一种提高金属矿石浸取率的方法及其专用菌株的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高金属矿石浸取率的方法及其专用菌株。本发明提供了脂环酸芽孢杆菌（Alicyclobacillus?sp.）SJ-68，其保藏编号为CGMCC?No.7682；还提供了一种用于从金属矿石中浸取目的金属的菌剂，由权利要求1所述的脂环酸芽孢杆菌（Alicyclobacillus?sp.）SJ-68和喜温酸硫杆菌（Acidithiobacillus?caldus）SM-1组成。本发明的实验证明，本发明的脂环酸芽孢杆菌（Alicyclobacillus?sp.）SJ-68CGMCC?No.7682可以单独或者协同其他菌种共同浸出硫化矿中的有价金属，不仅可以用于硫化矿精矿，还可用于废矿、贫矿、矿冶废渣，和难处理复杂硫化矿中贵金属或稀有金属的深化提取，该菌在生物浸矿领域具有重要的工业应用前景。
【专利说明】一种提高金属矿石浸取率的方法及其专用菌株
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物【技术领域】，尤其涉及一种提高金属矿石浸取率的方法及其专用菌株。
【背景技术】
[0002]生物湿法冶金也称微生物浸出，是利用某些微生物或其代谢产物对某些矿物(主要是硫化矿物)和元素所具有的氧化、还原、溶解、吸收(吸附)等作用，从矿石中溶浸金属或从水中回收有价金属或脱除有害金属的湿法冶金过程。其发展已有数十年的历史，由于成本低、无污染、操作简单等有利因素日益受到人们的重视，已成为从低品位、难处理矿石中提取多种有用金属的具有显著经济和环保利益的先进技术，在世界范围内得到了推广、完善和提闻。
[0003]长期以来，大多数研究与应用都将生物冶金过程的关注重点集中在嗜酸化能自养菌，而近年的研究中发现生物冶金环境中也存在一些兼性异养菌及异养菌。目前已经分离到一株硫氧化菌AcidithiobaciIIus sp.SM-1、一株铁氧化菌LeptospiriIIum sp.LJ-1、一株兼性异养铁硫氧化菌Sulfobacillus sp.5_8(刘艳阳.，2010)和一株兼性异养铁氧化菌嗜铁脂环酸芽孢杆菌TC-71。其中TC-71为革兰氏阳性菌、好氧、产孢子，在含亚铁的固体培养基上产生铁锈色菌落，生长温度和pH范围分别为22-40°C及1.0-5.0，最适温度和pH分别为28°C和2.0,能以Fe2+、K2S406及黄铁矿为能源生长。16S rRNA比对及系统发育树构建表明TC — 71属于脂环酸芽孢杆菌属的新种(Jiang et al.，2009)。
[0004]尽管关于脂环酸芽孢 杆菌属菌株的生理特性及分布环境的研究已有一些(Albuquerque et al., 2000 ；Chen et al., 2004 ；Deinhard et al., 1987a&1987b ；Goto etal., 2002&2003 ；)，但是目前尚未有关于脂环酸芽孢杆菌用于生物冶金过程的报道，对于脂环酸芽孢杆菌在生物浸出过程中的作用尚不清楚，因而有必要对脂环酸芽孢杆菌在生物冶金过程的作用进行研究。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的是提供一种脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.)。
[0006]本发明提供的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68，其保藏编号为CGMCC N0.7682。
[0007]本发明的另一个目的是提供一种用于从金属矿石中浸取目的金属的菌剂。
[0008]本发明提供的菌剂，由上述的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68和喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus) SM-1 组成。
[0009]上述菌剂中，所述脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68和所述喜温酸硫杆菌(AcidithiobaciIIus caldus) SM-1的集落形成单位数目比为1:1。
[0010]上述的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.)SJ_68或上述菌剂在从金属矿石中浸取目的金属中的应用也是本发明保护的范围；[0011]或上述的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.)SJ_68或上述菌剂在提高金属矿石中目的金属浸取率中的应用也是本发明保护的范围。
[0012]上述应用中，所述金属矿石为硫化金属矿；
[0013]所述硫化金属矿为硫化铜矿(对应的目的金属为铜)、黄铁矿(对应的目的金属为铁)、砷黄铁矿、辉铜矿、硫化镍矿、硫化猛矿、硫化锌矿或硫化铅矿。
