Тема 18. Бактериальное выщелачивание

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 21Следующая ⇒

Основным препятствием для широкого использования кучного и подземного выщелачивания сульфидных руд является малая скорость растворения сульфидов. Для растворения существуют методы интенсификации (подогрев растворителя, обжиг сульфидов, спекание руды, дробление и измельчение, воздействие ультразвуком) в том числе и воздействие бактерий, как наименее энергоемкий и материалоемкий процесс.

Роль микроорганизмов в природе

Окисление минералов происходит как прямым, так и косвенным путем. Прямой путь – при адсорбции бактерии на минерале. Косвенный путь – когда бактерии являются производителем окисления в растворе. (сульфат окиси Fe) Fe₂(SO₄)₃

Косвенный путь - основной. В промышленных рудах 90% минералов ценных компонентов – сульфиды. Создавая для бактерий благоприятную среду, можно обеспечить выщелачиванием этих руд.

_{бакт. бакт.}

FeS₂ → FeSO₄ → Fe₂(SO₄)₃+ H₂SO₄

^пирит^{закисное жел. окисное железо}

Бактерии окисляют железо (FeS₂) и серу до высших окислов с образованием хорошо растворимых в воде соединений сульфата окисного железа Fe₂(SO₄)₃ и серной кислоты. Окись железа в кислой среде является хорошим растворителем и окислителем сульфидных минералов, а также минералов, содержащихся в закисной форме. Серная кислота взаимодействует с имеющимися в растворе и вновь образующимися окислами и образует растворимые в воде соли.

Бактериальное выщелачивание применяется:

- при кучном выщелачивании;

- при подземном выщелачивании;

- при чановом выщелачивании для извлечения металла из бедных некондиционных концентратов, труднообогатимых промпродуктов, для очистки от вредных примесей (As).

- для очистки сточных вод предприятий различных отраслей промышленности.

- для получения флотационных реагентов из продуктов жизнедеятельности бактерий.

Теоретические основы применения микроорганизмов

При выщелачивании металлов

В настоящее время известны два класса бактерий:

Автотрофные живут за счет потребления неорганических веществ. Гетеротрофные бактерии используют готовые органические вещества (бжу), питательная среда органическая.

Наиболее широкое применение получили автотрофные.

1. Тионовые бактерии типа thiobacillus thiooxidance (th.th.) способны окислять серу и тиосульфаты до серной кислоты.

2. Железобактерии (ferrobacillus) источником энергии которых служат реакции окисления двухвалентного железа.

4FeCO₃+O₂+6H₂O→ 4Fe(OH)₃+4CO₂

3. Тионовые железобактерии thiobacillus ferrobacillus (th.fer.), обладающие свойствами как тионовых, так и железобактерий. Они способны окислять сульфиды металлов, сульфат закиси железа, тиосульфаты, элементарную серу.

Оптимальные условия жизнедеятельности pH = 1, 7 -2, 4 (губительна pH> 9, pH< 0, 3); T = 28-30⁰C (при Т> 40⁰ прекращают размножаться, Т> 50⁰ гибнут, при Т=2-4⁰С впадают в анабиоз и долго сохраняются.

Механизм действия бактерий при выщелачивании

Многие ОВР, которые бактерии используют как источник энергии, в природе в обычных условиях протекают очень медленно. Из этого следует, что бактериальные клетки содержат ферменты, которые являются биокатализаторами реакций. Участие ферментов приводит е ускорению некоторых реакций в 10⁹-10¹⁴ раз.

Для гидрометаллургии наибольший интерес представляют процессы выщелачивания, в которых используется способность бактерий типа th.fer. окислять сульфат двухвалентного железа до сульфата трехвалентного железа. Последний, как сильный окислитель, вступает в реакцию с сульфидами меди или цинка, превращая их в сульфаты. Образующийся при этом FeSO₄снова окисляется бактериями до Fe₂(SO₄)₃. Таки образом, роль бактерий сводится к регенерации сульфата трехвалентного железа. Кроме того, бактерии могут окислять элементарную серу, образующуюся при окислительном бактериальном выщелачивании сульфидов. Можно представить процесс бактериального выщелачивания сульфида меди в присутствии пирита и кислорода следующими реакциями:

2FeS₂+7O₂+2H₂O→ 2FeSO₄+2H₂SO₄

бакт.

