CN113293288B - 红景天促进高海拔低氧环境下铁闪锌矿生物浸出的方法 - Google Patents

红景天促进高海拔低氧环境下铁闪锌矿生物浸出的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了红景天促进高海拔低氧环境下铁闪锌矿生物浸出的方法。属于生物冶金技术领域。包括：在高海拔矿区，将嗜酸性氧化亚铁硫杆菌接种至培养基，并添加红景天提取物、矿浆，混合后恒温震荡培养。本发明操作简单，所使用红景天提取物无害、无毒，利用在生物浸出过程中添加红景天提取物浸出高海拔矿区含铜、锌、镍等金属的低品位硫化矿废石或尾矿，与普通浸矿微生物相比，细菌停滞期缩短60％～80％，有价金属浸出率提高2％～10％，能够显著提高了高海拔低氧环境中矿石微生物浸出效率。

Description

红景天促进高海拔低氧环境下铁闪锌矿生物浸出的方法
技术领域
本发明涉及生物冶金技术领域，更具体的说是涉及红景天促进高海拔低氧环境下铁闪锌矿生物浸出的方法。
背景技术
随着矿产资源的逐步开发，国内外已探明而待开发的铜资源大多分布边远地区，如我国的玉龙铜矿，还有正在勘察的西藏驱龙铜矿，号称亚洲第一大铜矿。这些地区共同特点是自然条件恶劣，生态环境脆弱，位置偏远，基础设施和工业配套设施落后等。在开发该类型矿山过程中，火法冶炼等传统技术面临着生产成本、环保等多方面的严峻挑战。
与传统冶炼方法相比，生物浸出工艺具有基建投资少、操作成本低、对环境的污染小等特点，且可处理品位较低的矿物，因此被认为是绿色选冶技术。
但是，现有技术都是针对普通环境下促进生物浸出方法，针对于高海拔低氧环境下的促进生物浸出方法并没有先例，高海拔地区氧气含量少、紫外线强度较高，造成微生物在浸矿过程中延滞期过长。
目前多项研究显示，低氧低压环境下，会导致氧化应激增加，脂质过氧化，呼吸代谢困难，ATP生成受到抑制，导致细胞能量代谢紊乱。紫外线强度过高造成生物浸出体系中ROS增加，而ROS对蛋白质、脂质和核酸产生氧化损伤，从而导致微生物活性降低。
因此，如何提供一种促进高海拔低氧环境下铁闪锌矿生物浸出的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了红景天促进高海拔低氧环境下铁闪锌矿生物浸出的方法。红景天提取物能够提高细胞的耐缺氧能力，加速自由基的清除、降低自由基产生量、提高线粒体呼吸链复合物活性。在生物浸出过程中添加一定量红景天提取物有助于缩短延滞期、并提高浸出效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种红景天促进高海拔低氧环境下铁闪锌矿生物浸出的方法，包括：在高海拔矿区，将活化后的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液接种至培养基，再添加红景天提取物、矿浆，恒温震荡培养；
嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液活菌数为(1～9)×106个。
有益效果在于：增强氧气利用能力，缩短微生物生长延滞期、促进基因编码蛋白，提升浸出效果，达到高海拔低氧环境生物浸出效率效果双提升目的。
优选的：嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液和培养基的体积比为1：9。
优选的：培养基为4.5K培养基，配方为：(NH4)2SO41.0 g/L～5.0g/L，KCl 0.05g/L～1.0g/L，K2HPO40.05 g/L～0.50g/L，MgSO4·7H2O 0.05g/L～0.50g/L，Ca(NO3)20.001g/L～0.02g/L，FeSO4·7H2O 15.0g/L～35.0g/L。
进一步的：用10％(v/v)的稀硫酸调节pH值，培养基pH值控制在1.5～3.5。
优选的：红景天提取物的终浓度为0.1μg/L～1μg/L。
优选的：矿浆的终浓度为10～200g/L。
优选的：恒温震荡培养：pH值控制在1.5～3.0，温度为15～45℃，转速为100～1000rpm，培养时间为35d。
