某铜矿属地菌的选育驯化及浸出硫化铜矿试验研究.pdf

第 卷第 期（总第 期） 年 月 湿法冶金 Hydrometallurgy of China Vol No （Sum ） Aug 某铜矿属地菌的选育驯化及浸出硫化铜矿试验研究 张兴勋 （紫金矿业集团股份有限公司 ， 福建 上杭 ） 摘要 ： 从某铜矿区矿坑水中分离筛选出 株菌 。 对筛选出的细菌进行培养 、 驯化后发现 ， QS 为最佳中温菌 （ ） ， QS 为最佳中等嗜热菌（ ）。 用这 株菌浸出含铜硫化矿 ， 并与实验室保存的相同温度菌种的 浸出效果进行对比 ， 结果表明 ： 相同试验条件下 ， 属地菌 QS 和 QS 显示出较高的铜浸出率 ； 延长驯化时间 ， 属地菌表现出更高的优越性 。 关键词 ： 选育 ； 驯化 ； 中温菌 ； 中等嗜热菌 ； 浸出 ； 铜 中图分类号 ： TF ； TF 文献标志码 ： A 文章编号 ： （） DOI ： j cnki sfyj 收稿日期 ： 基金项目 ： 国家自然科学基金资助项目（） ； 福建省区域重大项目（H） 。 作者简介 ： 张兴勋 （ ） ， 男 ， 福建武平人 ， 本科 ， 工程师 ， 主要研究方向为湿法炼铜 。 目前 ， 世界上铜产量的 来自细菌堆浸和 地下浸出 ； 在加拿大和西班牙等国家 ， 有相当一 部分铀是通过细菌浸出得到的 。 随着生物技术在 矿冶工程中的应用范围不断扩展 ， 相关的理论研 究越来越深入 ， 微生物的选育 、驯化研究也有 许多 。 试验针对某铜矿石特点 ， 从矿山矿坑 水中筛选出 株细菌 ， 对其进行培养 、 驯化 ， 用驯 化的中温菌（ ）和中等嗜热菌（ ）对矿山 矿石进行浸出 ， 并将试验结果与实验室保存的菌 种的试验结果进行对比 。 1 试验部分 1 1 试验材料 水样 ： 浸矿菌种采集于某铜矿区矿坑水及附 近河流水域 ， 性质见表 。 表 1 采集的水样及其性质 名称采集地点 pH EhmV （Fe ）（g L ） QSX某河流. 苘汉 QSX某矿坑. 苘汉 QSX某矿 号矿点. 苘汉 QSX某矿旁河流. 苘汉 QSX 号矿床. 苘汉 矿石 ： 某硫化铜矿由某矿业有限公司提供 。 有用矿物有黄铜矿 、斑铜矿 、黄铁矿和辉钼矿 ， 脉 石矿物有长石 、 石英和云母 。 矿石经鄂式破碎机 破碎 ， 用对辊破碎机破碎至 mm ， 再经振动磨 机磨成不同粒级 。 矿石缩分研磨至所需细度后送 化学分析 。 培养基 ： K 培养基 ， K 培养基 。 1 2 试验方法 菌种培养 ： 在 mL 锥形瓶中加入 K 培养 基 ， 用 硫酸调节 pH 至 左右 ， 在温度 和 恒温摇床中进行培养 。 2 试验结果与讨论 2 1 中温菌（33 ）的选育 对采集到的矿坑水样进行分离和纯化 ， 选用 不同培养基进行培养 ， 按图 流程得到适合本矿 石的浸矿菌种 。 因为试验水样偏碱性 ， 含铁量较 低 ， 因此初次富集培养时采用低铁培养基 。 2 1 1 中温菌（33 ）的培养 2 1 1 1 低铁培养基富集培养 采用 Fe 质量浓度为 gL 的低铁 K 培 养基 ， 对采集的水样进行第 次富集培养 。 mL 三角瓶中加入水样 mL ， 加入低铁培养基 至总体积 mL ，温度 ，摇床转速 rmin 。 过程中记录培养基中 Fe 质量浓度的变 化情况 ， 以及溶液 pH 、 氧化还原电位 Eh 的变化 情况 ， 结果见表 。 第 卷第 期张兴勋 ： 某铜矿属地菌的选育驯化及浸出硫化铜矿试验研究 图 1 菌种选育流程 表 2 细菌的第 1 次富集培养 名称培养时间d pH EhmV （Fe ）（g L ） 苘舷 苘舷 苘舷 QSC 苘舷 苘舷 苘舷 苘 苘舷 苘舷 QSC 苘舷 苘舷 苘 QSC 苘舷 苘舷 苘舷 苘舷 苘 苘 QSC 苘舷 苘舷 苘舷 苘舷 苘舷 苘 QSC 苘舷 苘舷 苘舷 苘舷 苘舷 苘 从表 看出 ： 细菌第 次富集培养过程中 ， QS 生长最快 ， d 即培养完成 ； QS QS 需要 d 培养完成 ； QS 则需 d 培养完成 。 