CC BY
32
ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ БИОТЕХНОЛОГИИ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТОСУЛЬФИДНОГО КОНЦЕНТРАТА Магбулов А.А.1, Магбулова Н.А.2 Email: [email protected]
'Магбулов Азамат Алижонович — студент, геологический факультет; Магбулова Нигора Алижоновна — преподаватель, кафедра микробиологии, биологический факультет, Национальный университет им. Мирзо Улугбека, г. Ташкент, Республика Узбекистан
Аннотация: одной из важных проблем горнодобывающих стран мира является разработка новых эффективных и экологически чистых технологий переработки минерального сырья и создание малоотходных или безотходных производств в металлургической промышленности. В мировой практике в настоящее время в основном используются пирометаллургические способы извлечения меди, золота, серебра и ряда других ценных металлов. К сожалению, одним из недостатков пирометаллургии является образование пыле-газо-выбросов и получение продуктов, которые требуют обезвреживания и специального захоронения, что приводит к значительному загрязнению окружающей среды токсичными соединениями серы, мышьяка и ряда других опасных элементов. В последнее время пристальное внимание металлургов, геохимиков, биотехнологов, микробиологов и других специалистов, работающих в различных отраслях горнорудной промышленности, отводится биогидрометаллургии или биогеотехнологии. Биогидрометаллургия в последнее время считается одним из перспективных направлений гидрометаллургии, характеризующимся не только экономической эффективностью и высокой экологичностью при переработке некондиционных руд различных отвалов, но и способностью заменять традиционные экологически небезопасные пирометаллургические технологии, используемые в ряде горнорудных рудных предприятий. В перечне стран, использующих биогидрометаллургические методы извлечения цветных, благородных и редких металлов, можно отметить такие как ЮАР, Австралия, США, Канада, Россия, Гана, Испания, Польша, Болгария, Чили, Аргентина, Китай и другие.
Ключевые слова: биогидрометаллургия, биогеотехнология, горнорудная промышленность, Кокпатас, Даугызтау, золотомышьяковистые руды, Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans.
INTENSIFICATION OF BIOTECHNOLOGY OF LEACHING OF GOLDSULFIDE CONCENTRATE Magbulov A.A.1, Magbulova N.A.2
'Magbulov Azamat Alizhonovich — Student,
GEOLOGICAL FACULTY; 2Magbulova Nigora Alizhonovna — Teacher, DEPARTMENT OF MICROBIOLOGY, FACULTY OF BIOLOGY, NATIONAL UNIVERSITY NAMED AFTER MIRZO ULUGBEK, TASHKENT, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: от of the important problems of the mining countries of the world is the development of new efficient and environmentally friendly technologies for the processing of mineral raw materials and the creation of low-waste or non-waste production in the metallurgical industry. In the world practice at present, pyrometallurgical methods of extraction of copper, gold, silver and a number of other valuable metals are mainly used. Unfortunately, one of the disadvantages of pyrometallurgy is the formation of dust and gas emissions and the production of products that require neutralization and special disposal, which leads to significant environmental pollution by toxic compounds ofsulfur, arsenic and a number of other hazardous elements. Recently, the attention of metallurgists, geochemists, biotechnologists, microbiologists and other specialists working in various branches of the mining industry is being given bio-hydrometallurgy or biogeotechnology. Biohydrometallurgy has recently been considered one of the promising areas of hydrometallurgy, characterized not only by economic efficiency and high environmental friendliness in processing substandard ores of various heaps, but also by the ability to replace traditional environmentally unsafe pyrometallurgical technologies used in a number of mining ore enterprises. In the list of countries used biogidrometallurgical
methods for extraction of non-ferrous, precious and rare metals, such as South Africa, Australia, the USA, Canada, Russia, Ghana, Spain, Poland, Bulgaria, Chile, Argentina, China and others.
Keywords: biohydrometallurgy, biogeotechnology, mining industry, Kokpatas, Daugiztau, arsenic, Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans.