[0014]本发明的第三个目的是提供一种从金属矿石中浸取目的金属的方法。
[0015]本发明提供的方法，为如下I)或2): [0016]I)包括如下步骤:将上述的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.)SJ_68接种到含有金属矿石的培养基中，培养，即得到游离目的金属离子或目的金属单质；
[0017]2)包括如下步骤:将上述菌剂中的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.)SJ-68和喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus) SM-1喜温酸硫杆菌共同接种到含有金属矿石的培养基中，培养，即得到游离目的金属离子或目的金属单质。
[0018]上述方法中，
[0019]2)中，所述脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68和所述喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus) SM-1喜温酸硫杆菌接种细胞数目比为1:1。
[0020]上述方法中，
[0021]所述脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68以脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68 培养液形式接种；
[0022]所述喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus) SM-1以喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus) SM-1喜温酸硫杆菌培养液形式接种。
[0023]上述方法中，所述脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68培养液为脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68在自养培养基中培养得到的培养液；培养基配方和培养方法见实施例2的一或二 ；
[0024]所述喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus) SM-1培养液为喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)喜温酸硫杆菌SM-1在含硫自养培养基中培养得到的培养液；培养基配方和培养方法见实施例2的一或二。
[0025]上述方法中，喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus) SM-1为喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus) SM-1CGMCC1.7296。
[0026]上述方法中，
[0027]所述含有金属矿石的培养基按照如下方法制备:将金属矿石和基础培养基混合得到培养基，所述金属矿石和所述基础培养基的配比为30-50g:1L ;具体为50g:1L或30g:IL ；
[0028]上述方法中，所述基础培养基由MgSO4.7H20、(NH4) 2S04、CaCl2.2Η20、ΚΗ2Ρ04、微量元素溶液A和水组成；MgS04.7H20在所述基础培养基中的浓度为0.5g/L，(NH4)2SO4在所述基础培养基中的浓度为0.2g/L，CaCl2.2H20浓度为0.25g/L，KH2PO4在所述基础培养基中的浓度为3.0g/L，微量元素溶液A在所述基础培养基中的浓度为2ml/L ；
[0029]微量元素溶液A 由 CaCl2.2H20、CuSO4.5H20、H3BO3> MnSO4.4H20、Na2MoO4.2H20、CoCl2.6H20、ZnSO4.7H20和水组成；CaCl2.2H20在微量元素溶液A中的浓度为0.66g/L，CuSO4.5H20在微量元素溶液A中的浓度为0.16g/L，H3BO3在微量元素溶液A中的浓度为0.lg/L，MnSO4.H2O在微量元素溶液A中的浓度为0.15g/L，Na2MoO4.2H20在微量元素溶液A中的浓度为0.3g/L，CoCl2.6H20在微量元素溶液A中的浓度为0.18g/L，ZnSO4.7H20在微量元素溶液A中的浓度为0.18g/L。
[0030]所述金属矿石为经过如下处理的金属矿石:将金属矿石用酸进行酸化处理至酸化液PH值在1.8-2.0之间维持24h不变为止；所述酸化处理采用的酸为体积比为1:1的比504水溶液；
[0031]所述金属矿石的粒径为45 μ m-50 μ m。
[0032]上述方法中，所述金属矿石为硫化金属矿；
[0033]所述硫化金属矿具体为硫化铜矿、黄铁矿、砷黄铁矿、辉铜矿、硫化镍矿、硫化锰矿、硫化锌矿或硫化铅矿。