2 1 1 2 9K培养基富集培养 mL 三角瓶中接入第 次富集培养的菌 种 mL（接种量 ） ， 加入 K 培养基至总体 积 mL ， 温度 ， 摇床转速 rmin 。 试 验结果见表 。 可以看出 ， 经过 次转接后 ， 细菌 生长时间缩短并趋于稳定 。 表 3 细菌的 9K培养基富集培养 菌种 完全氧化 K 培养基所需要的时间d 第 次转接第 次转接第 次转接 QSIR悙殚 QSIR悙殚 QSIR悙殚 QSIR悙殚 QSIR悙殚 为确保从铜矿山矿坑水中选育出的菌种具有 较强的活性 ， 研究细菌氧化 Fe 的活性 ， 并与实 验室保存的几株细菌进行对比 。 如图 所示 ， K 培养基培养 h 后 ， 细菌氧化活性由高到低为 QS QS&DT ZJS DTB&QS QS QS 。 QS 表现出较强的氧化活性 ， 其氧化 Fe 的速度达 g（L h）（DT 、 ZJS 、 DTB 为实 验室保存菌株）。 图 2 某铜矿属地菌与实验室保存菌株的氧化活性 2 1 2 中温菌（33 ）的驯化 试验对比了采集的 株菌和实验室培养的 株菌 ， 以及 种菌组成的混合菌对某铜矿混合矿 石的浸出性能 。 细菌适应铜矿石驯化 次 。 浸出 完成时 ， 测定矿浆 pH 和氧化还原电位 ， 结果见表 。 可以看出 ， 随驯化次数增加 ， 各浸矿菌对应的 矿浆氧化还原电位和 pH 均呈升高趋势 。 湿法冶金 年 月 表 4 菌种适应某铜矿石的驯化试验结果 菌种 第 次驯化完成 pHEhmV 第 次驯化完成 pHEhmV 第 次驯化完成 pHEhmV QSXV 苘骀 lv QSXV 苘骀 lv QSXV 苘骀 lv QSXk 苘骀 lv QSXV 苘骀 lv DTV 苘骀 l媼 DTBV 苘骀 lv ZJSaV 苘骀 lv 2 1 3 菌种及培养基的选择 试验在 mL 三角瓶中进行 。 采用 K 培养基 ， 初始 pH ， 矿石质量 g ， 矿浆浓度 ， 细菌接种量 ， 总体积 mL ， 温度 ， 摇床转速 rmin ， 浸出时间 d 。 试验结果 见表 。 表 5 不同菌种对某混合铜矿石生物浸出效果对比 菌种培养基铜浸出率 无无汉 QS9煙 K汉 QS9无汉 QS9憫 K汉 QS9无汉 QS9憫 K汉 QS9憫 K汉 QS9憫 K汉 DT憫 K汉 DTB憫 K汉 ZJSC憫 K汉 从表 看出 ： 从铜矿山矿坑水中富集分离的菌 种 QS 更适宜该铜矿石的生物浸出 ， 铜浸出率最 高可达 ， 比不加细菌时提高近 ； 相同 菌种条件下 ， 采用 K 培养基时浸出效果更好 。 2 1 4 中温菌 QS1（33 ）的生长曲线 采用 K 培养基测定 QS 的生长曲线 ， 结果 如图 所示 。 可以看出 ， QS 在培养 h 时达到 生长对数期 ，细菌浓度 （镜检）达 个mL 。 图 3 QS1 的生长曲线 2 2 中等嗜热菌（45 ）的选育 2 2 1 中等嗜热菌（45 ）的选育及培养 对属地菌 QS 、QS 、QS 、QS 、QS ， 以及实 验室保存的中等嗜热菌 OY 、 ZJS ， 在 mL 三角 瓶中加 K 培养基进行培养 ， 总体积 mL ， 接 种量 ， 培养温度 ， 摇床转速 rmin 。 初步培养结果表明 ： 温度为 时 ， 只有 QS 、 QS 、OY 生长较好 ； 采用 K 培养基培养 h ， QS 、QS 、OY 菌液颜色有明显差异 ， QS 菌液呈 深红色 ， 菌液挂壁现象明显 ， 表明其氧化活性最 好 ； QS 氧化 Fe 的速度为 g（L h） ， 远高于其他 种菌的氧化速度（如图 所示）。 图 4 细菌 OY、 QS1 、 QS5 对 Fe2 的氧化活性对比 （培养 44 h） 2 2 2 中等嗜热菌（45 ）的驯化 其他试验条件不变 ， 培养温度 ， 浸出初 始 pH ， 用采集的 个菌种和实验室培养 的 个菌种对某铜矿混合矿石进行生物浸出 。 