Консорциум штаммов микроорганизмов Acidithiobacillus ferrooxidans FTI, Acidithiobacillus ferrooxidans FT2, Acidithiobacillus ferrooxidans FT3, Sulfobacillus termosulfidooxidans ST3-1, Sulfobacillus termosulfidooxidans ST3-2, Sulfobacillus termosulfidooxidans ST7, Sulfobacillus termosulfidooxidans ST2, используемый для выщелачивания сульфидных руд

(51) 22 3/18 (2006.01) 22 3/20 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ КазНИИППП под номером В-349,2,депонированной в ТОО КазНИИППП под номером В-350,3,депонированной в ТОО КазНИИППП под номером В-351. Умеренно термофильны микроорганизмы представлены штаммами. 3-1, депонированной в ТОО КазНИИППП под номером В-352, . 3-2, депонированной в ТОО КазНИИППП под номером В-353,7, депонированной в ТОО КазНИИППП под номером В-354,2, депонированной в ТОО КазНИИППП под номером В-368. Свидетельство о депонировании от 25.08.2011 года Депозитария ТОО Казахского научно-исследовательского института перерабатывающей и пищевой промышленности 050060, г. Алматы, пр. Гагарина, 238 Г. Технический результат изобретения заключается в выделении штаммов доминирующих в рудных месторождениях Акмолинской области с высоким содержанием мышьяка и созданием консорциума мезофильных и умеренно термофильных микроорганизмов. Технический результат заключается также в сочетании железоокисляющих и сероокисляющих бактерий консорциума,в применении микроорганизмов способных расти при широком температурном диапазоне (15-50 С), в применении кислотообразующих бактерий (3-1, 3-2) более толерантных к относительно высоким значениям рН(4,5-5,0), которые способны, снижая кислотность среды, создавать более благоприятные условия роста для более ацидофильных сероокисляющих(кислотообразующих) и железоокисляющих бактерий. Применение кислотообразующих бактерий более устойчивых к относительно высоким значениям рН (4,5-5,0) позволяет значительно снизить расход реагентов при кучном выщелачивании.(72) Раманкулов Ерлан Мирхайдарович Балпанов Дархан Серикович Тен Олег Андреевич Жусупов Серик Искакович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Национальный центр биотехнологии Республики Казахстан Комитет науки Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) КОНСОРЦИУМ ШТАММОВ МИКРООРГАНИЗМОВ,2,7,2,ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ СУЛЬФИДНЫХ РУД(57) Изобретение относится к микробиологии и биотехнологии. Может быть использовано в биогидрометаллургической технологии извлечения золота и/или других металлов для переработки упорных сульфидных пиритных и арсенопиритных руд. Задачей изобретения является получение консорциума мезофильных и умеренно термофильных хемолитотрофных микроорганизмов окисляющих сульфидные минералы. Задача решена выделением штаммов доминирующих в рудных месторождениях Акмолинской области с высоким содержанием мышьяка и созданием консорциума мезофильных и умеренно термофильных микроорганизмов. Мезофильные микроорганизмы консорциума представлены штаммами Изобретение относится к микробиологии и биотехнологии. Может быть использовано в биогидрометаллургической технологии извлечения золота и/или других металлов для переработки упорных сульфидных пиритных и арсенопиритных руд. В упорных рудах, как правило, присутствуют такие сульфидные минералы как пирит и арсенопирит, которые могут значительно снизить степень извлечения золота цианированием. В них также часто присутствуют углистые вещества,обладающие сорбционной активностью по отношению к золотоцианистому комплексу. Тонкодисперсные частицы золота в сульфидных рудах чаще всего находится в ассоциации с арсенопиритом. Для вскрытия тонкодисперсного золота из сульфидных минералов в промышленности применяются пирометаллургии ческие(автоклавное выщелачивание,бактериальное окисление) методы. Преимуществом бактериального окисления сульфидных минералов как предварительной операции перед сорбционным цианированием является его экономическая эффективность(низкие капитальные и эксплуатационные затраты) при более высоком извлечении металла, а так же экологическая безопасность и отсутствие загрязнения окружающей среды вредными выбросами. Известна технология(, Р.