Сделай Сам Свою Работу на 5

Бактериальное выщелачивание металлов





Бактериальное выщелачиваниеосновано на феномене из­влечения металлов из руд с помощью бактерий. Число бактерий в зоне окисления руд достигает 1 млрд, в 1 г руды или 1 см во­ды. Чаще всего эта технология совмещается с выщелачиванием слабыми растворами кислот, которые являются питательной средой для бактерий. Выщелачивание меди с помощью бакте­рий запатентовано в СССР и США в конце 50-х годов. Эта тех­нология требует надежного контроля из-за возможности регене­рации штаммов бактерий и их неуправляемой миграции.

Выщелачивание меди из руд в штабелях с неизученным ме­ханизмом было известно в Венгрии и Германии с XVI в., в Ис­пании — XVII в. Впервые запатентовано в США в 1958 г. при­менительно к извлечению меди и цинка.

В 1947 г. американскими микробиологами из рудничных вод был выделен микроорганизм, который окисляет сульфидные минералы, серу и ряд ее соединений, железо, медь, селен, сурь­му, уран при рН 1,0 — 4,8 и температуре 5 — 35 °С.

Избирательное извлечение химических элементов из многокомпонентных соединений посредством их растворения микро­организмами в водной среде позволяет извлекать из руд и отхо­дов горно-перерабатывающего производства ценные компонен­ты или вредные примеси (мышьяк). С использованием этой технологии в промышленных масштабах извлекают медь из за­балансовых руд в США, Испании, Перу, Португалии, Мексике, Австралии, Югославии и других странах.



Технология пригодна при всех способах выщелачивания, не связанных с повышенными давлением и температурой. Наибо­лее широко применяют тионовые бактерии Thiobacillus ferrooxidans, способные окислять сульфидные минералы и закисное железо до окисного, и Thiobacillus thiooxidans. Тионовые бактерии являются хемоавтотрофами, так как единственным источником энергии для их жизнедеятельности служат процессы окисления закисного железа, сульфидов металлов и элементарной серы. Эта энергия расходуется на усвоение природной углекислоты. Получаемый углерод идет на построение клеточной ткани бак­терий. Thiobacillus ferrooxidans окисляют сульфидные минералы до сульфатов прямым и косвенным путем. Микроорганизмы оки­сляют сернокислое закисное железо до окисного, являющегося сильным окислителем и растворителем сульфидов:



Основной фактор процесса — быстрая регенерация серно­кислого окисного железа тионовыми бактериями, что ускоряет процессы окисления и выщелачивания. Оптимальная темпера­тура для развития тионовых бактерий 25 — 35 °С, рН от 2 до 4. Тионовые бактерии ускоряют растворение халькопирита в 12 раз, арсенопирита и сфалерита в 7 раз, ковеллина и борнита в 18 раз по сравнению с обычными химическими методами.

Комплекс подземного бактериального выщелачивания мед­ной руды включает в себя прудок для выращивания и регенера­ции бактерий; насосную для перекачки бактериального раствора к руде; трубопровод; задвижку; коллектор; скважину для оро­шения рудного тела бактериальным раствором; орошаемый уча­сток рудной залежи; горные выработки для сбора бактериально­го раствора; насос; отстойник для насыщенных медью раство­ров; цементационную ванну для получения порошкообразной ме­ди; помещение для сушки цементной меди; транспортные сред­ства; компрессорное хозяйство для обогащения бактериального раствора кислородом.

В штабеле или подземном блоке руду орошают растворами серной кислоты, содержащими ионы железа и бактерии. В при­сутствии кислорода воздуха и бактерий идет окисление сульфид­ных минералов, а металлы переходят из нерастворимых соеди­нений в растворимые. Наибольшая скорость достигается при тонком измельчении руды (200 меш), в плотных пульпах (до 20 % твердого), при перемешивании и аэрации. Число клеток-бактерий в выщелачивающем растворе и руде должно быть не ниже 10 — 10 в 1 мл. В раствор за 1 ч переходит меди до 0,7 г/дм3, цинка — 1,3, никеля — 0,2 и т.д. Из олово- и золотосодержащих концентра­тов за 70— 80 ч извлекается до 90 % мышьяка.



Скорость окисления сульфидных материалов в присутствии бактерий возрастает в тысячи раз, а железа примерно в 2·106 раз по сравнению с химическим выщелачиванием. Интенсификация выщелачивания обеспечивается при активизации деятельности бак­терий. Для этого необходимы рН 1,5 — 2,5, окислительно-вос­становительный потенциал (600 — 750 мВ), благоприятный со­став растворов, что достигается путем их регенерации и режи­мов аэрации и увлажнения. Добавляют соли азота и фосфора.

В промышленных масштабах технология применяется при кучном выщелачивании меди и урана. С ее помощью экономи­чески целесообразно извлекать медь из забалансовых сульфид­ных руд. Это осуществляется водными растворами Fe2 (SО4)3 в присутствии А12(SО4)3, FeSО4 и тионовых бактерий Thiobacillus ferrooxidans. Раствор подается в скважины, пробуренные в руд­ном теле. Бактерии и сульфат оксида железа окисляют сульфи­ды меди по схеме

2Fe2(SO4)3 + 2CuS + 2Н2О + ЗО2 → 2CuSO4 + 4FeSO4 + 2H2SO4

Продуктивный раствор подают на установку для извлечения меди.

Выщелачивание с участием тионовых бактерий в опытном по­рядке используют для извлечения Zn, Co, As, Mn и других метал­лов. Например, для растворения и извлечения золота используют гетеротрофные бактерии Aeromonas, выделенные из рудничных вод.

За счет использования бедных и потерянных в недрах руд увеличиваются запасы, полнее используется сырье, повышается куль­тура производства, улучшается состояние окружающей среды. Се­бестоимость 1 т меди, полученной этим методом, в 1,5 — 2 раза ниже, чем при обычных способах. Процессы окисления неоргани­ческих субстратов служат источником энергии.

Простота технологического процесса, возможность быстрого размножения бактерий, особенно при циркуляции растворов, со­держащих живые организмы, открывает возможность не только снизить затраты на получение ценных компонентов, но и значи­тельно увеличить сырьевые ресурсы за счет использования бедных, забалансовых и потерянных руд, хвостов обогащения, пыли, шла­ков и других отходов. Процесс перспективен для полной автомати­зации предприятий по получению металлов из недоступных при использовании традиционной технологии запасов, сложные горно­добычные и обогатительные комплексы при этом не используются.


ЛЕКЦИЯ 15. ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.