本發(fā)明屬于生物冶金領(lǐng)域，具體涉及一種適應(yīng)鈦鈾礦石浸出體系的復(fù)合菌群及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：生物浸礦(bioleaching)是微生物冶金(microbialmetallurgy)的一種，是指由細(xì)菌或細(xì)菌氧化產(chǎn)物將礦物中不溶性有價(jià)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄螒B(tài)而進(jìn)入溶液，自溶液中將其富集回收的過程。浸礦微生物常分布在硫化礦環(huán)境、含硫熱泉以及酸性廢水等環(huán)境中。以這些環(huán)境中的硫化物(如fes2)為能源，產(chǎn)生h2so4和強(qiáng)氧化劑fe3+，從而在酸性環(huán)境中將不溶性金屬氧化并使其進(jìn)入溶液。反應(yīng)式e.1-e.6所示為生物浸鈾的主要反應(yīng)過程，其中虛線箭頭所示為化學(xué)反應(yīng)。鈾生物浸出過程中，主要浸礦細(xì)菌的能源物質(zhì)為鐵或硫，所以鈾礦石中需要有一定量的硫鐵礦物(主要為黃鐵礦(fes2))。浸礦過程中，除了以鐵/硫氧化為主的化能自養(yǎng)型或兼性自養(yǎng)細(xì)菌(如athidithiobacillusferrooxidans簡稱a.f,a.thiobacillus,a.caldus,leptospirrilumferriphilum簡稱l.f，l.ferrooxidans，sulfobacillussp.等)外，還有一些異養(yǎng)型細(xì)菌(如acidiphiliumsp.和acidimicrobiumsp.等)或真菌(如部分酵母菌、霉菌)在體系中以自養(yǎng)菌產(chǎn)生的有機(jī)物及細(xì)胞死亡后的有機(jī)物為能源生長，以減少有機(jī)物對(duì)主要浸礦菌的毒性，同時(shí)acidimicrobiumsp.,acidiphiliumsp.亦可還原fe3+，與自養(yǎng)菌互惠互利。因此，高效率的生物浸礦體系中微生物應(yīng)是由自養(yǎng)型鐵/硫氧化菌和少量異養(yǎng)型微生物共同構(gòu)成的共生生態(tài)系。故生物浸鈾技術(shù)中，由于微生物可直接利用礦石中的硫化物為能源產(chǎn)氧化劑和硫酸，與傳統(tǒng)化學(xué)酸法浸出相比可明顯節(jié)省酸和氧化劑，具有生產(chǎn)成本低和環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。在低品位鈾礦石中鈾資源回收利用中具有廣闊應(yīng)用前景。鈦鈾礦是鈾和鈦的復(fù)雜混合礦物，其中尚含有釷、稀土、鐵、鉛等。鈦鈾礦不溶于酸，與焦硫酸鉀熔融后溶于酸，其中的鈾在傳統(tǒng)化學(xué)法浸出中很難浸出。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的在于一種適應(yīng)鈦鈾礦石浸出體系的復(fù)合菌群，即本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過長期選育工作自某鈾礦分離馴化并組合獲得嗜酸性微生物菌群，經(jīng)過與化學(xué)法對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)原礦樣中瀝青鈾礦在微生物浸出和化學(xué)浸出中均可被浸出，而鈦鈾礦可被微生物浸出，卻難以被常規(guī)的化學(xué)浸出方法浸出。試驗(yàn)結(jié)果表明，選育的嗜酸性微生物菌群可有效浸出常規(guī)化學(xué)浸出難以浸出的鈦鈾礦?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的第一目的在于提供一種適應(yīng)鈦鈾礦石浸出體系的復(fù)合菌群，包括以下菌種：leptospirriliumsp.、athidithiobacillusferrooxidans、acidiphiliumsp.、sulfobacillussp.與athidithiobacillusthiooxidans一種或幾種。