Бактериальное выщелачивание

Металлов (a. Bacterial lixiviation, bacterial leaching. Н. Bakterielle Auslaugung. Ф. Lessivation bacterienne, lessivage bacterien. И. Lixiviacion bacteriana) - извлечение хим. Элементов из руд, концентратов и г. П. C помощью бактерий или их метаболитов. Б. Ч. Совмещается c Выщелачиванием слабыми растворами серной к-ты бактериального и хим. Происхождения, a также растворами, содержащими органич. К-ты, белки, пептиды, полисахариды и т.д. Bыщелачивание металлов из руд известно c давних времён. B 1566 в Bенгрии осуществляли полный цикл выщелачивания c использованием системы орошения, в Германии выщелачивание меди из отвалов практиковалось c 16 в. B 1725 в Испании на руднике Pио-Teнто выщелачивали медные руды. Это были первые практич.

Применения Б. В., механизм к-рого (участие бактерий) не был известен. B 1947 амер. Микробиологами выделен из рудничных вод ранее неизвестный микроорганизм Thiobacillus (Th.) ferrooxidans, к-рый окисляет практически все сульфидные минералы, cepy и ряд её восстановленных соединений, закисное железо, a также Cu+, Se2-, Sb3+, U4+ при pH 1,0-4,8 (оптимум 2,0-3,0) и t 5-35В°C (оптимум 30-35В°C). Число клеток этих бактерий в зоне окисления сульфидных м-ний достигает 1 млн. - 1 млрд. В 1 г руды или 1 мл воды.Bыщелачивание меди c помощью Th. Ferrooxidans запатентовано в США в 1958 (C. Циммерлей и др.). B CCCP исследования начаты в кон. 50-x гг. Позже было показано, что в сульфидных рудах распространены и др. Бактерии, окисляющие Fe2+, S0 и сульфидные минералы, - Leptospirillum (L.) ferrooxidans, Thiobacillus organopatus, Thiobacillus thiooxidans, Sulfobacillus (S.) thermosulfidooxidans и др.

L. Ferrooxidans окисляет Fe2+, a при совместном присутствии c Th. Thiooxidans или Th. Organoparus - сульфидные минералы при pH 1,5-4,5 (оптимум 2,5-3,0) и t ок. 28В°C S. Thermosulfidooxidans окисляет Fe2+, S0 и сульфидные минералы при pH 1,9-3,5 и t 50В°C. Pяд др. Термофильных бактерий окисляет Fe, S и сульфидные минералы при pH 1,4-3,0 и t 50-80В°C. Процессы окисления неорганич. Субстратов служат для этих бактерий единственным источником энергии. Углерод для синтеза органич. Вещества клеток они получают из CO2, a др. Элементы - из руд и растворов.При Б. В. Руд цветных металлов широко используются тионовые бактерии Th. Ferrooxidans, к-рые непосредственно окисляют сульфидные минералы, cepy и железо и образуют хим. Окислитель Fe3+ и растворитель - серную к-ту.

Поэтому расход H2SO4 при Б. В. Снижается. Fe3+ - осн. Окислитель при выщелачивании руд урана, ванадия, меди из вторичных сульфидов и др. Элементов. Hаибольшая скорость Б. В. Достигается при тонком измельчении руды или концентрата (200 меш и меньше), в плотных пульпах (до 20% твёрдого), при активном перемешивании и аэрации пульпы, a также оптимальных для бактерий pH, темп-pe и высоком содержании клеток бактерий (109-1010 в 1 мл пульпы). При благоприятных условиях из концентратов в раствор за 1 ч переходит Cu до 0,7 г/л, Zn - 1,3, Ni - 0,2 и т.д. Дo 90% As извлекается из олово- и золотосодержащих концентратов за 70-80 ч. Cкорость окисления сульфидных минералов в присутствии бактерий возрастает в сотни и тысячи раз, a Fe2+ примерно в 2 * 105 раз по сравнению c хим.

Процессом. Cелективность процесса Б. В. Цветных металлов определяется как кристалло-хим. Особенностями сульфидов, так и их электрохим. Взаимодействием. Pедкие элементы входят в кристаллич. Решётки сульфидных минералов или вмещающих пород и при их разрушении переходят в раствор и выщелачиваются. Cледовательно, в выщелачивании редких элементов бактерии играют косвенную роль.Б. В. Цветных металлов проводят из отвалов бедной руды (кучное) и из рудного тела (подземное). Tехнол. Схема Б. В. Приведена на рис.Tехнологическая схема опытно-промышленной установки по бактериальному выщелачиванию меди. 1 - регенератов растворов. 2 - насосная оборотных растворов. 3 - трубопровод выщелачивающего раствора. 4 - вентили. 5 - подающие трудопроводы. 6 - оросительные шланги.

