收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

三类生物冶金微生物菌种的选育及其与矿物作用研究

周吉奎  
【摘要】:除氧化亚铁硫杆菌能浸出金属硫化矿,其它一些微生物也具有与矿物作用的能力,报道产胞外多糖的硅酸盐细菌胶质芽孢杆菌可以溶解铝硅酸盐矿物,产有机酸的黑曲霉真菌可以浸出氧化矿中的金属元素。作者在本研究中采用不同的方法分离筛选了以上三种类型的生物冶金微生物,并对它们的培养条件、浸矿生理及其与矿物作用效果进行了研究。 首先富集筛选了江西德兴铜矿、城门山铜矿、广东大宝山铜矿等六处矿坑水中的氧化亚铁硫杆菌,获得6个富集菌株。通过研究6个菌株的Fe~(2+)和S~0氧化能力,发现不同菌株的氧化活性存在差异,但发现Fe~(2+)氧化活性高的菌株S~0氧化活性也高。同时发现S~0培养基中的细菌浓度比Fe~(2+)培养基中细菌浓度高。使用DBS菌株浸出低品位含铁闪锌矿,浸出30d,金属锌的浸出率达到100%;浸出含铁闪锌矿精矿石,浸出率也可达到50%,说明该菌株具有良好的浸矿效果。 研究了氧化亚铁硫杆菌耐干燥、耐高温的抗逆性生理特性。发现该细菌具有较强的耐干燥能力,但不耐高温,55℃下细菌完全丧失氧化能力。同时研究了多种因素对氧化亚铁硫杆菌生长活性的影响,发现在Fe~(2+)氧化体系中添加0.25%固体物浓度的硫化矿物时,细菌的Fe~(2+)氧化速度会降低,细菌生长停滞期延长,浸出液中细菌浓度减少。当矿浆浓度增大时,由于矿物颗粒的运动及液体流动对菌体的机械损伤加剧,会使细菌的氧化活性进一步下降。在9K培养基中舔加1%的S~0时,细菌的Fe~(2+)氧化活性也会受到抑制。研究显示氧化亚铁硫杆菌具有耐受较高浓度金属离子的能力,但过高的金属离子浓度以及低浓度的有机物如细菌残体、葡萄糖、蛋白胨等会抑制细菌的氧化活性,当p[Zn~(2+)]>50 g/L,ρ[Cu~(2+)]>15g/L,ρ[Mg~(2+)]>15 g/L时,细菌的Fe~(2+)氧化活性会显著降低。 本研究采用茚三酮比色法测定了浸矿过程中矿样表面吸附的细菌数量。首先研究了吸附细菌生物量的测定条件,发现细菌裂解液与茚三酮显色剂的反应产物在562 nm波长下有特征吸收峰,该吸光值的大小可代表细菌生物量的多少。研究发现在含铁闪锌矿摇瓶浸出20 d的过程中,矿粒表面的细菌吸附量由少到多,后期有50%~80% 的细菌吸附在矿粒表面。同时发现矿样粒径越小,比表面积越大,可 供吸附的位点越多,细菌吸附量就越大。通过柱浸体系中细菌的空间 分布情况研究,发现浸出20d,在浸矿柱的不同部位细菌分布有差异, 上层矿样吸附的细菌量多,下层矿样吸附的细菌量少。对细菌在矿物 表面的吸附过程及吸附机理进行了分析与探讨,认为矿物表面细菌生 物膜的形成有利于矿物的生物氧化,原因是生物膜中的细菌浓度要比 浸出液中高许多倍,在这种高细菌浓度的微环境中,FeZ十和S0的氧化 速度将大大加快。 研究发现,浸矿体系中细菌浓度过低是造成生物氧化速度慢的主 要原因之一。为了提高细菌的F扩十氧化速度,采用活性炭吸附固定细 菌,进行了小型生物反应器的研究。反应器中Fe2+的氧化速度可达到 9.38叭.h,是液体培养基中Fe扮氧化速度的20倍。研究发现反应器 中Fe2+氧化速度的提高主要是由于活性炭表面细菌浓度高,每克活性 炭表面吸附的细菌数量高达 4.69又10“个。因此认为活性炭可做为Fe2+ 生物反应器中的细菌载体材料。 除氧化亚铁硫杆菌,本论文还首次进行了硅酸盐细菌和产酸黑曲 霉这两种生物冶金微生物的研究。 根据硅酸盐细菌胶质芽抱杆菌具有生物固氮及分解铝硅酸盐矿 物的特性,采用铝硅酸盐矿物无氮培养基从土样、铝土矿样等多个材 料中筛选到5个菌株。对其中生长速度最快、产胞外多糖最多的 GsY‘5“菌株进行了培养条件研究,发现该菌株在添加有高岭土、伊 利石、叶蜡石、石英等铝硅酸盐矿物的培养基中生长良好。通过正交 实验,发现该菌株在250 n1L锥形瓶中振荡培养的最适条件为pH 7.0、 温度30℃、转速200 r/min、装液量100毗。使用GsY一5#菌株浸出 由一水硬铝石分别与高岭石、伊利石、叶蜡石、石英配成的人工混合 铝土矿中的5102,矿浆浓度为5%,30℃下培养7d。