一种浸溶油页岩的复合菌剂及浸溶方法

专利名称：一种浸溶油页岩的复合菌剂及浸溶方法
技术领域：
本发明涉及一种生物浸矿技术，尤其是生物浸溶油页岩的复合菌剂及浸溶油页岩的方法
背景技术：
油页岩(oil shale)又称油母页岩，是一种含有机质(通常约> 3. 5% )的重要能源矿产，其资源量巨大，是石油和天然气的重要补充和替代资源。油页岩是一种重要的能源矿产，其资源量巨大，是石油和天然气的重要补充和替代资源。我国油页岩资源较为丰富，全国油页岩资源为7199. 37亿t，页岩油资源为476. 44亿t，页岩油可回收资源为119. 79 亿t，总体而言我国油页岩的含油率属中等水平，无机矿物质含量普遍较高。合理开发综合利用油页岩资源，必能取得良好的经济和社会效益，近些年来国内外对油页岩研究较多，主要研究技术和专利集中在物理和化学方面，而利用微生物技术对页岩油进行浸矿处理具有设备简单、操作方便、成本低、污染少等优点，利于综合利用和环境保护，对实现资源和经济的可持续发展有着重要作用和意义。微生物浸矿技术在一些金属的提取如铜、金、镍、铀等都已有实际应用的，尤其是对黑页岩中的金属元素的提取，在提取金属元素的同时黑页岩本身也遭到破坏。基于此我们设想利用微生物浸矿技术处理油页岩，在保持油页岩中有机物不遭到破坏的前提条件下去除其中无机矿物质。微生物浸矿技术应用于油页岩的处理，主要是利用微生物菌体直接作用，或者是通过其代谢产物间接作用将油页岩中的无机矿物质分解、去除掉，而不破坏油页岩中的有机物。目前应用于油页岩浸矿的菌种主要分为两大类。—类是化能自养型细菌主要是氧化硫硫杆菌(T. thiooxidans)以及氧化亚铁铁杆菌(Ferrobacillus ferrooxidans),它们具有亚铁氧化酶或还原硫氧化酶,这些酶能催化矿物中的亚铁和还原硫迅速氧化，结果导致矿物中的有价金属转化为溶液中的离子，低价硫转化为S042_并释放出H+，能够将油页岩中的碳酸盐、黄铁矿及其它溶于酸的无机矿物质去除，剩下一个多孔的有机物与无机物紧密结合的硅干酪。另一类是化能异养型细菌主要是胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosu)、胶冻样芽孢杆菌等。硅酸盐菌在生长过程中产生的多种代谢产物对矿物有浮选作用，使矿石中的铝硅酸盐矿物微粒特别是石英分散到浸出液中，同时能释放出硅酸盐组成成分中的磷、钾、硅等元素，达到分解硅酸盐的目的。我国油页岩普遍具有较高含量的硅酸盐类矿物质，硅酸盐性质稳定不易去除且与干酪根紧密结合，而直接用化学方法去除会破坏干酪根造成能源损失，降低油页岩的能量产值，利用微生物浸矿技术处理油页岩则可以成功避免这个问题，因此研究如何利用微生物去除硅酸盐是本技术方法的核心内容。

发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种既能有效去除油页岩中无机矿物质的同时又能保持油页岩中有机物稳定的复合浸矿菌剂；本发明的另一个目的是提供一种胶冻样芽孢杆菌和氧化亚铁硫杆菌筛选和驯化方法；本发明的再一个目的是提供一种胶冻样芽孢杆菌和氧化亚铁硫杆菌两种浸矿菌种的保存和制备方法；本发明的还一个目的是提供一种胶冻样芽孢杆菌和氧化亚铁硫杆菌两种浸矿菌剂浸溶油页岩的方法本发明的目的是通过以下技术方案实现的浸溶油页岩的复合浸矿菌剂，其活性成分为氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)和胶冻样芽抱杆菌(Bacillus mucilaginosus)。浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂的筛选和驯化方法，包括以下步骤a、筛选，在某一露天具有油页岩伴生矿的煤矿采集已经严重风化的油页岩置于装有玻璃珠和90ml蒸馏水的250ml三角瓶中，在30°C恒温振荡器中振荡培养24小时，接种于含有油页岩粉末缺钾、氮的选择性培养液中，再培养5天，即为油页岩浸矿菌群A ；b、驯化,取步骤a的油页岩浸矿菌群A混菌菌液5ml, 8000rpm离心5min,用灭菌的选择性硅酸盐培养基洗涤2次，油页岩浸矿菌群A接种到新鲜含有油页岩粉末的选择性硅酸盐培液体培养基中，在30°C，120rpm摇床里培养7天，重新传代，共驯化5次；C、驯化结束后，将所得驯化菌群平板划线分离纯化，得到I株硅酸盐高效单菌，4 °C冰箱保存。d、经鉴定该株娃酸盐高效单菌为胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)。步骤b中所述的选择性硅酸盐培养液配方为蔗糖10. 0g，Na2HP042. 0g,MgSO4 · 7Η200· 2g, NaClO. lg，蒸馏水 1000ml ；硅酸盐培养基配方为蔗糖10. 0g, K2HP042. 0g, MgSO4 · 7H200. 2g，NaClO. lg，酵母膏 0. 5g，(NH4) 2S042g，蒸懼水 1000ml ；浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂的保存方法，菌种采用砂土管保存，将浸矿菌剂在含有油页岩粉末的培养基中活化，取保藏的菌种置于IOOml含有油页岩粉末的硅酸盐培养基的250ml摇瓶中，室温120rpm摇床活化1_3天。浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌液的制备方法，包括以下步骤e、将权利要求2中的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌液接种于硅酸盐培养基中活化，并传代2次；f、将活化后的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂重新接种于新鲜的硅酸盐培养基，振荡培养至对数生长期；g、将步骤f中振荡培养至对数生长期的菌种按照5% -8%的接种量接入含有硅酸盐菌发酵培养基的发酵罐中，发酵温度为30°C，设定DO值为6mg/L，发酵时间为48_50h，培养至对数生长期，获得发酵液中胶冻样芽孢杆菌的浓度达到108/ml ；h、将获得的发酵液用地下水稀释十倍后即制得浸矿用工作液，直接用于生物浸矿。
步骤g中的发酵培养基配方为淀粉2. 88g/L ;麦芽糖2. 08g/L ;硝酸铵O. 24g/L ；亚硝酸钠O. 47g/L ;尿素O. 18g/L，用地下水配制。浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的筛选和驯化，包括以下步骤①、筛选，取某一铜矿尾渣酸性废水置于装有90ml蒸馏水的250ml三角瓶中，在30°C恒温振荡器中振荡培养24小时；接种于9K培养基中，再培养5天，即为油页岩浸矿菌群B;②、驯化，取步骤a的B混菌菌液5ml，8000rpm离心5min，用灭菌的9K培养基洗涤2次，油页岩浸矿菌群B接种9K培养基中，在30°C，120rpm摇床里培养7d,重新传代，共驯化5次；③、驯化结束后，将所得驯化菌群平板划线分离纯化，各得到I株高效浸矿产酸单菌，4°C冰箱保存；④、经鉴定该株高效浸矿产酸菌为氧化亚铁硫杆菌Thiobacillusferrooxidans。浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的保存方法，菌种采用砂土管保存，取保藏的菌种置于100ml9K培养基的250ml摇瓶中，室温120rpm摇床活化1_3天。浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的制备方法，包括以下步骤⑤、将氧化亚铁硫杆菌接种于9K培养基中活化，并传代2次；⑥、将活化后的化亚铁硫杆浸矿菌重新接种于9K培养基中，振荡培养至对数生长期；⑦、将步骤⑥中振荡培养至对数生长期的菌种按照5% -8%的接种量接入发酵 罐，发酵罐中含有产酸菌对应的发酵培养基，发酵温度为30°C，设定DO值为6mg/L，发酵时间为48-50h，培养至对数生长期，获得发酵液，氧化亚铁硫杆菌的发酵液菌浓度达到IO7/ml ；⑧、将获得的发酵液用地下水稀释十倍后即制得浸矿用工作液，直接用于生物浸矿。步骤⑤中所述的9K培养基配方为a 液(NH4) 2S043. Og, K2HPO4O. 5g, KC10. lg，MgSO4. 7Η200· 5g，Ca (NO3) 20· Olg ;去离子水 800mL, H2SO4 调节 pH 至 2. 0,121 °C高压灭菌 20min ；b 液Fe SO4. 7Η2044· 78g/L，去离子水 200mL，H2SO4 调节 pH 至 2. 0，用孔径为
O.22 μ m的滤膜过滤除菌，将灭菌后的a液与b液按4 :1的比例混匀；步骤d中的发酵培养基的配方为油页岩粉末20g/L，黄铁矿 20g/L，(NH4)2S043. Og/L，K2HPO4O. 5g/L，KC10. lg/L,MgSO4. 7H200. 5g/L，Ca(NO3)2O. 01g/L，硫酸调 pH2 3，地下水配制。用胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)和氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans)浸溶油页岩的方法，包括以下步骤分两阶段进行第一阶段先将油页岩粉碎至l_5cm, 5-10cm, 10_15cm, 15_20cm,每种粒径范围的样品质量比均为25%，在室温条件下，按固液比为I :1，曝气量为4-5L/min，用发酵后并经液稀释制备的氧化亚铁硫杆菌工作液浸溶油页岩，以去除油页岩中酸溶性组分，连续浸矿4天，浸矿结束后用地下水冲洗油页岩去除浸溶过程中残留的酸性培养基及浸矿菌，取样分析浸矿效果，油页岩失重8%左右，铝甑干馏法测定页岩油产量提高了 7%左右。第二阶段在室温条件下，按固液比为I :1，曝气量为4_5L/min，用发酵后并经稀释制备的胶冻样芽孢杆菌工作液连续浸矿6天，浸溶油页岩中的硅酸盐组分，硅酸盐菌浸矿结束取样分析综合浸矿效果，油页岩失重18%左右，铝甑干馏法测定页岩油产量提高了20%左右。有益效果利用筛选到的两种菌制备浸矿菌剂分两段浸矿，浸矿效果相对已有技术非常明显，浸矿结束后利用SEM观测油页岩表面发生明显能有效的去除油页岩中的无机矿物质，保持有机物稳定性，油页岩本身也变的疏松。在微生物作用下矿物质结构明显变化，脱离油页岩主体现象很显著；同时利用XRD测定油页岩无机物晶形在微生物作用下也发生明显变化；而利用红外色谱检测得到的结果是，浸矿后油页岩的有机物得到了有效的 积累，尤其是链状脂肪烃的积累。浸矿结束后油页岩变得疏松，有分层现象的出现，重量与浸矿前相比降低了 18%左右。利用铝甑干馏法测定浸矿后页岩油产率提高了 20%左右。


