系变红，培养后微生物浓度至少达到2×10⁸-10⁹cells/mL；培养多次(一般为3-5次)后，再将多个不同复合菌群的培养菌液按照一定的体积比例混合(特别优选按照等体积比例混合)，继续进行驯化培养，得到嗜酸微生物复合菌剂。

上述的制备方法中，优选的：所述温度梯度复培的过程中，多种不同的温度梯度具体是指15℃～20℃、30℃～45℃、45℃～50℃三个不同的温度梯度，所述多个不同的复合菌群具体是指在前述三个不同的温度梯度下获得的三种不同的复合菌群I(15℃～20℃)、复合菌群II(30℃～45℃)和复合菌群III(45℃～50℃)；

上述的制备方法中，优选的：所述耐受废覆铜板渣驯化的过程中，所述含铁基本盐/营养培养基中包含以下浓度的组分：(NH₄)₂SO₄，2.5～3.5g/L；MgSO₄·7H₂O，0.3～0.6g/L；K₂HPO₄，0.3～0.7g/L；KCl，0.1～0.3g/L；Ca(NO₃)₂，0.01～0.05g/L；FeSO₄·7H₂O，20～60g/L；酵母粉提取物，0.1～0.6g/L。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的嗜酸微生物复合菌剂的应用，利用所述的嗜酸微生物复合菌剂浸提高品位或低品位废覆铜板浮选残渣(简称废覆铜板渣)中的有价金属铜，特别优选是用于浸提低品位废覆铜板渣中的有价金属铜(该部分残渣中仅残留0.5％-1％的金属铜)，具体操作过程包括：将所述嗜酸微生物复合菌剂与废覆铜板渣、含铁基本盐/营养培养基混合得混合浆料，然后进行连续搅拌浸出，浸出过程中在底部通气，浸提过程于室温下进行直至完成浸提操作。

上述的应用中，优选的，所述含铁基本盐/营养培养基中包含以下浓度的组分：(NH₄)₂SO₄，2.5～3.5g/L；MgSO₄·7H₂O，0.3～0.6g/L；K₂HPO₄，0.3～0.7g/L；KCl，0.1～0.3g/L；Ca(NO₃)₂，0.01～0.05g/L；FeSO₄·7H₂O，20～60g/L；酵母粉提取物，0.1～0.6g/L；所述含铁基本盐/营养培养基用浓硫酸调节pH至1.5～3.0。

上述的应用中，优选的，所述混合浆料中的废覆铜板渣干基含量为5％～40％(w/v，即每升混合浆液总体积中，废覆铜板渣干基含量为50-400g)，所述混合浆料中嗜酸微生物复合菌剂的接种量按体积分数计为5％～20％(v/v)；浸提时间为6h～12h。

废覆铜板渣中的金属铜主要以金属单质形式存在。然而，当废覆铜板渣长期堆置野外过程中与空气接触，会导致部分金属铜被氧化，形成氧化铜。生物法浸提废覆铜板渣过程中，不同功能(如硫氧化、铁氧化等)的嗜酸微生物将发挥重要作用，主要反应机理如下方程式所示：

Cu+2Fe³⁺→Cu²⁺+2Fe²⁺(2)；

3Fe³⁺+A⁺+2HSO₄ ^－+6H₂O→AFe₃(SO₄)₂(OH)₆+8H⁺(3)；

CuO+2H⁺→Cu²⁺+H₂O(4)；

以上方程式中，A＝K⁺、Na⁺、NH₄ ⁺或H₃O⁺等。

由上可见，优良菌种选育及功能菌群优化复合对提高微生物浸提废覆铜板效率、实现有价金属高效浸出起到了关键作用。本发明虽然同时提供了五种不同的微生物菌株，但这些菌株都是基于同一复配方法同时获得的，且这些菌株最终的用途是为了实现相互配伍，进而组合成一种具有高通用性、高效性的复合菌剂，可见上述的各菌株是基于一个总的技术构思所提出的。

