專利名稱：改進(jìn)的硫化礦石和精礦石的細(xì)菌氧化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用細(xì)菌培養(yǎng)物的改進(jìn)的硫化礦石(sulphide ores)和精礦石(concentrates)的細(xì)菌氧化。
本發(fā)明的細(xì)菌氧化工藝具體應(yīng)用于含有黃銅礦的礦石和精礦石的細(xì)菌氧化。
背景技術(shù)：
細(xì)菌氧化多年來被成功地用于砷黃鐵礦(arsenopyrite)、黃鐵礦(pyrite)、磁黃鐵礦(pyrrhotite)、銅藍(lán)(covellite)和輝銅礦(chalcocite)礦石和精礦石的加工，但這種加工并不包括黃銅礦(CuFeS2)礦石和精礦石的氧化。
現(xiàn)有技術(shù)中的細(xì)菌混合物被用于幫助除了黃銅礦礦石和精礦石以外的硫化礦石和精礦石的氧化，這些細(xì)菌混合物使用多種細(xì)菌組合。例如，南非Gencor Limited使用的混合細(xì)菌培養(yǎng)物主要包含氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferrooxidans)、氧化硫硫桿菌(Thiobacillus thiooxidans)和鐵氧化鉤端螺菌(Leptospirillum ferrooxidans)。Gencor培養(yǎng)物由嗜中溫細(xì)菌的混合菌群組成，這些細(xì)菌在35℃到45℃的溫度范圍內(nèi)工作(Dew和Miller，1997)。
而且，Gencor Limited的芬蘭專利申請953488公開了使用氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌和鐵氧化鉤端螺菌在優(yōu)選的pH 3下對優(yōu)選地破碎到6mm以下的礦石實(shí)現(xiàn)了氧化。
BacTech(澳大利亞)Pty Ltd所使用的細(xì)菌培養(yǎng)物，參見例如美國專利5429659，是一種中等嗜熱的細(xì)菌培養(yǎng)物，其在46℃到50℃的溫度范圍內(nèi)工作。該培養(yǎng)物已被Barrett等命名為“M4”(1998)并被Nobar等(1988)所描述(Brierley和Brans 1994)。
由位于南非Randburg的Mintek-Anglo American Corporation所開發(fā)的MINBAC工藝?yán)昧艘环N嗜中溫細(xì)菌混合培養(yǎng)物，該培養(yǎng)物包括氧化亞鐵硫桿菌/鐵氧化鉤端螺菌(Brierley和Brans 1994)。
目前使用的細(xì)菌培養(yǎng)物，如果不將礦石或精礦石超細(xì)粉碎(P80＜20μm)以幫助細(xì)菌氧化，或者使用很長的浸出時(shí)間(leach times)來實(shí)現(xiàn)氧化的話，就不能產(chǎn)生商業(yè)上可接受的效果。超過100天的浸出時(shí)間都并不罕見。
目前的趨勢傾向于使用更高的溫度來促進(jìn)鐵氧化。但是，所用的高溫使得在氧化以后需要冷卻，而且需要提供特定材料例如外科手術(shù)級的不銹鋼制作的反應(yīng)器。這兩種情形都會增加操作的成本。
在用于從更易于氧化的次級銅材料例如銅藍(lán)和輝銅礦中回收銅的細(xì)菌工藝中，堆浸(heap leach)最為常用。該工藝包括將粉碎的礦石堆放在特制的非透性的墊層(pad)上，該墊層的設(shè)計(jì)使得從堆上排下的母液聚集于一點(diǎn)，再從此點(diǎn)排入收集池中。通過沉淀、溶劑萃取和/或電解提取來從母液(pregnant liquor)里回收金屬。
