专利名称：氧化亚铁硫杆菌浸出低品位磷矿的方法
技术领域：
本发明涉及一种微生物浸矿技术，具体地说是涉及一种从湖北铜禄山铜矿酸性水 坑中取样分离富集驯化得到氧化亚铁硫杆菌，应用于低品位磷矿浸出的氧化亚铁硫杆菌浸 出低品位磷矿的方法。
背景技术：
磷是重要的化工原料，也是农作物生长的必要元素。作为世界上重要的磷矿生产 国和消费国，国内磷矿需求量一直呈增长之势，我国高品位富磷矿仅能满足国内至2013年 的需求。我国磷矿储量虽然比较大，但是贫矿多，富矿少，80%以上是中低品位矿，P2O5的含 量平均在17%左右，且含有害杂质较多。利用传统的选矿或化学方法加工十分困难且在经 济上也不尽人意，还存在严重的环境污染问题。要解决我国磷矿资源面临贫化和短缺的危 机，积极开展环境友好的低品位磷矿资源利用是实现我国农业和磷化工长期可持续发展的 必由之路。生物浸出技术由于反应温和、环境友好、能耗低、流程短，已经成为世界上资源综 合利用及环境保护的前沿技术。在国内，微生物浸矿的研究最早起始于二十世纪六十年代， 中科院微生物研究所对铜官山铜矿进行了实验研究。八十至九十年代，中科院微生物所等 分别对铜、镍等低品位矿的生物提取及高砷金矿预氧化的理论及工艺进行了广泛的研究。 九十年代中后期，低品位铜矿生物提取工艺已经在江西铜业公司德兴铜矿成功应用，并建 成年产2000吨电解铜的堆浸厂，是我国建成的第一个生物提铜的工厂。根据溶磷微生物的特性可分为两大类有机化能异养型微生物(异养菌)溶磷和 无机化能自养型微生物(自养菌)溶磷。异养菌代谢产生的有机酸酸性不强，分解磷矿的 速度缓慢，浸出率低，实现工业化生产十分困难。自养菌主要是利用硫杆菌(T. f或T. t)氧 化还原态的硫产生硫酸来溶解磷矿，由于硫酸具有较强的溶磷作用，而且自养菌的培养不 需要有机营养物，而以磷矿中伴生的或加入的还原态硫或铁矿物为能源自养生长，不需要 大量消耗硫酸，工艺简单，成本低，具有工业生产前景。目前国内外对磷矿粉中磷的微生物浸出研究很少，刚处于起初阶段。从已发表的 文章来看，存在如下缺点磷的浸出率都相对偏低，大多在10% 60% ；浸出周期长达一月 甚至数月；成本高，如接种量普遍在10%至20%，要额外加入磷化合物作为培养基，矿石粒 度细，矿浆浓度很低；资源利用率低，如磷矿中可能伴生的黄铁矿没有得到综合利用。为了 解决上述困难，本发明提出一种氧化亚铁硫杆菌浸出低品位磷矿的方法。
发明内容
本发明的目的在于从湖北铜禄山铜矿酸性水坑中分离纯化获得一株氧化亚铁硫 杆菌，用于浸出低品位磷矿的微生物浸出方法。本发明一种氧化亚铁硫杆菌浸出低品位磷矿的 方法通过下述技术方案予以实现 本发明一种低品位磷矿的生物浸出方法，其特征在于所述方法包括如下步骤
1)取样将用牛皮纸扎好的取样瓶与取样勺用高压灭菌器高压灭菌，在取样点打 开牛皮纸，用酒精灯烧灼瓶口，用取样勺从酸性水坑中取样至取样瓶二分之一处，迅速扎好 牛皮纸带回；