本发明的上述技术方案充分考查了生物法浸提废覆铜板渣工艺的实际情况，针对环境温度变化压力和废覆铜板渣的成分复杂性、毒性等影响生物浸提的关键性因素，提供了一种通用型、高效型的可用于浸提废覆铜板渣的嗜酸微生物复合菌剂及其制备工艺。本发明提供的嗜酸微生物复合菌剂(特别是优选出的五种菌株)中包含低温、常温和中度高温等不同培养类型和生理特性的微生物菌株，这些菌株的获得不仅是我们长期的实验研究和观察对比后筛选出的，而且这些菌株的组合相比其中的任何一种或两种都具有不可替代的显著的技术效果，这些菌株的优势互补和有机结合，不仅大大提高了本发明嗜酸铁氧化微生物复合菌剂的通用性和适应性，而且高效、经济地实现了废覆铜板渣中低品位金属铜的浸出和回收，大大降低了湿法浸出工艺成本。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明提供的嗜酸微生物复合菌剂的制备方法简单，成本低；且所获得的嗜酸微生物复合菌剂群落结构及功能相对完善，易培养制备。

2)本发明所获得的嗜酸微生物复合菌剂具有“处理对象的高适应性”，即适合处理高品位废覆铜板渣或低品位废覆铜板浮选残渣等。

3)本发明获得的嗜酸微生物复合菌剂具有“应用温度的宽泛性”，即适合常年不同季节温度下的培养制备并可高效浸提废覆铜板渣中的金属铜。

4)本发明获得的嗜酸微生物复合菌剂具有“高效性”，即能够在短时间内(≤12h)实现废覆铜板渣中金属铜的高效浸出。

5)本发明获得的嗜酸微生物复合菌剂应用于浸提废覆铜板渣具有“环境友好性”，即本发明的生物浸提方法反应条件温和，操作简单，酸耗低，浸出率高，其生产成本比纯化学酸浸法显著降低，对环境污染小，具有较好的经济和环境效益。

总体而言，本发明为相关废覆铜板行业提供了一种经济高效的、可用于废覆铜板生物法资源化回收的嗜酸微生物复合菌剂；该嗜酸铁氧化微生物复合菌剂具有很强的通用性、高效性和经济性，在常年不同季节温度环境条件下，该复合菌剂能够高活性快速培养制备且能够高效浸提高/低品位的废覆铜板渣中的金属，解决了生物法实际应用中遇到的废覆铜板高毒性和环境温度等不稳定及生物浸提耗时长的难题，具有重要的意义。

生物材料保藏情况说明：

一株嗜热嗜酸铁质菌菌株，该菌株的保藏号为CCTCCM2015014，其被命名为嗜酸铁质菌CS32(FerroplasmathermophilumCS32)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC)，地址位于中国湖北武汉的武汉大学校内。

一株嗜铁钩端螺旋杆菌菌株，该菌株的保藏号为CCTCCM2015015，其被命名为嗜铁钩端螺旋杆菌CS54(LeptospirillumferriphilumCS54)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC)，地址位于中国湖北武汉的武汉大学校内。

一株嗜酸硫化杆菌菌株，该菌株的保藏号为CCTCCM2015011，其被命名为嗜酸硫化杆菌CS17(sulfobacillusthermosulfidooxidansCS17)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC)，地址位于中国湖北武汉的武汉大学校内。

一株耐冷嗜酸铁氧化菌菌株，该菌株的保藏号为CCTCCM2015013，其被命名为耐冷嗜酸铁氧化菌CS31(AcidithiobacillusferrivoransCS31)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC)，地址位于中国湖北武汉的武汉大学校内。

一株嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株，该菌株的保藏号为CCTCCM2015016，其被命名为嗜酸氧化亚铁硫杆菌CS78(AcidithiobacillusferrooxidansCS78)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC)，地址位于中国湖北武汉的武汉大学校内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明嗜酸微生物复合菌剂耐受不同浓度的废覆铜板渣驯化中亚铁氧化率随时间变化图。

图2为本发明嗜酸微生物复合菌剂耐受不同浓度的废覆铜板渣驯化中氧化还原电位随时间变化图。

图3为本发明实施例1中的嗜酸微生物复合菌剂的浸提应用与常规酸浸在浸提废覆铜板渣中金属铜的对比。

图4为本发明实施例2中的嗜酸微生物复合菌剂的浸提应用与常规酸浸在浸提废覆铜板渣中金属铜的对比。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种本发明的高效浸提废覆铜板渣中金属铜的嗜酸微生物复合菌剂，该嗜酸微生物复合菌剂的群落组成包含嗜热嗜酸铁质菌菌株、嗜铁钩端螺旋杆菌菌株、嗜酸硫化杆菌菌株、耐冷嗜酸铁氧化菌菌株和嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株。

