專利名稱：一種利用硫桿菌屬微生物使磷礦中磷轉(zhuǎn)化為可溶磷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從磷礦中磷轉(zhuǎn)化為可溶磷的方法，特別涉及一種在黃鐵礦存在下硫桿菌將磷礦粉中的磷轉(zhuǎn)化為可溶磷的方法。
背景技術(shù)：
利用微生物技術(shù)處理礦產(chǎn)資源的研究近年來非常活躍，其中銅、鈾、金的細(xì)菌浸出已實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。目前，微生物在磷礦方面的應(yīng)用研究也取得了較大進展，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種微生物等都具有使磷礦石轉(zhuǎn)化為可溶性磷的作用，但這些研究的一個共同的問題在于微生物轉(zhuǎn)化速率緩慢，轉(zhuǎn)化率低等。分析發(fā)現(xiàn)，這些微生物均屬有機化能異養(yǎng)型微生物，它們?nèi)芙饬椎V的機理是微生物降解有機碳源產(chǎn)生某些有機酸，這些有機酸能夠降低pH值，與磷礦發(fā)生螯合和交換反應(yīng)。由于溶液pH僅為4.0-5.0左右，由此造成磷的轉(zhuǎn)化速率緩慢，磷的轉(zhuǎn)化率低，且成本較高，這在很大程度上限制了微生物在磷礦中的應(yīng)用，因此一直期盼有一種能更有效提高磷礦中磷轉(zhuǎn)化率的方法。
我國磷礦資源豐富，但80％以上是中低品位磷礦，五氧化二磷的含量在10％左右，直接施用僅在酸性土壤和某些作物上表現(xiàn)出一定的效果，并且與礦石中磷礦物的嵌布粒度、復(fù)雜性及品位相關(guān)。傳統(tǒng)磷肥的生產(chǎn)需先對磷礦進行分選得到磷精礦，然后再用硫酸與磷精礦作用生成磷酸氫鈣或磷酸二氫鈣，這個過程既需要巨大的設(shè)備投資和較高的生產(chǎn)費用，又對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。特別是對于低品位的、復(fù)雜的、嵌布粒度細(xì)的磷礦石是非常難選，難以獲得磷精礦，所以在礦山10％以下磷礦石被棄之。如果能用生物處理，直接將磷礦石中的磷轉(zhuǎn)化為植物可吸收的可溶磷，這不僅可提高低品位磷礦的利用率，而且還可以降低生產(chǎn)成本生產(chǎn)生物磷肥。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用硫桿菌屬微生物使磷礦中磷轉(zhuǎn)化為可溶磷的方法。該方法的機理是首先硫桿菌屬微生物與黃鐵礦作用，產(chǎn)生硫酸，然后產(chǎn)生的硫酸再溶解磷礦粉，從而產(chǎn)生植物可吸收的可溶磷。其特點是具有磷的轉(zhuǎn)化率較高、成本低的特點。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種利用硫桿菌屬微生物使磷礦中磷轉(zhuǎn)化為可溶磷的方法，其特征在于它包括如下步驟1).活化硫桿菌，獲得活性菌液；2).按質(zhì)量比為1∶2.8-3.2的比例將粒度分別為40-200目的黃鐵礦粉和磷礦粉混合，裝入反應(yīng)培養(yǎng)基，反應(yīng)培養(yǎng)基與黃鐵礦粉和磷礦粉的質(zhì)量比為1∶10-30；3).將活性菌液接種到反應(yīng)培養(yǎng)基中，活性菌液的加入量為反應(yīng)培養(yǎng)基的體積的5-25％，在60-180轉(zhuǎn)/分鐘條件下恒溫振蕩培養(yǎng)24-240小時，培養(yǎng)pH為1.5-3.0，培養(yǎng)溫度20-35℃，得到可溶磷。為了了解磷礦粉中的磷轉(zhuǎn)化可溶磷的轉(zhuǎn)化率，將培養(yǎng)液在9000-10000轉(zhuǎn)/分鐘下離心15-20分鐘，取出上清液用磷鉬酸銨法測定磷含量，從而計算可溶磷的轉(zhuǎn)化率。
