Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ответы.doc
Скачиваний:
81
Добавлен:
30.04.2019
Размер:
12.15 Mб
Скачать

11.4. Бактериальное выщелачивание.

Бактериальное выщелачивание

- это составная часть биогеотехнологии металлов (процесс извлечения металлов из руд, концентратов, горных пород под действием м/о или продуктов их жизнедеятельности при норм давлении и физиологической температуре).

Важность применения связана с исчерпаемостью ресурсов минерального сырья и необходимостью разработки сравнительно небогатых и трудноперерабатываемых месторождений.

В 1947 г Колер выделил м/о, окисляющие железо и восстанавливающие серу: Tiobacillus ferrooxidans. Сравнительно недавно описаны бактерии тиобациллюс ацидофилиус, тиобациллюс тиооксиданс и др.

Для всех м/о процессы окисления субстрата – это источник энергии.

Все бактерии переводят Ме в раствор, но не по одному пути. Различают прямые и непрямые методы бакт окисления Ме.

Прямое: 4FeS2 +15O2 + 2H2O = 2Fe2(SO4)3 + 2H2SO4

Ион Fe3+ служит сильным окисляющим агентом, переводящим в раствор многие минералы. Выщелачивание, которое происходит при его участии называют непрямым.

Cu2S +2 Fe2 (SO4)3 = 2 CuSO4 +4FeSO4 +S0

Часто в ходе такого окисления образуется элементарная сера, которая может непосредственно окисляться бактериями до серной кислоты.

Бакт окисление сульфидов включает адсорбцию м/о на пов-ти минерала, деструкцию кристаллической решетки, транспорт в клетку минеральных элементов и их внутриклеточное окисление. Этот процесс идет по закону электрохимической коррозии, зависит от состава и св-ва пород.

Прикрепляясь к пов-ти минералов повышается их гидрофильность, и электронный потенциал породы Ер падает, а окислительно-восст потенциал среды Еh растет. Чем больше разница между потенциалами, тем быстрее идут реакции на катоде и аноде.

FeS2 +O2 + 4H+ = Fe2+ + 2H2О + 2S0 - общая

О2 + 4Н+ + 4е- = 2Н2О - катод

FeS2 = Fe2+ + 2S0 +4е- - анод

При отсутствии бактерий потенциалы близки, поэтому окисления не происходит.

Способы проведения бактериального выщелачивания Ме

Все основаны на стимуляции роста бактерий, способных окислять железо и восст-ть серу.

+: Методы экономичны и чисты в экологическом плане, просты и способны к самоподдерживанию благодаря образованию агента – растворителя Ме в виде трехвалентного железа. Все полученные Ме находятся в растворах, которые легко можно нейтрализовать. Нет вредных газообразных продуктов, процесс не зависит от масштабов его проведения.

-: необходимость поддержания активной культуры в строго контролируемых условиях. Низкие скорости реакций. Взаимосвязь скорости роста м/о со скоростью растворения Ме.

1) поверхностное выщелачивание куч и отвалов.

Сводится к извлечению Ме из отходов горнодобывающей промышленности или побочных бедных руд, переработки которых обычным способом не экономичны.

В кучах и отвалах измельченная руда уложена на водонепроницаемое наклонное основание. Выщелачивающая жидкость: слабый раствор серной кислоты и ионов Fe3+. В среде развиваются природные микроорганизмы, засев не производится. Кислая среда при наличии О2 способствует повышению каталитической активности бактерий.

Выщелачивающая жидкость подается насосом на верх кучи руды, распыляется по поверхности и фильтруется самотеком. Обогащенные растворы стекающие из отвалов, направляют в спец пруды и водоемы для сбора и извлечения Ме. Извлечение проводят осаждением или электролизом. Отработанные выщелачивающие р-ры регенерируются в окислительных прудах и вновь подаются в отвалы.

2) подземное выщелачивание

+: независимость от погодных условий, не обезображивается поверхность месторождений, нет отвалов.

Через скважины руда инжектируется слабым раствором серной кислоты и воздухом. Через них же возможен отвод рудничных вод с извлеченным ураном.

3) чановое выщелачивание

используют в горнорудной пром-ти для извлечения серебра, меди, урана и др Ме из окисленных руд или упорных сульфидных концентратов.

Проводят в проточном режиме в серии последоват соединенных аппаратов с аэрацией и перемешиванием. Перед загрузкой руду измельчают и смешивают со слабым раствором серной к-ты. Оборотные воды после регенерации используют в кач-ве питательной среды для бактерий и в кач-ве выщелачивающего раствора. Проблема – обеспечение Инокулятом.