УДК 622.75/77.022.1
Республика Узбекистан входит в первую десятку золотодобывающих стран мира, на ее территории расположено несколько крупных месторождений (Кокпатас, Даугызтау, Зармитан, Биран, Амантайтау и др.), руды которых не были вовлечены в производство вследствие отсутствия эффективной технологии их переработки, хотя научно-исследовательские работы по разработке биотехнологии переработки руд ряда перечисленных месторождений интенсивно проводились.
С 2008 года в Навоийском горно-металлургическом комбинате (НГМК) введена в эксплуатацию биогидрометаллургическая технология BIOX на гидрометаллургическом заводе 3 (ГМЗ-3) в Учкудуке для переработки упорных золотомышьяковистых руд месторождения Кокпатас.
Как правило, при вводе в эксплуатацию новой технологии, тем более биотехнологии, возникает ряд проблем, решение которых может способствовать интенсификации процесса и увеличению сквозного извлечения благородных металлов.
Цель работы: подбор питательных сред для биовыщелачивания золотосульфидного концентрата для интенсификации технологического процесса на ГМЗ-3.
Для выполнения научно-исследовательских работ нами был проведен микробиологический анализ отобранных из различных участков биозавода проб путём рассева методом предельных разведений для мезофильных железо- и серуокисляющих бактерий микроорганизмов на среды: 9К (Acidithiobacillus ferrooxidans), Ваксмана (Acidithiobacillus thiooxidans) и Баалсруда (Halothiobacillus denitrificans) при температуре 28-30 0С, и умеренно термофильных железоокисляющих бактерий на среде 9К с уменьшенным содержанием железа (4,8 г/л) и с добавлением дрожжевого экстракта (0,02 мг/л) при температуре 43 0 и 50 0С. Данный метод позволяет определить численность жизнеспособных клеток бактерий. Сроки инкубации посевов составляют 15 суток, титр клеток рассчитывали по таблице Мак Креди по стандартной методике [1-2].
Численность указанных бактерий определяли в следующих пробах, отобранных на различных участках биозавода на ГМЗ-3:
Таблица 1.Перечень проб, отобранных на ГМЗ-3 для исследования
№ № шифра Наименование пробы рН
1 Реактор 1 Пульпа с 31 реактора цеха биоокисления рН 1,56
2 Реактор 2 Пульпа с 32 реактора цеха биоокисления рН 1,35
3 Реактор 3 Пульпа с 33 реактора цеха биоокисления рН 1,82
4 Реактор 4 Пульпа с 34 реактора цеха биоокисления рН 1,50
5 Реактор 5 Пульпа с 35 реактора цеха биоокисления рН 1,45
6 Реактор 6 Пульпа с 36 реактора цеха биоокисления рН 1,48
7 Реактор 6 биокек Пульпа с 36 реактора цеха биоокисления рН 1,48
8 ПТД-1 Пульпа с разгрузки сгустителя ПТД-1 цеха биоокисления (нижний слив) рН 1,24
9 ПТД-2 Пульпа с разгрузки сгустителя ПТД-2 цеха биоокисления (нижний слив) рН 1,86
10 ПТД-3 Пульпа с разгрузки сгустителя ПТД-3 цеха биоокисления (нижний слив) рН 2,56
В работе использовали общепринятые в микробиологии методы исследования: количество клеток в 1 мл образца определяли, применяя метод десятикратных последовательных разведений на среде 9К с обработкой полученных результатов по таблице Мак Креди; морфологию клеток в образцах культуральной жидкости (КЖ) изучали путём микроскопии препаратов под иммерсией, окрашивание клеток культур - метиленовой синью; количество посевного материала составляло 5-50%. Значения рН КЖ определяли на рН-метре марки «Mettler Toledo»; концентрацию окисного и закисного железа в растворе определяли комплексометричесим методом с раствором трилона Б.
