專利名稱：一株極端嗜酸硫桿菌及其在黃銅礦浸出中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一株嗜酸硫桿菌，特別是ー株極端嗜酸硫桿菌及其應用。
背景技術：
生物浸出是ー項生物和冶礦領域的交叉學科，又叫生物氧化或生物濕法冶金，即利用微生物、空氣和水等天然物質浸出貧礦、廢礦、尾礦和冶煉爐渣等，以回收某些貴重有色金屬和稀有金屬，達到防止礦產資源流失，最大限度地利用礦藏的ー種冶金方法；與傳統(tǒng)冶煉方法相比，生物浸出通?；ㄍ顿Y少、操作成本低、對環(huán)境的污染小且可處理品位較低的礦物，因此被認為是綠色冶金技木。
原生硫化銅礦黃銅礦是最穩(wěn)定，最難浸出的銅礦物，浸出周期通常大于I年，浸出率只有不到30%，導致大量的低品位黃銅礦若采用傳統(tǒng)エ藝無法實現(xiàn)經濟價值。世界上現(xiàn)存的銅礦物中70%以上都是低品位黃銅礦，隨著高品位礦石減少和需求的増加，該類礦物的エ業(yè)化浸出已成為了當前研究的熱點和難點。雖然國內近年來有報道采用優(yōu)化細菌群落結構可以進ー步提高黃銅礦浸出效率，但是由于在浸出體系中會有大量的鐵離子存在，不可避免在浸出過程中產生大量的黃鉀鐵礬，該類沉淀致密性非常好，會緊緊包裹在礦物表面，阻止了微生物與礦物表面的接觸，影響浸出效率。最近有研究指出，控制較低的pH(< 1.5)會降低鐵礬沉淀的形成，但是常見的浸礦菌，例如氧化亞鐵硫桿菌的最適PH為I. 8-2. 5，過高的酸會降低浸出過程中的菌濃，從而降低浸出效率。因此，篩選鑒定極端嗜酸硫桿菌并應用于黃銅礦的浸出，從而降低鐵礬類沉淀的形成，進ー步提升黃銅礦的進出效率就變得非常重要。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的就是針對以上存在的問題與不足，提供一株極端嗜酸硫桿菌及其在黃銅礦浸出中的應用。為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明提供了一株極端嗜酸硫桿菌，所述菌是從福建紫金山銅礦生物堆浸浸出池中篩選并經過人工選育得到的，命名為ZJJN，為桿狀、革蘭氏陰性、極多鞭毛、以及較厚英膜。其于2012年4月9日保藏在中國典型培養(yǎng)物保藏中心(ChinaCenter for Type Culture Collection,簡稱 CCTCC),菌種保藏登記號為CCTCC NO M2012104。該菌最適生長pH只有0.5-1. 5，可在pHO的培養(yǎng)基中生長，在可以在黃銅礦浸出體系中保持較酸的環(huán)境，有效地減少了氧化亞鐵硫桿菌體系在礦物表面產生的鈍化效應，改善浸出。本發(fā)明要解決的另一個技術問題是提供了所述菌的生理生化鑒定方法并考察了上述菌對幾種抗生素以及重金屬離子的敏感性與耐受性，其特點是，該菌的最適生長溫度范圍為25-30°C，最適pH范圍是0. 5-1. 5。在最優(yōu)的溫度與pH條件下，不能利用亞鐵離子，可以高效利用還原態(tài)的硫元素。在透射電鏡下，細胞為桿狀，周身有濃密的鞭毛，且被ー層厚厚的莢膜包裹。經過16S rRNA鑒定，ZJJN與嗜酸氧化硫硫桿菌屬的親緣關系超過了99*%。對抗生素的敏感性強弱排序為四環(huán)素>鏈霉素>紅霉素>氣霉素>卡那霉素>氣芐霉素；對重金屬離子耐受強弱排序為銅>錳>鎳>鋅鉛>鈷。