专利名称：一种利用硫杆菌属微生物使磷矿中磷转化为可溶磷的方法
技术领域：
本发明涉及一种从磷矿中磷转化为可溶磷的方法，特别涉及一种在黄铁矿存在下硫杆菌将磷矿粉中的磷转化为可溶磷的方法。
背景技术：
利用微生物技术处理矿产资源的研究近年来非常活跃，其中铜、铀、金的细菌浸出已实现工业应用。目前，微生物在磷矿方面的应用研究也取得了较大进展，已经发现多种微生物等都具有使磷矿石转化为可溶性磷的作用，但这些研究的一个共同的问题在于微生物转化速率缓慢，转化率低等。分析发现，这些微生物均属有机化能异养型微生物，它们溶解磷矿的机理是微生物降解有机碳源产生某些有机酸，这些有机酸能够降低pH值，与磷矿发生螯合和交换反应。由于溶液pH仅为4.0-5.0左右，由此造成磷的转化速率缓慢，磷的转化率低，且成本较高，这在很大程度上限制了微生物在磷矿中的应用，因此一直期盼有一种能更有效提高磷矿中磷转化率的方法。
我国磷矿资源丰富，但80％以上是中低品位磷矿，五氧化二磷的含量在10％左右，直接施用仅在酸性土壤和某些作物上表现出一定的效果，并且与矿石中磷矿物的嵌布粒度、复杂性及品位相关。传统磷肥的生产需先对磷矿进行分选得到磷精矿，然后再用硫酸与磷精矿作用生成磷酸氢钙或磷酸二氢钙，这个过程既需要巨大的设备投资和较高的生产费用，又对环境造成了严重的污染。特别是对于低品位的、复杂的、嵌布粒度细的磷矿石是非常难选，难以获得磷精矿，所以在矿山10％以下磷矿石被弃之。如果能用生物处理，直接将磷矿石中的磷转化为植物可吸收的可溶磷，这不仅可提高低品位磷矿的利用率，而且还可以降低生产成本生产生物磷肥。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一种利用硫杆菌属微生物使磷矿中磷转化为可溶磷的方法。该方法的机理是首先硫杆菌属微生物与黄铁矿作用，产生硫酸，然后产生的硫酸再溶解磷矿粉，从而产生植物可吸收的可溶磷。其特点是具有磷的转化率较高、成本低的特点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种利用硫杆菌属微生物使磷矿中磷转化为可溶磷的方法，其特征在于它包括如下步骤1).活化硫杆菌，获得活性菌液；2).按质量比为1∶2.8-3.2的比例将粒度分别为40-200目的黄铁矿粉和磷矿粉混合，装入反应培养基，反应培养基与黄铁矿粉和磷矿粉的质量比为1∶10-30；3).将活性菌液接种到反应培养基中，活性菌液的加入量为反应培养基的体积的5-25％，在60-180转/分钟条件下恒温振荡培养24-240小时，培养pH为1.5-3.0，培养温度20-35℃，得到可溶磷。为了了解磷矿粉中的磷转化可溶磷的转化率，将培养液在9000-10000转/分钟下离心15-20分钟，取出上清液用磷钼酸铵法测定磷含量，从而计算可溶磷的转化率。
所述的硫杆菌包括氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁铁杆菌等硫杆菌属微生物。
本发明采用上述方法，先活化硫杆菌，获得活性菌液，目的是提高菌液氧化活性；黄铁矿粉和磷矿粉按1∶2.8-3.2的比例混合，目的是为了使磷矿粉有效地参加反应浸出磷；本发明中硫杆菌(Thiobacillus)是一类革兰氏阴性的无机化能自养型微生物，是分布最广经济意义很大的硫氧化细菌，该属中的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)、氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans)和氧化亚铁铁杆菌(Ferrobacillus ferrooxidans)是极端嗜酸性的专性自养细菌，广泛分布于硫化矿床的酸性废水中，硫杆菌在生长过程中氧化溶解黄铁矿粉获取能量自养生长，并产生硫酸，进一步与磷矿作用，以达到磷矿中的磷转化为可溶磷的目的。
