專利名稱：氧化亞鐵硫桿菌浸出低品位磷礦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微生物浸礦技術(shù)，具體地說是涉及一種從湖北銅祿山銅礦酸性水 坑中取樣分離富集馴化得到氧化亞鐵硫桿菌，應(yīng)用于低品位磷礦浸出的氧化亞鐵硫桿菌浸 出低品位磷礦的方法。
背景技術(shù)：
磷是重要的化工原料，也是農(nóng)作物生長的必要元素。作為世界上重要的磷礦生產(chǎn) 國和消費國，國內(nèi)磷礦需求量一直呈增長之勢，我國高品位富磷礦僅能滿足國內(nèi)至2013年 的需求。我國磷礦儲量雖然比較大，但是貧礦多，富礦少，80%以上是中低品位礦，P2O5的含 量平均在17%左右，且含有害雜質(zhì)較多。利用傳統(tǒng)的選礦或化學方法加工十分困難且在經(jīng) 濟上也不盡人意，還存在嚴重的環(huán)境污染問題。要解決我國磷礦資源面臨貧化和短缺的危 機，積極開展環(huán)境友好的低品位磷礦資源利用是實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)和磷化工長期可持續(xù)發(fā)展的 必由之路。生物浸出技術(shù)由于反應(yīng)溫和、環(huán)境友好、能耗低、流程短，已經(jīng)成為世界上資源綜 合利用及環(huán)境保護的前沿技術(shù)。在國內(nèi)，微生物浸礦的研究最早起始于二十世紀六十年代， 中科院微生物研究所對銅官山銅礦進行了實驗研究。八十至九十年代，中科院微生物所等 分別對銅、鎳等低品位礦的生物提取及高砷金礦預氧化的理論及工藝進行了廣泛的研究。 九十年代中后期，低品位銅礦生物提取工藝已經(jīng)在江西銅業(yè)公司德興銅礦成功應(yīng)用，并建 成年產(chǎn)2000噸電解銅的堆浸廠，是我國建成的第一個生物提銅的工廠。根據(jù)溶磷微生物的特性可分為兩大類有機化能異養(yǎng)型微生物(異養(yǎng)菌)溶磷和 無機化能自養(yǎng)型微生物(自養(yǎng)菌)溶磷。異養(yǎng)菌代謝產(chǎn)生的有機酸酸性不強，分解磷礦的 速度緩慢，浸出率低，實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)十分困難。自養(yǎng)菌主要是利用硫桿菌(T. f或T. t)氧 化還原態(tài)的硫產(chǎn)生硫酸來溶解磷礦，由于硫酸具有較強的溶磷作用，而且自養(yǎng)菌的培養(yǎng)不 需要有機營養(yǎng)物，而以磷礦中伴生的或加入的還原態(tài)硫或鐵礦物為能源自養(yǎng)生長，不需要 大量消耗硫酸，工藝簡單，成本低，具有工業(yè)生產(chǎn)前景。目前國內(nèi)外對磷礦粉中磷的微生物浸出研究很少，剛處于起初階段。從已發(fā)表的 文章來看，存在如下缺點磷的浸出率都相對偏低，大多在10% 60% ；浸出周期長達一月 甚至數(shù)月；成本高，如接種量普遍在10%至20%，要額外加入磷化合物作為培養(yǎng)基，礦石粒 度細，礦漿濃度很低；資源利用率低，如磷礦中可能伴生的黃鐵礦沒有得到綜合利用。為了 解決上述困難，本發(fā)明提出一種氧化亞鐵硫桿菌浸出低品位磷礦的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于從湖北銅祿山銅礦酸性水坑中分離純化獲得一株氧化亞鐵硫 桿菌，用于浸出低品位磷礦的微生物浸出方法。本發(fā)明一種氧化亞鐵硫桿菌浸出低品位磷礦的 方法通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn) 本發(fā)明一種低品位磷礦的生物浸出方法，其特征在于所述方法包括如下步驟
1)取樣將用牛皮紙扎好的取樣瓶與取樣勺用高壓滅菌器高壓滅菌，在取樣點打 開牛皮紙，用酒精燈燒灼瓶口，用取樣勺從酸性水坑中取樣至取樣瓶二分之一處，迅速扎好 牛皮紙帶回；
