Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов - Полькин С.И.
Скачать (прямая ссылка):
He менее важный фактор процесса бактериального окисления и выщелачивания — оптимальное значение окислительно-восстановительного потенциала, характеризующего интенсивность протекания в пульпе окислительно-восстановительных реакций. Максимальная скорость выщелачивания многих сульфидных минералов наблюдается при значении окислительно-восстановительного потенциала среды 500—700 мВ. При потенциале менее 400 мВ из сульфидных минералов выщелачивается преимущественно железо, а при более 700 мВ — сера. В условиях выщелачивания сульфидных продуктов окислительно-восстановительный потенциал при высокой активности микроорганизмов и больших скоростях выщелачивания должен быть 600—700 мВ.
Бактерии Т. ferrooxidans являются мезофильными, так как оптимальна для их жизнедеятельности температура 28—35 °С. При 400C прекращается рост бактерий, а при 500C происходит разрушение белков и бактерии погибают. При низких температурах скорость роста бактерий замедляется и при этом естественно снижается их окислительная способность.
При бактериальном выщелачивании мышьяка из арсенопи-рита оптимальна температура 35 °С.
При бактериальном окислении и выщелачивании с участием Т. ferrooxidans газовый состав среды, т. е. содержание находящихся в ней кислорода и углекислого газа, является одним из основных факторов, определяющих рост, активность бактерий и скорость биологического окисления. Кислород для аэробных тионовых микроорганизмов выполняет роль акцептора электронов при участии в процессе ферментов-оксидаз. Углекислый газ, который они потребляют из окружающей среды, используется для ассимиляции углерода, идущего на построение самой клетки.
Содержание кислорода в воде, которое составляет 8,1 мг/л при 25 0C, недостаточно для обеспечения активной жизнедеятельности бактерий. Даже при окислении закисного железа они потребляют в 180 раз больше кислорода, чем его содержится в воде. Поэтому в процессе бактериального выщелачивания необходима дополнительная подача воздуха, превышающая его расход на перемешивание и аэрацию в 1,5—2,5 раза. Значительно интенсифицируется процесс выщелачивания при дополнительной подаче углекислого газа в подаваемый для аэрации воздух. Более чем на 30 % возрастает активность микроорганизмов при содержании углекислого газа в воздушной смеси до 0,1-0,2%.
Одним из самых важных параметров бактериального выщелачивания является применение высокоактивных штаммов бак-
374
терий. Активность различных штаммов Т. ferrooxidans, выделенных из рудничных вод, имеющихся в лабораториях и музеях, неодинакова при окислении серы, железа, сульфидов. Так, культура бактерий, выделенная непосредственно на месторождении и выросшая под воздействием определенного комплекса условий среды обитания (pH, тип сульфидов, солевой состав и т. п.), как правило, более активна при выщелачивании металлов из руды этого месторождения. В настоящее время существуют штаммы культур, устойчивые к следующим концентрациям металлов в растворах (г/л): мышьяка 6—10, железа 16—20, урана 12, меди 50, цинка 120, алюминия 20, никеля 72, хлор-иона 10, молибдена 0,2, серебра 0,02 и кадмия 0,12.
Большинством исследований, проведенных за последние 10— 15 лет, показано, что одним из наиболее перспективных направлений повышения активности микроорганизмов Т. ferrooxidans при выщелачивании сульфидов является адаптация лабораторных штаммов или штаммов, выделенных на месторождении, к экстремальным условиям выщелачивания.
В технологии чанового метода бактериального выщелачивания в плотных пульпах применение адаптированных высокоактивных штаммов является одним из основных факторов, определяющих скорость процесса и его экономичность.
Известно, что некоторые тяжелые металлы при низких концентрациях стимулируют рост многих микроорганизмов. Но при повышении их концентрации сначала наступает ингибирование, а затем полное подавление активности и роста клеток. При выщелачивании мышьяксодержащих продуктов наиболее токсичен для бактерий Т. ferrooxidans трехвалентный мышьяк (рис. 15.2), который является сильным ингибитором железоокис-ляющей способности бактерий. Уже при концентрации его 1 г/л активность клеток снижается в 10 раз при уменьшении жизнеспособ-
100
80
ных клеток
10е
До
103 кл/мл. Однако постепенная адаптация лабораторного штамма бактерий к мышьяку позволяет значительно повысить активность клеток при более высоких концентрациях трехвалентного мышьяка. В непрерывных условиях выщелачивания адаптированный штамм может быть активен при содержании трехвалентного мышьяка до 6—10 г/л и более.
О 60
* 40
I
S го
\
2
$ 1 2 J 4 $
Время, сут
Рис. 15.2. Влияние Cu, As3+ и As5+ на активность бактерий Т. ferrooxidans:
1, 3 — концентрация соответственно As5+ и As*+ 2 г/л; 2 — концентрация Cu 5 г/л
375
Кроме адаптационных свойств микроорганизмов в технологии бактериального выщелачивания большое значение имеют скорость роста бактерий и их концентрация в выщелачивающих растворах. Скорость роста в непрерывном процессе должна быть меньше скорости протока, а объем среды или пульпы в выщелачивающих аппаратах должен находиться на постоянном уровне. В этом случае в пульпе происходит накопление биомассы, необходимой для высоких скоростей выщелачивания. В условиях хемостатного культивирования возможно получение биомассы большой плотности. Так, при бактериальном окислении железа концентрация биомассы может быть достигнута 2,5 г/л, в то время как в периодической культуре она не превышает 0,05 г/л. Причем скорость окислительных процессов прямо пропорциональна концентрации биомассы в этих пределах, т. е. от 0,05 до 2,5 г/л.