本發(fā)明要解決的另一個技術問題是提供了一種以硫為能源底物的極端嗜酸菌進行黃銅礦浸出方式，以消除在浸出過程中產生的黃鉀鐵礬，以提高浸出效率，其特點是，采用ZJJN與ー株氧化亞鐵硫桿菌ATCC23270混合浸出安徽銅陵山黃銅礦貧礦，使浸出效率大大改善，比純菌體系的浸礦效率提高了 80%，通過電鏡觀察浸出后的礦物表面，發(fā)現(xiàn)混合浸出的礦物表面鐵礬沉淀大大減少。所述福建紫金山銅礦生物堆浸浸出池是浸淋過貧礦礦堆的液體，較佳地，富含鐵離子以及其他重金屬離子，而且PH僅為0.8，適宜極端嗜酸微生物的生長。 本發(fā)明提供的菌株與其他生物冶金常見的菌種相比，所述菌可以耐受更高的酸，可在PH為0的極酸環(huán)境下生長，可以更好的適應黃銅礦浸出體系。采用本發(fā)明提供的菌株可以高效利用還原態(tài)的硫，可以有效降低黃銅礦進出過程中產生的膜表面鈍化作用。此外，本發(fā)明提供的菌株可以實現(xiàn)強酸浸出，大大減少黃鉀鐵礬的生成，與其他常見生物冶金菌種混合浸出黃銅礦效率比氧化亞鐵硫桿菌浸出系統(tǒng)提高了 80%。，


圖I是采用本發(fā)明的極端嗜酸硫桿菌在透射電鏡下的細胞形態(tài)。圖2是采用本發(fā)明的極端嗜酸硫桿菌協(xié)同氧化亞鐵硫桿菌進行黃銅礦浸礦浸出過程銅離子的變化。■-空白對照； -氧化亞鐵硫桿菌純菌；▲ -ZJJN純菌;▼-未調初始pH的混菌；★-初始pH調到I. 0的混菌。圖3是采用本發(fā)明的極端嗜酸硫桿菌協(xié)同氧化亞鐵硫桿菌進行黃銅礦浸礦后掃描電鏡圖片。A空白對照；B氧化亞鐵硫桿菌純菌；C未調初始pH的混菌；D初始pHl. 0的混菌。
具體實施例方式實施例I菌株篩選在本實施例中取福建上杭縣紫金山銅礦濕法浸出堆浸出IOOmL,先用濾紙過濾除去大型顆粒物后將濾液加入含有1%黃銅礦的250ml的三角瓶中，30°C，170r/min，進行富集培養(yǎng)4天，重復3-4次，采用Starky-Na2S2O3 5H20培養(yǎng)基進行平板分離，2周之后菌落生成，挑取單菌落入Starky_S°培養(yǎng)基培養(yǎng)，重復平板分離4次獲得純菌。實施例2菌株鑒定采用細菌全基因組快速抽提試劑盒，提取純培養(yǎng)物的全基因組，并通過16S rDNA通用引物進行PCR，鑒定菌株為極端嗜酸硫桿菌。 實施例3菌株生理生化及抗性研究采用透射電鏡觀察上述ZJJN的形態(tài)如圖I。采取10で、20で、25で、30で和對45で所篩選菌種進行培養(yǎng)，確定最適生長溫度為30°C;采取初始pHO. 5,0. 8、I. O、I. 5,2. 0與2. 5在最適溫度下進行培養(yǎng)，確定最適生長pH區(qū)間為0. 5-1. 5。通過以下組合確定菌種ZJJN的最佳能源底物(g/l)s°10. Og, Na2S2O3 5H20 10. 0 ；FeS04 7H20 10. 0 ；FeCl2 10. 0 ;蛋白胨10. 0 ;酵母膏10. 0 ;葡萄糖10. 0 ;果糖，10. 0 ;蔗糖10. 0 ;確定了 ZJJN無法利用亞鐵、三價鐵離子以及各種有機物，其最佳能源底物為單質硫。采用濃度梯度為10、100mg/l的幾種抗生素發(fā)現(xiàn)ZJJN對幾種常見抗生素的敏感性順序為四環(huán)素>鏈霉素>紅霉素>氯霉素>卡那霉素>氨節(jié)霉素；用濃度梯度為0. 5、3g/I的幾種重金屬離子如下發(fā)現(xiàn)ZJJN對幾種重金屬耐受強弱排序為銅>錳>鎳>鋅鉛>鈷。實施例4微生物浸礦采用無菌、ZJJN純菌、氧化亞鐵硫桿菌純菌、未調初始pH的ZJJN/氧化亞鐵硫桿菌和初始PH3. 