中等嗜热菌的选育及其浸矿研究

摘要

随着易处理金矿资源的日益枯竭，难处理金矿的生物预氧化逐渐成为研究热点之一。焙烧氧化、加压氧化和生物预氧化成为难处理金矿的基本工艺技术。随着生物工程技术的发展，生物预氧化在难处理金矿中起着越来越重要的作用。 能够进行生物浸矿的微生物主要是一些在酸性环境中生长的铁或硫氧化细菌。研究最为成熟的浸矿菌种为氧化亚铁硫杆菌，简称T.f菌，T.f菌长期被认为是在生物浸矿过程中起主要作用的菌种。近些年来对连续反应浸矿系统的微生物学种群研究结果显示，一些最适生长温度为40-45℃的中度嗜热嗜酸细菌，如喜温硫杆菌(Thiobacillus caldus)、氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillumferrooxidans)等为浸矿细菌中的优势菌群。研究表明，中度嗜热的铁或硫氧化细菌在浸矿过程中具有重要的作用，且由于中等嗜热菌生长所适应的温度比较高，因此相对中温菌，该类菌具有明显的生物学优势。 本研究首先利用由硫铁矿采集到的矿坑水，通过一系列不同培养基的方法筛选得到了氧化效果较好的中等嗜热氧化铁菌群，此菌群在3天内就能将14g/L，的FeSO<,4>·7H<,2>O完全氧化。 通过选育分离、纯化，得到一单菌株zyl。该菌在Starky-Na<,2>S<,2>O<,3>固体培养基上的菌落形态为圆形，白色半透明，凸起，光滑。经革兰氏染色观察，可判断该菌为革兰氏阴性菌，菌种的形状为短杆状。经16Sr RNA分析鉴定，该菌与喜温硫杆菌的相似性达到99％。研究该菌的培养条件，该菌生长和硫氧化能力受培养pH、温度、接种量、转速等因素的影响，试验结果显示，其最佳的培养条件pH3.0，温度45℃，接种量1％。 具体浸矿试验结果显示，zyl 菌虽然氧化硫的能力很强，但是氧化硫铁矿的能力却很弱，经过15天的浸矿，铁的浸出率仅为3.43％，pH几乎没有下降。中等嗜热氧化铁菌群单独浸矿效果相对较强，经过15天的浸矿，铁的浸出率为62.35％，pH下降至1.76。不加硫粒的混合菌浸矿比单一菌浸矿效果稍微好些，铁的浸出率为64.59％，pH下降至1.65。加入少量硫粒的混合菌浸矿效果更佳，硫铁矿中铁的浸出率达到79.89％，pH下降至1.41。 根据浸矿试验的结果，对混合菌浸矿机理进行了分析，探讨了两菌混合浸矿优于单种菌的原因。

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第一章绪论

1.1难处理金矿预氧化现状

1.1.1难处理金矿的含义

1.1.2难处理原因

1.1.3难处理金矿预氧化方法

1.1.4生物氧化法预处理难浸金矿的研究概况

1.2常用生物冶金浸矿菌种

1.2.1嗜中温细菌

1.2.2中等嗜热细菌

1.2.3高温嗜热菌

1.3中等嗜热菌的特性及应用

1.3.1中等嗜热菌生物学特性及优越性

1.3.2国外研究及应用

1.3.3国内研究及应用

1.4研究内容、技术路线及创新之处

1.4.1研究目的、意义及内容

1.4.2本论文的创新之处

第二章实验研究方法

2.1实验材料和仪器设备

2.1.1菌种的采集

2.1.2实验仪器

2.1.3培养基

2.2分析方法

2.2.1亚铁离子测定方法

2.2.2铁矿石及细菌浸出硫铁矿过程中总铁含量的测定方法

2.2.3喜温硫杆菌氧化硫粒效率的测定方法

2.2.4氧化还原电位的测定

2.2.5菌株的观察与鉴定

2.2.6细菌生长的测定

第三章菌株的筛选及纯化

3.1菌种的初筛

3.2菌株的驯化及富集

3.3菌株的分离与纯化

3.3.1固体培养基平板涂布分离法

3.3.2菌种的富集

3.3.2稀释涂布平板分离法

3.4菌种的鉴定

3.4.1菌株的革兰氏染色的结果

3.4.2纯菌的16Sr RNA鉴定结果

3.5本章小节

第四章菌株的生长特性研究

4.1生长曲线的测定

4.2初始pH值对细菌生长的影响

4.3温度对细菌生长的影响

4.4接种量对细菌生长的影响

4.5转速对细菌生长的影响

第五章细菌生物氧化硫铁矿的效果研究

5.1硫铁矿含金机理探讨

5.1.1含金硫铁矿的晶体形态

5.1.2硫铁矿中金的斌存状态

5.1.3硫铁矿的晶体结构

5.1.4含金机理探讨

5.2细菌的实际浸矿试验

第六章混合菌氧化硫铁矿机理的初步探讨

6.1细菌氧化硫铁矿机理

6.2生物浸矿的总机理

6.3铁矾的产生

6.4喜温硫杆菌的作用

结论与建议

参考文献

攻读学位期间发表的学位论文

致谢