嗜酸氧化亚铁硫杆菌的诱变育种及磷矿强化浸出研究

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我国磷矿资源虽然比较丰富,但是由于其分布不均和开采、利用的不合理,使得富矿开采殆尽,不得不将中低品位矿利用起来,而由于传统的选矿方法对于中低品位磷矿来说,都存在成本高和污染环境等缺点,因此人们开始寻找其他更优的方法。而微生物湿法冶金技术由于其经济环保性,越来越受到关注。又由于嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,以下简称At.f菌)能通过吸收空气中的氧气来氧化还原态的铁或硫,从而取得能量并产生酸来浸出矿石中的有用物质,所以成为湿法冶金过程主要的浸矿细菌。但是该菌早期的研究主要集中在金属矿方面,而在非金属矿,尤其是磷矿的微生物湿法冶金技术方面却很少有人涉及。因此本文利用从广西某温泉采集来的含At.f菌水样进行富集、分离、纯化,然后进行实验室实验研究。从中发现;1)就At.f菌培养来说,在9K液体培养基中,最佳培养条件;初始pH为3.00、培养温度为30℃、接种量为10%(v/v);2)对于At.f菌用于浸出低品位磷矿来说,越纯的细菌越有利于浸矿。将At.f菌(CH-5)用于连续浸矿实验研究,发现细菌浸磷率与时间的多项式统计回归分析图很接近Logistic模型,并建立了拟合关系式;3)对于物理诱变At.f菌后用于浸出低品位磷矿来说;①紫外光对于该菌的最佳作用时间段为5—10 min;②频率为59 kHz的超声波对于该菌的最佳作用时间约为15 min;③4℃低温下对于该菌的最佳处理时间段约为0.5—1h;④用修改后的Logistic模型对三个物理诱变细菌浸磷数据进行拟合后发现,诱变后模型中r(细菌浸磷率的固有增长率)值减小,而ηm(细菌最大浸磷率)增大,这样不仅用实验检验了模型,也用模型证明了物理诱变对提高细菌浸磷率是有效果的;⑤结合正交实验分析得出59 kHz超声波诱变15 min为最佳;4)利用最佳物理诱变条件下得到的At.f菌(YB-1)进行浸矿发现;①接种量为15%(v/v)和[Fe2+]=9g/L时为最佳;②在还原态硫对于细菌浸磷效果影响的实验中,在黄铁矿、硫代硫酸钠和单质硫用量一样的情况下,单质硫的效果最好,其次是硫代硫酸钠,最差的是黄铁矿,其中当体系中单质硫的添加量为0.5g时,达到了本文实验的最大浸磷率——第42天At.f菌浸出低品位磷矿中62.88%的磷。最后从大量的统计数据发现细菌浸磷率急剧上升的时间正好处于细菌的稳定期。并对At.f菌的浸磷机理进行初步探讨,认为该菌的浸磷机理是细菌先复合作用于含有还原态的硫和铁的物质产生酸,然后才能利用产生的酸对磷矿进行浸出的复合作用机理下的间接作用。利用数学模型分析,得到At.f菌浸出低品位磷矿的主要动力是[H+]、[Fe2+]和[Fe3+]。
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