為了成功地進(jìn)行堆浸出，保持堆的完整是關(guān)鍵的。決定堆的穩(wěn)定性的主要因素是礦石的粉碎粒度(crush size)。礦石的粉碎必須達(dá)到這樣的程度，即礦石足夠細(xì)，使得浸出劑可以很好地滲透穿過堆而不發(fā)生過多的溝流(channeling)，而同時(shí)保持空隙空間，空隙空間對于良好的空氣擴(kuò)散和浸出劑排出是關(guān)鍵的。如果礦石粉碎得過細(xì)，穿過堆滲透就會非常慢?？障犊臻g將會不足，并且會發(fā)生堆排水不足，造成堆上形成水池(pooling)及高地下水頭(phreatic head)。另一方面，如果礦石的粒度太粗，則堆排水的速度快，溶液中金屬的水平低，而且由于礦石經(jīng)過生物和化學(xué)過程被破壞，堆結(jié)構(gòu)會毀壞。在很多情況下，堆積之前用粘合劑、硫酸和水將粉碎的礦石聚團(tuán)，使得堆中的粒度和酸分布更均勻。
在堆積前通常將排水層置于墊層上，排水層一般由非反應(yīng)性的巖石例如石英巖構(gòu)成，保證母液充分地排出。用酸化的細(xì)菌液澆灌堆，酸化的細(xì)菌液充當(dāng)浸出劑將銅從礦石中浸出。堆浸中使用的細(xì)菌一般是好氧的，因此需要氧氣。氧氣可以通過低壓送風(fēng)機(jī)壓入堆中，或者，由于當(dāng)細(xì)菌氧化礦石并產(chǎn)熱時(shí)所發(fā)生的煙囪效應(yīng)(chimney effect)，空氣可以被吸入堆中。
Geocoat方法(參見WO 96/38381)是堆浸的一種變化形式，并且已被美國Geobiotics公司市場化。該方法包括從硫化礦石產(chǎn)生精礦石，使其覆蓋在粉碎的、大小一定的巖石上形成可以進(jìn)行細(xì)菌氧化的堆。重要的是，該方法的發(fā)明看來是一項(xiàng)旨在保證堆中充分的空氣和流體流動及散熱的努力。
廢石堆浸出(damp leach)和堆浸非常相似，一般僅用于品位較低的礦石。廢石堆浸出經(jīng)常被看作堆浸的伴隨過程，而其本身并不足以作為一個(gè)獨(dú)立的工程。關(guān)鍵的是，當(dāng)不得不開采并堆積廢礦石或者低品位礦石，而事先幾乎沒有作地面準(zhǔn)備時(shí)，可以從這些物料里提取一些價(jià)值物(value)。堆中存在有土著細(xì)菌(indigenous bacteria)，需要的僅僅是提高它們的活性。這可以通過在澆灌溶液中加入酸和營養(yǎng)物來實(shí)現(xiàn)，就像堆浸那樣。區(qū)別在于成本。
在堆積以前很少或不進(jìn)行破碎。只需要進(jìn)行最少的墊層制備，而且也沒有強(qiáng)迫通氣。
從成本、復(fù)雜程度和效率上看，桶式浸出(vat leach)可以看作堆浸和槽式浸出(tank leach)的中間形式。在桶式浸出過程中，要處理的材料被完全浸沒在浸出溶液中，但不被攪動，至少不被明顯地?cái)噭?，盡管因?yàn)榭諝夂?或溶液的流動可能會發(fā)生一些攪動。該方法優(yōu)于堆浸或廢石堆浸出之處在于可以實(shí)現(xiàn)礦物的完全潤濕而避免溝流。較細(xì)的粉碎粒度在桶中也可以得到更好地處理，雖然由于空氣和溶液的透過性的需要細(xì)度還是有限度的。超過該限度時(shí)，就需要將材料懸浮在溶液中。如果桶僅作單次使用，可以把它們建成有襯砌的壩(lined dams)，向一個(gè)角傾斜以允許浸出液的循環(huán)和回收。作多次使用的桶則需要更堅(jiān)固的構(gòu)建，例如混凝土或者磚。通氣可以借助潛(submerged)管實(shí)現(xiàn)，或者也可以通過間歇性地將桶放水，使空氣被后退的浸出液吸到礦石中。
槽式浸出，顧名思義，包括在攪動的槽中對通氣的礦漿進(jìn)行細(xì)菌浸出。設(shè)想該技術(shù)可能和賤金屬的生物浸出是非常相似的，但是迄今為止用于銅的商業(yè)化的系統(tǒng)還沒有建立。
可得的數(shù)據(jù)顯示，對精礦石超細(xì)磨粉(ultra-fine milling)(P80＜30μm)所涉及的費(fèi)用可以預(yù)見會使資金和運(yùn)行成本過高。
本發(fā)明的目的之一是克服現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的上述問題，或者至少為現(xiàn)有技術(shù)提供一個(gè)有用的替代方案。
前面
背景技術(shù)：
