CC BY
110
СЕМИНАР 20
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 99» МОСКВА, МГГУ, 25.01.99 - 29.01.99_______
В.П. Небера, проф., д.т.н.,. МГГА
П.М. Соложенкин, проф , д.т.н., ИПКОН РАН
ПРОБЛЕМЫ БИОГЕОТЕХНОЛОГИИ
Биохимические методы выщелачивания сульфидных минералов и руд с использование тио-новых серу и железо-окисляющих бактерий нашли сравнительно широкое промышленное применение при кучном и подземном выщелачивании меди. На основе использования дрожжей, грибов и растительных клеток разрабаты-ватся новые технологий биовыщелачивания и биосорбционного разделения благородных металлов, германия, индия и др. редких элементов, а также очистки промышленных вод. В этом случае сочетаются биохимические и химико-технологические, электро-флотационные, мембранно-электрохимические и пирометаллургиче-ские процессы, что привлекает соответствующих специалистов из различных областей науки, техники и производства. Нам представляется, что для переработки упорных руд, техногенного сырья, отходов производства это - важное и прогрессивное направление исследований и промышленного внедрения на горно-обогатительных комбинатах. Эти процессы, интересны также с точки зрения экологии и безопасного ведения работ, наряду с многими техникоэкономическими преимуществами поэтому заслуживают особого внимания. В данном докладе мы не рассматриваем очень интересный и важный аспект использования микроорганизмовой в качестве флотационных реагентов - собирателей, активаторов и депрессоров, а также флокулянтов [1-4, 7-9, 11].
Тионовые железо- и серуо-кисляющие бактерии в процессах кучного и подземного выщелачивания меди, урана, золота
Процессы окисления тионовы ми бактериями пирита и других сульфидов, а также перевода железа в растворе в трехвалентное состояние, с целью окисления урана и др. металлов при выщелачивании солями трехвалентного железа - достаточно широко освещаются в упомянутых выше опубликованных работах. Для золотосодержащих руд это - подготовка к последующему более эффективному цианированию. Наиболее широко используется в опытнопромышленных масштабах выщелачивания мышьяка из арсенопи-ритных концентратов или пром-продуктов. Последующую переработку растворов обычно сочетают с процессами сорбционного извлечения, с контактным вытеснением (цементацией) меди и золота металлическим железом или цинком (стружка, порошок, другие отходы). На предприятиях США, Канады, ЮАР практикуется жидкостная экстракция экстракция меди оксиоксимами. Очень широко изучаются биосорбенты для извлечения металлов из продуктивных растворов, а наибольшее развитие этот процесс получает для очистки промышленных и бытовых сбросных вод [5,6].
Термин биогеотехнология металлов применен сравнительно недавно Г.И. Каравайко и др. [1, 2] при обсуждении кучного, подземного и чанового биохимического выщелачивания металлов из руд, концентратов и отвалов разработки месторождений. В этих же работах рассмотрены некоторые вопросы извлечения металлов из растворов, биомодификации при флотации и в гидрометаллургии.
В качестве примера биохимического выщелачивания сульфидных минералов и руд достаточно упомянуть использование тионо-
вых бактерий при кучном и подземном выщелачивании меди, начиная с первых известных установок кучного выщелачивания в Рио-Тинто, в Испании, относящихся к 1725 г., когда роли микроорганизмов в этом процессе не придавали значения и считали его чисто химическим, или выщелачивание меди из вскрышных медьсодержащих пород на месторождении Влайков Връх, в Болгарии, а в нашей стране - работы по выщелачиванию меди из сульфидных руд Урала ( А.И. Голом-зик и др., 1972). Сейчас крупнейшие современные геотехнологиче-ские промышленные предприятия выщелачивания из медьсодержащих отвалов функционируют в Канаде и США (Бингам Каньон, Бисби и др.).
