采用優(yōu)勢(shì)菌種從電解錳廢渣中浸取錳的研究.pdf

1、微生物冶金是利用微生物從礦物中提取有價(jià)金屬的經(jīng)濟(jì)方法，特別適用于處理貧礦、表外礦及廢礦，并具有成本低、投入小、能耗低、環(huán)境污染小等突出優(yōu)點(diǎn)。在利用微生物浸取錳渣中錳的研究中，選取優(yōu)化的條件，采用對(duì)錳具有較強(qiáng)耐受性和浸取能力的優(yōu)勢(shì)微生物對(duì)錳渣的浸取進(jìn)行研究，考察錳的浸出效率和微生物的代謝活動(dòng)。曹建兵等已從電解錳廢渣土壤及水體中篩選出一株錳抗性強(qiáng)的霉菌A5，并對(duì)其進(jìn)行了初步鑒定。在微生物冶金中，對(duì)高效浸礦菌種的選育和機(jī)理研究意義重大。在本文

2、研究中，通過(guò)擴(kuò)增26S rDNA D1/D2區(qū)序列，進(jìn)一步鑒定為Fusarium屬的其中一個(gè)種。為了研究其在電解錳廢渣浸出中的作用和其浸取電解錳的機(jī)理，以錳渣及Fusarium sp.的特性為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)搖瓶實(shí)驗(yàn)考查了礦漿濃度、接種量、浸取時(shí)間初始pH、金屬離子等因素對(duì)錳浸取效率的影響，從而得出最優(yōu)化的浸取錳的條件，同時(shí)考察了浸取前后Fusarium sp.以及錳渣表征的形態(tài)變化，并對(duì)其浸錳能力進(jìn)行了研究，初步探討了Fusarium s

3、p.的浸錳機(jī)理。
　　 從電解錳廢渣土壤中篩選分離到一株錳抗性強(qiáng)的霉菌A5，已對(duì)其形態(tài)特征進(jìn)行了初步研究。其菌絲細(xì)長(zhǎng)，菌落疏松，菌落表面有棕、綠、褐、米黃不同顏色，培養(yǎng)基正反兩面顏色有一定差異?；?6S rDNA，測(cè)序結(jié)果表明此菌屬于Fusarium屬的一個(gè)種。利用Fusarium sp.進(jìn)行錳渣搖瓶浸出試驗(yàn)，結(jié)果表明，礦漿濃度為10％(m/v)、微生物的接種量為2％(v/v)、浸取時(shí)間為36小時(shí)左右、環(huán)境溫度為28℃、搖瓶振

4、蕩速率為120rpm的條件下，錳的浸出率最高，若當(dāng)?shù)V漿濃度繼續(xù)增加，錳浸出率則會(huì)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；錳浸出率隨時(shí)間的增加而提高，36h時(shí)達(dá)到最大；微生物的接種量變化，對(duì)錳浸出率影響不大。Fe2+和Fe3+的加入能夠有效地提高錳浸出率，但是若是溶液中存在有毒有害金屬離子，如Hg2+，錳的浸出效率則會(huì)大大降低。
　　 采用液相色譜和氣象色譜等手段測(cè)定了微生物浸取錳渣中錳的過(guò)程中浸取溶液中有機(jī)酸的種類(lèi)和含量，對(duì)部分產(chǎn)量較高的有機(jī)酸進(jìn)行了定性

5、定量測(cè)定，確定了6種有機(jī)酸的種類(lèi)和相對(duì)比例。通過(guò)菌體干重法測(cè)定了微生物不同生長(zhǎng)時(shí)期的生物量變化趨勢(shì)，繪制了微生物生長(zhǎng)曲線(xiàn)，結(jié)合不同時(shí)期微生物產(chǎn)生有機(jī)酸的情況，可以發(fā)現(xiàn)，微生物有機(jī)酸的產(chǎn)生與其生長(zhǎng)情況有著較為密切的關(guān)系。在對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期，有機(jī)酸的產(chǎn)生量也急劇增加，因而溶液中有機(jī)酸的濃度會(huì)快速升高；到達(dá)平穩(wěn)期后，有機(jī)酸的產(chǎn)量達(dá)到頂峰，這個(gè)時(shí)候，有機(jī)酸產(chǎn)量保持一種產(chǎn)生與消耗平衡狀態(tài)，即有機(jī)酸的產(chǎn)生速率與消耗速率達(dá)到平衡，表現(xiàn)為有機(jī)酸濃度保持平穩(wěn)。

6、同時(shí)利用電鏡掃描技術(shù)，研究了錳渣顆粒表征在浸取前后錳的形態(tài)變化特征。結(jié)果顯示，浸取前后，錳渣顆粒表征有顯著的變化。浸取前，表面的錳渣呈細(xì)小顆粒狀，相互之間結(jié)合的比較致密。而浸取后，表面的細(xì)小顆粒狀物質(zhì)明顯減少了，取而代之的是內(nèi)部的較大粒徑的錳渣團(tuán)的出現(xiàn)，周?chē)€有絮狀物質(zhì)存在，這顯然就是絲狀霉菌屬微生物Fusarium sp.，可能是Fusarium sp.的吸附作用和其代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸溶解了表面的細(xì)小顆粒狀錳渣。可見(jiàn)，微生物活動(dòng)對(duì)錳渣有

7、一定的促進(jìn)作用。
　　 通過(guò)單獨(dú)外加有機(jī)酸的方式，考察了有機(jī)酸對(duì)錳的浸取能力?？疾炝吮?、檸檬酸、草酸等幾種產(chǎn)量較大、報(bào)道較多的有機(jī)酸單獨(dú)浸取錳渣時(shí)錳的浸取效率，結(jié)果表明，不同濃度的丙酸、檸檬酸和草酸對(duì)錳渣中的錳都有一定的浸取能力。在等摩爾量的有機(jī)酸和相同浸出時(shí)間的條件下，檸檬酸浸取錳渣的能力比較強(qiáng)，且隨著其濃度的增加，錳的浸取效率則越高。浸取15天后外加量為0.5M的檸檬酸對(duì)錳的浸出率達(dá)到55％。錳的浸出效率隨著時(shí)間的增加逐漸

8、升高，15天后基本趨于穩(wěn)定?？梢?jiàn)，有機(jī)酸對(duì)錳有一定的浸取能力，但是由于浸取周期太長(zhǎng)，不利于實(shí)際應(yīng)用。此外，還通過(guò)空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)考察了諸如去離子水、培養(yǎng)基等這些因素對(duì)錳浸取的影響，結(jié)果表明，去離子水對(duì)錳的浸取基本沒(méi)有影響，而培養(yǎng)基則能夠浸出部分錳離子，這主要是因?yàn)榕囵B(yǎng)基中加入了Fe2+和Fe3+等金屬離子，由于這些金屬離子在錳的浸取過(guò)程中有很重要的作用，比如Fe2+是浸取錳的良好還原劑，因而能夠達(dá)到較高的浸取效率。同時(shí)對(duì)浸取前后的Fusar