本实施例上述的嗜酸微生物复合菌剂中，具体选用的嗜热嗜酸铁质菌菌株为保藏号CCTCCM2015014的嗜热嗜酸铁质菌CS32(FerroplasmathermophilumCS32)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心；选用的嗜铁钩端螺旋杆菌菌株为保藏号CCTCCM2015015的嗜铁钩端螺旋杆菌CS54(LeptospirillumferriphilumCS54)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心；选用的嗜酸硫化杆菌菌株为保藏号CCTCCM2015011的嗜酸硫化杆菌CS17(sulfobacillusthermosulfidooxidansCS17)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心；选用的耐冷嗜酸铁氧化菌菌株为保藏号CCTCCM2015013的耐冷嗜酸铁氧化菌CS31(AcidithiobacillusferrivoransCS31)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心；选用的嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株为保藏号CCTCCM2015016的嗜酸氧化亚铁硫杆菌CS78(AcidithiobacillusferrooxidansCS78)，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心。

本实施例上述的嗜酸微生物复合菌剂的制备方法，依次包括菌剂比例复配、温度梯度复培和耐受废覆铜板渣驯化多个步骤。

1.菌剂比例复配包括以下操作过程:将上述的嗜热嗜酸铁质菌CS32、嗜铁钩端螺旋杆菌CS54、嗜酸硫化杆菌CS17、耐冷嗜酸铁氧化菌CS31和嗜酸氧化亚铁硫杆菌CS78分别单独纯培养；其中，嗜热嗜酸铁质菌CS32在含铁基本盐/营养培养基中同时加入0.2g/L酵母粉、20g/LFeSO₄·7H₂O、pH为1.0、温度为45℃条件下进行培养；嗜铁钩端螺旋杆菌CS54在含铁基本盐/营养培养基中加入30g/LFeSO₄·7H₂O、pH为1.8、温度为40℃条件下进行培养；嗜酸硫化杆菌CS17在含铁基本盐/营养培养基中加入0.2g/L酵母粉、30g/LFeSO₄·7H₂O、pH为1.8、温度为45℃条件下进行培养；耐冷嗜酸铁氧化菌CS31在含铁基本盐/营养培养基中加入30g/LFeSO₄·7H₂O、pH为2.0、温度为20℃条件下进行培养；嗜酸氧化亚铁硫杆菌CS78在含铁基本盐/营养培养基中加入44.7g/LFeSO₄·7H₂O、pH为1.8、温度为30℃条件下进行培养；待达到各自生长对数后期，然后12000rpm15min离心收集菌体，镜检计数；然后将嗜热嗜酸铁质菌CS32、嗜铁钩端螺旋杆菌CS54、嗜酸硫化杆菌CS17、耐冷嗜酸铁氧化菌CS31和嗜酸氧化亚铁硫杆菌CS78按1～4∶1～4∶1.5～4∶2～3.5∶2.5～4.5的菌浓数量比例共混合。

2.温度梯度复培包括以下操作过程:将上述按比例配制后的复合菌群分别接种于含铁基本盐/营养培养基中，分别于多种不同的温度梯度下进行培养培养，其中复合培养的温度梯度设置为15℃～20℃、30℃～45℃和45℃～50℃，体系pH均为1.8-2.0，亚铁添加量为9g/L。连续培养3-5次，分别获得复合菌群I(15℃～20℃)、复合菌群II(30℃～45℃)和复合菌群III(45℃～50℃)。

3.耐受废覆铜板渣驯化包括以下操作过程:将上述温度梯度复培获得的复合菌群I(15℃～20℃)、复合菌群II(30℃～45℃)和复合菌群III(45℃～50℃)于含铁基本盐/营养培养基中分别培养，同时在含铁基本盐/营养培养基中逐步添加5％-30％(w/v)的过40目筛(除去砂石、未破碎覆铜板等)的废覆铜板渣作为驯化条件；pH值均为1.0-2.0，每次驯化培养的接种浓度均为1-5×10⁷cells/mL，培养至体系变红，培养后微生物浓度至少达到2×10⁸-10⁹cells/mL；培养3-5次后，将三个复合群落的培养菌液按照1:1:1的体积比例混合后，继续进行如上所述的驯化培养(参见图1、图2)，最终获得耐受废覆铜板毒性且高效浸提废覆铜板渣中金属铜的嗜酸微生物复合菌剂。