附图I是未经氧化亚铁硫杆菌处理的样品扫描电镜照片附图2是经氧化亚铁硫杆菌处理的样品浸矿4d后扫描电镜照片附图3a是未经胶冻样芽孢杆菌处理的样品扫描电镜照片附图3b是未经胶冻样芽孢杆菌处理的样品能谱照片附图4a是经胶冻样芽孢杆菌处理的样品扫描电镜照片附图4b是经胶冻样芽孢杆菌处理的样品能谱照片附图5是胶冻样芽孢杆菌浸矿过程硅酸盐溶解图附图6是XRD分析浸矿过程中各组分相对含量变化附图7是IR分析浸矿过程中油页岩中有机物的富集及稳定性分类命名胶冻样芽孢杆菌拉丁文名Bacillusmucilaginosus保藏单位中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心地址北京市朝阳区大屯路保藏日期2012年09月07日保藏编号CGMCCNo. 6542分类命名氧化亚铁硫杆菌拉丁文名Thiobacillusferrooxidans保藏单位中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心地址北京市朝阳区大屯路保藏日期2012年09月07日保藏编号CGMCCNo. 654具体实施例方式
下面结合实例对本发明作进一步的详细说明浸溶油页岩的复合浸矿菌剂，其活性成分为胶冻样芽孢杆菌(Bacillusmucilaginosus)和氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)。浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂的筛选和驯化方法，包括以下步骤a、筛选，在某一露天具有油页岩伴生矿的煤矿采集已经严重风化的油页岩置于装有玻璃珠和90ml蒸馏水的250ml三角瓶中，在30°C恒温振荡器中振荡培养24小时，接种于含有油页岩粉末缺钾、氮的选择性培养液中，再培养5天，即为油页岩浸矿菌群A ;b、驯化,取步骤a的油页岩浸矿菌群A混菌菌液5ml, 8000rpm离心5min,用灭菌的选择性硅酸盐培养基洗涤2次，油页岩浸矿菌群A接种到新鲜含有油页岩粉末的选择性硅酸盐培养液中，在30°C，120rpm摇床里培养7天，重新传代，共驯化5次； C、驯化结束后，将所得驯化菌群平板划线分离纯化，得到I株硅酸盐高效单菌，4 °C冰箱保存。d、经鉴定该株娃酸盐高效单菌为胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)。步骤b中所述的选择性硅酸盐培养液配方为蔗糖10. 0g，Na2HP042. 0g,MgSO4 · 7Η200· 2g, NaClO. lg，蒸馏水 1000ml ；选择性硅酸盐培养基配方为蔗糖10. 0g,K2HP042. 0g，MgSO4 ·7Η200. 2g,NaC10. lg,酵母膏 0. 5g，(NH4) 2S042g，蒸馏水 1000ml ；浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂的保存方法，菌种采用砂土管保存，将浸矿菌剂在含有油页岩粉末的培养基中活化，取保藏的菌种置于IOOml含有油页岩粉末的硅酸盐培养基的250ml摇瓶中，室温120rpm摇床活化1_3天。浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌液的制备方法，包括以下步骤e、将权利要求2中的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌液接种于娃酸盐培养基中活化,并传代2次；f、将活化后的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂重新接种于新鲜的硅酸盐培养基，振荡培养至对数生长期；g、将步骤f中振荡培养至对数生长期的菌种按照5% -8%的接种量接入含有硅酸盐菌发酵培养基的发酵罐中，发酵温度为30°C，设定DO值为6mg/L，发酵时间为48_50h，培养至对数生长期，获得发酵液中胶冻样芽孢杆菌的浓度达到108/ml ；h、将获得的发酵液用地下水稀释十倍后即制得浸矿用工作液，直接用于生物浸矿。步骤g中的发酵培养基配方为淀粉2. 88g/L ;麦芽糖2. 08g/L ;硝酸铵0. 24g/L ；亚硝酸钠0. 47g/L ;尿素0. 18g/L，用地下水配制。浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的筛选和驯化，包括以下步骤①、筛选，取某一铜矿尾渣酸性废水置于装有90ml蒸馏水的250ml三角瓶中，在30°C恒温振荡器中振荡培养24小时；接种于9K培养基中，再培养5天，即为油页岩浸矿菌群B;②、驯化，取步骤a的B混菌菌液5ml，8000rpm离心5min，用灭菌的9K培养基洗涤2次，油页岩浸矿菌群B接种9K培养基中，在30°C，120rpm摇床里培养7d，重新传代，共驯化5次；③、驯化结束后，将所得驯化菌群平板划线分离纯化，各得到I株高效浸矿产酸单菌，4°C冰箱保存；④、经鉴定该株高效浸矿产酸菌为氧化亚铁硫杆菌Thiobacillusferrooxidans。浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的保存方法，菌种采用砂土管保存，取保藏的菌种置于100ml9K培养基的250ml摇瓶中，室温120rpm摇床活化1_3天。浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的制备方法，包括以下步骤⑤、将氧化亚铁硫杆菌接种于9K培养基中活化，并传代2次； ⑥、将活化后的化亚铁硫杆浸矿菌重新接种于9K培养基中，振荡培养至对数生长期；⑦、将步骤⑥中振荡培养至对数生长期的菌种按照5% -8%的接种量接入发酵罐，发酵罐中含有产酸菌对应的发酵培养基，发酵温度为30°C，设定DO值为6mg/L，发酵时间为48-50h，培养至对数生长期，获得发酵液，氧化亚铁硫杆菌的发酵液菌浓度达到IO7/ml ；⑧、将获得的发酵液用地下水稀释十倍后即制得浸矿用工作液，直接用于生物浸矿。步骤⑤中所述的9K培养基配方为a 液(NH4) 2S043. Og, K2HPO4O. 5g, KC10. lg，MgSO4. 7Η200· 5g，Ca (NO3) 20· Olg ;去离子水 800mL, H2SO4 调节 pH 至 2. 0,121 °C高压灭菌 20min ；b 液Fe SO4. 7Η2044· 78g/L，去离子水 200mL, H2SO4 调节 pH 至 2. 0，用孔径为
O.22 μ m的滤膜过滤除菌，将灭菌后的a液与b液按4 :1的比例混匀；步骤d中的发酵培养基的配方为油页岩粉末20g/L，黄铁矿 20g/L，(NH4)2S043. Og/L, K2HPO4O. 5g/L，KC10. lg/L,MgSO4. 7H200. 5g/L，Ca(NO3)2O. 01g/L，硫酸调 pH2 3，地下水配制。用胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)和氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans)浸溶油页岩的方法，包括以下步骤分两阶段进行第一阶段先将油页岩粉碎至l-5cm,5-10cm, 10-15cm, 15-20cm,每种粒径范围的样品质量比均为25%，在室温条件下，按固液比为I :1，曝气量为4-5L/min，用发酵后并经液稀释制备的氧化亚铁硫杆菌工作液浸溶已去除油页岩中酸溶性组分，连续浸矿4天，浸矿结束后用地下水冲洗油页岩去除浸溶过程中残留的酸性培养基及浸矿菌，取样分析浸矿效果，油页岩失重8%，铝甑干馏法测定页岩油产量提高了 7%。第二阶段在室温条件下，按固液比为I :1，曝气量为4_5L/min，用发酵后并经稀释制备的胶冻样芽孢杆菌工作液连续浸矿6天，浸溶油页岩中的硅酸盐组分，硅酸盐菌浸矿结束取样分析综合浸矿效果，油页岩失重18%左右，铝甑干馏法测定页岩油产量提高了20%左右；实施例I
步骤一、浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的筛选和驯化，包括以下步骤①、筛选，取某一铜矿尾渣酸性废水置于装有90ml蒸馏水的250ml三角瓶中，在30°C恒温振荡器中振荡培养24小时；接种于9K培养基中，再培养5天，即为油页岩浸矿菌群B;②、驯化，取步骤a的B混菌菌液5ml，8000rpm离心5min，用灭菌的9K培养基洗涤2次，油页岩浸矿菌群B接种9K培养基中，在30°C，120rpm摇床里培养7d,重新传代，共驯化5次；③、驯化结束后，将所得驯化菌群平板划线分离纯化，各得到I株高效浸矿产酸单菌，4°C冰箱保存；④、经鉴定该株高效浸矿产酸菌为氧化亚铁硫杆菌Thiobacillusferrooxidans。浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的保存方法，菌种采用砂土管保存，取保藏的菌种置于100ml9K培养基的250ml摇瓶中，室温120rpm摇床活化2天。浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的制备方法，包括以下步骤⑤、将氧化亚铁硫杆菌接种于9K培养基中活化，并传代2次；⑥、将活化后的化亚铁硫杆浸矿菌重新接种于9K培养基中，振荡培养至对数生长期；⑦、将步骤⑥中振荡培养至对数生长期的菌种按照6%的接种量接入发酵罐，发酵罐中含有产酸菌对应的发酵培养基，发酵温度为30°C，设定DO值为6mg/L，发酵时间50h，培养至对数生长期，获得发酵液，氧化亚铁硫杆菌的发酵液菌浓度达到IOVml ；
⑧、将获得的发酵液用地下水稀释十倍后即制得浸矿用工作液，直接用于生物浸矿；待用。步骤二、浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂的筛选和驯化方法，包括以下步骤a、筛选，在某一露天具有油页岩伴生矿的煤矿采集已经严重风化的油页岩置于装有玻璃珠和90ml蒸馏水的250ml三角瓶中，在30°C恒温振荡器中振荡培养24小时，接种于含有油页岩粉末缺钾、氮的选择性培养液中，再培养5天，即为油页岩浸矿菌群A ;b、驯化,取步骤a的油页岩浸矿菌群A混菌菌液5ml,8000rpm离心5min,用灭菌的蔗糖 10. Og, Κ2ΗΡ042· Og, MgSO4 · 7Η200· 2g，NaClO. lg，酵母膏 0. 5g，(NH4) 2S042g，蒸馏水1000ml制备的选择性硅酸盐培养基洗涤2次，油页岩浸矿菌群A接种到新鲜含有油页岩粉末的蔗糖 10. 0g, Na2HP042. 