2)菌株的富集分离及驯化富集分离将采集到的水样在无菌条件下以10%的接种量接入置入温度为30°C， 转速为140r/min的恒温摇床中震荡培养；当9K基础培养基溶液的颜色由浅绿色开始变为 红棕色时，取出菌液IOmL转接到新鲜的9K液体培养基中继续培养，如此反复4 5次；经 过富集后的细菌仍含有大量的杂菌，进行固液交替培养，分离纯化；将菌种采用平板划线法 在固体培养基上涂布，置于30°C、140r/min的恒温培养箱中培养，长出菌落后，挑选单菌落 于液体中扩大培养，如此反复4次，得到纯菌种再进行分子学鉴定确认为氧化亚铁硫杆菌；菌种驯化将上述得到的纯氧化亚铁硫杆菌以10%接种量接入9K基础培养基中， 在培养基中加入Ig黄铁矿和Ig磷矿，培养至溶液的颜色由浅绿色开始变为红棕色时，取出 菌液IOmL装入含有2g黄铁矿和2g磷矿有IOOmL的9K液体培养基的250mL锥形瓶中，按 上述步骤继续培养，以每次均增加1克黄铁矿和磷矿量加入锥形瓶中，反复4次，以不断提 高细菌的耐氟性和耐固性；9K液体培养基分为基础培养基A和能源培养基B ；基础培养基A 液的成分(NH4)2SO4 3. 00g, K2HPO4 0. 50g，KCl 0. 10g，MgSO4 · 7H20 0. 50g, Ca(NO3)2 0. Olg，加蒸馏水700mL使之溶解，用1 1硫酸调pH值到2. 0，于121°C， 灭菌20min ；能源培养基B液=FeSO4 · 7H20 44. 7g，加蒸馏水300mL，过滤除菌。待A液冷却至 室温后，与B液混合；固体培养基 A 液(NH4)2SO4 1. 50g, K2HPO4 0. 50g, KCl 0. 10g, MgSO4 · 7Η200· 50g, Ca(NO3)2 0. Olg，琼脂 15g，蒸馏水 600mL，pH2. 0，121°C，灭菌 15min ；B液=FeSO4 · 7H20 44. Og,蒸馏水400mL，pHl. 5过滤除菌；把A，B液混合倒在平板 上；3)氧化亚铁硫杆菌浸磷方法向250mL锥形瓶中加入100mL9K无磷基础培养液，依实验需要接入驯化后氧化亚 铁硫杆菌l，2，4，8mL，分别称取黄铁矿0. 5,1.0,1. 5,2. Og和相应粒度74，97，150，300 μ m 磷矿各0.5，1.0，1.5，2. Og到锥形瓶中，用1 1硫酸调节初始？111.0，1.5，2，2.5，在温度 30°C，转速140r/min的恒温摇床中培养，28天之后从锥形瓶中取出ImL浸出液，采用磷钼黄 比色法测定五氧化二磷浓度，根据实验前后溶液中五氧化二磷含量的变化，计算磷矿石中 磷的浸出率为75. 00% 78. 43%。本发明一种氧化亚铁硫杆菌浸出低品位磷矿的方法与现有技术相比较有如下有 益效果本发明筛选驯化得到的菌株比起现有报道中出现的菌株相比有如下优点在结合 矿物磷矿基体成分的基础上，通过适当改变培养液组成和采取多次驯化的手段得到了一株 高活性的T. f菌，该菌株活性高，耐性好浸磷率高达75%以上，而绝大多数现有技术的浸 磷率在10% 60%;成本低如2%的接种量，远远低于现有技术大多在10% 20%的量， 降低了大量昂贵药剂配置培养液的成本，且该浸矿体系中不用额外加入磷化合物，另外，较 大的颗粒度，利于磨样成本的降低；周期短、效率高达到同样浸出率的时间要比其它缩短5天，较高的矿浆浓度提高了处理效率；资源利用率高充分利用了磷矿石自身伴生的黄铁 矿和磷矿中磷作为细菌生长能源物和营养物，有利于磷矿中伴生资源的循环和高效利用； 环境友好使用的酸性菌液量少，有利于减少环境污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明一种低品位磷矿的微生物浸出方法技术方案作进一步 描述。