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0 引言
当今世界的矿产资源日益枯竭,原矿品位不断降低,性质越来越复杂,有用矿物的嵌布粒度越来越细,给开采和选矿造成极大的困难,人们不得不把眼光投向低品位的矿石和大量的尾矿,研究采用微生物矿物技术开发利用贫矿资源。在此情况下,微生物在矿物分离方面的作用逐渐引起人们的重视,它既可用于矿物的就地浸出,也可用于矿物、废水废渣处理,回收有用矿物,并且微生物浸矿具有生产成本低、投资少、工艺流程短、设备简单、环境友好、能处理复杂多金属矿物等优点,因此细菌浸矿的广泛应用,将引起传统矿物加工产业的重大变革,为人类、资源与环境的可持续发展开辟广阔的前景。
然而矿物微生物技术的不足之处是微生物浸出速率较慢、生产周期长,其关键是所使用的菌种活性不高,多为天然的菌种或经人工驯化的菌种。工业上微生物选育成功的例子遍布整个微生物工业史,如发酵制药业的青霉素从20个单位提高到60000个单位,但对于自养型浸矿菌种,由于其特殊的生存环境要求和特别缓慢的生长,使得它们难以培养。因此,难以研究它们的生理生化反应和遗传基础以及作进一步的遗传改良。科研人员在提高浸矿微生物菌种活性工作方面作了许多工作,本文对生物冶金菌种及其选育研究现状作了简要的回顾与分析,这些选育方法包括菌种驯化、诱变和基因工程,并提出了今后浸矿微生物菌种选育的研究方向。
1浸矿微生物
浸矿微生物是可以直接或间接地参与金属硫化矿或氧化物的氧化和溶解过程的微生物。细菌对矿物分离的作用主要来源于:1)微生物代谢的分泌物对目标矿物的选择性吸附、中和、氧化还原等作用;2)微生物选择性地将目标矿物成分吸收进入代谢环节,然后以另外一种形态或价态将矿物成分释放于环境中;3)微生物本身对目标矿物的选择性吸附、中和等作用;4)微生物分泌物及代谢过程对目标矿物复杂的吸附、氧化还原等物化作用。
据报道可用于浸矿的细菌有几十种,按其生长的最佳温度可以分为3类,即中温菌、中等嗜热菌和高温菌。一些常用浸矿细菌的主要性质见表1。
2 浸矿微生物选育的意义与方法
2.1选育的意义
菌种选育包括选种和育种。选种即根据微生物的特性,应用各种筛选方法从自然界和生产中选择需要的菌种;育种即进一步提高已有菌种的某种性能,使其更符合需要,一般通过诱变和杂交来实现。变异菌株中通常只有少数在某些性能方面比初始菌株有所提高,育种工作中也存在选种问题,选出的新菌种有待通过育种过程提高其性能,选种与育种有紧密联系[1]。目前,微生物冶金中的硬件设施和工艺流程已经比较成熟,但浸矿微生物生长速度慢,只有大肠杆菌的万分之一,且在实际浸矿体系中,表面活性剂、重金属离子、卤素离子等含量超过一定浓度时,将抑制细菌生长,甚至造成菌体死亡[2]。因此,要想充分发挥微生物浸矿方法的优势,提高其矿物浸出效果,除了进一步改进工艺外,更重要的是要加强高效菌株的选育工作,改良菌种以获得能适用多种矿石、适应能力强、氧化活性高并能大规模应用的高效工程菌。
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