78 Сурет – Металды чандық сілтілеудің қондырғысы

1 – контакталы чан; 2 – пачук; 3 – қайтарылған ерітіндіні жиынауға арналған чан; 4-сусыздандығыш конус; 5-сілтілеуден кейінгі қалдықты жинауға арналған чан; 6 – соңғы өнімді тұндырғыш; 7 – әк сүтін беретін қорек; 8 – тұндырғыш-чан ; 9 – қайтарылған ерітіндіні жиынағыш арналған чан; 10 – нутч-фильтр

1. Ұжымдық мыс-мырыш концентраттарын қайта өңдеу

Бұл концентраттар құрамында халькопирит ( ), пирит және сфалерит минералдары бар екенін құрайды. Мұндай жүйеде электронды потенциалы (ЭП) төмен ZnS-і селективті қышқылдау және мырыштың сілтіленуі жүреді. Қоспа түрінде қатысатын кадмий де активті сілтіленеді. Басқа минералдар әлсіз тотығады 72-90 сағат аралығында ерітіндіге 90-92 % Zn және Cd бөлінеді, Cu және Fе бөліп алуда сәйкесінше шамамен 25-5 %. Бұл процестің технологиялық сызба нұсқасы төменде суретте көрсетілген. Бұл әдіс бактериялық сілтілеуде селективті Zn бөліп алуды және мыс-кадмий концентратын алуды көрсетеді.

2. Құрамында қалайы және алтын бар концентраттарды қайта өңдеу

Құрамында қалайы бар концентраттар пирит, халькопирит, арсенопирит және қышқыл түрінде қалайы минералдары болады. Бұл қоспада бактерияның минералы бәрінен бұрын арсенопиритті (ҒеАsS) төменгі потенциалды минерал ретінде қышқылдайды. Бұл концентраттан мышякты зиянды қоспа ретінде бөліп жойып және селективті қалайы және мырыш концентратын алуға мүмкіндік береді.

Ц ианид 250 г/м Руда Әк 8 кг/т

Ұнтақтау

ксантогенат 50 г/т 88-100% класс 0,044 мл

аэрофлот 50 г/т

к резол 60 г/т

Ұжымдық мыс-мырыш флотация

Мыс-мырыш Соңғылары (пирит концентраттары)

концентрат

Бактериялық сілтілеу

ерітінді

Темірді тұндыру

а эофлот – 80 кг/т рН 3,0

қарағай майы - кек

80 г/т Фильтрлеу

А ктивті көмір

– 200 г/т

Мыс флотациясы ерітінді Ғе(ОН)₃ тұнбасы

Мыс Соңғы

концентраты

( Мыс және кадмий

цементациясы)

рН 1,5

Мырыш шаңы

Сусыздандыру

ерітінді

Мыс- кадмий кегі Мырыш электролизі

немесе тұндыру

ерітінді

Катодты немесе сульфидті

мырыш

80 cурет - Метаколлоидты мыс-мырышты өңдеудің комбинирленген сызба нұсқа

Бастапқы қалайы-мыс-мышьякты өнім

Бактериальды сілтілеу

т:ж-1:5 рН 2,0-2,3

СаО

Қоюландыру

кек қалдық

Мыс флотациясы Мышьякты тұндыру

рН 3,1 қалдық

Мыс концентараты

Үйінді кендегі қалдық

Мыс цементациясы

Қалайы

флотациясы Бактериялық Мыс ерітіндінің цементациясы

регенерациясы

Қ алайы Соңғысы

концентраты

7 9 сурет - Қиын байытылатын қалайы-мыс-мышьяк концентратын бактериялық сілтілеудің сызба нұсқасы

Бастапқы алтын-мышьякты өнім

Бактериальды сілтілеу

пульпула рН 1,7-2,0

тығыздығы 20%

Қоюландыру

кек қалдық

СаО өңдеу мышьякты тұндыру

рН 9-11

цианирлеу үйіндідегі қалдық ерітінді

фильтирлеу

ерітінді үйіндідегі

кек

алтынды

бөліп алу

81 сурет - Алтын-мышьякты концентраттарын бактериялы өңдеудің сызба нұсқасы

Құрамында алтыны бар концентраттар пирит, арсенопирит минералдар құрайтын және т.б. тұрады. Алтын және күміс арсенопирит және пириттің кристалл торларында жұқа тамызған. Сондықтан цианирлеу әдісімен бағалы металдарды бөліп алу тек оларды ашқаннан кейін, яғни кристалл торларды деструктирлегеннен кейін ғана алуға болады.