2)菌株的富集分離及馴化富集分離將采集到的水樣在無菌條件下以10%的接種量接入置入溫度為30°C， 轉(zhuǎn)速為140r/min的恒溫搖床中震蕩培養(yǎng)；當9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基溶液的顏色由淺綠色開始變?yōu)?紅棕色時，取出菌液IOmL轉(zhuǎn)接到新鮮的9K液體培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，如此反復4 5次；經(jīng) 過富集后的細菌仍含有大量的雜菌，進行固液交替培養(yǎng)，分離純化；將菌種采用平板劃線法 在固體培養(yǎng)基上涂布，置于30°C、140r/min的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，長出菌落后，挑選單菌落 于液體中擴大培養(yǎng)，如此反復4次，得到純菌種再進行分子學鑒定確認為氧化亞鐵硫桿菌；菌種馴化將上述得到的純氧化亞鐵硫桿菌以10%接種量接入9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基中， 在培養(yǎng)基中加入Ig黃鐵礦和Ig磷礦，培養(yǎng)至溶液的顏色由淺綠色開始變?yōu)榧t棕色時，取出 菌液IOmL裝入含有2g黃鐵礦和2g磷礦有IOOmL的9K液體培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，按 上述步驟繼續(xù)培養(yǎng)，以每次均增加1克黃鐵礦和磷礦量加入錐形瓶中，反復4次，以不斷提 高細菌的耐氟性和耐固性；9K液體培養(yǎng)基分為基礎(chǔ)培養(yǎng)基A和能源培養(yǎng)基B ；基礎(chǔ)培養(yǎng)基A 液的成分(NH4)2SO4 3. 00g, K2HPO4 0. 50g，KCl 0. 10g，MgSO4 · 7H20 0. 50g, Ca(NO3)2 0. Olg，加蒸餾水700mL使之溶解，用1 1硫酸調(diào)pH值到2. 0，于121°C， 滅菌20min ；能源培養(yǎng)基B液=FeSO4 · 7H20 44. 7g，加蒸餾水300mL，過濾除菌。待A液冷卻至 室溫后，與B液混合；固體培養(yǎng)基 A 液(NH4)2SO4 1. 50g, K2HPO4 0. 50g, KCl 0. 10g, MgSO4 · 7Η200· 50g, Ca(NO3)2 0. Olg，瓊脂 15g，蒸餾水 600mL，pH2. 0，121°C，滅菌 15min ；B液=FeSO4 · 7H20 44. Og,蒸餾水400mL，pHl. 5過濾除菌；把A，B液混合倒在平板 上；3)氧化亞鐵硫桿菌浸磷方法向250mL錐形瓶中加入100mL9K無磷基礎(chǔ)培養(yǎng)液，依實驗需要接入馴化后氧化亞 鐵硫桿菌l，2，4，8mL，分別稱取黃鐵礦0. 5,1.0,1. 5,2. Og和相應(yīng)粒度74，97，150，300 μ m 磷礦各0.5，1.0，1.5，2. Og到錐形瓶中，用1 1硫酸調(diào)節(jié)初始？111.0，1.5，2，2.5，在溫度 30°C，轉(zhuǎn)速140r/min的恒溫搖床中培養(yǎng)，28天之后從錐形瓶中取出ImL浸出液，采用磷鉬黃 比色法測定五氧化二磷濃度，根據(jù)實驗前后溶液中五氧化二磷含量的變化，計算磷礦石中 磷的浸出率為75. 00% 78. 43%。本發(fā)明一種氧化亞鐵硫桿菌浸出低品位磷礦的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有 益效果本發(fā)明篩選馴化得到的菌株比起現(xiàn)有報道中出現(xiàn)的菌株相比有如下優(yōu)點在結(jié)合 礦物磷礦基體成分的基礎(chǔ)上，通過適當改變培養(yǎng)液組成和采取多次馴化的手段得到了一株 高活性的T. f菌，該菌株活性高，耐性好浸磷率高達75%以上，而絕大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)的浸 磷率在10% 60%;成本低如2%的接種量，遠遠低于現(xiàn)有技術(shù)大多在10% 20%的量， 降低了大量昂貴藥劑配置培養(yǎng)液的成本，且該浸礦體系中不用額外加入磷化合物，另外，較 大的顆粒度，利于磨樣成本的降低；周期短、效率高達到同樣浸出率的時間要比其它縮短5天，較高的礦漿濃度提高了處理效率；資源利用率高充分利用了磷礦石自身伴生的黃鐵 礦和磷礦中磷作為細菌生長能源物和營養(yǎng)物，有利于磷礦中伴生資源的循環(huán)和高效利用； 環(huán)境友好使用的酸性菌液量少，有利于減少環(huán)境污染。
