CN1475559A - 耐酸诱变浸矿菌种的选育方法 - Google Patents

耐酸诱变浸矿菌种的选育方法 Download PDF

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阮仁满
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Abstract

耐酸诱变浸矿菌种的选育方法包括以下步骤：从矿山酸性矿坑水中取回含有氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁微螺菌等混合菌的带菌水样，进行分离和培养，得到较纯混合菌种；在6－9K无铁培养基中加入所需浸出的矿石粉末，进行驯化、培养，得到驯化混合菌；驯化混合菌用He－Ne激光器进行辐照诱变，获得突变混合菌株；突变菌株在低pH值下进行筛选，活化转接，得到耐低pH值的诱变菌；进行浸矿适应性驯化、培养，获得耐酸诱变浸矿混合细菌，该菌生长周期为24－48小时，将44.43g/L Fe2+完全(100％)氧化成为Fe3+的氧化时间为9－15小时。本菌种可耐pH0.9－1.5，最佳生长pH值为1.2－1.75，使浸出速度提高，浸出周期缩短1/3－2/3，金属浸出率提高10－30％，降低生产成本10－30％。

Description

耐酸诱变浸矿菌种的选育方法
技术领域
本发明涉及一种耐酸诱变浸矿菌种的选育方法，特别是一种能够耐pH在0.9-1.5之间的耐酸诱变浸矿菌种的选育方法。
背景技术
在矿石的生物浸出过程中，由于细菌的氧化作用，矿石中金属硫化物不断氧化浸出，硫也不断被氧化成硫酸，同时，浸出液在后工序中，金属离子的萃取是与H+交换的过程：2RHorg+Me2+ (aq)＝R2Meorg+2H+ (aq)。当矿石中耗酸脉石量小于细菌氧化产生的酸量时，还有萃取余液和电积贫液循环至浸出系统，使得细菌浸出过程酸的累积随着时间的延长而不断增加。由于普通驯化氧化亚铁硫杆菌等细菌的混合菌的最佳生长pH值在1.8-2.5之间，而实际浸出系统中pH值往往低于1.8，甚至低至0.9，严重影响细菌的活性，从而影响金属的浸出速度、延长浸出周期，增加生长成本，造成恶性循环。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐酸诱变浸矿菌种的选育方法，采用该方法获得的耐酸诱变浸矿菌种可耐pH0.9-1.5，适用于pH0.9-2.5之间，从而使生物浸矿的浸出速度提高，浸出周期缩短1/3-2/3，金属浸出率提高10-30％，降低生产成本10-30％。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案进行耐酸诱变浸矿菌种的选育，其特征在于：它包括以下几个步骤：
(1)获得原始菌种：从矿山酸性矿坑水中取回含有氧化亚铁硫杆菌，氧化硫硫杆菌和氧化亚铁微螺菌等混合菌的带菌水样，将上述水样以6-9K培养基进行分离和培养，得到以含氧化亚铁硫杆菌为主，菌浓度在108个/ml以上的较纯混合菌种；
(2)在6-9K无铁培养基中加入粒度小于76微米占95％的所需浸出的矿石粉末，矿浆浓度为5％-40％(重量百分)递增，细菌接种量为10％(体积百分数)，进行驯化、培养，得到以含氧化亚铁硫杆菌为主，菌浓度108-1010个/ml的驯化混合菌；
(3)将上述获得的驯化混合菌用He-Ne激光器进行辐照诱变，将激光发生器对准塑料小管，先预热至少30min，随后小管内加入(2)中培养24-72小时的驯化菌液，光束从侧面照射菌液，λ＝633nm，扩束光斑直径1.0cm，照射距离30-50cm，辐照时间5-20min，诱变后将小管在黑暗环境中放置至少4小时后转接入装有10ml pH＝1.8的含有Cu2+离子或Zn2+离子或Cu2+离子、Zn2+离子、Co2+离子的6-9K培养基中，30℃的摇床培养，摇床速度50-250转/分钟，获得突变菌株；