В Рио-Тинто выщелачиванию подвергалось около 20 млн. т руды единовременно в кучах, содержащих до 100000 т. Содержание меди в руде составляло 1,5%. [3]. Масштабы производства меди кучным выщелачиванием в США превышают 250000 т Cu/год за счет орошения отвалов, в которых заскладированы миллиарды тонн медьсодержащих пород, содержащих менее 0,4% меди [4]. 2 .Уже это перечисление говорит о достаточно широком выборе способов переработки растворов, много сделано и в плане разработки аппаратов для упомянутых процессов сорбции, цементации, экстракции.
Аналогичные родственные процессы выщелачивания золотосодержащих сульфидных и мышь-як-содержащих минералов, также характерны использованием серобактерий. Они находятся на стадии эксплуатации опытнопромышленных установок чанового бактериального выщелачива-
ния. В последнем случае за счет выщелачивания вскрываются
сульфиды и арсениды, в которые вкраплено тонкое золото, а затем переходят к цианированию для выщелачивания золота. Здесь достаточно интересно было бы использовать и на второй стадии биохимический бесцианидный
способ. К сожалению, известно только промышленное применение тиомочевины на 1-2 месторождениях США.
Определенный импульс получили лабораторные исследования биовыщелачивания золота и др. благородных металлов продуктами бактериального производства белков, дрожжей, лекарственных препаратов, наряду с ранее изученными процессами, основанными на использовании природных золоторастворяющих бактерий [7-10].
Не менее перспективны и получат, без сомнения, широкое развитие биосорбционные процессы [11, 12] на базе новых биосорбентов, обладающих громадной сорбционной емкостью, на порядок превышающей емкость хорошо зарекомендовавших себя синтетических и природных сорбентов (АМ, АМП и их пористых аналогов, активного угля, цеолитов и др.).
Однако, наиболее интересной областью бактериального выщелачивания и, возможно, перспективной, может явиться область селективного выщелачивания изотопов металлов, например, и-235 и и-238 в процессах геотехнологии - путем кучного и подземного выщелачивания урана при одновременном обогащении растворов по изотопному составу. Создается возможность многократного усиления и ускорения разделения изотопов с тысячекратным удешевлением процессов обогащения изотопов по сравнению с существующими физическими методами. Кроме этого известны примеры селекции изотопов Си-63 и Си-65 , Ag-108 и Ag-110, Sb-121 и БЬ-123, В-10 и В-11 с помощью бактерий, в плазмиду которых
встроены гены для выполнения такой задачи [11].
Paзвитие новой технологии переработки руд благородных металлов с применением биохимических растворителей.
Существующие технологии гидрохимического выщелачивания драгоценных металлов из их руд и других золотосодержащих продуктов используют, как правило, сильно токсичные и дорогостоящие соединения цианистой кислоты, которые обладают многими недостатками с точки зрения экологии и техники безопасности. Замена цианидов менее токсичными реагентами имеет большое значение. Кроме того, для некоторых комплексных (мышьяк-, сурьму- содержащих, например) и труднообогатимых руд, для техногенных материалов непосредственное цианирование неприемлемо из-за низкого извлечения драгоценных металлов, высокого потребления цианидов . Поэтому многие усилия исследователей направлены на разработку бесциа-нидных процессов растворения золота и других благородных металлов продуктами бактериального производства и микроорганизмами, адаптированными к промышленным условиям (наиболее известные примеры - гидролизованные аминокислоты микробного происхождения, отходы биопроизводства белковых дрожжей и казеина, щелочные и кислотные модификации гуматов). Это направление развивается в Московской Г осударственной Г еологоразве-
дочной Академии. Много информации из других источников (Инст. Химии Таджикской Академии Наук, Софийский Горногеологический университет, Ирги-редмет - Иркутск, Univ. De Liege -Бельгия, Istitute de Arte Mineraria -Италия, и т.п.)[13, 14].
Разработка технологий с использованием микроорганизмов, продуктов производства дрожжей, микрогрибов и растительных клеток служит основой новых технологий биовыщелачивания и био-сорбционной технологии получе-
ния благородных металлов, а также германия, индия и других редких элементов. Это направление исследований находит много сторонников и заинтересованных организаций в России и в других странах.