優(yōu)選地，本發(fā)明所述的適應(yīng)鈦鈾礦石浸出體系的復(fù)合菌群中，所述適應(yīng)鈦鈾礦石浸出體系的復(fù)合菌群的保藏編號(hào)為cgmccno.4398。優(yōu)選地，本發(fā)明所述的適應(yīng)鈦鈾礦石浸出體系的復(fù)合菌群中，所述leptospirriliumsp.的保藏編號(hào)為cgmccno.4395、athidithiobacillusferrooxidans的保藏編號(hào)為cgmccno.4394、acidiphiliumsp.的保藏編號(hào)為cgmccno.4397、sulfobacillussp.的保藏編號(hào)為cgmccno.4396、所述athidithiobacillusthiooxidans的保藏編號(hào)為atcc19377。優(yōu)選地，本發(fā)明所述的適應(yīng)鈦鈾礦石浸出體系的復(fù)合菌群中，所述leptospirriliumsp.、athidithiobacillusthiooxidans、athidithiobacillusferrooxidans、acidiphiliumsp.與sulfobacillussp.的接種初始濃度分別為60.0％、30.0％、5.0％、1.0％與4.0％體積比。優(yōu)選地，本發(fā)明所述的適應(yīng)鈦鈾礦石浸出體系的復(fù)合菌群中，所述復(fù)合菌群的浸出條件為：浸出體系ph1.7-ph2.5，溫度25℃-40℃。本發(fā)明的另一目的在于提供適應(yīng)鈦鈾礦石浸出體系的復(fù)合菌群在鈦鈾礦石浸出中的用途，所述復(fù)合菌群包括：leptospirriliumsp.、athidithiobacillusferrooxidans、acidiphiliumsp.、sulfobacillussp.與athidithiobacillusthiooxidans的一種或幾種。優(yōu)選地，本發(fā)明所述的適應(yīng)鈦鈾礦石浸出體系的復(fù)合菌群在鈦鈾礦石浸出中的用途中，所述leptospirriliumsp.的保藏編號(hào)為cgmccno.4395、athidithiobacillusferrooxidans的保藏編號(hào)為cgmccno.4394、acidiphiliumsp.的保藏編號(hào)為cgmccno.4397、sulfobacillussp.的保藏編號(hào)為cgmccno.4396、所述athidithiobacillusthiooxidans的保藏編號(hào)為atcc19377。優(yōu)選地，本發(fā)明所述的適應(yīng)鈦鈾礦石浸出體系的復(fù)合菌群在鈦鈾礦石浸出中的用途中，所述leptospirriliumsp.、athidithiobacillusthiooxidans、athidithiobacillusferrooxidans、acidiphiliumsp.與sulfobacillussp.的接種初始濃度分別為60.0％、30.0％、5.0％、1.0％與4.0％體積比。優(yōu)選地，本發(fā)明所述的適應(yīng)鈦鈾礦石浸出體系的復(fù)合菌群在鈦鈾礦石浸出中的用途中，所述復(fù)合菌群的浸出條件為：浸出體系ph1.7～-.5，溫度25-40℃。由上可知，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)鈦鈾礦，一種原生鈾礦，是鈾和鈦的復(fù)雜氧化礦物。元素之間廣泛形成類質(zhì)同象結(jié)構(gòu)，具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，難于化學(xué)浸出加工處理。另外，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)利用本發(fā)明的本發(fā)明人長期選育的嗜酸性微生物菌群，礦樣中的瀝青鈾礦在微生物浸出和化學(xué)浸出中都被浸出了，鈦鈾礦可被微生物浸出，但難以被常規(guī)的化學(xué)浸出方法浸出。試驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明選育的嗜酸性微生物菌群可有效浸出常規(guī)化學(xué)浸出難以浸出的鈦鈾礦。