[发明专利]复合菌株联合废弃生物质的中低品位磷矿堆浸方法

说明书

本发明涉及一种复合菌株联合废弃生物质的中低品位磷矿堆浸方法。该方法根据中低品位磷矿和废弃生物质的特点，将两者破碎制成粉末后混合堆浸并喷淋复合菌液，利用复合菌液中的纤维素降解菌分解废弃生物质，为复合菌液中的异养溶磷菌提供可以直接利用的碳源，再通过异养溶磷菌溶解中低品位磷矿，最终实现中低品位磷矿低成本、大批量的开发利用。本发明方法具有处理能力强、环境友好、成本低以及工艺流程简单等诸多优点，堆浸9个月后中低品位磷矿中磷的浸出率(以五氧化二磷计)可达到58％以上。

技术领域

本发明涉及磷矿资源开发与利用、废弃生物质资源化技术领域，具体涉及一种复合菌株联合废弃生物质的中低品位磷矿堆浸方法。

背景技术

中国是世界上最大的农业生产国之一，每年产生超过8亿公吨的残留秸秆。这些大量存在的废弃生物质是一种巨大的、可供利用的能源，其中稻草秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、花生秸秆、大豆秸秆和油菜秸秆等是常见且丰富的农业残留物，由于难以加工利用往往只能焚烧处理，不仅造成了大气环境的污染，也造成了生物质资源的极大浪费，阻碍了现代农业的可持续发展。显然，充分开发利用这种废弃生物质有利于改善空气质量、减少环境污染，还能变废为宝。目前针对废弃生物质的开发利用主要集中在通过发酵的方式将其制成生物乙醇、沼气等。

我国磷矿资源丰富、储量大，现已查明磷矿石储量近180亿吨，然而我国高品位磷矿资源少、中低品位磷矿多，易选磷矿少、难选磷矿多，我国磷矿石品位大于30％的富矿不到总储量的10％，全国磷矿平均品位约为17％。目前国内常规的磷矿选矿方式是利用硫酸等无机酸对磷矿进行化学处理，使磷矿中的难溶性磷转化为可溶性磷。这种化学开发方法成本高，只适用于高品位磷矿的处理，随着高品位磷矿资源的逐渐枯竭，对中低品位磷矿的开发利用就显得尤为重要。通过提高或改进选矿工艺虽然可以提高磷矿的利用效率，但是治标不治本，还间接提高了磷矿的开采成本。

为了满足作物对磷的需求，改善高品位磷矿过度开发而中低品位磷矿难利用以及日渐严重的环境问题，利用微生物技术处理中低品位磷矿逐步发展起来。借助溶磷菌溶解中低品位磷矿，被认为具有较高的效率和较低的成本。从目前的研究现状来看，具有溶磷作用的微生物可分为两类：无机化能自养型微生物(自养菌)和有机化能异养型微生物(异养菌)。目前关于自养溶磷菌的研究报告不多，主要是嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)和嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillusthiooxidans)等。之前的研究报道表明，在黄铁矿或硫磺粉存在的条件下嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌能通过氧化黄铁矿或硫磺粉产生硫酸，从而进一步溶解中低品位磷矿，最终浸出其中的可溶性磷。武彪等人公开了一种利用嗜酸硫杆菌使混有黄铁矿的磷矿中的磷转化为可溶磷的方法(CN101434917A)，后续又开发了一株耐磷嗜酸氧化硫硫杆菌并将其用于中低品位磷矿的堆浸(CN102102085B)。

国内外针对异养溶磷菌已开展了大量的研究，例如假单胞菌、芽孢杆菌、曲霉菌、青霉菌等都是已知的异养溶磷菌，它们可以通过酸化作用或者螯合作用溶解磷矿，但是这些菌株生长繁殖和生理生化代谢需要碳源。实验室常用的碳源为葡萄糖，其虽然能够为微生物生长繁殖提供能源，但是成本较高。考虑到废弃生物质含有木质素、纤维素、半纤维素等成分，可作为廉价碳源的可替代来源。迄今为止，生物质利用时通常需要先进行预处理，预处理后依然无法直接被溶磷菌利用。倘若引入纤维素降解菌，利用其产生的纤维素酶将木质纤维素水解为纤维二糖和葡萄糖等还原性糖，使得溶磷菌利用这些糖类物质作为其生长的能源物质进行繁殖，就能实现大量溶解中低品位磷矿的目的。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，提供一种复合菌株联合废弃生物质的中低品位磷矿堆浸方法。该方法利用纤维素降解菌分解废弃生物质，为异养溶磷菌提供可以直接利用的碳源，再借助异养溶磷菌溶解中低品位磷矿。该方法具有处理能力强、环境友好、成本低以及工艺流程简单等优点。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：