Бактериальное выщелачивание. Общая характеристика

Введение

Важность применения биогеотехнологии металлов связана с исчер-паемостью доступных природных ресурсов минерального сырья и с необхо-димостью разработки сравнительно небогатых и трудноперерабатываемых месторождений [1]. При этом биологические технологии не обезображивают поверхность Земли, что происходит при добычи полезных ископаемых отк-рытым и шахтным (образование терриконов) способом; не отравляют воз-дух, в отличие от пирометаллургического метода, при котором происходит загрязнение атмосферы газом AsH₃. Биогеотехнологические методы: микро-биологическая адсорбция и бактериальное выщелачивание, позволяют полу-чить дополнительное количество металлов за счет утилизации «хвостов» обо-гатительных фабрик, шламов и отходов металлургических производств, а также переработки так называемых забалансовых руд (содержание металла 0,1 – 0,5%), извлечением из морской воды и стоков, дает возможность выде-ления радиоактивных элементов.

Микробиологическое выщелачивание  в сочетании с применением  фи-зико-химических, обогатительных методов способствует оптимизации техно-логических схем переработки различных отходов горно-металлургической промышленности. Затраты на данную технологию ниже, чем на обычные пи-рометаллургические и гидрометаллургические операции. Эта технология была разработана, чтобы быть более дешевой, более эффективной и без-вредной для окружающей среды, чем обжиг и влажность высокого давления [2].  Применение биологических методов также позволяет устранить напол-нение газом угольных шахт, делает возможным экстракцию остаточных порций нефти из месторождений, которые исчерпываются. Внеклеточный полисахарид бактерии Xanthomonas campestris ксантан эффективный для добычи нефти из таких месторождений. Остаточные порции нефти обычно адсорбируются на различных породах, которые содержатся в нефтеносных пластах, и не вымываются из них водой. Раствор ксантана в воде имеет высо-кую вязкость и при закачивании его в пласты под повышенным давлением капли нефти освобождаются из всех трещин и углублений породы [3].

В настоящее время процесс бактериального выщелачивания для полу-чения меди достаточно широкого применяют повсеместно; меньшие масш-табы имеет бактериальное выщелачивание урана. На Камчатке ведется разра-ботка кобольт-медно-никелевого месторождения Шануч [4], в Канаде и США выщелачивание урана проходит в промышленных масштабах. Активно ве-дется добыча меди наземным (США – месторождение “Бингхем каньон ”, Испания, Австралия) и подземным (Россия – месторождения на Урале) спо-собами, начато получение ванадия из морской воды (Япония), золота из гор-ных пород (Украина).

 

1. Бактериальное выщелачивание. Общая характеристика

Обычно использование микроорганизмов  при извлечении металлов преследует одну из двух целей: превращение (или  окисление) нерастворимых соединений металлов в растворимые или создание условий для лучшего взаимодействия химических веществ с поверхностью минерала и раство-рения необходимого металла. Примером первого процесса является превра-щение таких нерастворимых соединений меди, как ковеллин (CuS) или халь-козин (Cu₂S), в растворимые сульфаты. Примером второго процесса служит извлечение железа, мышьяка и серы из золотоносного арсенопирита (FeAsS), вследствие чего оставшееся в минерале золото легче выделяется при помощи цианирования. Оба этих процесса являются окислительными. Если добывае-мый металл переводится в раствор, речь идет о биовыщелачивании. Когда же металл остается в руде — о биоокислении. Тем не менее, термин «биовы-щелачивание» часто используется в обоих случаях.[6]

Бактериальное выщелачивание (биовыщелачивание, биогидрометал-лургия, биоэкстракция металлов, мобилизация металлов) – составляющая часть биогеотехнологии, на стадии которой происходит избирательное извле-чение химических элементов из многокомпонентных соединений посредст-вам их растворения в водной среде с помощью микроорганизмов или продук-тов их метаболизма при температурах 5-80˚С и нормальном давлении.

