耐冷嗜酸硫杆菌在氧化浸出黄铁矿和低品位铀矿中的应用及体系和方法技术

本发明专利技术提供了耐冷嗜酸硫杆菌在氧化浸出黄铁矿和低品位铀矿中的应用及体系和方法，涉及微生物冶金技术领域。本发明专利技术采用黄铁矿系列试验结果表明，当溶液pH＝2，Fe

【技术实现步骤摘要】
耐冷嗜酸硫杆菌在氧化浸出黄铁矿和低品位铀矿中的应用及体系和方法


[0001]本专利技术属于微生物冶金
，具体涉及耐冷嗜酸硫杆菌在氧化浸出黄铁矿和低品位铀矿中的应用及体系和方法。

技术介绍

[0002]铀(U)是一种战略元素，在核电厂和核武器中作为燃料的应用必不可少。科学技术的迅猛发展使得铀不仅作为重要的战略物资和核能燃料，在科研、医疗和航空等领域同样也得到快速应用，促使全球对铀资源的需求大大增加。微生物冶金，也叫微生物浸出技术，因具有环境友好，经济，流程简单等优势被广泛使用，在低品位、难处理贫矿产资源开采中，显示出了强大的优势，可以大幅度提升金属的浸出率。我国1965年到1971年间，中科院微生物研究所和核工业原五所在该矿山用酸和细菌开展了表外矿石的堆浸研究实验。上世纪90年代初，核工业铀矿开采研究所对国内低品位铀矿石进行室内细菌柱浸试验，取得了良好的效果。2005年核工业北京化治院用细菌堆浸法处理托州铀矿低品位矿石半工业试验(2200t)取得成功。到目前为止，微生物浸矿技术已经在铜、金、锌、铀的多种金属浸出领域取得了较大的进展并得到广泛的应用。
[0003]早在19世纪70年代，著名学者Silvennan就提出了细菌浸出机理主要包括直接作用和间接作用两种，此为最初的细菌浸矿机理假说；后来，细菌浸矿被大量应用于工业实践，相关工艺技术不断完善，人们在这个过程中又有了不同的发现，提出了生物氧化、化学氧化好电化学氧化于一体的复杂联合作用；Crundwell则总结和归纳了前人的研究，认为细菌与不同矿物之间存在不同的作用机制，主要分为直接作用、间接作用和联合作用三种机理。用于浸矿的微生物一般为化能自养细菌，除此之外，一些异养细菌、真菌等微生物在微生物浸出过程中，起着至关重要的作用。相比而言，化能自养细菌在工业浸矿应用中最为常见，包括三类：中温菌、中等嗜热菌和极端嗜热菌，其分类主标准主要是根据细菌所能适应的环境温度。低温菌一般应用于污水处理、环境修复和高效降解等领域，在微生物冶金方面比较少见。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供耐冷嗜酸硫杆菌在氧化浸出黄铁矿和低品位铀矿中的应用及体系和方法，探寻A.ferrivorans的氧化规律，设计黄铁矿作为实验原料，通过分析得到黄铁矿最佳氧化条件；构建A.ferrivorans氧化黄铁矿阶段模型；同时根据最佳氧化条件以UO2作为实验对象，得到最佳条件下铀的浸出规律。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]耐冷嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus.ferrivorans)在氧化浸出黄铁矿和低品位铀矿中的应用。
[0007]本专利技术提供了一种氧化浸出黄铁矿的体系，所述体系的pH值为2.0，所述体系中包
括耐冷嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus.ferrivorans)的菌液、培养基和黄铁矿，所述培养基中含有1g/L
‑
5g/L的Fe
2+
或Fe
3+
。
[0008]优选的是，所述菌液和培养基的体积比为1：9。
[0009]优选的是，所述培养基的组成包括：(NH4)2SO43g/L、K2HPO40.5g/L、KCl 0.1g/L、MgSO40.5g/L、Ca(NO3)20.01g/L和Fe
2+
(1g/L
‑
5g/L)。
[0010]优选的是，所述体系中黄铁矿与体系的质量体积比为0.1g：100mL。
[0011]本专利技术还提供了一种氧化浸出黄铁矿的方法，配制上述的体系，于温度30℃和转速170r/min条件下进行培养。
[0012]本专利技术还提供了一种氧化浸出低品位铀矿的体系，所述体系的pH值为2.0，所述体系中包括耐冷嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus.ferrivorans)的菌液、培养基和低品位铀矿，所述培养基中含有1g/L