Пирометаллургиялық әдіс (күйдіру) бұл металдарды толық бөлуді қамтамасыз ете алмайды және қоршаған ортаны арсиндермен ластайды, сондықтан қолайсыз. Басқа әдістер әлде қымбат немесе алтынды және әсіресе күмісті толық бөле алмайды.

Арсенопиритті және жеке пиритті бактериялық қышқылдаудан кейін 81- суретте көрсетілген әдіспен цианирлену арқылы қалдықтан 90% Аg және Au бөліп алуға болады. Бактериялар қорғасын – мырыш концентратын өңдеуде де тиімді. Олардан толығымен Cu, Zn, Cd бөліп алады және қорғасын концентратын алады (сілтілеуден қалған қалдық), Cu-Cd және ерітіндіден мырыш өнімін алады.

3. Уранды сілтілеу

Уранды чандық сілтілеуде пачукадағы пириті бар кенді рН 1,5-1,6-да оны 6 күнде бөліп алғаны 91 % құрайды. Жартылай үздіксіз процесте 5 күн бойы пульпаның 20 % тығыздығында 100% уран бөліп алуға болады. Мұндай технологияда T.ferroоxidans пирит және регенерациясын қышқылдау үшін қолданылады. Процесс температурада жүреді .

4. Көмірді күкіртсіздендіру.

Көмірде күкірт пирит және органикалық қосылыс түрінде кездеседі. Ұсақталған көмірді өнеркәсіпте қолданумен байланысты күкіртті қоршаған орта үшін жою зиянды зат ретінде ортадан қышқылдау жолымен бөлу мүмкіндігі бар. T.ferroоxidans көмегімен көмірден 5-8 тәулік бойы 97 % пирит күкіртін бөлуге болады. Күкіртті бөлу, органикалық қосылыстардың ішінде құрайтын күкіртті бөлуге гетеротрофты микроорганизмдерді қолдану ұсынылған.

Бактерия биомассасын алу технологиясы

Жоғарыда айтылғандай, металды кеннен және концентраттан бактериялық сілтілеу жылдамдығы пульпадағы немесе кендегі бактерия биомассасының тығыздығына байланысты.

Металды сілтілеуде чандық процесте, сульфидті минерал құрайтын биомасса 5 г/л дейін шикі биомасса бойынша жиналады.

Бірақ, бактерияны енгізу қарастырылған технологиялық сызба нұсқа іске асырылды. Биомасса қажет және металды сілтілеу бойынша кез -келген қондырғы режиміне енгізуде керек. Оны алудың қазіргі уақытта бірнеше әдісі ұсынылған. Мұндай әдістің бірі T.ferroоxidans культивирлеуде мен ортасын барлық уақытта тұрақты электрохимиялық тотықсыздану жағдайы негізделген.

Принципиальды сызба нұсқада T.ferroоxidans культивирлеудегі реакция электрохимиялық ұяшықта көрсетілген.

К

ЭТЦ

жасуша

атод -

Субстарт І Субстрат ІІ Анод +

тотықсыздан.1 тотықсыздан.2

Тотықтыр. 1 Тотықтыр. 2

82 сурет-Электрохимиялық ұяшықтағы хемолитотрофты микроорганизмді культивирлеудің принципиальді сызба нұсқасы

Бұл сызба нұсқадан -ке дейін электрохимиялық тотықсыздандырады, ал бактерия оны қайтадан тотықтырады

(катод)

Бактериялар

(анод)

Бұл процесті жүзеге асыратын арнайы культиватор құрастырылған. Катодтың бетінде құрғақ биомасса бактериясы культиватор өнімдігі 100 · тәулігіне жетеді. Реакторде ті электрлік тотықсыздандыру және -ң -ке бактериялық тотықтырумен қамтамасыз етіледі. Процестің әдісі катод потенциалының автоматы түрде стабилизациялануына негізделген.