细 菌适应驯化 次 ， 浸出完成时 ， 测定矿浆 pH 和氧 化还原电位及铜浸出率 ， 结果见表 、 。 可以看 出 ， 随驯化次数增加 ， 各浸矿菌种对应的矿浆电位 和 pH 均呈升高趋势 ， 最佳浸矿细菌为 OY ， QS 的效果也较好 ， 可用于浸矿 。 第 卷第 期张兴勋 ： 某铜矿属地菌的选育驯化及浸出硫化铜矿试验研究 表 6 中等嗜热菌适应某铜矿石的驯化试验结果 菌种 第 次驯化完成 pHEhmV 第 次驯化完成 pHEhmV 第 次驯化完成 pHEhmV QSXV 苘骀 l媼 QSXV 苘骀 lv OYV 苘骀 lv 表 7 不同菌种对某铜矿石生物浸出效果对比 菌种培养基铜浸出率 无无汉 QS9煙 K汉 QS9煙 K汉 OY煙 K汉 2 2 3 中等嗜热菌 QS5（45 ）的生长曲线 采用 K 培养基测定 QS 的生长曲线 ， 结果 如图 所示 。 可以看出 ， QS 在培养 h 时达到 生长对数期 ，细菌浓度 （镜检）达 个mL 。 图 5 QS5 的生长曲线 2 3 不同菌种浸出硫化铜矿石 2 3 1 中温菌（33 ） 试验条件 ： 用当地采集选育驯化的菌种 QS （ ）和实验室保存的高效中温浸矿菌种 Y （ ）对硫化矿进行浸出 ， 细菌接种量 ， 初 始 pH ， 矿浆浓度 ， 矿石粒度 m 占 ， 浸出时间 d 。 浸出结果如图 所示 。 可以看出 ： 硫化矿在中温菌（ ）浸出过程中耗 酸较多 ， 浸出初期 pH 升高迅速 ， 浸出后期 pH 在 左右 ； 氧化还原电位一直呈升高趋势 ， 后期稳 定在 mV 左右 ； 当地采集选育驯化的 QS（ ）和实验室保存的中温菌 Y（ ）在浸出初 期差异较大 ， 浸出 d 后差异缩小 ， 最终浸出率 分别达到 （QS）和 （Y）。 图 6 不同菌种对铜浸出率的影响 2 3 2 中等嗜热菌（45 ） 试验条件 ： 用当地采集选育驯化的菌种 QS （ ）和实验室保存的高效中等嗜热菌 Y（ ）对某硫化矿进行浸出 ， 细菌接种量 ， 初始 pH ， 矿浆浓度 ， 矿石粒度 m 占 ， 浸出时间 d 。 浸出结果如图 所示 。 可 以看出 ： 用中等嗜热菌（ ）浸出硫化矿 ， 耗酸 较多 ， 初期 pH 升高迅速 ， 浸出后期 pH 为 左 右 ； 氧化还原电位前期升高缓慢 ， 浸出 d 后 ， 提 高迅速 ， 达 mV ； 个菌种在浸出初期就 显示出一定差异 ， Y 的浸出率一直高于 QS 的 浸出率 ， 浸出 d 后 ， Y 的浸出率明显高于 QS 的浸出率 ， 达到 ， 而 QS 的浸出率只有 。 这一定程度上说明实验室长期驯化的高效 浸矿菌在浸出中有明显优势 。 湿法冶金 年 月 图 7 不同菌对混合矿矿样铜浸出率的影响 3 结论 从铜矿区矿坑水中分离筛选出 株细菌 ， 经培 养 、 驯化后 ， 细菌对本地硫化铜矿有较好的浸出能 力 。 相同条件（细菌接种量 ， 矿浆初始 pH ， 矿浆浓度 ， 矿石粒度 m 占 ， 浸 出 d）下 ： 驯化的中温菌（ ）QS 和实验室 保存的中温菌（ ）Y 的铜浸出率分别为 和 ； 驯化的中等嗜热菌（ ）QS 和实验 室保存的中等嗜热菌 Y 在浸出初期就有明显差 异 ， 浸出 d ， Y 的铜浸出率达到 ， 而 QS 的铜浸出率只有 ， 这说明经实验室长期 驯化的细菌在浸出过程中占有明显优势 ； 而且 ， 中 等嗜热菌（ ）表现出较强的浸矿能力 。 参考文献 ： 李宏煦 ， 董清海 ， 苍大强 ， 等 高温浸矿菌 Sulfolobus 的生长 及浸矿性能J 北京科技大学学报 ， ， （） ： Rawlings D E Heavy Metal Mining Using Microbes J Annual Review of Microbiology ， ， （） ： 伍赠玲 ， 赖晓康 ， 邹来昌 ， 等 低品位次生硫化铜矿生物柱浸 试验研究J 湿法冶金 ， ，