Способ бактериального выщелачивания минерального сырья

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при выщелачивании сульфидных, смешанных и окисленных руд, концентратов и отходов, а также нерудного сырья. Цель повышение скорости бактериального выщелачивания. Способ включает обработку сырья водной кислотной композицией с аутотрофными ацидофильными бактериями. Бактериальные растворы готовят на общепринятой питательной среде с рН 1,5-3,5. Отличием является то, что в водную композицию добавляют соли молибдена. В качестве последних используют парамолибдат аммония. 3 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при выщелачивании сульфидных смешанных и окисленных руд, их промышленных продуктов, концентратов и отходов, а также нерудного сырья для извлечения как ценных пород, так и вредных компонентов способом фильтрации либо перемешивания.

Известен способ кучного и подземного бактериального выщелачивания меди, цинка и других компонентов из руд с помощью аутотрофных ацидофильных бактерий [Thiobacillus ferrooxidans и Thiobacillus thiooxidans] (1).

Недостатком известного способа является низкая скорость процесса. Кучное выщелачивание сульфидных медных руд продолжается 10-12 лет с извлечением меди 0,03-0,04% в сутки.

Ближайшим к предлагаемому является способ с использованием аутотрофных ацидофильных микроорганизмов, в котором для интенсификации процесса в бактериальные растворы добавляют соли марганца, что позволяет повысить суточное извлечение меди в активный период до 1% Однако это недостаточно для быстрого проведения технологических процессов.

Целью изобретения является повышение скорости бактериального выщелачивания минерального сырья.

Цель достигается тем, что в способе, включающем обработку сырья водной кислотной композицией с аутотрофными ацидофильными бактериями, в водную композицию добавляют соли молибдена, обеспечивающие окислительно-востановительные реакции. При этом процесс ведут в условиях непрерывного культивирования бактерий, водную кислотную композицию подогревают, а в качестве соли молибдена используют парамолибдат аммония.

Сущность способа заключается в том, что аутотрофные ацидофильные бактерии выделяют ферменты, выполняющие роль окисляющих агентов, при этом металлы переходят в раствор с их последующим извлечением. Внесенный молибден играет роль дополнительного окислителя, ускоряя процесс.

Бактериальные растворы готовят на общепринятой питательной среде с рН 1,5-3,5, содержащей соли аммония, фосфора, магния, железа, в режиме данной климатичеcкой зоны, иcпользуют природные бактерии, которые выделяют с месторождений, и экспериментально подбирают бактериальные комплекс для каждого конкретного случая. Подачу растворов на орошение осуществляют капельным способом либо разбрызгиванием через перфорированные кислотостойкие водоводы.

Извлечение растворенных компонентов производят цементацией, экстракцией, либо сорбцией, т.е. наиболее приемлемым для данного компонента способом.

При кучном выщелачивании добытую руду измельчают, при выщелачивании концентрата его гранулируют, вносят аутотрофные ацидофильные бактерии, измельченную руду или гранулированный концентрат складируют на водонепроницаемое основание и орошают бактериальными растворами, в которые добавляют соли молибдена. Вытекающие из-под кучи продуктивные растворы направляют на извлечение растворенных в них компонентов руды, после чего возвращают их в оборот.

В систему выщелачивания подают воздух и ведут процесс в условиях окружающей среды при постоянстве протока и аэрации, чем создают условия для непрерывного культивирования внесенных бактерий, обуславливают их высокую активность и численность, обеспечивают окислительные процессы растворения компонентов руды. Для контроля за активностью процесса в продуктивных растворах сначала ежесуточно, затем каждую декаду анализируют рН, Eh, концентрацию молибдена и выщелаченных компонентов, численность бактерий и характеризуют скорость процесса. Для определения полноты извлечения интересующих компонентов периодически определяют их содержание в руде.

Перколяционное выщелачивание отличается от кучного тем, что материал засыпается в кислотостойкие перколяторы. Чановое выщелачивание проводят в кислотостойких чанах, для чего концентрат перемешивают с бактериальными растворами при соотношении твердой к жидкой фазе Т:Ж=1:3-1:5, pH 1,5-3,5 и подвергают выщелачиванию в условиях аэрации с ежесуточной заменой 10-20% пульпы либо в постоянных условиях.

Во всех случаях постоянством протока и аэрации создаются условия непрерывного культивирования бактерий в системе выщелачивания, что обуславливают их высокую численность и активность.

П р и м е р 1. Извлечение меди и цинка из руды.

Сульфидную руду крупностью 10,0 мм с содержанием 0,5 мас. меди смачивают бактериальными растворами и насыпают в виде кучи на полиэтиленовое основание. Руду орошают капельным способом оборотными бактериальными растворами (расход 0,2-0,3 л/кг в сутки) и продувают диспергированным воздухом 0,5-1 л/кг в час. При фильтрации растворов через руду медь и цинк переходят в раствор, откуда их извлекают цементацией на железной стружке. Для ускорения процесса в бактериальные растворы добавляют соли молибдена в виде парамолибдата аммония. В присутствии молибдена суточное извлечение меди и цинка в раствор возрастает в 2 раза по сравнению с прототипом.

П р и м е р 2. Извлечение мышьяка из сульфидного концентрата.

Сульфидный концентрат крупностью 0,074 мм с содержанием мышьяка 17 моль. перемешивают в кислотостойких чанах с бактериальными растворами с рН 1,5-2,0 при Т: Ж=1:5. В проточных растворах определяют концентрацию мышьяка, являющегося вредным компонентом концентрата. Под воздействием микроорганизмов сульфид окисляется и мышьяк переходит в раствор. За один и тот же промежуток времени (15 сут) в процессе бактериального выщелачивания концентрация мышьяка в растворе с молибденом в 2 раза выше при извлечении его из концентрата 98% П р и м е р 3. Извлечение меди, цинка и железа из шлака (отход).

Суспензия шлака крупности 3,0 мм, содержащего 1,2 мас. Cu; 0,6 мас. Zn и 40 мас. FeO в виде сульфидов аэрируется в бактериальных растворах без перемешивания в кислотостойком чане при Т:Ж=1:5, рН 2,0-2,2 в течение 15 сут при полной ежесуточной смене жидкой фазы. В чаны добавляют различные количества соли марганца или молибдена. Ежесуточно в растворах определяют концентрацию Cu, Zn, Fe, которые окислялись под действием микроорганизмов. За один и тот же период извлечения концентрация металлов в присутствии молибдена почти в 2 раза выше, чем в присутствии марганца.

Таким образом приведенные примеры свидетельствуют о повышении скорости процесса в 2 раза при внесении в бактериальные растворы солей молибдена, что позволит применять с большим успехом предлагаемый способ при выщелачивании как ценных, так и вредных компонентов песков, руд, концентратов, отходов и т.д.

Формула изобретения

1. СПОСОБ БАКТЕРИАЛЬНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ, включающий обработку сырья водной кислотной композицией с аутотрофными ацидофильными бактериями при добавлении в бактериальный раствор солей металлов, отличающийся тем, что в бактериальный раствор в качестве солей металлов добавляют соли молибдена.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обработке минерального сырья осуществляют непрерывное культивирование бактерий.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что водную кислотную композицию подогревают.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соли молибдена используют парамолибдат аммония.