權(quán)利要求

1.海洋菌浸出低品位硫化礦的方法，其特征在于，所述海洋菌浸出低品位硫化礦的方法利用一株在海陸交界處采集的一株氧化亞鐵桿菌，通過連續(xù)培養(yǎng)后，在pH＝1.8，生長溫度T＝30℃的情況下，連續(xù)浸礦28天后，浸出黃銅礦和閃鋅礦。

2.如權(quán)利要求1所述的海洋菌浸出低品位硫化礦的方法，其特征在于，所述海洋菌浸出低品位硫化礦的方法包括：

調(diào)節(jié)9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基的pH為1.8，取100ml該培養(yǎng)基于錐形瓶中，于高壓滅菌鍋中121℃滅菌20min，趁熱取15ml培養(yǎng)液將4.47gFeSO4·7H2O溶解后，加入1.0g/L礦樣；用0.02mm濾膜將FeSO4溶液全部過濾到錐形瓶中；待錐形瓶內(nèi)液體涼至室溫，用移液槍取10ml氧化亞鐵菌液于錐形瓶中；將錐形瓶置于30℃恒溫搖床中，在160r轉(zhuǎn)速下培養(yǎng)28h；然后置于4℃恒溫冰箱中，冷藏保存待用；所述氧化亞鐵菌液中的細菌濃度為1×106cell/ml。

3.如權(quán)利要求2所述的海洋菌浸出低品位硫化礦的方法，其特征在于，所述海洋菌浸出低品位硫化礦的方法具體包括：

步驟一，培養(yǎng)細菌：調(diào)節(jié)基礎(chǔ)培養(yǎng)基的pH，高壓滅菌，趁熱取FeSO4·7H2O溶解后，用濾膜將FeSO4溶液全部過濾；置于恒溫搖床中，培養(yǎng)28h；然后置于恒溫冰箱中，冷藏保存待用；

步驟二，細菌鏡檢：將步驟一中得到的菌液，取上清液，過濾后，離心，底部得到白色沉淀物氧化亞鐵菌，棄去上清液，用無菌水清洗，收集到無菌離心管中備用；

步驟三，繪制生長曲線：進行細菌計數(shù)，采用顯微鏡計數(shù)法；

步驟四，分析細菌氧化亞鐵能力：在細菌培養(yǎng)的過程中每隔一段時間測定一次溶液中亞鐵離子的濃度；亞鐵離子的濃度由重鉻酸鉀滴定法進行確定；

步驟五，金屬離子濃度測定：金屬離子的濃度由原子吸收分光光度法測定。

4.如權(quán)利要求3所述的海洋菌浸出低品位硫化礦的方法，其特征在于，步驟二中，細菌鏡檢具體包括：

將步驟一中得到的菌液，取100ml上清液，用無菌定性濾紙過濾，過濾后的濾液置于離心機中離心10min，轉(zhuǎn)速為10000rpm，離心后可見底部白色沉淀物氧化亞鐵桿菌，棄去上清液，將沉淀物用pH為1.8的無菌水清洗幾次后，收集到無菌離心管中備用。

5.如權(quán)利要求4所述的海洋菌浸出低品位硫化礦的方法，其特征在于，收集到無菌離心管中的氧化亞鐵桿菌樣，進行冷凍干燥處理，然后電鏡掃描；具體包括：

取10μl純的氧化亞鐵菌桿液，利用標準的革蘭氏染色法，對細菌進行染色；染色完成后，將標本置于顯微鏡下，先用低倍鏡找到目標后，滴一滴油在玻片上，用油鏡繼續(xù)分析細菌的顏色。

6.如權(quán)利要求3所述的海洋菌浸出低品位硫化礦的方法，其特征在于，步驟三中，繪制生長曲線具體包括：

進行細菌計數(shù)，所述細菌計數(shù)的方法包括：采用顯微鏡計數(shù)法；先用臺盼藍對菌液進行染色處理，死細胞被染成藍色，活細胞不能被染成藍色；然后用含有0.1％結(jié)晶紫的0.1mol/L檸檬酸溶液進行染色，將細胞染成紫色；在顯微鏡下計數(shù)紫色細胞，通過計算得活菌數(shù)；

所述顯微鏡計數(shù)法結(jié)合顯微鏡和血球計數(shù)板來計數(shù)；先在血球計數(shù)板上蓋上蓋玻片，取20μl稀釋后的菌液，滴于蓋玻片側(cè)邊；在顯微鏡下觀察血球計數(shù)板中間25個中方格內(nèi)中間和四個角中方格的活細菌個數(shù)，取其平均值記為A，菌液稀釋倍數(shù)記為B，則菌液中細菌濃度為4AB×106個/ml。

7.如權(quán)利要求3所述的海洋菌浸出低品位硫化礦的方法，其特征在于，步驟四中，分析細菌氧化亞鐵能力具體包括：

在細菌培養(yǎng)的過程中每隔4h測定一次溶液中亞鐵離子的濃度；

亞鐵離子的濃度由重鉻酸鉀滴定法進行確定；具體滴定操作方法為：將搖瓶靜置5min后，用移液槍取1ml上清液于50ml錐形瓶中，加入5ml硫磷混酸作為掩蔽劑，搖勻，30s后，加入3滴0.5％二苯胺磺酸鈉作為指示劑，1min后，用0.010mol/L的重鉻酸鉀進行滴定；邊滴定，邊搖晃錐形瓶，至溶液由無色變?yōu)榫G色最終變?yōu)闇\紫色，若30s內(nèi)顏色不再變化，則停止滴定；記錄消耗重鉻酸鉀的體積；每份溶液重復(fù)滴定3次，取其平均值計算亞鐵離子的濃度。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微生物浸礦領(lǐng)域，尤其涉及海洋菌浸出低品位硫化礦的方法。

背景技術(shù)

目前，國內(nèi)外對于濕法冶金的研究都已經(jīng)有很大進展，部分國家和地區(qū)已經(jīng)將其提升到商業(yè)利用階段，可利用濕法冶金進行大規(guī)模生產(chǎn)。

縱觀微生物浸礦技術(shù)的發(fā)展史，不難發(fā)現(xiàn)，大致分可為三個階段：

第一階段：無意識階段。

部分早期文明人例如羅馬人，開始學會在礦山附近的水體或自礦山流出的水體中，回收利用銅。而其無意識體現(xiàn)在，這類早期文明人并沒有意識到微生物在富集銅的過程中所起到的作用。

第二階段：初步認識階段。

20世紀四十年代至20世紀八十年代，人們開始意識到微生物的作用，并發(fā)現(xiàn)在浸出銅的過程中，細菌起到了氧化亞鐵離子的作用，將Fe2+氧化為Fe3+，并把S氧化成SO42-，并能利用化學反應(yīng)產(chǎn)生的能量進行自養(yǎng)。