(4)将突变菌株在低pH＝1.2-1.5下进行筛选，5-8次连续活化转接，得到耐低pH值的诱变菌；
(5)将获得的耐低pH值的诱变菌在对应的pH值且含有Cu2+离子或Zn2+离子或Cu2+离子、Zn2+离子、Co2+离子的培养基中培养48小时的菌液，按10％接种量接入对应的pH值需要进行细菌浸出的矿浆中于30℃的摇床中进行浸矿适应性驯化、培养，过程需进行5-8次后，即获得耐酸诱变浸矿细菌，该菌生长周期为24-48小时，将44.43g/LFe2+完全(100％)氧化成为Fe3+的氧化时间为9-15小时。
本发明中，选取酸性矿坑水的来源与所要浸出的矿石为同一类金属矿，但该金属的含量可以不同。
所述的6-9K培养基的成分为：硫酸铵2-3.0克/升、磷酸氢二钾0.3-0.5克/升、七水合硫酸镁0.3-0.5克/升、氯化钾0.06-0.1克/升、硝酸钙0.01克/升、七水合硫酸亚铁29.62-44.43克/升，6-9K无铁培养基的成分为：硫酸铵2-3.0克/升、磷酸氢二钾0.3-0.5克/升、七水合硫酸镁0.3-0.5克/升、氯化钾0.06-0.1克/升、硝酸钙0.01克/升。
具体实施方式
实施例1(适用于硫化铜矿石浸出的耐酸诱变浸矿菌种的选育)：
某硫化铜矿主要含铜矿物为铜蓝、蓝辉铜矿、辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿、硫砷铜矿、块硫砷铜矿，金属硫化物主要为黄铁矿、白铁矿、方铅矿、闪锌矿，其它矿物主要为石英和粘土矿物等。
把从某硫化铜矿酸性矿坑水中采集的含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化亚铁微螺菌等混合菌的带菌水样，用9K培养基进行分离和培养，得到以含氧化亚铁硫杆菌为主、菌浓度在108个/毫升以上的较纯混合菌种。
然后在9K无铁培养基中加入粒度为小于76微米占95％的某铜矿矿石粉，矿浆浓度由5％-40％(重量百分数)递增，细菌接种量为10％，在30℃的摇床中进行驯化、培养，得到以含氧化亚铁硫杆菌为主、菌浓度在108个/毫升以上的驯化混合菌。
之后将获得的驯化混合菌用He-Ne激光器进行辐照诱变。将激光发生器对准固定小管架上的塑料小管，调整好光照角度，尽量减少光束折射造成的损失，照射30min进行预热。取培养48小时的驯化混合菌液各1.5ml置于直径为8mm的8支塑料小管内，将塑料小管置于激光束前方，使光束从侧面照射菌液，激光波长λ＝633nm，扩束光斑直径1.0cm，照射距离40cm。8支小管内的菌液分别用1、3、5、7、9、11、13、15min等不同时间进行辐照诱变。诱变后将小管在黑暗环境中放置至少4小时后，将菌液转接入含Cu2+离子浓度35g/L的装有10ml pH＝1.8的9K培养基的8支试管中于30℃的摇床培养，获得抗Cu2+离子浓度35g/L的突变混合菌株。
将突变混合菌株进行6次的活化转接，9K培养基的pH值由1.8逐渐降低到1.3得到耐pH值为1.3的诱变混合菌。
将获得的耐pH＝1.3的诱变混合菌在pH＝1.3的9K培养基中培养48小时的菌液，按10％(体积百分)接种量接入含某铜矿粉、矿浆浓度为5％、pH＝1.3的矿浆溶液中，并于30℃的摇床中进行浸矿适应性驯化培养，接入某铜矿粉的矿浆浓度逐步提高到40％，共进行6次浸矿适应性驯化培养后，该菌生长周期为30小时，代时为6-8小时，在12小时内能将培养基中Fe2+离子浓度为44.43g/L完全(100％)氧化为Fe3+离子，菌浓度为109个/毫升以上，即获得适合于某铜矿细菌浸出的耐酸诱变浸矿菌种。