Роль, которую играют микроорганизмы в биовыщелачивании, до сих пор  остается не выясненной до конца и дискуссии по данному вопросу про-должаются. Трибутч утверждает, что существует 3 «стратегии» биовыще-лачивания:

1) непрямое биовыщелачивание: микроорганизмы не прикрепляются к по-верхности минерала, и их действие ограничено возобновлением выщела-чивающего агента — Fe³⁺;

2) контактное биовыщелачивание: микроорганизмы прикрепляются к по-верхности минерала, способствуя его электрохимическому растворению с помощью Fe³⁺, содержащегося во внеклеочных полимерных соединениях (ВПС); экзополимеры производятся клеткой для прикрепления ее к твердой поверхности минерала;

3) кооперативное биовыщелачивание: микроорганизмы, прикрепленные к минеральной поверхности, кооперируют со свободными клетками из раст-вора; прикрепленные бактерии высвобождают окисляемые металлы, которые служат источником энергии для микроорганизмов в растворе [6].

Мобилизация нерастворимых соединений металлов происходит в ре-зультате биоокисления или биовостановления преимущественно за счет по-нижения pH среды при окислении органических соединений микроорганиз-мами, а также в результате выделения ими соединений, которые образуют с металлами органоминеральные комплексы – хелаты в очень широком диапа-зоне рН. Гетеротрофы (бактерии, грибы, дрожжи) выделяют метаболиты (органические кислоты, липиды, полисахариды), которые извлекают Au, разлагают Si-O-Si, обогащают бокситы, извлекают металлы из карбонатных и силикатных руд (Bacillus megaterium, Bacillus mucilaginosis, Aspergillus niger, Penicillium notatum) [3]. Энергия, которая выделяется в процессе окисления минерала, обычно используется организмом для проведения процессов своей жизнедеятельности.

Микроорганизм выступает в роли живого окислителя, а с точки зрения электрохимии – живого катода. Минерал, становясь донором электронов для бактериальной клетки, окисляется, занимая позицию анода в данной модели. На разных минералах, прежде всего в зависимости от их химической и струк-турной конституции, этот процесс, несмотря на общий характер, проходит индивидуально. На ход процесса деструкции минерала влияют такие его особенности как: электронное строение, частота и характер дефектов, состав примесей, степень структурной упорядоченности, тип проводи-мости. Чем меньше ЭП минерала, тем меньше работа выхода электронов (РВЭ) с его кристаллической структуры и, значит, выше способность слу-жить донором электронов.    

Основными факторами, котьорые определяют возможность исполь-зования метода биовыщелачивания являются:

- способность биоагента выщелачивать металл;

- активность микроорганизма;

- химический состав минерал;

- физико-химические свойства металла  (электрохимический потенци-ал) [3]. 

 Стойкость микроорганизма к металлу также является важным показа-телем, поскольку в больших концентрациях металл может выступать токси-кантом по отношению к клетке. В лабораторных условиях выведены штаммы Thiobacillus ferrooxydans выдерживающие концентрации Zn²⁺ и Cu²⁺ в кон-центрации 20-50 г/л. Гены, определяющие механизмы стойкости содержатся иногда в хромосоме, но чаще в плазмидах, в 70% случаев они сщеплены с генами стойкости к антибиотикам.

Микробная толерантность к металлам может осуществляться по сред-ствам внутриклеточной детоксификации. Внутриклеточная детоксификация металла происходит в результате его связывания с белками, богатыми сульф-гидрильными группами.

Производить мобилизацию металлов можно как при помощи чистой культуры так и при помощи ассоциации микроорганизмов. Однако, как пока-зывает практика, применение ассоциации микроорганизмов является более эффективным, так как взаимодействие микроорганизмов часто является важ-ной частью процесса выщелачивания.

