一种筛选矿物中微生物的装置及筛选微生物的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微生物筛选和浸矿领域，具体地，本发明涉及一种大洋沉积硫化物中浸矿微生物的筛选装置以及筛选方法。
【背景技术】
[0002]生物冶金是一种非常有潜力的新型冶金工艺，具有投资少、能耗低、试剂消耗少和处理低品位矿石等优势。目前参与微生物冶金的微生物主要有以下几种:氧化亚铁硫杆菌、排硫杆菌、氧化硫硫杆菌、脱氨硫杆菌和一些异养菌等。虽然这些细菌可以用于处理低品位和难选的金属矿石，但该类细菌对于海水耐受度差，在处理大洋中多金属矿物的利用受到限制。
[0003]目前正在从事细菌氧化工艺研宄的科研单位不低于十家，先后有中国科学院微生物研宄所、地矿部陕西地矿局以及包括中南大学在内几十家单位开展了这方面的研宄，同时也在多种离子的耐受能力及细菌驯化方面取得了可喜的成果，但对于筛选能够耐受海水的且高效浸出矿物的细菌筛选问题并没有好的解决方法。本领域所用大部分浸矿细菌大多直接从金属硫化矿及煤矿的酸性矿坑水中取样，由于细菌在自然环境下生长和长期驯化，本身对于海水耐受力差，限制了其在大洋矿物浸矿方面的应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种细菌筛选装置，本发明的另一目的是为解决上述现有浸矿用细菌培养的问题，提供一种嗜酸微生物培养方法。
[0005]本发明提供的装置包括进气口、溢流口和进料口，所述进气口和进料口位于所述装置的下部，所述溢流口位于所述装置的上部，所述装置的固定床层以石墨毡为床层隔板。
[0006]优选的，所述固定床层的工作温度为0-55摄氏度。
[0007]本发明还提供了利用上述装置进行微生物提取的方法，包括:
[0008]I)以微生物培养液作为细菌筛选溶液与空气一并组成上升流，上升流经过固定床层，溢流排出；
[0009]2)将步骤I)的溢流溶液以连续流方式，从底部进料口导入，待培养液由浅绿色变为红棕色时，溢流液为筛选出微生物。
[0010]优选的，固定床层上设置的矿石为浸出黄铁矿、黄铜矿、大洋硫化沉积物和/或大洋猛结核。
[0011]优选的，所述微生物培养液的pH为2.0-3.0o
[0012]优选的，所述微生物培养液的培养基为加入约5%?15%海水的9K培养基。根据本发明的筛选过程，其中微生物以无机盐和大洋沉积矿物中硫化物作为能量来源，所述无机盐为 9K 培养基，其主要成分如下:(NH4)2SO4L O ?3.0g/L,KC10.05 ?(λ 2g/L，MgSO4.7Η200.2 ?1.0g/L，K2HPO40.3 ?1.0g/L，Ca (NO3) 20.005 ?0.015g/L，FeSO4.7H20 20 ?50g/L。
[0013]本发明中筛出的微生物，具有常见细菌氧化硫硫杆菌、排硫杆菌、脱氨硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌中的一种或几种的特性和较好的耐受能力。
[0014]使用上述大洋沉积硫化物中浸矿微生物的筛选方法，可以筛选出耐受海水的浸矿微生物，同时缩短了筛选微生物时间。本发明采用新的固定床模式，筛选出的能够用于耐受海水情况下浸出矿石的细菌，较现有的浸矿微生物在耐受海水的同时可浸出大洋矿物，具有明显的优势。
[0015]本发明基于细菌生存与生长环境，采用石墨毡固定床层细菌筛选装置，筛选能够浸出矿物的微生物；该装置能够有效增加细菌生长周围氧气浓度、促进细菌生长，同时减少了矿物在溶液中相互碰撞对细菌伤害。该装置可以在筛选细菌的同时，用于后续浸矿前细菌的培养装置。
【附图说明】
[0016]图1、本发明实施例的石墨毡固定床层细菌筛选装置示意图(上升流式)。
[0017]附图标识:
[0018]1、进气口 ；2、进料口 ；3、溢流口 ；4、固定床层。
【具体实施方式】