有益效果在于：加强菌种适应性。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了红景天促进高海拔低氧环境下铁闪锌矿生物浸出的方法，相较于现有技术，本发明操作简单，所使用红景天提取物无害、无毒，利用在生物浸出过程中添加红景天提取物浸出高海拔矿区含铜、锌、镍等金属的低品位硫化矿废石或尾矿，与普通浸矿微生物相比，细菌停滞期缩短60％～80％，有价金属浸出率提高2％～10％，能够显著提高了高海拔低氧环境中矿石微生物浸出效率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了红景天促进高海拔低氧环境下铁闪锌矿生物浸出的方法。实施例中涉及的原料、设备均为市售获得，例如，嗜酸性氧化亚铁硫杆菌原始菌株为市售菌株，满足于实验需求的菌株或筛选得到的菌株均可，红景天提取物购于上海诺德生物实业有限公司，在此不再一一赘述。
实施例1
一种红景天促进高海拔低氧环境下铁闪锌矿生物浸出的方法，包括：在高海拔矿区，将活化后的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液(嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液活菌数为1×106个。)接种至培养基，再添加红景天提取物、矿浆，恒温震荡培养。
为进一步优化技术方案：嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液和培养基的体积比为1：9。
为进一步优化技术方案：培养基为4.5K培养基，配方为：(NH4)2SO41.0g/L，KCl0.05g/L，K2HPO40.05 g/L，MgSO4·7H2O 0.05g/L，Ca(NO3)20.001g/L，FeSO4·7H2O 15.0g/L(用10％(v/v)的稀硫酸调节pH值，培养基pH值控制在1.5～3.5)。
为进一步优化技术方案：红景天提取物的终浓度为0.1μg/L。
为进一步优化技术方案：矿浆的终浓度为10g/L。
为进一步优化技术方案：恒温震荡培养：pH值控制在1.5，温度为15℃，转速为100rpm，培养时间为35d。
实施例2
一种红景天促进高海拔低氧环境下铁闪锌矿生物浸出的方法，包括：在高海拔矿区，将活化后的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液(嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液活菌数为5×106个。)接种至培养基，再添加红景天提取物、矿浆，恒温震荡培养。
为进一步优化技术方案：嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液和培养基的体积比为1：9。
为进一步优化技术方案：培养基为4.5K培养基，配方为：(NH4)2SO43.0g/L，KCl0.55g/L，K2HPO40.25 g/L，MgSO4·7H2O 0.25g/L，Ca(NO3)20.015g/L，FeSO4·7H2O 25.0g/L。
为进一步优化技术方案：红景天提取物的终浓度为0.5μg/L。
为进一步优化技术方案：矿浆的终浓度为100g/L。
为进一步优化技术方案：恒温震荡培养：pH值控制在2.0，温度为35℃，转速为500rpm，培养时间为35d。
实施例3
一种红景天促进高海拔低氧环境下铁闪锌矿生物浸出的方法，包括：在高海拔矿区，将活化后的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液(嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液活菌数为9×106个。)接种至培养基，再添加红景天提取物、矿浆，恒温震荡培养。
为进一步优化技术方案：嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液和培养基的体积比为1：9。
为进一步优化技术方案：培养基为4.5K培养基，配方为：(NH4)2SO45.0g/L，KCl1.0g/L，K2HPO40.50 g/L，MgSO4·7H2O 0.50g/L，Ca(NO3)20.02g/L，FeSO4·7H2O 35.0g/L。
