一種增強鐵氧化菌種浸出黃銅礦的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種增強鐵氧化菌種浸出黃銅礦的方法，屬于生物浸出技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著高品位銅礦石的消耗殆盡，如何更加高效合理地利用低品位的含銅礦石已經 越來越得到研究人員的關注，其中W黃銅礦最為明顯。黃銅礦是儲量最豐富的銅礦資源，但 通常品位偏低、結構復雜，常規高溫冶煉難W實現其經濟價值。生物浸出W微生物為媒介， W浸出液為載體，通過一系列氧化還原反應，加速銅離子的溶解，最終獲得較好的浸出效 果。該技術W其基礎建設投資少、運轉要求低、Ξ廢排泄物相對較少等優點而被研究人員所 認可，被認為是一種針對貧銅礦提煉的經濟可行的綠色替代工藝。
[0003] 鐵氧化菌種是浸出過程的主力微生物之一。運是因為浸出的礦物中的能源物質主 要是還原態鐵和還原態硫兩種。鐵氧化菌種可氧化該類還原態鐵，生成的鐵離子可持續攻 擊氧化黃銅礦，釋放銅離子進入溶液。由此得知，活躍的鐵代謝對黃銅礦浸出過程非常重 要。但是常規培養和浸出過程也容易產生黃鐘鐵抓沉淀，該類沉淀結構致密，并且會覆蓋在 礦石表面，阻礙了菌種的附著細胞對礦石表面的持續附著作用，從而降低浸出效率。尤其是 在常規的連續浸出過程，通常會把浸出液返回浸出體系，隨著浸出時間的延長，引入的黃鐘 鐵抓沉淀也會累積，加劇了黃鐘鐵抓的純化效應，不利于黃銅礦浸出。此外，由于該類菌種 多為化能自養型，細胞培養效率偏低，W及浸出過程前期的延滯期過長等問題也需要解決。
[0004] 因此，進一步探索新的增強鐵氧化菌種浸出黃銅礦方法，從減弱黃鐘鐵抓純化等 方面著手，對于改善黃銅礦的生物浸出過程的鐵代謝，最終提升浸出效率具有非常重要的 意義。
【發明內容】
[0005] 本發明的主要目的就是針對W上存在的問題與不足，提供一種增強鐵氧化菌種浸 出黃銅礦的方法，該方法操作簡單、效果明顯，適于大規模推廣應用。
[0006] 所述方法是將鐵氧化菌種在9K-黃銅礦復合培養基中培養，培養過程中補加亞鐵 化合物實現高密度培養；培養結束后先低速離屯、除去大部分黃鐘鐵抓或礦渣沉淀，獲得的 上清液采用高速離屯、收集細胞，再使用新鮮9K基礎培養基將細胞重新懸浮，振蕩，采用低 速離屯、除去殘余的鐵抓沉淀，將獲得的上清液采用高速離屯、收集得到不含黃鐘鐵抓的細 胞；采用不含黃鐘鐵抓的細胞接種進行黃銅礦浸出，適當提高接種量W及并補充加入適量 亞鐵離子，并在浸出的后期階段逐級式地適當降低pH。
[0007] 在本發明的一種實施方式中，所述高密度培養是當復合培養基中化2+低于5g/L時 補加硫酸亞鐵，控制補料后化2+在7g/L。
[0008]在本發明的一種實施方式中，所述補加亞鐵化合物的同時補加2ml9K基礎培養 基；補加亞鐵化合物8次后，當菌濃再次出現下降趨勢時結束高密度培養。
[0009] 在本發明的一種實施方式中，所述低速離屯、是指2000rpm;高速離屯、是指 8000:τρπι。
[0010] 在本發明的一種實施方式中，所述適當提高接種量是指接種后菌體終濃度在 1. 0 X 1〇7個 /血至5. 0 X 10 7個 /血。
[0011] 在本發明的一種實施方式中，所述加入適量亞鐵例子是指接種時加入終濃度 1.Og/L的亞鐵離子。
[0012] 在本發明的一種實施方式中，所述后期階段逐級式地適當降低抑是指在浸出開 始后15d開始，逐步降低浸出液的抑，每隔3d降低0. 1。
[0013] 在本發明的一種實施方式中，所述9K-黃銅礦復合培養基包括Ξ部分；第一部分 含有（畑4)25〇43.Og，KC1 0.Ig，K2HPO4O. 5g，Μ拆〇4· 7&0 0. 5g，Ca(N〇3)2〇.01邑，&0 700血； 第二部分：Fe2(S〇4)3'7&〇44. 3g，H2〇300血；第Ξ部分0. 1% (w/v)貧黃銅礦；第一部分和 第二部分滅菌混合后調節pH至2.0。
[0014] 在本發明的一種實施方式中，所述9K基礎培養基：(NH4)2S043.Og、KC1 0.Ig、 K2HPO4O. 5g、MgS〇4. 7&0 0. 5g、Ca(N〇3)2〇.Olg、H2OlOOOmL。