第三階段：快速發(fā)展階段。

20世紀八十年代以后，微生物浸礦技術(shù)得到快速發(fā)展，并成為一個全新的研究領(lǐng)域，成為人們研究的熱點。并在1980年，在智利，出現(xiàn)了世界上第一個將微生物浸礦應(yīng)用到商業(yè)領(lǐng)域的礦山公司---銅堆浸。之后的十年間，全世界共14座銅堆浸廠建成運營。微生物浸出也相繼成功用于提取金、鈾、鈷等礦物。近年來，微生物浸礦被廣泛地應(yīng)用到低品位硫化礦浸出和精礦處理領(lǐng)域。目前全世界已有近30個國家的科學工作者對微生物浸礦進行研究工作，并取得不錯的進展，更加推動了浸礦技術(shù)的快速發(fā)展。

我國微生物浸礦技術(shù)的發(fā)展也大致分為三個階段：

第一階段：初步認識階段

我國對于微生物浸礦的初步研究發(fā)生在20世紀五十年代。而真正有系統(tǒng)的研究，始于五十年代末期。五十年代末至六十年代初，我國的科學研究者通過研究不同礦山的主要菌種，分離出了不同的浸礦菌，包括氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌等多種菌種(嗜酸菌)，并初步研究了這類浸礦菌的菌落形態(tài)、微生物染色情況、生長所需營養(yǎng)物質(zhì)、最適生長條件(溫度、pH)等，為以后的更進一步的研究工作做了比較充分的準備。

第二階段：深入研究階段

20世紀六十年代到八十年代，我國的浸礦研究工作有了很大的突破，從第一階段的研究細菌，發(fā)展為利用細菌進行浸礦實驗。在這一階段，一方面，科學工作者們在實驗室進行的小型的浸出實驗，旨在研究微生物浸出的內(nèi)在機制。通過改變微生物浸礦時的生長環(huán)境，包括pH、溫度、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等，使微生物的生長得到優(yōu)化，更有利用礦物的浸出；另一方面，國內(nèi)的具有前瞻性的礦業(yè)公司開始把微生物浸礦應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。典型代表是安徽銅陵有色金屬公司松樹山銅礦利用就地堆浸法浸出銅礦，成為我國第一個應(yīng)用微生物大規(guī)模浸礦的公司。之后，我國相繼出現(xiàn)了鈾礦、高硫錳礦和錫礦的微生物工業(yè)應(yīng)用。

第三階段：廣泛研究階段

20世紀八十年代末期以后，微生物浸礦成為越來越多學者們研究的課題，也被越來越多的投入到工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。原因是：一、礦產(chǎn)資源越來越少，容易開采的礦產(chǎn)資源更是日趨減少，傳統(tǒng)的選礦方法得到的礦量在減少，相對成本在增加，環(huán)境污染治理費用也在增加，所以人們不得不采用微生物浸礦這一經(jīng)濟成本相對較低、環(huán)境成本也較低的冶金方法；二、微生物濕法冶金的不足之處在于，處理周期長，且對某些金屬，微生物抗性不足，仍然需要大量的培養(yǎng)和篩選工作，成為人們深入并廣泛研究的一個方向。

濕法冶金，從技術(shù)上分為金屬浸出、凈化和提取三類。主要步驟是：將原礦物破碎，置于溶液中，使其浸出。一段時間后，將礦渣與溶液分離，得到含有金屬離子或化合物的溶液。將溶液凈化和富集，一般采用萃取或化學沉淀等方法。之后，從富集的溶液中提取金屬離子或化合物，一般采用電提取法；部分金屬如釩、鎢、鉬在溶液中并不以離子形式存在，而是以含氧酸的形式存在，則先氧化，得到金屬氧化物，再還原得到金屬；還有些金屬可直接采用氫還原。

浸出技術(shù)可細分為酸法浸出、堿法浸出和微生物浸出三類。其中酸法浸出和堿法浸出都屬于物化浸出。酸浸是指：利用酸性溶液直接浸出礦石中的有用成分(金屬或其化合物)。例如，硅酸鹽型鈾礦石，可直接用稀硫酸溶液浸出。堿浸是指：利用堿性溶液直接浸出礦石中的有用成分(金屬或其化合物)。例如，碳酸鹽型的鈾礦石，可用碳酸氫鈉和碳酸鈉或碳酸氫銨和碳酸銨的混合溶液或碳酸氫銨溶液浸出。直接利用物理化學方法浸出，浸出速度快，浸出效果好，純度高，但應(yīng)用范圍有限或者浸出條件苛刻，有時需高溫、高壓，危險性高，只能應(yīng)用于特定種類的礦石，且成本太高。而微生物浸出則有更大的應(yīng)用前景。本發(fā)明所分析的正是微生物浸出。

微生物浸出所涉及到的微生物種類繁多，復(fù)雜多樣，至今沒有也無法得到定論。已經(jīng)研究的浸礦微生物多達20多種，可分為自養(yǎng)型微生物和異養(yǎng)型微生物兩大類。

自養(yǎng)型微生物：缺乏EMP、ED途徑以及TCA循環(huán)中關(guān)鍵的幾種酶——六磷酸葡萄糖酸脫水酶等，因此不能通過自身將無機物合成有機物，而只能以空氣中的CO2和微量的NH4+分別作為碳源、氮源，通過自身引發(fā)的化學反應(yīng)，實現(xiàn)化能自養(yǎng)。浸出過程中主要有一下幾種：

氧化亞鐵硫桿菌：屬于化能自養(yǎng)菌。簡稱T.f.，是酸性條件下微生物中的最主要浸礦菌種。中等嗜熱性，不須外供有機物質(zhì)?？垦趸r鐵、元素硫以及還原態(tài)的化合物等，來獲取能量，吸收空氣中的CO2，O2及其他無機物合成自身的細胞組織，進行自營生長繁殖。

氧化硫硫桿菌：同氧化亞鐵硫桿菌一樣，是典型的極端嗜酸性嚴格自養(yǎng)好氧的專性無機化能細菌，無機物氧化還原獲得能量，但因為硫氧化還原過程的電位較高，因此該過程產(chǎn)生的能量只有很少部分能被細菌利用，從而這類細菌生長較為緩慢，不易快速獲得后代。

氧化亞鐵鉤端螺旋菌：同氧化亞鐵硫桿菌，屬于無機化能自養(yǎng)菌。主要能量來源是氧化亞鐵離子。

還包括硫化芽孢硫桿菌等其他比較少見的細菌。

這些細菌都適用于硫化礦物的浸出。

異養(yǎng)型微生物：通過有機物的氧化分解獲得能量來源，以CO2作為碳源。主要包括真菌、霉菌和藻類等。

一般用于碳酸鹽、硅酸鹽等鹽類礦物的浸出。或可用作金屬浮選劑、絮凝劑、離子交換劑、離子吸附劑等金屬離子或化合物的凈化過程。

馴化育種：根據(jù)達爾文適者生存的理論，在不斷變化的外界條件中，微生物會努力去適應(yīng)環(huán)境，在適應(yīng)的過程中，引發(fā)突變，從而出現(xiàn)一些最能適應(yīng)某種特定的環(huán)境的異種微生物，并逐漸成為優(yōu)勢種。簡言之，即改變環(huán)境，篩選優(yōu)勢種。應(yīng)用于微生物浸礦中時，方法是使微生物在目標金屬礦物存在的環(huán)境下，不斷轉(zhuǎn)代培養(yǎng)，并逐漸增加金屬礦物的濃度。馴化研究表明氧化亞鐵硫桿菌的抗鋅能力是由染色體決定的。張衛(wèi)民等進行了浸礦細菌馴化培養(yǎng)研究，馴化4次后，細菌氧化亞鐵離子的速率明顯加快。

