Микробиологическое выщелачивание Металлургия

В настоящее время наблюдается интенсивное развитие биотехнологических методов извлечения и разделения металлических элементов. Эти процессы протекают в земной коре и природных водах. Определенные микроорганизмы оказывают катализирующее действие на окислительно-восстановительные реакции, например: окисление железа и марганца в воде; окисление пиритов и пирит содержащих горных пород; десульфирование каменного угля. Биогеотехнология выщелачивания металлов связана с использованием, главным образом, тионовых (сероокисляющих) бактерий. При этом происходит извлечение металлов из руд, рудных концентратов и горных пород, шлаков и «хвостов» обогатительных фабрик.

Тионовые бактерии окисляют сульфиды железа, меди, цинка, кадмия, олова и др. металлов. При биогеотехнологическом процессе металлы из нерастворимых в воде сульфидов переходят в растворимые сульфаты. Тионовые бактерии Thiobacillus ferrooxidans окисляют все сульфиды металлов. Необходимый для роста бактерий углерод они получают из углекислого газа. Эти бактерии развиваются в кислой среде (рН в диапазоне 1,0-4,8) при температурах от 3 до 40 оC. Оптимальные параметры развития бактерий – величина рН лежит в пределах 2-3, температура 28 оC. Тионовые бактерии встречаются в водоемах почве, в месторождениях серных и сульфидных руд. Но свою активность они проявляют в присутствии кислорода.

При биогеотехнологическом выщелачивании металлов производят орошение рудного материала или техногенных отходов, содержащих сульфиды металлов, растворами серной кислоты, солями железа, а также вводят жизнеспособные тионовые бактерии. Для интенсификации процесса бактериального выщелачивания применяют кислород воздуха. В результате фильтрации раствора через материал, содержащий сульфиды металлов, металлы переходят в растворимое состояние. Таким способом ежегодно добывают сотни тысяч тонн меди, а также значительные количества урана.

Интересен процесс использования тионовых бактерий для удаления серосодержащих соединений из углей. Содержание серы в бурых и каменных углях достигает 10-12 %. Серосодержащие угли плохо коксуются и не могут быть использованы в цветной металлургии. Известно, что с помощью тионовых бактерий удается снижать содержание серы в каменных углях на 23-50 %, а при длительном протекании процесса и полностью удалять серу. Одновременно с удалением серы из углей удается переводить в растворенное состояние целый ряд металлов. В углях содержатся такие металлы, как германий, никель, бериллий, ванадий, свинец, медь, цинк, марганец, кадмий и золото.

Биотехнологические методы могут быть использованы для извлечения металлов из шахтных вод. При этом одновременно решается важная экологическая проблема – получение чистой воды.

Использование бактерий Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thioparus и Thiobacillus thiooxidans при выщелачивании пиритных огарков, шлама гальванического производства позволяет сократить время эксперимента до 7 дней и существенно увеличить выход металлов в водном растворе. Выход металла колеблется от 51 до 95 %.

Проведение процесса микробиологического выщелачивания может быть ускорено при использовании тонко измельченного рудного сырья или техногенных отходов.

Сегодня серьезную проблему представляет накопление мышьякосодержащих руд, переработка которых с использованием пирометаллургических методов ввиду токсичности летучих соединений мышьяка чрезвычайно опасна. Для этого применяют микробиологическое выщелачивание. В табл. 4 приводятся данные по выщелачиванию мышьяка с использованием штама T. Ferrooxidans. Используемый для выщелачивания флотогравитационный концентрат содержал 7-8 % меди, 0,8-1,4 % олова и 9-11 % мышьяка с размером частиц 0,08 мм. В пульпе содержалось до 17 % твердого вещества.

Таблица 4

Степень окисления мышьяка в функции времени выщелачивания

Время выщелачивания, ч

28

58

100

Степень окисления мышьяка, %

60

81

91

Процесс протекает наиболее эффективно в первые 28 часов. В конце процесса содержание сульфида мышьяка в остатках выщелачивания не превышает 2 %. Оставшийся медно-оловянный концентрат с помощью флотации подвергают разделению на медный и оловянный. Далее используют пирометаллургический метод.

Бактериальное выщелачивание применяют для золотомышьяковых руд, тонковкапленных медно-цинковых руд, а также медно-никелевых руд.

  • Читать все новости