为进一步优化技术方案：红景天提取物的终浓度为1μg/L。
为进一步优化技术方案：矿浆的终浓度为200g/L。
为进一步优化技术方案：恒温震荡培养：pH值控制在3.0，温度为45℃，转速为1000rpm，培养时间为35d。
对比实验1
四川某铜矿海拔2000米～4000米，矿区空气氧含量较低。尾矿主要有金属矿物为黄铜矿、铁闪锌矿和磁黄铁矿，其次为斑铜矿和黄铁矿，少量为方铅矿、方黄铜矿、麦基诺矿，脉石矿物主要为石英，其次为白云母、绢云母、黑云母、绿泥石、阳起石等。
在高海拔矿山环境下，将购买的菌种，在无菌环境中接种至4.5K液体培养基，将该铜矿含铜尾矿(粒度小于74μm占70％，铜含量为0.46％)以矿浆形式加入液体培养基中，置于矿区实验室恒温震荡培养箱中培养。
实验组同实施例2；对照组未添加红景天提取物。
结果表明：采用外加红景天提取物摇瓶浸出该铜矿含铜尾矿，同等条件在生物浸出的过程中相比未添加红景天提取物，细菌停滞期缩短60％，铜浸出率提高2％。
对比实验2
西藏某锌矿，海拔2000米～4000米，矿区空气氧含量较低。废石主要有金属矿物为铁闪锌矿、磁黄铁矿，其次为黄铁矿，少量为方铅矿、方黄铜矿，脉石矿物主要为石英，其次为绢云母、黑云母、绿泥石等。
在高海拔矿山环境下，将购买的菌种，在无菌环境中接种至4.5K液体培养基，将该铜矿含铜尾矿(粒度小于74μm占60％，锌含量为0.65％)以矿浆形式加入液体培养基中，置于矿区实验室恒温震荡培养箱中培养。
实验组同实施例2；对照组未添加红景天提取物。
结果表明：采用外加红景天提取物摇瓶浸出该铜矿含锌尾矿，同等条件在生物浸出的过程中相比未添加红景天提取物，细菌停滞期缩短74％，锌浸出率提高8％。
对比实验3
青海某次生硫化铜矿，海拔2000米～4000米，矿区空气氧含量较低。原矿品位较低，主要金属矿物为黄铁矿和辉铜矿，次要金属矿物有黄铜矿、斑铜矿、篮辉铜矿、孔雀石、铜篮和赤铁矿等，脉石矿物主要为石英、白云石、长石、方解石、岩屑，及少量海绿石、锆石、金红石等。
在高海拔矿山环境下，将购买的菌种，在无菌环境中接种至4.5K液体培养基，将该铜矿含铜尾矿(粒度小于74μm占65％，铜含量为0.3％)以矿浆形式加入液体培养基中，置于矿区实验室恒温震荡培养箱中培养。
实验组同实施例2；对照组未添加红景天提取物。
结果表明：采用外加红景天提取物摇瓶浸出该铜矿含铜尾矿，同等条件在生物浸出的过程中相比未添加红景天提取物，细菌停滞期缩短65％，铜浸出率提高7％。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种红景天促进高海拔低氧环境下铁闪锌矿生物浸出的方法，其特征在于，包括：在高海拔矿区，将活化后的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液接种至培养基，再添加红景天提取物、矿浆，恒温震荡培养；
所述嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液活菌数为(1～9)×106个；
所述培养基为4.5K培养基，配方为：(NH4)2SO41.0 g/L～5.0g/L，KCl 0.05g/L～1.0g/L，K2HPO40.05 g/L～0.50g/L，MgSO4·7H2O 0.05g/L～0.50g/L，Ca(NO3)20.001g/L～0.02g/L，FeSO4·7H2O 15.0g/L～35.0g/L；
所述红景天提取物的终浓度为0.1μg/L～1μg/L。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述嗜酸性氧化亚铁硫杆菌液和培养基的体积比为1：9。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿浆的终浓度为10～200g/L。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述恒温震荡培养：pH值控制在1.5～3.0，温度为15～45℃，转速为100～1000rpm，培养时间为35d。
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