Способ получения и регенерации сернокислого раствора для подземного выщелачивания

 

Изобретение относится к биотехнологии , в частности к применению микробиологических процессов для кучного и подземного выщелачивания металлов переменной валентности, и может быть использовано при регенерации растворов для подземного выщелачивания. Целью изобретения является интенсификация процесса. Сущность изобретения заключается в окислении Fe(ll) выщелачивающего раствора бактериями Thlobacillus ferrooxidans при рН 1,4-1,7, ваппарате,заполненном на50% и более пористым носителем с площадью поверхности более 1000 м2/м . 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4711253/13 (22) 12.05.89

;(46) 30.08.93. Бюл. N. 32 (71) Ленинградский горно-химический ком, бинат, (72) Э.В.Адамов, Б.П.Андрианов, В.К.Ларин, . С.И.Гришин, Ю.Н.Фильцев, B.Á.Mèõàéëoå, :.А,В.Качелкин, P.È.ÐoìàøêåBè÷ и С.Э.Гуса,ков

; (56) Авторское свидетельство ЧССР Nã 197530, кл. С 22 В 60/02, 1977.

Патент Франции N. 2278631, кл. С 01 G 49/14, 1976. ,:(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ И РЕГЕНЕРА;ЦИИ СЕРНОКИСЛОГО РАСТВОРА ДЛЯ

ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ

Изобретение относится к гидрометаллургии и может найти применение в технологиях кучного и подземного выщелачивания (ПВ) сульфидов и металлов переменной валентности.

Целью изобретения является интенсификация и упрощение процесса получения .и регенерации выщелачивающего сернокис:лого раствора, содержащего соединения трехвалентного железа путем окисления .: сульфита закисного железа культурой бактерий ТЯ. большой концентрации, Указанная цель достигается тем, что ,культуру бактерий ТЛ. предварительно за-крепляют на носителе, отвечающем следующим требованиям; кислотостойкость, нейтральность, развитая поверхность с

„„. Ж„„1837072 А1 (si)s С 12 N 1/20, С 22 В 3/00, Е 21 В 43/22 (57) Изобретение относится к биотехнологии, в частности к применению микробиологических процессов для кучного и подземного выщелачивания металлов переменной валентности, и может быть использовано при регенерации растворов для подземного выщелачивания. Целью изобретения является интенсификация процесса.

Сущность изобретения заключается в окислении Fe(ll) выщелачивающего раствора бактериями Thlobacillvs ferrooxidans npu рН 1,4 — 1,7, в аппарате, заполненном íà 50% и более пористым носителем с площадью поверхности более 1000 м /м . 1 з,п. ф-лы, 2 табл. удельной площадью 1000-4000 квадратных а метров на метр кубический объема аппарата )(р и соотношении эффективного объема аппарата к объему носителя Чф./Ч,, 1, где Чн — объем носителя, Van — объем аппа рата, Чэф = Чап — VH. Исследования показали, что даже при большой удельной поверхности (более 4000 м /мз). но эффективном объеме аппарата менее 0,5 Ч п, показатели процесса резко падают. Это объясняется тем, что, вопервых, уменьшается время нахождения д раствора в аппарате, а, во-вторых, увеличивается скорость фильтрации раствора сквозь носитель, что приводит к механической десорбции биомассы с носителя. Так, например, при испытании в качестве носителя боросиликатного волокна получили следующие данные: при массе носителя

1837072

mH = 10 г/дм и Чэф/V = 4/1 скорость окисз ления равнялась 0,45 г/(дм ° ч), при m =

=20 r/дм и Чэф/VH = 2/1 — 0,95 гl(дм . ч) и при m = 40 г/дм и Чэф/Чн - 1/2 — 0,35 гl(дм .ч). Применение носителя позволяет увеличить концентрацию биомассы с 10 е кл/мл в прототипе до 10 — 10 кл/мл в

11 12 предлагаемом способе. Сопоставтельный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что резко возоастает скорость

Б.О. Fe2+ с 0,1-0,3 гl(дм .час) до 0,9 — 1,5 г/(дм -чэс) при t= 30 С. При этом увеличи: з вается стабильность системы. Так при изме-1 нении величины протока отОдо0,67час не наблюдается значительного изменения концентрации биомассы на носителе и только при протоке равном 1 час скорость десорбции клеток с носителя возрастает настолько, что концентрация их начинает падать.

Тогда как на прототипе малейшее колеба- 20 ние протока ведет к изменению концентрации бактерий вплоть до полного вымывания, Концентрация ТЯ., с использованием заявляемого способа в окисленном раствоое снижается до 10 — 10 кл/мл про- 25

4 5 тив 10 кл/мл в прототипе, что примерно соответствует концентрации бактерий в природных условиях в кислых шахтных или рудничных водах, Тем самым снижается нежелательное воздействие ТЛ. при попада- 30 нии их в рудное тело. Исследования и произведенные на.их основе расчеты показали, что при увеличении концентрации биомассы снижается зависимость скорости

Б.О, Fe от температуры, Так,при снижении температуры раствора с 32 до 16 С скорость окисления снижается при концентрации биомссы 5,1 10 кл/мл в 3 3 — 2,8 раза, при

5 10 кл/мл — в 1,6-2,0 раза. Таким обра8 зом, предлагаемый способ позволяет вести 40 процесс в широком температурном режиме — 16 — 35 С, против 30-35 С в хемостатном режиме, Снижается так же и значение константы ингибирования ионами Al и МОз так, что окислительная активность бактерий 45 близка к теоретической. Проведенные опыты показали, что биодобавки в виде РО4 и

NH4 оказывают влияние на рост бактерий, но не на их активность, и соответственно, в предлагаемом способе они нужны только на стадии формирования ферментной пленки на носителе, а в рабочем режиме для регенерации уносимых с окисленным раствором клеток, достаточно того Р и N, который есть в мэточниках сорбции, Т.е. по основным 55 компонентам маточники сорбции вполне пригодны в качестве энергетического субстрата для нормальной жизнедеятельности

Т,f.

