一株耐磷嗜酸氧化硫硫杆菌及其用于中低品位磷矿的堆浸工艺

摘要

一株耐磷嗜酸氧化硫硫杆菌及其用于中低品位磷矿的堆浸工艺，该菌名称为Acidithiobacillus thiooxidans RETECH-PS1，保藏单位：中国典型培养物保藏中心，地址：武汉大学内，保藏日：2009年4月25日，保藏登记号：CCTCC NO：M 209088。中低品位磷矿生物堆浸工艺：(1)矿石破碎至15mm以下，混入硫磺筑堆；(2)将低温保藏的权利要求1所述的耐磷嗜酸氧化硫硫杆菌进行活化以及逐级扩大培养达到喷淋所需菌液体积，最后接种于混合硫磺的中低品位磷矿矿堆；(3)浸出液经收集池收集用泵回抽至喷淋系统循环喷淋。本发明的优点是：工艺流程简单，中低品位磷矿无需选矿富集，磷酸的生产过程不需要添加硫酸，既降低了成本又避免了因硫酸生产而带来的环境污染问题，工艺生产规模可大可小，并且特别适用于占我国磷矿资源70％的传统选矿难以处理的胶磷矿资源，有利于提高我国磷矿资源的综合利用率。

说明书

技术领域

本发明属微生物技术领域。特别是一株具有元素硫生物氧化功能的耐磷嗜酸氧化硫硫杆菌及其利用该菌种堆浸处理中低品位磷矿的工艺。

背景技术

磷肥是我国农业生产氮、磷、钾三大基础原料肥之一，也是实现国家粮食储备安全的重要保证。传统的磷肥生产，利用选矿技术提高磷矿的品位，然后加入浓硫酸分解磷矿生产磷酸，再用磷酸制磷肥。磷肥生产过程冗长，操作繁琐，还要配置硫酸生产工序，造成环境污染。更为关键的是随着富磷矿的消耗，现有中、低品位磷矿难以直接加工，选矿成本越来越大。因此有必要提供一种堆浸处理中低品位磷矿的工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一株耐磷嗜酸氧化硫硫杆菌及其堆浸处理中低品位磷矿的工艺。该工艺处理中低品位磷矿，通过高效氧化硫磺提供硫酸分解磷矿来生产磷酸，处理的磷矿无需选矿富集，又不需要外加硫酸，既降低了处理成本又对环境友好，生成的磷酸经富集净化后即可用于生产磷肥。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

本发明所用的细菌为一种耐磷嗜酸氧化硫硫杆菌，该菌种分离于某酸性矿坑水，经实验室培养后进行耐磷驯化，具体操作为：将培养的菌种接种于含有一定磷矿矿浆浓度的摇瓶进行浸出，待细菌生长良好后逐步减小接种量并增大磷矿矿浆浓度，多次进行驯化。驯化后的细菌能耐受较高磷浓度，名称为Acidithiobacillusthiooxidans RETECH-PS1，保藏单位：中国典型培养物保藏中心，地址武汉大学内，保藏日：2009年4月25日，保藏登记号：CCTCC NO：M 209088。

本发明选用的培养基为：0.1g KCl，3g NH₄SO₄，0.5g K₂HPO₄·3H₂O，0.5gMg(SO₄)₂·7H₂O和0.01g Ca(NO₃)₂，溶于1L蒸馏水中，并按照10g/L的加入量补充单质硫。

本发明的Acidithiobacillus thiooxidans RETECH-PS1菌种具有如下特点：属于硫杆菌属，属革兰氏阴性无机化能自养菌。圆头短柄状，宽0.5μm，长1μm。端无鞭毛，常以单个、双个或短链状存在。栖居于硫和硫化矿矿床，能氧化元素硫与一系列硫的还原性化合物，菌种适宜生长的pH范围为0.5～6.0，最适pH范围为2.0～2.5；生存温度范围在2～40℃，最佳生长温度为28～30℃。

