Бактеріальне вилуговування

Бактеріа́льне вилуго́вування — вилучення хімічних елементів з руд, концентратів і гірських порід за допомогою бактерій або їх метаболітів.

Бактеріальне вилуговування поєднують із вилуговуванням слабкими розчинами сірчаної кислоти бактеріального і хімічного походження, а також розчинами, що містять органічні кислоти, білки, пептиди, полісахариди тощо. Може бути наземного (відвали) і підземного (гірські масиви) типу.

Історична довідка

Вилуговування металів із руд відоме з давніх часів. У другій половині 16 ст. в Угорщині здійснювали повний цикл вилуговування з використанням системи зрошування, в Німеччині застосовували вилуговування міді з відвалів. 1725 в Іспанії на руднику Ріо-Тінто вилуговували мідні руди. Це було перше практичне застосування бактеріального вилуговування, механізм якого (участь бактерій) був невідомий.

1947 мікробіологи США з рудникових вод виділили раніше невідомий мікроорганізм Thiobacillus ferrooxidans, який окиснює практично всі сульфідні мінерали, сірку і низку її відновлених сполук, закисне залізо, а також Cu⁺, Se²⁻, Sb³⁺, U⁴⁺ за значень водневого показника (рН) 1,0–4,8 (оптимум 2,0–3,0) і температури 5–35 °C (оптимум 30–35 °C). Число клітин цих бактерій у зоні окиснення сульфідних родовищ сягає від 1 млн до 1 млрд в 1 г руди або в 1 мл води.

Технологія

Під час бактеріального вилуговування руд кольорових металів використовують тіонові бактерії Thiobacillus ferrooxidans (у 2000 перекласифіковано на Acidithiobacillus ferrooxidans), які безпосередньо окиснюють сульфідні мінерали, сірку і залізо та утворюють хімічний окиснювач Fe³⁺ і розчинник — сірчану кислоту (Н₂SO₄), тому її витрата за бактеріального вилуговування знижується. Fe³⁺ — основний окиснювач для вилуговування руд урану, ванадію, міді з вторинних сульфідів та інших елементів.

Найбільшої швидкості бактеріального вилуговування досягають унаслідок тонкого подрібнення руди або концентрату (200 меш і менше), використання пульп із концентрацією твердої речовини близько 20 %, активного перемішування і аерації пульпи, а також оптимальних для бактерій рН, температурі і високій концентрації бактерій (109–1010 в 1 мл пульпи). За сприятливих умов із концентратів у розчин упродовж 1 год. переходить (у г/л): Cu до 0,7; Zn ― 1,3; Ni ― 0,2. До 90 % As вилучають із олово- і золотовмісних концентратів за 70–80 год. Швидкість окиснення сульфідних мінералів за наявності бактерій зростає в сотні й тисячі разів, а за наявності Fe²⁺ — приблизно в 2·10⁵ разів порівняно з хімічним процесом.

У вилуговуванні рідкісних елементів бактерії діють опосередковано: рідкісні елементи входять у кристалічні ґратки сульфідних мінералів або вмісних порід, під час їх руйнування переходять у розчин і вилуговуються. Селективність бактеріального вилуговування кольорових металів зумовлюють кристало-хімічні особливості сульфідів та їхня електрохімічна взаємодія. Бактеріальне вилуговування кольорових металів проводять із відвалів бідної руди (купчасте) і безпосередньо з рудного тіла (підземне). Зрошують руди у відвалі або в рудному тілі водними розчинами Н₂SO₄, що містять Fe³⁺ і бактерії. Розчин подають через свердловини в разі підземного або через розбризкування на поверхні в разі купчастого вилуговування. У руді за наявності О₂ і бактерій відбуваються процеси окиснення сульфідних мінералів, і метал переходить з нерозчинних сполук у розчинні. Розчин надходить на цементаційну або іншу установку (сорбція, екстракція) для вилучення металу, потім на відвал (схема замкнута). Інтенсифікують вилуговування, активізуючи життєдіяльність тіонових та інших сульфідокиснювальних бактерій. Собівартість 1 т міді, отриманої цим способом, у 1,5–2 рази нижча, ніж у звичайних гідрометалургійних або пірометалургійних процесах.

До нових належать способи бактеріального вилуговування золота, марганцю, кольорових металів, а також збагачення бокситів за допомогою гетеротрофних мікроорганізмів (мікроскопічні гриби, дріжджі, бактерії). Провідне значення під час вилуговування за допомогою гетеротрофів відіграють процеси комплексоутворення органічних сполук із металами, а також пероксиди і гумінові кислоти.

Застосування

У промислових масштабах бактеріальне вилуговування застосовують для вилучення міді із забалансових руд у США, Перу, Іспанії, Португалії, Мексиці, Австралії та інших країнах. У низці країн (США, Канада, ПАР) бактерії використовують для вилуговування урану. В Україні розробником прогресивної технології бактеріального вилуговування золота з відвалів із низькою концентрацією корисного компонента є Інститут біоколоїдної хімії імені Ф. Д. Овчаренка НАН України.

Див. також

Вилуговування (металургія)

Література

Полькин С. И., Адамов Э. В., Панин В. В. Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов. Москва : Недра, 1982. 288 с.
Gilbertson B. P. Creating Value through Innovation Biotechnology in Mining // Mineral Processing and Extractive Metallurgy. 2000. Vol. 109. № 2. P. 61–67.
Brandl H. Microbial leaching of metals // Biotechnology Set / Ed. by Dr. H.‐J. Rehm, Dr. G. Reed. 2nd ed. New York : Wiley, 2001. P. 191–224.
Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / За ред. В. С. Білецького. Донецьк : Східний видавничий дім, 2004–2013.
Neale J. Bioleaching Technology in Minerals Processing // Mintek's Biotechnology Division. 2006. URL: http://wiki.biomine.skelleftea.se/wiki/images/9/94/BioleachingTechnologyInMineralsProcessing2006.pdf
Allen K., Jain M., Buckley R. et al. Environmental Biotechnology. Oxford : Alpha Science, 2014. 292 p.

Автор ВУЕ

В. С. Білецький

Покликання на цю статтю: Білецький В. С. Бактеріальне вилуговування // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Бактеріальне вилуговування (дата звернення: 4.05.2024).

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 07.11.2020

Важливо!

Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.

Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.

Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.

Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів

Бактеріальне вилуговування

Зміст

Історична довідка

Технологія

Застосування

Див. також

Література

Автор ВУЕ

Важливо!

Офіс Президента України

Верховна Рада України

Кабінет Міністрів України

Служба безпеки України

Міністерство оборони України

Міністерство внутрішніх справ України

Генеральний штаб Збройних сил України

Державна прикордонна служба України

Кіберполіція

Національна поліція України