本发明氧化亚铁硫杆菌浸出低品位磷矿的方法包括如下步骤1)取样将用牛皮纸扎好的取样瓶与取样勺用高压灭菌器高压灭菌，在取样点打 开牛皮纸，用酒精灯烧灼瓶口，用取样勺从酸性水坑中取样至取样瓶二分之一处，迅速扎好 牛皮纸带回；2)菌株的富集分离及驯化富集分离将采集到的水样在无菌条件下以10%的接种量接入置入温度为30°C， 转速为140r/min的恒温摇床中震荡培养；当9K基础培养基溶液的颜色由浅绿色开始变为 红棕色时，取出菌液IOmL转接到新鲜的9K液体培养基中继续培养，如此反复4 5次；经 过富集后的细菌仍含有大量的杂菌，进行固液交替培养，分离纯化；将菌种采用平板划线法 在固体培养基上涂布，置于30°C、140r/min的恒温培养箱中培养，长出菌落后，挑选单菌落 于液体中扩大培养，如此反复4次，得到纯菌种再进行分子学鉴定确认为氧化亚铁硫杆菌；菌种驯化将上述得到的纯氧化亚铁硫杆菌以10%接种量接入9K基础培养基中， 在培养基中加入Ig黄铁矿和Ig磷矿，培养至溶液的颜色由浅绿色开始变为红棕色时，取出 菌液IOmL装入含有2g黄铁矿和2g磷矿有IOOmL的9K液体培养基的250mL锥形瓶中，按 上述步骤继续培养，以每次均增加1克黄铁矿和磷矿量加入锥形瓶中，反复4次，以不断提 高细菌的耐氟性和耐固性；9K液体培养基分为基础培养基A和能源培养基B ；基础培养基A 液的成分(NH4)2SO4 3. 00g, K2HPO4 0. 50g，KCl 0. 10g，MgSO4 · 7H20 0. 50g, Ca(NO3)2 0. Olg，加蒸馏水700mL使之溶解，用1 1硫酸调pH值到2. 0，于121°C， 灭菌20min ；能源培养基B液=FeSO4 · 7H20 44. 7g，加蒸馏水300mL，过滤除菌。待A液冷却至 室温后，与B液混合；固体培养基 A 液(NH4)2SO4 1. 50g, K2HPO4 0. 50g, KCl 0. 10g, MgSO4 · 7Η200· 50g, Ca(NO3)2 0. Olg，琼脂 15g，蒸馏水 600mL，pH2. 0，121°C，灭菌 15min ；B液=FeSO4 · 7H20 44. Og,蒸馏水400mL，pHl. 5过滤除菌；把A，B液混合倒在平板 上；3)氧化亚铁硫杆菌浸磷方法向250mL锥形瓶中加入100mL9K无磷基础培养液，依实验需要接入驯化后氧化亚 铁硫杆菌l，2，4，8mL，分别称取黄铁矿0. 5,1.0,1. 5,2. Og和相应粒度74，97，150，300 μ m 磷矿各0.5，1.0，1.5，2. Og到锥形瓶中，用1 1硫酸调节初始？111.0，1.5，2，2.5，在温度 30°C，转速140r/min的恒温摇床中培养，28天之后从锥形瓶中取出ImL浸出液，采用磷钼黄 比色法测定五氧化二磷浓度，根据实验前后溶液中五氧化二磷含量的变化，计算磷矿石中磷的浸出率为75. 00% 78. 43%。所述的T.f菌即氧化亚铁硫杆菌浸磷方法工艺条件为向250mL锥形瓶中加入 100mL9K无磷基础培养液，接入驯化菌种2mL，分别称取黄铁矿1. 5g和粒度74 97 μ m磷矿 1. Og到锥形瓶中，用1 1硫酸调节初始pH2. 0，在温度30°C，转速140r/min的恒温摇床中 培养28d磷浸出率为78. 43%。实施例1。本实施例的矿石性质为胶磷矿，含P2O5为21. 