本发明中低品位磷矿生物堆浸工艺是：

a)矿石破碎至15mm以下，混入硫磺筑堆；

b)将低温保藏的权利要求1所述的耐磷嗜酸氧化硫硫杆菌进行活化以及逐级扩大培养，最后接种于混合了硫磺的中低品位磷矿矿堆进行生物浸出；

c)浸出液经收集池收集用泵回抽至喷淋系统循环喷淋。

中低品位磷矿是指磷矿品位为0＜W＜25％(以P₂O₅计)的磷矿。

筑堆的磷矿中混入5～10％重量百分比的硫磺。

保藏菌种活化以及逐级扩大培养过程中pH控制在2.0～2.5，温度控制在28～35℃。

利用嗜酸氧化硫硫杆菌的生物氧化反应特点，高效氧化磷矿本身含有的硫化矿物或人为添加的硫磺，氧化过程生成的硫酸即可以分解磷矿而生成磷酸，对富磷浸出液净化后即可提取磷酸用于磷肥生产。

本发明的优点是：嗜酸氧化硫硫杆菌通过氧化硫磺产生硫酸，生成的硫酸分解磷矿而制得磷酸。该工艺无需专门的选矿过程，减少了选矿成本，工艺流程简单，成本低，浸出效果好，且不需要另外加入硫酸来制取磷酸，减少了传统磷酸生产中因硫酸生产而导致的环境污染。该工艺特别适用于占我国磷矿资源70％难选胶磷矿的开发利用。

附图说明

图1为本发明的耐磷嗜酸氧化硫硫杆菌浸出中低品位磷矿的工艺流程图。

图1中，中低品位磷矿经矿石破碎后与一定量的硫磺混合、筑堆，喷淋菌种进行生物堆浸。

具体实施方式

工序1破碎，2混合：将开采的磷矿矿石破碎到15mm以下，然后与一定比例的硫磺混合，硫磺的用量与矿石重量之比为5～10％(重量百分比)。

工序3：混合后的矿样用机械设备进行筑堆。

工序4：生物浸出：在矿堆顶部喷淋经培养驯化的耐磷嗜酸氧化硫硫杆菌菌液，菌液沿矿石下渗，汇集于浸出液收集池中，用泵抽至矿堆顶部再喷淋，形成一个浸出液循环喷淋过程。

以下结合实例对本发明作进一步的描述：

实施例1

首先将低温保藏的耐磷嗜酸氧化硫硫杆菌菌种(该菌名称为Acidithiobacillusthiooxidans RETECH-PS1，保藏单位：中国典型培养物保藏中心，地址：武汉大学内，保藏日：2009年4月25日，保藏登记号：CCTCC NO：M 209088)在装有10ml培养基(0.1g KCl，3g NH₄SO₄，0.5g K₂HPO₄·3H₂O，0.5g Mg(SO₄)₂·7H₂O和0.01g Ca(NO₃)₂)溶于1L蒸馏水中，并按照10g/L的加入量补充单质硫)的试管中活化。活化后的菌种转接入100ml培养液中，培养24小时后，以10％(v/v)接种量逐级扩大培养到堆浸所需的量，培养过程控制pH为2.0，温度28℃。

将待处理的磷矿石(P₂O₅＝18.98％重量百分比)破碎至15mm以下，然后混入5％(重量百分比)的硫磺进行筑堆，将培养好的菌种液从堆场顶部喷淋，喷淋强度为0.2～0.5L/(min.m²)，进行生物浸出，前期浸出液经收集池收集回抽至喷淋系统循环喷淋。堆浸时间6个月，该品位磷矿的浸出率可达63.84％。

实施例2

首先将低温保藏的耐磷嗜酸氧化硫硫杆菌菌种(该菌名称为Acidithiobacillusthiooxidans RETECH-PS1，保藏单位：中国典型培养物保藏中心，地址：武汉大学内，保藏日：2009年4月25日，保藏登记号：CCTCC NO：M 209088)在装有10ml培养基(0.1g KCl，3g NH₄SO₄，0.5g K₂HPO₄·3H₂O，0.5g Mg(SO₄)₂·7H₂O和0.01g Ca(NO₃)₂溶于1L蒸馏水中，并按照10g/L的加入量补充单质硫)的试管中活化。活化后的菌种转接入100ml培养液中，培养24小时后，以10％(v/v)接种量逐级扩大培养到堆浸所需的量，培养过程控制pH为2.5，温度30℃。

将待处理的磷矿石(P₂O₅＝21.32％重量百分比)破碎至15mm以下，然后混入10％(重量百分比)的硫磺进行筑堆，将培养好的菌种液从堆场顶部喷淋，喷淋强度为0.2～0.5L/(min.m²)，进行生物浸出，前期浸出液经收集池收集回抽至喷淋系统循环喷淋。堆浸时间6个月，该品位磷矿的浸出率达68.85％。