Биовыщелачивание золота
Золото обладает высоким сродством к электрону, и для перевода его в ион требуется высокий окислительный потенциал (+1,68 в), однако, этот потенциал снижается при образовании комплексных соединений. Комплексообразующими свойствами обладает ряд агрессивных и ядовитых веществ: цианиды щелочных металлов, газообразный хлор, бромиды, йодиды, скрытый канцероген - тиомочевина в присутствии окислителя, тиосоединения (гидросульфиды, тиосульфиды и полисульфиды щелочных металлов и т.п.), царская водка (смесь азотной и соляной кислот). Самые разнообразные органические соединения, составляющие бактериальную клетку , могут также являться лигандами, формирующими растворимые и высокоподвижные в водной среде комплексы золота. Ввиду токсичности и агрессивности комплексообразователей изыскание и поиск новых менее токсичных, нецианистых растворителей золота является актуальным и необходимым.
В Иргиредмете А.С. Черняк, Г.Г. Минеев, Е.Д. Коробушкина показали, что определяющая роль в растворении золота принадлежит аминокислотам, белкам, пептидам и нуклеиновым кислотам. Разработаны условия ферментации золоторастворяющих метаболитов с целью их последующего использования для растворения металла. Из аминокислот микробного синтеза активно растворяют золото аспарагин, глицин, аспарагиновая кислота, гистидин, серин, фенилаламин, аланин. Продукты метаболизма микроорганизмов растворяют золото только в щелочной среде, в кислой среде они восстанавливают его до металла или образуют труднорастворимые
соединения. Растворение золота в аминокислотах проводят в присутствии перманганата калия, который в 6-7 раз эффективнее, чем пероксид натрия. Изучена кинетика растворения золота и серебра в глицине и фенилаланине. Процесс растворения золота в аминокислотах протекает в кинетической области. Оптимальные мольные отношения окислитель/растворитель составляют 0,9 для глицина и 1,6 для фенилаланина, а достигаемые максимальные скорости растворения золота соответственно равны 20 и 13.10-11 моль/(см2.с).При взаимодействии аминокислот с золотом образуется комплексный анион состава [АиА2]- двухкоординационный одновалентный комплекс золота. Связь золота в комплексе осуществляется через карбоксил-анионы и азот аминогрупп аминокислот.
Разработаны технологические схемы извлечения золота из бедных руд и упорных концентратов. Проведены технологические испытания растворов аминокислот в процессах чанового и кучного выщелачивания золота из бедных песчано-глинистых руд. В перко-ляционном цехе (Аи 2,4 г/т руды) извлечение металла достигло 85,8% при Ж:Т = 1:1 . Выщелачивание аминокислотами осуществляется за 25-30 часов. Испытание аминокислот в цикле кучного выщелачивания проведено на руде (Аи 0,75 г/т ) крупностью -300 мм при массе рудного штабеля 10 т.
Цикл растворения золота завершился за 5-6 суток. При средней скорости фильтрации растворов 12-15 л/(т.сут) за 12 сут было извлечено 46,7% Аи при остаточном содержании его в хвостах 0,4 г/т. За период испытаний израсходовано 6 кг/т белоксодержащих дрожжей микробиологического синтеза из парафинов (продукт для получения аминокислот), 0,4 кг/т перманганата калия и 4 кг/т гидроксида натрия.
Проведены испытания растворов глицина в цикле сорбционного выщелачивания золота из упорных сульфидных концентратов.
Выщелачивание концентратов растворами с 5 г/л глицина при Ж:Т=6:1 позволяет извлечь до 80 и 90 золота за 48 и 72 ч. В Московской государственной геологоразведочной академии исследованы процессы растворения золота отходами микробиологической промышленности - белкозином.
Институт химии АН Республики Таджикистан исследовал строения комплексов металлов с аминокислотами методом ЭПР. Гетеротрофные бактерии являются продуцентами различных аминокислот, которые растворяют золото [8]. Процесс относительно длителен из-за медленных скоростей растворения золота. Создание микробиологического процесса является своевременной проблемой, прежде всего, в качестве альтернативы цианированию золота в гидрометаллургическом процессе извлечения золота. В настоящее время довольно подробно изучены технологические аспекты растворения золота из руд различных месторождении и влияние основных параметров на процесс растворения золота растворами золоторастворяющих бактерий и гидролизатами белка.