的討論僅僅是為了幫助理解本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解上述討論并不意味著認(rèn)可或者承認(rèn)任何被提及的材料構(gòu)成了本發(fā)明優(yōu)先權(quán)日之前一般公共知識的一部分。
在整個(gè)說明書中，除非上下文另有要求，詞語“構(gòu)成”(comprise)，或變化形式例如“構(gòu)成”(comprises)或“構(gòu)成”(comprising)，應(yīng)當(dāng)理解為包含所述的整體或整體的組，但并不排除其他任何整體或整體的組。
在整個(gè)說明書中，提及某種細(xì)菌時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解為還包括其亞種。
在整個(gè)說明書中，礦石被理解為這樣的材料其已自地面分離，并且沒有接受任何處理以提高金屬濃度。精礦石是這樣產(chǎn)生的通過使礦石經(jīng)歷處理過程，通常為重力或者浮選，以提高所需金屬的濃度并且降低物料的體積。接下來經(jīng)過處理該物料以回收所需金屬。
本發(fā)明的公開根據(jù)本發(fā)明，提供了用于硫化礦石和精礦石的細(xì)菌氧化的細(xì)菌培養(yǎng)物，該細(xì)菌培養(yǎng)物是由AGAL保藏登記號NM99/07541所標(biāo)識的或已經(jīng)由之適應(yīng)而來的，該細(xì)菌培養(yǎng)物還同時(shí)含有硫化桿菌屬(Sulfobacillus)和熱原體屬(Thermoplasma)的一種或多種菌株。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種硫化礦石和精礦石的細(xì)菌氧化工藝，其特征在于用由AGAL保藏登記號NM99/07541所標(biāo)識的細(xì)菌培養(yǎng)物或由之而適應(yīng)而來的細(xì)菌培養(yǎng)物浸出該礦石或精礦石，該細(xì)菌培養(yǎng)物還同時(shí)含有硫化桿菌屬和熱原體屬的一種或多種菌株。
在本發(fā)明的一種形式中，所述硫化礦石或者精礦石含有黃銅礦(chalcopyrite)。
本發(fā)明的方法中所用的浸出(leach)可以以選自由下列組成的組的形式進(jìn)行堆浸(heap leach)，槽式浸出(tank leach)，桶式(vat)浸出，和廢石堆(dump)浸出。
優(yōu)選地，所述細(xì)菌培養(yǎng)物對要氧化的礦石或精礦石是非土著的(indigenous)。
當(dāng)被提供的礦石或精礦石具有等于或大于P8090μm的研磨或粉碎粒度時(shí)，本發(fā)明的細(xì)菌培養(yǎng)物和方法在硫化礦石和精礦石中的氧化是有效的。優(yōu)選地，被提供的礦石或精礦石具有等于或大于P8075μm的研磨或粉碎粒度。
在本發(fā)明的一個(gè)形式中，該培養(yǎng)物在45℃到90℃的溫度范圍內(nèi)可以在硫化礦石和精礦石的氧化中工作。優(yōu)選地，該培養(yǎng)物在45℃到65℃的溫度范圍內(nèi)可以在硫化礦石和精礦石的氧化中工作。
附圖簡介下面將參照所附圖來描述本發(fā)明，參照附圖僅作舉例之用。其中
圖1是由三種不同方法處理的6個(gè)本發(fā)明的細(xì)菌培養(yǎng)物的樣品的變性梯度凝膠的圖示。
發(fā)明描述為了培養(yǎng)能夠處理黃銅礦石和精礦石的培養(yǎng)物，尋找了一種黃銅礦物的土著細(xì)菌培養(yǎng)物。土著的細(xì)菌培養(yǎng)物通常優(yōu)于修飾的分離培養(yǎng)物，因?yàn)橥林呐囵B(yǎng)物已經(jīng)適應(yīng)了特定礦石相關(guān)的毒素和礦物組分，從而產(chǎn)生更有效、復(fù)原能力更好的細(xì)菌菌株。
培養(yǎng)黃銅礦石的土著細(xì)菌培養(yǎng)物并檢測其氧化其土生礦石/精礦石和其他黃銅礦石和精礦石的能力。在這個(gè)工作程序中，從來自加拿大NewBrunswick所產(chǎn)賤金屬礦石中所得的黃銅礦(CuFeS2)精礦石中培養(yǎng)了一個(gè)細(xì)菌儲用培養(yǎng)物。分離該細(xì)菌培養(yǎng)物之后，對它的土生礦石和精礦石以及多種其他礦石和精礦石進(jìn)行了試驗(yàn)。在試驗(yàn)不同的礦物的培養(yǎng)物時(shí)，任何土生細(xì)菌，如果它在試驗(yàn)條件下可以工作，可以與引入的培養(yǎng)物競爭性地工作，而且在該環(huán)境下不但能夠生存而且旺盛地生長，即被加入到原先的儲用培養(yǎng)物中。這樣，隨著時(shí)間的推移，受試的礦石或精礦石中的任何土生細(xì)菌都被并入到該培養(yǎng)物中。另外，該儲用培養(yǎng)物已經(jīng)在40到90℃范圍內(nèi)的不同溫度下和pH 0.8-2.2范圍內(nèi)的不同的酸度下進(jìn)行了成功的培養(yǎng)。申請人相信0.5到3.0的pH界限不是不合理的。儲用培養(yǎng)物已成功地試用于通氣攪動攪拌槽式反應(yīng)器中和在通氣柱中幫助柱浸出。已在多種溫度下及多種礦石和精礦石中成功地試用了儲用培養(yǎng)物。
本發(fā)明的細(xì)菌培養(yǎng)物由多種鐵、硫化物和硫氧化細(xì)菌組成，這些細(xì)菌能夠在35℃到90℃之間的溫度和0.5到3.0之間的pH范圍內(nèi)工作，盡管最優(yōu)的pH是0.8到2.5之間?；旌系募?xì)菌培養(yǎng)物被認(rèn)為同時(shí)包括了硫化桿菌屬和熱原體屬(Thermoplasma)的一個(gè)或多個(gè)代表，還可能同時(shí)具有其他種類的細(xì)菌。這些細(xì)菌可能包括但不限于，熱氧化硫化桿菌(Sulfobacillusthermosulfidooxidans)、Thiobacillus caldus和/或氧化亞鐵硫桿菌。
本發(fā)明的混合細(xì)菌培養(yǎng)物已經(jīng)根據(jù)布達(dá)佩斯條約需要保藏在澳大利亞政府分析實(shí)驗(yàn)室(Australian Government Analytical Laboratories)，保藏號為NM99/07541。
在本發(fā)明的礦石和精礦石的細(xì)菌氧化過程中，上述儲用細(xì)菌培養(yǎng)物一般情況下和要被浸出的礦石或者精礦石的樣品組合起來，作為一個(gè)適應(yīng)過程。該儲用(stock)培養(yǎng)物對該礦石或精礦石是非土著的。然后可以將適應(yīng)的培養(yǎng)物接種到其所適應(yīng)的礦石或精礦石堆上。作為選擇，也可使用別的浸出方式作為使適應(yīng)的培養(yǎng)物與礦石或精礦石接觸的手段，包括桶、槽或者廢石堆。
下面將通過一些參考性的實(shí)施例來描述本發(fā)明，上面描述的本發(fā)明的一般性并不受限制。
實(shí)施例1在對任何材料進(jìn)行試驗(yàn)之前，首先使如上描述的儲用培養(yǎng)物適應(yīng)于目標(biāo)材料。手段是將2700ml改進(jìn)的0K培養(yǎng)基(1.0g/L硫酸銨，0.5g/L正磷酸二鉀，0.16g/L七水硫酸鎂，pH 1.6-1.8)加入預(yù)熱到所需溫度的攪動通氣攪拌槽式反應(yīng)器。改進(jìn)的0K培養(yǎng)基中加入了粉碎的(P80＜45μm)試驗(yàn)材料的150g的樣品，如果需要，用濃硫酸將pH調(diào)低到1.6和1.8之間。向該漿中加入300ml儲用接種物漿樣品。攪動反應(yīng)器以1L/min/L漿的速率通氣。根據(jù)設(shè)計(jì)，儲用接種物對試驗(yàn)材料的礦石而言是非土著的。繼續(xù)適應(yīng)過程，直到溶液溶出的(reporting to solution)相關(guān)金屬的水平達(dá)到100％或者達(dá)到平穩(wěn)。使用感應(yīng)耦合等離子體(ICP)分析溶液樣品中的金屬水平，其中用濃硫酸調(diào)節(jié)礦漿的pH使得其pH為1.6到1.8之間。除了溶液溶出的金屬水平外，進(jìn)一步根據(jù)氧化還原電位(ORP)、鐵濃度和溶氧濃度(DO)來監(jiān)測適應(yīng)/試驗(yàn)過程。
一旦培養(yǎng)物適應(yīng)于目標(biāo)礦物，它就被用作進(jìn)一步進(jìn)行攪動通氣攪拌槽式反應(yīng)器試驗(yàn)的接種物，或作為堆或柱試驗(yàn)的接種物。通過加入含有硫酸銨、正磷酸鉀和硫酸鎂的酸性基礎(chǔ)營養(yǎng)液將適應(yīng)的細(xì)菌接種物進(jìn)一步稀釋。溶液中上述營養(yǎng)物的濃度在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和商業(yè)運(yùn)行之間，以及不同的商業(yè)運(yùn)行之間可能有變化。在所有的情況下，氧化過程都通過溶液溶出的金屬的水平、pH、ORP、鐵濃度和DO含量來監(jiān)測。
本發(fā)明的細(xì)菌培養(yǎng)物被試用于來自全世界不同地點(diǎn)的多個(gè)含黃銅礦樣品。下面的表1說明了使用本發(fā)明的細(xì)菌培養(yǎng)物的黃銅礦精礦石和礦石的礦物學(xué)和來源。
表1
一般試驗(yàn)步驟對礦物樣品的所有操作都是在攪動通氣槽式反應(yīng)器中進(jìn)行的。每個(gè)試驗(yàn)的固體密度是10％w/v，通過1L空氣每分鐘每升反應(yīng)器中的漿的速率鼓泡(sparging)通氣。在試驗(yàn)取樣之前補(bǔ)充了因?qū){加熱和通氣造成的蒸發(fā)損失，這是通過添加自來水實(shí)現(xiàn)的。所有的漿都是在一種起始pH為1.0的專有的營養(yǎng)培養(yǎng)基中制備。取樣包括分析溶液中的鐵、銅和其他相關(guān)金屬離子。另外，氧化還原電位(ORP)、pH、鐵離子和溶氧水平都被監(jiān)測和記錄。利用銅釋放來監(jiān)測試驗(yàn)的進(jìn)行，一旦其達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)或大約達(dá)到溶液溶出的銅的100％，則認(rèn)為試驗(yàn)完成。一旦完成，將礦漿壓濾(pressure filtered)，分析最終的浸出液，濾餅(filter cake)用酸化的水洗滌后干燥。將干燥后的濾餅稱重并分析殘余，以進(jìn)行金屬平衡。
表2總結(jié)并顯示了原礦分析、粒度分析的結(jié)果以及氧化后的結(jié)果。
表2
*“接收到的”(as received)精礦石的標(biāo)稱粒度。
本發(fā)明的適應(yīng)的細(xì)菌培養(yǎng)物的多個(gè)樣品已經(jīng)在一般30℃到65℃的溫度范圍內(nèi)培養(yǎng)，盡管發(fā)明者提到過在高達(dá)約90℃的溫度下工作。來自每個(gè)培養(yǎng)物的樣品已經(jīng)分離并準(zhǔn)備好進(jìn)行16S rRNA測序鑒定。RNA測序之前的樣品準(zhǔn)備是使用3種不同方法進(jìn)行的。使用的方法和16S rRNA測序所得結(jié)果如下所示。
方法測試了6個(gè)樣品(分別命名為SN45、SM45、PO45、SS 45、RH 14K和014A)。
在手搖振蕩器(hand shaker)上以最大速度將樣品混合30分鐘，然后作如下處理A.振蕩.取振蕩過的樣品500μl，立即通過14Krpm離心4分鐘使其沉降到1.5ml小管中的玻璃纖維濾膜上，小心地去掉上清，將沉降的材料在1ml組織培養(yǎng)級的水中洗滌兩次。
B.快速制備.迅速移出500μl，并用Savant BIO 101Fast Prep Machine(Biocan Scientific)以速度4勻漿20秒。如上所述將勻漿沉降并洗滌。
C.上清.振蕩以后，讓樣品靜置5分鐘使顆粒物質(zhì)沉降到管底。取500μl上清如前述沉降并洗滌。
用InstaGene Matrix(BioRad Hercules，CA)按照生產(chǎn)商的指導(dǎo)從所有樣品中提取RNA。用紫外分光光度法(A260)測定RNA的濃度，然后將50ng加入PCR反應(yīng)混合物中，其終濃度為2mM鎂離子，100μM dNTP，每種引物各0.32μM，及0.625單位Taq Gold聚合酶。通用引物p515f和p806r(Relman 1993)被用來擴(kuò)增16S核糖體RNA基因的約300bp的片段。正向引物被用40bp的富含GC的序列所修飾，該序列在變性梯度凝膠中的不同脲/甲酰胺濃度上終止擴(kuò)增產(chǎn)物的遷移(Sheffield等.1989；Muyzer等.1993)。從變性凝膠上切下目標(biāo)條帶，并對純化的擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行循環(huán)測序，循環(huán)測序使用推薦的條件(PE Applied Biosystems)從反向引物起用BigDye Terminator延伸。在310 Genetic Analyser(PE Applied Biosystems)上進(jìn)行序列測定。用基本局部比對搜索工具(Basic Local Alignment Search Tool)(BLAST；Altschul等，1990)。
結(jié)果對于同一樣品，三種樣品處理方法的任一種都產(chǎn)生一種不同的特征圖，如圖1所示。選取9個(gè)顯著的條帶用于測序。被測序的300bp片段與BLAST結(jié)果欄中所列的細(xì)菌種類的16S rRNA基因的部分序列具有最近的匹配。為了更精確地鑒定，可能還需要測定更大的16S rRNA片段。
表3顯示了被測序的300bp 16S rRNA基因片段的BLAST搜索結(jié)果的總結(jié)。括號中的數(shù)字表示未知序列和它們的最近的匹配之間的％同源性。
表3
設(shè)想可以從上面所列混合培養(yǎng)物中省去或替換掉某些細(xì)菌種類以便于其在不同的溫度下工作。
例如，在較低溫度下可以用一種硫氧化細(xì)菌——氧化硫硫桿菌來取代Thiobacillus caldus。
發(fā)明人認(rèn)為對本發(fā)明的細(xì)菌培養(yǎng)物的特性鑒定所得的初步結(jié)果中至少有一些是異常的。如下面實(shí)施例2所示，對本發(fā)明的細(xì)菌培養(yǎng)物進(jìn)行了進(jìn)一步的特性鑒定工作。由于搜索引擎的改進(jìn)和數(shù)據(jù)庫的更新，這樣的特性鑒定工作的精確性會隨著時(shí)間的推移而提高。
實(shí)施例2方法對本發(fā)明的細(xì)菌培養(yǎng)物的樣品進(jìn)行變性梯度凝膠電泳(“DGGE”)。這種方法首先由Muyzer等描述(1993)，它特別適用于對復(fù)雜的菌群進(jìn)行特征描繪。
將6個(gè)10mL等份的細(xì)菌培養(yǎng)物在～13,000g離心15分鐘。使用前述的方法(Plumb等.，2001)的改進(jìn)形式，從離心沉淀中提取總樣品DNA。將樣品沉淀重懸于pH 7.2的磷酸鹽緩沖鹽水中以引發(fā)細(xì)胞裂解。通過用裂解酶、溶菌酶和蛋白酶K以及強(qiáng)去污劑十二烷基磺酸鈉(sodium dodecylsulphate)(SDS)處理細(xì)胞來進(jìn)一步地裂解細(xì)胞。用酚-氯仿-異戊醇抽提樣品兩次后，用異丙醇和乙酸鈉將溶液中的DNA沉淀。提取的DNA進(jìn)一步用UltraCleanTM PCR Clean-up Kit(MO BIO Laboratories Inc.)純化。在1％w/v瓊脂糖凝膠上電泳以后，用溴化乙錠染色使DNA樣品可見。
從每個(gè)DNA樣品中，用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增全長的16S rRNA基因。對細(xì)菌和古細(xì)菌(Archaea)特異的PCR引物與HotStarTaq聚合酶(Qiagen)共同使用，如前人所述(Plumb等.，2002)。PCR產(chǎn)物用UltraCleanTM PCR Clean-up Kit純化，然后作為DGGE PCR反應(yīng)的引物。DGGE PCR使用前人所述的引物組(Muyzer等.，1993，vres等.，1997)進(jìn)行。還使用來自三種參考菌株鐵氧化鉤端螺菌、熱氧化硫化桿菌和硫化葉菌屬(Sulfolobus)的某個(gè)種的JP2株的DNA產(chǎn)生用于DGGE分析的PCR片段以提供比較。DGGE使用DcodeTM通用突變檢測系統(tǒng)(BioRadLaboratories，USA)，6％w/v聚丙烯酰胺凝膠，變性梯度為30％到70％(100％的變性劑含有7M脲和40％v/v甲酰胺)。電泳在60℃、100V下進(jìn)行16h。凝膠在含有0.5mg L-1溴化乙錠的1×TAE緩沖液中染色，并使用MultiImageTM光箱式透射器TM-26(Alpha innotech Corporation，美國)和Chemilmage軟件記錄。將挑選的條帶從凝膠上切下，并用DGGE引物再次進(jìn)行PCR擴(kuò)增。純化的PCR產(chǎn)物用自動循環(huán)測序進(jìn)行序列測定，如前人所述(Plumb等.，2002)。測序結(jié)果用基本局部比對搜索工具(Basic LocalAlignment Search Tool)(BLAST；Altschul等，1990)分析，將序列與非冗余核酸序列數(shù)據(jù)庫中的序列數(shù)據(jù)比較，該數(shù)據(jù)庫可通過http//www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/訪問。
結(jié)果用相差顯微鏡觀察樣品發(fā)現(xiàn)少數(shù)小的棒狀細(xì)胞。從6個(gè)10mL樣品中的每一個(gè)都成功地提取出了DNA。在DNA純化步驟將6個(gè)樣品匯集起來，結(jié)果得到3個(gè)純化的DNA樣品。
從純化的基因組DNA中，使用細(xì)菌特異性和古細(xì)菌特異性的引物擴(kuò)增出全長的16S rDNA。這個(gè)結(jié)果顯示同時(shí)存在細(xì)菌和古細(xì)菌。將這些PCR產(chǎn)物純化，并其用作模板通過PCR擴(kuò)增出用于DGGE分析的DNA片段。使用細(xì)菌特異性和古細(xì)菌特異性的引物進(jìn)行PCR，成功地?cái)U(kuò)增出了用于DGGE分析的DNA片段。
然后用DGGE分析PCR片段，以根據(jù)DNA片段在含有漸增的變性劑濃度的凝膠基質(zhì)上的電泳遷移率來將它們分開。來自參考菌株的PCR樣品顯示如預(yù)料的條帶特征圖。用細(xì)菌特異性的引物分析所產(chǎn)生的接種物樣品片段時(shí)，得到了兩個(gè)暗淡但是特征性的條帶。用細(xì)菌特異性的引物分析所產(chǎn)生的樣品片段時(shí)，在凝膠上只產(chǎn)生了一個(gè)特征性的條帶。特征圖上其他的部分是非特征性的、外觀模糊的區(qū)域。
對來自目標(biāo)條帶的PCR產(chǎn)物測序并用BLAST分析以確定這些DNA序列的身份。表4總結(jié)了序列數(shù)據(jù)的BLAST分析的結(jié)果。條帶A含有與來自硫化桿菌屬的DNA高度類似(99％)的DNA。條帶B和C含有與來自熱原體屬的未知菌株的DNA高度類似(98-99％)的DNA。熱原體屬包括古細(xì)菌界的某些生物，其特征是由于沒有細(xì)胞壁而導(dǎo)致的細(xì)胞形態(tài)的多形性，以及能夠在由嗜中溫到嗜熱的溫度范圍內(nèi)生長的能力。這個(gè)屬的代表是能夠在有氧和無氧的條件下進(jìn)行異養(yǎng)生長的嗜酸菌。
表4從樣品的DGGE圖譜上切下的DNA條帶的序列數(shù)據(jù)的BLAST分析。
出乎意料的是，在前述條件下具有氧化硫化礦石和精礦石能力的細(xì)菌培養(yǎng)物中同時(shí)具有硫化桿菌屬和熱原體屬的代表，還有可能加入實(shí)施例1所鑒定的一種或多種細(xì)菌。
根據(jù)設(shè)想，可以用本發(fā)明的混合細(xì)菌培養(yǎng)物來處理的材料包括賤金屬礦石和精礦石(銅、鎳、鈷鋅等)，貴金屬礦石和精礦石(金和銀)和鉑系金屬(PGM)礦石和精礦石。進(jìn)一步設(shè)想，該培養(yǎng)物可以用于堆浸、槽式浸出、桶式浸出或廢石堆浸出氧化。