[0034]本发明所提供的菌株为脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.)SJ_68，其专利保藏编号为CGMCC N0.7682。该菌株已于2013年6月7日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCCjia:北京市朝阳区北辰西路I号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编100101)，保藏号为CGMCC N0.7682，该菌株分类命名为(Alicyclobacillus sp.) SJ-68。
[0035]在从金属矿石中浸取目的金属中的应用或方法中，可适用于多种金属矿，如硫化金属矿为硫化铜矿、黄铁矿、砷黄铁矿、辉铜矿、硫化镍矿、硫化锰矿、硫化锌矿或硫化铅矿，其原理是本发明菌株加速了矿石浸取过程中Fe2+和还原性硫的氧化，进而加速氧化溶解矿物，使目的金属游离出来。
[0036]本发明的实验证明，本发明发现了菌株脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.)SJ-68CGMCC N0.7682该菌能在低pH值、中温、高矿化度环境中生长，该菌可以协同其他菌株浸出黄铜矿中铜离子，浸取率为28.2% ;还可共同从黄铁矿(硫精矿)中浸出铁离子，铁浸取率为64.1%。[0037]本发明提供的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillussp.) SJ-68CGMCC N0.7682 具有嗜酸生长特性，可以利用二价铁或还原态硫化合物作为能源进行生长，也可以利用酵母浸膏、葡萄糖等有机化合物进行生长，可以从至少两个方面提高硫化矿物的氧化效率:第一，该菌既可利用无机化合物又可利用有机化合物生长，适应环境广泛，因此可以在生物冶金环境中良好生长，同时可以促进环境中其他自养或异养浸矿微生物的生长；第二，该菌与其他浸矿菌种共同存在时，由于其较强的氧化能力，加速二价铁氧化生成强氧化剂Fe3+，为浸矿过程提供了良好的氧化还原环境，从而提高了浸矿速率。另外，本发明中与SJ-68CGMCCN0.7682共同使用的菌株SM-1CGMCC1.7296可氧化硫黄，在生物浸矿过程中，可以协助消除硫的钝化现象，硫被氧化会生成硫酸，有利于维持生物冶金的酸性环境，而本发明菌株具有耐酸性能，因此，在生物浸出过程中，有较强的活性，更有利于提高浸出效率。
[0038]综上所述，本发明的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68CGMCCN0.7682可以单独或者协同其他菌种共同浸出硫化矿中的有价金属，不仅可以用于硫化矿精矿，还可用于废矿、贫矿、矿冶废渣，和难处理复杂硫化矿中贵金属或稀有金属的深化提取，该菌在生物浸矿领域具有重要的工业应用前景。
【专利附图】
【附图说明】[0039]图1为SJ-68扫描(A)及透射(B)电镜照片
[0040]图2为SJ-68在不同pH时的生长OD值
[0041]图3为SJ-68在不同温度时的生长OD值
[0042]图4为SJ-68在不同NaCl浓度时的生长OD值
[0043]图5为铜离子浓度标准曲线
[0044]图6为菌株SJ-68与喜温酸硫杆菌SM-1浸出硫化铜矿时浸取液中铜离子浓度变化
[0045]图7为二价铁浓度标准曲线
[0046]图8为菌株SJ-68与喜温酸硫杆菌SM-1浸出黄铁矿时总铁浓度的变化【具体实施方式】
[0047]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0048]下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0049]实施例1、脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68菌的分离及鉴定
[0050]一、分离
[0051]本发明菌株是从中国云南省腾冲县富含硫的热泉周边泥水样中分离纯化得到的，分离纯化时间为2012年9月18日。
[0052]微生物的富集通过在250mL的摇瓶中加入IOOmL自养培养基，称取5克热泉泥水样加入灭菌自养培养基，30°C富集培养。培养一周后，在显微镜下检测菌生长情况。富集三次后，将富集培养基稀释10倍，取0.2mL稀释后的培养基涂平板分离单克隆，固体培养基在液体培养基的基础上加入7g/L的Gelrite胶。通过多次的划线培养，分离纯化得到单克隆菌株，将该菌株编号为SJ-68。
[0053]自养液体培养基组成:添加如下物质,并用水补齐体积:基础培养基中添加终浓度为13.9g/L Fe2SO4.7H20或终浓度为5g/L硫黄；
[0054]自养固体培养基为自养液体培养基中加入终浓度为7g/Lgelrite胶。
[0055]若自养液体培养基米用硫黄，则自养固体培养基按照如下方法制备:基础培养基中添加终浓度为10g/L连四硫酸钾及终浓度为7g/L gelrite胶。