Однако фундаментальные проблемы растворения золота аминокислотами недостаточно изучены. Поскольку скорость наиболее медленной стадии определяет общую скорость всего процесса растворения выяснение механизма процесса и выявления наиболее медленной стадии является хотя и трудной, но важнейшей задачей изучения кинетики процесса. На этой основе возможно оценить пути интенсификации процесса в целом. Необходимо выяснить причины медленного перехода золота в жидкую фазу и установить возможность регулирования процесса с целью увеличения скорости растворения. Например, растворение золота аминокислотами при наличии перманганата калия в 6-7 раз эффективнее, чем с перекисью натрия. Причина этого явления пока не установлена, также нет определенной ясности какие аминокис-
лоты предпочтительнее из известных пока гистидина, аспарагина, серина, аспарагиновой кислоты, аланина, глицина или триптофана. Известны микроорганизмы - растворители золота, такие как Bacillus megaterium, Bacullus mesentericus, Pseudomonas
liquefaciens и продукты их метаболизма. Эти микроорганизмы, важные для биогеотехнологии получения металлов, непатогенны и не представляют опасности для внешней среды.
Биосинтез золоторастворяющих соединений - начальная стадия микробиологического акта перевода золота в раствор. Однако микроорганизмы способны не только растворять золото, но и восстанавливать его до элементарного состояния и накапливать в биомассе. Эта стадия нежелательна при начальном растворении благородных металлов. Требуется решить указанные проблемы: установление природы комплексов золота с аминокислотами, в первую очередь с триптофаном, гистидином, аргинином, лизином и цистином; установление кинетических параметров перехода золота в раствор; определение энергии активации, констант скорости реакции; выработка научных критериев для определения возможной растворяющей способности соединений; создание условии для поддержания в активном состоянии биомассы бактерий, адаптированных к конкретным технологическим условиям с целью использования в гидрометаллургических и химических процессах.
Основой поисков является то, что золото в щелочных растворах аминокислот и окислителей образует водорастворимые комплексы, растворимость которых зависит от природы аминокислот и ряда физико-химических параметров (рН среды, наличия окислителей, продолжительности процесса, температуры). Растворение золота в щелочном растворе аминокислот в присутствии перекиси водорода возможно протекает по следующей реакции:
4Аи + 8RCH(NH2)COOH + 4№0Н + Н202 + 20Н- =
4№[Аи^СНМН2ТОО)2 ] + 8Н2О. Термодинамическими расчетами установлено, что константа равновесия имеет высокое значение порядка 1010-1027, а изменение свободной энергии -62,37
кДж.моль-1 и -155,54 кДж.моль-1 для глицина и цистина, соответственно. Эти данные показывают, что вышеприведенная реакция должна протекать в сторону растворения золота. Сравнение термодинамических характеристик показывает, что золотоорганические комплексы по сравнению с тиосульфатными устойчивы в более широкой области окислительно-восстановительного потенциала. Предстоит оценить электрохимическую природу взаимодействия аминокислот и выявить стадию, контролирующую скорость растворения металла..
Процесс растворения золота в аминокислотном растворе можно представить состоящим по меньшей мере из четырех элементарных стадий:
♦ растворение кислорода и окислителя аминокислотным раствором;
♦ перенос ионов аминокислот и молекул кислорода и окислителя из объема раствора к поверхности металла;
♦ непосредственно химической реакции на поверхности металла;
♦ переноса растворимых соединений реакции (ионов Аи(АМ)-2 и ОН- или молекул Н202 от поверхности металла в объем раствора.
Каждая из этих стадий характеризуется своей скоростью и в общем случае может оказаться лимитирующей и поэтому определить общую скорость процесса в целом, что не изучено и предстоит определить, используя методику вращающегося диска, как наиболее простого, совершенного и информативного метода анализа кинетики гетерогенных реакций позволит определить энергию активации и порядок скорости реакций различных аминокислот с золотом (триптофан, цистеин, аланин,
аргинин, гистидин). Пока есть сведения в литературе о том ,что в присутствии глицина, фенилаланина процесс растворения золота протекает в кинетическом режиме. Естественно, необходимо получить знания и о других системах.