0g, MgSO4 · 7Η200· 2g，NaClO. lg，蒸馏水 1000ml 制备的选择性硅酸盐培养液中，在30°C，120rpm摇床里培养7天，重新传代，共驯化5次；C、驯化结束后，将所得驯化菌群平板划线分离纯化，得到I株硅酸盐高效单菌，4 °C冰箱保存。d、经鉴定该株娃酸盐高效单菌为胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)。浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂的保存方法，菌种采用砂土管保存，将浸矿菌剂在含有油页岩粉末的培养基中活化，取保藏的菌种置于IOOml含有油页岩粉末的硅酸盐培养基的250ml摇瓶中，室温120rpm摇床活化2天。浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌液的制备方法，包括以下步骤e、将权利要求2中的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌液接种于娃酸盐培养基中活化,并传代2次；f、将活化后的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂重新接种于新鲜的硅酸盐培养基，振荡培养至对数生长期；g、将步骤f中振荡培养至对数生长期的菌种按照5%的接种量接入含有淀粉2. 88g/L ;麦芽糖2. 08g/L ;硝酸铵O. 24g/L ;亚硝酸钠O. 47g/L ;尿素O. 18g/L，用地下水配制的硅酸盐菌发酵培养基的发酵罐中，发酵温度为30°C，设定DO值为6mg/L，发酵时间48h，培养至对数生长期，获得发酵液中胶冻样芽孢杆菌的浓度达到108/ml ；
h、将获得的发酵液用地下水稀释十倍后即制得浸矿用工作液，直接用于生物浸矿。步骤三、选取桦甸地下开采油页岩矿石，选取粒径在l_5cm, 5-10cm, 10_15cm,15-20cm的样品，每种粒径范围的样品质量比均为25%配比并混合。步骤四、将配比混合好的油页岩40kg加入到的浸矿槽中，按固液比为I :1，投加氧化亚铁硫杆菌发酵液制备的工作液40L ;在室温条件下，曝气量为4L/min，用发酵后并经液稀释制备的氧化亚铁硫杆菌工作液浸溶已去除油页岩中酸溶性组分，控制温度在30°C，pH=3，饱和通气状态下，连续浸溶4天，结束第一阶段浸矿。步骤五、用地下水冲洗油页岩去除浸溶过程中残留的酸性培养基及浸矿菌后放入浸矿槽中，固液比为I :1，投加胶冻样芽孢杆菌液40L，在室温条件下，曝气量为5L/min，控制温度在30°C，pH = 7，饱和通气状态下，连续浸溶6天，去除硅酸盐组分，完成第二阶段浸矿。全部样品浸矿结束后，经测试浸矿结果，干馏后页岩油产量提高了 22%。实施例2步骤一、浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的筛选和驯化，包括以下步骤①、筛选，取某一铜矿尾渣酸性废水置于装有90ml蒸馏水的250ml三角瓶中，在30°C恒温振荡器中振荡培养24小时；接种于9K培养基中，再培养5天，即为油页岩浸矿菌群B;②、驯化，取步骤a的B混菌菌液5ml，8000rpm离心5min，用灭菌的9K培养基洗涤2次，油页岩浸矿菌群B接种9K培养基中，在30°C，120rpm摇床里培养7d,重新传代，共驯化5次；③、驯化结束后，将所得驯化菌群平板划线分离纯化，各得到I株高效浸矿产酸单菌，4°C冰箱保存；④、经鉴定该株高效浸矿产酸菌为氧化亚铁硫杆菌Thiobacillusferrooxidans。浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的保存方法，菌种采用砂土管保存，取保藏的菌种置于100ml9K培养基的250ml摇瓶中，室温120rpm摇床活化3天。浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的制备方法，包括以下步骤⑤、将氧化亚铁硫杆菌接种于9K培养基中活化，并传代2次；⑥、将活化后的化亚铁硫杆浸矿菌重新接种于9K培养基中，振荡培养至对数生长期；⑦、将步骤⑥中振荡培养至对数生长期的菌种按照8%的接种量接入发酵罐，发酵罐中含有产酸菌对应的发酵培养基，发酵温度为30°C，设定DO值为6mg/L，发酵时间49h，培养至对数生长期，获得发酵液，氧化亚铁硫杆菌的发酵液菌浓度达到IOVml ；⑧、将获得的发酵液用地下水稀释十倍后即制得浸矿用工作液，直接用于生物浸矿；待用。步骤二、浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂的筛选和驯化方法，包 括以下步骤a、筛选，在某一露天具有油页岩伴生矿的煤矿采集已经严重风化的油页岩置于装有玻璃珠和90ml蒸馏水的250ml三角瓶中，在30°C恒温振荡器中振荡培养24小时，接种于含有油页岩粉末缺钾、氮的选择性培养液中，再培养5天，即为油页岩浸矿菌群A ；b、驯化,取步骤a的油页岩浸矿菌群A混菌菌液5ml,8000rpm离心5min,用灭菌的蔗糖 10. Og, Κ2ΗΡ042· Og, MgSO4 · 7Η200· 2g，NaClO. lg，酵母膏 0. 5g，(NH4) 2S042g，蒸馏水1000ml制备的选择性硅酸盐培养基洗涤2次，油页岩浸矿菌群A接种到新鲜含有油页岩粉末的蔗糖 10. Og, Na2HP042. Og, MgSO4 · 7Η200· 2g，NaClO. lg，蒸馏水 1000ml 制备的选择性硅酸盐培养液中，在30°C，120rpm摇床里培养7天，重新传代，共驯化5次；C、驯化结束后，将所得驯化菌群平板划线分离纯化，得到I株硅酸盐高效单菌，4 °C冰箱保存。