CC BY
22
((¡Г\ СибАК
^^ Журнал «Инновации в науке» www.sibac.info_№ 6 (82), 2018 г.
ВЫДЕЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗО- И СЕРУОКИСЛЯЮЩЕЙ АССОЦИАЦИИ БАКТЕРИЙ ИЗ ФЛОТОКОНЦЕНТРАТА МЕСТОРОЖДЕНИЯ КОКПАТАС
Магбулова Нигора Алижоновна
преподаватель, Национальный университет Узбекистана имени Мирзо Улугбека,
Узбекистан, г. Ташкент
ISOLATION OF IRON AND SULPHUR-OXIDIZING ASSOCIATION OF BACTERIA FROM THE FLOTOCONCETRATE OF KOKPATAS DEPOSIT
Nigora Magbulova
lecturer, National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek,
Uzbekistan, Tashkent
Ключевые слова: выделение; серуокисляющие; ассоциация бактерий; флотоконцентрат; месторождение Кокпатас; биогеотехнология; Acidithiobacillus ferrooxidans; Halothiobacillus denitrificans; Acidithiobacillus thioox-idans.
Keywords: isolation; sulphur-oxidizing; association of bacteria; flotoconcetrate; of Kokpatas deposit; biogeotech-nology; Acidithiobacillus ferrooxidans; Halothiobacillus denitrificans; Acidithiobacillus thiooxidans.
Введение
В последнее время пристальное внимание металлургов, геохимиков, биотехнологов, микробиологов и других специалистов, работающих в различных отраслях горнорудной промышленности, отводится биогидрометаллургии или биогеотехно-логии. Биогидрометаллургия в последнее время считается одним из перспективных направлений гидрометаллургии, характеризующаяся не только экономической эффективностью и высокой экологично-стью при переработке некондиционных руд различных отвалов, но и способностью заменять традиционные экологически небезопасные пирометаллурги-ческие технологии, используемые в ряде горнорудных рудных предприятий. В перечне стран, используемых биогидрометаллургические методы извлечения цветных, благородных и редких металлов, можно отметить такие как ЮАР, Австралия, США, Канада, Россия, Гана, Испания, Польша, Болгария, Чили, Аргентина, Китай и другие.
Республика Узбекистан входит в первую десятку золотодобывающих стран мира, на ее территории расположено несколько крупных месторождений (Кокпатас, Даугызтау, Зармитан, Биран, Амантайтау и др.), руды которых не были вовлечены в производство вследствие отсутствия эффективной технологии их переработки, хотя научно -исследовательские работы по разработке биотехнологии переработки руд ряда перечисленных месторождений интенсивно проводились.
С 2008 года в Навоийском горнометаллургическом комбинате (НГМК) введена в эксплуатацию биогидрометаллургическая техноло-
гия В10Х на гидрометаллургическом заводе 3 (ГМЗ-3) в Учкудуке для переработки упорных золотомы-шьяковистых руд месторождения Кокпатас [1].
Как правило, при вводе в эксплуатацию новой технологии, тем более биотехнологии, возникает ряд проблем, решение которых может способствовать интенсификации процесса и увеличению сквозного извлечения благородных металлов.
Цель работы: выделение железо- и серуокисля-ющей ассоциации бактерий из флотоконцентрата месторождения Кокпатас.
Материалы и методы исследований
Для выполнения научно-исследовательских работ нами был проведен микробиологический анализ отобранных из различных участков биозавода проб путём рассева методом предельных разведений для мезофильных железо- и серуокисляющих бактерий микроорганизмов на среды: 9К (AcidithiobacШus ferrooxidans), Ваксмана (AcidithюbacШus thiooxidans) и Баалсруда (HabthюbacШus demtrifi-cans) при температуре 28-30С0, и умеренно термофильных железоокисляющих бактерий на среде 9К с уменьшенным содержанием железа (4,8 г/л) и с добавлением дрожжевого экстракта (0,02 мг/л) при температуре 430 и 50С0. Данный метод позволяет определить численность жизнеспособных клеток бактерий. Сроки инкубации посевов составляют 15 суток, титр клеток рассчитывали по таблице Мак Креди по стандартной методике [2-3].