采用本菌种与未诱变菌种进行浸矿比较，未诱变菌浸出198天，铜浸出率为60.44％。采用本菌种浸出53天，铜浸出率为60.12％，浸出6个月，浸出率为80.75％。本发明中可以用6K-9K中的任一培养基，该培养基为已知。
实施例2(适用于硫化锌铜矿石浸出的耐酸诱变浸矿菌种的选育)：
某硫化锌铜矿主要含铜矿物为黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、铜蓝、蓝辉铜矿，含锌矿物主要为闪锌矿，金属硫化物主要为黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿、方铅矿、毒砂等，其它矿物主要为石英、碳酸盐矿物和粘土矿物等。
把从某硫化锌铜矿酸性矿坑水中采集的含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化亚铁微螺菌等混合菌的带菌水样，用9K培养基进行活化转接培养，得到以含氧化亚铁硫杆菌为主、菌浓度在108个/毫升以上的较纯混合菌种。
然后在9K无铁培养基中加入粒度为小于200目占95％的某硫化锌铜矿矿石粉，矿浆浓度由5％-40％递增，细菌接种量为10％，在30℃的摇床中进行驯化、培养，得到以含氧化亚铁硫杆菌为主、菌浓度在108个/毫升以上的驯化混合菌种。
之后将获得的驯化混合菌种用He-Ne激光器进行辐照诱变。将激光发生器对准固定于小管架上的塑料小管，调整好光照角度，尽量减少光束折射造成的损失，照射至少30min进行预热。取培养48小时的驯化混合菌液1.5ml置于直径为8mm的塑料小管内，将塑料小管置于激光束前方，使光束从侧面照射菌液，激光波长λ＝633nm，扩束光斑直径1.0cm，照射距离40cm，辐照时间11min。诱变后将小管在黑暗环境中放置4-6小时后，将菌液转接入含Cu2+离子浓度30g/L、Zn2+离子浓度30g/L的装有10ml pH＝1.8的9K培养基中于30℃的摇床培养，培养时间24-72小时，获得抗Cu2+离子浓度30g/L、Zn2+离子浓度30g/L的突变菌株。
将突变菌株进行5次的活化转接，9K培养基的pH值由1.8逐渐降低到1.3，得到耐pH＝1.3的诱变菌。在活化转接过程中，培养基均含Cu2+离子浓度30g/L、Zn2+离子浓度30g/L。
将获得的耐pH＝1.3的诱变菌在pH＝1.3的9K培养基中培养48小时的菌液，按10％(体积百分)接种量接入某硫化锌铜矿矿粉，矿粉粒度小于76微米占90％以上，矿浆浓度为5％、pH＝1.3于30℃的摇床中进行浸矿适应性驯化培养，摇床转速150转/分钟，接入的某硫化锌铜矿的矿浆浓度由5％逐步提高到40％，共进行5次浸矿适应性驯化培养后，该菌生长周期为28小时，在12个小时内细菌能够将培养基中含44.43g/LFe2+离子完全(100％)氧化为Fe3+离子，菌浓度为109个/毫升以上，即获得适合于某硫化锌铜矿细菌浸出的耐酸诱变浸矿细菌。
采用本菌种与未诱变的菌种进行浸矿性能比较，其结果是：采用未诱变菌浸出6个月，铜浸出率为48.76％，锌浸出率67.50％；应用本菌种浸出90天，铜浸出率为50.23％，锌浸出率82.59％，浸出8个月，铜浸出率为76.85％，锌浸出率90.02％。
实施例3(适用于硫化铜钴锌矿石浸出的耐酸诱变浸矿菌种的选育)：
某硫化铜钴铜矿主要含铜矿物为黄铜矿、斑铜矿、黑铜矿、孔雀石和蓝铜矿；含锌矿物主要为闪锌矿；钴主要呈类质同象分布在黄铁矿和磁黄铁矿中，见少量的钴镍黄铁矿和硫铁镍钴矿；含硫金属硫化物主要为黄铁矿和磁黄铁矿；其它脉石矿物主要为方解石、白云石，其次为石英、滑石、蛇纹石及绿泥石等。