С.(-, 1997) в которой для биоокисления сульфидных концентратов применяется консорциум., . и археи , окисляющих сульфидные золотосодержащие минералы, серу и закисное железо при температуре 45-50 С. Недостатками известного способа являются- высокий расход серной кислоты для поддержания оптимального рН пульпы, при биоокислении концентратов со значительным содержанием карбонатов- увеличение при высоких температурах 45-50 С и выше сорбционной активности углистых веществ,присутствующих в концентратах. Известен способ переработки продуктов,содержащих сульфиды металлов (сульфиды никеля и меди) (Патент СА 2282848, С 22 В 3/18, 20.09.1999),включающий биологическое окисление минеральных концентратов при помощи консорциума бактерий, ,, ,и археи . Недостатками данного способа также являются большой расход серной кислоты для поддержания оптимального для бактерий рН в пульпе и высокая энергоемкость процесса. Задачей изобретения является получение консорциума мезофильных и умеренно термофильных хемолитотрофных микроорганизмов окисляющих сульфидные минералы. Задача решена выделением штаммов мезофильных и умеренно термофильных микроорганизмов доминирующих в рудных месторождениях Акмолинской области с высоким содержанием мышьяка и созданием на их основе консорциума. Мезофильные микроорганизмы представлены штаммами 1, депонирован в ТОО КазНИИППП под номером В-349,2, депонирован в ТОО КазНИИППП под номером В-350,3,депонирован в ТОО КазНИИППП под номером В 351. Умеренно термофильные микроорганизмы представлены штаммами. 3-1,депонирован в ТОО КазНИИППП под номером В 352,. 3-2, депонирован в ТОО КазНИИППП под номером В-353.7, депонирован в ТОО КазНИИППП под номером В-3542, депонирован в ТОО КазНИИППП под номером -368. Свидетельство о депонировании от 25.08.2011 года Депозитария ТОО Казахского научно-исследовательского института перерабатывающей и пищевой промышленности 050060, г. Алматы, пр. Гагарина, 238 Г. Технический результат изобретения заключается в выделении штаммов доминирующих в рудных месторождениях Акмолинской области с высоким содержанием мышьяка и созданием консорциума мезофильных и умеренно термофильных микроорганизмов. Технический результат заключается также в сочетании в консорциуме железоокисляющих и сероокисляющих бактерий,в применении микроорганизмов способных к росту при широком температурном диапазоне (15-50 С), в применении кислотообразующих бактерий (3-1, 3-2) растущих при относительно высоких значениям рН(4,5-5,0). В процессе своего роста данные микроорганизмы еще более снижают рН среды (1,52), создавая тем самым благоприятные условия для роста более ацидофильных сероокисляющих(кислотообразующих) и железоокисляющих бактерий. Применение кислотообразующих бактерий более устойчивых к относительно высоким значениям рН (4,5-5,0) позволяет значительно снизить расход серной кислоты при кучном выщелачивании. Определены основные характеристики бактерий.штамм 1 выделен из шахтной воды месторождения Кварцитовые Горки на среде 9 К. Штамм 1 имеет следующие характеристики Морфологические признаки. Это грамотрицательная бактерия. Клетки мелкие палочковидные одиночные и сдвоенные. Размер клеток 0,51,0-4,0 мкм. Спор не образуют. Культуральные признаки. На минеральной питательной среде с закисным железом (О 47 Н 2 О) образует помутнение,выпадение небольшого осадка и появление бурого цвета за счет окисления закисного железа в окисное. На минеральной питательной среде с элементарной серой образует помутнение и оседание серы за счет образуемых бактериями ПАВ. Физиолого-биохимические свойства. Аэроб. Конструктивный обмен автотрофный. Органические вещества ингибируют рост. Энергию для автотрофной фиксацией углекислоты получает за счет окисления закисного железа, сульфидов и восстановленных соединений серы. Рост на среде с элементарной серой происходит без адаптации. Рост бактерий и окисление неорганических субстратов происходит в диапазоне температур 15-35 С. Оптимальная температура роста составляет 291 С. Оптимальное значение рН при росте на закисном железе и сульфидных минералах 1,80,1. Пределы рН в процессе окисления 2 и сульфидных минералов составляют 1,4-2,4. Оптимальное исходное значение рН при росте на элементарной сере 4,0. Максимальное снижение рН на среде с серой до 1,4.