CC BY
40Journal of Advances in A _ DEVELOPMENT OF
Engineering Technology Vol.3(7) 2022 m y*/ MINERAL DEPOSITS
УДК 622.831.245 ©Аликулов Ш.Ш., Алимов М.У. Норкулов А.Н.
ПОДЗЕМНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ УРАНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРООРГАНИЗМОВ.
Аликулов Шухрат Шарофович - д.т.н., доцент Навоийского государственного горного и технологического университета, Алимов Мехрикул Умаркулович - доктарант кафедры "Добыча и переработка руд редких и радиоактивных металлов" Навоийского государственного горного и технологического университета, Норкулов Азиз Норпулат угли - магистрант кафедры "Добыча и переработка руд редких и радиоактивных металлов" Навоийского государственного горного и технологического университета.
Аннотация. Таким образом, проведенные исследования показали возможность применения бактериальных растворов для доизвлечения урана из отработанных блоков ПВ. Очевидны и экономические преимущества, т.к. исключаются затраты на бурение и оснастку самих скважин и закисление рудного поля.
Ключевые слова: бактериальных растворов, подземное выщелачивание, масштаб, забалансов, месторождения кетменчи.
Abstract. Thus, the conducted studies have shown the possibility of using bacterial solutions for the additional extraction of uranium from spent in-situ leaching blocks. The economic benefits are also obvious. Expenses for drilling and equipment of the wells themselves and acidification of the ore field are excluded.
Key words: bacterial solutions, underground leaching, scale, off-balances, ketmenchi deposits.
В настоящее время в промышленных масштабах бактериальные методы
выщелачивания применяются в более чем двадцати странах мира, на 40 предприятиях, при подземном и кучном выщелачивании меди и урана из бедных и забалансовых руд, при переработке отвалов обогатительных фабрик и горнорудных предприятий. На сегодняшний день бактериально-химическими методами
добывается более 20% меди и значительная часть урана в
США, Канаде, Мексике, Перу, Испании, Австралии, Югославии и др. В США в 2000 году этими методами добывалось меди и урана на сумму более 5 млрд. долларов. В Узбекистане исследования по биовыщелачиванию урана проводились в рамках хоздоговорных работ.
С целью изучения развития микробных сообществ на разрабатываемых
месторождениях, были обследованы керны и пластовая вода из скважин месторождения Кетменчи.
Установлено, что микробные экосистемы уранового месторождения представлены большим Рис. 1. Технологическая схема подземного выщелачивания урана.
263 разнообразием микроорганизмов, выявлены активные ассоциации железо- и серуокисляющих, бактерий, отмечено присутствие миксотрофных микроорганизмов,
способных окислять тиосульфат в присутствие органических добавок.
Рис. 1. Технологическая схема подземного выщелачивания урана
В незначительных количествах выделялись бактерии, отнесенные к At.denitrificans. В гораздо больших количествах, обнаружено наличие органотрофов, и также выявлены микроскопические грибы (табл. 1)
Как известно, подземное выщелачивание происходит с добавлением комплексообразующих реагентов (кислых или щелочных) и окисляющих компонентов (кислорода или перекиси водорода). Изучение микробиоты всех типов выщелачивания представляет значительный интерес в связи с возникающей возможностью применения микроорганизмов в ПВ урана. Проведенные исследования показали, что при подаче воздуха в откачные растворы выявилось преобладание тионовых бактерий, увеличивалось количество микроорганизмов, относящихся к олигонитрофилам, а также выделялись бактерии рода Pseudomonas.
un О
Journal of Advances in A &У) DEVELOPMENT OF
Engineering Technology Vol.3(7) 2022 w 47V Ш MINERAL DEPOSITS
Таблица 1.
