一種浸礦復(fù)合菌fim-s1及其在高品位硫化銅礦浸礦中的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種浸礦復(fù)合菌FIM?S1及其在高品位硫化銅礦浸礦中的應(yīng)用。將嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)FIM?20150107001，假單胞菌(Pseudomonas sp.)FIM?20150107002，Aminivibrio sp.FIM?20150107003和腸球菌(Enterococcus sp.)FIM?20150107004的菌體按質(zhì)量比80～90：10～15：5～8：1～2混合均勻，得到浸礦復(fù)合菌，再經(jīng)硫化銅礦樣馴化后得到浸礦復(fù)合菌FIM?S1。本發(fā)明的浸礦復(fù)合菌FIM?S1由自養(yǎng)型和異養(yǎng)型微生物組成，這些微生物通過協(xié)同作用，顯著的提高浸出反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，加快反應(yīng)速度，縮短浸出周期，提高目標(biāo)礦生物浸出速率和浸出率。
【專利說明】
一種浸礦復(fù)合菌FIM-S1及其在高品位硫化銅礦浸礦中的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于微生物應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種浸礦復(fù)合菌FIM-Sl及其在高品位硫化銅礦浸礦中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
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[0002]與傳統(tǒng)冶金技術(shù)相比，生物冶金具有成本低、工藝簡單、對(duì)環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，且能夠處理傳統(tǒng)的冶金方法無法或難以處理的礦石、原礦和尾礦等。高效浸礦菌種是礦物生物提取技術(shù)發(fā)展的瓶頸，為了適應(yīng)不同的礦石類型和提高細(xì)菌浸礦的效率，發(fā)現(xiàn)、采集并篩選到高效、適應(yīng)能力強(qiáng)、選擇性好的浸礦細(xì)菌是生物冶金重要的研究方向。
[0003]目前用于浸礦的微生物主要是嗜酸、好氧的自養(yǎng)型硫桿菌，其中氧化亞鐵硫桿菌(Acidith1bacillus ferrooxidans)是目前生物浸出相關(guān)研究中研究最多且是最重要的一類浸礦微生物，At.ferrooxidans以氧化亞鐵和(或)還原型硫化物獲得能源并固定C02作為碳源營化能自養(yǎng)生長。氧化硫硫桿菌為專性自養(yǎng)微生物，能氧化元素硫、硫代硫酸鹽和鏈四硫酸鹽。在硫化物礦石的生物浸出過程中，氧化硫硫桿菌處于從屬地位，一般伴同氧化亞鐵硫桿菌共同發(fā)揮作用，可明顯加速浸出過程。在浸礦環(huán)境中，微生物不可能以單一菌種存在，通過對(duì)天然酸性礦水和礦石以及工業(yè)生物浸礦體系中的微生物群落進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，浸礦菌群落結(jié)構(gòu)具有驚人的的多樣性，這就為混合菌浸礦的應(yīng)用提供了理論支持，也促進(jìn)了對(duì)混合浸礦菌的開發(fā)和應(yīng)用研究，浸礦微生物的協(xié)同作用在生物冶金中越來越引起人們的注意，由于混合菌株具有優(yōu)勢互補(bǔ)作用，可以充分利用營養(yǎng)物質(zhì)，因而混合細(xì)菌浸礦己成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)之一。
[0004]發(fā)現(xiàn)不僅硫氧化細(xì)菌和鐵氧化細(xì)菌等自養(yǎng)型微生物的協(xié)同作用使得浸礦效率得到很大的提高，而且異養(yǎng)型微生物如嗜酸異養(yǎng)菌(AcidiphiIium acidophilum)和鞘氨醇單胞菌(Sphingomonas sp.)等在生物浸礦體系中的作用也有所研究jph.AcidophiIum是以有機(jī)物作為能源的異養(yǎng)嗜酸微生物，以往大量研究表明，A t.F e r r ο ο X i d a n s和Aph.Acidophilum這兩種微生物在鐵氧化與還原、碳源利用及相互解除生長和代謝抑制作用等方面存在明顯的協(xié)同關(guān)系。在生物浸出過程中，At.ferrooxidans和Aph.acidophilum等嗜酸微生物常常處于高濃度的金屬離子(其中還包括一些重金屬離子)環(huán)境中，為了適應(yīng)這種環(huán)境脅迫，這些微生物通過協(xié)同作用，表現(xiàn)出對(duì)一些特定的金屬離子產(chǎn)生比純培養(yǎng)更高的抗性，從而有利于其生長和浸礦效率的提高。目前利用自養(yǎng)型和好氧型浸礦菌協(xié)同浸礦的研究甚少。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種浸礦復(fù)合菌。
