CC BY
43
№ 12 (81)
universum:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2020 г.
БАКТЕРИАЛЬНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ СУЛЬФИДНЫХ ФЛОТОКОНЦЕНТРАТОВ
Шарипов Санъат Шухрат угли
докторант Навоийского государственного горного института,
Республика Узбекистан, г. Навои Е-mail: element [email protected]
Мухиддинов Баходир Фахриддинович
д-р. хим. наук, профессор Навоийского государственного горного института, Республика Узбекистан, г. Навои Е-mail: [email protected]
BACTERIAL LEACHING OF SULFIDE FLOTATION CONCENTRATES
Sanat Sharipov
Doctoral student of Navoi state mining Institute,
Uzbekistan, Navoi
Bakhodir Mukhiddinov
Professor of Navoi state mining Institute, Uzbekistan, Navoi
DOI: 10.32743/UniTech.2020.81.12-4.97-100
АННОТАЦИЯ
В статье проанализированы возможности окисления сульфидных руд применением ацидофильных микроорганизмов на укрупненных лабораторных опытных установках гидрометаллургического завода. Благородные металлы в естественных условиях тонко вкраплены в составе определенных рудных минералов, из которых их трудно извлечь. Практика показывает, что для бактериального обогащения сульфидных минералов требуются новые подходы, позволяющие в максимальном количестве увеличить степень извлечения благородного металла из состава руды с минимальным расходом затрат. Статья дает информацию о преимуществах бактериального способа окисления сульфидных минералов по сравнению с другими методами.
ABSTRACT
The article analyzes the possibilities of oxidation of sulfide and acidophilic microorganisms on enlarged laboratory experimental installations of a hydrometallurgical plant. Precious metals in natural conditions are thinly interspersed in the composition of certain ore minerals, from which they are difficult to extract. Practice shows that bacterial enrichment of sulfide minerals requires new approaches that allow the maximum amount to increase the degree of extraction of precious metal from the ore composition with minimal expenditure. The article provides information about the advantages of the bacterial method of oxidation of sulfide minerals in comparison with other methods.
Ключевые слова: бактериальное выщелачивание, флотоконцентрат, реактор, окисление, благородные металлы, обогащения, извлечения, технология, сульфидная сера, органический углерод.
Keywords: bacterial leaching, flotation concentrate, reactor, oxidation, precious metals, enrichment, extraction, technology, sulfide sulfur, organic carbon.
Введение. История происхождения сульфидов интересна сама по себе. Если обратить внимание на круговорот серы в природе, то сера в биосфере приобретает различные переходные свойства и состояния, от органической до неорганической [1-2].
Роль микроорганизмов в преобразовании различных форм серы огромна. Основными деструкторами серы являются сульфатредуцирующие бактерии. Для перевода элементной серы с октаэдриче-
ской кристаллической решеткой в бета-форму, принимают участие тиобациллы, т.е. бактерии, функционирующие в реакторах БИОКС [3].
Последние анализы биоценоза микроорганизмов в реакторах бактериального окисления показали присутствие помимо тиобацилл и наличие других видов микроорганизмов - нитчатых грибов, актиномице-тов. Актиномицеты участвуют в преобразованиях органического углерода для синтеза органических биополимеров собственного организма - белков, ли-пидов, углеводов, роста и размножения.
Библиографическое описание: Шарипов С.Ш., Мухиддинов Б.Ф. Бактериальное выщелачивание сульфидных флотоконцентратов // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. 12(81). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11079 (дата обращения: 25.12.2020).
№ 12 (81)
universum:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2020 г.
Объект и методика исследования. Объектом исследования служили образцы проб из ректоров биоокисления (гидрометаллургического завода №-3 БИОКС), роданид калия, красные и желтые кровян-ные соли, раствор едкого натрия, хлорид бария.
Определение ионов Fе+3, Fe+2, SO42-, S-2, S2O32- и Сорг проводился по методике Крешкова А.П [4-5].
Полученные результаты и их обсуждение. Исследовательские работы по изучению различных стадий по бактериальному выщелачиванию сульфидных флотоконцентратов были выполнены в лаборатории ГМЗ-З в следующих последовательностях:
1. Модуль реакторов 1-1 - 1-6;
2. Модуль реакторов 2-1 - 2-6;
3. Модуль (лаборатории технологических исследований) ГТИ;
4. Отдельный эксперимент в реакторе, емкостью 100 л (бак № 4).
Результаты исследований представлены в таблицах 1-4. Образцы были проверены согласно существующей заводской технологии на содержание сульфидной серы, органического углерода, содержание железа двухвалентного (II) и железа трехвалентного (III). Ход реакций систематически определяли прибором Redox на степень выражения ОВП (окислительно-восстановительный потенциал), плотность и содержание тиосульфатов (S2O3-2).
В модуле 1-1 - 1-6, модуле 2-1 - 2-6, модуле в лаборатории и баке № 4 контролирование процессов на содержание вышеуказанных элементов и параметров измерений выполняли каждые 4 часа. В баке
№ 4 исследования проводились с целью получения образцов для анализов. Все контролируемые и выполняемые параметры измерений были идентичными, включая модули на производстве, лаборатории и баке № 4.