上述实施例中用到含铁基本盐/营养培养基中包含以下浓度的组分：(NH₄)₂SO₄，3g/L；MgSO₄·7H₂O，0.5g/L；K₂HPO₄，0.5g/L；KCl，0.1g/L；Ca(NO₃)₂，0.01g/L；FeSO₄·7H₂O，44.7g/L；酵母粉提取物，0.2g/L。

用本实施例上述的嗜酸微生物复合菌剂浸提废覆铜板渣中的有价金属铜，本实施例所用的废覆铜板渣主要来源于广东某废覆铜板处理厂企业内堆放的废覆铜板渣。该废覆铜板渣是经过拆解、破碎、摇床分选等一系列技术流程后产生的残渣，该残渣中经ICP分析金属元素含量指出：Cu0.81％和Fe0.27％。浸提废覆铜板渣中的有价金属铜的具体操作过程包括：

将上述获得的嗜酸微生物复合菌剂与废覆铜板渣、pH为2.0的含铁基本盐/营养培养基(用浓硫酸调节含铁基本盐/营养培养基pH至为2.0)混合得混合浆料，然后进行连续搅拌浸出，浸出过程中在底部通气，浸出12h完成浸提操作，生物浸提过程于室温下进行即可。混合料浆中接种的嗜酸微生物复合菌剂处于其生长对数中期，活性最佳，其接种量以体积分数计为20％(v/v)；废覆铜板渣干基在混合后的浆料中含量(干重)为30％(w/v)。

经最终检测，本实施例中制备的嗜酸微生物复合菌剂活性高，能够耐受高浓度的本实施例中的企业内短期堆放的废覆铜板渣；在短时间内(≤8h)该废覆铜板渣中铜的浸出率达到90％以上；与传统化学酸浸相比，本实施例获得的嗜酸微生物菌剂显著加速了废覆铜板渣中金属铜的浸出速率，提高了最终的铜浸出率(参见图3)。

实施例2：

用上述实施例1的嗜酸微生物复合菌剂浸提废覆铜板渣中的有价金属铜，本实施例所用的废覆铜板渣主要来源于广东某废覆铜板处理厂野外长期堆放的废覆铜板渣。该废覆铜板渣是经过拆解、破碎、摇床分选等一系列技术流程后产生的残渣，该残渣长期堆放于野外并未做任何处理。该残渣经ICP分析金属元素含量指出：Cu0.75％和Fe1.87％。

采用上述嗜酸微生物复合菌剂浸提废覆铜板渣中的有价金属铜的具体操作过程包括：

将上述获得的嗜酸微生物复合菌剂与废覆铜板渣、pH为1.8的含铁基本盐/营养培养基(用浓硫酸调节含铁基本盐/营养培养基pH至为1.8)混合得混合浆料，然后进行连续搅拌浸出，浸出过程中在底部通气，浸出12h完成浸提操作，生物浸提过程于室温下进行即可。混合料浆中接种的嗜酸微生物复合菌剂处于其生长对数中期，活性最佳，其接种量以体积分数计为20％(v/v)；废覆铜板渣干基在混合后的浆料中含量(干重)为35％(w/v)。

经最终检测，本实施例中制备的嗜酸微生物复合菌剂活性高，能够耐受高浓度的本实施例中的野外长期堆放的废覆铜板渣；在短时间内(≤10h)该废覆铜板渣中铜的浸出率达到90％以上；与酸浸相比，本实施例获得的嗜酸微生物菌剂显著加速了废覆铜板渣中金属铜的浸出速率，提高了最终的铜浸出率(参见图4)。

Claims

1.一种嗜酸微生物复合菌剂，其特征在于，所述嗜酸微生物复合菌剂的群落组成包含嗜热嗜酸铁质菌(Ferroplasmathermophilum)菌株、嗜铁钩端螺旋杆菌(Leptospirillumferriphilum)菌株、嗜酸硫化杆菌(sulfobacillusthermosulfidooxidans)菌株、耐冷嗜酸铁氧化菌(Acidithiobacillusferrivorans)菌株和嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferrooxidans)菌株。

2.根据权利要求1所述的嗜酸微生物复合菌剂，其特征在于，所述的嗜热嗜酸铁质菌菌株为保藏号CCTCCM2015014的嗜热嗜酸铁质菌菌株，其命名为嗜热嗜酸铁质菌CS32，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心。