2)本發(fā)明利用微生物浸出技術(shù)來處理難以浸出的鈦鈾礦，使得傳統(tǒng)鈦鈾礦可以有效地被利用；而且本發(fā)明的方法與化學(xué)法相比，能耗少并極大地降低了生產(chǎn)成本，而且尾液酸度和尾渣中鈾含量等均比傳統(tǒng)酸法低，且無額外氧化劑加入，因此，與常規(guī)化學(xué)酸法浸出相比環(huán)境友好，且可以最大限度地將低品位金屬礦中有用金屬資源加以回收和利用。生物保藏信息leptospirriliumsp.、athidithiobacillusferrooxidans、acidiphiliumsp.、sulfobacillussp.的保藏單位為中國科學(xué)院微生物研究所，地址為北京市朝陽區(qū)北辰西路1號(hào)院3號(hào)。leptospirriliumsp.的保藏編號(hào)為cgmccno.4395(菌株名稱leptospirriliumsp.05b-10-2)，保藏日期2010年12月2日。acidiphiliumsp.的保藏編號(hào)為cgmccno.4397，菌株名稱為05b-10-5，保藏日期為2010年12月2日；sulfobacillussp.(sulfobacillusthermotolerance)的保藏編號(hào)為cgmccno.4396，菌株名稱為05b-10-4，保藏日期為2010年12月2日；athidithiobacillusferrooxidans的保藏編號(hào)為cgmccno.4394，菌株名稱為05b-10-1，保藏日期為2010年12月2日。athidithiobacillusthiooxidans的保藏編號(hào)為atcc19377，購買渠道為bangoracidophileresearchteam。leptospirriliumsp.、athidithiobacillusferrooxidans、acidiphiliumsp.、sulfobacillussp.與athidithiobacillusthiooxidans的保藏編號(hào)為cgmccno.4398，菌株名稱為05b-10，保藏日期為2010年12月2日。附圖說明圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的不同處理后礦渣中鈾濃度隨時(shí)間變化曲線；圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的不同處理后鈾渣中鈾浸出率變化曲線；圖3為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的不同處理后浸出液ph變化曲線；圖4為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的鈦鈾礦的背散射圖像；圖5為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的鈾石的背散射圖像；圖6為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的鈦鈾礦的背散射圖像。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明中的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1化學(xué)浸出與微生物復(fù)合菌群浸出對(duì)鈦鈾礦的浸出效果比較本實(shí)施例將在常溫下用硫酸加氯酸鉀浸出與微生物冶金菌群am12浸出對(duì)比，探討鈦鈾礦的浸出規(guī)律。(1)實(shí)驗(yàn)菌群：微生物冶金菌群05b-10：leptospirriliumsp.、athidithiobacillusthiooxidans、athidithiobacillusferrooxidans、acidiphiliumsp.與sulfobacillussp.的接種初始濃度分別為60.0％、30.0％、5.0％、1.0％與4.0％體積比。(2)礦石來源：某鈾礦鈦鈾礦，品位6.407％。(3)試驗(yàn)方案：本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)兩組對(duì)比，三組平行，試驗(yàn)過程中采用搖床震蕩(160r/min)方式。