Численность указанных бактерий определяли в следующих пробах, отобранных на различных участках биозавода на ГМЗ-З:
((¡Г\ СибАК
^^ Журнал «Инновации в науке» www.sibac.info_№ 6 (82), 2018 г.
Таблица 1.
Перечень проб, отобранных на ГМЗ-3 для исследования
№ № шифра Наименование пробы рН
1 Реактор 1 Пульпа с 31 реактора цеха биоокисления рН 1,56
2 Реактор 2 Пульпа с 32 реактора цеха биоокисления рН 1,35
3 Реактор 3 Пульпа с 33 реактора цеха биоокисления рН 1,82
4 Реактор 4 Пульпа с 34 реактора цеха биоокисления рН 1,50
5 Реактор 5 Пульпа с 35 реактора цеха биоокисления рН 1,45
6 Реактор 6 Пульпа с 36 реактора цеха биоокисления рН 1,48
7 Реактор 6 биокек Пульпа с 36 реактора цеха биоокисления рН 1,48
8 ПТД-1 Пульпа с разгрузки сгустителя ПТД-1 цеха биоокисления (нижний слив) рН 1,24
9 ПТД-2 Пульпа с разгрузки сгустителя ПТД-2 цеха биоокисления (нижний слив) рН 1,86
10 ПТД-3 Пульпа с разгрузки сгустителя ПТД-3 цеха биоокисления (нижний слив) рН 2,56
В работе использовали общепринятые в микробиологии методы исследования: количество клеток в 1 мл образца определяли, применяя метод десятикратных последовательных разведений на среде 9К с обработкой полученных результатов по таблице Мак Креди; морфологию клеток в образцах культу-ральной жидкости (КЖ) изучали путём микроскопии препаратов под иммерсией, окрашивание клеток культур - метиленовой синью; количество посевного материала составляло 5-50%. Значения рН КЖ определяли на рН-метре марки «Mettler Toledo»; концентрацию окисного и закисного железа в растворе определяли комплексометрическим методом с раствором трилона Б.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Изначально аборигенную микрофлору выделяли из образцов флотационного концентрата месторождения Кокпатас на среде 9К при значении рН 1.4, на качалке с 180 об/мин, при температуре 41оС. При этом процесс биоокисления двухвалентного железа в трёхвалентное длился очень медленно - в течение 12 суток, а то и более. Численность железоокисля-ющих бактерий, находящиеся в концентрате, была незначительна, активность по окислению железа представлена в таблице 2.
Таблица 2.
Динамика процесса биоокисления Fe2+ до Fe3+ первоначально выделенной аборигенной ассоциацией железоокисляющих бактерий из образцов концентрата на среде 9К полной (посев 1:1)
Время инкубации, (сутки) Fe3+ Fe2+ рН
исходное 1,39 10,147 11,537 1,68
1 сутки 1,529 9,591 11,122 1,67
4 сутки 2,919 7,784 10,703 1,61
6 сутки 3,475 8,34 11,815 1,69
7 сутки 4,587 7,180 11,767 1,76
9 сутки 8,764 2,248 11,012 1,74
11 сутки 11,08 Следы 11,08 1,78
12 сутки 11,08 - 11,08 1,76
Как видно из данных, представленных в таблице 2 процесс биоокисления концентрата изначально выделенной ассоциацией бактерий проходил за 12 суток при значении рН 1,61 - 1,78.
После того, как жидкая фаза в образцах с концентратом приобретала сначала желтый, а затем коньячный цвет наблюдалось 100%-ное окисление двухвалентного железа до трехвалентного, а при микроскопии выявлены клетки железоокисляющих бактерий, - мы приступили к выявлению активной ассоциации среди аборигенной микрофлоры железоокисляющих культур. Для этого КЖ с концентрата высевали на полную среду 9К в соотношении (1:1). Инкубацию проводили при 180 об/мин, 41оС, рН 2,0-2.05. В динамике эксперимента следили за скоростью процесса окисления двухвалентного железа и значениями рН.
Периодические пересевы КЖ 1:1 на среде 9К проводили так часто, как только двухвалентное железо переходило полностью в трёхвалентное при 41 оС, 180 об/мин и рН 2,0-2,05.