结果表明一水 硬铝石分别与高岭石、伊利石、叶蜡石、石英配成的人工混合铝土矿 的AjS可由作用前的6.74、6.03、5.09、2.92分别提高到8.45、8.55、 6.79、13.54。铝土矿原矿石的刀S也从4.58提高到5.88。还发现硅 酸盐细菌能从伊利石中释放出K+。结果表明硅酸盐细菌具有一定的 脱硅、释钾能力。但发现硅酸盐细菌在培养及与矿物作用过程中很少 产酸,认为产酸不是该细菌脱硅的主要原因,胞外多糖对脱硅起主要 作用。 最后进行了产酸真菌黑曲霉菌株的筛选及浸矿效果研究。发现筛 选到的Asp一1“菌株具有较强的产酸能力,在查氏培养基中发酵培养7 d,发酵液的pH值能从6.5下降到2.0。用硫酸将恕p一1弃菌株发酵液 酸化到pH 0.5,在90℃下浸出铝土矿中的杂质铁,浸出6h,铝土矿 中FeZO3含量能从浸出前的6.36%下降到0.88%;采用同样方法浸出 在650℃下处理4h的高岭土,可以浸出高岭土中69.59%的金属铝; 使用Asp一1#培养液浸出氧化锌矿,浸出7d,锌的浸出率也可达到21 .9 %。研究结果表明黑曲霉Asp一1“菌株具有良好的浸矿效果。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 周爱东,杨红晓;金的生物冶金发展[J];有色矿冶;2005年03期
2 松全元;;浮选铝土矿时胺类捕收剂的作用机理[J];国外金属矿选矿;1976年Z3期
3 池田 彻;张宝琴;;集中在澳洲的铝冶炼计划[J];轻金属;1981年02期
4 王京生;;几内亚的铝土矿和氧化铝[J];轻金属;1982年01期
5 王恩孚;陆佐铭;;数理统计在铝土矿分类中的应用[J];轻金属;1983年06期
6 仇振琢;;浅谈一水软铝石型铝矾土的有效利用[J];轻金属;1986年08期
7 胡荣基;;贵州铝土矿快速分析的研究动向[J];轻金属;1987年07期
8 Г.И.Каравайко;赵雅如;;利用微生物提高含铝针铁矿的铝土矿中铝的回收率[J];轻金属;1991年04期
9 顾皓民;候全利;邓家双;陆厚华;;计算机技术在我国铝土矿的应用[J];轻金属;1992年03期
10 戴耕,李进化,孙枫;河南省铝土矿资源开发利用现状及其前景[J];地质与勘探;2000年03期
11 殷俐娟;我国铝土矿资源利用现状及未来管理政策[J];世界有色金属;2003年11期
12 李玲;;火焰原子吸收法测定铝土矿中的Fe、Mn、Ca、Mg[J];轻金属;2007年05期
13 ;第十八届国际铝土矿、氧化铝和电解铝工业学术年会在郑州召开[J];中国金属通报;2010年47期
14 ;广西冶金研究院承接越南铝土矿洗矿试验研究工作[J];中国粉体工业;2009年03期
15 H. Kretzschmar;殷俊良;;粘土—鋁土矿以外的未来炼鋁原料[J];轻金属;1964年06期
16 胡荣基;;铝土矿的配矿计算[J];轻金属;1980年02期
17 颜尚华;;高压溶出赤泥产出率计算的经验公式[J];轻金属;1981年02期
18 孙惠有;;《铝土矿地质勘探规范》初稿审查会议在太原召开[J];轻金属;1983年05期
19 刘树仁;[J];中国有色冶金;1984年03期
20 岳勇;;世界铝土矿矿山、氧化铝厂和电解铝厂产能手册(1984~1995)[J];轻金属;1986年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王淀佐;李宏煦;阮仁满;;硫化矿的生物冶金及其研究进展[A];西部矿产资源开发利用与保护学术会议论文集[C];2002年
2 许利群;;铝硅酸岩化学风化形成铝土矿的理论探讨[A];“地球·资源”全国博士生学术论坛会议论文摘要集[C];2011年
3 何勇军;;发展生物冶金技术 实现中国黄金行业可持续发展[A];2002中国—南非黄金技术、设备引进暨项目融资经贸洽谈会论文集[C];2002年
4 高建阳;;铝土矿中铁矿物的溶出富集[A];2009年金属矿产资源高效选冶加工利用和节能减排技术及设备学术研讨与技术成果推广交流暨设备展示会论文集[C];2009年
5 李春朝;;关于流动注射分析在测定铝土矿中铁的方法探讨[A];中国地质科学院南京地质矿产研究所文集(40)[C];1989年