 

2. Микроорганизмы, участвующие в процессах выщелачивания различных элементов

 

Большинство микроорганизмов, которые  используются в биогидроме-таллургии  – хемолитотрофы. Хемолитотрофы окисляют неорганический субстрат с целью получения энергии. При этом они могут использовать моле-кулярный водород (водородные бактерии), оксид углерода (карбоксидо-бактерии), восстановленные соединения серы (тионовые бактерии), соедине-ния азота (нитрифицирующие бактерии). В качестве акцептора электронов они используют молекулярный кислород. В анаэробных условиях терминаль-ным акцептором водорода может быть нитрат, нитрит и оксиды азота (денит-рифицирующие бактерии), сера или сульфат (сульфатредуцирующие бакте-рии), углекислота (метаногены, ацетогены) и некоторые другие соединения. Хемолитотрофы играют существенную роль в природе, являясь продуцент-тами органического вещества, участвуя в замыкании циклов биогенных эле-ментов, обуславливая выщелачивание горных и формирование осадочных пород [7]. Среди этих организмов присутствуют как аэробные так и факуль-тативно анаэробные микроорганизмы, мезофильные и умеренно термофиль-ные формы, крайние ацидофилы и ацидотермофилы.

Основные биоагенты биогеотехнологии:

- микроорганизмы, окисляющие Fe²⁺ , S˚ и сульфидные минералы: Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans, Sulfobacillus thermosulfido-oxidans, Leptospirillum ferrooxidans, Sulfolobus acidocaldarius, Sulfolobus solfatoricus, Acidianus brierleyi, Acidianus infernus;

- микроорганизмы, окисляющие As³⁺: Pseudamonas putida, Alcaligenes eutrophus, Pseudamonas arsenitoxidans;

- микроорганизмы, восстанавливающие Cr⁶⁺: Pseudamonas dechromati-cans, Pseudamonas chromatophila, Aeromonas dechromatica;

- микроорганизмы, восстанавливающие и окисляющие марганец: в пресной воде – Bacillus macerans, Bacillus subtills, Clostridium felsineum, Enterobacter aerogenes, Pseudomonas fluorescences, Escherichia coli; в морской воде – Arthrobacter sp, Acinetobacter calcoaceticus;

- микроорганизмы, растворяющие золото: Pseudamonas cepacia, Saccharomyce cerevisiae, представители рода Bacillus;

- организмы, учавствующие в деструкции силикатов: Thiobacillus thioparus, Thiobacillus thiooxidans, Nitrosospira briensis, Aspergillus niger, Penicillium expansum, популяции почвенных микроорганизмов, лишайники;

- микроорганизмы, окисляющие уран: Thiobacillus ferrooxidans.

 

 

3. Принципы бактериального выщелачивания различных элементов. Роль бактерий в окислении Fe²⁺ , S⁰ и сульфидных минералов

 

В окислении Fe²⁺, сульфидных минералов и серы принимают участие главным образом бактерии родов Thiobacillus, Leptospirillum, Sulfolobus, Sulfobacillus и Acidianus.

Закисное железо — наиболее легко  окисляемый субстрат для T.ferro-oxidans и ряда других бактерий. Реакция окисления протекает по вероятной схеме:

                       ^{бактерии}

4Fe²⁺+О₂ +4Н           4Fe³⁺+2H₂О

ΔG_30˚C = -38,0 кДж/моль^-1

Эта реакция весьма важна для  выщелачивания металлов, так как  позволяет накапливать биомассу бактерий в рудах и растворах, получить сильный окислитель многих сульфидных минералов — Fе³⁺ — и создать высокий окислительно-восстановительный потенциал среды. Окисное железо в зави-симости от его концентрации и рН среды гидролизуется, часть его выпадает в осадок и выделяются Н⁺ ионы:

     Fe³⁺ + 3H₂O ^{химически} ↓Fe(OH)₃ + 3H⁺

Это позволяет регулировать рН и  концентрацию окисного железа в растворах.

Кинетика окисления Fе²⁺ наиболее полно изучена у Thiobacillus ferro-oxidans. Эта бактерия ускоряет окисление Fе²⁺ в сотни тысяч раз. Увеличение числа клеток T.ferrooxidaris всего на один порядок с 2,5∙10⁷ до 2,5∙10⁸ в 1 мл позволяет ускорить процесс окисления Fе в 3 раза даже при температуре       8-9°С [8].