рН бақылау

Электрод

Ерітінді Ерітінді

Гофрир-

ленген

буып

түйген

А эратор

83 сурет - Қоршалған батырлған гофрирленген блок

Үйінді және жерасты көптеген түсті металдарды және уранды сілтілеуде негізгі процесс болып минералдар қатарын қышқылдаумен және онымен байланысты бактерия жасушаларының санын ерітіндіде -ті қышқылдауда өсуін алады.

Бұл мәселенің шешу үшін қолайлы тәсіл ұсынылған, ол Bacterial Film Oxidation (BACFOX Prоcеss) деген атқа ие болды. Бұл тәсілді қарастырсақ: T.ferroоxidans және басқа бактерия түрлері қабықша түрінде қандайда бір ерітіндіге батырылғаның бетіне бекиді. тотығу процесі ағымда жүзеге асырылады. Осындай қондырғының сызба нұсқасы 83 - суретте көрсетілген. Бактериялар тұнған ярозиттермен гофрирленген қабықшада байланысады, бактериядан және ярозиттен тұратын қабықша әртүрлі материалдан құралған (шыны, пластика).

-ң -ке дейін тотықтырудың максимум меншікті жылдамдығы бактериялық қабықша бетіне 7,5 г/сағ. сәйкес келді.

Концентратта бактерияның активті культурасын ұстап тұруда активті араластыру және аэрациялау мүмкін. Музейдегі культуралар тоңазытқышта -та температурада сақталады, қайта егу процесін бір айдан кем емес уақытта жасайды.

Гидрометаллургияда аралас ерітіндіден металдарды бөліп алуда қиындықтар туындайды. Металдарды микроорганизмдердің көмегімен бөліп алу: биосорбция, металдың тұнуы. Биосорбция - бұл жаңа әдіс. Бактериямен, саңырауқұлақпен, балдырлармен, ашытқымен аралас ерітіндіден бөліп алуға болады. Металдар биомасса түрінде белгілі концентрацияға дейін жиналады. Биосорбция фосфатты, уранды қышқыл топта маңызды қызмет атқарады. Биосорбентті қолдану әдісі мүмкін әртүрлі: тірі микроорганизмдермен, биофильтрлер, дән тәрізді биофильтрлер және т.б.

Темір тотықтырушы бактериялар

Темір бактериялары темірдің шала тотықтарын тотықтырады және осы кезде бөліп шығатын энергияны көмір қышқыл газынан көміртегін алуға жұмсайтын қабілеті бар бактериялар.

Темір аз ғана мөлшерде барлық тірі организмге қажет. Көптеген микроорганизмдер темір тотығына тікелей немесе тотықтырушы ретінде қатысады. Олардың ішінде гетеретрофты, хемотрофты организмдер бар. Оларға комплексті органикалық немесе неорганикалық қосылыстар түрінде кездеседі. Ал, өсімдіктер болса темірдің неорганикалық қосылыстарын еріген күйде сіңіре алады.

Темірдің органикалық қосылыстарын микроорганизмдер ыдырата алады. Сонда молекуланың органикалық бөлігін микроорганизмдер өз қажетіне жаратса, темір жеке күйінде ортаға бөлініп шығады. Бұл процесс көбінесе аэробты жағдайда, темірдің гидрит тотығы түрінде бөлінеді.

Темір бактериялары үнемі қарқынды тіршілік ету үшін темірдің шала тотығын мол мөлшерде тотықтырулары тиіс. Темір бактериялары тіршілік еткен жерде темірдің гидрат тотығының бір жерге жиналуы да міне, осы темір бактерияларының әсерінен болады. Кейде осындай гидрат тотықтар көп жиналып, су ағатын құбырларды бітеп қалуына ұшыратады.

Темір бактерияларының формасында шар тәрізді, таяқша тәрізді және жіпше тәрізділері кездеседі. Жақсы нығыздалған топырақта темірдің басым көпшілігі тотыққан күйде болады. Ал, оттегінсіз жерде микроорганизмдердің көмегімен тотықсыздану процесі жүреді.