штамм 2 выделен из шахтной воды месторождения Кварцитовые Горки на среде 9 К. Штамм 2 имеет следующие характеристики Морфологические признаки. Это грамотрицательный микроорганизм. Клетки мелкие палочки, одиночные и сдвоенные. Размер клеток 0,51,0-4,0 мкм. Спор не образует. Культуральные признаки. На минеральной жидкой питательной среде с образует закисным железом(О 47 Н 2 О) помутнение, выпадение небольшого осадка и появление бурой окраски за счет окисления закисного железа в окисное. На минеральной питательной среде с элементарной серой образует помутнение. Физиолого-биохимические свойства. Аэроб. Конструктивный обмен автотрофный. Органические вещества ингибируют рост. Энергию для автотрофной фиксацией углекислоты получает за счет окисления закисного железа, сульфидов и восстановленных соединений серы. Рост на среде с элементарной серой происходит после предварительной адаптации. Рост бактерий и окисление энергетических субстратов происходит при температуре 15-35 С. Оптимальная температура роста составляет 291 С. Оптимальное значение рН при росте на закисном железе и сульфидных минералах 1,90,1. Пределы рН в процессе окисления 2 и сульфидных минералов составляют 1,4-2,4. Оптимальное исходное значение рН при росте на элементарной сере 4,0.штамм 3 выделен из окисленной руды месторождения Бестобе(карьер). Штамм 3 имеет следующие характеристики Морфологические признаки. Это мелкая грамотрицательная палочка. Клетки короткие, слегка утолщенные, одиночные и сдвоенные. Размер клеток 0,61,0-3,0 мкм. Спор не образуют. Культуральные признаки. На минеральной жидкой питательной среде с закисным железом(О 47 Н 2 О) образует помутнение, выпадение небольшого осадка и появление бурой окраски за счет окисления закисного железа в окисное. На минеральной питательной среде с элементарной серой образует помутнение. Физиолого-биохимические свойства. Аэроб. Конструктивный обмен автотрофный. Органические вещества ингибируют рост. Энергию для автотрофной фиксацией углекислоты получает за счет окисления закисного железа, сульфидов и восстановленных соединений серы. Рост на среде с элементарной серой происходит после предварительной адаптации. Рост бактерий и окисление энергетических субстратов происходит при температуре 15-35 С. Оптимальная температура роста составляет 291 С. Оптимальное значение рН при росте на закисном железе и сульфидных минералах 1,90,1. Пределы рН в процессе окисления 2 и сульфидных минералов составляют 1,4-2,4. Оптимальное исходное значение рН при росте на элементарной сере 4,0., штамм 2 выделен из руды месторождения Бестобе (шахта западная) на среде 9., штамм 2 имеет следующие характеристики. Морфологические признаки. Грамположительная палочка. Клетки с закругленными концами. Размер клеток 0,6-0,81,06,0 мкм. Клетки одиночные, сдвоенные и в коротких цепочках. Образуют споры. Культуральные признаки. На питательной минеральной среде с 4 г/л 2 образует помутнение и появление оранжевого цвета среды за счет окисления закисного железа в окисное. На минеральной питательной среде с элементарной серой образует помутнение и оседание серы. Физиолого-биохимические свойства. Аэроб. Конструктивный обмен миксотрофный(кроме автотрофной фиксацией СО 2 нуждаются в незначительных добавках органических веществ). Получает энергию за счет окисления закисного железа, сульфидных минералов и восстановленных соединений серы. Автотрофный рост очень слабый. Рост на среде с элементарной серой происходит без адаптации. Рост бактерий и окисление