Микробиологическое обследование керинов и пластовой воды
Количество микроорганизмов в различных питательных средах,кл/мл.г
Баалсруда 9К Маннинга Летена Лондона Мостгейта Гильтая РМА
Керн 2.5*102 - - - 7*103 2.5*103 2.5*10 -
Керн 2.5*102 - - 2.5*102 2.5*103 - 2.5*102 3.7*104
Керн - 2.5*103 - 2.5*103 2.5*102 - - 4.6*103
Керн - 2.5*103 2.5*103 7*103 2.5*102 - - 7.9*103
Керн 2 *102 - 2.5*102 - 7*103 - 2.5*103 7.8*103
ил
При этом происходила стимуляция развития миксотрофных тионовых бактерий и гетеротрофных микроорганизмов, а также микромицетов, среди которых преобладали представители родов Aspergillus, Penicillium. В этих растворах характерным было наличие микроорганизмов, относящихся к At.
denitrificans. Анализ развития микробной биоты в откачных растворах, без подачи воздуха, показал, что число микроорганизмов заметно снижалось и их количество не являлось экологически значимым. Исследованиями на откачных растворах безреагентного выщелачивания было установлено, что при подаче кислорода воздуха в закачные скважины отмечается интенсификация выноса урана, которая сопровождается
значительным увеличением роста
микроорганизмов, относящихся к группе тионовых нейтрофилов и бактерий рода Pseudomonas (рис.2). Известно, что многие микроорганизмы продуцируют короткоцепочные органические кислоты и элемент-специфические лиганды, которые могут изменять рН и способствовать синтезу хелатов, что может привести к увеличению выщелачивания многих элементов, содержащихся в следовых количествах в рудах. Высвобождение урана, очевидно, объясняется продукцией пиовердиновых хелатов, которые являются типичными лигандами, продуцируемыми псевдомонадами. Интенсификация деятельности этих групп микроорганизмов может способствовать увеличению концентрации урана в растворе (рис.
Рис. 2. Микроорганизмы откачных растворов безреагентного выщелачивания.
Рис. 3. Микроорганизмы откачных растворов кислотного выщелачивания
чественное увеличение по мере повышения кислотности растворов. Следует отметить, что в хвостовых растворах выявлялись также
3) В откачных растворах кислотного
подземного выщелачивания наблюдалось доминирование во всех иссле дуемых пробах At. Ferrooxidans, At. Thiooxidans и их коли- 265
Journal of Advances in A _ DEVELOPMENT OF
Engineering Technology Vol.3(7) 2022 m y*/ MINERAL DEPOSITS
микроскопические грибы, отнесенные нами к разбавление бактериального раствора перед вводом родам Aspergillus, Fusarim и Penicillium. в скважину (рис.4). Общее количество жидкости,
Таким образом, анализ развитияюданной в скважину, позволило продвинуть микроорганизмов в откачных растворах подземногстехническую воду в пласт на расстояние 0,7 м, в том выщелачивания как безреагентного, так ич исле бактериальных растворов (0,4 м3) на кислотного, установил наличие различныхрасстояние 0,3 м. После двухнедельного микроорганизмов. выстаивания проведена эрлифтная откачка и
В лабораторных опытах была показанао пробование разбавленного пластового и пригодность урановых руд, содержащих сульфидную» актериального растворов в течение часа. Дебет 267 серу, к выщелачиванию с использованиемоткачки в начале опробования составил 0,5-0,7 м3 микроорганизмов. /час, затем 1 м3 /час.
Полученные результаты предварительных Полученные данные свидетельствуют о том, исследований показали целесообразностью удалось создать в пласте требуемый кислотный проведения исследовний в модельных колонкахрежим и при наличии 0,4 м3 культуральной жидкости Анализ результатов выщелачивания показал, чтсAcidäh'юbacШus ferrooxidans, он полностью попал в извлечение урана из руды достигает 96-98% припласт и позволил из отработанной откачной различных временных показателях. Применениежважины извлечь остаточные количества урана, бактериальных растворов сократило периодк онцентрация которого достигала в определенные выщелачивания в разных вариантах опыта от 40 доп ромежутки времени откачки до 773 мг/л. 77 часов. Сравнительный анализ технологических Полученные результаты первых опытных показателей процесса биовыщелачивания урана изи спытаний позволили нам перейти к опытно-бедных руд показывает очевидные преимущества! ромышленным испытаниям, которые проводились метода бактериального выщелачивания в сравнениин а отработанной, на 80% залежи. Были проведены со слабокислотным выщелачиваниемопытные работы в варианте «пуш-пул»,
Положительные результаты лабораторныхсовмещенные с непрерывным режимом. Отобраны исследований позволили нам перейти участки наиболее благоприятные для проведения крупномасштабным экспериментам. Опытныфабот по бактериальному выщелачиванию и начато работы по бактериальному выщелачиванию урана вк рупномасштабное культивирование бактериальных режиме «пуш-пул» были проведены нфастворов At. Ferrooxidans K-1.