Процесс окисления железа и серы бактериями является прямым окис-лительным процессом:

4 FeSО₄ + О₂ + 2 H₂SО₄              2 Fe₂(SО₄)₃ + 2 Н₂О,

S₈ + 12 О₂ + 8 Н₂О            8 H₂SО₄.

В результате прямого бактериального окисления окисляются пирит:

4 FeS₂ + 15 О₂ + 2 Н₂О                2 Fe₂(SО₄)₃ + 2 H₂SО₄

и сфалерит [1]:

ZnS + 2O₂                 ZnSО₄.

Окисление Fе²⁺ и восстановленных соединений серы бактериями весь-ма сложный и недостаточно изученный многоступенчатый процесс. Он включает следующие этапы: прикрепление бактерий к минералам, их дест-руктирование, растворение серы, транспортирование S˚, Fе²⁺ или ионов других металлов в клетку и их окисление. На первом этапе проис-ходит взаимодействие бактерий с поверхностью сульфидных минералов.

При этом, как показано на примере  окисления пирита Thiobacillus ferro-oxidans, электродный потенциал этого минерала (ЭП) в значительной мере снижается, а окислительно-восстановительный потенциал среды (Еh) возрас-тает, т.е. создаются резко окислительные условия. Без бактерий, когда ЭП пирита и Еh среды близки, окисление его не происходит (рис. 1).

 

Рис 1. Изменение Еh среды (1) и ЭП (2) дырчатого (+) и электронного (-) пирита в опытах без бактерий (а) и с бактериями Thiobacillus ferrooxidans (b)

Эта закономерность подтверждена и  в отношении других сульфидных минералов. В смеси различных сульфидных минералов, образующих гальванические пары, бактерии прежде всего окисляют те, которые имеют более низкий ЭП, т.е. сульфид-анод) [8]

При бактериальном  окислении арсенопирита (пример непрямого  окисления сульфидного минерала) происходит следующее (рис. 2). В диффузионном слое на поверхности минерала происходят реакции:

анодная реакция                                    катодная реакция

FeAsS       Fe²⁺ + As³⁺ + S° + 7e^-;         3,5O₂ + 14H⁺ + 7e^-      7H₂O.

Бактерии  окисляют Fе²⁺ и S° до конечных продуктов:

4Fе²⁺ + О₂ + Н^{+  бактерии}  4 Fе³⁺ + 2 Н₂О

S° + 4Н₂О ^{бактерии}  SО₄^2- + 8Н⁺ +6е-.

Окисление ионов двухвалентного железа и серы до конечных продуктов происходит непосредственно в диффузионном слое, что способствует быстрому взаимодействию иона трехвалентного железа с минералами:

FеАsS + Fе₂ (S0₄)₃ + 1.5 Н₂0 + 0.75 O₂                 3 FеS0₄ + S° + Н₃АsО₃

и серой [1]:

S° + 6 Fе³⁺ + 4 Н₂O               6 Fе²⁺ + SO₄^2- + 8 Н⁺.

Рис 2. Модель бактериально-химического процесса окисления арсенопирита бактерями Thiobacillus ferrooxidans [8]

 

Механизмы бактериального окисления  продуктов электрохимических реакций (Fе²⁺, S^2-, S˚) пока не считаются выясненными. Более изученным яв-ляется вопрос о механизме окисления железа. Полагают, что при бактерии-альном окислении Fе²⁺ оно поступает в периплазматическое пространство. Электроны акцептируются медьсодержащим белком рустицианином и пере-носятся через мембрану по цитохромной цепи (рис 3). Перенос двух электронов обеспечивает возникновение на мембране потенциала в 120 мВ, а двух протонов - 210 мВ. Суммарный потенциал в 330 мВ достаточен для образования молекулы АТФ. Вторая часть реакции окисления железа, приво-дящая к образованию воды, реализуется на внутренней стороне цитоплаз-матической мембраны и в цитоплазме [1].

