[发明专利]利用自养型浸矿菌-异养型浸矿菌协同连续浸取硫化矿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用自养型浸矿菌-异养型浸矿菌协同连续浸取硫化矿的方法，属于冶金工艺中生物湿法冶金的技术领域。

背景技术

近年来,随着矿产资源日益减少,而运用传统工艺提取贫矿、废矿以及难采、难选、难冶矿石中的有用金属不仅成本高，而且不满足当今世界的环保要求。许多微生物可以通过多种途径对矿物作用，将矿物中的有价元素转化为溶液中的离子。利用微生物的这种性质，结合湿法冶金等相关工艺，形成了生物冶金技术。利用微生物浸出矿石中有用金属的技术显示出了其工艺的独特性、优越性及环保性，被作为冶金工业领域中的一项重要运用。

目前关于用微生物浸矿和利用微生物吸附或转化工业废水中的金属离子做了大量的研究，浸矿微生物主要有氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,简称T.f菌)、氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidants,简称T.t菌)、排硫硫杆菌(Thiobacillus thioparus sp.)、硫化芽孢杆菌(Sulfobacillus)、氧化亚铁铁杆菌(Ferrobacillus ferrooxidants,简称F.f菌)、微螺球菌属(Leptospirillum)、氧化亚铁微螺杆菌(Leptospirum ferrooxidans,简称L.f菌)、高温嗜酸古细菌(Thermoacidophilicarchae bacteria)等。在有关生物冶金的报道氧化亚铁硫杆菌 (Thiobacillus ferrooxidans)为浸矿菌种的论文占绝大多数，但从研究者对浸矿细菌的分离及培养方法来看，应该是多个菌种的富集混合菌。它们有些生长在常温环境，有些则能在50～70℃或更高温度下生长。硫化矿氧化过程中会产生亚铁离子和元素硫及其相关化合物，浸矿微生物一般为自氧型细菌，它们以氧化亚铁或元素硫等元素及其相关化合物获得能量，吸收空气中的氧及二氧化碳，并吸收溶液中的金属离子及其它所需物质，完成自身的循环生长。近年来,微生物的协同作用在浸矿方面越来越引起人们的注意,发现不仅硫氧化细菌和铁氧化细菌等自养型微生物的协同作用使得浸矿效率得到很大提高,而且异养型微生物例如Acidiphilium sp.、Alicyclo-bacillus sp.等在生物浸矿体系中的作用也越来越引起人们的注意。另外关于异养生物黑曲霉、青霉菌等异养菌在生物浸矿体系中的作用也有所研究。但是几乎还没有关于利用自养-异养生物所特有生理特性相互协同浸矿的研究。

自养型浸矿菌：是一种能在强酸性甚至有重金属离子存在的矿坑废水中生存的特殊自养型微生物。该类菌在生长和繁殖过程中以简单的无机物为原料，如利用CO₂、CO₃^2―等作为碳源，利用N₂、NH₃、NO₂^―、NO₃^―等作为氮源，通过铁、硫等元素的氧化、硫化物等化合物的还原分解获得电子集能量，从而进行生长繁殖。如嗜酸硫杆菌，作为好氧自养细菌，专性嗜酸，以硫单质和其它还原性的硫化合物作为电子供体，以CO₂和氨为原料合成菌体进行生长繁殖；氧化亚铁硫杆菌以氧化Fe²⁺为Fe³⁺获得能源在含有矿物盐类强酸性介质中生长；排硫硫杆菌靠氧化硫代硫酸盐获得能量：Na₂S₂O₃,Na₂SO₄。但这类菌容易受到它自身代谢产物的抑制作用而不能持续有效的进行生长代谢和繁殖，属于生物链中的生产者。而兼性自养型的链霉菌具有利用硫及硫化物自养生活和利用有机物进行异养的能力。

异养菌：该类菌必须从外界环境中获得多种有机物为原料，如蛋白质、糖类等，才能合成菌体成分并获得能量，许多异养嗜酸菌和自养菌伴生，以自养菌的细胞代谢产物和死亡的菌体作为碳源和能源进行代谢。还有一些异养嗜酸菌可以通过氧化还原铁来获得能量，并且本身在新陈代谢中会产生一些无机或有机络合物，与金属形成络合离子，进入溶液。例如，紫色色杆菌和假单胞菌属产生能溶解金银的HCN;芽抱杆菌属、真菌、黑曲霉菌、放线菌、金色葡萄球菌等可生成多种氨基酸，与金络合后溶解。