[0056]基础培养基组成:添加如下物质并达到如下终浓度，用水补齐体积:其中MgSO4.7Η20在基础培养基中的浓度为0.5g/L，(NH4)2SO4在基础培养基中的浓度为0.2g/L，CaCl2.2H20在基础培养基中的浓度为0.25g/L，KH2PO4在基础培养基中的浓度为3.0g/L,微量元素溶液A在基础培养基中的浓度为2ml/L ;培养基用lmol/L H2SOjf pH至2.5，高压灭菌。
[0057]微量元素溶液A 由 CaCl2.2H20、CuSO4.5H20、H3BO3> MnSO4.4H20、Na2MoO4.2H20、CoCl2.6H20、ZnSO4.7H20和水组成；CaCl2.2H20在微量元素溶液A中的浓度为0.66g/L，CuSO4.5H20在微量元素溶液A中的浓度为0.16g/L，H3BO3在微量元素溶液A中的浓度为
0.lg/L, MnSO4.H2O在微量元素溶液A中的浓度为0.15g/L，Na2MoO4.2H20在微量元素溶液A中的浓度为0.3g/L，CoCl2.6H20在微量元素溶液A中的浓度为0.18g/L，ZnSO4.7H20在微量元素溶液A中的浓度为0.18g/L。
[0058]二、菌的鉴定[0059](一)菌形态及生理生化特征鉴定
[0060]( 1)形态观察
[0061]菌落形状:将自养液体培养基中的SJ-68菌在固体平板上稀释涂布培养7d -10d，观察菌落的形状、大小、色素产生、透明度、湿润、边缘及突起。
[0062]结果为:在自养培养基固体平板上，菌落呈圆形、为铁锈色、表面较干，菌落完整，大小 0.3-0.55mm。
[0063]形态特征:利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察对数生长期菌体细胞的形态及鞭毛着生情况。结果如图1所示，SJ-68扫描(A)及SJ-68透射(B)电镜照片，可以看出细胞呈短杆状(0.5 - 0.6 X 1.0 - 1.3mm),无鞭毛,形成芽孢。
[0064](2 )菌株SJ-68生理生化特征
[0065]生长pH:先确定生长的pH范围，250ml三角瓶，每瓶加50ml自养培养基，用H2SO4和NaOH分别将pH调为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，接种量为3% (v/v)，30°C烘箱培养。培养三天后，用紫外可见分光光度计测定OD52tl,并绘制pH曲线。再确定生长的最适pH, 250ml三角瓶，每瓶中加50ml自养培养基，在菌体能生长的pH范围内，pH按0.5变化，接种量3% (v/V)，30°C烘箱培养，3天后用紫外分光光度计测定OD52tl，并绘制pH曲线。每个pH做三个平行。培养证明:菌株SJ-68生长pH范围为2.0-5.5，最适生长pH值为2.5，如图2。
[0066]生长温度:在最佳pH条件下,进行生长温度实验。500ml三角瓶中加100ml自养培养基，接种量 3% (v/v)，在 10。〇、15。〇、201:、251:、301:、351:、401:、451:和501:培养。3天后用紫外可见分光光度计测定OD52tl，观察生长情况。培养证明:菌株SJ-68生长温度范围为20-40°C，最适生长温度30°C，如图3。
[0067]生长NaCl浓度:250ml三角瓶，每瓶加50ml自养培养基，NaCl浓度分别为:0、5、10、20、30、40、50g/L，pH与培养温度均采用实验所得的最适条件，接种量3% (v/v)，每一组均设置三个平行，另有一个无菌对照。培养3天后用紫外可见分光光度计测定各瓶中菌液的OD52tl，观察生长情况。培养证明:菌株SJ-68生长的NaCl浓度为0_40g/L，如图4所示。
[0068]革兰氏染色:采用Dussault方法,载玻片上加一滴20%盐水,涂片风干后,用2%乙酸覆盖5min，固定并脱盐，移去多余的乙酸，晾干。单染色直接用蕃红或结晶紫覆盖3min，水洗，晾干后镜检；革兰氏染色用结晶紫染90s，水洗，碘液覆盖，水洗，酒精脱色20s，水洗，蕃红复染90s，水洗后晾干镜检。实验证明菌株SJ-68革兰氏反应呈阳性。
[0069]有机底物利用:接种5%自养SJ-68菌体于含相应待测底物(2g/L)的基础培养基中，pH为2.5，于最适温度条件下培养，测定OD52tl，确定是否生长。所用碳源(待测底物)分别为:蔗糖，七叶灵，L-(+)-树胶醛糖，纤维二糖，D-(+)-半乳糖，果糖，松三糖，D-葡萄糖，麦芽糖，甘露醇，D-甘露糖，棉籽糖，肌糖，乳糖，山梨糖，果糖，D-(-)-核糖，甘油，赤藓糖醇，木糖醇，牛肉膏，酵母浸膏及鱼蛋白胨等。
[0070]实验结果显示:菌株SJ-68能利用有机底物牛肉膏、酵母浸膏和鱼蛋白胨，以及L- (+)-树I父醒糖，D- (+)-半乳糖，D-匍萄糖，麦芽糖，D-甘露糖，山梨糖，果糖，D-(-)-核糖，甘油和赤藓糖醇等多种糖类为能源异养生长。
[0071]无机底物利用:K206S4、FeSO4.7H20、Na2S2O3.5H20和单质硫分别加入基础培养基中作为能源物质，接种5%自养SJ-68菌体，pH2.0以及最适温度条件下培养，测定OD52tl，确定是否生长。[0072]实验结果显示:SJ_68可利用FeSO4.7Η20、单质硫和还原型硫化物K2S4O6为能源好氧自养生长。