промышленном участке подземного выщелачивания, Для проведения работ подготовлен маточный где в качестве опытного участка была использованфаствор исходной ассоциации микроорганизмов At. откачная скважина, выведенная из эксплуатацииFerrooxidans K-1 в количестве 550 литров. Скважина была опробована, установленаДальнейшее приготовление бактериального кислотность пластового раствора 4,9 г/л, содержанифаствора осуществлялось на опытной стационарной урана 25 мг/л. Было проведено двукратно^становке, изготовленный рудником «К» (рис. 7.5.5).
Рис. 5. Технологическая схема подготовки маточного раствора на опытной стационарной
установке.
бактерий проходило в бункере объемом 6 м3 , Питательные растворы для культивированияэснащенном распределителем подачи воздуха бактерий готовились на основе хвостовых растворо^поз.1). Наработанные бактериальные растворы и с применением соли двухвалентного железа, асливались в накопительную емкость (поз.4) объемом также с добавками минеральных солей К2 НР04 96 м3 [1,2].
(МИ4 )2 Э04 , необходимых для роста После закачки и выстаивания была начата микроорганизмов. откачка бактериальных растворов в режиме «пуш-
Подготовка питательной среды производилась! ул» с одномоментной подачей 42 м3 бактериальных в 1,5 м3 емкости (поз.1), откуда она насосомэастворов в четыре закачные скважины ячейки. ^^ подавалась в бункер (поз.2) и накопительнукДебит откачной скважины (в среднем) составлял 1,5 емкость (поз.3). Первоначальное культивированиел3/ч.
N)
Journal of Advances in Engineering Technology Vol.3(7) 2022
DEVELOPMENT OF MINERAL DEPOSITS
Анализ полученных результатов по продуктивности растворов и выносу урана в раствор показывает, что максимальные концентрации урана наблюдаются на 3-10 сутки откачки (до 88 мг/л), что коррелирует по времени не только с откачкой 20 м3 бактериальных растворов, но и свидетельствует о повышении отдачи пласта в присутствии биоокислителя [3].
Одним из доказательств участия бактерий в повышении продуктивности растворов является рост концентрации сульфат-иона с 8,6 г/л в исходном растворе кислотного выщелачивания до 10,8 г/л в продуктивных растворах, содержащих
биоокислитель. Не вызывает сомнения, что повышенные концентрации сульфатиона образуются в процессах бактериального окисления пирита, обнаруженного в рудовмещающей зоне пластового окисления верхнесеноманских отложений.
Анализ полученных результатов исследований и опытных работ по скважине показывает, что бактериальные 270 растворы являются интенсификаторами процесса извлечения урана из пласта. Так, при работе скважины в режиме «пуш-пул» извлечено за 17 суток 31,9 кг урана при дебите 1,5 м3/час. В кислотном варианте при исходной концентрации урана 13 мг/л и дебите 2,5 м3/час было бы извлечено 13,2 кг, а при дебите 1,5 м3/час всего 7,95 кг урана. Следовательно, бактерий увеличивают вынос металла в 2,4 раза, а при равных дебитах в -4 раза.
В динамическом режиме выщелачивания при внесении бактериальной культуры в закачные растворы отмечен пик выноса урана (158 мг/л) с последующей стабилизацией продуктивности растворов на уровне 40-50 мг/л, что в 3,8 раза превышает аналогичные показатели
сернокислотного выщелачивания. Следует отметить, что микробиологический анализ на всех этапах опыта выявил наличие At. ferrooxidans в экологически значимых объемах.
Список использованных литературы:
[1]. Fischer J.R. The role of bacteria in the uranium leaching. // Canad Minining . Metallurgical Bull. - 1966. - № 649(59). - P. 588-592.
[2]. Harrison V., Gou W„ Ivarson K. The influence of thione bacteria on the process of uranium leaching. //Canad. Mining J. -1966. -K«5(87). - P. 64-67.
[3]. Аликулов Ш.Ш. Халимов И.У. Хамидов С.Б.Алимов М.У. Интенсификация параметров подземного выщелачивания урана из слабопроницаемых руд на примере урановых месторождений Universum: технические науки, Выпуск: 6(75), Июнь 2020, 57 стр.
ип
3
