Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов - Полькин С.И.
Скачать (прямая ссылка):
В настоящее время существует несколько точек зрения на роль микроорганизмов Т. ferrooxidans в окислении и выщелачивании сульфидных минералов. Долгое время считалось, что окисление сульфидных минералов при участии микроорганизмов происходит в результате действия сульфата оксида железа, являющегося продуктом окисления сульфата закиси железа бактериями и серной кислоты, образующейся при бактериальном окислении серы сульфидных минералов.
Считается, что реакции с окислением сульфата закиси железа и элементарной серы являются побочными, в результате которых образуются окислители сульфидных минералов. Кроме этих реакций бактериального окисления сульфидных минералов происходит непосредственное воздействие ферментных систем бактерий на поверхность минералов. Это так называемый механизм прямого бактериального окисления сульфидов, или «прямой» механизм.
Весь механизм бактериального окисления и выщелачивания сульфидных минералов (например, арсенопирита) можно разделить на две стадии, протекающие параллельно и самым тесным образом связанные между собой. Первая стадия — это непосредственное окисление и деструкция кристаллической решетки минерала, которые происходят как с участием химичес-
378
ких агентов — кислорода, трехвалентного железа, так и ферментативных систем бактерий. Вторая стадия — непосредственное бактериальное окисление продуктов деструкции сульфидных минералов — двухвалентного железа и элементарной серы. Как видно, в первой стадии окисления и выщелачивания принимают самое активное участие продукты метаболизма бактерий — трехвалентное железо и сульфат-ион.
Биохимическое окисление двухвалентного железа происходит на внешней стороне мембраны клеток, причем Fe2+, и O2 поступают из жидкой фазы, а продукты окисления Fe3+ и НгО возвращаются в нее. Синтезируемая при этом АТФ используется бактериями для фиксации углекислоты в процессе хемосинтеза и роста клеток.
Сера, как известно, входит в состав сульфидных минералов в виде S2~. При бактериальном окислении и выщелачивании сульфидных минералов окисление сульфидной серы до элементарной происходит не только при электрохимической реакции
FeS2 + Fe2(SO4J3 -+ 3feso4 + 2S,
но и за счет ее окисления бактериями под действием ферментов сульфидооксидаза и полисульфидооксидаза.
Ромбическая сера Sp° при этом переходит в ?-модификацию, которая хорошо растворяется в таких органических растворителях, как липиды и фосфолипиды, и транспортируется в пери-плазматическое пространство клетки, где окисляется на внутренней стороне мембраны при участии ферментов. Процесс окисления элементарной серы также сопровождается генерацией АТФ. Общую схему окисления сульфидной серы до сульфат-ионов можно представить в следующем виде:
хим. T.fer. T.fer. T.fer.
s2---> s° —> s? —> so2- —> sof-
T.fer. P Э 3 4
С учетом механизма окисления двухвалентного железа и сульфидной серы механизм бактериального окисления сульфидных минералов можно представить на примере арсенопирита следующим образом.
Бактериальные клетки прочно закрепляются на поверхности арсенопирита. Под действием химических агентов — кислорода и трехвалентного железа, а также биологических агентов — ферментативных систем бактерий поверхность арсенопирита подвергается окислению и выщелачиванию. Причем бактериальное окисление железа и серы происходит в диффузионном слое минерала и получение сильных окислителей сульфидной поверхности непосредственно в пограничном слое позволяет значительно ускорить взаимодействие их с элементами кристаллической решетки и значительно повысить скорость выщелачивания их. Образующиеся при этом Fe2+ и элементарная сера постоянно окисляются бактериями.
379
Продуктами бактериального окисления и выщелачивания ар-сенопирита будут трехвалентное железо, сульфат-ион и арсе-нат-ионы. Общую схему бактериально-химического окисления арсенопирита можно выразить следующими реакциями.
Окисление двухвалентного железа бактериями Т. ferrooxi-dans
T.fer.
Fe2 - -1-,Fe3+ + е. Окисление арсенопирита сульфатом оксида железа
FeAsS + Fe3+ 2Fe2* + As3+ +S0. Окисление элементарной серы бактериями Т. ferrooxidans
S0 + 4H2O LL^ SO4- + 8Н+ + бё. Окисление образующейся мышьяковистой кислоты
H3AsO3 + H2O - H2AsOT" + 3H-» + 2е . Образование осадка арсената железа
Fe3+ + H2AsOT" - FeAsO4 + 2Н+.
Большое значение при выщелачивании сульфидных минералов имеют их химическая и минералогическая неоднородность, наличие в них примесей, тип проводимости, характер сростков и т. п.
При выщелачивании концентратов и продуктов, имеющих не только сложный вещественный состав, но и различную крупность вкрапленности минералов, одним из факторов, определяющих кинетику выщелачивания, является крупность исходных продуктов, направляемых на выщелачивание. Чановому выщелачиванию, как правило, подвергаются продукты флотационного обогащения крупностью 80—90% класса —0,074 мм, которые не требуют обычно доизмельчения, необходимость которого определяется полнотой раскрытия минералов в каждом продукте. Для золотомышьяковых концентратов крупность исходных продуктов должна быть не менее 90—95% — 0,074 мм (80%, класса —0,044 мм). При такой крупности скорость выщелачивания арсенопирита повышается также за счет улучшения условий перемешивания и аэрации.
