Биогеотехнологии (часть 1)
Разработки новых технологий стали необходимы по причине снижения качества перерабатываемого минерального сырья, а также из-за увеличения требований к защите окружающей среды. К одному из современных направлений в переработке промышленного минерального сырья относят биогеотехнологии.
Биогеотехнология – это процесс, в котором микроорганизмы (их метаболиты) применяют для получения металлов из горных пород, руд или растворов вод.
Биогеотехнология – это:
- бактериальное выщелачивание,
- обогащение руд,
- биосорбция металлов из растворов.
Применение микроорганизмов снижает уровень загрязнения окружающей среды при извлечении цветных и благородных металлов.
Бактериальное выщелачивание
Это получение химических элементов из горных пород, руд при помощи микробов. Этот процесс производят с использованием растворов серной кислоты, а также растворов с ионами железа, органическими кислотами и другими соединениями. Сущность выщелачивания заключается в переходе металлов в нерастворимое состояние.
Сейчас процесс бактериального выщелачивания достиг широкой распространенности. Этот метод в основном применяют для получения меди. Произведено много исследований, в результате которых пришли к выводу, что процесс выщелачивания является перспективным для добывающей промышленности.
Микроорганизмы для выщелачивания
Наиболее распространёнными являются Thiobacilus ferrooxidans – представляет собой грамотрицательную палочку, со жгутиками. Развивается при температуре около 34°С, аэроб. В большинстве случаев источником углерода является углекислота, которая в силу своих особенностей способна окислять сульфидные минералы, ионы меди и урана.
Leptospirillum ferrooxidans – небольшая спирилла, по свойствам похожа на предыдущую бактерию, но может окислять серу и сульфидные минералы лишь при наличии других бактерий.
Sulfobacillus thermosulfidooxidans – описываются как грамположительные палочки способные к ветвлению (могут встречаться сферические и булавовидные клетки). Они неподвижны, могут образовывать споры, при этом окисляют ионы железа, серы и сульфидные минералы.
Технологии бактериального выщелачивания:
- кучное и подземное выщелачивание. Технология включает в себя пропитывание руды растворами серной кислоты, содержащей ионы железа. Этот раствор вводят в руду, в которой минералы окисляются, а медь и другие металлы переходят в растворимое состояние. Из раствора специальными методами выделяют медь, а остальной раствор потом поступает обратно, тем самым цепь замыкается. В качестве основного окислителя используют Fe3+.
- чановое выщелачивание. Технология проводится в соединенных друг за другом чанов, оснащенных системой аэрации и перемешивания. Температура зависит от вида бактерий. Процесс также замкнутый. С помощью данного метода производят следующие переработки: переработка олово- и золотосодержащих концентратов, выщелачивание урана, обессеривание углей.
Обогащение руд
Одним из перспективных направлений биогеотехногии является обогащение руд. Для этих целей используют сульфатредуцирующие бактерии, с помощью которых возможна как разработка новых процессов, так и значительное усовершенствование старых.
Сульфатредуцирующие бактерии применяют в процессе флотации минералов свинца и сурьмы, при этом увеличивается извлечение металлов приблизительно на 7 %, в процессах флотации церуссита – на 20-25 %. Использование этих бактерий при десорбции ксантогената с поверхности минералов дает возможность разделения некоторых минералов.