[0006]本發(fā)明的浸礦復(fù)合菌，其特征在于，其是將嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidith1bacillus ferrooxidans)FIM-20150107001，假單胞菌(Pseudomonas sp.)FIM_20150107002,Aminivibr1 sp.FIM-20150107003 和腸球菌(Enterococcus sp.)FIM-20150107004的菌體按質(zhì)量比80?90:10?15:5?8:1?2混合均勻，得到浸礦復(fù)合菌。
[0007]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種浸礦復(fù)合菌FM-Sl，其特征在于，其是將上述浸礦復(fù)合菌經(jīng)硫化銅礦樣馴化后得到浸礦復(fù)合菌Fm-Si。
[0008]所述的馴化優(yōu)選是將上述浸礦復(fù)合菌接種到9K培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，逐代減少9K培養(yǎng)基中硫酸亞鐵的含量，同時(shí)增加硫化銅礦樣的含量，最后一代馴化過程中培養(yǎng)基中不再添加硫酸亞鐵，硫化銅礦樣成為唯一的能源物質(zhì)，得到的菌體再經(jīng)無硫酸亞鐵，以硫化銅礦樣作為唯一能源物質(zhì)的9K培養(yǎng)基進(jìn)行多次轉(zhuǎn)代培養(yǎng)，所得菌體即為浸礦復(fù)合菌Fm-Sl。
[0009]本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供上述浸礦復(fù)合菌FBl-Sl在硫化銅礦浸出銅中的應(yīng)用。
[0010]本發(fā)明提供了一種高效、適應(yīng)能力強(qiáng)、選擇性好的自養(yǎng)型和異養(yǎng)型復(fù)合浸礦菌-浸礦復(fù)合菌FM-Sl。與單獨(dú)應(yīng)用某一類浸礦微生物相比，本發(fā)明的浸礦復(fù)合菌FM-Sl由自養(yǎng)型和異養(yǎng)型微生物組成，這些微生物通過協(xié)同作用，顯著的提高浸出反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，加快反應(yīng)速度，縮短浸出周期，提高目標(biāo)礦生物浸出速率和浸出率。本發(fā)明的浸礦復(fù)合菌FIM-SI對(duì)高離子濃度具有一定耐受力，能夠耐受30g/L的Cu+濃度，因此該浸礦復(fù)合菌FIM-Sl能夠耐受生物浸出后期高濃度的金屬離子，而不至于死亡。該浸礦復(fù)合菌F頂-SI是一個(gè)相容的整體，在長期的馴化過程中種群生態(tài)保持相對(duì)穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的氧化亞鐵的能力。
[0011]本發(fā)明的嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidith1baciIIus ferrooxidans)FIM_20150107001，假單胞菌(Pseudomonas sp.)FIM-20150107002 ,Aminivibr1 sp.FIM-20150107003和腸球菌(Enterococcus sp.)FM_20150107004都屬于現(xiàn)有技術(shù)中的菌株，它們來自于福建省微生物研究所，其保藏于福建省微生物研究所，其F頂-20150107001，F(xiàn)IM-20150107002，F(xiàn)IM-20150107003和F頂-20150107004是它們的保藏號(hào)。這些保藏于福建省微生物研究所的菌株是對(duì)外銷售的，這些菌株也是對(duì)外銷售的，在申請(qǐng)日以前，現(xiàn)有技術(shù)中的任何人都可以購買到這些菌株。并且上述菌株在申請(qǐng)日以前已經(jīng)公開在網(wǎng)頁上(http://www.fjim.0rg.cn/kytd/ktz/getNews.jsp?newsid = 220)，該菌株本
【申請(qǐng)人】也持有，并保證自申請(qǐng)日起20年內(nèi)向公眾提供。
【具體實(shí)施方式】
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[0012]以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0013]實(shí)施例1浸礦復(fù)合菌FBl-Sl的制備
[0014](I)自養(yǎng)菌的制備
[0015]用接種針挑取少量嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidith1baci I Ius ferrooxidans ,A.f)FIM-20150107001菌體，接入9K培養(yǎng)基中，32°C，150rpm震蕩培養(yǎng)，待培養(yǎng)液變深紅，鏡檢觀察有大量運(yùn)動(dòng)細(xì)菌存在后，取菌液，8000r/min離心1min，傾去上清液，收集菌體。
[0016]9K 培養(yǎng)基:A液(g/L): (NH4)2S04 3, K2HPO4 0.5,KCl 0.11MgSO4.7H20 0.5 , Ca(NO3),0.01,去離子水800mL，H2SO4調(diào)節(jié)pH至2.0,121 °C高壓滅菌20min；B液:FeSO4.7H2044.78g/L，去離子水200mL，H2S04調(diào)節(jié)pH至2.0，孔徑為0.22μηι的濾膜過濾除菌，將滅菌后的A液與B液混勻后分裝。
