两种混合菌群浸出铀矿石的正交试验

广东化工 2012年第17期· 28 · 第39卷总第241期两种混合菌群浸出铀矿石的正交试验研究

蔡向鲲，李江，吕飞龙

(东华理工大学，江西抚州 344001)

[摘要]本试验使用两种不同来源的混合菌群，经驯化后，设计L9(33)的正交摇瓶试验来考察温度、pH、菌群搭配三种因素对含钛铀矿石的浸出效果。采用双层平板技术初步分析与鉴定了初始菌与结束菌的种群变化情况；正交分析结果显示适应细菌浸出此类铀矿石的最佳条件是初始pH 2.0，37 ℃恒温，菌群组合为334。

[关键词]双层平板技术；正交试验；细菌浸铀。

[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)17-0028-02

Orthogonal Test of Uranium Bioleaching with Two Kinds of Mixed Bacteria

Cai Xiangkun, Li Jiang, Lv Feilong

(East China Institute of Technology, Fuzhou 344001, China)

Abstract: Using two kinds of mixed bacteria that by domestication in this test, the effect of bioleaching uranium ore in conditions with temperature, pH value and strains was explored by L9(33)orthogonal design. By using overlay technique to identify the changes of mixed bacteria from the beginning and the end. The result by orthogonal design showed that optimum condition for this uranium bioleaching were pH 2.0 in substrate, in constant temperature of 37 ℃, strain was 334.

Keywords: overlay technique；orthogonal design；uranium bioleaching

微生物浸矿过程中，对于菌群的选择至关重要，同时环境温度，浸矿介质(培养基)的pH影响着菌的生长[1-2]，因此在室内进行的菌种驯化以及菌群条件的适应性研究，对于扩大试验及工业生产都具有指导意义。

一般来说，土著菌群对于同一矿区环境的适应能力要优于同类型的其他菌群[3-4]，因此以土著菌群的优势为基础，同时开发多菌种混合作用的生化反应系统有利于多菌种之间的协同作用和共代谢作用的进行，有利于提高生化反应系统的稳定性和耐冲击负荷能力，使菌种能占据各自优势微环境，从而使反应器(包括摇浸、柱浸、堆浸和槽浸等浸矿环境)中的浸出效果更好。

此试验目的在于考察某矿山土著菌群与其他来源的菌群对目标矿石的浸出能力，通过设计正交试验的实验结果，分析极差得到pH、温度与菌群搭配等因素的最佳条件，并通过显著性检验，来验证试验结果的可靠性。

1 材料与方法

1.1 菌种来源

(1)334；某矿山井下矿石分离富集得到的土著菌群；

(2)KT；室内黄铁矿摇瓶实验应用菌群。

1.2 培养基

(1)通用培养基；改良9K培养基；iFeO双层固体培养基；FeO 双层固体培养基；FeSO双层固体培养基；YF单层固体培养基；[5-8]。

(2)摇瓶试验液体培养基；采用矿石制备中泡出的酸化液直接作为培养基，最后得到的酸化液总体积为10 L。另外加入FeSO4·7H2O，Fe2+浓度为3 g/L，硫酸溶液调节pH为1.6，灭菌，备用。

1.3 矿石制备

使用某矿山铀矿石，称取矿石10 kg，混匀后粉碎至1.25 mm 以下。用硫酸溶液对矿石进行酸化，然后逐渐增加酸化液的量，用搅拌器不断搅拌，使溶液的pH控制在1.6左右，24小时内变化值不超过0.05时，酸化结束[9]。将酸化液倒出后，矿石烘干磨碎，从中取出100 g矿石细碎至200目，检测出矿石品位为0.306 %。其余用四分法进行缩分后备用，每份样品为20 g。

1.4 菌种驯化

由于铀矿石酸化液中几乎没有用作细菌生长的Fe2+能源，因此，刚从-80 ℃冰箱中取出的菌种需要用9K培养基进行复壮，接种量为20 %，置于30 ℃恒温摇床培养，转速为160 r/min。待菌种氧化Fe2+能力达到3~4 g/L·d，再采用逐级驯化的方式在9K培养基中添加酸化液(其中FeSO4·7H2O为25 g/L)，直到菌种能适应100 %成分的酸化液为止，以此获得摇瓶试验需要用的菌种。

1.5 正交试验

影响细菌浸矿效果的可能因素主要有菌种、环境温度、pH。采用正交试验设计方案进行试验，每组实验设置三个平行样，菌群KT与土著菌群334做正交试验；设置三组空白组对照试验，以温度为梯度，pH都为1.6。

待菌种驯化好之后，进行扩大培养，准备足够试验使用的菌

液；同时，将矿石及酸化液分装之后进行湿热灭菌，待摇瓶冷却

之后进行接种。试验使用500 mL摇瓶，菌液按20 %接种，矿浆

为10 %，摇床转速为160 r/min。

1.6 分析方法

采用双层平板技术，摇瓶试验开始与结束时，我们将菌液用

无菌水稀释200倍，采用划线法分离菌种。两个菌群分别在iFeO、

FeO、FeSO、YF四种平板表面划线，30 ℃静置培养15天，检测

菌种组成。

试验共进行60天，以铀浸出率结果为标准进行正交分析。铀

的分析；亚钛还原法。

2 结果与讨论

2.1 菌种驯化

见表1。

表1 驯化周期

Tab.1 The time of Species of domesticated

334 KT 驯化级

数培养代数生长时间/h 培养代数生长时间/h

1 29 1 28

复壮

2 24 2 23

1 31 1 29

20 %酸

化液 2 24 2 23

1 3

2 1 30

2 26 2 27

50 %酸

化液

3 23 3 24

1 33 1 34

2 25 2 25

70 %酸

化液

3 23 3 24

1 30 1 34

2 27 2 28

80 %酸

化液

3 2

4 3 24

1 35 1 36

2 26 2 27

100 %酸

化液

3 2

4 3 24

注：5 g/L Fe2+氧化率为95 %~100 %的时间

从表1可以看到，两种菌群从-80 ℃取出用9K进行复壮的时

间都是比较快的，与保存前的氧化能力相比，慢4~5h，说明低温

快速冷冻方法短期内保存菌种的方法，是比较方便有效的；而随

[收稿日期] 2012-10-18

[作者简介] 蔡向鲲(1985-)，男，益阳人，硕士研究生，主要研究方向为微生物浸矿。