誘變育種：利用物理化學手段誘發(fā)基因突變，物化手段包括：紫外線、亞硝基胍、微波等，在認為作用下，微生物細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)在短時間內(nèi)大量改變，出現(xiàn)多種異種菌，在眾多不同的微生物中，篩選出最適應(yīng)環(huán)境的優(yōu)勢種。例如蔣金龍等利用亞硝基胍對氧化亞鐵硫桿菌進行誘變育種，發(fā)現(xiàn)誘變后菌種氧化亞鐵的活性相比之前提高了4倍。但需注意，誘變完成后，要防止基因二次突變。

基因工程育種：通過基因改造或轉(zhuǎn)基因的方法得到目的工程菌：

接合育種表明氧化亞鐵硫桿菌可能存在自然接合作用，基因可在群中進行交流，同時表明對不同金屬的抗性是由不同的基因片段的決定。

原生質(zhì)體融合育種：優(yōu)點是生理差異較大的菌種可以進行基因重組。但氧化亞鐵硫桿菌等一些細菌屬于革蘭氏陰性菌，細胞壁過多的脂多糖阻礙了細胞原生質(zhì)體的融合，難以通過原生質(zhì)體融合法育種。

世界上大部分的金屬，大約有90％，是通過電解冶金法和濕法冶金法從礦石中提取。這些方法通常會產(chǎn)生環(huán)境危害和健康風險，同時隨著礦產(chǎn)資源的減少，容易開采的礦產(chǎn)資源更是愈發(fā)稀少，如何在有限的資源基礎(chǔ)上更加充分的利用，成為人類世界的一大難題。因此人們一直在研究尋找其他可替代的危害較小又能充分利用資源的方法，其中就包括利用微生物從礦石或尾礦中提取人類社會必須的特殊金屬。微生物是生物圈中必不可少的一份子，也是食物鏈中必不可少的一環(huán)，對于微生物的利用成為首要考慮也必須考慮的。

微生物的浸出過程中涉及到的典型的細菌包括中溫及其他化學自養(yǎng)細菌，即氧化亞鐵硫桿菌，氧化硫硫桿菌和鉤端螺旋體桿菌等。而當今世界，全球氣候變暖和二氧化碳排放的問題越來越收到人們的關(guān)注，因此微生物浸礦成為一種非常重要的礦物浸出方法，在增加金屬產(chǎn)量的同時，又不會產(chǎn)生有害氣體二氧化硫，是一種相對環(huán)保的技術(shù)手段。

總體來說，微生物浸礦相比以往的化學物理方法選礦，處理成本較低，處理效果更好，選礦純度高，污染物質(zhì)較少、易處理，能耗低，應(yīng)用范圍較廣，因此，有非常大的研究價值，但也存在浸出周期長，浸礦效果不穩(wěn)定的問題。目前，世界各地均進行著關(guān)于如何將低品味礦物投入到商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的研究，而由于每個實驗所用到的礦石樣品的不同，所使用的主要浸礦菌種也不相同，從而得到浸出效果也不盡相同。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：目前浸礦所使用的微生物大部分都是陸源微生物，海洋微生物生長的環(huán)境鹽分比較高；浸出的效果具有一定的局限性，浸礦過程中，對鹽分的抗性比較低，生物世界上大部分的金屬，大約有90％，是通過電解冶金法和濕法冶金法從礦石中提??；這些方法通常會產(chǎn)生環(huán)境危害和健康風險，同時隨著礦產(chǎn)資源的減少，容易開采的礦產(chǎn)資源更是愈發(fā)稀少，如何在有限的資源基礎(chǔ)上更加充分的利用，成為人類世界的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種海洋菌浸出低品位硫化礦的方法。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種海洋菌浸出低品位硫化礦的方法，所述海洋菌浸出低品位硫化礦的方法利用一株在海陸交界處采集的一株氧化亞鐵桿菌，通過連續(xù)培養(yǎng)后，在pH＝1.8，生長溫度T＝30℃的情況下，連續(xù)浸礦28天后，浸出黃銅礦和閃鋅礦。

進一步，所述海洋菌浸出低品位硫化礦的方法包括：

步驟一，培養(yǎng)細菌：調(diào)節(jié)基礎(chǔ)培養(yǎng)基的pH，高壓滅菌，趁熱取FeSO4·7H2O溶解后，用濾膜將FeSO4溶液全部過濾；置于恒溫搖床中，培養(yǎng)28h；然后置于恒溫冰箱中，冷藏保存待用；

步驟二，細菌鏡檢：將步驟一中得到的菌液，取上清液，過濾后，離心，底部得到白色沉淀物氧化亞鐵菌，棄去上清液，用無菌水清洗，收集到無菌離心管中備用；

步驟三，繪制生長曲線：進行細菌計數(shù)，采用顯微鏡計數(shù)法；

步驟四，分析細菌氧化亞鐵能力：在細菌培養(yǎng)的過程中每隔一段時間測定一次溶液中亞鐵離子的濃度；亞鐵離子的濃度由重鉻酸鉀滴定法進行確定；

步驟五，金屬離子濃度測定：金屬離子的濃度由原子吸收分光光度法測定。

進一步，步驟一中，培養(yǎng)細菌具體包括：

調(diào)節(jié)9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基的pH為1.8，取100ml該培養(yǎng)基于錐形瓶中，于高壓滅菌鍋中121℃滅菌20min，趁熱取15ml培養(yǎng)液將4.47gFeSO4·7H2O溶解后，加入1.0g/L礦樣；用0.02mm濾膜將FeSO4溶液全部過濾到錐形瓶中；待錐形瓶內(nèi)液體涼至室溫，用移液槍取10ml氧化亞鐵菌液于錐形瓶中；將錐形瓶置于30℃恒溫搖床中，在160r轉(zhuǎn)速下培養(yǎng)28h；然后置于4℃恒溫冰箱中，冷藏保存待用；此時菌液中的細菌濃度為1×106cell/ml。

進一步，步驟二中，細菌鏡檢具體包括：

將步驟一中得到的菌液，取100ml上清液，用無菌定性濾紙過濾，過濾后的濾液置于離心機中離心10min，轉(zhuǎn)速為10000rpm，離心后可見底部白色沉淀物Axm菌，棄去上清液，將沉淀物用pH為2.0的無菌水清洗幾次后，收集到無菌離心管中備用。