‑
5g/L的Fe
2+
或Fe
3+
。
[0013]优选的是，所述体系中菌液和培养基的体积比为1：9，且低品位铀矿与体系的质量体积比为0.1g：100mL。
[0014]优选的是，每100mL所述体系中还包括0.1g黄铁矿。
[0015]本专利技术还提供了一种氧化浸出低品位铀矿的方法，配制上述体系，于温度30℃和转速170r/min条件下进行培养。
[0016]有益效果：本专利技术选取具有铀抗性的耐冷嗜酸硫杆菌作为氧化剂，以黄铁矿及UO2为研究对象；开展了不同铁离子价态能源基底中细菌对铀的氧化浸出性能研究。研究发现，在Fe
2+
条件下A.ferrivorans体系对黄铁矿氧化率为98.05％，在Fe
3+
条件下对黄铁矿氧化率为87.30％。在有Fe
2+
时A.ferrivorans体系对UO2的氧化浸出率为94.70％，添加1g/L黄铁矿后提高至99.96％。本专利技术构建了A.ferrivorans氧化模型，揭示了UO2的氧化浸出机制，为细菌浸铀提供了新的理论依据。
[0017]说明书附图
[0018]图1为A.ferrivorans氧化黄铁矿pH,Eh,∑Fe变化曲线；
[0019]图2为不同能源基底下矿渣的XRD图(A0:细菌+黄铁矿；A1:Fe
2+
+细菌+黄铁矿；A2:Fe
3+
+黄铁矿；A3:Fe
3+
+细菌+黄铁矿；Original：黄铁矿原始矿样)；
[0020]图3为黄铁矿原始矿样SEM图；
[0021]图4为不同价态铁离子能源基底下黄铁矿矿渣的SEM图(A0:细菌+黄铁矿；A1:Fe
2+
+细菌+黄铁矿；A2:Fe
3+
+黄铁矿；A3:Fe
3+
+细菌+黄铁矿)；
[0022]图5为两种不同体系下生成的黄钾铁矾FTIR谱图；
[0023]图6为二次矿物的XRD图谱；
[0024]图7为二次矿物的XPS图谱；
[0025]图8为铀浓度(a)和铀浸出率(b)变化曲线；
[0026]图9为A.ferrivorans氧化黄铁矿浸出UO2阶段模型。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了耐冷嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus.ferrivorans)在氧化浸出黄铁矿和低品位铀矿中的应用。
[0028]本专利技术所述耐冷嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus.ferrivorans简称
A.ferrivorans)，好氧，革兰氏阴性菌，硫杆菌属，是一种耐受性强、化能无机自养型微生物，该菌株能以亚铁、硫、硫代硫酸盐、黄铁矿为能源生长。A.ferrivorans能在5～35℃条件下氧化生长，且低温环境下(5～25℃)氧化Fe
2+
的速率更高。A.ferr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.耐冷嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus.ferrivorans)在氧化浸出黄铁矿和低品位铀矿中的应用。2.一种氧化浸出黄铁矿的体系，其特征在于，所述体系的pH值为2.0，所述体系中包括耐冷嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus.ferrivorans)的菌液、培养基和黄铁矿，所述培养基中含有1g/L
‑
5g/L的Fe
2+
或Fe
3+
。3.根据权利要求2所述体系，其特征在于，所述菌液和培养基的体积比为1：9。4.根据权利要求2或3所述体系，其特征在于，所述培养基的组成包括：(NH4)2SO
4 3g/L、K2HPO
4 0.5g/L、KCl 0.1g/L、MgSO
4 0.5g/L、Ca(NO3)20.01g/L和Fe
2+
(1g/L
‑
5g/L)。5.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清良，邓瑶，王红强，胡鄂明，雷治武，吕俊文，魏小辉，张锐，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：