Отличительным параметром измерений от заводской технологии послужило измерение наличия и количества тиосульфатов, появлявшихся и накапливавшихся в ходе выщелачивания. Тиосульфаты в сернокислой среде автоматически превращаются в тиосерную кислоту - H2S2O3. Благодаря наличию большого количества серы в степени окисления -2, тиосульфат-ион обладает восстановительными свойствами и является слабым окислителем железа (III). Тиосульфаты могут легко соединяться с ионами натрия (Na2S2O3), калия (K2S2O3), аммония ((NH4)2S2O3), магния (MgS2O3), кальция (CaS2O3), стронция (SrS2O3), бария (BaS2O3) таллия (TbS2O3) и свинца (PbS2O3) с образованием кристаллогидратов.
Сильные восстановители восстанавливают тиосульфат-ион (S2O32-) до сульфида (S2-), например: тиосульфат-ион (S2O32-) является сильным комплек-сообразователем: так как тиосульфат-ион (S2O32-) координируется с металлами через атом серы в степени окисления -2, в кислой среде тиосульфатные комплексы легко переходят в сульфиды (S2-). Из-за наличия атомов серы в разных степенях окисления в кислой среде тиосульфаты склонны к реакциям конпропорционирования (табл. 1).
Таблица 1.
Бактериальное выщелачивание сульфидов на БИОКС (модуль 1). Входящая сульфидная сера - 16,5 %, органический углерод - 1,45
№ реактора Ss, % Сорг., % Fe2+, г/л Fe3+, г/л ОВП, мВ рН Плотность, г/л Кол-во S2O32-, мг/л
Технол.вода 1840
1-1 6,13 1,25 0,25 30,2 577 1,33 1208 3338
1-2 5,80 1,19 0,30 23,0 568 1,32 1200 4840
1-3 5,90 1,06 0,35 24,5 563 1,32 1204 3544
1-4 4,15 1,43 0,20 30,0 578 1,31 1206 3973
1-5 2,60 1,00 0,05 32,2 587 1,30 1200 3725
1-6 1,76 1,08 отс. 33,8 594 1,32 1192 4096
ЗУМПФ 5145
При взаимодействии серы с ионами натрия, сера может превращаться в тиосульфат натрия. Тиосульфат натрия — Na2S2Oз или Na2SOзS, соль натрия и тиосерной кислоты, образует кристаллогидрат
Na2S2Oз•5H2O. Определяли его окислением полисульфидов № и кипячением в избытке серы с Na2SO3, а также взаимодействием Н^ и SO2 (табл. 2-3).
№ 12 (81)
universum:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2020 г.
Таблица 2.
Бактериальное выщелачивание сульфидов на БИОКС (модуль 2). Входящая сульфидная сера - 16,2 %, органический углерод - 1,85
№ реактора Ss, % Сорг., % Fe2+, г/л Fe3+, г/л ОВП, мВ рН Плотность, г/л Кол-во S2O32-, мг/л
Технол.вода 512
УПС 1157
2-1 5,40 1,93 0,30 26,7 568 1,36 1200 3268
2-2 6,31 1,97 0,50 30,25 552 1,34 1210 3641
2-3 5,76 1,99 0,55 22,5 555 1,36 1204 3812
2-4 3,81 1,88 0,45 23,5 556 1,24 1212 3718
2-5 2,13 1,89 0,20 31,0 593 1,28 1206 4152
2-6 0,65 1,81 отс. 38,1 598 1,23 1212 4863
В горнорудной промышленности тиосульфат Процесс тиосульфатного выщелачивания основан
натрия используется для извлечения серебра и зо- на окислении золота и серебра кислородом воздуха
лота из руд и минералов как альтернатива цианид- в присутствии тиосульфата натрия (тиосульфатное
ному выщелачиванию. выщелачивание).
Таблица 3.
Бактериальное выщелачивание сульфидов на модуле в ГТИ.
Входящая сульфидная сера - 16,8 %, органический углерод - 2,13
№ реактора Ss, % Сорг., % Fe2+, г/л Fe3+, г/л ОВП, мВ рН Плотность, г/л
1 6,31 1,94 0,30 26,5 563 1,35 1204
2 5,94 2,12 0,35 27,4 567 1,37 1206
3 6,14 1,89 0,35 27,4 579 1,32 1208
4 3,98 1,75 0,25 29,4 587 1,31 1200
5 1,73 1,71 0,10 32,9 591 1,30 1202
6 0,71 1,77 отс. 30,0 598 1,30 1196
Количество тиосульфатов варьировало в пределах 3,2-4,5 г/л. Лишь в технологической воде его количество было минимальным и составляло около 0,5 г/л. на ЗУМПФе (сборник биокека), его количество составляло 4,2 г/л. На установках противоточной декантации биокека (ПТД-3) и ПТД-1, после трехкратной отмывки биокека, его количество составляло 3,74,2 г/л в фильтратах кислых стоков. В хвостах сорбци-онного цианирования и сборнике хвостового хозяйства его количество также находилось в пределах 3,4-5,8 г/л. По-видимому, образовавшееся высокое количество сульфатов в хвостах цианирования и сборнике хвостового хозяйства связано с дальнейшим разложением недоокисленных минералов - пирита и арсенопирита в составе биокека.