進一步，收集到無菌離心管中的Axm菌樣，進行冷凍干燥處理，然后電鏡掃描；具體包括：

取10μl純的Axm菌液，利用標準的革蘭氏染色法，對細菌進行染色；染色完成后，將標本置于顯微鏡下，先用低倍鏡找到目標后，滴一滴油在玻片上，用油鏡繼續(xù)觀察細菌的顏色，并將相機攝像頭對準鏡頭拍照。

進一步，步驟三中，繪制生長曲線具體包括：

進行細菌計數(shù)，所述細菌計數(shù)的方法包括：采用顯微鏡計數(shù)法；先用臺盼藍對菌液進行染色處理，死細胞被染成藍色，活細胞不能被染成藍色；然后用含有0.1％結(jié)晶紫的0.1mol/L檸檬酸溶液進行染色，將細胞染成紫色；在顯微鏡下計數(shù)紫色細胞，通過計算得活菌數(shù)；

所述顯微鏡計數(shù)法結(jié)合顯微鏡和血球計數(shù)板來計數(shù)；先在血球計數(shù)板上蓋上蓋玻片，取20μl稀釋后的菌液，滴于蓋玻片側(cè)邊；在顯微鏡下觀察血球計數(shù)板中間25個中方格內(nèi)中間和四個角中方格的活細菌個數(shù)，取其平均值記為A，菌液稀釋倍數(shù)記為B，則菌液中細菌濃度為4AB×106個/ml。

進一步，步驟四中，分析細菌氧化亞鐵能力具體包括：

在細菌培養(yǎng)的過程中每隔4h測定一次溶液中亞鐵離子的濃度；

亞鐵離子的濃度由重鉻酸鉀滴定法進行確定；具體滴定操作方法為：將搖瓶靜置5min后，用移液槍取1ml上清液于50ml錐形瓶中，加入5ml硫磷混酸作為掩蔽劑，搖勻，30s后，加入3滴0.5％二苯胺磺酸鈉作為指示劑，1min后，用0.010mol/L的重鉻酸鉀進行滴定；邊滴定，邊搖晃錐形瓶，至溶液由無色變?yōu)榫G色最終變?yōu)闇\紫色，若30s內(nèi)顏色不再變化，則停止滴定；記錄消耗重鉻酸鉀的體積；每份溶液重復(fù)滴定3次，取其平均值計算亞鐵離子的濃度。

本發(fā)明的優(yōu)點及積極效果為：世界上大部分的金屬，大約有90％，是通過電解冶金法和濕法冶金法從礦石中提取。這些方法通常會產(chǎn)生環(huán)境危害和健康風險，同時隨著礦產(chǎn)資源的減少，容易開采的礦產(chǎn)資源更是愈發(fā)稀少，如何在有限的資源基礎(chǔ)上更加充分的利用，成為人類世界的一大難題。因此人們一直在研究尋找其他可替代的危害較小又能充分利用資源的方法，其中就包括利用微生物從礦石或尾礦中提取人類社會必須的特殊金屬。微生物是生物圈中必不可少的一份子，也是食物鏈中必不可少的一環(huán)，對于微生物的利用成為首要考慮也必須考慮的。

微生物的浸出過程中涉及到的典型的細菌包括中溫及其他化學自養(yǎng)細菌，即氧化亞鐵硫桿菌，氧化硫硫桿菌和鉤端螺旋體桿菌等。而當今世界，全球氣候變暖和二氧化碳排放的問題越來越收到人們的關(guān)注，因此微生物浸礦成為一種非常重要的礦物浸出方法，在增加金屬產(chǎn)量的同時，又不會產(chǎn)生有害氣體二氧化硫，是一種相對環(huán)保的技術(shù)手段。

總體來說，微生物浸礦相比以往的化學物理方法選礦，處理成本較低，處理效果更好，選礦純度高，污染物質(zhì)較少、易處理，能耗低，應(yīng)用范圍較廣，因此，有非常大的研究價值，但也存在浸出周期長，浸礦效果不穩(wěn)定的問題。目前，世界各地均進行著關(guān)于如何將低品味礦物投入到商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的研究，而由于每個實驗所用到的礦石樣品的不同，所使用的主要浸礦菌種也不相同，從而得到浸出效果也不盡相同。

本發(fā)明主要分析了利用一株海洋菌從礦石中浸出的銅、鋅礦的微生物浸出過程，獲得了更好的浸出效果。礦石樣品來自于北京山長水遠礦物標本公司。細菌Axm來源于廈門同安環(huán)灣地帶工業(yè)廢水排放的海陸交界區(qū)域。繪制了細菌的生長曲線，分析了細菌生長與氧化亞鐵離子的關(guān)系，細菌浸出礦物實驗是采用搖瓶實驗進行分析。將礦石樣品置于固定條件(160r·min-1)的旋轉(zhuǎn)瓶中，分析培養(yǎng)基的初始pH值(1.7，1.8，1.9，2.0，2.1和2.2)、培養(yǎng)溫度(28℃，30℃，32℃和34℃)對浸出效果的影響，以及最佳條件下的浸出率。微生物浸出效果通過計算浸出后介質(zhì)中氧化亞鐵的濃度和銅、鋅的濃度與最初樣品的濃度差來確定。結(jié)果表明,控制實驗的條件可以使Axm菌浸出銅、鋅礦效率更高，在9K培養(yǎng)基下，選擇最優(yōu)條件pH＝1.8，溫度T＝30℃，培養(yǎng)基中浸出銅濃度約為207mg/L，浸出率60％；鋅濃度約為523mg/L，浸出率78％。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的海洋菌浸出低品位硫化礦的方法流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的Axm菌的生長曲線的示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的Axm菌消耗亞鐵離子的情況示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的pH對浸出鋅礦時細菌生長的影響示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例提供的溫度對浸出鋅礦時細菌生長的影響示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例提供的細菌對鋅含量的耐受性示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例提供的細菌浸出閃鋅礦的情況示意圖；

圖8是本發(fā)明實施例提供的有菌和無菌條件下閃鋅礦的浸出情況示意圖；

圖9是本發(fā)明實施例提供的pH對浸出銅礦時細菌生長的影響示意圖；

圖10是本發(fā)明實施例提供的溫度對浸出銅礦時細菌生長的影響示意圖；

圖11是本發(fā)明實施例提供的細菌對銅的耐受性示意圖；

圖12是本發(fā)明實施例提供的細菌浸出黃銅礦的情況示意圖；

圖13是本發(fā)明實施例提供的有菌和無菌條件下黃銅礦的浸出情況示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

目前，世界上大部分的金屬，大約有90％，是通過電解冶金法和濕法冶金法從礦石中提取。這些方法通常會產(chǎn)生環(huán)境危害和健康風險，同時隨著礦產(chǎn)資源的減少，容易開采的礦產(chǎn)資源更是愈發(fā)稀少，如何在有限的資源基礎(chǔ)上更加充分的利用，成為人類世界的一大難題。