98%，属于低品位，磷矿中其他元素 的化学成分和含量为(wt% ) =SiO2 24. 94，Fe2O3 2. 52，CaO 33. 55，MgO 1. 27，Α12035· 08，S 1. 45，F 2. 09等；主要物相组成为(wt % )磷灰石+胶磷矿53. 00，黄铁矿3. 85，碳质2. 50， 长石+石英30. 50，此外，还有方解石、白云石，碳质粘土等。黄铁矿中TFe38.77% (wt)，粒 度为-200目占90. 2%。采用本发明方法取样、富集分离及驯化后的T. f菌即氧化亚铁硫杆菌浸磷。本实 施例的技术工艺条件为向250mL锥形瓶中加入100mL9K无磷基础培养液，加入驯化菌种量 lmL，分别称取黄铁矿0.5g和相应粒度74μπι磷矿0.5g到锥形瓶中，用1 1硫酸调节初 始pHl. 0，在温度30°C，转速140r/min的恒温摇床中培养，28天浸出率75. 00%。实施例2。采用本发明方法取样、富集分离及驯化后的T. f菌即氧化亚铁硫杆菌浸磷。本实 施例的矿石性质、矿物组成和使用的黄铁矿与实施例1相同。本实施例的技术工艺条件为向250mL锥形瓶中加入100mL9K无磷基础培养液， 加入驯化菌种量2mL，分别称取黄铁矿1. Og和粒度150 μ m的磷矿1. Og到锥形瓶中，用 1 1硫酸调节初始PH2. 0，，在温度30°C，转速140r/min的恒温摇床中培养，28天浸磷率
77.19%。实施例3。采用本发明方法取样、富集分离及驯化后的T. f菌即氧化亚铁硫杆菌浸磷。本实 施例的矿石性质、矿物组成和使用的黄铁矿与实施例1相同。本实施例的技术工艺条件为向250mL锥形瓶中加入100mL9K无磷基础培养液， 加入驯化菌种量8mL，分别称取黄铁矿2. Og和相应粒度300 μ m磷矿2. Og到锥形瓶中，用 1 1硫酸调节初始pH2，5，在温度30°C，转速140r/min的恒温摇床中培养，28天浸磷率 75. 77%。实施例4。采用本发明方法取样、富集分离及驯化后的T. f菌即氧化亚铁硫杆菌浸磷。本实 施例的矿石性质、矿物组成和使用的黄铁矿与实施例1相同。本实施例的技术工艺条件为向250mL锥形瓶中加入100mL9K无磷基础培养液， 接入驯化菌种2mL，分别称取黄铁矿1.5g和粒度7Γ97μπι磷矿l.Og到锥形瓶中，用1 1 硫酸调节初始ΡΗ2. 0，在温度30°C，转速140r/min的恒温摇床中培养28d磷浸出率为
78.43%。
权利要求
一种氧化亚铁硫杆菌浸出低品位磷矿的方法，其特征在于所述的方法包括如下步聚1)取样将用牛皮纸扎好的取样瓶与取样勺用高压灭菌器高压灭菌，在取样点打开牛皮纸，用酒精灯烧灼瓶口，用取样勺从酸性水坑中取样至取样瓶二分之一处，迅速扎好牛皮纸带回；2)菌株的富集分离及驯化富集分离将采集到的水样在无菌条件下以10％的接种量接入置入温度为30℃，转速为140r/min的恒温摇床中震荡培养；当9K基础培养基溶液的颜色由浅绿色开始变为红棕色时，取出菌液10mL转接到新鲜的9K液体培养基中继续培养，如此反复4～5次；经过富集后的细菌仍含有大量的杂菌，进行固液交替培养，分离纯化；将菌种采用平板划线法在固体培养基上涂布，置于30℃、140r/min的恒温培养箱中培养，长出菌落后，挑选单菌落于液体中扩大培养，如此反复4次，得到纯菌种再进行分子学鉴定确认为氧化亚铁硫杆菌；菌种驯化将上述得到的纯氧化亚铁硫杆菌以10％接种量接入9K基础培养基中，在培养基中加入1g黄铁矿和1g磷矿，培养至溶液的颜色由浅绿色开始变为红棕色时，取出菌液10mL装入含有2g黄铁矿和2g磷矿有100mL的9K液体培养基的250mL锥形瓶中，按上述步骤继续培养，以每次均增加1克黄铁矿和磷矿量加入锥形瓶中，反复4次，以不断提高细菌的耐氟性和耐固性；9K液体培养基分为基础培养基A和能源培养基B；基础培养基A液的成分(NH4)2SO4 