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混合极端嗜热古菌对黄铜矿及铁闪锌矿浸出的研究

作　者: 刘凯
导　师: 吴学玲；杨宇
学　校: 中南大学
专　业: 微生物学
关键词: 极端嗜热古菌 黄铜矿 铁闪锌矿 群落演替
分类号: TD925.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


生物冶金是一种利用微生物从矿物中提取有价金属的方法,特别适于处理贫矿、表外矿及废矿,并具有成本低、环境友好、能耗低等突出优点。在生物冶金中,嗜热浸矿微生物的应用具有很大潜力,对嗜热微生物的浸矿研究意义重大。本文采用三株极端嗜热古菌(包括金属硫叶菌(Sulfolobus metallicus JCM 9184)、瑟杜生金属球菌(Metallosphaera sedula JCM 9185)和万座酸菌(Acidianus manzaensisYN25))对黄铜矿及铁闪锌矿的混合浸出进行了研究,主要考察了黄铜矿浸出过程中pH值和温度对浸出率的影响,混合极端嗜热古菌浸出黄铜矿过程中群落的动态演替,混合极端嗜热古菌对铁闪锌矿的浸出这三个方面。首先,在预实验中发现三株菌在亚铁／硫培养基中的最适pH分别为1.5和2.5,在温度范围65℃-75℃时生长良好。为了研究pH和温度对黄铜矿浸出的影响,本文进行了混合极端嗜热古菌在两个不同pH值(1.5和2.5)及不同温度(65℃和75℃)条件下对黄铜矿的浸出试验。通过浸出试验发现,极端嗜热古菌具有较高的浸出效率,在pH 1.5和65℃条件下,摇瓶混合浸出24天铜浸出率能达到90%以上。在比较pH值对黄铜矿浸出的影响时发现,pH为1.5时铜的浸出率为90.8%,而pH为2.5时铜的浸出率为56.9%,说明在一定范围内较低的pH值更有利于黄铜矿的浸出。在比较不同温度对黄铜矿浸出的影响时发现,在pH 1.5条件下,温度从65℃升高到75℃,黄铜矿的铜浸出率(87.7%)并未增加,说明温度增加,铜浸出率并不一定相应增高。其次,本文通过古菌DNA提取,16S rDNA扩增以及PCR-RFLP分析和测序比对等生态学分析方法,对黄铜矿浸出过程中的混合极端嗜热古菌群落变化进行了分析。结果显示在黄铜矿的浸出前期S.metallicus是占据优势的菌种,而到了后期A. Manzaensis的比例则会上升,并最后取代S. metallicus成为优势种。最后,本文研究了混合极端嗜热古菌对铁闪锌矿浸出的研究。实验结果表明,混合极端嗜热古菌浸出铁闪锌矿能力比中温浸矿细菌更加优异。加入高铁离子能够加快铁闪锌矿中锌的浸出,特别是在浸矿初期,加入了12 g／L高铁离子的体系锌的浸出速率很快,在浸出8小时浸出率就能达到40%左右。矿浆浓度对浸出率影响明显,较低的矿浆浓度具有更高的浸出率。利用极端嗜热古菌间接浸出铁闪锌矿时,停留时间和矿浆浓度都对浸出效果有着显著影响,停留时间长浸出效果好。当矿浆浓度高时,锌的浸出率很低,微生物氧化亚铁的速率缓慢是造成浸出率低的主要原因。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
第一章 文献综述  10-23
  1.1 生物冶金技术研究进展  10-14
    1.1.1 生物冶金的历史和现状  10-13
    1.1.2 生物冶金工艺  13-14
  1.2 生物冶金微生物  14-18
    1.2.1 嗜中温微生物  16-17
    1.2.2 中等嗜热微生物  17
    1.2.3 极端嗜热微生物  17-18
  1.3 极端嗜热微生物在生物冶金工业中的应用  18-20
    1.3.1 高温槽浸工艺的工业应用  18-19
    1.3.2 高温微生物在堆浸中的应用  19-20
  1.4 浸矿微生物生态研究中的分子生物学方法  20-21
  1.5 课题的研究目的与研究内容  21-23
第二章 不同温度和pH条件下极度嗜热古菌对黄铜矿的浸出  23-34
  2.1 实验材料和方法  23-25
    2.1.1 实验矿样  23-24
    2.1.2 微生物和培养条件  24-25
    2.1.3 混合极度嗜热古菌浸出黄铜矿实验  25
    2.1.4 物理化学分析  25
  2.2 实验结果和讨论  25-33
    2.2.1 pH对黄铜矿浸出的影响  25-28
    2.2.2 温度对黄铜矿浸出的影响  28-32
    2.2.2 矿渣XRD分析  32-33
  2.3 本章小结  33-34
第三章 混合极端嗜热古菌浸出黄铜矿过程中微生物群落的演替  34-43
  3.1 实验材料和方法  34-39
    3.1.1 浸出液取样  34
    3.1.2 基因组DNA的提取和纯化  34-36
    3.1.3 古菌16S rDNA的PCR扩增  36-37
    3.1.4 感受态细胞的制备  37
    3.1.5 连接,转化和SP6,T7-PCR扩增  37-38
    3.1.6 SP6,T7-PCR产物双酶切及电泳  38-39
    3.1.7 序列测定及其分析  39
  3.2 实验结果和讨论  39-42
    3.2.1 混合极端嗜热古菌浸出黄铜矿过程中的群落变化  39-42
  3.3 本章小结  42-43
第四章 极端嗜热古菌浸出铁闪锌矿的研究  43-55
  4.1 实验材料和方法  43-45
    4.1.1 矿样  43
    4.1.2 菌种  43
    4.1.3 物理化学分析  43
    4.1.4 混合极端嗜热古菌与混合中温菌浸出铁闪锌矿的比较试验  43-44
    4.1.5 高铁离子对混合极端嗜热古菌浸出黄铜矿的影响试验  44
    4.1.6 矿浆浓度对混合极端嗜热古菌浸出铁闪锌矿的影响试验  44-45
    4.1.7 混合极端嗜热古菌间接浸出铁闪锌矿试验  45
  4.2 实验结果和讨论  45-53
    4.2.1 混合极端嗜热古菌与混合中温菌浸出铁闪锌矿的比较试验  45-47
    4.2.2 高铁离子对混合极端嗜热古菌浸出黄铜矿的影响试验  47-49
    4.2.3 矿浆浓度对混合极端嗜热古菌浸出铁闪锌矿的影响试验  49-51
    4.2.4 混合极端嗜热古菌间接浸出铁闪锌矿试验  51-53
  4.3 本章小结  53-55
第五章 结论  55-56
参考文献  56-64
致谢  64-65
研究成果  65

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 选矿 > 选矿流程与方法 > 特殊选矿 > 细菌选矿
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