本發(fā)明的細(xì)菌培養(yǎng)物和方法可以在寬的溫度范圍內(nèi)工作，這樣就可以節(jié)省冷卻細(xì)菌氧化系統(tǒng)的相關(guān)成本。該方法還可以氧化所有形式的黃銅礦，并且所用的粉碎粒度不會招致較大的資金和運(yùn)行成本。
修改和變化，例如對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見的修改和變化，被認(rèn)為落入本發(fā)明的范圍。
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權(quán)利要求
1.用于硫化礦石或精礦石的細(xì)菌氧化的細(xì)菌培養(yǎng)物，該細(xì)菌培養(yǎng)物是由AGAL保藏登記號NM99/07541所標(biāo)識的或已經(jīng)由之適應(yīng)而來的，該細(xì)菌培養(yǎng)物還同時(shí)含有硫化桿菌屬和熱原體屬的一種或多種菌株。
2.硫化礦石和精礦石的細(xì)菌氧化工藝，其特征在于用由AGAL保藏登記號NM99/07541所標(biāo)識的細(xì)菌培養(yǎng)物或由之而適應(yīng)而來的細(xì)菌培養(yǎng)物浸出該礦石或精礦石，該細(xì)菌培養(yǎng)物還同時(shí)含有硫化桿菌屬和熱原體屬的一種或多種菌株。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的工藝，其特征在于所述硫化礦石或精礦石含有黃銅礦。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的工藝，其特征在于浸出進(jìn)行的形式選自由下列組成的組堆浸，槽浸出，桶式浸出，和廢石堆浸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4的任一項(xiàng)的工藝，其特征在于該細(xì)菌培養(yǎng)物對于要被氧化的礦石或精礦石是非土著的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2到5的任一項(xiàng)的工藝，其特征在于被提供的礦石或精礦石具有等于或大于P8575μm的研磨或粉碎粒度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2到5的任一項(xiàng)的工藝，其特征在于被提供的礦石或精礦石具有等于或大于P8090μm的研磨或粉碎粒度。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的細(xì)菌培養(yǎng)物，其特征在于該培養(yǎng)物在45℃到90℃的溫度范圍內(nèi)可以在硫化礦石和精礦石的氧化中工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到7的任一項(xiàng)的細(xì)菌培養(yǎng)物，其特征在于該培養(yǎng)物在45℃到65℃的溫度范圍內(nèi)可以在硫化礦石和精礦石的氧化中工作。
全文摘要
用于硫化礦石和精礦石的細(xì)菌氧化的細(xì)菌培養(yǎng)物，該細(xì)菌培養(yǎng)物是由AGAL保藏登記號NM99/07541所標(biāo)識的或由之適應(yīng)而來的，并還同時(shí)含有硫化桿菌屬和熱原體屬的一種或多種菌株。本發(fā)明進(jìn)一步提供硫化礦石和精礦石的細(xì)菌氧化工藝，其特征在于用這樣的細(xì)菌培養(yǎng)物浸出該礦石或精礦石。
文檔編號C22B15/00GK1918309SQ200480041721
公開日2007年2月21日 申請日期2004年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月15日
發(fā)明者科林·J·亨特, 塔姆辛·L·威廉斯 申請人:比奧希普有限公司