Рис 3. Схема пути переноса электронов у Thiobacillus ferrooxidans при окислении Fe³⁺

 

 

 

5. Типы механизмов биогеотехнологии  для выщелачивания металлов из  руд

Существует несколько механизмов бактериального выщелачивания металлов из руд:

- карьерный;

- кучный;

- подземный;

- скважинный, шахтный;

- чановый [3].

Стоит заметить, что проблему переработки  сложных комплексных руд можно  решить только комбинированными методами, в которых использу-ются микробиологический и химический процессы.

Выщелачивание отвалов практикуется во многих странах, и, наверно это  наиболее распространенный вид бактериального выщелачивания для переработки  сырья, которое обычно рассматривается  как отходы при крупно-масштабной добычи открытым способом. Также для переработки отходов горно-рудничного комплекса может использоваться чановый метод.

 

 

5.2. Кучное  выщелачивание

 

Поверхностное выщелачивание куч и отвалов, в основном, сводится к извле-чению металлов из отходов горнодобывающей промышленности или побоч-ных бедных руд, переработка которых обычными способами не экономична. Методы поверхностного выщелачивания куч и отвалов, применяемые в настоящее время, мало чем отличаются от процесса, который использовали в XVIII веке в Испании на месторождении Рио-Тинто для извлечения меди из руд выветрившейся породы. Этот метод применяют обычно при извлечении меди из пород с низким ее содержанием (менее 0.4 % по весу). Такие отвалы накапливаются в больших количествах при крупномасштабной открытой разработке руды и могут занимать огромные площади и достигать в высоту

нескольких  сот метров. Самый большой отвал Бингхэм-Каньон находится в Америке и вмещает около 3.6  ∙ 10⁸ т породы.

Выщелачивание куч несколько отличается от выщелачивания отвалов. Кучи содержат повышенное по сравнению с отвалами содержание металла, извлечение которого в принципе возможно за достаточно короткий срок - несколько месяцев. В то же время выщелачивание отвалов может длиться годами. В кучах и отвалах измельченная руда уложена на наклонное водоне-проницаемое основание. Поверхности куч и отвалов орошаются выщелачива-ющей жидкостью, представляющей собой слабый раствор кислоты и ионов трехвалентного железа. Сбор раствора с извлеченным металлом, профильтро-вавшимся через слой породы, собирают снизу. Поскольку при выщелачи-вании отвалов в среде, как правило, развиваются природные микроорга-низмы, засева не производят. Кислая среда и наличие кислорода способст-вует повышению каталитической активности Thiobacillus ferrooxidans. Выще-лачивающая жидкость с помощью насосов подается наверх кучи руды, рас-пыляется по ее поверхности и затем, самотеком стекая вниз, фильтруется через нее. Обогащенные металлом растворы, стекающие из отвалов и куч, направляются в специальные пруды и водоемы для сбора и извлечения металла. Извлечение проводят методом простого осаждения или электроли-зом, а также более сложными методами. Отработанные выщелачивающие растворы, содержащие в основном растворенное железо, регенерируются в окислительных прудах и вновь подаются в отвалы [1]. Схема выщелачивания меди кучным методом представлена на рис. 5.

Рис. 5. Схема  бактериального выщелачивания меди из куч и отвалов руды

 

Общая замкнутая схема кучного  биовыщелачивания имеет следующий  вид:

- анализ  руды (наличие сульфидных минералов,  тионовой микрофлоры);

- орошение  руды и подкисление (H₂SO₄, рН = 1,5-2,5; t = 20-30˚С);

- подпитка  аборигенной микрофлоры (NH₄⁺, PO₄^-);

- аэрация воздухом (сжатый воздух, кислород, углекислый газ);

- определение  концентрации микробной ассоциации  и возможность дополнения её  биомассой предыдущего цикла  (МЧ = 10⁶ – 10⁷ кл/мл);

- биоокисление (ОВП = 0,700В, FeS₂           Fe³⁺);

- мобилизация металла из минерала (MeS        MeSO₄);

- извлечение  металла (иммобилизация, аккумуляция,  экстракция);

- регенерация  кислотного раствора с железом  (III) и накопление биомассы

- частичный  отвод раствора и его очищение [3].