6 刘永春;郗国增;;华北铝土矿床成因及河南省铝土矿找矿方向[A];科技、工程与经济社会协调发展——河南省第四届青年学术年会论文集(上册)[C];2004年
7 廖士范;;我国铝土矿床的发现及其研究现状[A];中国地质科学院矿床地质研究所文集(19)[C];1987年
8 蒋溶;杨殿发;古鸿信;伍桂芳;;中国铝土矿的层位、成因、分布规律和找矿方向[A];中国地质科学院矿床地质研究所文集(19)[C];1987年
9 黄健;;铝土矿选矿尾矿处理试验研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
10 李宏煦;阮仁满;温建康;宋永胜;;矿物资源加工中的微生物技术[A];西部矿产资源开发利用与保护学术会议论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周吉奎;三类生物冶金微生物菌种的选育及其与矿物作用研究[D];中南大学;2004年
2 蒋昊;铝土矿浮选过程中阳离子捕收剂与铝矿物和含铝硅酸盐矿物作用的溶液化学研究[D];中南大学;2004年
3 李海普;改性高分子药剂对铝硅矿物浮选作用机理及其结构—性能研究[D];中南大学;2002年
4 申丽;基于基因芯片对浸矿微生物群落结构及功能的定量化研究[D];中南大学;2011年
5 张在海;铜硫化矿生物浸出高效菌种选育及浸出机理[D];中南大学;2002年
6 王春秋;河南省铝土矿资源潜力与发展战略研究[D];中国地质大学(北京);2007年
7 李兵;嗜铁钩端螺旋菌在砷胁迫条件下的蛋白质组学研究[D];山东大学;2010年
8 李光辉;铝硅矿物的热行为及铝土矿石的热化学活化脱硅[D];中南大学;2002年
9 王平艳;真空碳热还原氯化法炼铝的研究[D];昆明理工大学;2006年
10 罗建川;基于铝土矿资源全球化的我国铝工业发展战略研究[D];中南大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郝立凯;专性自养极端嗜酸性硫杆菌高效表达载体的构建[D];山东大学;2007年
2 武洁花;真空还原铝土矿制备金属铝的工艺研究(备料部分)[D];昆明理工大学;2003年
3 赵国魂;复杂铝硅酸盐矿物的提纯及应用[D];中南大学;2004年
4 谭钦文;氧化亚铁硫杆菌脱除烟气中SO_2的研究[D];四川大学;2004年
5 颜震;氧化亚铁钩端螺旋菌生长与浸矿过程模型及过程在线监测与控制研究[D];山东大学;2005年
6 陈丹丹;抗汞载体的构建及在喜温硫杆菌中的表达[D];山东大学;2006年
7 杨鹏;嗜酸亚铁硫杆菌热激蛋白GroEL和GroES的表达、纯化及性质研究[D];中南大学;2009年
8 罗金学;喜温硫杆菌蛋白质组学研究技术建立及抗砷机制初步探讨[D];山东大学;2008年
9 李诺;Acidithiobacillus ferrooxidans对酸胁迫与有机萃取物P204胁迫应答及其机理研究[D];中南大学;2012年
10 赖庆柯;Fe~(3+)和氧化亚铁硫杆菌酸性溶液催化氧化S(Ⅳ)的实验研究[D];四川大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王伟;南山铝业谋求原料保障[N];经理日报;2007年
2 记者 王正端;云南有色局向“空白区”要矿[N];地质勘查导报;2008年
3 竹木;铝土矿磨制工艺及装备技术应用通过鉴定[N];中国有色金属报;2005年
4 本报记者  姚峰;中国铝业推迟递交标书[N];21世纪经济报道;2006年
5 首席记者 员娟绸通讯员 薄云山;我省在保德县又发现一特大型铝土矿[N];山西经济日报;2007年
6 黄强;广西局首批22个勘查项目铝土矿占17个[N];中国矿业报;2010年
7 记者 于德福;广西五年探获铝土矿4.28亿吨[N];地质勘查导报;2006年
8 梁春来;务川紫金探明一大型优质铝土矿[N];中国矿业报;2007年
9 记者 张莹 刘流 通讯员 王正端;我省“空白区”“盲区”找矿实现新突破[N];云南日报;2008年
10 王映;我省获几内亚大型铝土矿勘探权[N];河南日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978