[0073](二)对菌株SJ-68的16S rRNA基因序列进行系统学分析
[0074]将菌株SJ-68接种于异养培养基(配方见后面描述)，待生长3天后，离心收集菌体，经缓冲液洗涤后，采用溶菌酶破碎细胞，酚:氯仿抽提法提取基因组总DNA并作为模板，采用细菌引物27F和1492R扩增菌株Ar-4的16S rRNA基因。正向引物27F:5’ -AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’，反向引物 1492R:5’-GGTTACCTTGTTACGACTT-3’。
[0075]PCR 反应体系(100 μ I):10XTaq 酶 BufferlO μ l,25mmol/L MgCl26 μ I, IOmmol/L dNTP2y I, Taq DNA 酶 2.5U，30pmol/L 上、下游引物各 2 μ 1，模板 DNA2 μ g，蒸馏水补至 ΙΟΟμ I。PCR 反应条件为:95°C 5min，95°C lmin，58°C 5min，72°C 1.5min，30 个循环，72°C 10min，4°C保存。扩增产物经琼脂糖凝胶电泳分离后进行柱纯化，与T-easy vector连接并转化到E.coil DH5a中，筛选阳性克隆，提取质粒并测序，测序由上海生物工程公司完成。
[0076]菌株的16S rRNA基因序列长度为1420bp，如序列表中序列I所示。SJ-68与Alicyclobacillus 属菌株的相似性在 91.5%-99.5% 之间,和 A.ferripilum TC-71 的序列相似性最大，为99.5%。以16S rRNA基因同源性为基础，根据系统发育分析表明，SJ-68与脂环酸芽孢杆菌Alicyclobacillus属的菌种聚成一支,属于Alicyclobacillus属的成员。
[0077]综上鉴定结果表明，本发明菌株SJ-68属于脂环酸芽孢杆菌属(Alicyclobacillus)的菌种，该菌株已于2013年6月7日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCCjia:北京市朝阳区北辰西路I号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编100101)，保藏号为CGMCC N0.7682，该菌株的分类命名为(Alicyclobacillus sp.) SJ-68。
[0078]三、培养方法
[0079](一)自养培养
[0080]自养培养基组成:向基础培养基中加入FeSO4.7Η20或单质硫(硫磺)或还原型硫化物K2S4O6，得到自养培养基，并用水补齐体积；FeS04.7H20在自养培养基中的浓度为13.9g/L，单质硫在自养培养基中的浓度为5g/L，还原型硫化物K2S4O6在自养培养基中的浓度为10g/L ;调pH值为2.0-3.5 (具体可调为2.5)。。
[0081]培养方法:将脂环酸芽孢杆菌(AlicyclobaciIIussp.)SJ_68CGMCC N0.7682接种于自养培养基中，在30°C的条件下培养。
[0082](二)异养培养
[0083]异养培养基组成:向基础培养基中加入酵母浸膏及葡萄糖，酵母浸膏与基础培养基的配比为0.2g:1L ;葡萄糖与基础培养基的配比为0.5g:1L，并用水补齐体积；调？11值为2.5-3.5 (具体可调为3)，高压灭菌。其中，酵母浸膏与葡萄糖为能源物质。
[0084]培养方法:将脂环酸芽孢杆菌(AlicyclobaciIIussp.)SJ_68CGMCC N0.7682接种于异养培养基中，在30°C条件下培养。
[0085]结果:自养培养中，·菌浓度OD520达到0.6 (约为8.7X107cfu/ml)，需要5-7天；异养培养中，菌浓度OD52tl达到0.6 (约为8.7X107cfu/ml)，需要3_5天。异养培养中菌的生长速度快。[0086]实施例2、脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.)SJ-68CGMCC N0.7682 的应用
[0087]一、SJ_68联合喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus aldus).SM-1在溶解硫化铜矿中的应用
[0088]1、原料及接种培养液的制备
[0089]酵母浸膏购自Oxoid Ltd，产品目录号为1039501。
[0090]硫化铜矿的矿石组成:Cu0.8%、Fe2.5%、S3% ；%表示质量百分含量。
[0091]实验前,将硫化铜矿过300目筛(颗粒平均大小为48 μ m),然后用1:1 (酸和水的体积比)H2SO4水溶液酸化，至得到的酸化液pH值在1.8-2.0之间维持24h不变为止；大概需要3-5天；再将酸化后的硫化铜矿紫外灭菌。