所述的硫桿菌包括氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌、氧化亞鐵鐵桿菌等硫桿菌屬微生物。
本發(fā)明采用上述方法，先活化硫桿菌，獲得活性菌液，目的是提高菌液氧化活性；黃鐵礦粉和磷礦粉按1∶2.8-3.2的比例混合，目的是為了使磷礦粉有效地參加反應(yīng)浸出磷；本發(fā)明中硫桿菌(Thiobacillus)是一類革蘭氏陰性的無機化能自養(yǎng)型微生物，是分布最廣經(jīng)濟意義很大的硫氧化細(xì)菌，該屬中的氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferrooxidans)、氧化硫硫桿菌(Thiobacillus thiooxidans)和氧化亞鐵鐵桿菌(Ferrobacillus ferrooxidans)是極端嗜酸性的專性自養(yǎng)細(xì)菌，廣泛分布于硫化礦床的酸性廢水中，硫桿菌在生長過程中氧化溶解黃鐵礦粉獲取能量自養(yǎng)生長，并產(chǎn)生硫酸，進一步與磷礦作用，以達到磷礦中的磷轉(zhuǎn)化為可溶磷的目的。
本發(fā)明中硫桿菌不需要有機物有營養(yǎng)基質(zhì)，而以氧化黃鐵礦獲取能量自養(yǎng)生長，因此培養(yǎng)條件經(jīng)濟簡便，成本低，利用產(chǎn)生的無機酸溶解磷礦粉中的磷，磷的轉(zhuǎn)化率較高，同時對環(huán)境保護也起到了很好的作用。本發(fā)明對低品位磷礦也可以充分利用，對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展以及磷肥工業(yè)的環(huán)境治理具有極其重要的意義。
具體實施例方式
實施例1一種利用硫桿菌屬微生物使磷礦中磷轉(zhuǎn)化為植物可吸收的可溶磷的方法，它包括如下步驟1).活化硫桿菌取活化培養(yǎng)基(9K培養(yǎng)基，包括3g/l(NH4)2SO4，0.5g/l MgSO4.7H2O，0.5g/l K2HPO4，0.1g/l KCl，0.01g/l Ca(NO3)2，44.2g/l FeSO4.7H2O)90mL于250mL錐形瓶中，吸取10mL氧化亞鐵硫桿菌菌液加入到活化培養(yǎng)基中，然后置于26-32℃的恒溫振蕩器中振蕩培養(yǎng)。按同樣的方法逐漸減少接種量進行轉(zhuǎn)移培養(yǎng)。經(jīng)過反復(fù)轉(zhuǎn)移培養(yǎng)并過濾，獲得活性菌液。
2).取100mL三角瓶，按質(zhì)量比為1∶3的比例將粒度分別為40-200目的黃鐵礦粉和磷礦粉加入100mL三角瓶中混合，裝入反應(yīng)培養(yǎng)基(反應(yīng)培養(yǎng)基包括3g/l(NH4)2SO4，0.5g/lMgSO4.7H2O，0.5g/l K2HPO4，0.1g/l KCl，0.01g/l Ca(NO3)2)，其中，黃鐵礦粉和磷礦粉為15g，培養(yǎng)基為0.75g。
3).將活性菌液接種到反應(yīng)培養(yǎng)基中，活性菌液的加入量為反應(yīng)培養(yǎng)基的體積的10％，反應(yīng)培養(yǎng)基接種活性菌液后，在160r/min條件下恒溫振蕩培養(yǎng)48小時，調(diào)整培養(yǎng)pH為2.0，培養(yǎng)溫度30℃，得到可溶磷。將產(chǎn)品進行分析，測得磷的轉(zhuǎn)化率為8.7％。
實施例2一種利用硫桿菌屬微生物使磷礦中磷轉(zhuǎn)化為植物可吸收的可溶磷的方法，它包括如下步驟1).活化硫桿菌取活化培養(yǎng)基(與實施例1相同)90mL于250mL錐形瓶中，吸取10mL氧化亞鐵鐵桿菌菌液加入到活化培養(yǎng)基中，然后置于26-32℃的恒溫振蕩器中，在160r/min條件下振蕩培養(yǎng)。按同樣的方法逐漸減少接種量進行轉(zhuǎn)移培養(yǎng)。經(jīng)過反復(fù)轉(zhuǎn)移培養(yǎng)并過濾，獲得活性菌液。