本发明中硫杆菌不需要有机物有营养基质，而以氧化黄铁矿获取能量自养生长，因此培养条件经济简便，成本低，利用产生的无机酸溶解磷矿粉中的磷，磷的转化率较高，同时对环境保护也起到了很好的作用。本发明对低品位磷矿也可以充分利用，对我国农业发展以及磷肥工业的环境治理具有极其重要的意义。
具体实施例方式
实施例1一种利用硫杆菌属微生物使磷矿中磷转化为植物可吸收的可溶磷的方法，它包括如下步骤1).活化硫杆菌取活化培养基(9K培养基，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锥形瓶中，吸取10mL氧化亚铁硫杆菌菌液加入到活化培养基中，然后置于26-32℃的恒温振荡器中振荡培养。按同样的方法逐渐减少接种量进行转移培养。经过反复转移培养并过滤，获得活性菌液。
2).取100mL三角瓶，按质量比为1∶3的比例将粒度分别为40-200目的黄铁矿粉和磷矿粉加入100mL三角瓶中混合，装入反应培养基(反应培养基包括3g/l(NH4)2SO4，0.5g/lMgSO4.7H2O，0.5g/l K2HPO4，0.1g/l KCl，0.01g/l Ca(NO3)2)，其中，黄铁矿粉和磷矿粉为15g，培养基为0.75g。
3).将活性菌液接种到反应培养基中，活性菌液的加入量为反应培养基的体积的10％，反应培养基接种活性菌液后，在160r/min条件下恒温振荡培养48小时，调整培养pH为2.0，培养温度30℃，得到可溶磷。将产品进行分析，测得磷的转化率为8.7％。
实施例2一种利用硫杆菌属微生物使磷矿中磷转化为植物可吸收的可溶磷的方法，它包括如下步骤1).活化硫杆菌取活化培养基(与实施例1相同)90mL于250mL锥形瓶中，吸取10mL氧化亚铁铁杆菌菌液加入到活化培养基中，然后置于26-32℃的恒温振荡器中，在160r/min条件下振荡培养。按同样的方法逐渐减少接种量进行转移培养。经过反复转移培养并过滤，获得活性菌液。
2).取100mL三角瓶，按质量比为1∶3的比例将粒度分别为40-200目的黄铁矿粉和磷矿粉加入100mL三角瓶中混合，装入反应培养基(与实施例1步骤2的反应培养基相同)，其中，黄铁矿粉和磷矿粉为10g，培养基为1.0g。
3).将活性菌液接种到反应培养基中，活性菌液的加入量为反应培养基的体积的10％，反应培养基接种活性菌液后，在120r/min条件下恒温振荡培养96小时，调整培养pH为2.5，培养温度30℃，得到可溶磷。将产品进行分析，测得磷的转化率为8.2％。
实施例3一种利用硫杆菌属微生物使磷矿中磷转化为植物可吸收的可溶磷的方法，它包括如下步骤1).活化硫杆菌取活化培养基(与实施例1相同)90mL于250mL锥形瓶中，吸取10mL氧化硫硫杆菌菌液加入到活化培养基中，然后置于26-32℃的恒温振荡器中，在160r/min条件下振荡培养。按同样的方法逐渐减少接种量进行转移培养。经过反复转移培养并过滤，获得活性菌液。
2).取100mL三角瓶，按质量比为1∶3的比例将粒度分别为40-200目的黄铁矿粉和磷矿粉加入100mL三角瓶中混合，装入反应培养基(与实施例1步骤2的反应培养基相同)，其中，黄铁矿粉和磷矿粉为15g，培养基为1.0g。
3).将活性菌液接种到反应培养基中，活性菌液的加入量为反应培养基的体积的15％，反应培养基接种活性菌液后，在160r/min条件下恒温振荡培养48小时，调整培养pH为2.0，培养温度30℃，得到可溶磷。将产品进行分析，测得磷的转化率为7.2％。