[0092]用于浸矿接种的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillussp.) SJ-68CGMCC N0.7682培养液为将脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68CGMCC N0.7682在自养培养基30°C培养5天得到的培养液(约为6X 107cfu/ml)。
[0093]自养培养基的组成:向基础培养基中加入FeSO4.7Η20，得到自养培养基，并用水补齐体积；FeS04.7H20在自养培养基中的浓度为13.9g/L ；自养培养基的pH值为2.5。
[0094]用于浸矿接种的喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillusaldus)SM-1 (CGMCC1.7296)培养液为将喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus aldus)SM_l在含硫自养培养基30°C培养5天得到的培养液(约为6.5X 107cfu/ml)。
[0095]含硫自养培养基组成(每L 培养基含):3.0g(NH4)2SO4^0.5g K2HPO4.3Η20、0.5gMgSO4.7Η20、0.Ig KC1、0.01g Ca (NO3) 2>5g sulfur (硫磺)、10ml 微量元素溶液 B (过滤除菌)，用水补足体积；用1:1硫酸水溶液调节pH至2.5。
[0096]IOmL 微量元素溶液 B 配方为:llmg FeCl3.6Η20、0.5mg CuSO4.5Η20、2.0mg H3BO3>2.0mg MnSO4.H20,0.8mg Na2MoO4.2Η20、0.6mg CoCl2.6Η20、0.9mg ZnSO4.7Η20，用蒸馏水补足IOmLo
[0097]2、溶解硫化铜矿
[0098]实验组1:500mL锥形瓶加IOOmL pH值为2.0的灭菌基础培养基，再加紫外灭菌的硫化铜矿(矿浆浓度为硫化铜矿与基础培养基的配比，具体为50g:1L)，得到含有金属矿石的培养基，再加入上述培养5天后获得的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.)SJ-68CGMCC N0.7682培养液，使初始接种量为1.0 X 107cell/ml (初始培养基)，37°C培养，即为浸矿体系；每天取样(即浸出液)进行Cu2+浓度分析。
[0099]实验组2:500mL锥形瓶加IOOmL pH值为2.0的灭菌基础培养基，再加紫外灭菌的硫化铜矿(硫化铜矿与基础培养基的配比为50g:1L)，得到含有金属矿石的培养基，再加入上述培养5天后获得的喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)SM_1CGMCC N0.1.7296培养液，使初始接种量为1.0X107cell/ml (初始培养基)，37°C培养，即为浸矿体系；每天取样(即浸出液)进行Cu2+浓度分析。
[0100]实验组3:500mL锥形瓶加IOOmL pH值为2.0的灭菌基础培养基，再加紫外灭菌的硫化铜矿(硫化铜矿与基础培养基的配比为50g:1L)，得到含有金属矿石的培养基，再加入培养5天后的SJ-68培养液和SM-1培养液，其中SJ-68与SM-1在基础培养基中的浓度均为0.5X107cell/ml (初始培养基)；37°C培养，即为浸矿体系；每天取样(即浸出液)进行Cu2+浓度分析。[0101]浸出铜离子的浓度采用双环己酮草酰二腙(BCO)分光光度法测定，铜离子浓度标准曲线(mg/L)见图5。
[0102]对照组:除不加菌外，其余与实验组3相同；
[0103]浸取率=浸出液中Cu2+浓度(g/L)/ (矿浆浓度(g/L)*矿石中Cu百分含量％);
[0104]本实验中的矿浆浓度为50g/L，矿石中Cu百分含量％为0.8%，矿浆浓度(g/L)*矿石中Cu百分含量％为浸矿体系中Cu浓度=50g*0.8%=0.4g/L。
[0105]实验设3次重复，结果取平均数。结果如图6所示，第14天(从接种当天计起(接种当天记作第O天)第14天)培养结果具体如下:
[0106]菌株SJ-68 (即实验组1)，浸出液中铜的浓度为64.22mg/L，铜浸取率约为16.1% ；菌株SM-1 (即实验组2)，浸出液中铜的浓度为54.74mg/L，铜浸取率为13.7% ;菌株SJ-68与SM-1协同作用(即实验组3)浸出液中铜的浓度为112.91mg/L，铜浸取率为28.2% ;而无菌对照组，只有酸作用时，铜浸取率与SJ-68及SM-1单菌作用时相近，为13.0%(浸出液中铜的浓度为51.97mg/L)，。结果表明，菌株SJ-68与SM-1可以协同作用，提高硫化铜矿中Cu2+的浸出率。
[0107]二、SJ-68 与 Acidithiobacillus aldus SM-1 共同溶解黄铁矿的能力
[0108]1、原料及接种培养液的制备
[0109]黄铁矿的矿石组成:Fe33.79%, S27.93%, Cu0.012%, As0.008% ；%表示质量百分含 量。