Табиғатта темір бактериялары суда, шалшық суда, су қоймаларының түбінде, су басып жатқан және темір рудасы көп жерлерде кездеседі. Темір бактериялары табиғатта тау жыныстарының үгілуіне де әсер етеді.

Лимонит (қоңыр темір рудасы) темір гидроксидтерінің бірнеше минералдарының қоспасы немесе агрегаты. «Лимон» грек тілінен аударғанда – батпақ деген мағынаны білдіреді. Ол майда немесе жасырын кристалды тығыз бөлшектерден және жердің қандай да бір массасы түрінде кездеседі. Түсі қошқыл, қызыл-қоңыр немесе сары—қоңыр болып келеді. Тотығу және гадратация нәтижесінде құрамында темірі бар алғашқы минералдардың екінші өнімі ретінде түзіледі. Қазіргі уақытта ол кең таралған. Оның басты компоненті болып темірдің беткі қабатында рудалық денелердің тотығуынан темір құрамында сульфидтер, карбонаттар болып түзіледі. Сонымен қатар, ол табиғи темір цементі күйінде кездеседі. Теңізде еріген күйде кездесетін темір булануы кезінде немесе темір бактерияларының қатысуында лимонит тұнбалық пласттар түрінде бөлінеді немесе қоңыр темір рудасы ретінде көрінеді. Батпақты темір рудалары қазіргі уақытта Еуропа елдерінде алынады. Лимонит гематит гидротациясының өнімі. Лимонитті сонымен сары-қызыл пигмент алу үшін қолданылады.

Leptothrix жіп тәрізді бактериялар клеткалары тізбектеліп орналасқан. Олардың бүйірлік беткі жағы темір тотығының гидратын бөледі. Ол цилиндрлік қапшық сияқты болады. Қапшық қалыңдаған сайын клеткаға темір тотығының келуі шектеледі. Сонымен қатар оттегі мен -нің де. Осының салдарынан бактериалды клеткалары ескі қапшықтарға жинала беріп, су қоймаларында қоңыр түсті тұнба түзеді.

Темір бактерияларының Leptothrix туысы темірді тотықтырады, ол (ІІІ)гидроксид темір түрінде тұнады,бактерияның сыртында қоршалған қапшық болып пайда болады. Реакцияда бөлінетін тотығу энергиясын бактерия органикалық заттың синтез процесіне қолданады:

4ҒеСО₃+6Н₂О+О₂=4Ғе(ОН)₃+4СО₂+168 кДж

Жіпше тәрізді бактериялар суда тіршілік етеді. Олар органикалық заттары бар ортада культивирлегенде алынады. Жіпше тәрізді бактериялардың кейбіреуі суда еркін жүзеді, яғни қандай да бір субстратқа жабыспайды, ал басқа біреулері судағы қандай бір қатты затқа бекінеді.

Темір бактерияларын сонымен қатар, Gallionella ferrugiena туысына жатқызады. Оның талшықтары бар вибрионды клетка. Клеткалары ұзын, жазықты спиральды оралған тікенек тәрізді формасының үстіне орналасады. Клетканың бір жағы ішке кіріп кеткен, басқа бір жағы –ісініп шығып кеткен. Соңғы бөлігі сыртқа қарай темір тотығының каллоидты гидратын шығарады. Одан тікенек түзіледі. Клетканың бөлінуі кезінде тікенек ажырайды.

Сонымен қатар, темір бактерияларының ішінде темірдің шала тотығын тотықтыру нәтижесінде энергияны алу қабілетіне ие және көмір қышқылынан көміртегін ала алатын хемотрофты бактериялар да белгілі. Оған Thiоbacillus ferrooxidans жатады.Неорганикалық қосылыстарының тотығуынан көміртегінің жалғыз көзі ретінде СО₂-ден көміртегін алу қабілетіне ие микроорганизмдер. Фотосинтезден айырмашылығы хемосинтезде жарықтың есебінен энергияны алмайды. Онда қайта тотығу реакцияларының нәтижесінде АТФ қышқылының синтезіне бактериялар табиғатта маңызды элементтер айналымындағы тотығу процестерін бақылайды. Сондықтан да олардың биогеохимияда маңызы зор.