250ml錐形瓶，過200目礦石20g，每天進(jìn)液60ml，a組為菌液(05b-10菌群)浸出，分為a1、a2、a3三組平行樣；b組為氯酸鉀浸出，分為b1、b2、b3三組平行樣。表1鈦鈾礦微生物浸鈾實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)(vd1)設(shè)計(jì)方案組號(hào)礦石重量(g)日用液量氧化劑a1-a320g/瓶60ml40g/l-1g/l酸液+4g/l氯酸鉀b1-b320g/瓶60ml菌液中總鐵濃度為5g/l實(shí)驗(yàn)前用清水將礦石浸泡，使其達(dá)飽和狀態(tài)，每天采用離心方式取液，測定體積，并加液至固定液固比。每天對(duì)ph，eh，fe，u，f，ti，p等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測定。(3)試驗(yàn)結(jié)果：圖1為鈾渣中鈾濃度隨時(shí)間變化曲線，圖2為鈾渣中鈾浸出率變化曲線，圖3為浸出液ph變化曲線，如圖1～圖3所示，經(jīng)過19天的浸出，a1、a2、a3樣鈾渣品位分別為0.056％、0.059％和0.059％，渣計(jì)浸出率分別為99.13％、99.09％、99.08％；b1、b2、b3樣鈾渣品位分別為1.194％、1.244％和1.211％，渣計(jì)浸出率分別為81.37％、80.59％、81.10％。實(shí)施例2化學(xué)浸出與微生物復(fù)合菌群浸出對(duì)鈦鈾礦的電子探針分析本實(shí)施例對(duì)化學(xué)浸出與微生物浸出對(duì)原礦石及尾渣電子探針分析對(duì)比，探討兩種方法對(duì)鈦鈾礦的處理效果。1)原礦石：對(duì)取自某礦床4件典型鈾礦石的薄片樣品中的鈾礦物進(jìn)行了電子探針，共打探針點(diǎn)21個(gè)。通過電子探針、能普分析結(jié)果，基本查明了鈾礦石的礦物組成，特別是鈾礦物的種類、粒度大小、賦存狀態(tài)和產(chǎn)出情況。經(jīng)分析測試，樣品中鈾礦物主要為瀝青鈾礦、鈦鈾礦、鈾石和少量鈾釷石。鈾礦物粒度大小不一，多在10～100μm之間，呈脈狀、微脈狀、團(tuán)塊狀、粒狀、云霧狀等形式產(chǎn)出在脈石礦物的間隙、裂隙或被脈石礦物包裹。鈦鈾礦樣品中的鈦鈾礦多成不規(guī)則脈狀、粒狀沿脈石礦物邊緣產(chǎn)出，鈦鈾礦與黃鐵礦在位置上關(guān)系密切。脈狀鈦鈾礦脈寬約10μm，短脈狀，不規(guī)則。粒狀、團(tuán)塊狀鈦鈾礦粒徑多在10-20μm之間。(背散射圖像見圖4)。尾渣：本次電子探針試驗(yàn)分析了721高鈦鈾礦的6個(gè)浸出試驗(yàn)尾渣樣品，共打探針點(diǎn)26個(gè)。6件樣品中a序列采用菌浸(實(shí)驗(yàn)方法同實(shí)施例1)，b序列樣品采用常規(guī)酸浸。根據(jù)分析確定了渣樣中主要鈾礦物的種類、粒度大小和賦存狀態(tài)。經(jīng)分析，樣品中鈾礦主要為鈦鈾礦和鈾石，鈾礦物粒度多小于10μm，多被石英等脈石礦物所包裹，a序列樣品中常見鈾礦物為鈾石，b序列樣品中鈾礦物以鈦鈾礦較為常見。各鈾礦物的成分如下：1)鈾石如圖5所示，6件樣品中鈾石粒度多在5μm左右，粒度細(xì)小，多成膠粒狀，切片上多成圓形。多分布在石英內(nèi)部，被石英包裹。常成成群出現(xiàn)，成星點(diǎn)狀。(背散射圖像見圖5)2)鈦鈾礦6件樣品中鈦鈾礦粒度多在10μm左右，較鈾石粒徑稍大，呈不規(guī)則粒狀。常見布在石英內(nèi)部，被石英包裹，也見有少量鈦鈾礦分布在礦渣碎屑之中。(背散射圖像見圖6)由圖5、圖6的電子探針分析結(jié)果可知，原礦樣中的瀝青鈾礦在微生物浸出和化學(xué)浸出中都被浸出了，鈦鈾礦可被微生物浸出，但難以被常規(guī)的化學(xué)浸出方法(硫酸加氯酸鉀)浸出。以上結(jié)果表明，本發(fā)明選育的冶金菌群05b-10及相應(yīng)的浸出工藝可有效浸出難浸鈾礦----鈦鈾礦。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁12