Технология бактериального выщелачивания металлов

Кучное и подземное выщелачивание. Бактериальное выщелачивание цветных металлов проводят из отвалов бедной руды (кучное) и из рудного тела в месте залегания (подземное). Технологическая его схема включает орошение руды в отвале или в рудном теле, осуществляемое водными растворами H₂S0₄, содержащими Fe³* и бактерии (Г. ferroxidans, L. ferroxidans, S. thermosulfidooxidans и др.). Наиболее широко распространены в отвалах и месторождениях при нормальной (20 — 30 °С) или пониженной (2 — 15 °С) температуре тионовые бактерии Т. ferroxidans, Т. thiooxidans, а также L. ferroxidans.

Раствор подается через скважины при подземном или путем разбрызгивания на поверхности при кучном выщелачивании. В руде в присутствии 0₂ и бактерий сульфидные минералы окисляются, а медь и другие металлы переходят из нерастворимых соединений в растворимые. Раствор, содержащий медь, поступает на цементационную или другие установки (сорбция, экстракция) для ее извлечения, а затем опять на отвал или в рудное тело (схема замкнутая).

При выщелачивании меди из вторичных минералов (халькозин-Cu₂S, 6opHHT-Cu₅FeS₄), а также ванадия и урана роль основного окислителя выполняет Fe³⁺.

Чановое выщелачивание. Бактериальное выщелачивание упорных сульфидных концентратов проводится прямоточно в серии последовательно соединенных чанов с перемешиванием и аэрацией при 30 °С для мезофилов и от 45 — 50 до 70 — 80 °С для термофильных бактерий. Значение рН составляет 1,7 — 2,2, концентрация клеток бактерий — 10¹⁰ — 10* * в 1 мл пульпы. Схема переработки сульфидных концентратов замкнутая. Оборотные растворы после частичной или полной регенерации используются в качестве питательной среды для бактерий и выщелачивающего раствора. В отдельных случаях эта процедура может и не проводиться. Наиболее активными в бактериальном выщелачивании металлов являются штаммы бактерий, адаптированные к комплексу факторов (рН, тяжелые металлы, тип концентрата и т. д.) в условиях активного процесса. В качестве примеров чанового выщелачивания можно привести следующие.

Переработка олово- и золотосодержащих концентратов

Оловосодержащие концентраты содержат пирит, халькопирит, ар-сенопирит и оловянные минералы в виде окислов. В этой смеси бактерии окисляют прежде всего арсенопирит (FeAsS) как более низкопотенциальный минерал. Это позволяет удалить мышьяк из концентрата как вредную примесь и получить селективно оловянный и медный концентраты.

Золотосодержащие концентраты содержатся в пирите, арсенопи-рите и др. Золото и серебро тонко вкраплено в кристаллические решетки этих минералов. Поэтому только после их вскрытия, или де-структирования, можно извлечь благородные металлы методом циани-

роваиия. Пирометаллургический способ (обжиг) не обеспечивает полноты их выхода и загрязняет окружающую среду арсинами (AsH₃), поэтому неприемлем. Другие методы либо дороги, либо не способствуют абсолютному извлечению золота и серебра, в особенности пос-лед-него.

После бактериального окисления арсенопирита и частично пирита методом цианирования из остатка выходит более 90 % Ag и Аи. Бактерии перспективны и для переработки свинцово-цинковых концентратов. Из них полностью извлекают Си, Zn и Cd и получают свинцовый концентрат (остаток от выщелачивания), Cu-Cd и цинковые продукты из растворов.

Выщелачивание урана

При чановом выщелачивании из пиритсодержащих руд в пачуках при рН, равном 1,5 — 1,6, извлечение урана за 6 сут составляло 91 %. В полунепрерывных условиях за 5 сут можно добиться 100%-го его выхода при плотности пульпы 20 %. При такой технологии Т. ferro-oxidans используется для окисления пирита и регенерации Fe³⁺. Процесс проводят при 30 °С.

Обессеривание углей

Сера в углях присутствует как в виде пирита (FeS₂), так и в виде органических соединений. В связи с использованием в промышленности тонкоизмельченного угля появилась возможность удалять серу из него как вредную для окружающей среды примесь путем окисления FeS₂ бактериями. Таким образом с помощью Т. ferrooxidans за 5 — 8 сут удается извлечь до 97 % пиритной серы. Для ее получения из органических соединений предлагается использовать гетеротрофные микроорганизмы.