嗜酸铁/硫氧化菌在生物浸铀过程中的协同作用研究

摘要

微生物浸矿技术得到快速发展。由于各种浸矿微生物自身特性及生理生化性能的不同，在浸矿行为中所起到的作用不同，细菌混合浸矿可以起到优势互补的作用。因此利用混合细菌浸矿成为当今微生物浸矿研究的热点。浸矿过程中的主体菌种包括硫化菌和铁细菌，对其在浸矿过程中的协同作用研究是微生物浸矿研究的关键。　　本文从江西某矿山样品中分别通过用9K液体培养基和FeSO双层厌氧固体培养基，waksman液体培养基和iFeO双层厌氧固体培养基富集、反复划线分离纯化出两种不同性状的细菌，再用极限稀释的方法对细菌数量进行计算，通过扫描电镜观察两种细菌的个体形态，再对其进行16SrDNA鉴定，确定其分别是嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidthiobacillus ferrooxidans)和嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidthiobacillus thiobacillus)。对两种细菌进行碳硅泥岩型铀矿石浸出液适应性驯化，然后分别设计细菌变量摇瓶浸出试验、两种细菌不同混合比浸出试验并通过原位杂交技术（fluorescence in situ hybridization)分析细菌组成结构变化，最后依据上述实验所得各数据，选择合适的细菌接入比（嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌）、反应温度、反应时间等实验参数对721两种堆浸结垢矿石进行微生物试浸出处理。得到如下结果：　　从碳硅泥岩型铀矿环境中富集分离到两株细菌，经理化性质、扫描电镜鉴定及16SrDNA序列结果，鉴定其分别为Acidthiobacillus ferrooxidans和Acidthiobacillus thiobacillus，经适应性驯化后，嗜酸氧化亚铁硫杆菌能较好的适应碳硅泥岩型铀矿石浸出液，氧化亚铁能力没有下降，可以在24h内完全氧化4g/L的Fe2+，嗜酸氧化硫硫杆菌产酸能力略有下降，将体系pH值从4左右下降到1.7的时间由2天延长到4天。　　选取过1mm筛的矿石，按固液比为1:2.5，细菌为变量，在30℃，150r/m的摇床中浸出19天，不加菌、单一嗜酸氧化硫硫杆菌、单一氧化亚铁硫杆菌及嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌混合四组浸出体系中，其累计液计浸出率分别为25%、70.26%、80.50%和82.43%，嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌混合浸出能达到最好的浸出效果；按Acidthiobacillus ferrooxidans和Acidthiobacillus thiobacillus比例分别为1:0.5、1:1、1:3、1:5、1:7的不同比例混合浸出的结果表明在At.f：At.t为1:3为宜，但各组试验的浸出率差异不大，均在70%左右，浸矿过程中，细菌组成结构发生明显变化，嗜酸氧化亚铁硫杆菌在浸出前期生长较好，嗜酸氧化硫硫杆菌则持续增加，到试验后期逐渐成为优势菌种。嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌处理堆浸结垢矿石能取得良好的效果，可以消除矿物表面的部分铁沉淀使其溶出。软结垢矿石加入了外源性铁和不加外源性铁的两组浸出液中总铁含量分别增加0.115g/L和0.62g/L，pH分别从2.35和2.18下降到2.016和2.003，U浸出率分别为85.37%和75.25%；硬结垢矿石加入了外源性铁和不加外源性铁的两组浸出液中总铁含量分别增加0.136g/L和0.49g/L，pH从1.73分别下降到1.469和1.430，U浸出率分别为83.21%和76.77%。　　该文通过嗜酸氧化亚铁硫杆菌与嗜酸氧化硫硫杆菌的混合菌种对两组铀矿浸出的研究，从微生物数量、活性和浸出结果来验证嗜酸两种细菌在在生物浸铀过程中的协同作用，对矿物的微生物浸出具有重要的实践意义。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 微生物法浸铀的重要意义

1.2 生物冶金中的浸矿微生物

1.3 微生物浸矿的概念及其浸出机理

1.4 硫化矿物的生物浸出及其所涉及的反应界面过程

1.5 荧光原位杂交技术

1.6 At.f和At.t的协同作用研究进展

1.7 本论文研究的主要内容、目的和意义

第二章 嗜酸氧化亚铁硫杆菌及嗜酸氧化硫硫杆菌的富集分离、纯化鉴定及适应性驯化

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 嗜酸氧化亚铁硫杆菌与嗜酸氧化硫硫杆菌协同作用对碳硅泥岩型铀矿石浸出的影响

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 F4-Af和F14-2At对721堆浸结垢矿石的处理

4.1 引言

4.2 材料和方法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献