本發(fā)明將利用一株獨特的海洋菌浸出特定礦物，來分析其最佳浸出條件和浸出效果。

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進一步描述。

本發(fā)明實施例提供的海洋菌浸出低品位硫化礦的方法種海洋菌浸出低品位硫化礦的方法，利用一株在海陸交界處采集的一株氧化亞鐵桿菌，通過連續(xù)培養(yǎng)后，在pH＝1.8，生長溫度T＝30℃的情況下，連續(xù)浸礦28天后，浸出黃銅礦和閃鋅礦。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的海洋菌浸出低品位硫化礦的方法包括：

S101：培養(yǎng)細菌：調(diào)節(jié)基礎(chǔ)培養(yǎng)基的pH，高壓滅菌，趁熱取FeSO4·7H2O溶解后，用濾膜將FeSO4溶液全部過濾；置于恒溫搖床中，培養(yǎng)30h；然后置于恒溫冰箱中，冷藏保存待用；

S102：細菌鏡檢：將S101中得到的菌液，取上清液，過濾后，離心，底部得到白色沉淀物Axm菌(氧化亞鐵桿菌)，棄去上清液，用無菌水清洗，收集到無菌離心管中備用；

S103：繪制生長曲線：進行細菌計數(shù)，采用顯微鏡計數(shù)法；

S104：分析細菌氧化亞鐵能力：在細菌培養(yǎng)的過程中每隔一段時間測定一次溶液中亞鐵離子的濃度；亞鐵離子的濃度由重鉻酸鉀滴定法進行確定；

S105：金屬離子濃度測定：金屬離子的濃度由原子吸收分光光度法測定。

步驟一中，培養(yǎng)細菌具體包括：

調(diào)節(jié)9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基的pH為1.8，取100ml該培養(yǎng)基于錐形瓶中，于高壓滅菌鍋中121℃滅菌20min，趁熱取15ml培養(yǎng)液將4.47gFeSO4·7H2O溶解后，用0.02mm濾膜將FeSO4溶液全部過濾到錐形瓶中。待錐形瓶內(nèi)液體涼至室溫，用移液槍取10mlAxm菌液于錐形瓶中；將錐形瓶置于30℃恒溫搖床中，在160r轉(zhuǎn)速下培養(yǎng)28h；然后置于4℃恒溫冰箱中，冷藏保存待用；此時菌液中的細菌濃度大約為1×106cell/ml。

步驟二中，細菌鏡檢具體包括：

將步驟一中得到的菌液，取100ml上清液，用無菌定性濾紙過濾，過濾后的濾液置于離心機中離心10min，轉(zhuǎn)速為10000rpm，離心后可見底部白色沉淀物Axm菌，棄去上清液，將沉淀物用pH為1.8的無菌水清洗幾次后，收集到無菌離心管中備用。

收集到無菌離心管中的Axm菌樣，進行冷凍干燥處理，然后電鏡掃描；具體包括：

取10μl純的Axm菌液，利用標準的革蘭氏染色法，對細菌進行染色；染色完成后，將標本置于顯微鏡下，先用低倍鏡找到目標后，滴一滴油在玻片上，用油鏡繼續(xù)觀察細菌的顏色，并將相機攝像頭對準鏡頭拍照。

步驟三中，繪制生長曲線具體包括：

進行細菌計數(shù)，所述細菌計數(shù)的方法包括：采用顯微鏡計數(shù)法；先用臺盼藍對菌液進行染色處理，死細胞被染成藍色，活細胞不能被染成藍色；然后用含有0.1％結(jié)晶紫的0.1mol/L檸檬酸溶液進行染色，將細胞染成紫色；在顯微鏡下計數(shù)紫色細胞，通過計算得活菌數(shù)；

所述顯微鏡計數(shù)法結(jié)合顯微鏡和血球計數(shù)板來計數(shù)；先在血球計數(shù)板上蓋上蓋玻片，取20μl稀釋后的菌液，滴于蓋玻片側(cè)邊；在顯微鏡下觀察血球計數(shù)板中間25個中方格內(nèi)中間和四個角中方格的活細菌個數(shù)，取其平均值記為A，菌液稀釋倍數(shù)記為B，則菌液中細菌濃度為4AB×106個/ml。

步驟四中，分析細菌氧化亞鐵能力具體包括：

在細菌培養(yǎng)的過程中每隔4h測定一次溶液中亞鐵離子的濃度；

亞鐵離子的濃度由重鉻酸鉀滴定法進行確定；具體滴定操作方法為：將搖瓶靜置5min后，用移液槍取1ml上清液于50ml錐形瓶中，加入5ml硫磷混酸作為掩蔽劑，搖勻，30s后，加入3滴0.5％二苯胺磺酸鈉作為指示劑，1min后，用0.010mol/L的重鉻酸鉀進行滴定；邊滴定，邊搖晃錐形瓶，至溶液由無色變?yōu)榫G色最終變?yōu)闇\紫色，若30s內(nèi)顏色不再變化，則停止滴定；記錄消耗重鉻酸鉀的體積；每份溶液重復(fù)滴定3次，取其平均值計算亞鐵離子的濃度

下面結(jié)合基本原理對本發(fā)明的作進一步描述。

本發(fā)明的基本原理是：

關(guān)于微生物浸礦的內(nèi)在作用機制，人們普遍認為有兩種機制，即直接和間接作用機制。

在直接機制作用下，細菌直接接觸硫化礦表面，在外界水和空氣的輔助作用下，將礦物氧化浸出。如下方程式：

其中M代表銅、鋅、鎳等各種金屬元素。

在間接作用機制下，浸礦微生物并不直接將礦物質(zhì)氧化，而是先通過自身大量的酶催化氧化礦物中的Fe(II)和S，得到Fe(III)和SO42-。這些酶包括銅藍蛋白酶、Fe(II)的細胞色素、c-552氧化還原酶和c-552細胞色素[9]。之后，F(xiàn)e(III)具有良好的氧化性能和浸出性能，作為化學浸出劑浸出礦物，得到反應(yīng)產(chǎn)物Fe(II)，而Fe(II)被微生物氧化成為Fe(III)，如此循環(huán)，使得金屬礦物不斷被浸出。除去作用機制，許多影響因素，如礦物組成及操作條件，都會影響生物浸出效率和清潔萃取(微生物浸礦)的最終可行性。

而關(guān)于其中所發(fā)生物理化學反應(yīng)的機理，大致可以用以下方程式來說明，以閃鋅礦為例：

ZnS+2Fe3+→Zn2++2Fe2++S(0.3)

ZnS+0.5O2+H2SO4→ZnSO4+H2O+S(0.5)