d、经鉴定该株娃酸盐高效单菌为胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)。浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂的保存方法，菌种采用砂土管保存，将浸矿菌剂在含有油页岩粉末的培养基中活化，取保藏的菌种置于IOOml含有油页岩粉末的硅酸盐培养基的250ml摇瓶中，室温120rpm摇床活化3天。浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌液的制备方法，包括以下步骤e、将权利要求2中的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌液接种于娃酸盐培养基中活化,并传代2次；f、将活化后的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂重新接种于新鲜的硅酸盐培养基，振荡培养至对数生长期；g、将步骤f中振荡培养至对数生长期的菌种按照8%的接种量接入含有淀粉2. 88g/L ;麦芽糖2. 08g/L ;硝酸铵O. 24g/L ;亚硝酸钠O. 47g/L ;尿素O. 18g/L，用地下水配制的硅酸盐菌发酵培养基的发酵罐中，发酵温度为30°C，设定DO值为6mg/L，发酵时间50h，培养至对数生长期，获得发酵液中胶冻样芽孢杆菌的浓度达到108/ml ；h、将获得的发酵液用地下水稀释十倍后即制得浸矿用工作液，直接用于生物浸矿。步骤三、选取农安油页岩矿石，选取粒径在l_5cm, 5-10cm, 10_15cm, 15_20cm的样品，每种粒径范围的样品质量比均为25 %配比并混合。步骤四、将配比混合好的油页岩40kg加入到的浸矿槽中，按固液比为I :1，投加氧化亚铁硫杆菌发酵液制备的工作液40L ;在室温条件下，曝气量为4L/min，用发酵后并经液稀释制备的氧化亚铁硫杆菌工作液浸溶已去除油页岩中酸溶性组分，控制温度在28°C，pH=3，饱和通气状态下，连续浸溶4天，结束第一阶段浸矿。步骤五、用地下水冲洗油页岩去除浸溶过程中残留的酸性培养基及浸矿菌后放入浸矿槽中，固液比为I :1，投加胶冻样芽孢杆菌工作液40L，在室温条件下，曝气量为5L/min,控制温度在28°C，pH = 7，饱和通气状态下，连续浸溶6天，去除硅酸盐组分，完成第二阶段浸矿。全部样品浸矿结束后，经测试浸矿结果，干馏后页岩油产量提高了 21%。实施例3
步骤一、浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的筛选和驯化，包括以下步骤①、筛选，取某一铜矿尾渣酸性废水置于装有90ml蒸馏水的250ml三角瓶中，在30°C恒温振荡器中振荡培养24小时；接种于9K培养基中，再培养5天，即为油页岩浸矿菌群B;②、驯化，取步骤a的B混菌菌液5ml，8000rpm离心5min，用灭菌的9K培养基洗涤2次，油页岩浸矿菌群B接种9K培养基中，在30°C，120rpm摇床里培养7d,重新传代，共驯化5次；③、驯化结束后，将所得驯化菌群平板划线分离纯化，各得到I株高效浸矿产酸单菌，4°C冰箱保存；④、经鉴定该株高效浸矿产酸菌为氧化亚铁硫杆菌Thiobacillusferrooxidans。浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的保存方法，菌种采用砂土管保存，取保藏的菌种置于100ml9K培养基的250ml摇瓶中，室温120rpm摇床活化2天。浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的制备方法，包括以下步骤⑤、将氧化亚铁硫杆菌接种于9K培养基中活化，并传代2次；⑥、将活化后的化亚铁硫杆浸矿菌重新接种于9K培养基中，振荡培养至对数生长期；⑦、将步骤⑥中振荡培养至对数生长期的菌种按照7%的接种量接入发酵罐，发酵罐中含有产酸菌对应的发酵培养基，发酵温度为30°C，设定DO值为6mg/L，发酵时间48h，培养至对数生长期，获得发酵液，氧化亚铁硫杆菌的发酵液菌浓度达到IOVml ；⑧、将获得的发酵液用地下水稀释十倍后即制得浸矿用工作液，直接用于生物浸矿；待用。步骤二、浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂的筛选和驯化方法，包括以下步骤a、筛选，在某一露天具有油页岩伴生矿的煤矿采集已经严重风化的油页岩置于装有玻璃珠和90ml蒸馏水的250ml三角瓶中，在30°C恒温振荡器中振荡培养24小时，接种于含有油页岩粉末缺钾、氮的选择性培养液中，再培养5天，即为油页岩浸矿菌群A ；b、驯化,取步骤a的油页岩浸矿菌群A混菌菌液5ml,8000rpm离心5min,用灭菌的蔗糖 10. Og, Κ2ΗΡ042· Og, MgSO4 · 7Η200· 2g，NaClO. lg，酵母膏 0. 