[0110]实验前，将黄铁矿过300目筛(颗粒平均大小为48 μ m)，然后用(酸和水的体积比)H2SO4水溶液酸化，至得到的酸化液pH值在1.8-2.0之间维持24h不变为止；大概需要3_5天；再将酸化后的黄铁矿紫外灭菌。
[0111]用于浸矿接种的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillussp.) SJ-68CGMCC N0.7682培养液为将脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68CGMCC N0.7682在自养培养基30°C培养5天得到的培养液(约为6X 107cfu/ml)。
[0112]自养培养基的组成:向基础培养基中加入FeSO4.7Η20，得到自养培养基，并用水补齐体积；FeS04.7H20在自养培养基中的浓度为13.9g/L ；自养培养基的pH值为2.0。
[0113]用于浸矿接种的喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillusaldus)SM-1 (CGMCC1.7296)培养液为将喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus aldus)SM-1在SM-1培养基30°C培养5天得到的培养液(约为6.5X 107cfu/ml)。
[0114]含硫自养培养基组成(每L 培养基含):3.0g(NH4)2S04、0.5g K2HPO4.3Η20、0.5gMgSO4.7Η20、0.Ig KC1、0.01g Ca (NO3) 2>5g sulfur (硫磺)、10ml 微量元素溶液 B (过滤除菌)，用水补足体积；用1:1硫酸水溶液调节pH至2.5。
[0115]IOmL 微量元素溶液 B 配方为:llmg FeCl3.6H20、0.5mg CuSO4.5Η20、2.0mg H3BO3>
2.0mg MnSO4.H20,0.8mg Na2MoO4.2Η20、0.6mg CoCl2.6Η20、0.9mg ZnSO4.7H20，用蒸馏水补足IOmLo
[0116]2、溶解黄铁矿
[0117]实验组1:500mL锥形瓶加IOOmL pH值为2.0的灭菌基础培养基，再加紫外灭菌的黄铁矿(矿浆浓度为黄铁矿与基础培养基的配比，具体为30g:1L)，得到含有金属矿石的培养基，再将上述培养5天后获得的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.)SJ_68CGMCCN0.7682培养液接种入培养基，使初始接种量为1.0X107Cell/ml (初始培养基)(初始培养基)，37°C培养，即为浸矿体系；每天取样(即浸出液)，进行Fe2+及Fe3+浓度分析。
[0118]实验组2:500mL锥形瓶加IOOmL pH值为2.0的灭菌基础培养基，再加紫外灭菌的黄铁矿(黄铁矿与基础培养基的配比为30g:1L)，得到含有金属矿石的培养基，再将上述培养5天后获得的喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)SM_1CGMCC N0.1.7296培养液接种入培养基，使初始接种量为1.0X107cell/ml (初始培养基)，37°C培养，即为浸矿体系；每天取样(即浸出液)，进行Fe2+及Fe3+浓度分析。
[0119]实验组3:500mL锥形瓶加IOOmL pH值为2.0的灭菌基础培养基，再加紫外灭菌的黄铁矿(黄铁矿与基础培养基的配比为30g:1L)，得到含有金属矿石的培养基，再将培养5天后的SJ-68培养液和SM-1培养液均接种入培养基，其中SJ-68与SM-1与所述基础培养基的配比分别为0.5X107cell/ml (初始培养基)，37°C培养，即为浸矿体系；每天取样(即浸出液)进行Fe2+及Fe3+浓度分析。
[0120]浸矿过程中Fe2+浓度采用1，10-邻菲罗啉分光光度法测定，Fe2+浓度标准曲线(mg/L)见图 7ο
[0121]浸出液中总铁(Fe2+和Fe3+)测定:用盐酸羟胺将其中的Fe3+还原生成Fe2+，再通过1，10-邻菲罗啉法测定。
[0122]对照组1:除不加菌外，其余与实验组相同；
[0123]浸取率=浸出液中总铁浓度(g/L) / (矿浆浓度(g/L) *矿石中Fe百分含量)% ； [0124]本实验中的矿浆浓度为30g/L，矿石中Fe百分含量为33.79%，矿浆浓度(g/L)*矿石中Fe百分含量为浸出体系中Fe浓度=30g*33.79%=10.137g/L。
[0125]实验设3次重复，结果取平均数。结果如图8所示。经过14天培养结果(从接种当天计起(接种当天记作第O天)第14天)具体如下:
[0126]实验组1:第14天，菌株SJ-68浸出液中总铁浓度为3.595g/L，铁浸取率为35.5%。
[0127]实验组2:第14天，菌株SM-1浸出液中总铁浓度为1.321g/L，铁浸取率为13.0%。
[0128]实验组3:第14天，菌株SJ-68与SM-1协同浸取黄铁矿的浸出液中总铁浓度为6.494g/L，铁浸取率为64.1%。
