高活性高抗性氧化亚铁硫杆菌的选育及其在铜矿浸出中的应用

论文摘要

嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.ferrooxidans）能氧化亚铁离子和还原性硫实现金属离子的溶浸作用,是浸矿过程中起主要作用的细菌。本文选取铜绿山与石头嘴古铜矿区域酸性矿坑水,筛选高活性铁氧化细菌,进行了16S rDNA分子鉴定、生理生化特征分析及重金属抗性研究,并利用该菌株对云南、安徽、大冶等地的低品位氧化-硫化混合型铜矿石进行了摇瓶浸出试验。主要结果如下:1.在初步的富集实验中,共获得8株铁氧化细菌,进一步进行二次筛选,得到氧化活性最高的菌株SY。2.对菌株SY的16S rDNA进行扩增、克隆、序列测定和同源性分析与序列比对,发现其与氧化亚铁硫杆菌菌株（DQ 062116.1）最为相似,鉴定该菌株为氧化亚铁硫杆菌。3.生理生化性质测定表明,菌株SY的最适生长温度为30℃,最适pH值为2.0,接种量对亚铁离子完全氧化时间影响不大。4.菌株SY对Cu2+、Cd2+、Ni2+、Zn2+等重金属离子抗性的最低抑菌浓度分别为300、350、700和800 mmol/L,对多种重金属离子均显现出很高的抗性。对该菌株经过约一个月的驯化,在400 mmol/LCu2+离子的环境下,48小时内能完全氧化亚铁离子。5.利用菌株SY对湖北大冶、云南丽江及安徽枞阳等地的氧化-硫化混合型低品位铜矿石进行的20天浸出实验显示,细菌浸出比酸浸Cu2+的回收率高出近30%,表明该菌株在硫化矿浸出中具有较好的应用前景。另外,在生物浸出过程中,菌株SY对湖北大冶、安徽枞阳、云南丽江等地的低品位矿样的浸出率分别为84.28%、74.38%、33.31%。通过与相关文献中使用的氧化亚铁硫杆菌菌株比较,菌株SY对多种重金属表现出很高的抗性,非常符合多金属复杂矿的浸出要求,表现出较好的应用价值。SY菌对大冶地区混合型铜矿石浸出结果表明土著分离的菌株在本土矿石生物浸出中能显示出很大的优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 微生物湿法冶金的发展历史
• 1.2 生物冶金中常用细菌及其选育
• 1.2.1 浸矿微生物种类
• 1.2.2 浸矿微生物的选育
• 1.3 微生物浸矿机理
• 1.4 金属离子对细菌浸出的影响
• 1.5 论文研究目的及意义
• 2 材料与方法
• 2.1 供试材料
• 2.1.1 培养基
• 2.1.2 试剂
• 2.1.3 菌株与质粒
• 2.2 氧化亚铁硫杆菌的筛选
• 2.2.1 水样采集
• 2.2.2 铁氧化细菌的富集
• 2.2.3 铁氧化细菌的分离纯化
• 2.2.4 菌株的保藏
• 2.3 氧化亚铁硫杆菌的亚铁氧化活性比较
• 2.4 细菌16S rDNA片断同源性分析
• 2.4.1 细菌总DNA提取
• 2.4.2 16S rDNA的PCR扩增
• 2.4.3 序列测定及发育树构建
• 2.5 SY菌生理生化特性分析
• 2.5.1 SY菌生长曲线测定
• 2.5.2 温度对细菌活性的影响试验
• 2.5.3 pH对细菌活性的影响试验
• 2.5.4 接种量对细菌活性的影响试验
• 2.6 浸矿细菌金属抗性测定与驯化
• 2.7 铜矿石的细菌浸出实验
• 3 结果与分析
• 3.1 高活性铁氧化细菌的筛选
• 3.2 铁氧化细菌的鉴定
• 3.2.1 16S rDNA的PCR扩增与序列分析
• 3.2.2 系统发育树的构建
• 3.3 氧化亚铁硫杆菌的生理特性
• 3.3.1 细菌的生长曲线
• 3.3.2 温度对细菌生长的影响
• 3.3.3 pH值对细菌生长的影响
• 3.3.4 接种量对细菌生长的影响
• 3.4 氧化亚铁硫杆菌的重金属耐受性
• 3.4.1 铜离子对SY菌活性的影响
• 3.4.2 镉离子对SY菌活性的影响
• 3.4.3 镍离子对SY菌活性的影响
• 3.4.4 锌离子对SY菌活性的影响
• 3.5 氧化-硫化混合型低品位铜矿石的浸出
• 4 讨论
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