Предполагается,что координация АК-ионами зол ота происходит только через атом азота. В случае серосодержащих аминокислот возможно образование внутрикомплексных соединений с координацией аминокислот через атомы азота и серы. ароматических и гетероциклических..
Золото обладает высоким сродством к донорным атомам азота и серы, причем сродство к донорно-му азоту выше, чем к донорному атому кислорода. При изучении микробиологического растворения важно исследовать влияние различных факторов (состав питательных сред, количество и возраст инокулянта, величены pH) на качественный и количественный выход необходимых метаболитов наиболее активных культур Вас. те^е^епсш' niger 120, Вас. megaterium 205, разработать оптимальные условия культивирования бактерии для синтеза аминокислот, разделить питательную среду на белковую и аминокислотную фракции, установить корреляцию между растворимостью золота и физико-химическим состоянием белковых и аминокислотных фракции, предварительно подвергнув их очистке на ионообменных смолах. Предстоит установить природу золоторастворяющей способности продуктов окисления аминокислот, особенно в присутствии окислителя перманганата калия. При перманганат-ном окислении аминокислот возможно образование органических пероксидов. Например известно, что пероксид бензоила в щелочной среде за 24 часа растворяет золота до 9,5 мг/дм3, а в присутствии глицина - до 16,5 мг/дм3. В переносе и преобразовании минеральных форм золота участвуют продукты метаболизма, такие как органические и минеральные кисло-
ты, аминокислоты, роль которых также не выяснена. Продукты ме-тоболизма проявляют себя по-разному. Бактериальное выщелачивание связано с деятельностью микроорганизмов, которые способны растворить золото, восстановить его до элементарного состояния и накапливать в биомассе.
Изучение роли аминокислот и микроорганизмов - продуцентов аминокислот, решит фундаментальные вопросы растворения благородных металлов и охраны окружающей среды, реально будет способствовать техническому прогрессу в различных отраслях горнодобывающей промышленности и цветной металлургии [17 - 21].
Мышьяк и его соединения
Для извлечения мышьяка из различных материалов с успехом используется бактериальное выщелачивание, найдены оптимальные условия процесса перевода мышьяка в раствор [1-4]. Однако дальнейшее хранение или применение полученных продуктов остается сложной задачей, поскольку при хранении соединения могут снова перейти в растворимую форму. Существующие методы выделения мышьяка из растворов можно подразделить на три основные группы [15, 16]:
1. Сорбционные технологии, при использовании в качестве сорбентов активированного угля, алюминатов, глины, материалов ,основанных на титане или металлические сорбенты ^е,2п).
2. Техника, основанная на осаждении, включая термическое осаждение As, соосаждении, флотации осадков и сорбционно- коллоидной флотации, осаждении As в виде сульфидов, арсенатов кальция, магния или соединении мышьяка с Fe(Ш) и А1(Ш).
3. Другие процессы, включая электролиз, жидкостную экстракцию, ионный обмен, мембранную сепарацию, флотацию ионов, окис-лительно-восстано-вительные процессы или биологические процессы.
Биологический способ извлечения теллура из растворов
Для адаптации гриба к рудному сырью использовалась рудная вытяжка, которая была получена при перемешивании измельченной до класса -0,074 мм (90%) мышьяксодержащей руды с водой (Т:Ж=1:3) в течение 1 сут и последующей фильтрации (табл.1).