具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明一種低品位磷礦的微生物浸出方法技術(shù)方案作進一步 描述。本發(fā)明氧化亞鐵硫桿菌浸出低品位磷礦的方法包括如下步驟1)取樣將用牛皮紙扎好的取樣瓶與取樣勺用高壓滅菌器高壓滅菌，在取樣點打 開牛皮紙，用酒精燈燒灼瓶口，用取樣勺從酸性水坑中取樣至取樣瓶二分之一處，迅速扎好 牛皮紙帶回；2)菌株的富集分離及馴化富集分離將采集到的水樣在無菌條件下以10%的接種量接入置入溫度為30°C， 轉(zhuǎn)速為140r/min的恒溫搖床中震蕩培養(yǎng)；當9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基溶液的顏色由淺綠色開始變?yōu)?紅棕色時，取出菌液IOmL轉(zhuǎn)接到新鮮的9K液體培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，如此反復4 5次；經(jīng) 過富集后的細菌仍含有大量的雜菌，進行固液交替培養(yǎng)，分離純化；將菌種采用平板劃線法 在固體培養(yǎng)基上涂布，置于30°C、140r/min的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，長出菌落后，挑選單菌落 于液體中擴大培養(yǎng)，如此反復4次，得到純菌種再進行分子學鑒定確認為氧化亞鐵硫桿菌；菌種馴化將上述得到的純氧化亞鐵硫桿菌以10%接種量接入9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基中， 在培養(yǎng)基中加入Ig黃鐵礦和Ig磷礦，培養(yǎng)至溶液的顏色由淺綠色開始變?yōu)榧t棕色時，取出 菌液IOmL裝入含有2g黃鐵礦和2g磷礦有IOOmL的9K液體培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，按 上述步驟繼續(xù)培養(yǎng)，以每次均增加1克黃鐵礦和磷礦量加入錐形瓶中，反復4次，以不斷提 高細菌的耐氟性和耐固性；9K液體培養(yǎng)基分為基礎(chǔ)培養(yǎng)基A和能源培養(yǎng)基B ；基礎(chǔ)培養(yǎng)基A 液的成分(NH4)2SO4 3. 00g, K2HPO4 0. 50g，KCl 0. 10g，MgSO4 · 7H20 0. 50g, Ca(NO3)2 0. Olg，加蒸餾水700mL使之溶解，用1 1硫酸調(diào)pH值到2. 0，于121°C， 滅菌20min ；能源培養(yǎng)基B液=FeSO4 · 7H20 44. 7g，加蒸餾水300mL，過濾除菌。待A液冷卻至 室溫后，與B液混合；固體培養(yǎng)基 A 液(NH4)2SO4 1. 50g, K2HPO4 0. 50g, KCl 0. 10g, MgSO4 · 7Η200· 50g, Ca(NO3)2 0. Olg，瓊脂 15g，蒸餾水 600mL，pH2. 0，121°C，滅菌 15min ；B液=FeSO4 · 7H20 44. Og,蒸餾水400mL，pHl. 5過濾除菌；把A，B液混合倒在平板 上；3)氧化亞鐵硫桿菌浸磷方法向250mL錐形瓶中加入100mL9K無磷基礎(chǔ)培養(yǎng)液，依實驗需要接入馴化后氧化亞 鐵硫桿菌l，2，4，8mL，分別稱取黃鐵礦0. 5,1.0,1. 5,2. Og和相應(yīng)粒度74，97，150，300 μ m 磷礦各0.5，1.0，1.5，2. Og到錐形瓶中，用1 1硫酸調(diào)節(jié)初始？111.0，1.5，2，2.5，在溫度 30°C，轉(zhuǎn)速140r/min的恒溫搖床中培養(yǎng)，28天之后從錐形瓶中取出ImL浸出液，采用磷鉬黃 比色法測定五氧化二磷濃度，根據(jù)實驗前后溶液中五氧化二磷含量的變化，計算磷礦石中磷的浸出率為75. 00% 78. 43%。所述的T.f菌即氧化亞鐵硫桿菌浸磷方法工藝條件為向250mL錐形瓶中加入 100mL9K無磷基礎(chǔ)培養(yǎng)液，接入馴化菌種2mL，分別稱取黃鐵礦1. 