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1、氧化亞鐵硫桿菌誘變育種與對(duì)碲礦強(qiáng)化浸出改善第1章引言1.1生物濕法冶金生物濕法冶金法是冶金的一種新工藝，通過微生物對(duì)礦石的直接作用、間接作用或兩者共同作用來浸出礦石中的有用金屬，其最大特點(diǎn)是能夠應(yīng)用于傳統(tǒng)工藝難以處理的礦石，并具有工藝簡(jiǎn)單、流程短、易操作、成本低、投資少、對(duì)環(huán)境友好、能耗少等優(yōu)點(diǎn)[1]，且其對(duì)低品位、難選冶的礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用有著廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景[2]。在一個(gè)與生物濕法冶金相關(guān)的項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)上，邱冠周教授在報(bào)告中指出：微生物冶金作為一門前言的新興技術(shù)，可直接通過微生物對(duì)礦物的作用將礦石中的有價(jià)金屬浸出，制成高純度目標(biāo)金屬及其材料，其對(duì)資源的利
2、用率比傳統(tǒng)的工藝要高出兩倍以上。以金屬銅為例，用傳統(tǒng)的工藝從礦物中提取金屬銅的開發(fā)率只有28%，而微生物冶金的開發(fā)率甚至可以接近100%[3]。作為微生物冶金的領(lǐng)頭羊，美國、澳大利亞及南非等國一直走在世界的前列。而這些年來，隨著礦物資源的急劇減少，具有高利用率的微生物冶金技術(shù)逐漸為研究者所重視，歐盟在2004年就啟動(dòng)了生物礦業(yè)工程計(jì)劃，此計(jì)劃的預(yù)算高達(dá)1800萬歐元，涉及14所大學(xué)、12個(gè)國家和9個(gè)研究機(jī)構(gòu)[4]。同國內(nèi)的濕法冶金相比，國外對(duì)于此技術(shù)的研究都比較早。以金屬銅為例，世界上第一座微生物堆浸工廠Kelmecott銅業(yè)公司于1950年建成投產(chǎn)，至19
3、世紀(jì)80年代，在全球范圍內(nèi)已經(jīng)有14座微生物氧化提取廠建成并投入運(yùn)營[5]。這其中比較著名的當(dāng)屬智利北部的QuebradaBlanca堆浸廠，它是世界上海拔最高的微生物濕法冶金廠(海拔4400m)。，QuebradaBlanca公司應(yīng)用SMP薄層堆浸技術(shù)在低氧、低溫、低壓的嚴(yán)苛環(huán)境下對(duì)低品位銅礦進(jìn)行微生物浸出，其浸出銅礦的效果高達(dá)82%，此技術(shù)已逐步把微生物浸出技術(shù)用于處理銅礦上，在當(dāng)時(shí)尚屬罕見，這也成為了微生物濕法冶金發(fā)展史上的里程碑。1.2浸礦微生物的種類浸礦微生物是指可以直接或間接參與礦物溶解及氧化的微生物，其主要使用的是化能自養(yǎng)微生物，這類細(xì)菌可以從
4、氧化無機(jī)物過程中獲得能量，并以無機(jī)含氮化合物作為氮源、CO2作為碳源合成細(xì)胞物質(zhì)。在硫化礦生物浸出中，當(dāng)以硫化細(xì)菌的應(yīng)用最為廣泛，其主要特征見表1-2。這類細(xì)菌通常可在酸性礦水、礦泉、礦泥、淡水、海水[29-32]、土壤及其它含硫豐富的地方被發(fā)現(xiàn)。氧化硫硫桿菌（Thiobacillusthiooxidans，簡(jiǎn)稱T.t.）、氧化亞鐵微螺菌（Leptospirillumferrooxidans，簡(jiǎn)稱L.f.）和氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillusferrooxidans，簡(jiǎn)稱T.f.）是當(dāng)前生物浸出的主要浸礦細(xì)菌。在微生物濕法冶金上，浸礦細(xì)菌多為硫桿菌屬，
5、而其中應(yīng)用最為廣泛的當(dāng)屬At.f菌。At.f菌的廣泛運(yùn)用，從環(huán)境角度看，減少了資源的開發(fā)，也減少了固體廢物的污染；從經(jīng)濟(jì)角度看，增加了廢物的利用率，使我們能夠從中獲得更多利潤。At.f菌屬于原核生物界，化能營養(yǎng)原核生物門，細(xì)菌綱硫化細(xì)菌科，硫桿菌屬，腺嘧啶和鳥嘌呤的摩爾百分含量約為57%~62%，而且其廣泛生存于淡水、土壤、垃圾、海水、沉積硫和硫磺泉內(nèi)，尤以煤礦和金屬硫化礦等礦山的酸性礦坑水中最為常見。其生長的適宜pH為2.0~3.5，溫度為28~35℃[33-37]。在At.f菌的作用下，F(xiàn)e2+轉(zhuǎn)換成Fe3+，無論是元素硫還是S2+、S2O32-、S4O
6、62-這些不溶性和可溶性硫化物都可能被該菌分解并轉(zhuǎn)換成SO42-，從而獲得能量進(jìn)行生命活動(dòng)，同時(shí)吸收空氣中的氧氣、二氧化碳和其他無機(jī)物，如鈣鹽等合成自身的細(xì)胞組織，進(jìn)行生長繁殖。At.f菌氧化Fe2+離子的速度比空氣自然氧化Fe2+快1000倍。第2章氧化亞鐵硫桿菌的鑒定及生長條件研究2.1材料和方法2.1.1菌種實(shí)驗(yàn)中所用的菌種是從四川省成都熱電廠采集的土樣中分離純化得到的一株菌株Z1，保存在成都理工大學(xué)測(cè)試樓生物工程實(shí)驗(yàn)室-72℃的低溫冰箱中。2.1.2藥品和設(shè)備2.1.2.1實(shí)驗(yàn)藥品實(shí)驗(yàn)所采用的化學(xué)藥品主要有硫酸銨[(NH4)2SO4]、磷酸氫二鉀（K
7、2HPO4）、硝酸鈣[Ca(NO3)2]、硫酸鎂（MgSO47H2O）、硫酸亞鐵（FeSO47H2O）、濃硫酸（H2SO4）、瓊脂[(C12H18O9)X]、核酸染料和上養(yǎng)緩沖液。2.1.2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)中所應(yīng)用的主要儀器設(shè)備主要有電子分析天平（SartoriusBS2248）、托盤天平（JPT-5C）、酸度計(jì)（PHS-2C）、高壓蒸汽滅菌鍋（LAC-5060S）、單人單面超凈工作臺(tái)（SJMiniOption）、電泳儀（DYY-12C）、凝膠成像系統(tǒng)（GelX1520）、電熱鼓風(fēng)干燥箱（1012AS）、臺(tái)式離心機(jī)（TKA）、渦旋混勻器（XH-B）、分光光度
8、計(jì)（721）和紫外燈（MHMQZgSO47H2O)、