Источником УФ-излучения являлась бактерицидная лампа ДБ-30. При неоднократном воздействии УФ-излучения на грибные споры удалось выделить более активнодействующий мутант, способный в 2 раза увеличивать накопление биомассы и значительно сокращать период
Таблица 1
Влияние состава среды на выход биомассы и удаление мышьяка (исходная концентрация мышьяка - 5 г/л)
Время роста гриба, суток Выход биомассы гриба, % к контролю Извлечение As в газовую фазу, % Примечания
Контроль (оптим. условия)
3 100 99,5 Низший гриб выращен на среде Чапека
1 60,4 84,4 Для дезактивации
3 81,1 80,9 роста гриба
6 92,2 87,7 применена сулема
9 98,8 96,8 (0,2 мг/л)
1 140,0 98,6 Для активации роста
3 186,4 99,4 гриба добавлена
6 121,4 98,1 водная вытяжка
9 111,4 96,5 угля (0,2 мг/л)
I
Таблица 2
Восстановление Те из раствора грибом РешШит chrysogenum (исходная концентрация Te - 0.5 г/л, продолжительность опыта - 9 суток)
Концентрация биомассы Количество восстановленного Те, % Примечания
Всего Газ Металл
3,63 89,2 8,1 81,1 В раствор введена
4,52 93,83 9,63 84,2 предварительно
5,38 97,76 11,76 86,0 выращенная
6,23 98,8 15,7 83,1 биомасса
7,60 98,4 22,4 77,0
3,71 68,8 6,4 62,4 Иннокуляция
4,68 71,73 7,23 64,5 спорами гриба
6,01 78,38 8,08 70,3
6,64 80,41 8,21 72,2
7,84 86,51 10,11 76,4
Металлы угнетают развитие
лаг-фазы. Были использованы
Выбор способов очистки промышленных стоков и сточных вод от вредных примесей металлов, таких как As, Те, зависит от их качественного и количественного составов, а также от требуемой степени их очистки и возможности использования извлеченного металла. Более полному выделению Те способствует соосаждение его из водного раствора гидроксидом А1. Теллур цементируется, затем восстанавливается, извлечение его составляет 93%. Ряд исследователей отмечают перспективность термохимической очистки полученного Те, дающей возможность сократить расход материалов, трудозатрат и вдвое уменьшить продолжительность дистилляции [4].
Недостаточное внимание уделяется использованию мицелиаль-ных грибов, хотя известно, что они обладают быстрым и обильным ростом, большой потенциальной способностью образовывать множество разнообразных продуктов метаболизма, биомасса их обладает большой сорбционной способностью. Кроме того, низшие грибы способны восстанавливать Те и Se. Это свойство грибов было использовано для извлечения Те из растворов и из различных рудных отходов [6]. Из всех испытанных грибных культур наиболее толерантной к токсическому действию Те явилась культура микроскопического гриба РешсШшт chrysogenum. С биохимической точки зрения гриб представляет интерес в связи со способностью осуществлять процессы метилирования и восстановления соединений Те.
Использование неадаптированных культур микроорганизмов при работе с рудным сырьем затруднено подавляющим влиянием на их жизнедеягельность катионов и анионов, сопутствующих Те. В результате адаптации к повышенным концентрациям Те путем последовательных пересевов на ага-ризованной среде Чапека с постепенным увеличением концентрации Те в пределах 0,5-7,5 г/л получены более активные культуры.
гриба, однако в результате адаптации развитие гриба интенсифицируется, что связано, по всей вероятности, с наличием биологически активных веществ. Немаловажным фактором интенсификации жизнедеятельности гриба было получение мутанта под действием УФ-облучения. Ультрафиолетовые лучи являются одним из наиболее доступных мутагенов, используемых в лабораторных условиях.
2-6
%-ные растворы отходов ацетонобутилового брожения (ОАБ) Грозненского биохимического производства. Входящие в состав ОАБ органические соединения служат заменой дорогостоящей сахарозы в питательной среде Чапека. Выход биомассы гриба (табл. 2), выращенного на среде, содержащей 40-50% стандартной среды Чапека и 60-50% 4%-ного раствора ОАБ, выше по сравнению с контролем.