 

 

5.3. Чановое  выщелачивание

 

Чановое биовыщелачивание – самый  сложный процесс бактериального выщелачивания [3]. Он проходит в специальных  аппаратах - биореакторах.

Этот  тип выщелачивания применяют в горнорудной промышленности для извлечения урана, золота, серебра, меди и других металлов из окисных руд или упорных сульфидных концентратов.

Чановое выщелачивание упорных  сульфидных концентратов проводят в  проточном режиме в серии последовательно  соединенных аппаратах большого объема (30x50x6 м) с перемешиванием, аэрацией при стабилизации рН, температуры и концентрации микроорганизмов в пульпе. Перед загруз-кой в аппараты концентраты измельчают и смешивают со слабым раствором серной кислоты.

На ход процесса влияют многие параметры: рН, температура, скорость протока пульпы, а также плотность пульпы и  размер частиц концентрата. Важным моментом чанового выщелачивания является наличие  систем, контролирующих и стабилизирующих  многие из перечисленных параметров. Результатом этого является эффективное протекание процесса. Схема чано-вого выщелачивания сульфидных концентратов замкнутая (рис. 6). Оборот-ные воды после регенерации используются в качестве питательной среды для бактерий и выщелачивающего раствора.

Для получения активной микробной  культуры существует несколько способов. Наиболее эффективен способ культивирования железо- окисляю-щих бактерий в проточном электрохимическом культиваторе сопряженный с электровосстановлением субстрата. В процессе роста микроорганизмы окис-ляют двухвалентное железо до трехвалентного, а в ходе электрохимических превращений железо восстанавливается до двухвалентного и снова служит субстратом для микроорганизмов [1].

При экономическом обосновании  чанового процесса бактериального выщелачивания  производится обязательное сравнение  получаемых основных технико-экономических  показателей его с показателями конкурирующих ме-тодов или процессов. Исходными данными для расчета этих показателей являются:

     - годовой объем переработки концентратов;

- содержание выщелачиваемых металлов в них;

- время выщелачивания, ч;

- содержание выщелачиваемых металлов в продуктах выщелачивания;

- аппаратурное оформление технологической схемы;

- технологические параметры процесса;

     - режим работы цеха выщелачивания;

     - величина накладных расходов в районе строительства;

     - расход и стоимость основных реагентов [8].

 

6. Экономическая целесообразность процесса бактериального выщелачивания.

 

Одним из главных факторов, который влияет на экономическую целе-сообразность биоэкстракции, является скорость протекания процесса. Ско-рость извлечения металла при промышленном выщелачивании куч и отвалов зависит от многих факторов - активности культуры, качества руды, скорости фильтрации выщелачивающего раствора, аэрации. Так, при введении сжатого воздуха в толщу выщелачиваемой медной руды скорость извлечения меди возрастает на 25 % [1]. Скорость протекания процесса также зависит от тем-пературы, при которой проходит выщелачивание, крупности руды и количес-тва используемой кислоты.

Исследования влияния температуры  на выщелачивание, выполненные  при  температурах  +20°С, +4°С, -2°С,  -8°С,   показали, что  извлечение  меди из окисленных минералов  при одинаковой концентрации кислоты   колеб-лется в пределах 5-30%. За 4 дня выщелачивания  при температуре 20°С язв-лечение меди от руды составляет 35,9¸37,8%, при +4°С – 24,38¸33,5%, при -2°С – 41,25% и при -8°С – 41,74%. Увеличение извлечения меди при отрицательных температурах объясняется большей концентрацией кислоты.