5g和粒度74 97 μ m磷礦 1. Og到錐形瓶中，用1 1硫酸調(diào)節(jié)初始pH2. 0，在溫度30°C，轉(zhuǎn)速140r/min的恒溫搖床中 培養(yǎng)28d磷浸出率為78. 43%。實施例1。本實施例的礦石性質(zhì)為膠磷礦，含P2O5為21. 98%，屬于低品位，磷礦中其他元素 的化學成分和含量為(wt% ) =SiO2 24. 94，F(xiàn)e2O3 2. 52，CaO 33. 55，MgO 1. 27，Α12035· 08，S 1. 45，F(xiàn) 2. 09等；主要物相組成為(wt % )磷灰石+膠磷礦53. 00，黃鐵礦3. 85，碳質(zhì)2. 50， 長石+石英30. 50，此外，還有方解石、白云石，碳質(zhì)粘土等。黃鐵礦中TFe38.77% (wt)，粒 度為-200目占90. 2%。采用本發(fā)明方法取樣、富集分離及馴化后的T. f菌即氧化亞鐵硫桿菌浸磷。本實 施例的技術(shù)工藝條件為向250mL錐形瓶中加入100mL9K無磷基礎(chǔ)培養(yǎng)液，加入馴化菌種量 lmL，分別稱取黃鐵礦0.5g和相應(yīng)粒度74μπι磷礦0.5g到錐形瓶中，用1 1硫酸調(diào)節(jié)初 始pHl. 0，在溫度30°C，轉(zhuǎn)速140r/min的恒溫搖床中培養(yǎng)，28天浸出率75. 00%。實施例2。采用本發(fā)明方法取樣、富集分離及馴化后的T. f菌即氧化亞鐵硫桿菌浸磷。本實 施例的礦石性質(zhì)、礦物組成和使用的黃鐵礦與實施例1相同。本實施例的技術(shù)工藝條件為向250mL錐形瓶中加入100mL9K無磷基礎(chǔ)培養(yǎng)液， 加入馴化菌種量2mL，分別稱取黃鐵礦1. Og和粒度150 μ m的磷礦1. Og到錐形瓶中，用 1 1硫酸調(diào)節(jié)初始PH2. 0，，在溫度30°C，轉(zhuǎn)速140r/min的恒溫搖床中培養(yǎng)，28天浸磷率
77.19%。實施例3。采用本發(fā)明方法取樣、富集分離及馴化后的T. f菌即氧化亞鐵硫桿菌浸磷。本實 施例的礦石性質(zhì)、礦物組成和使用的黃鐵礦與實施例1相同。本實施例的技術(shù)工藝條件為向250mL錐形瓶中加入100mL9K無磷基礎(chǔ)培養(yǎng)液， 加入馴化菌種量8mL，分別稱取黃鐵礦2. Og和相應(yīng)粒度300 μ m磷礦2. Og到錐形瓶中，用 1 1硫酸調(diào)節(jié)初始pH2，5，在溫度30°C，轉(zhuǎn)速140r/min的恒溫搖床中培養(yǎng)，28天浸磷率 75. 77%。實施例4。采用本發(fā)明方法取樣、富集分離及馴化后的T. f菌即氧化亞鐵硫桿菌浸磷。本實 施例的礦石性質(zhì)、礦物組成和使用的黃鐵礦與實施例1相同。本實施例的技術(shù)工藝條件為向250mL錐形瓶中加入100mL9K無磷基礎(chǔ)培養(yǎng)液， 接入馴化菌種2mL，分別稱取黃鐵礦1.5g和粒度7Γ97μπι磷礦l.Og到錐形瓶中，用1 1 硫酸調(diào)節(jié)初始ΡΗ2. 0，在溫度30°C，轉(zhuǎn)速140r/min的恒溫搖床中培養(yǎng)28d磷浸出率為
78.43%。
權(quán)利要求
一種氧化亞鐵硫桿菌浸出低品位磷礦的方法，其特征在于所述的方法包括如下步聚1)取樣將用牛皮紙扎好的取樣瓶與取樣勺用高壓滅菌器高壓滅菌，在取樣點打開牛皮紙，用酒精燈燒灼瓶口，用取樣勺從酸性水坑中取樣至取樣瓶二分之一處，迅速扎好牛皮紙帶回；2)菌株的富集分離及馴化富集分離將采集到的水樣在無菌條件下以10％的接種量接入置入溫度為30℃，轉(zhuǎn)速為140r/min的恒溫搖床中震蕩培養(yǎng)；當9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基溶液的顏色由淺綠色開始變?yōu)榧t棕色時，取出菌液10mL轉(zhuǎn)接到新鮮的9K液體培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，如此反復4～5次；經(jīng)過富集后的細菌仍含有大量的雜菌，進行固液交替培養(yǎng)，分離純化；將菌種采用平板劃線法在固體培養(yǎng