Бактериально- химическое выщелачивание и концентрирование металлов.
Выщелачивание с помощью микроорганизмов-это
Под бактериальным выщелачиванием обычно понимают процесс избирательного извлечения химических элементов из многокомпонентных соединений с помощью их растворения в водной среде микроорганизмами.
Благодаря этому способу появляется возможность извлекать из руд или отходов производства: никель, кобальта и меди, уран, цветным драгоценных металлов серебра и золота или вредные примеси (например, мышьяк в рудах чёрных и цветных металлов).
История
Выщелачивание металлов из руд известно с давних времён.
В1566 в Венгрии осуществляли полный цикл выщелачивания с использованием системы орошения, в Германии выщелачивание меди из отвалов практиковалось с 16 века.
В1725 в Испании на руднике Рио-Тинто выщелачивали медные руды. Это были первые практические применения Бактериального выщелачивания, механизм которого (участие бактерий) не был известен. В 1947 американскими микробиологами выделен из рудничных вод ранее неизвестный микроорганизм Thiobacillus (Th.) ferrooxidans, который окисляет практически все сульфидные минералы, серу и ряд её восстановленных соединений, закисное железо, а также Cu+, Se2-, Sb3+, U4+ при pH 1,0-4,8 и t 5-35°С. Число клеток этих бактерий в зоне окисления сульфидных месторождений достигает 1 млн. — 1 млрд. в 1 г руды или 1 мл воды.
Выщелачивание меди с помощью Th. ferrooxidans запатентовано в США в 1958 (С. Циммерлей и др.). В CCCP исследования начаты в конце 50-х годов.
Схема подземного бактериального выщелачивания
1 — прудок для выращивания и регенерации бактерий; 2 — насосная для перекачки бактериального раствора к руде; 3 — трубопровод; 4 — задвижка; 5
— коллектор; 6 — полиэтиленовый шланг; 7 — скважина для орошения рудного тела бактериальным раствором; 8 — орошаемый участок рудной залежи; 9 — горизонтальные горные выработки для сбора бактериального раствора, обогащенного медью; 10 — насос; 11 — отстойник для насыщенных медью растворов; 12 — цементационная ванна для получения порошкообразной меди; 13 — сушка цементной меди; 14 — транспортировка меди потребителям; 15 — компрессорная для обогащения бактериального раствора кислородом
Принципиальная схема процесса выщелачивания редкоземельных металлов из золошлаковых отходов
В результате была предложена принципиальная технологическая схема процесса выщелачивания редкоземельных металлов из золошлаковых отходов.
Указанная схема включает стадии химической и билогической обработки, а также концентрирование извлекаемых металлов.
Осуществление данного подхода в опытно- промышленных условиях предполагается с использованием комбинированных флотационных аппаратов
— флотокомбайнов, разрабатываемых для извлечения различных веществ из жидкой фазы.
Схема комбинированного флотационного аппарата
Рода бактерий занимающиеся выщелачиванием.
Выщелачивание сульфидных минералов чистой культурой возможно только в лабораторных условиях. Показано что оно дает худшие результаты по сравнению со смешанной культурой, окисляющей сульфидные минералы в природе. В условиях природного выщелачивания в системе присутствует кроме активно участвующих в выщелачивании бактерий много других микроорганизмов, и взаимодействие микроорганизмов составляет важную часть процесса; в литературе описаны примеры такого микробного взаимодействия
Биоабсорбция микроорганизмами
Биоабсоо́рбция — поглощение сорбата всем объёмом сорбента (микроорганизмами)
Взаимодействие микроорганизмов и металлов представляет собой сложный комплекс различных по природе процессов и включает:
1) адсорбцию металлов на клеточной поверхности;
2) комплексообразование с компонентами клеточных оболочек;
3) внутриклеточную аккумуляцию металлов;
4) окисление или восстановление металлов;
5) трансформацию, в частности, путем метилирования;
6) образование комплексов с неорганическими лигандами и осаждение
7) связывание металлов с экзополимерами.
Виды микроорганизмов используемые при биоабсорбции: Alcaligenes eutrophus H16 Rhodobacter sphaeroides Pantoea ТЕМ 18 Bacillus sp.