4FeSO₄+O₂+2H₂SO₄→ 2Fe₂(SO₄)₃+2H₂O

2Fe₂(SO₄)₃+Cu₂S→ 2CuSO₄+4FeSO₄+S

бакт.

S+1, 5O₂+2H₂O → H₂SO₄

В присутствии пирита как источника FeSO₄возможно бактериальное выщелачивание сульфидов цинка, молибдена, а также урана из руд, содержащих U₃O₈. Процесс протекает по схеме:

U₃O₈+Fe₂(SO₄)₃+2H₂SO₄→ 3UO₂SO₄+2FeSO₄+2H₂O

бакт.

2FeSO₄+0, 5O₂+ H₂SO₄→ Fe₂(SO₄)₃+ H₂O

Организация бактериального выщелачивания

Рисунок 69 - Схема подземного бактериального выщелачивания медной руды: 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.

Рисунок 70 – БВ меди

Практика БВ

[Опыт бактериального выщелачивания золотосодержащих руд в КНР. Емельянов Ю.Е.- ОАО Иргиредмет. Золотодобыча, №63, Февраль, 2004]

http: //zolotodb.ru/articles/placer/lixiviation/669

Фабрики КНР по переработки концентратов по технологии БВ имеют аналогичные технологические схемы, включающие: доизмельчение концентрата в шаровой мельнице с классификацией в гидроциклонах, сгущение измельченного продукта, бактериальное выщелачивание в две стадии, сгущение бактериальной пульпы и фильтрацию сгущенного продукта на фильтр-прессах. Кислые растворы нейтрализуют известью при аэрации в контактных чанах, проводят сгущение нейтрализованной пульпы и фильтрацию сгущенного продукта на фильтр-прессах. Слив сгустителя и фильтрат направляют в оборот.

Продукт БВ (кек фильтр-пресса) распульповывают оборотными цианистыми растворами и направляют на цианирование в чаны с механическим перемешиванием. Пульпу после цианирования сгущают, сгущенный продукт фильтруют и промывают на фильтр-прессах. Золотосодержащие растворы направляют на осаждение золота цинковой пылью на установке Меррилл-Кроу.

Отходами производства являются продукты нейтрализации и хвосты цианирования (кеки фильтр-прессов). Отходы направляют на сухое складирование, которое ведут в открытых картах с глиняным покрытием.

Рисунок 71 – Биореакторы 1 и 2 стадий бактериального выщелачивания на Янтайской ЗИФ

Производительность каждой из фабрик - 100-120 тонн концентрата в сутки. Содержание золота в сырье - 50-100 г/т, сульфидной серы - около 15-25 %, мышьяка - около 4-6 %. Извлечение золота из концентрата в цинковые осадки - около 95 %. Продолжительность БВ - 6-7 суток, цианирования - 20 часов.

Себестоимость переработки концентратов составляет от $37 до $ 49 за 1 т (на фабрике китайского производства ниже из-за меньшего энергопотребления). При увеличении содержания мышьяка свыше 5 % стоимость переработки возрастает на $0, 6 за каждый процент.

Изучение зарубежного опыта в Австралии и Китае показало, что технология БВ в настоящее время - вполне отработанный процесс, обеспечивающий экономически выгодную переработку упорных руд и концентратов. Для его практической реализации разработано необходимое оборудование, технология процесса достаточно изучена в различных условиях. Опыт зарубежных стран, несомненно, может быть очень полезен на российских предприятиях.

⇐ Предыдущая 11 12 13 14 151617 18 19 20 Следующая ⇒