энергетических субстратов происходит при температуре 25-50 С. Оптимальная температура роста составляет 421 С. Оптимальное значение рН при росте на закисном железе и сульфидных минералах 1,90,1. Пределы рН в процессе окисления 2 и сульфидных минералов составляют 1,5-2,4. Оптимальное исходное значение рН при росте на элементарной сере 3,0., штамм 7 выделен из руды месторождения Аксу (шахта) на среде 9., штамм 7 имеет следующие характеристики. Морфологические признаки. Представляют из себя грамположительные палочки. Клетки с закругленными концами. Размер клеток 0,6-0,81,0-6,0 мкм. Клетки одиночные,сдвоенные и в коротких цепочках. Образуют споры. При росте на среде с серой может образовывать включения. Культуральные признаки. На питательной минеральной среде с 4 г/л 2 образует помутнение и появление оранжевого цвета среды за счет окисления закисного железа в окисное. На минеральной питательной среде с элементарной серой образует помутнение и оседание серы. Физиолого-биохимические свойства. Аэроб. Конструктивный обмен миксотрофный(кроме автотрофной фиксацией СО 2 нуждаются в незначительных добавках органических веществ). Получают энергию за счет окисления закисного железа, сульфидных минералов и восстановленных соединений серы. Автотрофный рост очень слабый. Рост на среде с элементарной серой происходит без адаптации. Рост бактерий и окисление энергетических субстратов происходит при температуре 25-50 С. Оптимальная температура роста составляет 421 С. Оптимальное значение рН при росте на закисном железе и сульфидных минералах 1,90,1. Пределы рН в процессе окисления 2 и сульфидных минералов составляют 1,5-2,4. Оптимальное исходное значение рН при росте на элементарной сере 3,0.., штамм 3-1 выделен из материала месторождения Кварцитовые Горки(отвал) на среде Ваксмана., штамм 3-1 имеет следующие характеристики. Морфологические признаки. Представляют из себя грамположительные палочки. Клетки с закругленными концами. Размер клеток 0,6-0,81,0-6,0 мкм. Клетки одиночные,сдвоенные и в коротких цепочках. Образуют споры. При росте на среде с серой может образовывать включения. Культуральные признаки. При росте на минеральной питательной среде с тиосульфатом или элементарной серой образует помутнение. На агаризованной среде с тиосульфатом образует мелкие округлые колонии с ровными краями матового цвета. Физиолого-биохимические свойства. Аэроб. Конструктивный обмен миксотрофный(кроме автотрофной фиксацией СО 2 нуждается в незначительных добавках органических веществ). Получает энергию за счет окисления восстановленных соединений серы. Более лучший рост происходит на среде с тиосульфатом. Окисления закисного железа не выявлено. Рост бактерий и окисление энергетических субстратов происходит при температуре 20-50 С. Оптимальная температура роста составляет 451 С. Оптимальное 4 исходное значение рН при росте на тиосульфате и сере 4,5.., штамм 3-2 выделен из материала месторождения Кварцитовые Горки(отвал) на среде Ваксмана., штамм 3-2 имеет следующие характеристики. Морфологические признаки. Представляют из себя грамположительные палочки. Клетки с закругленными концами. Размер клеток 0,6-0,81,0-6,0 мкм. Клетки одиночные,сдвоенные и в коротких цепочках. Образуют споры. При росте на среде с серой могут образовывать включения. Культуральные признаки. При росте на минеральной питательной среде с тиосульфатом или элементарной серой образуют помутнение. На агаризованной среде с тиосульфатом образуют мелкие округлые колонии матового цвета. Физиолого-биохимические свойства. Аэроб. Конструктивный обмен миксотрофный(кроме автотрофной фиксацией СО 2 нуждаются в незначительных добавках органических веществ). На агаризованной среде растет без внесения органических добавок. Получает энергию за счет окисления восстановленных соединений серы. Более лучший рост происходит на среде с элементарной серой. Окисления закисного железа не выявлено. Рост бактерий и окисление энергетических субстратов происходит при температуре 20-50 С. Оптимальная температура для роста составляет 451 С. Оптимальное исходное значение рН при росте на элементарной тиосульфате и сере 4,0. Сущность изобретения поясняется следующими конкретными примерами Пример 1. Опыт проводили на среде Ваксмана с элементарной серой. Исходное значение рН 4,5. В качестве инокулята использовали консорциум сероокисляющих микроорганизм. 