[0019]参见附图1，本发明筛选微生物的装置包括进气口 1、溢流口 3和进料口 2，所述进气口 I和进料口 2位于所述装置的下部，所述溢流口 3位于所述装置的上部，所述装置的固定床层4以石墨租为床层隔板。所述固定床层4的工作温度为0-55摄氏度。
[0020]如下为利用前述装置筛选微生物的实施例。
[0021]实施例1
[0022]某海底多金属铜硫化矿，其主要成分如下:Si0254.23%, Cu 4.24% ,Fel0.52%, S15.41%, A13.86%，矿物组成:金属矿物主要为黄铁矿和黄铜矿，石英和铝硅酸矿物为主要脉石矿物。
[0023]称取一定量的矿样，磨细至-200目占95%，然后将磨细的矿样以20%的固液比例加入含有10 %海水的无Fe9K培养基中，接种从大洋沉积硫化物中筛出的细菌，30 V下放入摇速为160r/min的震荡摇床内反应10d，最终铜的浸出率达90%。
[0024]实施例2
[0025]大洋锰结核，其化学成分为:Mn21.24%、Fe 17.4%, Si0244.41 %, Co 0.26%,N1.87%, Cu0.89%。矿物组成:金属矿物主要为水锰矿，同时Co、N1、Cu以类质同像形式存在于锰矿中，石英为主要脉石矿物。
[0026]某矿山的黄铁矿精矿，其主要成分为:S 48.68%, Fe 42.66%, Si022.44%。矿物组成:金属矿物主要为黄铁矿，石英为主要脉石矿物。
[0027]按比例称取软锰矿与破碎至-1mm的黄铁矿矿样，加入无铁9K培养基中，固液比为30%，，接种从大洋沉积硫化物中筛出的细菌，pH调到2，30°C下放入摇速为160r/min的震荡摇床内反应24h，锰的浸出率为98%、钴浸出率90%、镍浸出率达到95%、铜浸出率为82%。
【主权项】
1.一种筛选矿物中微生物的装置，包括进气口、溢流口和进料口，其特征在于所述进气口和进料口位于所述装置的下部，所述溢流口位于所述装置的上部，所述装置的固定床层以石墨租为床层隔板。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定床层的工作温度为0-55摄氏度。3.利用权利要求1?2任一所述的装置进行微生物筛选的方法，包括: 1)以微生物培养液作为细菌筛选溶液与空气一并组成上升流，上升流经过固定床层，溢流排出； 2)将步骤I)的溢流溶液以连续流方式，从底部进料口导入，待培养液由浅绿色变为红棕色时，溢流液为筛选出的微生物。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，固定床层上设置的矿石为浸出黄铁矿、黄铜矿、大洋硫化沉积物和/或大洋锰结核。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述微生物培养液的pH为2.0-3.0o6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述微生物培养液的培养基为加入约5%?15%海水的9K培养基。
【专利摘要】本发明公开了一种筛选矿物中微生物的装置，包括进气口、溢流口和进料口，所述进气口和进料口位于装置的下部，所述溢流口位于所述装置上部，所述装置的固定床层以石墨毡为床层隔板。本发明还公开可一种嗜酸氧化硫化矿的微生物的筛选方法。本发明采用石墨毡为床层隔板，有效提高了细菌培养的溶液中空气浓度，具有筛选周期短、减少了矿物颗粒摩擦对细菌损害及培养的微生物活性高的优势，同时采用海水和淡水混合浸出大洋沉积硫化物与大洋锰结核中的有用金属，较现有的微生物浸出，减少了浸出时淡水的使用量，提高了其实用性。
【IPC分类】C22B3/18, C22B3/02
【公开号】CN104911345
【申请号】CN201510205731
【发明人】李浩然, 张旭
【申请人】中国科学院过程工程研究所, 中国大洋矿产资源研究开发协会
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年4月27日