3.00g，K2HPO4 0.50g，KCl 0.10g，MgSO4·7H2O 0.50g，Ca(NO3)2 0.01g，加蒸馏水700mL使之溶解，用1∶1硫酸调pH值到2.0，于121℃，灭菌20min；能源培养基B液FeSO4·7H2O 44.7g，加蒸馏水300mL，过滤除菌。待A 液冷却至室温后，与B液混合；固体培养基A液(NH4)2SO4 1.50g，K2HPO4 0.50g，KCl 0.10g，MgSO4·7H2O0.50g，Ca(NO3)2 0.01g，琼脂15g，蒸馏水600mL，pH2.0，121℃，灭菌15min；B液FeSO4·7H2O 44.0g，蒸馏水400mL，pH1.5过滤除菌；把A，B液混合倒在平板上；3)氧化亚铁硫杆菌浸磷方法向250mL锥形瓶中加入100mL9K无磷基础培养液，依实验需要接入驯化后氧化亚铁硫杆菌1，2，4，8mL，分别称取黄铁矿0.5，1.0，1.5，2.0g和相应粒度74，97，150，300μm磷矿各0.5，1.0，1.5，2.0g到锥形瓶中，用1∶1硫酸调节初始pH1.0，1.5，2，2.5，在温度30℃，转速140r/min的恒温摇床中培养，28天之后从锥形瓶中取出1mL浸出液，采用磷钼黄比色法测定五氧化二磷浓度，根据实验前后溶液中五氧化二磷含量的变化，计算磷矿石中磷的浸出率，28天浸磷率为75.00％～78.43％。
2.根据要求1所述的氧化亚铁硫杆菌浸出低品位磷矿的方法，其特征在于所述的氧 化亚铁硫杆菌浸磷方法工艺条件为向250mL锥形瓶中加入100mL9K无磷基础培养液，接入 驯化菌种2mL，分别称取黄铁矿1. 5g和粒度74 97 μ m磷矿1. Og到锥形瓶中，用1 1硫酸 调节初始PH2. 0，在温度30°C，转速140r/min的恒温摇床中培养28d浸磷率为78. 43%。
全文摘要
本发明涉及一种微生物浸矿技术，具体地说是涉及一种从湖北铜禄山铜矿酸性水坑中取样分离得到氧化亚铁硫杆菌浸出低品位磷矿的方法。所述方法包括如下步骤1)取样；2)菌株的富集分离及驯化；3)磷的浸出。本发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，降低了大量昂贵药剂配置培养液的成本，且该液体培养基中不用额外加入磷化合物。3.充分利用了磷矿石自身伴生的黄铁矿和磷矿中磷作为细菌生长能源物和营养物，有利于磷矿中伴生资源的循环和高效利用。4.环境友好使用的酸性菌液量少，有利于减少环境污染。
文档编号C22B3/18GK101838737SQ200910216638
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月1日 优先权日2009年12月1日
发明者吕早生, 吴敏, 张永德, 李凌凌, 林大泽, 袁向利, 黄秋香 申请人:西部矿业股份有限公司