Предлагаемый способ получения и регенерации выщелачивающего сернокислого раствора, содер>кащего соединения трехвалентного железа, путем окисления сульфата закисного железа культурой бактерий Т.f. реализован следующим образом. В качестве основного оборудования используется биореактор, представляющий собой трехсекционный пачук (объем секции — 1 дмз), конструкция которого предусматривала как параллельную, так и последовательную работу секций, а также обогрев через водяную рубашку от термостата. Аэрация и перемешивание растворов осуществлялись в каждой секции водухом от микрокомпрессора.

Расход воздуха около 1 дм в мин нэ секцию. з

Для культивирования бактерий применялась среда 9К, а испытания в проточном режиме проводились на маточниках сорбции, Химический состав этих растворов приведен в табл. 1, Пример 1 (прототип). В каждук секцию биореэктора помещалось 0,1 дм инокулята с концентрацией клеток 107 кл/мл и доливалось питательной средой 9К до 1 дм . Устанавливалась температура

30 С. После полного окисления раствора подавался проток с использованием маточников сорбции, После стабилизации концентрации в растворе, подбирали проток при котором наблюдалась максимальная скорость окисления при отношении

3+ 2+

Fe /Fe в окисленном растворе не менее

3/2, В рабочем режиме окисление велось без нагрева, т.е. при t = 18 С. Полученные результаты сведены в табл, 2.

Пример 2 (заявленный способ), В каждую секцию биореактора загружался носитель, в качестве которого на последней стадии исследований испытывались и далее были рекомендованы к применению, керамзит, ФРНК (фильтрационное нетканное полотно), полиэтиленовая сточжка. В каждую секцию наливали по 0,1 дм инокулянта с концентрацией биомассы 10 кл/мл, а затем уровень раствора доводился до 1 дм раствором 9К, рН раствора поддерживался в интервале 1,4 — 1,7. Формирование ферментной пленки продолжалось 40 дней в периодическом режиме, т.е, после полного окисления раствора он сливался на 2/3, а затем секция заполнялась свежим раствором 9К. Культивирование проводилось при температуре t = 30 С, Затем биореактор пе-. реводили на проточный режим и окисление велось при температуре раствора t = 18 С.

Подбирался поток, при котором наблюдалась максимальная скорость окисления при соотношении Fe /Fe в окисленном расз+ г творе не менее 3/2. Полученные в резуль1837072

Технико-зкономическое обоснование способа проводили в соответствии с отраслевыми методическими указаниями по определению экономического эффекта новой техники, изобретений и рационализаторских предложений.

Формула изобретения

Таблиц at химический состав растворов, использованных для бактериального окисления Fe (концентрация г/дмв).

2ь

Таблица 2

Сравнительные реэультаты Б.О. гкелеаа (l ) иммобилиаоввн ной биомассой на различных носителях

i

Ф и

Составитель Э.Адамов

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор

Зака, з 2855 Тираж Подписное фНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 таТе испытаний результаты приведены в та)()л. 2.

Пример 3. Осуществляется по методи (е примера 2, но рН поддерживается на уровне 1.0-1,3. В этих условиях закрепле- 5 ние биомассы на носителе практически не пр исходило. Скорость окисления составила 0.08 г/дмз. час. Пример 4. Осуществляется по мето- ди е примера 2, но рН поддерживается на 10 ур вне 1,8 — 2,0, В этих условиях осадки гидро кислов образовали твердую корку на носи еле, препятствуя диффузии растворов.

Ск рость окисления составила 0,2 гl(дм г ч).

; Таким образом испытания показали, 15 чт(» благодаря увеличению концентрации би массы предложенным способом, при усло ии правильного подбора соотношения уд льной поверхности носителя на объем ап врата к степени заполнения им аппара- 20 та, ри t = 18 С скорость Б.О„по сравнению с и ототипом, увеличивается в 11-13 раз, в эав симости от типа носителя, тем самым на только же снижается потребная емкость би реактора. 25

Способ получения и регенерации сернокислого раствора для подземного выщелачивания, предусматривающий использование бактерий Thiobacillus

ferrooxidans в условиях непрерывного культивирования в жидкой среде с сернокислым железом (Il), отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, бактерии выращивают в периодическом режиме при рН 1,4 — 1,7 в аппарате, заполненном на

50;ь и более пористым носителем с площадью поверхности более 1000 м /м .

2. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что в качестве жидкой среды используют маточник сорбции, содержащий 1,5 — 2,5 г/л ионов двухвалентного железа.