Қоңырат кен орнының рудасын бактериялық сiлтiсiздендiру
Кiрiспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4
1. Әдебиеттерге шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
1.1. Мыс металының қасиетi және мыс өндiретiн кен орындарының тарихына шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5
1.2. Бактериялардың сульфид деструкиясы процесiне қатысуы ... ... ... ... ... .9
1.3. Мысты мыс минералдары мен күрделi өнiмдерден бактериялық сiлтiсiздендiру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..14
1.4. Бактериялық сiлтiсiзденуге әсер ететiн факторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ..16
2. Зерттеу объектiсi мен әдiстерi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...20
2.1. Зерттеу объектiсi . Th. ferrooxidans бактериясына жалпы сипаттама ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..20
2.2. Зерттеу әдiстерi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...23
2.2.1. Th. ferrooxidans бактериясының таза дақылын бөлiп алу ... ... ... ... ... ...23
2.2.2. Th. ferrooxidans бактериясының қоректiк ортада темiр тотықтыру қабiлетiн анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24
2.2.3. Металдардың мөлшерiн анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..25
2.2.4. Тәжiрибе қою ережелерi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .25
3. Нәтижелер мен талқылаулар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .26
3.1. Th. ferrooxidans дақылын белсендендiру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..26
3.2. Қоңырат кен орнының тотыққан мыс рудасынан мысты бактериялық сiлтiсiздендiру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..27
3.2.1. Мысты сiлтiсiздендiрудiң залалсыздандырылған және бактериялық әдiстерiнiң нәтижелерiн салыстыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..28
3.2.2. Күкiрт қышқылы мен темiр тотығы сульфатының шығыны ... ... ... ... .30
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
Тұжырым ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..33
Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 34
1. Әдебиеттерге шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
1.1. Мыс металының қасиетi және мыс өндiретiн кен орындарының тарихына шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5
1.2. Бактериялардың сульфид деструкиясы процесiне қатысуы ... ... ... ... ... .9
1.3. Мысты мыс минералдары мен күрделi өнiмдерден бактериялық сiлтiсiздендiру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..14
1.4. Бактериялық сiлтiсiзденуге әсер ететiн факторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ..16
2. Зерттеу объектiсi мен әдiстерi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...20
2.1. Зерттеу объектiсi . Th. ferrooxidans бактериясына жалпы сипаттама ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..20
2.2. Зерттеу әдiстерi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...23
2.2.1. Th. ferrooxidans бактериясының таза дақылын бөлiп алу ... ... ... ... ... ...23
2.2.2. Th. ferrooxidans бактериясының қоректiк ортада темiр тотықтыру қабiлетiн анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24
2.2.3. Металдардың мөлшерiн анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..25
2.2.4. Тәжiрибе қою ережелерi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .25
3. Нәтижелер мен талқылаулар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .26
3.1. Th. ferrooxidans дақылын белсендендiру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..26
3.2. Қоңырат кен орнының тотыққан мыс рудасынан мысты бактериялық сiлтiсiздендiру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..27
3.2.1. Мысты сiлтiсiздендiрудiң залалсыздандырылған және бактериялық әдiстерiнiң нәтижелерiн салыстыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..28
3.2.2. Күкiрт қышқылы мен темiр тотығы сульфатының шығыны ... ... ... ... .30
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
Тұжырым ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..33
Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 34
Түстi металдардың рудалардан сiлтiсiзденуi сульфидтiк минералдардың тотығуы мен осы металдардың рудалардан түзiлген ерiгiш тұздарының жуылуынан тұрады. Сiлтiсiзденнуге рудада тотық күйiнде кездесетiн металдар оңай ұшырайды. Бүл процесте ерiткiш ретiнде көбiнесе күкiрт қышқылының әлсiз ерiтiндiлерi қолданылады. Сирек кездесетiн элементтер көптеген сульфидтердiң кристалл торларына енеп, мыс,мырыш, қоргасын және т.б. элементтердiң орнын изоморфты түрде басады.
Сирек кездесетiн элементтердiң өзiндiк сульфидтерi сирек кездеседi. Сульфидтiк минералдардың тотығуы кезiнде олардың кристалл торлары бұзылады да, сирек кездесетiн элементтер қолайлы жағдайларда рудадан ерiтiндiге көшедi.