因浸礦過程極為復(fù)雜，微生物種類、礦物質(zhì)種類以及中間產(chǎn)物復(fù)雜多樣，多數(shù)學者研究并證明了浸礦過程中的間接作用，而沒有證據(jù)證明細菌的直接作用。K.J.Edwards等]利用電鏡觀察到硫化礦物表面的凹凸坑并沒有微生物的痕跡，而是Fe3+腐蝕形成，因此得出，微生物對于礦物浸出沒有直接作用，只有間接作用。

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進一步描述。

1、實驗材料

1.1實驗菌株

本實驗采用的菌種(氧化亞鐵硫桿菌)取自廈門市同安區(qū)環(huán)灣地帶海陸交界區(qū)域，屬于海洋菌的一種。由于該區(qū)域作為工業(yè)廢水處理后的出水口，長期含有一定濃度的金屬離子或化合物，因此該區(qū)域的微生物對于環(huán)境中的金屬離子可能有更好的耐受性。

本實驗最終使用的純菌種的來源是2015屆畢業(yè)生程超同學提取和純化實驗的結(jié)果，命名為Axm。

1.2培養(yǎng)基

濃縮鹽溶液，即9K培養(yǎng)基，就是用來培養(yǎng)細菌的培養(yǎng)液。它是由3g/L(NH4)2SO4，0.1g/LKCl，0.5g/LK2HPO4，0.5g/LMgSO4·7H2O，0.01g/LCa(NO3)2組成。

在沒有添加鐵的情況下，介質(zhì)被稱為0K培養(yǎng)基。培養(yǎng)基要通過0.22μm過濾膜過濾，或經(jīng)高壓滅菌，得到殺滅其他細菌的目的。

1.3礦石樣品

本次試驗中用到的銅礦和鋅礦是純礦物，來自北京山長水遠礦物標本公司，大部分是銅、鋅，將礦樣分別經(jīng)過200目的篩子，得到粒徑<0.15mm的礦石顆粒。樣品處理方法是：將礦樣置于熱空氣干燥爐中，在105℃下干燥3h。之后，再將每種礦石樣品取15g置于高壓滅菌鍋內(nèi)(LDZX-50KBS，山東),在103kPa,121℃條件下滅菌20min，以防止其他微生物的污染。

1.4主要實驗儀器

實驗用的主要儀器如表1-1所示：

表1-1主要試驗儀器

1.5實驗藥品

實驗用的主要化學藥劑如表1-2：

表1-2主要實驗藥劑

2實驗方法

2.1細菌的培養(yǎng)

調(diào)節(jié)9K基礎(chǔ)培養(yǎng)基的pH為2.0，取100ml該培養(yǎng)基于錐形瓶中，于高壓滅菌鍋中121℃滅菌20min，趁熱取15ml培養(yǎng)液將4.47gFeSO4·7H2O溶解后，用0.02mm濾膜將FeSO4溶液全部過濾到錐形瓶中。待錐形瓶內(nèi)液體涼至室溫，用移液槍取10mlAxm菌液于錐形瓶中。將錐形瓶置于30℃恒溫搖床中，在160r轉(zhuǎn)速下培養(yǎng)30h。然后置于4℃恒溫冰箱中，冷藏保存待用。此時菌液中的細菌濃度大約為1×106cell/ml。

2.2細菌鏡檢

將步驟2.1中得到的菌液，取100ml上清液，用無菌定性濾紙過濾，過濾后的濾液置于離心機中離心10min，轉(zhuǎn)速為10000rpm，離心后可見底部白色沉淀物，即為Axm菌，棄去上清液，將沉淀物用pH為2.0的無菌水清洗幾次后，收集到無菌離心管中備用。

先取上述步驟中收集的菌樣，進行冷凍干燥處理，然后電鏡掃描。

取10μl純的Axm菌液，利用標準的革蘭氏染色法，對細菌進行染色。染色完成后，將標本置于顯微鏡下，先用低倍鏡找到目標后，滴一滴油在玻片上，用油鏡繼續(xù)觀察細菌的顏色，并將相機攝像頭對準鏡頭拍照。

2.3繪制生長曲線

細菌計數(shù)方法：本實驗采用顯微鏡計數(shù)法。先用臺盼藍對菌液進行染色處理，死細胞被染成藍色，活細胞不能被染成藍色。然后用含有0.1％結(jié)晶紫的0.1mol/L檸檬酸溶液進行染色，將細胞染成紫色。在顯微鏡下計數(shù)紫色細胞，即可通過計算得活菌數(shù)。顯微鏡計數(shù)法是結(jié)合利用顯微鏡和血球計數(shù)板來計數(shù)。先在血球計數(shù)板上蓋上蓋玻片，取20μl稀釋后的菌液，滴于蓋玻片側(cè)邊。在顯微鏡下觀察血球計數(shù)板中間25個中方格內(nèi)中間和四個角中方格的活細菌個數(shù)，取其平均值記為A，菌液稀釋倍數(shù)記為B，則菌液中細菌濃度為4AB×106個/ml。

2.4考察細菌氧化亞鐵能力

操作方法同2.1。在細菌培養(yǎng)的過程中每隔4h測定一次溶液中亞鐵離子的濃度。

亞鐵離子的濃度由重鉻酸鉀滴定法進行確定。具體滴定操作方法為：將搖瓶靜置5min后，用移液槍取1ml上清液于50ml錐形瓶中，加入5ml硫磷混酸作為掩蔽劑，搖勻，30s后，加入3滴0.5％二苯胺磺酸鈉作為指示劑，1min后，用0.010mol/L的重鉻酸鉀進行滴定。邊滴定，邊搖晃錐形瓶，至溶液由無色變?yōu)榫G色最終變?yōu)闇\紫色，若30s內(nèi)顏色不再變化，則停止滴定。記錄消耗重鉻酸鉀的體積。每份溶液重復(fù)滴定3次，取其平均值計算亞鐵離子的濃度。

2.5金屬離子濃度測定

金屬離子的濃度由原子吸收分光光度法測定。

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。

實施例1：微生物浸出實驗方法

微生物浸出實驗是在250ml錐形瓶中進行。在使用之前，錐形瓶需要在高壓滅菌鍋中，103kPa,121℃條件下，持續(xù)滅菌20分鐘。之后，每個瓶中加入10mL氧化亞鐵硫桿菌液和100ml 9K培養(yǎng)基，進行細菌培養(yǎng)。細菌接種量約為1×106cell/ml。為了創(chuàng)造細菌呼吸的良好環(huán)境(氧氣和二氧化碳氣體正常交換)，將錐形瓶置于有孔隙的恒溫震蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為250r·min–1，溫度可調(diào)節(jié)。

(1)pH對浸出效果的影響

由分析可知，Axm菌的最佳生長pH值為2.0。本發(fā)明也進行了驗證，證實Axm菌最佳生長溫度確為2.0。但由于礦樣中所含有的物質(zhì)復(fù)雜多樣，可能含有酸性或堿性物質(zhì)而改變?nèi)芤旱乃釅A度，因此細菌生長的最佳pH值不一定是細菌浸礦的最佳pH值。