2).取100mL三角瓶，按質(zhì)量比為1∶3的比例將粒度分別為40-200目的黃鐵礦粉和磷礦粉加入100mL三角瓶中混合，裝入反應(yīng)培養(yǎng)基(與實施例1步驟2的反應(yīng)培養(yǎng)基相同)，其中，黃鐵礦粉和磷礦粉為10g，培養(yǎng)基為1.0g。
3).將活性菌液接種到反應(yīng)培養(yǎng)基中，活性菌液的加入量為反應(yīng)培養(yǎng)基的體積的10％，反應(yīng)培養(yǎng)基接種活性菌液后，在120r/min條件下恒溫振蕩培養(yǎng)96小時，調(diào)整培養(yǎng)pH為2.5，培養(yǎng)溫度30℃，得到可溶磷。將產(chǎn)品進行分析，測得磷的轉(zhuǎn)化率為8.2％。
實施例3一種利用硫桿菌屬微生物使磷礦中磷轉(zhuǎn)化為植物可吸收的可溶磷的方法，它包括如下步驟1).活化硫桿菌取活化培養(yǎng)基(與實施例1相同)90mL于250mL錐形瓶中，吸取10mL氧化硫硫桿菌菌液加入到活化培養(yǎng)基中，然后置于26-32℃的恒溫振蕩器中，在160r/min條件下振蕩培養(yǎng)。按同樣的方法逐漸減少接種量進行轉(zhuǎn)移培養(yǎng)。經(jīng)過反復(fù)轉(zhuǎn)移培養(yǎng)并過濾，獲得活性菌液。
2).取100mL三角瓶，按質(zhì)量比為1∶3的比例將粒度分別為40-200目的黃鐵礦粉和磷礦粉加入100mL三角瓶中混合，裝入反應(yīng)培養(yǎng)基(與實施例1步驟2的反應(yīng)培養(yǎng)基相同)，其中，黃鐵礦粉和磷礦粉為15g，培養(yǎng)基為1.0g。
3).將活性菌液接種到反應(yīng)培養(yǎng)基中，活性菌液的加入量為反應(yīng)培養(yǎng)基的體積的15％，反應(yīng)培養(yǎng)基接種活性菌液后，在160r/min條件下恒溫振蕩培養(yǎng)48小時，調(diào)整培養(yǎng)pH為2.0，培養(yǎng)溫度30℃，得到可溶磷。將產(chǎn)品進行分析，測得磷的轉(zhuǎn)化率為7.2％。
實施例4一種利用硫桿菌屬微生物使磷礦中磷轉(zhuǎn)化為植物可吸收的可溶磷的方法，它包括如下步驟1).活化硫桿菌取活化培養(yǎng)基(與實施例1相同)90mL于250mL錐形瓶中，吸取10m氧化亞鐵鐵桿菌菌液加入到活化培養(yǎng)基中，然后置于26-32℃的恒溫振蕩器中，在140r/min條件下振蕩培養(yǎng)。按同樣的方法逐漸減少接種量進行轉(zhuǎn)移培養(yǎng)。經(jīng)過反復(fù)轉(zhuǎn)移培養(yǎng)并過濾，獲得活性菌液。
2).取100mL三角瓶，按質(zhì)量比為1∶2.8的比例將粒度分別為40-200目的黃鐵礦粉和磷礦粉加入100mL三角瓶中混合，裝入反應(yīng)培養(yǎng)基(與實施例1步驟2的反應(yīng)培養(yǎng)基相同)，其中，黃鐵礦粉和磷礦粉為17g，培養(yǎng)基為1.0g。
3).將活性菌液接種到反應(yīng)培養(yǎng)基中，活性菌液的加入量為反應(yīng)培養(yǎng)基的體積的5％，反應(yīng)培養(yǎng)基接種活性菌液后，在180r/min條件下恒溫振蕩培養(yǎng)24小時，培養(yǎng)pH為1.5，培養(yǎng)溫度20℃，得到可溶磷。將產(chǎn)品進行分析，測得磷的轉(zhuǎn)化率為8.2％。
