细菌聚金矿石
现在生物浸金的研究方向包括通过磁化、加入金属离子催化,研究适合的温度、pH值,以及细菌的驯化、诱变等方法提高浸矿速度。目前,已经发现这些方法都能有效地提高浸金的效率。改进细菌氧化浸出金矿石的研究归纳起来为物理、化学、生物3个方面。
1、物理法
磁化是通过提高水的溶氧量以及提高矿物的溶解度、细菌的生物活性而提高浸金效率;还有优化浸矿的矿浆温度、pH 值、电位等,都可以提高细菌的活力和生物酶活性。如Yunderd等通过这个方法提高了氧化亚铁硫杆菌生长率,从而提高浸矿效率。邓天龙等通过磁化强化了生物浸矿的效果。其中,通过提高温度培养驯化耐高温菌种的方法是未来的发展方向,在国内外受到广泛重视。
2、化学法
金属离子在某些情况通过置换矿物中的金属离子起催化作用。如蒋金龙等发现Ag+能极大地提高金属浸出率。当然某些离子特别是重金属离子浓度过高反而对细菌有毒性,会抑制浸矿作用。催化离子浸出效果作用的差异主要是由于催化离子毒性对细菌生长影响造成的。此外,由于细菌的生长需要各种营养元素,如N、P、K、O、C、S以及各种氨基酸等,对这些营养元素浓度的合理控制能最大限度的促进细菌的生长,进而提高浸矿的效率,缩短浸矿时间。
3、生物法
生物方法是研究最多也是最有前景的方法。细菌种的驯化诱变是生物工程的方法,主要通过改变细菌的遗传性状的方法提高浸矿效率。驯化是通过逐步提高目标菌培养液的矿物浓度,降低营养物浓度,使细菌的营养供体由营养物逐步转变为矿物,进而依靠细菌的自发突变选育对矿物有特异分解能力的突变菌,从而降低浸矿成本,提高浸矿效率。这种方法成熟稳定,但突变效率低,需要做大量的细菌培养驯化工作。诱变主要通过化学诱变剂(亚硝基胍化合物等)、物理诱变方法(紫外线、微波、激光等) 使细菌的DNA 链发生随机突变,然后通过显微形态观察或化学检测的方法挑选出有利的变异菌株,并进一步培养观察。有时通过多次诱变、复合诱变以及驯化培养,才能得到所需要的目标菌。张在海等人就曾对氧化亚铁硫杆菌的诱变进行过研究,对获得遗传稳定、氧化效率高的突变株进行了有益的探讨。
总之,生物浸金一方面通过菌种选育培养对矿物具有特异分解能力的突变菌或选择合适的pH 值、温度、离子浓度、含氧量等,使细菌处于旺盛的新陈代谢中,从而缩短浸矿时间,降低成本提高效率;另一个方面通过传质动力学研究,分析矿料粒度、浸出搅拌频率、矿石种类、矿浆类型等因素对提高浸出速度的影响。这些方法的研究都处于发展初期,也吸引了大量研究者,今后还有很大的开发空间。