氧化亚铁硫杆菌浸出金川低品位镍黄铁矿的研究

摘要

微生物湿法冶金(Microbiohydromtallurgy)是利用微生物能够通过多种途径将矿物中的有价金属转化为溶液中的离子来获取金属的冶金工艺。它与传统冶炼工艺相比，具有污染小，成本低，对资源利用率高等优点，是处理低品位矿、复杂矿甚至高品位矿，进而取代传统火法冶金工艺的新方法、新技术。优良菌种的获得，能够加快微生物浸出的工业化应用；研究菌种的特性及其浸出镍黄铁矿的反应机理，对于改进浸出工艺、改善浸出方法、提高浸出效率具有重要意义。 本文从酸性矿坑水中分离筛选出一株具有较高的亚铁氧化活性，较高的镍黄铁矿浸出率活性的细菌，通过对该菌的形态学及分子生物学方面的分析，鉴定为氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)，编号为YC菌。对YC菌的生长特性，重金属离子耐受性，耐受驯化，利用不同能源底物的能力以及浸出金川低品位镍黄铁的初步反应机理等方面做出了研究，得出了以下结论：所筛选的YC菌的亚铁氧化速率可达340mg/L·h，浸出金川低品位镍黄铁矿20天后，浸出率可达90﹪，其活性远优于其他菌株；经分类鉴定，确认YC菌为氧化亚铁硫杆菌，革兰氏阴性，短杆状，直径约0.4μm，长度约为0.8-1.2μm，能运动；YC菌在9K液体培养基中的最佳生长条件为：30℃，pH1.5-2.2，摇瓶培养至对数生长期，细菌的浓度可达到6.5x10<'8>个/ml；重金属离子对YC菌的生长具有毒害作用，经过耐受驯化后，可使YC菌耐受重金属离子的浓度达到：p(Mg<'2+>)=25g/L，p(Cu<'2+>)=15g/L，p(Ni<'2+>)=35g/L,符合镍黄铁矿浸出工业应用的要求；YC菌对Fe<'2+>氧化能力优于对S单质的氧化，YC菌在对金川低品位镍黄铁的浸出过程中，存在着吸附菌的直接浸出作用和游离菌的间接浸出作用，其中细菌的吸附浸出起着主导性的作用。

目录

声明

缩略词表

第一部分前言

1.1微生物湿法冶金研究及其应用概况

1.1.1微生物冶金概念

1.1.2微生物浸矿技术的国内外研究进展

1.1.3微生物浸矿技术的发展趋势

1.2微生物湿法冶金中常见浸矿微生物的种类及其应用

1.2.1浸矿微生物的种类

1.2.2浸矿微生物的应用

1.3氧化亚铁硫杆菌的浸矿机理

1.3.1直接和间接的生物反应机理

1.3.2初级次级反应机理：

1.3.3原电池反应机理：

1.4课题的提出

1.4.1镍矿微生物浸出的意义：

1.4.2镍矿微生物浸出研究及应用的现状

1.4.3课题的目的及意义

第二部分镍黄铁矿浸出菌的筛选及其生长特性

2.1实验材料

2.1.1菌株：

2.1.2培养基：

2.1.3实验矿样：

2.2实验方法

2.2.1矿样的获得：

2.2.2氧化亚铁硫杆菌分离材料的采集：

2.2.3氧化亚铁硫杆菌的富集培养：

2.2.4氧化亚铁硫杆菌的双层平板法分离单菌落：

2.2.5氧化亚铁硫杆菌的保藏和活化：

2.2.6氧化亚铁硫杆菌的Fe2+氧化速率：

2.2.7氧化亚铁硫杆菌的镍黄铁矿浸出率

2.2.8镍黄铁矿浸出菌的筛选：

2.2.9镍黄铁矿浸出菌的鉴定

2.2.10氧化亚铁硫杆菌的生长特性

2.3实验结果与分析

2.3.1矿样分析：

2.3.2双层平板法分离氧化亚铁硫杆菌：

2.3.3镍黄铁矿浸出菌的筛选：

2.3.4 YC菌的形态学描述

2.3.5 YC菌的分子生物学鉴定：

2.3.6 YC菌的生长特性

2.4 讨论：

第三部分重金属离子对氧化亚铁硫杆菌活性的影响及其耐受驯化

3.1实验材料与方法：

3.2实验结果与分析

3.2.1镁离子对YC菌活性的影响：

3.2.2铜离子对YC菌活性的影响：

3.2.3镍离子对YC菌活性的影响：

3.2.4重金属离子影响氧化亚铁硫杆菌活性的原因和耐受驯化机理：

3.3 讨论：

第四部分氧化亚铁硫杆菌对不同能源物质的利用能力和镍黄铁矿浸出机理的初步分析

4.1实验材料

4.1.1 菌株：

4.1.2培养基：

4.1.3实验矿样：

4.2实验方法

4.2.1 YC菌对不同能源底物的利用

4.2.2 YC菌浸出镍黄铁矿机理的初步分析

4.3实验结果与讨论：

第五部分结论

参考文献

附录

致谢