实施例4一种利用硫杆菌属微生物使磷矿中磷转化为植物可吸收的可溶磷的方法，它包括如下步骤1).活化硫杆菌取活化培养基(与实施例1相同)90mL于250mL锥形瓶中，吸取10m氧化亚铁铁杆菌菌液加入到活化培养基中，然后置于26-32℃的恒温振荡器中，在140r/min条件下振荡培养。按同样的方法逐渐减少接种量进行转移培养。经过反复转移培养并过滤，获得活性菌液。
2).取100mL三角瓶，按质量比为1∶2.8的比例将粒度分别为40-200目的黄铁矿粉和磷矿粉加入100mL三角瓶中混合，装入反应培养基(与实施例1步骤2的反应培养基相同)，其中，黄铁矿粉和磷矿粉为17g，培养基为1.0g。
3).将活性菌液接种到反应培养基中，活性菌液的加入量为反应培养基的体积的5％，反应培养基接种活性菌液后，在180r/min条件下恒温振荡培养24小时，培养pH为1.5，培养温度20℃，得到可溶磷。将产品进行分析，测得磷的转化率为8.2％。
实施例5一种利用硫杆菌属微生物使磷矿中磷转化为植物可吸收的可溶磷的方法，它包括如下步骤1).活化硫杆菌取活化培养基(与实施例1相同)90mL于250mL锥形瓶中，吸取10mL氧化亚铁铁杆菌菌液加入到活化培养基中，然后置于26-32℃的恒温振荡器中，在160r/min条件下振荡培养。按同样的方法逐渐减少接种量进行转移培养。经过反复转移培养并过滤，获得活性菌液。
2).取100mL三角瓶，按质量比为1∶3.2的比例将粒度分别为40-200目的黄铁矿粉和磷矿粉加入100mL三角瓶中混合，装入反应培养基(与实施例1步骤2的反应培养基相同)，其中，黄铁矿粉和磷矿粉为15g，培养基为0.5g。
3).将活性菌液接种到反应培养基中，活性菌液的加入量为反应培养基的体积的25％，反应培养基接种活性菌液后在60r/min条件下恒温振荡培养240小时，培养pH为3.0，培养温度35℃，得到可溶磷。将产品进行分析，测得磷的转化率为7.5％。
硫杆菌属微生物都能实现本发明，本发明不限于实施例所列举的三种。
权利要求
1.一种利用硫杆菌属微生物使磷矿中磷转化为可溶磷的方法，其特征在于它包括如下步骤1).活化硫杆菌，获得活性菌液；2).按质量比为1∶2.8-3.2的比例将粒度分别为40-200目的黄铁矿粉和磷矿粉混合，装入反应培养基，反应培养基与黄铁矿粉和磷矿粉的质量比为1∶10-30；3).将活性菌液接种到反应培养基中，活性菌液的加入量为反应培养基的体积的5-25％，在60-180转/分钟条件下恒温振荡培养24-240小时，培养pH为1.5-3.0，培养温度20-35℃，得到可溶磷。
2.根据权利要求1所述的一种利用硫杆菌属微生物使磷矿中磷转化为可溶磷的方法，其特征在于所述的硫杆菌包括氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁铁杆菌。
全文摘要
本发明涉及一种从磷矿中磷转化为可溶磷的方法。一种利用硫杆菌属微生物使磷矿中磷转化为可溶磷的方法，其特征在于它包括如下步骤1)活化硫杆菌，获得活性菌液；2)按质量比为1∶2.8－3.2的比例将粒度分别为40－200目的黄铁矿粉和磷矿粉混合，装入反应培养基，反应培养基与黄铁矿粉和磷矿粉的质量比为1∶10－30；3)将活性菌液接种到反应培养基中，活性菌液的加入量为反应培养基的体积的5－25％，在60－180转/分钟条件下恒温振荡培养24－240小时，培养pH为1.5－3.0，培养温度20－35℃，得到可溶磷。该方法具有磷矿石中的磷转化为可溶磷的转化率较高、成本低、环保的特点。
文档编号C01B25/01GK1737116SQ200510019079
公开日2006年2月22日 申请日期2005年7月12日 优先权日2005年7月12日
发明者池汝安, 肖春桥, 高洪, 吴元欣, 李世荣, 王存文 申请人:武汉化工学院