CN1401762A

CN1401762A - 利用磁黄铁矿筛选浸矿菌种的方法

Info

Publication number: CN1401762A
Application number: CN02114386A
Authority: CN
Inventors: 邱冠周; 周洪波; 黄菊芳; 胡岳华; 杨宇; 周吉奎; 柳建设; 覃文庆
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2003-03-12

Abstract

一种利用磁黄铁矿筛选浸矿菌种的方法。本发明根据不同浸矿菌株生理特性的差异，经过培养、富集，在不同铁、硫比的磁黄铁矿中形成不同的优势菌株群，通过磁选方法将磁黄铁矿分选出来，吸附在矿石上的相应菌株群亦被筛选出。筛菌效率显著高于常规人工培养基分离筛菌的方法；筛选的菌株性能优异，以氧化亚铁硫杆菌为例，与常规的9K培养基分离的菌株相比，传代时间缩短、比生长速率增加、氧化活性提高。

Description

利用磁黄铁矿筛选浸矿菌种的方法

[技术领域]本发明涉及到利用磁黄铁矿为能源基质富集浸矿细菌、通过磁选方法筛选不同生理特性菌株的方法。

[背景技术]传统选冶技术流程复杂，需经历地质、采矿、选矿、冶金、材料等多个生产环节，要求精料和多种设备，反应激烈、污染严重、成本高。而生物湿法冶金技术是利用氧化亚铁硫杆菌、氧化铁铁杆菌、氧化硫硫杆菌等细菌直接吸附在矿粒表面并以矿粒中硫化矿作为生长能源，将其氧化形成硫酸，使金属离子进入溶液，或间接利用被细菌氧化生成的Fe(III)将金属氧化，使金属离子进入溶液，然后通过萃取、电积的方法制备高纯度的金属材料。生物浸出工艺对矿石品位要求低，具有设备简单、反应温和、流程短、环境友好等优点，可用于处理低品位难处理的铜、锌、镍、铀、金矿等。其不足之处在于浸出速度慢、生产周期长，这主要是由于细菌对矿石的氧化速率低所造成的；其次，野生细菌对复杂的浸矿环境(重金属含量高、存在有毒砷离子、高温等)的适应性有限，同样也对浸矿速率造成影响。

硫化矿细菌浸出，应用最普遍的浸矿菌种是氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)、氧化亚铁微螺菌(Leptosprillumferrooxidans)、氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans)等细菌。这些微生物主要以矿床中的亚铁、元素硫和还原态的硫化物为生长能源，几乎能氧化所有的硫化矿物。通常，浸矿细菌的筛选主要通过9K培养基进行分离，由于这些浸出细菌为化能自养微生物，分离培养困难，由于缺乏矿石的天然环境，用人工培养基分离菌株不但周期长，而且氧化活性下降，效率低。

[发明内容]本发明的目的是提供一种利用磁黄铁矿筛选浸矿菌种的方法，为含硫铁矿石的浸出提供不同代谢特点的野生菌株，为遗传改良提供出发菌株。

磁黄铁矿晶体结构表现为硫离子按六方最紧密堆积，铁原子充填八面体空隙，其成分近似于FeS，通常用Fe_1-xS，一般x＝0～0.22 3。表1是磁黄铁矿铁、硫含量及其变化；表2为磁黄铁矿Fe_1-xS的晶体结构与磁性关系。

表1 磁黄铁矿的化学组成

No. Fe S 化学式Fe_1-xS 晶体结构磁性

1 60.21 39.79

2 60.29 39.5

3. 60.5 39.5 46.48～47.05％Fe 单斜铁磁性

4 60.54 39.45

5 60.62 39.38 x＝0.1 32～0.111 六方在55704A/m

6 60.62 39.33 磁场强度下可选别

7 60.67 39.33 Fe₇S₈～Fe₈S₉

8 60.7 39.3

9 60.75 39.25

10 60.75 39.25

11 60.71 39.29 47.01～47.47％Fe 在318 309A/m磁场强

12 60.71 39.29 x＝0.113～0.099 六方度下可选别

13 60.81 39.19 Fe₈S₉～Fe₉S₁₀

14 60.93 39.07

15 60.94 39.06

16 61.15 38.85

17 61.08 38.92 47.4～47.82％Fe 在477 464A/m磁场

18 61.22 38.78 x＝0.099～0.084 六方强度下可选别

19 61.32 38.68 Fe₉S₁₀～Fe₁₁S₁₂

20 61.49 38.51

表2 磁黄铁矿的晶体结构与磁性关系

NO. 化学式 Fe∶S(原子比) 矿物名称晶体结构磁性

1 FeS 1∶1 硫铁矿六方晶系弱

2 Fe₁₁S₁₂ 0.957 中间型六方晶系

↓

3 Fe₁₀S₁₁ 0.952 磁黄铁矿六方晶系

4 Fe₉S₁₀ 0.947 六方硫铁矿强

5 Fe₇S₈ 0.933 单斜磁黄铁矿单斜晶系

表1、表2表明磁黄铁矿铁、硫原子之比变化较大，构成不同的晶体结构，磁性由弱到强各不相同，因此可通过磁选法分离筛选。

细菌一般不具有严格的种的划分，往往形成连续的菌株群。本发明根据不同浸矿菌株生理特性的差异，经过培养、富集，在不同铁、硫比的磁黄铁矿中形成不同的优势菌株群，通过磁选方法将磁黄铁矿分选出来，吸附在矿石上的相应菌株群亦被筛选出。表3是磁黄铁矿中铁、硫原子之比与优势菌株群的对应关系：

