[发明专利]一株嗜酸硫杆菌属及其在黄铜矿浸出中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一株嗜酸硫杆菌，特别是一株极端嗜酸硫杆菌及其应用。 

背景技术

生物浸出是一项生物和冶矿领域的交叉学科，又叫生物氧化或生物湿法冶金，即利用微生物、空气和水等天然物质浸出贫矿、废矿、尾矿和冶炼炉渣等，以回收某些贵重有色金属和稀有金属，达到防止矿产资源流失，最大限度地利用矿藏的一种冶金方法；与传统冶炼方法相比，生物浸出通常基建投资少、操作成本低、对环境的污染小且可处理品位较低的矿物，因此被认为是绿色冶金技术。 

原生硫化铜矿黄铜矿是最稳定，最难浸出的铜矿物，浸出周期通常大于1年，浸出率只有不到30%，导致大量的低品位黄铜矿若采用传统工艺无法实现经济价值。世界上现存的铜矿物中70%以上都是低品位黄铜矿，随着高品位矿石减少和需求的增加，该类矿物的工业化浸出已成为了当前研究的热点和难点。 

虽然国内近年来有报道采用优化细菌群落结构可以进一步提高黄铜矿浸出效率，但是由于在浸出体系中会有大量的铁离子存在，不可避免在浸出过程中产生大量的黄钾铁矾，该类沉淀致密性非常好，会紧紧包裹在矿物表面，阻止了微生物与矿物表面的接触，影响浸出效率。最近有研究指出，控制较低的pH（<1.5）会降低铁矾沉淀的形成，但是常见的浸矿菌，例如氧化亚铁硫杆菌的最适pH为1.8-2.5，过高的酸会降低浸出过程中的菌浓，从而降低浸出效率。 

因此，筛选鉴定极端嗜酸硫杆菌并应用于黄铜矿的浸出，从而降低铁矾类沉淀的形成，进一步提升黄铜矿的进出效率就变得非常重要。 

发明内容

本发明的主要目的就是针对以上存在的问题与不足，提供一株极端嗜酸硫杆菌及其在黄铜矿浸出中的应用。 

为了实现上述目的，在本发明提供了一株嗜酸硫杆菌属，所述菌是从福建紫金山铜矿生物堆浸浸出池中筛选并经过人工选育得到的，命名为嗜酸硫杆菌属ZJJN（Acidithiobacillus sp.ZJJN），为杆状、革兰氏阴性、极多鞭毛、以及较厚荚膜。其于2012年4月9日保藏在中国典型培养物保藏中心(China Center for Type Culture Collection，简称CCTCC)，菌种 保藏登记号为：CCTCC NO： M 2012104，保藏地址为中国武汉武汉大学。该菌最适生长pH只有0.5-1.5，可在pH0的培养基中生长，在可以在黄铜矿浸出体系中保持较酸的环境，有效地减少了氧化亚铁硫杆菌体系在矿物表面产生的钝化效应，改善浸出。 

本发明要解决的另一个技术问题是提供了所述菌的生理生化鉴定方法并考察了上述菌对几种抗生素以及重金属离子的敏感性与耐受性，其特点是，该菌的最适生长温度范围为25-30℃，最适pH范围是0.5-1.5。在最优的温度与pH条件下，不能利用亚铁离子，可以高效利用还原态的硫元素。在透射电镜下，细胞为杆状，周身有浓密的鞭毛，且被一层厚厚的荚膜包裹。经过16S rRNA鉴定，ZJJN与嗜酸氧化硫硫杆菌属的亲缘关系超过了99%。对抗生素的敏感性强弱排序为：四环素>链霉素>红霉素>氯霉素>卡那霉素>氨苄霉素；对重金属离子耐受强弱排序为：铜>锰>镍>锌铅>钴。 

本发明要解决的另一个技术问题是提供了一种以硫为能源底物的极端嗜酸菌进行黄铜矿浸出方式，以消除在浸出过程中产生的黄钾铁矾，以提高浸出效率，其特点是，采用ZJJN与一株氧化亚铁硫杆菌ATCC23270混合浸出安徽铜陵山黄铜矿贫矿，使浸出效率大大改善，比纯菌体系的浸矿效率提高了80%，通过电镜观察浸出后的矿物表面，发现混合浸出的矿物表面铁矾沉淀大大减少。 

所述福建紫金山铜矿生物堆浸浸出池是浸淋过贫矿矿堆的液体，较佳地，富含铁离子以及其他重金属离子，而且pH仅为0.8，适宜极端嗜酸微生物的生长。 

本发明提供的菌株与其他生物冶金常见的菌种相比，所述菌可以耐受更高的酸，可在pH为0的极酸环境下生长,可以更好的适应黄铜矿浸出体系。采用本发明提供的菌株可以高效利用还原态的硫，可以有效降低黄铜矿进出过程中产生的膜表面钝化作用。此外，本发明提供的菌株可以实现强酸浸出，大大减少黄钾铁矾的生成，与其他常见生物冶金菌种混合浸出黄铜矿效率比氧化亚铁硫杆菌浸出系统提高了80%。， 

附图说明

图1是采用本发明的极端嗜酸硫杆菌在透射电镜下的细胞形态。 

图2是采用本发明的极端嗜酸硫杆菌协同氧化亚铁硫杆菌进行黄铜矿浸矿浸出过程铜离子的变化。