S.Brevicalis от продолжительности УФ-облучения:
1. Среда Чапека; 2. То же в мышьяк-содержащем растворе 5 г/л
при УФ-облучении. Среда Чапека в мышьяк-содержащем растворе 5 г/л. Мутанты: 1 - №8; 2 - №7; 3 -
№4; 5 - №6; 6 - №5
Таблица 3
Влияние концентрации катионов на радиальный рост гриба. Концентрация As - 1,5 г/л, продолжительность выращивания 5 суток
Концентрация катионов, мг/л Средний диаметрр колоний гриба, мм
Щ Pb Sb Cd
0 54,0 54,0 54,0 54,0 55,0 54,0
25 16,5 18,0 14,5 16,0 17,0 10,5
50 12,7 12,4 7,6 10,4 10.0 6,0
100 4,0 8,5 4,5 0 0 0
200 3,0 4,2 0 0 0
600 0 0 0 0 0 0
Водный экстракт мышьяк-соде ржащей руды
0 55,0 54,0 54,0 54,0 56,0 57,0
12 30,4 42,4 40,5 34,5 28,5 24,0
25 25,0 36,0 24,0 26,4 21,5 20,0
50 12,5 16,5 19,5 21,0 10,4 0
100 5,0 11,0 14,0 16,0 0 0
В питательную среду отхода сахарной промышленности мелассы
Рис.3. Зависимость извлечения теллура от способа выращивания гриба:
1 - иннокуляция; 2 - введение предварительно выращенной биомассы гриба
(3% сахара) добавляли азотнокислый натрий (2 г/л ) и одноза-мещенный фосфорнокислый калий (1 г/л) что позволило также увеличить выход биомассы (рис. 1).
В качестве интенсифицирующей добавки для увеличения выхода биомассы гриба была использована водная вытяжка вы-
нических веществ и 30-50% минеральных компонентов. Элементный анализ состава органической части ВУ следующий, %: С 24-29, Н 4,0-4,5; (N+0) 72-66. Из минеральных компонент в ВУ превалируют Si. А1, Ре, Mg, Мп. На рис. 2 представлены данные по влиянию ВУ на радиальный рост гриба Р.chrysogenum, адаптированного к 5 г/л Те. С внедрением в питательную среду ВУ наблюдается двукратное увеличение роста гриба. Установлено, что при расходе ВУ 0,1 г/дм3 сокращается время утилизации Те из раствора (0,5 г/дм3) с 16 до 9 дней, при одновре-
менном повышении извлечения теллура с 89,8 до 98,5%. В связи с проявлением восстановительных
свойств сахарозы, входящей состав питательной среды, важно было исследовать 2 способа обработки теллурсодержащих растворов:
1) непосредственное заражение раствора споровой суспензией гриба; 2) внесение в раствор предварительно нарощенной биомассы гриба. Извлечение теллура из раствора эффективнее осуществляется 2-м методом (рис. 3). Данное влияние можно объяснить несколькими факторами - отсутствием ингибирования развития гриба катионами теллура, увеличением возможности сорбции теллура на биомассе гриба и осуществлением прохождения ферментативных реакций восстановления Те, исключением возможности проявления восстановительных свойств сахарозы.
Следует отметить, что восстановительные свойства в отношении теллура эффективнее проявляет биомасса гриба, не прошедшая стерилизацию. Восстановление теллура грибом из раствора осуществляется до металлического Те и газообразного соединения. Восстановленная газообразная форма Те составляет 15-20 %, она представлена, по-видимому,
диметилтеллуридом, хорошо сорбирующимся на природном цеолите крупностью 0,5-0,1 мм (месторож-
дение Дзегви, Грузия).
Полученный металлический теллур анализировали физикохимическими методами. Согласно характеристическим пикам рентгенограммы 0,223, 0,234 и 0,323 нм [7] и спектральной характеристике выделенного продукта (примеси А1, Са, Мп, Fe, Sn в количестве 1-10-5 % и примеси Mg, РЬ, Sb в количестве 1-10-10 %), можно сделать вывод, что анализируемый продукт - чистый, металлический Те.