5g，(NH4) 2S042g，蒸馏水1000ml制备的选择性硅酸盐培养基洗涤2次，油页岩浸矿菌群A接种到新鲜含有油页岩粉末的蔗糖 10. Og, Na2HP042. Og, MgSO4 · 7Η200· 2g，NaClO. lg，蒸馏水 1000ml 制备的选择性硅酸盐培养液中，在30°C，120rpm摇床里培养7天，重新传代，共驯化5次；C、驯化结束后，将所得驯化菌群平板划线分离纯化，得到I株硅酸盐高效单菌，4 °C冰箱保存。d、经鉴定该株娃酸盐高效单菌为胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)。浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂的保存方法，菌种采用砂土管保存，将浸矿菌剂在含有油页岩粉末的培养基中活化，取保藏的菌种置于IOOml含有油页岩粉末的硅酸盐培养基的250ml摇瓶中，室温120rpm摇床活化2天。浸溶油页岩中硅酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌液的制备方法，包括以下步骤e、将权利要求2中的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌液接种于娃酸盐培养基中活化,并传·代2次；f、将活化后的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂重新接种于新鲜的硅酸盐培养基，振荡培养至对数生长期；g、将步骤f中振荡培养至对数生长期的菌种按照7%的接种量接入含有淀粉
2.88g/L ;麦芽糖2. 08g/L ;硝酸铵O. 24g/L ;亚硝酸钠O. 47g/L ;尿素O. 18g/L，用地下水配制的硅酸盐菌发酵培养基的发酵罐中，发酵温度为30°C，设定DO值为6mg/L，发酵时间为49h，培养至对数生长期，获得发酵液中胶冻样芽孢杆菌的浓度达到108/ml ；h、将获得的发酵液用地下水稀释十倍后即制得浸矿用工作液，直接用于生物浸矿。步骤三、选取抚顺油页岩矿石，选取粒径在l_5cm, 5-10cm, 10_15cm, 15_20cm的样品，每种粒径范围的样品质量比均为25 %配比并混合。步骤四、将配比混合好的油页岩40kg加入到的浸矿槽中，按固液比为I :1，投加氧化亚铁硫杆菌发酵液制备的工作液40L ;在室温条件下，曝气量为4L/min，用发酵后并经液稀释制备的氧化亚铁硫杆菌工作液浸溶已去除油页岩中酸溶性组分，控制温度在25°C，pH=3，饱和通气状态下，连续浸溶4天，结束第一阶段浸矿。步骤五、用地下水冲洗油页岩去除浸溶过程中残留的酸性培养基及浸矿菌后放入浸矿槽中，固液比为I :1，投加胶冻样芽孢杆菌工作液40L，在室温条件下，曝气量为4L/min,控制温度在25°C，pH = 7，饱和通气状态下，连续浸溶6天，去除硅酸盐组，完成第二阶段浸矿。全部样品浸矿结束后，经测试浸矿结果，干馏后页岩油产量提高了 19%。
权利要求
1.一种浸溶油页岩的复合浸矿菌剂，其特征在于，其活性成分为胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)和氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxifans)。
2.—种浸溶油页岩中娃酸盐的胶冻样芽孢杆菌浸矿菌剂的筛选和驯化方法，其特征在于，包括以下步骤 a、筛选，在某一露天具有油页岩伴生矿的煤矿采集已经严重风化的油页岩置于装有玻璃珠和90ml蒸馏水的250ml三角瓶中，在30°C恒温振荡器中振荡培养24小时，接种于含有油页岩粉末缺钾、氮的选择性培养液中，再培养5天，即为油页岩浸矿菌群A ； b、驯化,取步骤a的油页岩浸矿菌群A混菌菌液5ml,8000rpm离心5min,用灭菌的选择性硅酸盐培养基洗涤2次，油页岩浸矿菌群A接种到新鲜含有油页岩粉末的选择性硅酸盐培养液中，在30°C，120rpm摇床里培养7天，重新传代，共驯化5次； C、驯化结束后，将所得驯化菌群平板划线分离纯化，得到I株硅酸盐高效单菌，4°C冰箱保存。
d、经鉴定该株娃酸盐高效单菌为胶冻样芽孢杆菌(Bacillusmucilaginosus)。
步骤b中所述的选择性硅酸盐培养液配方为蔗糖10. Og，Na2HP042. Og,MgSO4 · 7Η200· 2g, NaClO. lg，蒸馏水 1000ml ； 硅酸盐培养基配方为蔗糖10. Og, Κ2ΗΡ042· 0g, MgSO4 · 7Η200· 2g，NaClO. Ig,酵母膏.0.5g，(NH4) 2S042g，蒸馏水 1000ml。
3.一种浸溶油页岩中硅酸盐的胶质芽孢杆菌浸矿菌剂的保存方法，其特征在于，菌种采用砂土管保存，将浸矿菌剂在含有油页岩粉末的培养基中活化，取保藏的菌种置于IOOml含有油页岩粉末的硅酸盐培养基的250ml摇瓶中，室温120rpm摇床活化1_3天。
4.一种浸溶油页岩中娃酸盐的胶质芽孢杆菌浸矿菌液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 e、将权利要求2中的胶质芽孢杆菌浸矿菌液接种于硅酸盐培养基中活化，并传代2次； f、将活化后的胶质芽孢杆菌浸矿菌剂重新接种于新鲜的硅酸盐培养基，振荡培养至对数生长期； g、将步骤f中振荡培养至对数生长期的菌种按照5%-8%的接种量接入含有硅酸盐菌发酵培养基的发酵罐中，发酵温度为30°C，设定DO值为6mg/L，发酵时间为48_50h，培养至对数生长期，获得发酵液中胶质芽孢杆菌的浓度达到108/ml ； h、将获得的发酵液用地下水稀释十倍后即制得浸矿用工作液，直接用于生物浸矿。