實施例5一種利用硫桿菌屬微生物使磷礦中磷轉(zhuǎn)化為植物可吸收的可溶磷的方法，它包括如下步驟1).活化硫桿菌取活化培養(yǎng)基(與實施例1相同)90mL于250mL錐形瓶中，吸取10mL氧化亞鐵鐵桿菌菌液加入到活化培養(yǎng)基中，然后置于26-32℃的恒溫振蕩器中，在160r/min條件下振蕩培養(yǎng)。按同樣的方法逐漸減少接種量進行轉(zhuǎn)移培養(yǎng)。經(jīng)過反復(fù)轉(zhuǎn)移培養(yǎng)并過濾，獲得活性菌液。
2).取100mL三角瓶，按質(zhì)量比為1∶3.2的比例將粒度分別為40-200目的黃鐵礦粉和磷礦粉加入100mL三角瓶中混合，裝入反應(yīng)培養(yǎng)基(與實施例1步驟2的反應(yīng)培養(yǎng)基相同)，其中，黃鐵礦粉和磷礦粉為15g，培養(yǎng)基為0.5g。
3).將活性菌液接種到反應(yīng)培養(yǎng)基中，活性菌液的加入量為反應(yīng)培養(yǎng)基的體積的25％，反應(yīng)培養(yǎng)基接種活性菌液后在60r/min條件下恒溫振蕩培養(yǎng)240小時，培養(yǎng)pH為3.0，培養(yǎng)溫度35℃，得到可溶磷。將產(chǎn)品進行分析，測得磷的轉(zhuǎn)化率為7.5％。
硫桿菌屬微生物都能實現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明不限于實施例所列舉的三種。
權(quán)利要求
1.一種利用硫桿菌屬微生物使磷礦中磷轉(zhuǎn)化為可溶磷的方法，其特征在于它包括如下步驟1).活化硫桿菌，獲得活性菌液；2).按質(zhì)量比為1∶2.8-3.2的比例將粒度分別為40-200目的黃鐵礦粉和磷礦粉混合，裝入反應(yīng)培養(yǎng)基，反應(yīng)培養(yǎng)基與黃鐵礦粉和磷礦粉的質(zhì)量比為1∶10-30；3).將活性菌液接種到反應(yīng)培養(yǎng)基中，活性菌液的加入量為反應(yīng)培養(yǎng)基的體積的5-25％，在60-180轉(zhuǎn)/分鐘條件下恒溫振蕩培養(yǎng)24-240小時，培養(yǎng)pH為1.5-3.0，培養(yǎng)溫度20-35℃，得到可溶磷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用硫桿菌屬微生物使磷礦中磷轉(zhuǎn)化為可溶磷的方法，其特征在于所述的硫桿菌包括氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌、氧化亞鐵鐵桿菌。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從磷礦中磷轉(zhuǎn)化為可溶磷的方法。一種利用硫桿菌屬微生物使磷礦中磷轉(zhuǎn)化為可溶磷的方法，其特征在于它包括如下步驟1)活化硫桿菌，獲得活性菌液；2)按質(zhì)量比為1∶2.8－3.2的比例將粒度分別為40－200目的黃鐵礦粉和磷礦粉混合，裝入反應(yīng)培養(yǎng)基，反應(yīng)培養(yǎng)基與黃鐵礦粉和磷礦粉的質(zhì)量比為1∶10－30；3)將活性菌液接種到反應(yīng)培養(yǎng)基中，活性菌液的加入量為反應(yīng)培養(yǎng)基的體積的5－25％，在60－180轉(zhuǎn)/分鐘條件下恒溫振蕩培養(yǎng)24－240小時，培養(yǎng)pH為1.5－3.0，培養(yǎng)溫度20－35℃，得到可溶磷。該方法具有磷礦石中的磷轉(zhuǎn)化為可溶磷的轉(zhuǎn)化率較高、成本低、環(huán)保的特點。
文檔編號C01B25/01GK1737116SQ200510019079
公開日2006年2月22日 申請日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月12日
發(fā)明者池汝安, 肖春橋, 高洪, 吳元欣, 李世榮, 王存文 申請人:武漢化工學(xué)院