表3 磁黄铁矿铁、硫比与优势菌株群的关系

Fe∶S(原子比) 优势菌株群

Fe高S低氧化亚铁优势菌株群

Fe低S高氧化硫优势菌株群

Fe、S相近均衡混合菌株群

具体步骤如下：

将磁黄铁矿在不同的磁场强度的设备下进行分选，在经分选后的一定铁硫比的磁黄铁矿中，加入无铁9K培养基溶液充分溶解，然后按10％的接种量接种不同来源的各种天然浸矿菌液，在35～60℃的恒温摇床中进行振荡培养，摇床转速150～240rpm，培养15天后进行7次转代培养，经孔径0.22μm的微孔滤膜过滤出上清液，再用pH为1.8的酸性去离子水洗涤滤膜即得该磁黄铁矿的适应菌株群溶液，通过人工培养基分离纯化，获得多个菌株。

对于多种优势菌株群的筛选，先接种培养，然后再用磁选设备将不同的磁黄铁矿分离，通过人工培养基分离纯化，每个优势菌株群还可以进一步纯化出多个菌株。

本发明具有以下特点：

(1)筛菌效率高

应用磁黄铁矿为能源基质进行筛菌，三个月内，筛选到氧化亚铁优势菌株群和氧化硫优势菌株群，经过分离纯化，获得5株氧化亚铁硫杆菌，3株氧化亚铁微螺菌，3株氧化硫硫杆菌菌株。筛菌效率显著高于常规人工培养基分离筛菌的方法。

(2)筛选菌株性能好

筛选的菌株性能优异，以氧化亚铁硫杆菌为例，与常规的9K培养基分离的菌株相比，传代时间缩短、比生长速率增加、氧化活性提高(表4)。

表4 不同筛选方法获得的氧化亚铁硫杆菌性能比较

氧化亚铁硫杆菌传代时间/h 比生长速率/h^-1 氧化活性/μLO₂·L^-1·min^-1

常规方法筛选菌株 6-12h 0.116-0.058h^-1 0.1-0.13

磁黄铁矿筛选菌株 4.1-7h 0.109-0.165h^-1 0.6-1.0

[附图说明]

图1：单一优势菌群筛选流程；

图2：多个优势菌群筛选流程。

[具体实施方式]

制备矿石粒度为80目的磁黄铁矿，通过磁选方法得到铁硫比为69.76∶30.24的单一矿石，将磁黄铁矿30g均匀混和在500ml三角瓶中，加入无铁9K培养基溶液300ml，然后按10％的接种量接种不同来源的各种天然浸矿菌液，在40℃的恒温摇床中进行振荡(转速200rpm)培养，培养15天后进行7次转代培养，经微孔滤膜(孔径0.22μm)过滤出上清液，再用用酸性去离子水(pH1.8)洗涤滤膜即得该磁黄铁矿的适应菌株群溶液。再通过人工培养基分离纯化，筛选到以氧化亚铁硫杆菌为主的优势菌群溶液，作为浸矿菌种对云南某辉铜矿-黄铜矿复合矿进行浸出。其中辉铜矿和黄铜矿各占58.2％和41.8％，铜品位2.52％，其中还含Ag95g/t，应用筛选的氧化亚铁硫杆菌株群对原矿浸出50天，浸出率达53.1％，比人工培养基富集的氧化亚铁硫杆菌群浸出率提高35％，浸出速度提高48％。磁黄铁矿筛选的氧化亚铁硫杆菌株群对银的浸出率一次可以达68％，而人工培养基富集的氧化亚铁硫杆菌群的浸出率为仅39％。

Claims

1.一种利用磁黄铁矿筛选浸矿菌种的方法，其特征在于：本发明根据不同浸矿菌株生理特性的差异，经过培养、富集，在不同铁、硫比的磁黄铁矿中形成不同的优势菌株群，通过磁选方法将磁黄铁矿分选出来，吸附在矿石上的相应菌株群亦被筛选出；

具体步骤如下：

将磁黄铁矿在不同的磁场强度的设备下进行分选，在经分选后的一定铁硫比的磁黄铁矿中，加入无铁9K培养基溶液充分溶解，然后按10％的接种量接种不同来源的各种天然浸矿菌液，在35～60℃的恒温摇床中进行振荡培养，摇床转速150～240rpm，培养后进行7次转代培养，经孔径0.22μm的微孔滤膜过滤出上清液，再用pH为1.8的酸性去离子水洗涤滤膜即得该磁黄铁矿的适应菌株群溶液，通过人工培养基分离纯化，获得多个菌株。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：本发明对于多种优势菌株群的筛选，先接种培养，然后再用磁选设备将不同的磁黄铁矿分离，通过人工培养基分离纯化。