[001引在本發明的一種實施方式中，所述鐵氧化菌種為氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillusferroxidans)CUMT-1，中國礦業大學贈予，篩得于煤礦坑酸性廢液， 相關文章發表于工業微生物，2011,41 (4)，"嗜酸氧化亞鐵硫桿菌的高效培養及浸出黃銅礦 初探"。也可W是嗜酸硫桿菌屬CCTCCN0:M2012104或氧化亞鐵硫桿菌ATCC23270。
[0016] 所述方法具體是：（1)將鐵氧化菌種接種到9K-黃銅礦的復合基礎培養基培養。當 化2+低于5g/L時補加硫酸亞鐵，同時添加2mL的9K基礎培養基，控制補料后化2+維持在7g/ L，經8次補料后，當菌濃再次出現下降趨勢的時候結束培養過程；似在20(K)r/min下離屯、 除去大部分黃鐘鐵抓及其他沉淀，將獲得的上清液采用80(K)r/min離屯、收集細胞，然后加 入新鮮9K基礎培養基將細胞重新懸浮，振蕩處理，采用20(K)r/min下離屯、除去殘余的鐵抓 沉淀，將獲得的上清液采用8000r/min收集細胞；（3)采用9K基礎培養基，控制礦漿濃度為 3. 0%，溫度30°C，搖床轉速170巧m，通過接種控制初始細胞1. 0X107個/mL至5. 0X10 7個 /mU浸出30天；其中在浸出開始后15d開始，逐步降低浸出液的抑，每隔3d降低0. 1。
[0017] 本發明將氧化亞鐵硫桿菌接種至9K-黃銅礦的復合基礎培養基中培養，在培養中 后期采用脈沖式補加亞鐵的方法，維持細胞持續生長，實現氧化亞鐵硫桿菌的高密度培養； 培養結束，采用低速離屯、除去大部分黃鐘鐵抓及其他沉淀；將獲得的上清液采用高速離屯、 收集細胞。加入新鮮9K基礎培養基將細胞重新懸浮，振蕩處理，采用低速離屯、除去殘余的 鐵抓沉淀，將獲得的上清液采用高速離屯、收集細胞；通過接入不含黃鐘鐵抓的細胞并適量 提高接種量，同時補充加入適量的亞鐵離子，縮短由于浸出前期營養物質貧瘡造成較長的 延滯期，盡快提升菌體的細胞濃度，繼續浸出黃銅礦；在浸出的后期階段則分階段逐級式降 低pH，在維持較高的細胞濃度同時制造更為酸性的環境，減少黃鐘鐵抓的生成，進一步提升 鐵代謝的效率，實現全程改善鐵氧化菌種浸出黃銅礦。
[0018]本發明實現了鐵氧化菌種的高密度培養，在提升了鐵氧化菌種的細胞濃度同時， 減少了黃鐘鐵抓的帶入，縮短了純化時間，加強了鐵代謝，提升了黃銅礦的浸出效率。發明 人應用多株鐵氧化菌種進行試驗，發現本發明方法具有普適性，W嗜酸硫桿菌屬CCTCCNO: M2012104、氧化亞鐵硫桿菌ATCC23270等為鐵氧化菌種時，采用本發明方法可將浸出效率 提高40-60%。此外，本發明方法操作簡單易行、對設備要求低，為改善類似的生物浸出過程 提供了一種新的技術方法。
【附圖說明】
[0019] 圖1是增強鐵氧化菌種浸出黃銅礦的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 實施例1氧化亞鐵硫桿菌的高密度培養及不含黃鐘鐵抓的細胞收集
[0021] 9K-黃銅礦復合基礎培養基：（畑4)25〇43.Og，KC1 0.Ig，K2HPO4O. 5g，Μ拆〇4· 7&0 0. 5g，Ca(N〇3)2〇.Olg，&0 700血；第二部分：Fe2(S〇4)3· 7&0 44. 3g，&0 300血。第Ξ部分 0.1% (w/v)貧黃銅礦。礦樣取自于安徽銅陵山礦區，經初步破碎并采用鋼篩過濾，礦石粒 徑約為<48μπι。第一部分采用高壓蒸汽滅菌法于12rC下滅菌20min，第二部分用0. 22μπι 的濾膜過濾除菌。然后將兩部分混合振蕩搖勻，用2mol/L的硫酸調節溶液的抑至2.0。將 氧化亞鐵硫桿菌CUMT-1接種到9K-黃銅礦的復合基礎培養基培養。當化2+低于5g/L時補 加硫酸亞鐵，同時添加2mL的9K基礎培養基，控制補料后化2+約維持在7g/l，經8次補料 后，當菌濃再次出現下降趨勢的時候結束培養過程。該培養方法與對照體系相比的主要參 數如表1。生物量從常規分批培養的1. 4Xl〇s個/mL提高至6. 2X10 8個/mU生產強度則 顯著提升至常規培養的3. 5倍。培養至對數期末期，采用低速離屯、（20(K)r/min)除去大部 分黃鐘鐵抓及其他沉淀。將獲得的上清液采用高速離屯