Выщелачивающие аппараты

Суйегенова Айгерим - 56-61

56. Условия, влияющие  на степень извлечения металлов. Степень извлечения металлов зависит от множества условий, важнейшими среди которых являются:

а) выщелачивающие растворы, содержащие микроорганизмы, должны соприкасаться с максимально высвобожденной из включающей породы поверхностью выщелачиваемого минерала;

б) необходимо максимизировать поверхность минерала, соприкасающегося с выщелачивающими растворами;

в) необходимо обеспечить доступ газов, необходимых для метаболизма микроорганизмов (02 и С02) и окислительного процесса (02), к максимально большей части поверхности выщелачиваемого минерала.

57. Эффективность  бактериального выщелачивания.

Для количественной оценки результатов бактериального выщелачивания независимо от его типа используется понятие – эффективность выщелачивания.

Чем больше металла извлекается из руды, тем выше степень извлечения и, следовательно, эффективность процесса:

- процентное отношение количества растворенного металла к количеству металла, находящегося в руде, называется извлечением металла (RM);

- процентное отношение степени извлечения металла в данном промышленном процессе к максимальной степени извлечения при оптимальных условиях (например, на лабораторной или экспериментальной установке) называется кинетической эффективностью (ЕК);

- эффективность бактериального выщелачивания (ЕВ); это произведение извлечения металла на кинетическую эффективность:

EB = RM · EK       (1)

Величины RM, Ек и Ев изменяются от 0 до 1.

58. Бактериальное  выщелачивание дробленной рудной  породы: условия. Для достижения оптимальной эффективности бактериального выщелачивания рудной породы независимо от того, остается ли она в забое или вывозится из шахт и карьеров в кучи и отвалы, необходимо создать определенные условия:

1) создать наиболее благоприятные условия для роста бактерий;

2) обеспечить максимально полный контакт выщелачивающих растворов, газов и микроорганизмов с кристаллической решеткой окисляемых минералов;

3) полно и беспрепятственно удалить ионы металлов из растворов выщелачивания;

4) обеспечить равенство потока выходящих растворов, содержащих растворенные металлы, потоку растворов, закачиваемых на выщелачивание; сбор растворов необходимо производить в специальные отстойники.

59. Оптимальные  условия для микроорганизмов  при бактериальном выщелачивании  дробленной рудной породы. Основными физико-химическими факторами выщелачивания металлов являются рН (пределы 1-5,5), Eh (пределы 0,5-0,7мВ), температура (2-40; 80оС; бактериальное окисление пирита и халькопирита с помощью Т. ferrooxidans максимально при 35 °С; для термофильных железо-окисляющих бактерий – выше 50°С.), наличие кислорода, ионов сернокислого оксидного железа (Fe+) и т.д.

60. Микроорганизмы, участвующие при бактериальном  выщелачивании дробленной рудной  породы: их биология и условия  функционирования. Тиобациллы. Способно окислять восстановленные соединения серы. Тиобациллы используют в своем метаболизме сероводород. Эти микроорганизмы принимают участие в глобальном цикле серы, окисляя ее восстановленные соединения до сульфатов. В анаэробных условиях они проводят серозависимую нитратредукцию, но существовать без кислорода могут короткий период, активно покидая такие местообитания.

Серные и фототрофные бактерии. Бесцветные серные бактерии, окисляющие сернистые соединения, можно разделить на две группы: откладывающие серу вне клеток (тиоиовые) и внутри клеток (серобактерии).  Все серные бактерии распадаются на две группы: к одной принадлежат пурпурные бактерии, а к другой нитчатые формы.  Фототрофные пурпурные и зеленые бактерии обитают в анаэробных зонах многих водоемов. Пурпурные серобактерии нередко образуют налеты, окрашенные во всевозможные оттенки красного цвета, от нежно-розового до темно-красного, на поверхности ила или на каком-нибудь разлагающемся растительном материале.