在進行實驗之前，先調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH分別為1.7、1.8、1.9、2.0、2.1，分別取100ml與錐形瓶中，各加入4.47gFeSO4.7H2O，待其溶解后，加入1.0g/L礦樣，再加入10ml混勻的菌液。置于溫度T＝30℃，轉(zhuǎn)速N＝160r/min的搖床中進行培養(yǎng)。每隔8h取1ml溶液對亞鐵離子進行滴定。記錄數(shù)據(jù)。

(2)溫度對浸出效果的影響

Axm菌的最佳生長溫度值為30℃。證實Axm菌最佳生長溫度確為30℃。但通過查閱文獻，細菌的最佳生長溫度，并不一定是細菌浸礦的最佳溫度。

在進行實驗之前，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH＝1.8，取100ml調(diào)好pH的培養(yǎng)基分別置于4個錐形瓶中，各加入4.47gFeSO4.7H2O，待其溶解后，加入1.0g/L礦樣，再加入10ml混勻的菌液。將4個錐形瓶分別置于轉(zhuǎn)速N＝160r/min，溫度T分別為28℃，30℃，32℃，34℃的搖床中進行培養(yǎng)。每隔8h取1ml溶液對亞鐵離子進行滴定。記錄數(shù)據(jù)。

(3)細菌對金屬離子的耐受性

對Zn2+的耐受性：在進行實驗之前，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH＝1.8，搖瓶中先加入100ml調(diào)好pH的培養(yǎng)基及4.47gFeSO4.7H2O，待其溶解后，再分別加入1.0g/L，2.0g/L，3.0g/L，4.0g/L，5.0g/L，7.0g/L，9.0g/L的Zn2+，再加入10ml混勻的菌液，蓋好透氣蓋，將搖瓶置于30℃，160r/min的搖床中培養(yǎng)。每隔8h取1ml溶液對亞鐵離子進行滴定。記錄數(shù)據(jù)。

對Cu2+的耐受性：在進行實驗之前，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH＝1.8，搖瓶中先加入100ml調(diào)好pH的培養(yǎng)基及4.47gFeSO4.7H2O，待其溶解后，再分別加入1.0g/L，2.0g/L，3.0g/L，4.0g/L，5.0g/L，7.0g/L，9.0g/L的Cu2+，再加入10ml混勻的菌液，蓋好透氣蓋，將搖瓶置于30℃，160r/min的搖床中培養(yǎng)。每隔8h取1ml溶液對亞鐵離子進行滴定。記錄數(shù)據(jù)。

(4)浸出率的分析

在Axm菌的最佳浸礦條件下，連續(xù)浸礦28天。每隔四天，將培養(yǎng)基靜置5min后，取少量上清液，稀釋一定倍數(shù)，用原子吸收分光光度法測定金屬離子濃度。根據(jù)初始濃度和測得的濃度之差，計算浸出率。同時，在不加入細菌而其他條件相同的情況下，做對比實驗。

實施例2：細菌鏡檢

Axm菌形狀為桿狀，表面凹凸不平且有細紋,Axm菌經(jīng)革蘭氏染色后呈現(xiàn)紫色，說明其為革蘭氏陰性菌。

實施例3：細菌生長曲線的繪制

由圖2可知，Axm菌的生長同大多數(shù)微生物一樣，大致經(jīng)歷了四個時期，停滯期，對數(shù)生長期，穩(wěn)定期，衰亡期。Axm菌的停滯期比較短，在8h時進入對數(shù)生長期。在20h-32h之間時，是穩(wěn)定期。32h之后，進入衰亡期。結(jié)合下圖3可知，32h后進入衰亡期，是因為培養(yǎng)基內(nèi)的亞鐵離子全部被氧化了。

實施例4：細菌氧化亞鐵能力

由圖3可知，Axm菌氧化亞鐵的平均速率為0.24g/L·h。經(jīng)查閱文獻可知，大多數(shù)礦物浸出中涉及到的中溫菌氧化亞鐵的速率低于0.20g/L·h[16]。證明了取自廈門同安海域的Axm菌有更強的氧化亞鐵能力。

觀察曲線的變化情況，在0h-12h內(nèi)，亞鐵離子的消耗速率較慢，約0.09g/L·h。在16h后，亞鐵離子消耗速率明顯加快，約為0.38g/L·h。由此得出結(jié)論，Axm菌氧化亞鐵的速率與細菌的生長關(guān)系密切。在16h-32h內(nèi)，細菌數(shù)量最多，因此氧化亞鐵離子的速率也最快?；倦S著菌液中細菌濃度的增加，氧化亞鐵的速率也隨之增加。因此，可用亞鐵離子的消耗情況來反應(yīng)細菌的生長情況。

實施例5：細菌浸出閃鋅礦的研究

(1)pH對細菌浸出鋅礦的影響

由圖4可知，pH對浸礦時細菌消耗亞鐵的影響并不是線性變化的，也就是說浸礦時細菌的生長，并不是pH越高越好，或者越低越好。在溫度T＝30℃，鋅礦的添加量為1.0g/L的情況下，pH值為1.7至2.2之間時，細菌生長狀態(tài)都受到抑制，但程度不同。在pH＝1.7和pH＝2.2時，細菌生長受到更大程度的抑制。在pH＝1.8或pH＝1.9時，亞鐵離子消耗速率快于其他情況，細菌生長狀況較好。其中pH＝1.8時，是細菌浸出鋅礦的最佳條件。

(2)溫度對細菌浸出鋅礦的影響

由圖5可知，溫度對浸礦時細菌消耗亞鐵的影響并不是線性變化的，也就是說浸礦時細菌的生長并不是溫度越高越好，或者越低越好。在pH＝1.8，鋅離子的添加量為1.0g/L的情況下，在28℃至34℃情況下，生長狀態(tài)都比較好，未受到明顯的抑制。其中T＝30℃時，亞鐵離子消耗速率最快，生長狀況最好。因此溫度T＝30℃是細菌浸出閃鋅礦的最佳條件。

(3)細菌對鋅含量的耐受性

由圖6可知，加入鋅之后，即使在本實驗設(shè)置的最低含量1.0g/L的情況下，細菌的生長仍然受到了非常明顯的抑制。而在5.0g/L及以上的礦樣濃度下，細菌的生長被嚴重阻礙或抑制了，消耗亞鐵離子的速率極為緩慢。在濃度為4.0g/L時，細菌勉強能夠生長。在1.0g/L到4.0g/L之間，細菌生長受到不同程度的抑制，隨鋅濃度增大，抑制程度越大，但均能相對較好的生長。因此得出結(jié)論，細菌對于鋅的耐受性為4.0g/L。