3.根据权利要求1所述的嗜酸微生物复合菌剂，其特征在于，所述的嗜铁钩端螺旋杆菌菌株为保藏号CCTCCM2015015的嗜铁钩端螺旋杆菌菌株，其命名为嗜铁钩端螺旋杆菌CS54，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心。

4.根据权利要求1所述的嗜酸微生物复合菌剂，其特征在于，所述的嗜酸硫化杆菌菌株为保藏号CCTCCM2015011的嗜酸硫化杆菌菌株，其命名为嗜酸硫化杆菌CS17，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心。

5.根据权利要求1所述的嗜酸微生物复合菌剂，其特征在于，所述的耐冷嗜酸铁氧化菌菌株为保藏号CCTCCM2015013的耐冷嗜酸铁氧化菌菌株，其命名为耐冷嗜酸铁氧化菌CS31，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心。

6.根据权利要求1所述的嗜酸微生物复合菌剂，其特征在于，所述的嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株为保藏号CCTCCM2015016的嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株，其命名为嗜酸氧化亚铁硫杆菌CS78，其于2015年1月5日被保藏于中国典型培养物保藏中心。

7.一种如权利要求1～6中任一项所述的嗜酸微生物复合菌剂的制备方法，依次包括菌剂比例复配、温度梯度复培和耐受废覆铜板渣驯化多个步骤；

所述菌剂比例复配包括以下操作过程:将所述的嗜热嗜酸铁质菌菌株、嗜铁钩端螺旋杆菌菌株、嗜酸硫化杆菌菌株、耐冷嗜酸铁氧化菌菌株和嗜酸氧化亚铁硫杆菌分别单独纯培养，达到生长对数后期后离心收集菌体，镜检计数；然后将嗜热嗜酸铁质菌菌株、嗜铁钩端螺旋杆菌菌株、嗜酸硫化杆菌菌株、耐冷嗜酸铁氧化菌菌株和嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株按1～4∶1～4∶1.5～4∶2～3.5∶2.5～4.5的菌浓数量比例共混合；

所述耐受废覆铜板渣驯化包括以下操作过程:将上述温度梯度复培获得的多个不同的复合菌群分别于含铁基本盐/营养培养基中单独培养，同时在所述的含铁基本盐/营养培养基中逐步添加5％-30％的废覆铜板渣作为驯化条件；培养多次后，再将多个不同复合菌群的培养菌液按照一定的体积比例混合，继续进行驯化培养，得到嗜酸微生物复合菌剂。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述温度梯度复培的过程中，多种不同的温度梯度具体是指15℃～20℃、30℃～45℃、45℃～50℃三个不同的温度梯度，所述多个不同的复合菌群具体是指在前述三个不同的温度梯度下获得的三种不同的复合菌群；

所述耐受废覆铜板渣驯化的过程中，所述含铁基本盐/营养培养基中包含以下浓度的组分：(NH₄)₂SO₄，2.5～3.5g/L；MgSO₄·7H₂O，0.3～0.6g/L；K₂HPO₄，0.3～0.7g/L；KCl，0.1～0.3g/L；Ca(NO₃)₂，0.01～0.05g/L；FeSO₄·7H₂O，20～60g/L；酵母粉提取物，0.1～0.6g/L。

9.一种如权利要求1～6中任一项所述的嗜酸微生物复合菌剂的应用，其特征在于，利用所述的嗜酸微生物复合菌剂浸提高品位或低品位废覆铜板渣中的有价金属铜，具体操作过程包括：将所述嗜酸微生物复合菌剂与废覆铜板渣、含铁基本盐/营养培养基混合得混合浆料，然后进行连续搅拌浸出，浸出过程中在底部通气，浸提过程于室温下进行直至完成浸提操作。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述含铁基本盐/营养培养基中包含以下浓度的组分：(NH₄)₂SO₄，2.5～3.5g/L；MgSO₄·7H₂O，0.3～0.6g/L；K₂HPO₄，0.3～0.7g/L；KCl，0.1～0.3g/L；Ca(NO₃)₂，0.01～0.05g/L；FeSO₄·7H₂O，20～60g/L；酵母粉提取物，0.1～0.6g/L；所述含铁基本盐/营养培养基用浓硫酸调节pH至1.5～3.0；

所述混合浆料中的废覆铜板渣干基含量为5％～40％，所述混合浆料中嗜酸微生物复合菌剂的接种量按体积分数计为5％～20％；浸提时间为6h～12h。