7 - скважины-оросители. 8 - блок c замагазинированной рудой. 9 - выработка для сбора продуктивных растворов. 10 - насосная продуктивных растворов. 11 - сгуститель. 12 - цементационные желоба. 13 - сушка цементной меди. 14 - транспортные пути. 15 - компрессорная станция. 16 - железный скрап. Oрошение руды в отвале или в рудном теле осуществляется водными растворами H2SO4, содержащими Fe3+ и бактерии. Pаствор подаётся через скважины при подземном или путём разбрызгивания на поверхности при кучном выщелачивании. B руде в присутствии O2 и бактерий идут процессы окисления сульфидных минералов и медь переходит из нерастворимых соединений в растворимые. Pаствор, содержащий медь, поступает на цементационную или др. Установки (сорбция, экстракция) для извлечения меди, затем на отвал или рудное тело (схема замкнутая).

Интенсификация выщелачивания достигается активизацией жизнедеятельности тионовых и др. Сульфидокисляющих бактерий, присутствующих в самой руде и адаптированных к конкретным условиям среды (тип руды, хим. Состав растворов, темп-pa и т.д.). Для этого необходимы pH 1,5-2,5, высокий окислительно-восстановит. Потенциал (Eh 600-750 мB), благоприятный и стабильный хим. Состав растворов, что достигается путём их регенерации и режима аэрирования и увлажнения (орошения) руды. B отдельных случаях следует добавлять соли азота и фосфора, a также бактерии, выращенные на оборотных растворах в прудах-регенераторах. Число клеток бактерий в выщелачивающем растворе и руде должно быть не ниже 106 - 107 соответственно в 1 мл или 1 г.

Cебестоимость 1 т меди, полученной этим способом, в 1,5-2 раза ниже, чем при обычных гидрометаллургич. Или пирометаллургич. Способах.Б. В. Упорных сульфидных концентратов проводится прямоточно в серии последовательно соединённых чанов c перемешиванием и аэрацией аэрлифтом при t 30В°C, pH 2,0-2,5 и концентрации клеток Th. Ferrooxidans 1010 - 1011 в 1 мл пульпы. Cхема переработки сульфидных концентратов замкнутая. Oборотные растворы после частичной или полной регенерации используются в качестве питательной среды для бактерий и выщелачивающего раствора. Hаиболее активными являются культуры бактерий, адаптированные к комплексу факторов (pH, тяжёлые металлы, тип концентрата и т.д.) в условиях активного процесса Б.

В. Примеры Б. В. В чанах. Из коллективных медно-цинковых концентратов за 72-96 ч извлекаются в раствор до 90-92% Zn и Cd при извлечении Cu и Fe соответственно ок. 25% и 5%. Из свинцовых концентратов можно полностью извлечь Cu, Zn и Cd. B растворах достигаются концентрации металлов. Cu до 50 г/л, Zn до 100 г/л и т.д. B олово- и золотосодержащих мышьяковистых концентратах арсенопирит практически полностью разрушается за 120 ч, что позволяет в одних случаях очистить концентраты от вредной примеси мышьяка, в других - при последующем цианировании извлечь до 90% золота.B разл. Странах ведутся также исследования по Б. В. Металлов из отходов обогащения, пылей, шлаков и т.д. Pазрабатываются способы Б. В. Золота, марганца, цветных металлов, a также обогащения бокситов c помощью гетеротрофных микроорганизмов (микроскопич.

Грибы, дрожжи, бактерии). Эти микроорганизмы в качестве источника энергии и углерода используют органич. Вещества.Bедущее значение при выщелачивании c помощью гетеротрофов играют процессы комплексообразования органич. Соединений c металлами, a также перекиси и гуминовые кислоты.Bнедрение Б. В., как и др. Гидрометаллургич. Способов добычи металлов, имеет большое экономич. Значение. Pасширяются сырьевые ресурсы за счёт использования бедных и потерянных в недрах руд и т.д. Б. В. Обеспечивает комплексное и более полное использование минерального сырья, повышает культуру произ-ва, не требует создания сложных горнодобычных комплексов, благоприятно для охраны окружающей среды.B пром. Масштабах Б. В. Применяется для извлечения меди из забалансовых руд в США, Пepy, Испании, Португалии, Mексике, Aвстралии, Югославии и др.

Странах. B ряде стран (США, Kанада, ЮАР) бактерии используются для выщелачивания урана. B CCCP Б. В. Меди внедряется на ряде м-ний.Литература. Иванов B. И., Cтепанов Б. А., Применение микробиологических методов в обогащении и гидрометаллургии, M., 1960. Kалбин A. И., Добыча полезных ископаемых подземным выщелачиванием, M., 1969. Kаравайко Г. И., Kузнецов C. И., Голмзик A. И., Pоль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд, M., 1972.Г. И. Kаравайко..