把从某硫化铜钴锌矿酸性矿坑水中采集含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化亚铁微螺菌等混合菌的带菌水样，用9K培养基进行分离和培养，得到以含氧化亚铁硫杆菌为主、菌浓度在108个/毫升以上的较纯菌种。9K培养基的成分为：硫酸铵3.0克/升、磷酸氢二钾0.5克/升、七水合硫酸镁0.5克/升、氯化钾0.1克/升、硝酸钙0.01克/升、七水合硫酸亚铁44.43克/升。
然后在9K无铁培养基中加入粒度为小于76微米占95％的某硫化铜钴锌矿矿石粉，矿浆浓度由5％-40％递增，细菌接种量为10％，在30℃的摇床中进行驯化、培养，摇床转速为150转/分钟，得到以含氧化亚铁硫杆菌为主、菌浓度在108个/毫升以上的驯化混合菌种。9K无铁培养基的成分为：硫酸铵3.0克/升、磷酸氢二钾0.5克/升、七水合硫酸镁0.5克/升、氯化钾0.1克/升、硝酸钙0.01克/升。
之后将获得的驯化混合菌种用He-Ne激光器进行辐照诱变。将激光发生器对准固定于小管架上的塑料小管，调整好光照角度，尽量减少光束折射造成的损失，照射30min进行预热。取培养48小时的驯化菌液1.5ml置于直径为8mm的塑料小管内，将塑料小管置于激光束前方，使光束从侧面照射菌液，激光波长λ＝633nm，扩束光斑直径1.0cm，照射距离40cm，辐照时间11min。诱变后将小管在黑暗环境中放置至少4小时后，将菌液转接入含Cu2+离子浓度2g/L、Zn2+离子浓度5g/L、Co2+离子浓度0.5g/L的装有10ml pH＝1.8的9K培养基中于30℃的摇床培养，培养时间24-72小时。逐步提高培养基中的Cu2+离子浓度至30g/L、Zn2+离子浓度30g/L、Co2+离子浓度10g/L，直至获得抗Cu2+离子浓度30g/L、Zn2+离子浓度30g/L、Co2+离子浓度10g/L的突变菌株。
将突变菌株进行5次的活化转接，9K培养基的pH值由1.8逐渐降低到1.3，得到耐pH＝1.3的诱变菌。
将获得的耐pH＝1.3的诱变菌在pH＝1.3的9K培养基中培养48小时的菌液，按10％(体积百分)接种量接入某硫化铜钴锌矿矿粉，矿粉粒度小于76微米占90％以上，矿浆浓度为5％的矿浆中，于30℃的摇床中进行浸矿适应性驯化培养，并逐步提高矿浆浓度到40％，共进行5次驯化培养后，该菌生长周期为34小时，在12个小时内细菌能够将培养基中含44.43g/LFe2+离子完全(100％)氧化为Fe3+离子，菌浓度为109个/毫升以上，即获得适合用于细菌浸出某硫化铜钴锌矿矿石的耐酸诱变浸矿细菌。
本菌种与未诱变菌种使用结果的比较是：在矿石粒度为小于15mm的条件下，采用未诱变菌，浸出8个月，铜浸出率为48.85％，钴浸出率为68.67％，锌浸出率72.39％；应用本菌种浸出8个月，铜浸出率为68.74％，钴浸出率为85.26％，锌浸出率88.32％。
本发明的优点：耐酸诱变浸矿菌株可耐pH0.9-1.5，适用于pH0.9-2.5之间，从而使生物浸矿的浸出速度提高，浸出周期缩短1/3-2/3，金属浸出率提高10-30％，降低生产成本10-30％。

Claims (6)

1、耐酸诱变浸矿菌种的选育方法，其特征在于：它包括以下几个步骤：
(1)获得原始菌种：从矿山酸性矿坑水中取回含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和氧化亚铁微螺菌等混合菌的带菌水样，将上述水样以6-9K培养基进行分离和培养，得到以含氧化亚铁硫杆菌为主，菌浓度在108个/ml以上的较纯混合菌种；