(4)細菌浸出鋅礦的情況

由圖7可看出，細菌對于鋅的浸出，隨浸出時間的增長，鋅浸出率越大。但并不是呈線性變化的。這可能是因為細菌的生長不僅受到培養(yǎng)基中亞鐵離子濃度的影響，還受到環(huán)境中不利于細菌生長的其他金屬離子的影響。因此在前期，因為溶液中有較多的亞鐵離子，細菌生長較快，浸出鋅的速率也較快。而中期亞鐵離子濃度降低，細菌要適應(yīng)菌液中越來越多的鋅離子和越來越少的亞鐵離子，浸出鋅的速率有所降低。而后期，由于細菌適應(yīng)了這種環(huán)境，浸出鋅速率又有所提升。由此可見，Axm菌有望通過馴化培養(yǎng)，達到更好的浸出鋅效果。

(5)細菌對鋅礦的浸出能力

由圖8可以看出，在沒有加入細菌而其他條件與有菌時相同的條件下，溶液中也有少量的鋅浸出，培養(yǎng)相同天數(shù)28天后，鋅的浸出率為17％。而在加入Axm菌的情況下，細菌的浸出率為78％，遠遠超過無菌情況。因此，利用細菌來浸出礦物將會大大提高浸出效率。

實施例5細菌浸出黃銅礦的分析

3.1pH對細菌浸出銅礦的影響

由圖9可知，pH對浸礦時細菌消耗亞鐵的影響并不是線性變化的，也就是說浸礦時細菌的生長，并不是pH越高越好，或者越低越好。在溫度T＝30℃。銅礦的添加量為1.0g/L的情況下，pH值為1.7至2.2時，細菌生長狀態(tài)都較好，未受到明顯干擾。但pH＝1.7時，細菌生長最差。在pH＝1.8或pH＝2.0時，亞鐵離子消耗速率快于其他情況。其中pH＝1.8時，是細菌浸出黃銅礦的最佳條件。

3.2溫度對細菌浸出銅礦的影響

由圖10可知，溫度對浸礦時細菌消耗亞鐵的影響并不是線性變化的，也就是說浸礦時細菌的生長，并不是溫度越高越好，或者越低越好。在pH＝1.8，銅礦的添加量為1.0g/L的情況下，在28℃和34℃情況下，生長狀態(tài)不怎么好。而溫度在30℃-32℃的范圍內(nèi)亞鐵離子消耗速率較快，生長較為正常。其中T＝30℃時，是細菌浸出黃銅礦的最佳條件。

3.3細菌對銅含量的耐受性

由圖11可知，細菌對銅的耐受性并不好。細菌對銅的耐受性比鋅更差。即使在本實驗設(shè)置的最低含量1.0g/L的情況下，細菌的生長已受到非常明顯的影響。而在3.0g/L及以上的礦樣濃度下，細菌的生長已經(jīng)被嚴重阻礙或抑制了。在濃度為1.0g/L到2.0g/L時，細菌生長受到不同程度的抑制，隨鋅離子濃度的增大，抑制程度越大，但細菌均有明顯生長趨勢。因此得出結(jié)論，細菌對于銅的耐受性為2.0g/L。

3.4細菌浸出銅礦的情況

由圖12可看出，細菌對于銅的浸出，隨浸出時間的增長，銅浸出率越大。但并不是呈線性變化的。這可能是因為細菌的生長不僅受到培養(yǎng)基中亞鐵離子濃度的影響，還受到副產(chǎn)物黃鉀鐵釩沉淀的影響。由于在在浸礦過程中，在礦物表面生成黃鉀鐵釩沉淀，從而阻礙了細菌與礦物表面和Fe3+的充分接觸，隨著浸礦時間的增加，礦物表面的細菌濃度越來越低，對生物浸出體系產(chǎn)生了鈍化作用。因此在前期，因為溶液中有較多的亞鐵離子，較少的黃鉀鐵釩沉淀，細菌與礦物的接觸較好，浸出銅的速率快。而后期亞鐵離子濃度降低，黃鉀鐵釩沉淀生成量增加，細菌浸出銅的速率明顯降低。由此可見，控制黃鉀鐵釩的生成，是提高浸礦效率的一個重要研究方向。同時，Hugues等，在78℃條件下利用嗜熱嗜酸菌浸出黃銅礦精礦，攪拌浸出5d后，浸出率高達90％，卻浸渣中檢測出大量黃鉀鐵釩。因此，采用嗜熱菌攪拌浸出能控制黃鉀鐵釩在礦物表面的鈍化作用。

3.5細菌對銅礦的浸出能力

由圖13可以看出，在加入Axm菌的情況下，培養(yǎng)28天后，細菌的浸出率為60％?？梢娂毦鷮S銅礦中銅的浸出效果并不是很好。如3.4.4所說，這可能是因為在浸礦過程中副產(chǎn)物黃鉀鐵釩沉淀的生成，阻礙了細菌與礦物表面以及Fe3+的充分持續(xù)接觸，從而導(dǎo)致最終浸礦效果不理想。但同時，黃鉀鐵釩的生成與浸礦體系的環(huán)境條件也有一定的關(guān)系。黃鉀鐵釩沉淀生成的量隨著pH的增大而增大，因此要適當控制較低的pH。由2.4.1的結(jié)論可知，本實驗Axm菌浸出黃銅礦的最佳pH條件為1.8。在沒有加入細菌而其他條件與有菌時相同的條件下，溶液中也有少量的銅浸出，銅的浸出率為10％。遠遠低于有菌情況。因此，相比無菌，利用細菌來浸出礦物將大大提高浸出效率。

結(jié)論：

本發(fā)明主要分析了Axm菌浸出黃銅礦和閃鋅礦的最佳條件，及最佳條件下的浸出效果。主要結(jié)論如下：

(1)Axm菌的生長需要從氧化亞鐵離子的過程中獲得能量，亞鐵離子的消耗情況可反映出細菌的生長情況。

(2)Axm菌在最佳初始生長pH＝1.8，最佳生長溫度T＝30℃的情況下，浸出閃鋅礦的效果最好。最佳條件下培養(yǎng)28天后，鋅離子的浸出率為78％。鋅的浸出速率先較快后稍微下降最終又加速，體現(xiàn)了細菌對于環(huán)境的適應(yīng)過程，因此Axm菌有望通過馴化培養(yǎng)，達到更好的浸出閃鋅礦的效果。

(3)Axm菌在最佳初始生長pH＝1.8，最佳生長溫度T＝30℃的情況下，浸出黃銅礦的效果最好。最佳條件下培養(yǎng)28天后，銅離子的浸出率為60％。銅的浸出速率先比較快，后逐漸變得緩慢，是由于副產(chǎn)物黃鐵鉀釩的鈍化作用，因此減小鈍化作用的影響是提高浸出銅效率的重要分析方向。

(4)Axm菌對銅離子最大耐受濃度為2g/L。Axm菌對鋅離子最大耐受濃度為4g/L。

5)有菌情況下，閃鋅礦和黃銅礦的浸出率遠遠高于無菌情況。因此利用特定細菌在特定條件下進行礦物浸出將大大提高浸礦效率。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。