Способ бактериального выщелачивания минерального сырья

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при выщелачивании сульфидных, смешанных и окисленных руд, концентратов и отходов. Цель изобретения повышение скорости бактериального выщелачивания. Способ включает обработку сырья водной кислотной композицией с аутотрофными ацидофильными бактериями. Отличием является то, что в водную композицию добавляют барбитурат. При этом процесс ведут в условиях непрерывного культивирования бактерий. Водную композицию подогревают. В качестве барбитурата используют фенобарбитал. 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 по технической сути и достигаемому положительному эффекту 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% (2). 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 барбитурат, процесс ведут в условиях непрерывного культивирования бактерий, водную кислотную композицию подогревают, а в качестве барбитурата используют фенобарбитал.

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 барбитурат играет роль катализатора, ускоряя процесс.

Бактериальные растворы готовят на общепринятой питательной среде с рН 1,5-3,5, содержащей соли аммония, фосфора, магния, железа, в режиме данной климатической зоны. Используют природные бактерии, которые выделяют с месторождений, экспериментально подбирают бактериальный 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, измельченный или гранулированный концентрат складируют на водонепроницаемое основание и орошают бактериальными растворами, в которые добавляют барбитурат, например фенобарбитал. 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 фенобарбитала и выщелоченных 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, рН 1,5-3,5 и подвергают выщелачиванию в постоянных условиях.

При чановом выщелачивании готовится пульпа смесь сырья с бактериальными растворами при Т:Ж 1:3-1:5, перемешивается в кислотостойких чанах с суточной заменой пульпы 10-20% 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 25,0 мм с содержанием 0,2 мас. меди и 0,2 мас. Zn закисляется в полиэтиленовой емкости до рН 2,2-2,5. Руду постоянно орошают бактериальными растворами (расход 0,2-0,3 л/кг в сутки) и продувают диспергированным воздухом 0,5 л/кг в час. Под воздействием бактерий сульфиды разрушаются. Медь и цинк переходят в раствор, откуда их извлекают цементацией на железной стружке. Для ускорения процесса в бактериальные растворы добавляют барбитурат, например фенобарбитал, а для сравнения с прототипом марганец. В присутствии фенобарбитала суточное извлечение меди и цинка в раствор возрастает в 2 раза.

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

Сульфидный концентрат крупностью 0,074 мм с содержанием мышьяка 17 мас. перемешивают в кислотостойких чанах с бактериальными растворами с рН 1,5-2,0 при Т:Ж 1:5. В чаны добавляют различные количества соли марганца (по прототипу) или фенобарбитала. Через 5 сут при суточной смене 10-20% пульпы в растворах определяют концентрацию мышьяка, являющегося вредным компонентом концентрата. Под действием микроорганизмов сульфиды окисляются и мышьяк переходит в раствор. За один и тот же промежуток времени концентрация мышьяка в растворах с барбитуратом в 2 раза выше.

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 (по прототипу) или фенобарбитала. Ежесуточно в растворах определяют концентрацию Cu, Zn, Fe, которые окислялись под действием микроорганизмов. За один и тот же период извлечения концентрация металлов в присутствии фенобарбитала 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 барбитурата, 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 химических соединений, отличающийся тем, что в качестве химических соединений в бактериальный раствор добавляют барбитурат.

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

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что водную кислотную композицию подогревают.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что в качестве барбитурата используют фенобарбитал.