5的ZJJN/氧化亞鐵硫桿菌混菌體系進行黃銅礦浸出?？刂瞥跏技毎麧舛葹?br> 5.0 X IO7個/ml，礦漿濃度為10 %，30°C，170r/min,浸出過程每兩天測試銅離子的變化如圖2，。無菌、ZJJN純菌、氧化亞鐵硫桿菌純菌、未調初始pH的ZJJN/氧化亞鐵硫桿菌和初始pH3. 5的ZJJN/氧化亞鐵硫桿菌混菌體系的最終銅離子濃度分別為48、304、294、534、與601mg/l，可以看出加入了 ZJJN的混菌體系進出效果遠遠好于空白與純菌體系。最后浸出礦樣采用掃面電鏡分析如圖3，混合浸出的礦物表面鐵礬沉淀大大減少。初始pH為I. 0的混菌體系的浸出率遠遠高于空白對照、純菌體系以及初始pH為
3.5的混菌體系，其表面黃鉀鐵礬沉淀較氧化亞鐵硫桿菌純菌體系明顯減少，說明ZJJN可以有效抑制鐵氧化細菌-氧化亞鐵硫桿菌在黃銅礦浸出過程中產生的鈍化效應，可以有效協(xié)助氧化亞鐵硫桿菌提高黃銅礦的浸出效率。綜上所述，本發(fā)明的極端嗜酸硫桿菌耐酸能力極強，可以有效地協(xié)助其他鐵氧化 硫桿菌減少在黃銅礦浸出過程中出現(xiàn)的黃鉀鐵礬，大大提高浸出效率，有望于應用于大規(guī)模黃銅礦的濕法冶金。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。
權利要求
1.一株極端嗜酸硫桿菌(Acidithiobacillus sp.) ZJJN,與2012年4月9日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號為=CCTCC NO M 2012104。
2.權利要求I所述嗜酸硫桿菌的篩選方法，其特征在于，在紫金山生物堆浸浸出池中取樣，采用I %黃銅礦進行富集培養(yǎng)4天，重復3-4次，采用Starky-Na2S2O3 5H20培養(yǎng)基進行平板分離，2周之后菌落生成，挑取單菌落入Starky-S°培養(yǎng)基培養(yǎng)，重復4次獲得純菌。
3.權利要求I所述的極端嗜酸硫桿菌應用于產酸的極端環(huán)境，最適pH為0.5-2. O。
4.權利要求I所述的極端嗜酸硫桿菌應用于極端產酸的極端環(huán)境pH為O。
5.權利要求I所述的極端嗜酸硫桿菌應用于金屬冶煉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種極端嗜酸硫桿菌，命名為Acidithiobacillus sp.ZJJN，保藏編號為CCTCC NOM 2012104。該菌對多種抗生素體現(xiàn)較強的敏感性以及對幾種在生物浸出過程中常見金屬體現(xiàn)較高的耐受性。另外，將該菌協(xié)同氧化亞鐵硫桿菌進行極端pH下浸出黃銅礦實驗，發(fā)現(xiàn)相比于對照體系，銅的回收率大大提高。采用掃描電鏡觀察浸出的黃銅礦表面發(fā)現(xiàn)添加了菌種ZJJN體系中的黃銅礦表面黃鉀鐵礬大量減少，浸出效率大大提高。本發(fā)明的極端嗜酸硫桿菌可以耐受極低的pH環(huán)境，非常適于浸出黃銅礦浸出體系，有望于應用于工業(yè)浸出黃銅礦。
文檔編號C12R1/01GK102643769SQ20121013220
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權日2012年4月28日
發(fā)明者馮守帥, 張玲, 楊海麟, 辛瑜 申請人:江南大學