(2)在6-9K无铁培养基中加入粒度小于76微米占95％的所需浸出的矿石粉末，矿浆浓度为5％-40％递增，细菌接种量为10％，进行驯化、培养，得到以含氧化亚铁硫杆菌为主，菌浓度108-1010个/ml的驯化混合菌；
(3)将上述获得的驯化混合菌用He-Ne激光器进行辐照诱变，将激光发生器对准塑料小管，先预热至少30min，随后小管内加入(2)中培养24-72小时的驯化混合菌液，光束从侧面照射菌液，λ＝633nm，扩束光斑直径1.0cm，照射距离30-50cm，辐照时间5-20min，诱变后将小管在黑暗环境中放置至少4小时后转接入装有10ml pH＝1.8的含有Cu2+离子或Zn2+离子或Cu2+离子、Zn2+离子、Co2+离子的6-9K培养基中，30℃的摇床培养，摇床速度50-250转/分钟，获得突变混合菌株；
(4)突变混合菌株在低pH值下进行筛选，5-8次连续活化转接，得到耐低pH值的诱变菌；
(5)将获得的耐低pH值的诱变菌在对应的pH值且含有Cu2+离子或Zn2+离子或Cu2+离子、Zn2+离子、Co2+离子的培养基中培养48小时的菌液，按10％接种量接入对应的pH值需要进行细菌浸出的矿浆中于30℃的摇床中进行浸矿适应性驯化、培养，过程需进行5-8次后，即获得耐酸诱变浸矿细菌，该菌生长周期为24-48小时，将44.43g/LFe2+完全(100％)氧化成为Fe3+的氧化时间为9-15小时。
2、根据权利要求1所述的耐酸诱变浸矿菌种的选育方法，其特征在于：所述的需浸的矿石粉末为硫化铜矿石，照射距离为40cm，以不同的时间下分别进行，再混合，突变菌株进行6次活化转接。
3、根据权利要求1所述的耐酸诱变浸矿菌种的选育方法，其特征在于：所述的需浸的矿石粉末为硫化锌铜矿石，照射距离40cm，辐照时间11min，突变菌株进行5次活化转接。
4、根据权利要求1所述的耐酸诱变浸矿菌株的选育方法，其特征在于：所述的需浸的矿石粉末为硫化镍钴铜矿石，突变菌株进行6次活化转接。
5、根据权利要求1所述的耐酸诱变浸矿菌种的选育方法，其特征在于：所述的需浸的矿石粉末为硫化铜钴锌矿石，照射距离40cm，辐照时间11min，突变菌株进行6次活化转接。
6、根据权利要求1或2或3或4或5所述的耐酸诱变浸矿菌种的选育方法，其特征在于：所述的6-9K培养基的成分为：硫酸铵2-3.0克/升、磷酸氢二钾0.3-0.5克/升、七水合硫酸镁0.3-0.5克/升、氯化钾0.06-0.1克/升、硝酸钙0.01克/升、七水合硫酸亚铁29.62-44.43克/升；6-9K无铁培养基的成分为：硫酸铵2-3.0克/升、磷酸氢二钾0.3-0.5克/升、七水合硫酸镁0.3-0.5克/升、氯化钾0.06-0.1克/升、硝酸钙0.01克/升。
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WO2009018695A1 (fr) * 2007-08-03 2009-02-12 Aluminum Corporation Of China Limited Procédé d'enrichissement et de criblage de bactéries de désulfuration de bauxite utilisant de l'eau acide provenant de puits de mine de régions contenant du minerai à forte teneur en soufre
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