Результаты
Изначально аборигенную микрофлору выделяли из образцов флотационного концентрата месторождения Кокпатас на среде 9К при значении рН 1,4, на качалке с 180 об/мин, при температуре
22
41 оС. При этом процесс биоокисления двухвалентного железа в трёхвалентное длился очень медленно - в течение 12 суток, а то и более. Численность железоокисляющих бактерий, находящиеся в концентрате, была незначительна, активность по окислению железа представлена в таблице 2.
Таблица 2.Динамика процесса биоокисления Fe2+ до Fe3+ первоначально выделенной аборигенной ассоциацией железоокисляющих бактерий из образцов концентрата на среде 9К полной (посев 1:1)
Время инкубации,(сутки) Ке3+ Ке2+ Геобщ рН
исходное 1,39 10,147 11,537 1,68
1 сутки 1,529 9,591 11,122 1,67
4 сутки 2,919 7,784 10,703 1,61
6 сутки 3,475 8,34 11,815 1,69
7 сутки 4,587 7,180 11,767 1,76
9 сутки 8,764 2,248 11,012 1,74
11 сутки 11,08 следы 11,08 1,78
12 сутки 11,08 - 11,08 1,76
Как видно из данных, представленных в таблице 2 процесс биоокисления концентрата изначально выделенной ассоциацией бактерий проходил за 12 суток при значении рН 1,61 - 1,78.
Нами проведены эксперименты по биовыщелачиванию концентрата ассоциацией железо- и серуокисляющих бактерий на двух питательных средах:
1) Производственная среда;
2) Новая среда.
Вместо двухвалентного железа в питательные среды был добавлен флотационный концентрат месторождения Кокпатас. Схема опыта: 190 мл среда+10 мл культ.жидк.+20 г концентрата (в трех повторностях).
Перед добавления КЖ в различные питательные среды, был проведен количественный учет титра клеток. Исходный титр клеток посевного материала составлял 6,0х107кл/мл.
Затем во все колбы добавляли по 10 мл (10 %) посевного материала. Параллельно с определением трёхвалентного железа и рН, в данном эксперименте, мы наблюдали и за титром клеток в динамике.
На 23 сутки производили смену растворов.
Ниже (табл. 3 и рис. 1) приводятся данные по скорости роста нарастания титра клеток и окислительная активность ацидофильной ассоциации железо- и серуокисляющих бактерий при 410С.
Таблица 3. Динамика развития ассоциации железо- и серуокисляющих бактерий на различных средах с
концентратом (по A. ferrooxidans)
№ Наименование сред Численность бактерий кл/мл
Сроки инкубации
исход 1 2 7 12 20 23 27 36
1 Произ-вод. 6,0*105 2,5*103 6,0*103 2,5*103 2,5*103 2,5*103 2,5*103 2,5*103 2,5*103
2 Новая 2,5*106 2,5*104 2,5*105 2,5*106 2,5*106 2,5*108 2,5*106 2,5*107 2,5*108
Как видно из данных титр клеток и окислительная активность у ацидофильной ассоциации железо-и серуокисляющих бактерий гораздо выше на Новой среде чем на производственной при температуре 410С, численность клеток составляет на производственной среде 2,5*103, а на Новой среде 2,5*108кл/мл.
Таким образом, наилучшей средой культивирования оказалась Новая среда, на которой выявлен наибольший титр клеток и более полный окислительный процесс.
12
10
—И
исх 2 6 8 12 14 16 20 24 26 30
сроки инкубации
^^«Производственная Новая
Рис. 1. Окислительная активность по железу при биовыщелачивании флотоконцентрата на различных средах
Список литературы / References
1. Биогеотехнология металлов. Практическое руководство / Москва. ГКНТ. Изд-во Центра Международных проектов, (под редакцией Каравайко Г.И.), 1989. 375 с.
2. ЕгоровН.С. Практикум по микробиологии. Москва. 1983. Из-во МГУ, 1983. 307 с.
8
6
4
2
0