Исследование влияния концентрации серной кислоты  на выщелачи-вание  меди показали, что извлечение меди в значительной степени зависит от концентрации серной кислоты в ходе всего процесса. В начале  процесса увеличение извлечения меди определяется зависимостью растворения окис-ленных минералов и вторичных сульфидов меди от концентрации кислоты.

Концентрация и активность бактерий зависит от  концентрации кис-лоты. Оптимальной концентрацией кислоты для бактерий является значение около 1,5 г/дм³ , при которой достигается максимальное извлечение меди (до 92%  при крупности руды > 5 мм и температуре +20°С). При концентрации кислоты 12 г/дм³ активность бактерий снижается, что приводит к снижению  извлечения меди до 89%. При концентрации кислоты 51 г/дм³   окислитель-ная активность бактерий подавляется, концентрация сернокислого окисного железа  снижается до  нуля и выщелачивание меди практически прекращает-ся - извлечение составляет не более 59%.

Исследования влияния крупности  руды на выщелачивание меди  пока-зали, что крупность руды при  бактериальном выщелачивании значительно влияет на скорость и полноту извлечения  меди. За  242  дня  извлечение  ме-ди в раствор из руды  крупностью  > 5 мм составляет 92,1% а из руды крупностью 5 -10 мм извлечение составляет 52,2% [12].

При применении стандартных технологий выщелачивания расходы на серную кислоту могут доходить до 40 и более процентов от общей стоимости получения меди, что зависит от минерального состава выщелачиваемой руды, прежде всего от содержания в ней карбонатов пирита и интенсивности микробиологических процессов. Создание в выщелачиваемой куче не обох-димых для жизнедеятельности бактерий условий позволяет снизить расход серной кислоты в 5—10 раз, что значительно снижает общие расходы на производство меди. Известно, что тионовые бактерии ускоряют растворение халькопирита в 12 раз, арсенопирита и сфалерита в 7 раз, ковелина и борнита в 18 раз в сравнении с обычными химическими методами.

Работами последних лет показано, что экономически выгодно получать медь из халькопиритного концентрата, так как скорость выщелачивания мо-жет достигнуть до 700 мг/л-ч, образуемый при этом выщелачивающий раст-вор содержит 30-50 г/л меди. Разработаны бактериальные технологии полу-чения цинка, меди и кадмия из смешанных сульфидных концентратов с 94 % степенью экстракции названных металлов. Стоимость такой меди в 2-5 раз меньше в сравнении со стоимостью меди, полученной традиционным путем. Так себестоимость меди, полученной путем подземного выщелачивания меди в Майями обычно составляет от 75 до 85 долларов за тонну.

Если сравнить показатели технико-экономической  оценки применения технологии бактериального выщелачивания и стандартную  технологию обработки золотомышьяковистых  концентратов, включающую в себя обжиг  и цианирование, то получим следующие  данные:

Таким образом видно, что экономическая  рентабельность процесса биовыщелачивания достаточно высокая, что делает эту  технологию перспек-тивной, и требующей исследования и развития.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод

Итак,  рассмотренный процесс биоэкстракции  является достаточно новой и требующей  разработки технологией. Как любая технология она имеет ряд преимуществ и недостатков.

Преимуществами  данной технологии являются:

- способы проведения  процесса могут варьировать от  выщелачивания in situ до использования реакторов с мешалками;

- не требует высокого  рабочего давления и температур;

- самоподдерживается  за счет образования растворителя  в виде сульфата ферума (III);

- возможность регенерации  выщелачивающих растворов;

- не образуется токсичных  продуктов, в том числе газообразных;

- не обезображивает  природные ландшафты

- есть возможность  увеличения процента выхода металла  по сравнению с химическими  методами;

- высокие экономические  показатели;

- экологическая безопасность.

К недостаткам  и трудностям данной технологии относится:

- необходимость поддержания  активной микрофлоры в строго  контролированных и заданных  условиях;

-  зависимость процессов  выщелачивания от скорости роста  микроорганизмов;

- необходимость аэрации;

- достаточно сложное  оборудование.