Железобактерии – бактерии, способные окислять двухвалентное железо до трёхвалентного и использовать освобождающуюся при этом энергию на усвоение углерода из углекислого газа или карбонатов. Они широко распространены как в пресных, так и в морских водоемах, в почве; играют большую роль в круговороте железа в природе. Благодаря их жизнедеятельности на дне болот и морей образуется огромное количество отложенных руд железа и марганца.

Бактерии, восстанавливающие сульфаты. Физиологическая группа бактерий, восстанавливающих сульфат до сероводорода в анаэробных условиях. По степени усвоения органики различают две группы сульфатредукторов. Первые используют органические кислоты с выделением в среду ацетата (спорообразующие виды рода Desulfotomaculum и неспорообразующие рода De–sulfovibrio). Вторые способны полностью окислять органические соединения, а некоторые даже способны к хемоавтотрофному существованию (Desulfobacter, De–sulfococcus, Desulfosarcina, Desulfonema).

В природе сульфатредуцирующие бактерии обитают в сероводородном иле, где проходит анаэробный распад органики. Участвуют в формировании месторождений серы. Вызывают анаэробную коррозию железа, наносят существенный вред трубопроводному транспорту.

Гетеротрофные бактерии. Бактерии, использующие в качестве источника энергии и углерода органические т. е. углеродсодержащие соединения. Имеются как Аэробы, так и Анаэробы. Многие утилизируют сахара, спирты и органические кислоты. Однако существуют специализированные Г. б., способные разлагать также целлюлозу, лигнин, хитин, кератин, углеводороды, фенол и др. вещества. Г. б. широко распространены в почве, воде и грунте водоёмов, пищевых продуктах и т.д. Г б принимают активное участие в круговороте веществ в природе.

Мицелиальные грибы и дрожжи. В промышленности лимонную кислоту получают путем брожения отходов сахарного производства - патоки (мелассы), плесневыми грибами рода Aspergillius niger. В связи с этим в превалирующем большинстве исследований выщелачивания силикатных никелевых руд микроорганизмами использованы гетеротрофы класса грибы Aspergillus niger и Penicillinum. Выщелачивание латеритовых руд месторождения Sukinda Mines (Индия) с использованием гетеротрофных бактерий Bacillus circulans, Bacillus licheniformis и грибов Aspergillus niger, и автотрофных бактерий Acidithiobacillus ferrooxidans показало, что максимальное извлечение никеля получено при участии гетеротрофов. Представленные результаты применения автотрофных бактерий для выщелачивания силикатов определяются действием участвующей в процессе серной кислоты или присутствием в руде никеля в сульфидах.

Исследовано выщелачивание силикатной никелевой руды железисто-магниевого типа, с содержанием никеля 1,2%, кобальта 0,022%, магния 17,6%, железа 12%, измельченной до крупности минус 1,25 мм с применением гетеротрофных микроорганизмов классов грибы и бактерии. Никель в руде распределяется в сульфатах, оксидах и гидрооксидах, сульфидах и силикатах. Основные фазы силикатов, составляющих руду, являются серпенитизированными и имеют слоистую структуру,  включающую группы Si2O5 или Si4O10.

Грибы культуры Aspergillus niger в присутствии достаточного количества питания и начальном нейтральном значении среды образуют  кислоты (значение рН снижается до 2), при этом силоксановые связи силикатов разрушаются, кремний из силикатов откладывается на стенках грибов и наблюдается их рост, одновременно из руды выщелачиваются железо и никель. Перемешивание при выщелачивании и отсутствие углеродного питания для микроорганизмов останавливает разрушение силикатных минералов и рост грибов. Неблагоприятным фактором для извлечения металлов из руды является обнаруженная по данным рентгеновского микроанализа адсорбция грибами из раствора металлов и кремния, и образование коллоидов кремния, что затрудняет экстракцию металлов из растворов.

61. Контакт растворов  и микроорганизмов с поверхностью  минералов. Эффективность бактериального выщелачивания пропорциональна степени вскрытия, степени смачивания (перколяции) и степени кислородообеспечения (оксигенации). Поэтому при подготовке к бактериальному выщелачиванию дробленой рудной породы необходимо создать такие условия, чтобы эти три параметра были максимальными.