[0129]对照组从接种当天计起(接种当天记作第O天)，第14天，浸出液中总铁浓度为1.105g/L，铁浸取率为10.9%。
[0130]上述结果表明，菌株SJ-68与SM-1可以协同作用，提高对黄铁矿的溶解能力。
【权利要求】
1.脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillussp.) SJ-68，其保藏编号为 CGMCC N0.7682。
2.一种用于从金属矿石中浸取目的金属的菌剂，由权利要求1所述的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68 和喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)SM-1CGMCC1.7296 组成。
3.根据权利要求2所述的菌剂，其特征在于:所述脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillussp.)SJ-68 和所述喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus c a I du s ) SM-1CGMCC1.7296 的集落形成单位数目比为1:1。
4.权利要求1所述的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillussp.)SJ_68或权利要求2或3所述菌剂在从金属矿石中浸取目的金属中的应用； 或权利要求1所述的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.)SJ_68或权利要求2或3所述菌剂在提高金属矿石中目的金属浸取率中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于:所述金属矿石为硫化金属矿； 所述硫化金属矿具体为硫化铜矿、黄铁矿、砷黄铁矿、辉铜矿、硫化镍矿、硫化猛矿、硫化锌矿或硫化铅矿。
6.—种从金属矿石中浸取目的金属的方法，为如下I)或2): 1)包括如下步骤:将权利要求1所述的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillussp.)SJ-68接种到含有金属矿石的培养基中，培养，即得到游离目的金属离子或目的金属单质； 2)包括如下步骤:将权利 要求2或3所述菌剂中的脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillussp.) SJ-68和喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus) SM-1共同接种到含有金属矿石的培养基中，培养，即得到游离目的金属离子或目的金属单质。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于: 2)中，所述脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68和所述喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus) SM-1 接种细胞数目比为 1:1。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于: 所述脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68以脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus sp.) SJ-68 培养液形式接种； 所述喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus) SM-1以喜温酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus) SM-1 培养液形式接种。
9.根据权利要求6-8中任一所述的方法,其特征在于: 所述含有金属矿石的培养基按照如下方法制备:将金属矿石和基础培养基混合得到培养基所述金属矿石和所述基础培养基的配比为30-50g:1L 所述金属矿石为经过如下处理的金属矿石:将金属矿石用酸进行酸化处理至酸化液pH值在1.8-2.0之间维持24h不变为止；所述酸化处理采用的酸为体积比为1:1的H2SO4水溶液； 所述金属矿石的粒径为45 μ m-50 μ m。
10.根据权利要求6-9中任一所述的方法,其特征在于: 所述金属矿石为硫化金属矿； 所述硫化金属矿具体为硫化铜矿、黄铁矿、砷黄铁矿、辉铜矿、硫化镍矿、硫化猛矿、硫化锌矿或硫化铅矿。
【文档编号】C12N1/20GK103667131SQ201310652265
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】刘双江, 姜成英, 彭堂见, 郭旭, 张明江 申请人:中国科学院微生物研究所