Таким образом, нами были отработаны оптимальные параметры для роста и окислительной активности ацидофильной ассоциации железоокисля-ющих бактерий, выделенной из флотационного концентрата месторождения Кокпатас.
На рис.1 представлен процесс биоокисления двухвалентного железа при различных значениях рН. Как видно из данных, представленных на рисунке, в данных условиях культивирования оптимальной величиной рН является 2,0-2,05, при которой наблюдается активное активно размножение железоокисляющих бактерий и быстрее начинается процесс биоокисления двухвалентного железа. При величине рН 2,0-2,05 окисление железа происходит
СибАК
www.sibac.info_
за 20-22 часа, а при значении рН 1,4-1,5 за это время окисляется только 1,2 г/л железа, а полное окисление наблюдается за 120 часов. Таким образом, в
Журнал «Инновации в науке» _№ 6 (82), 2018 г.
данных условиях культивирования на среде 9К наблюдается обратная корреляция.
Рисунок 1. Влияние значений рН на продолжительность биоокисления двухвалентного железа выделенной из концентрата ацидофильной ассоциации железо- и серуокисляющих бактерий
Следующий этап работы заключался в активации культуры при посеве на среду 9К 1:1. Пассажи проводили через каждые промежутки времени, ко-
гда исчезало двухвалентное железо. Через 10-12 пассажей цикл окисления сократился до 4 суток. Данные представлены в таблице 3.
Таблица 3.
Динамика процесса биоокисления концентрата аборигенной микрофлорой на среде 9К полной
(при посеве 1:1) (после 10-12 пассажей)
Время инкубации (сутки) Рез+ Fe2+ Feобщ рН
исходное 3,614 7,089 10,703 1,90
1 4,031 6,506 10,537 1,83
2 4,587 5,811 10,398 1,93
3 10,257 Следы 10,257 1,94
4 10,980 - 10,980 1,98
После получения довольно активной и однородной ассоциации железоокисляющих бактерий, начали сокращать процент посевного материала с 50% до 10%. В итоге, через 10-12 пассажей у выделенной
аборигенной ассоциации при посеве 1:10 процесс окисления двухвалентного железа сократился до 2 суток, а затем и до 20-22 часов. Данные представлены в таблицах 4 и 5.
Таблица 4.
Динамика процесс окисления двухвалентного железа до трехвалентного на среде 9К при 10% посевного
материала (10-12 пассажей)
Время инкубации (сутки) Fe3+ Fe2+ Feобщ рН
исходное 2,363 8,506 10,869 1,90
1 5,699 4,865 10,564 1,99
2 9,452 - 9,452 1,98
Таблица 5.
Процесс окисления активной ассоциацией двухвалентного железа в трехвалентное (посев 1:10) при
исходном титре клеток 108кл/мл
Время инкубации (час) Fe3+ Fe2+ Feобщ рН
исх 2,448 8,255 10,703 2,05
22 часа 10,564 - 10,564 1,87
СибАК
www.sibac.info_
Как видно из представленных данных активную ассоциацию железоокисляющих бактерий получили путём нескольких пассажей изначально выделенной аборигенной ассоциативной культуры на среде 9К сначала в соотношении 1:1 (50% КЖ+50% среды 9К), затем после аналогичных 10-12 пассажей в соотношении 1:10 также на среде 9К.
В результате проведенных исследований за небольшой довольно срок нами была получена очень
Журнал «Инновации в науке» _№ 6 (82), 2018 г.
активная по окислительной способности ассоциация железоокисляющих бактерий, окисляющая Fe2+ до Fe3+ в течение 20-22 часов и имеющая титр клеток 107-8кл/мл.
Таким образом, среди выделенной микрофлоры железоокисляющих бактерий нами была отобрана активная её ассоциация, характеризующаяся высоким биотехнологическим потенциалом.
Список литературы:
1. Адамов Э.В., Панин В.В. Биотехнология металлов. Курс лекций // Москва, Изд-во МИСиС, 2005, с. 138;
2. Биогеотехнология металлов. Практическое руководство//Москва, ГКНТ, Изд-во Центра Международных проектов, (под редакцией Каравайко Г.И.), 1989, 375 с.;
3. Егоров Н.С. Практикум по микробиологии - Москва. 1995. Из-во МГУ. 1995. 307с.