步骤g中的发酵培养基配方为淀粉2. 88g/L ;麦芽糖2. 08g/L ;硝酸铵0. 24g/L ;亚硝酸钠0. 47g/L ;尿素0. 18g/L，用地下水配制。
5.一种浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的筛选和驯化，其特征在于，包括以下步骤 ①、筛选，取某一铜矿尾渣酸性废水置于装有90ml蒸馏水的250ml三角瓶中，在30°C恒温振荡器中振荡培养24小时；接种于9K培养基中，再培养5天，即为油页岩浸矿菌群B ； ②、驯化，取步骤a的B混菌菌液5ml，8000rpm离心5min，用灭菌的9K培养基洗涤2次，油页岩浸矿菌群B接种9K培养基中，在30°C，120rpm摇床里培养7d,重新传代，共驯化5次；③、驯化结束后，将所得驯化菌群平板划线分离纯化，各得到I株高效浸矿产酸单菌，4°C冰箱保存； ④、经鉴定该株高效浸矿产酸菌为氧化亚铁硫杆菌Thiobacillusferrooxidans0
6.一种浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的保存方法，其特征在于，菌种采用砂土管保存，取保藏的菌种置于100ml9K培养基的250ml摇瓶中，室温120rpm摇床活化1-3天。
7.一种浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 ⑤、将权利要求5中的氧化亚铁硫杆菌接种于9K培养基中活化，并传代2次； ⑥、将活化后的化亚铁硫杆浸矿菌重新接种于9K培养基中，振荡培养至对数生长期； ⑦、将步骤⑥中振荡培养至对数生长期的菌种按照5%-8%的接种量接入发酵罐，发酵罐中含有产酸菌对应的发酵培养基，发酵温度为30°C，设定DO值为6mg/L，发酵时间为48-50h，培养至对数生长期，获得发酵液，氧化亚铁硫杆菌的发酵液菌浓度达到IOVml ； ⑧、将获得的发酵液用地下水稀释十倍后即制得浸矿用工作液，直接用于生物浸矿。
8.按照权利要求7所述的浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的制备方法，其特征在于，步骤⑤中所述的9K培养基配方为a 液(NH4) 2S043. Og, K2HPO4O. 5g，KC10. lg, MgSO4. 7H200. 5g，Ca(NO3)2O. Olg ;去离子水800mL, H2SO4 调节 pH 至 2. 0,121 °C高压灭菌 20min ；b 液Fe SO4. 7Η2044· 78g/L,去离子水 200mL, H2SO4 调节 pH 至 2. 0，用孔径为 0. 22 μ m的滤膜过滤除菌，将灭菌后的a液与b液按4 1的比例混匀。
9.按照权利要求7所述的浸溶油页岩中酸溶性成分的氧化亚铁硫杆菌浸矿菌剂的制备方法，其特征在于，步骤d中的发酵培养基的配方为 油页岩粉末 20g/L,黄铁矿 20g/L, (NH4) 2S043. 0g/L, K2HPO4O. 5g/L，KC10. lg/L，MgSO4. 7H200. 5g/L，Ca(NO3)2O. 01g/L，硫酸调 pH2 3，地下水配制。
10.一种胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)和氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)浸溶油页岩的方法,其特征在于,包括以下步骤分两阶段进行 第一阶段先将油页岩粉碎至l-5cm,5-10cm, 10-15cm, 15-20cm,每种粒径范围的样品质量比均为25%，在室温条件下，按固液比为I :1，曝气量为4-5L/min，用发酵后并经液稀释制备的氧化亚铁硫杆菌工作液浸溶已去除油页岩中酸溶性组分，连续浸矿4天，浸矿结束后用地下水冲洗油页岩去除浸溶过程中残留的酸性培养基及浸矿菌，取样分析浸矿效果，油页岩失重8%左右，铝甑干馏法测定页岩油产量提高了 7%左右。
第二阶段在室温条件下，按固液比为I :1，曝气量为4-5L/min，用发酵后并经稀释制备的胶冻样芽孢杆菌工作液连续浸矿6天，浸溶油页岩中的硅酸盐组分，硅酸盐菌浸矿结束取样分析综合浸矿效果，油页岩失重18%左右，铝甑干馏法测定页岩油产率提高了 20%左右。
全文摘要
本发明涉及一种浸溶油页岩的复合菌剂及浸溶方法。浸溶油页岩的复合浸矿菌剂，其活性成分为氧化亚铁硫杆菌和胶冻样芽孢杆菌。浸溶方法分两个阶段第一阶段用发酵后并经液稀释制备的氧化亚铁硫杆菌工作液浸溶油页岩中酸溶性组分；第二阶段用发酵后并经稀释制备的胶冻样芽孢杆菌工作液浸溶油页岩中的硅酸盐组分。用SEM观测浸矿后油页岩，有效的去除了油页岩中的无机矿物质，矿物质结构变化明显，脱离油页岩主体现象显著；利用XRD测定油页岩无机物晶形也发生明显变化；用红外色谱检测浸矿后有机物得到了有效积累，尤其是链状脂肪烃的积累。重量与浸矿前相比降低了18％左右。利用铝甑干馏法测定浸矿后页岩油产率提高了20％左右。
文档编号C12N1/36GK102965302SQ20121037600
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月30日 优先权日2012年9月30日
发明者张兰英, 张学庆, 任何军, 高松, 安永磊 申请人:吉林大学