3-1,. 3-2. Процесс выщелачивания проводили на качалке при 200 об/мин и температуре 42 С в течение 7 суток. Динамика роста и кислотообразования представлена на фиг.1. Фиг.1 - Динамика роста сероокисляющего штамма 3-2 на среде Ваксмана с элементарной серой. После периода лаг фазы в течение 2 суток культура переходит в стадию активного роста и окисления серы. Наиболее активная стадия роста начинается при достижении оптимального значения рН. На 7 сутки роста рН среды достигает значения 2,46, при котором активно протекают процессы биоокисления сульфидных минералов. Пример 2. Опыт проводили на среде 9 К с 10 руды без дополнительного внесения закисного железа,количество посевного материала 10. Химический состав концентрата приведен в таблице 1. Таблица 1 Результаты химического анализа золотосодержащего флотоконцентрата В качестве инокулята использовали не адаптированную культуру .-1. Процесс выщелачивания проводили на качалках при 200 об/мин и температуре 30 С. Динамика роста .-1 на среде 9 К с 10 концентрата представлена на фиг.2. Фиг.2 - Динамика роста .-1 (1) и изменение концентрации окисного (2) и закисного(3) железа в жидкой фазе при биоокислении золотосодержащего пиритного концентрата. После периода лаг-фазы длившегося 6 суток началась фаза экспоненциального роста, которая продолжалась в течение 9 суток. На 15 сутки роста титр клеток достиг 109, затем скорость роста замедлилась. Рост концентрации закисного железа в течение первых 7 суток происходит за счет химического окисления пирита, приходится на лагфазу и объясняется низкой бактериальной активностью .-1 22(О 4)33 О 42 Последующее резкое снижение концентрации двухвалентного железа совпадает с началом активного роста .-1 - окисляющей закисное железо в трехвалентную форму. Динамика накопления ионов трехвалетного железа совпадает с динамикой роста культуры .-1 рост начинается на 6-7 сутки, достигает своего максимума на 18-19 сутки роста, что совпадает с максимальным титром штамма .-1. Содержание трехвалентного железа в культуральной жидкости к окончанию процесса более 20 г/л. На фиг.3 показано изменение рН и окислительно-восстановительного потенциалав процессе биоокисления. Фиг.3 Изменение(1) и(2) в пульпе при биоокислении золотосодержащего пиритного флотоконцентрата. В течение всего процесса биоокисленияпостепенно возрастал и на 7 сутки культивирования достиг значения 420 мВ, что совпадает с началом активного роста и биоокисления пиритного концентрата. После 14 суток, когда значение окислительно-восстановительного потенциала достигла значения 530 мВ, скорость увеличения окислительно-восстановительного потенциала снизилась, и к окончанию процессасоставил 535 мВ. Активное снижение рН началось после 8 суток роста и совпадает с началом экспоненциальной фазой роста .-1. На 10 и 11 сутки роста рН снизился до 1,5, на 20 сутки роста рН снизился до 1,2. Всего за 20 суток в результате биоокисления в жидкую фазу перешло 65,84 пиритного железа. Кроме того, обращает на себя факт высокое содержание в культуральной жидкости ионов трехвалентного железа - более 25 г/л, при почти нулевом значении ионов двухвалентного железа. Данные факты говорят о перспективности использования консорциума в биогеотехнологии добычи металлов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Консорциум мезофильных и умерено термофильных хемолитотрофных микроорганизмов(В-351),3-1 (В-352),3-2 (В-353),7 (В-354),2 (В-368),депонированный в ТОО Казахский научноисследовательский институт перерабатывающей и пищевой промышленности, используемый для выщелачивания сульфидных руд.