Бактеріальне вилуговування - Видобуток корисних копалин методом підземного вилуговування
Бактеріальне вилуговування, вибіркове вилучення хімічних елементів з багатокомпонентних сполук за допомогою їх розчинення мікроорганізмами у водному середовищі. Завдяки бактеріальному вилуговування з'являється можливість вилучати з руд, відходів виробництва і т. д. цінні компоненти (мідь, уран та ін) або шкідливі домішки (наприклад, миш'як у рудах чорних та кольорових металів). Вперше запатентовано в США (1958) стосовно вилучення міді та цинку.
Бактеріальним вилуговуванням можна користуватися при всіх способах вилуговування, не пов'язаних з підвищеними тисками і температурою. Найбільш широко для бактеріального вилуговування застосовують тіонові бактерії: Thiobacillus ferrooxidans, здатні окислювати сульфідні мінерали та закисне залізо до окисного (так звані залізобактерії), та Th. thiooxidans (так звані серобактерії). Тионовые бактерії є хемоавтотрофами, т. е. єдине джерело енергії їхнього життєдіяльності - процеси окислення закисного заліза, сульфідів різних металів і елементарної сірки. Ця енергія витрачається на засвоєння вуглекислоти, що виділяється з атмосфери чи руди. Отриманий вуглець йде на побудову клітинної тканини бактерій. Th. ferrooxidans окислюють сульфідні мінерали до сульфатів прямим і непрямим шляхом (коли мікроорганізми окислюють сірчанокисле закисне залізо до окисного, що є сильним окислювачем та розчинником сульфідів):
Найважливіший фактор бактеріального вилуговування - швидка регенерація сірчанокислого окисного заліза тіоновими бактеріями (Th. ferrooxidans), що в деяких випадках прискорює процеси окиснення та вилуговування. Оптимальна температура для розвитку тіонових бактерій 25-35°C, а pH від 2 до 4. Тіонові бактерії прискорюють розчиненняхалькопіриту в 12 разів, арсеноніриту та сфалериту в 7 разів, ковеліну та борніту у 18 разів у порівнянні зі звичайними хімічними методами.
У значних промислових масштабах бактеріальне вилуговування застосовується для купного вилучення корисних копалин (міді та урану) з руд на місці їхнього залягання. Наприклад, економічно доцільно витягувати бактеріальне вилуговування мідь із позабалансових сульфідних руд. Це здійснюється водними розчинами Fe 2 (SO4) 3 у присутності Al 2 (SO4) 3 FeSO 4 і тіонових бактерій Th. ferrooxidans. Розчин подається шлангами в свердловини, пробурені в рудному тілі (рис.3); бактерії та сульфат окису заліза окислюють сульфіди міді за схемою:
У різних країнах ведуться дослідження з вилуговування за участю тіонових бактерій для отримання мн. металів (Zn, Со, As, Мп та ін). Ведуться роботи з виявлення бактерій інших видів для отримання інших корисних копалин. Наприклад, для розчинення та отримання золота запропоновано використовувати гетеротрофні бактерії Aeromonas, виділені з рудничних вод золотоносних копалень.
Простота апаратури для бактеріального вилуговування, можливість швидкого розмноження бактерій, особливо при поверненні в процес відпрацьованих розчинів, що містять живі організми, відкриває можливість не тільки різко знизити собівартість отримання цінних корисних копалин, але й значно збільшити сировинні ресурси за рахунок використання бідних, забалансових. наприклад, у ціликах) руд у родовищах, відвалів з відходів збагачення, пилу, шлаків та ін. У перспективі бактеріальне вилуговування відкриває можливості створення повністю автоматизованих підприємств з отримання металів із забалансових і втрачених руд безпосередньо з надр Землі, минаючи складні гірничозбагачувальні комплекси.
Рис.3.Схема підземного бактеріального вилуговування мідної руди: 1 - ставок для вирощування та регенерації бактерій; 2 - насосна для перекачування бактеріального розчину до руди; 3 - трубопровід; 4 - засувка; 5 - колектор; 6 - поліетиленовий шланг; 7 - свердловина для зрошення рудного тіла бактеріальним розчином; 8 - зрошувана ділянка рудного покладу; 9 - горизонтальні гірничі виробки для збору бактеріального розчину, збагаченого міддю; 10 - насос; 11 - відстійник для насичених міддю розчинів; 12 - цементаційна ванна для отримання порошкоподібної міді; 13 - сушіння цементної міді; 14 - транспортування міді споживачам; 15 - компресорна для збагачення бактеріального розчину киснем.