[0017](2)異養(yǎng)菌的制備
[0018]Α、斜面培養(yǎng):
[0019]將假單胞菌(Pseudomonassp.)FIM-20150107002,Aminivibr1 sp.FIM-20150107003和腸球菌(Enterococcus sp.)FM_20150107004分別接種至營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上，于28 °C培養(yǎng)箱培養(yǎng)2?3d。
[0020]B、發(fā)酵培養(yǎng):
[0021]用接種環(huán)挑起少量斜面培養(yǎng)基上的假單胞菌(Pseudomonas sp.) FIM-20150107002,Aminivibr1 sp.FIM-20150107003 和腸球菌(Enterococcus sp.)FIM-20150107004菌體接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，于28°C、150r/min的搖床上振蕩培養(yǎng)2?3d。取菌液，8000r/min離心lOmin，傾去上清液，收集菌體。
[0022]發(fā)酵培養(yǎng)基配方(g/L):胰蛋白胨1.0，酵母粉5.0，氯化鈉10.0，余量為水，pH自然，將上述成份混合均勻后，滅菌備用。
[0023]營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基:蛋白胨10g，牛肉膏3g，氯化鈉5g，瓊脂15g，蒸餾水1000mL，12rC高壓滅菌15min。
[0024]將上述制備的嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidith1baciIIus ferrooxidans ,A.f)FM-20150107001，假單胞菌(Pseudomonas sp.)FIM-20150107002,Aminivibr1 sp.FIM-20150107003和腸球菌(Enterococcus sp.)F頂-20150107004的菌體按質(zhì)量比85:12:6:1.5混合均勻，得到浸礦復(fù)合菌。
[0025]實(shí)施例2浸礦復(fù)合菌的礦樣馴化
[0026]對(duì)實(shí)施例1制備的浸礦復(fù)合菌進(jìn)行礦石馴化培養(yǎng)，初代培養(yǎng)的培養(yǎng)基為9K培養(yǎng)基，30 °C，150rpm振蕩培養(yǎng)，馴化培養(yǎng)6代，逐代減少上述9K培養(yǎng)基中硫酸亞鐵的含量，同時(shí)增加高品位硫化銅礦礦樣(贊比亞高品位硫化銅礦為礦樣，礦樣的粒度<0.075mm，主要礦物成份為黃銅礦和黃鐵礦，銅品位為9.51%)的含量作為能源物質(zhì)，從而提高浸礦復(fù)合菌對(duì)目標(biāo)礦的適應(yīng)能力。每次搖瓶培養(yǎng)時(shí)間為7?1d，鏡檢能觀察到大量運(yùn)動(dòng)細(xì)菌存在。最后一次馴化過程中不再添加硫酸亞鐵，硫化銅礦礦樣成為唯一的能源物質(zhì)。最后以9K培養(yǎng)基(無Fe)中添加高品位硫化銅礦礦樣作為唯一能源物質(zhì)對(duì)浸礦復(fù)合菌進(jìn)行3?5次轉(zhuǎn)代培養(yǎng)，由此獲得穩(wěn)定的經(jīng)過礦石馴化的復(fù)合浸礦菌，收集菌體即為浸礦復(fù)合菌FM-Sl。
[0027]實(shí)施例3高品位硫化銅礦的浸出試驗(yàn)
[0028]以贊比亞高品位硫化銅礦為礦樣，礦樣的粒度<0.075mm,主要礦物成份為黃銅礦和黃鐵礦，銅品位為9.51%。將實(shí)施例2中獲得的浸礦復(fù)合菌Fm-Sl接入9K培養(yǎng)基中，32°C，150rpm培養(yǎng)，鏡檢觀察和細(xì)胞計(jì)數(shù)發(fā)現(xiàn)，浸礦復(fù)合菌F頂-SI經(jīng)過短暫的延滯期，便迅速進(jìn)入對(duì)數(shù)生長期。將菌液在8000r/min下離心20min，棄上清液得到沉淀，用pH 2.0預(yù)先滅過菌的硫酸溶液洗滌沉淀，然后離心棄除上清液，如此反復(fù)操作三次，以達(dá)到去除菌液中Fe3+的目的，得到無鐵細(xì)胞懸液，在生物顯微鏡下進(jìn)行計(jì)數(shù)，調(diào)整細(xì)胞濃度為I X 19Cell 取9K培養(yǎng)基(不含F(xiàn)e2+)180mL置于500mL錐形瓶中，稱取20g礦樣放入錐形瓶中，硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH值，控制初始pH值在1.8?2.0。加入細(xì)胞濃度為I X 19Cell.mL—1的無鐵細(xì)胞懸液(質(zhì)量比5%接種量),320C，150rpm震蕩培養(yǎng)。