Способность гриба селективно трансформировать только соединения Те дала возможность извлечь его из техногенного сырья, в частности из электролитных шла-
мов, не взаимодействуя с катионами сопутствующих металлов. Адаптация гриба к повышенным концентрациям данных катионов способствовала оптимальной жизнедеятельности гриба при переработке медьэлектролитных шламов, содержащих, %: Те 0,6-1,0, Sb 1-3, РЬ 0,5-1; Fe 0,5-1; Си 2-7; СаО 0,7; MgO 0,3-1 (табл. 3).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Каравайко Г. И., Кузнецов С. И., Голомзик А. И. Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов. М.: Наука, 1972. 224 с.
2. Полькин С. И., Адамов Э. В., Панин В. В. Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов. М.: Недра, 1982, 285 с.
3. Кулебакин В. Г. Бактериальное выщелачивание сульфидных минералов. Новосибирск.: Наука, 1978. 261 с.
4. Илялетдинов А.Н. Микробиологические превращения металлов. Алма-Ата.: Наука, 1984. 267 с.
5. Авакян 3. А. Итоги науки и техники. Микробиология. Т. II. М.: ВИНИТИ АН СССР. 1973. 96 с.
6. Льяков Ю. Т. Мутационный процесс у грибов. Л.: Наука, 1980. 45 с.
7. А. с. 1168596 (СССР) / Соложен-кин П. М., Любавина Л. Л., Шерепова С. А. и др.// Б. И., 1985, № 27, с. 97.
8. Соложенкии П. М., Любавина Л. Л., Буянова Н. Н. // Цветные металлы. 1987. № 6. С. 24—27.
9. Nickerson W. J., Taber W. A., Falcone Y. Physiological bases of morphogenesis in fungi. 5. Effut of selenite and tellurite on cellular division of yeast-line fungi. 1956. Can. J. Microbiolog. 2. P. 575—584.
10. Соложенкин П.М., Небера В.П., Медведева Н.Н. Биогеотехнология мышьяка. Тез. докладов конф. МГГА «Наука и новейшие технологии при освоении месторожденитй полезных ископаемых на рубеже XX-XXI веков». М. 1998, с.42
11. Небера В.П., Соложенкин П.М. О развитии новых идей в технологии обогащения минерального сырья. Сб. трудов Ш Международного когресса «Новые идеи в науках о Земле». М., МГГА, 1998
12. Solozhenkin P.M., Nebera V.P., Abdulmanov I.G., Sulfate-reducing bacteria in mineral processing and hydrometallurgy (Suna Atak, Guven Onal,
S. Mehmet Celik (eds), Innovations in Mineral and Coal Processing,
A.A.Balkema, Rotterdam, Netherlands, 1998).
13. Небера В.П.,. Соложенкин П.М, Микроорганизмы и флотация. Тр. IV Межд. конф. по чистым технологиям в горной промышленности, Чили, (май 1998 г).
14. Abdulmanov I.G., Nebera V.P. The technology of underground leaching
of polyelement ores. Тр. Международного Конгресса ICHM’98 в Китае.
15. Solozhenkin P.V., Nebera V.P. Lеaching of the metals by sulfate-reducing bacteria and biological; products. Тр. Международного Конгресса ICHM’98 в Китае.
16. Solozhenkin P.M, Nebera V.P, and Abdulmanov I.G. The technology of direct processing of antimony-bearing materials for obtaining of antimony compounds». Proceed. XX International Mineral Processing Congress, 1997, v.4, p.227-234. Aachen, Germany.
17. Небера В.П., Физико-химические методы извлечения металлов из гео-технологических продуктивных растворов. «Горный вестник», № 2, 1996.
18. Верникова Л.М., Небера В.П. и др., Технологические аспекты состояния и развития биогеотехнологии. М., Цветметинформация, 1989.
19. Верникова Л.М., Небера В.П. и др. Выщелачивание золота некоторыми биоорганическими продуктами. Цветные металлы, № 7, 1985.
20. Верникова Л.М., Небера В.П. и др. О растворении золота в присутствии биоорганических продуктов. Цветные металлы, № 11, 1987.
21. Соложенкин П.М., Небера
В.П. Использование микроорганизмов и продуктов их метаболизма при флотации. «Цветные металлы», № 7, 1998.
© В.П. Небера, П.М. Соложенкин