Для непосредственного изучения самого процесса бактериального выщелачивания сульфидов в баке № 4 в лаборатории, было добавлено в флотоконцентрат 34 литра бактериального инокулята из модуля № 1 БИОКС с рН - 1,32, плотностью - 1100 г/л.
Флотоконцентрат был принесен из УПС (узел подачи сырья) в количестве 20 л, с плотностью 1335 г/л, содержанием общей серы - 17,8 %, сульфидной серы - 14,13 %, общего углерода - 2,47 %, органического углерода - 1,34.
Инокулят был влит в бак № 4 и через каждые 2 часа была организована подача 1 литра флотокон-центрата с параллельным измерением количества двух и трехвалентного железа, рН среды, плотности (табл. 4).
Таким образом, учитывая свойства тиосульфатов и их кристаллогидратов, как растворителей благородных металлов и окислителей золота и серебра в присутствии тиосульфата натрия (тиосульфатное выщелачивание), основные реакции окисления осуществляются в следующем виде:
4Au + O2 + 8S2Oз2- + 4H+^4[Au(S2Oз)2]3-
в кислой среде с двухвалентной медью:
Au + 5S2Oз2- + [Cu(NHз)4]2-^[Au(S2Oз)2]3- + 4^з + [Cu(S2Oз)з]5-
Окисление в щелочной среде (тиосульфатно аммиачное выщелачивание), дает основание полагать о наличии «невидимого» золота, находящегося в составе кристаллогидратов не только в процессах бактериального выщелачивания в реакторах БИОКС, но и продолжающегося в дальнейших стадиях процесса - хвостах цианирования и сборнике хвостового хозяйства.
№ 12 (81)
AunÎ Am te:
universum:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2020 г.
Таблица 4.
Результаты анализа БВ сульфидов в баке № 4 в ГТИ. Входящая сульфидная сера - 14,13 %, органический углерод - 1,34
Дата Ss, % Сорг., % Fe2+, г/л Fe3+, г/л ОВП, мВ рН Плотность, г/л Кол-во S2Ü32-, мг/л
Начало опыта, инокулят 5,63 2,55 0,4 30,6 1,25 1100 3756
Начало опыта, фл.конц. 14,13 1,34 8,2 1335 512
Процесс через 24 часа 4,93 2,27 0,4 34,5 545 1,47 1232 2982
0,4 33,0 1,46
Процесс через 48 часа 5,43 1,82 0,5 38,8 558 1,39 1246 3478
0,35 31,4 1,44 1194
4,09 1,87 0,25 29,5 560 1,42 1187
0,15 30,4 561 1,36 1220
3,89 2,0 0,10 30,5 562 1,37 1206
0,05 30,5 564 1,37 1200
Процесс через 72 часа 3,86 1,98 0,10 26,8 567 1,40 1172 3991
Процесс через 96 часа 0,052 37,2 569 1,29 1200
0,10 38,4 578 1,37 1208
0,10 39,2 584 1,35 1203
2,05 1,92 0,05 41,6 586 1,34 1194 4235
Текущие процессы в основном обусловлены тиосульфатов в сборниках хвостового хозяйства
окислением пирита и арсенопирита, при котором в пока не поддается объяснению. По-видимому, их
раствор высвобождается сера в виде бета-модифика- наличие в хвостах может быть объяснено лишь
ции [6-7], которая последовательно превращается в предположением о переходе с жидкой фазой из всех
серную кислоту, снижающую рН среды, а затем пре- переделов и частичным доокислением сохранив-
вращается в тиосульфаты, которые являются раство- шихся недоокисленных форм пирита и арсенопи-
рителями золота и его превращению в «невидимое рита. золото» в реакторах БИОКС. Однако, обнаружение
Список литературы:
1. Абрамов А.А. Том 8. Флотация. Сульфидные минералы. Горная книга, Москва, 2013 г., 704 стр.
2. Marufin A.S. Advanced mineralogy. Mineral matter in space, mantle, ocean floor, biosphere, environmental management, and jewelry. Vol 3. Издание: Springer, 1998 г., 342 стр.
3. Кузякина Т.И., Хайнасова Т.С., Левенец О.О. Биотехнология извлечения металлов из сульфидных руд. Вестник краунц. науки о земле. 2008 № 2. выпуск № 12
4. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Теоретические основы. Качественный анализ. Книга 1, 4-е изд., перераб. - М.: Химия, 1976. - 472 с.
5. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Том 2. Теоретические основы. Количественный анализ. М.: Химия, 1971. — 456 с.
6. Санакулов К.С., Сагдиева М.Г., Тагаев И.А. "Биогидрометаллургия: реалии и перспективы при решении проблем." Научная монография. Изд-во «Muharrir nashriyoti» Ташкент. 415 с.
7. Санакулов К.С., Сагдиева М.Г., Тагаев И.А. Биотехнологические процессы в металлургии (Биогидрометаллургия). Учебное пособие. 2019. 345 с.
