Выщелачивание металлов из руд

Изучение процесса выщелачивания металлов из руд представляет особый интерес для технологов очистки сточных вод, так как одна из основных задач этого производства—изучение возможности извлечения из сточных вод ценных примесей.

Основная роль в процессах выщелачивания принадлежит тионовым бактериям: Thiobacillus ferrooxidans и Th. thiooxidans. Как и все тионовые бактерии, эти микроорганизмы относятся к литоавтотрофам. Свое тело они строят из углекислоты, а необходимую им энергию получают при окислении неорганических соединений.

Th. ferrooxidans, как и все тионовые бактерии, способен окислять соединения серы, в том числе практически все известные сульфидные минералы, содержащие железо, медь, кобальт, никель, олово, молибден и т. д. При окислении сульфидной серы разрушается кристаллическая решетка и высвобождаются металлы.

Реакция протекает по схеме:

Рисунок

Рисунок

Образовавшееся закисное сернокислое железо в присутствии кислорода превращается в окисное:

Рисунок

Рисунок

Процесс идет в кислой среде. Оптимум рН для этой бактерии лежит в пределах 1,7—3,5. Аналогично из сульфидов в сульфаты окисляются и другие металлы.

Th. thiooxidans в качестве источника энергии использует элементарную серу, которую окисляет по уравнению:

Рисунок

Рисунок

К этой реакции способен и Th. ferrooxidans. Хотя непосредственного окисления сульфидов при этом не происходит, выделяющаяся сорная кислота химически растворяет сульфиды.

Таким образом, выщелачивание металлов из сульфидных руд может осуществляться микроорганизмами либо при непосредственном окислении сульфидов, либо в качестве побочной реакции при окислении серы.

Сульфит окисного железа способен реагировать с сульфидами различных металлов и при этом переходить в закисную форму:

Рисунок

Рисунок

где R—какой-либо металл.

Образовавшееся окисное сернокислое железо вновь бактериальным путем окислятся до Fe(SO4)3 при гидролизе которого выделяется серная кислота:

Рисунок

Рисунок

Регенерация серной кислоты играет очень большую роль в процессах выщелачивания металлов, особенно в тех случаях, когда кислота расходуется на растворение сульфидов.

Во всех случаях активного выщелачивания цветных металлов из руд при анализах обнаруживается Th. ferrooxidans. На развитие этого организма и его активность влияют многие факторы. Как уже было сказано, оптимум рН для большинства культур лежит и пределах 1,7—3,5, но вид Thlobaclllus «у» окисляет сульфиды олова, свинца и висмута в нейтральной и щелочной среде. Для хорошего роста бактерий необходима обеспеченность среды минеральным питанием, особенно азотом (в виде солей аммония) и фосфором. Оптимальная температура для развития большинства штаммов лежит в пределах 30—35 °С, но известны и термофильные штаммы с оптимумом 55 °С. При обогащении урановых руд в шахтах отмечено, что процесс протекал нормально при температуре 18 °С и значительно замедлялся при 14 °С. Существенное влияние на процесс выщелачивания оказывают аэрация и степень измельчения руды.

Соли тяжелых металлов губительно влияют на бактерии, но Th. ferrooxidans отличается исключительной устойчивостью к тяжелым металлам и высокой степенью адаптации к ним. Отдельные штаммы этого вида удавалось адаптировать к концентрации меди 20 г/л, хлорного железа—16 г/л, цинка—10 г/л, мышьяка—2 г/л, уранила—1 г/л. Плохо адаптировались бактерии к молибдену. Предельно допустимая концентрация его составляет всего лишь 70—80 мг/л.

Процессы бактериального выщелачивания металлов весьма эффективны и очень экономичны. Они позволяют использовать так называемые «забалансовые» руды, т. е. руды с очень низким содержанием металлов. Для успешного применения этого метода необходимо дальнейшее выделение новых активных штаммов бактерий и изучение их геохимической способности.

<< | >>
Источник: Голубовская Э.К.. Биологические основы очистки воды. Учебное пособие. — М.: Высшая школа. — 268 с.. 1978

Еще по теме Выщелачивание металлов из руд:

  1. Костромина Ирина Владимировна. Обоснование рациональной технологии переработки труднообогатимых молибденовых руд :На примере руд Жирекенского месторождения / Диссертация / Чита, 2004
  2. Г Л А В А I. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О КОРРОЗИИ И ЗАЩИТЕ МЕТАЛЛОВ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ
  3. 4.5.2. Разработка математической модели выщелачивания
  4. 4.5. Установление рационального режима выщелачивания окисленного молибдена на основе математического моделировании
  5. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРАКТИКИ ОБОГАЩЕНИЯ МОЛИБДЕНОВЫХ РУД
  6. 2.2 Состояние технологической изученности руд месторождения
  7. 1.2. Обобщение и анализ практики переработки молибденовых руд
  8. 2. ОЦЕНКА ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОЛИБДЕНОВЫХ РУД ЖИРЕКЕНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
  9. Металлы
  10. 2.1. Выявление основных особенностей вещественного состава руд
  11. 2.3. Установление вещественного состава труднообогатимых руд Жирекенского месторождения