)基上涂布，置于30℃、140r/min的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，長出菌落后，挑選單菌落于液體中擴大培養(yǎng)，如此反復4次，得到純菌種再進行分子學鑒定確認為氧化亞鐵硫桿菌；菌種馴化將上述得到的純氧化亞鐵硫桿菌以10％接種量接入9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基中，在培養(yǎng)基中加入1g黃鐵礦和1g磷礦，培養(yǎng)至溶液的顏色由淺綠色開始變?yōu)榧t棕色時，取出菌液10mL裝入含有2g黃鐵礦和2g磷礦有100mL的9K液體培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，按上述步驟繼續(xù)培養(yǎng)，以每次均增加1克黃鐵礦和磷礦量加入錐形瓶中，反復4次，以不斷提高細菌的耐氟性和耐固性；9K液體培養(yǎng)基分為基礎(chǔ)培養(yǎng)基A和能源培養(yǎng)基B；基礎(chǔ)培養(yǎng)基A液的成分(NH4)2SO4 3.00g，K2HPO4 0.50g，KCl 0.10g，MgSO4·7H2O 0.50g，Ca(NO3)2 0.01g，加蒸餾水700mL使之溶解，用1∶1硫酸調(diào)pH值到2.0，于121℃，滅菌20min；能源培養(yǎng)基B液FeSO4·7H2O 44.7g，加蒸餾水300mL，過濾除菌。待A 液冷卻至室溫后，與B液混合；固體培養(yǎng)基A液(NH4)2SO4 1.50g，K2HPO4 0.50g，KCl 0.10g，MgSO4·7H2O0.50g，Ca(NO3)2 0.01g，瓊脂15g，蒸餾水600mL，pH2.0，121℃，滅菌15min；B液FeSO4·7H2O 44.0g，蒸餾水400mL，pH1.5過濾除菌；把A，B液混合倒在平板上；3)氧化亞鐵硫桿菌浸磷方法向250mL錐形瓶中加入100mL9K無磷基礎(chǔ)培養(yǎng)液，依實驗需要接入馴化后氧化亞鐵硫桿菌1，2，4，8mL，分別稱取黃鐵礦0.5，1.0，1.5，2.0g和相應(yīng)粒度74，97，150，300μm磷礦各0.5，1.0，1.5，2.0g到錐形瓶中，用1∶1硫酸調(diào)節(jié)初始pH1.0，1.5，2，2.5，在溫度30℃，轉(zhuǎn)速140r/min的恒溫搖床中培養(yǎng)，28天之后從錐形瓶中取出1mL浸出液，采用磷鉬黃比色法測定五氧化二磷濃度，根據(jù)實驗前后溶液中五氧化二磷含量的變化，計算磷礦石中磷的浸出率，28天浸磷率為75.00％～78.43％。
2.根據(jù)要求1所述的氧化亞鐵硫桿菌浸出低品位磷礦的方法，其特征在于所述的氧 化亞鐵硫桿菌浸磷方法工藝條件為向250mL錐形瓶中加入100mL9K無磷基礎(chǔ)培養(yǎng)液，接入 馴化菌種2mL，分別稱取黃鐵礦1. 5g和粒度74 97 μ m磷礦1. Og到錐形瓶中，用1 1硫酸 調(diào)節(jié)初始PH2. 0，在溫度30°C，轉(zhuǎn)速140r/min的恒溫搖床中培養(yǎng)28d浸磷率為78. 43%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微生物浸礦技術(shù)，具體地說是涉及一種從湖北銅祿山銅礦酸性水坑中取樣分離得到氧化亞鐵硫桿菌浸出低品位磷礦的方法。所述方法包括如下步驟1)取樣；2)菌株的富集分離及馴化；3)磷的浸出。本發(fā)明方法的有益效果是1.菌株活性高，耐性好浸磷率高。2.成本低，降低了大量昂貴藥劑配置培養(yǎng)液的成本，且該液體培養(yǎng)基中不用額外加入磷化合物。3.充分利用了磷礦石自身伴生的黃鐵礦和磷礦中磷作為細菌生長能源物和營養(yǎng)物，有利于磷礦中伴生資源的循環(huán)和高效利用。4.環(huán)境友好使用的酸性菌液量少，有利于減少環(huán)境污染。
文檔編號C22B3/18GK101838737SQ200910216638
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者呂早生, 吳敏, 張永德, 李凌凌, 林大澤, 袁向利, 黃秋香 申請人:西部礦業(yè)股份有限公司