同時(shí)以添加嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidith1bacillusferrooxi dans, A.f)FIM-20150107001、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidith1bacillusferrooxidans，A.f)FM-20150107001 和假單胞菌(Pseudomonas sp.)FM-20150107002 的混合液按照同樣方法相同的添加量處理的為對(duì)照組，以不添加浸礦菌作為空白對(duì)照(CK)，每個(gè)樣做三個(gè)平行對(duì)照實(shí)驗(yàn)。浸出過程中的酸耗通過lOmol/L的硫酸補(bǔ)充，蒸發(fā)損失的水分通過添加蒸餾水補(bǔ)充。浸出反應(yīng)20d后測定浸出液中的Cu2+濃度?？瞻讓?duì)照組Cu2+浸出率為11%，添加嗜酸氧化亞鐵硫桿菌組的Cu2+浸出率為43 %，添加嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和假單胞菌組的Cu2+浸出率為52%，采用浸礦復(fù)合菌FM-Sl，Cu2+浸出率為69%，表明僅僅依靠酸浸的作用，Cu2+浸出效果較弱。與添加嗜酸氧化亞鐵硫桿菌組相比(43%)，添加嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和假單胞菌組的Cu2+浸出率(52%)略高。而添加本浸礦復(fù)合菌FM-Sl組的Cu2+浸出率(69%)效果顯著增強(qiáng)。表明微生物通過協(xié)同作用，顯著的提高浸出率。
[0029]實(shí)施例4:
[°03°]本實(shí)施例與實(shí)施例1相同，只是其是將嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidith1bacillusferrooxidans, A.f)FIM-20150107001，假單胞菌(Pseudomonas sp.)FIM_20150107002，Aminivibr1 sp.FIM-20150107003和腸球菌(Enterococcus sp.)卩頂_20150107004的菌體按質(zhì)量比80:15:5: 2混合均勻，得到浸礦復(fù)合菌A。
[0031]將嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidith1baciI Ius ferrooxidans ,A.f )FIM-20150107001，假單胞菌(Pseudomonas sp.)FIM-20150107002 ,Aminivibr1 sp.FIM-20150107003和腸球菌(Enterococcus sp.)FIM_20150107004的菌體按質(zhì)量比90:10:8:1混合均勻，得到浸礦復(fù)合菌B。
[0032]將浸礦復(fù)合菌A和浸礦復(fù)合菌B分別按照實(shí)施例2的方法馴化得到浸礦復(fù)合菌FM-Sl，再按照實(shí)施例3的方法進(jìn)行高品位硫化銅礦的浸出試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與添加嗜酸氧化亞鐵硫桿菌組以及添加嗜酸氧化亞鐵硫桿菌和假單胞菌組相比，添加浸礦復(fù)合菌F頂-SI組的Cu2+浸出率效果顯著增強(qiáng)。表明微生物通過協(xié)同作用，顯著的提高浸出率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種浸礦復(fù)合菌，其特征在于，其是將嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidith1bacillusferrooxidans )FIM-20150107001，假單胞菌(Pseudomonas sp.)FIM_20150107002，Aminivibr1 sp.FIM-20150107003和腸球菌(Enterococcus sp.)卩頂_20150107004的菌體按質(zhì)量比80?90:10?15:5?8: I?2混合均勻，得到浸礦復(fù)合菌。2.—種浸礦復(fù)合菌FIM-Sl，其特征在于，其是將權(quán)利要求1所述的浸礦復(fù)合菌經(jīng)硫化銅礦樣馴化后得到浸礦復(fù)合菌FIM-Sl。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浸礦復(fù)合菌FIM-Sl，其特征在于，所述的馴化是將權(quán)利要求1所述的浸礦復(fù)合菌接種到9K培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，逐代減少9K培養(yǎng)基中硫酸亞鐵的含量，同時(shí)增加硫化銅礦樣的含量，最后一代馴化過程中培養(yǎng)基中不再添加硫酸亞鐵，硫化銅礦樣成為唯一的能源物質(zhì)，得到的菌體再經(jīng)無硫酸亞鐵，以硫化銅礦樣作為唯一能源物質(zhì)的9K培養(yǎng)基進(jìn)行多次轉(zhuǎn)代培養(yǎng)，所得菌體即為浸礦復(fù)合菌Fm-Si。4.權(quán)利要求2或3所述的浸礦復(fù)合菌FIM-Sl在硫化銅礦浸出銅中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C22B3/18GK105969695SQ201610457540
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】聶毅磊, 陳宏 , 羅立津
【申請(qǐng)人】福建省微生物研究所