Түстi және сирек кездесетiн металдардың сiлтiсiзденуi негiзiнен екi процестен тұрады. Олар сульфидтiк минералдардың тотығуы мен металдардың ерiтiндiлермен жуылуы.
Түстi және басқада металдарды сiлтiсiздендiруде микроорганизмдердiң әрекетiне аса назар аударылады. Бактериялық сiлтiсiзденуге көбiнесе түстi металдардың сульфидтiк рудалары қолайлы, сондықтан осы металдардың бактериялық сiлтiсiздену процестерiн зерттеген кезде негiзiнен тионды бактерияларға көп көңiл бөлiнедi.
Белгiлi кен орнының рудасынан түстi металдарды шығару үшiн қажеттi бактериялық әдiстердiң жарамдылығын анықтаудың үш кезеңi бар. Олар кен орнын сипайттайтын талдаулар ( руда қоры, геология, өндеу кезеңi, геохимиялық жағдай және т.б.), сәйкес микроорганизмдер топтарының кен орнында таралуы және жеке руда типтерiн лабораториялық және жартылайөнеркәсiптiк зерттеу. Бұл сәйкес технология мен металдардың сiлтiсiздену объектiлерiн рационалды талдауға мүмкiндiк бередi.
Сирек кездесетiн элементтердiң өзiндiк сульфидтерi сирек кездеседi. Сульфидтiк минералдардың тотығуы кезiнде олардың кристалл торлары бұзылады да, сирек кездесетiн элементтер қолайлы жағдайларда рудадан ерiтiндiге көшедi.
Түстi және сирек кездесетiн металдардың сiлтiсiзденуi негiзiнен екi процестен тұрады. Олар сульфидтiк минералдардың тотығуы мен металдардың ерiтiндiлермен жуылуы.
Түстi және басқада металдарды сiлтiсiздендiруде микроорганизмдердiң әрекетiне аса назар аударылады. Бактериялық сiлтiсiзденуге көбiнесе түстi металдардың сульфидтiк рудалары қолайлы, сондықтан осы металдардың бактериялық сiлтiсiздену процестерiн зерттеген кезде негiзiнен тионды бактерияларға көп көңiл бөлiнедi.
Белгiлi кен орнының рудасынан түстi металдарды шығару үшiн қажеттi бактериялық әдiстердiң жарамдылығын анықтаудың үш кезеңi бар. Олар кен орнын сипайттайтын талдаулар ( руда қоры, геология, өндеу кезеңi, геохимиялық жағдай және т.б.), сәйкес микроорганизмдер топтарының кен орнында таралуы және жеке руда типтерiн лабораториялық және жартылайөнеркәсiптiк зерттеу. Бұл сәйкес технология мен металдардың сiлтiсiздену объектiлерiн рационалды талдауға мүмкiндiк бередi.
1. Летунова С.В., Ковальский В.В. Геохимическая экология микроорганизмов. – М. 1978. - 146 с.
2. Коняев В.П., Крючкова Л.А., Туманова Е.С. Техногенное минеральное сырье Росии и направление его использования // Инв.сб.М., 1994. Вып. 1. 42 с.
3. Каравайко Г.И., Кузнецов С.И., Голомзик А.И. Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд. М., 1972. – 248 с.
4. Pronk J.T., de Bruen J.С.,Bos P., Kuenen J.G. Anaerobic group with of Th ferrooxidans. // Eth. Inz.symp. Microbiol. Ecol. ( ISME – G ), Barselona , G – 11.Sept. 1992 : Abstr.- [ Barselona ], [ 1992 ]. – P. 292.
5. Талалай А.Г., Макаров А.В., Зобнин Б.Б. // Изв. Вузов. Горный журнал . 1997. № 11/12.С. 20 – 36.
6. Трубецкой К.Н., Уманец В.Н., Никитин Н.В. // комплекс использования минер.сырья. 19877 № 12. с. 18 – 23.
7. Чайников В.В., Крючкова Л.А. Практика использования техногенных ресурсов черной и цветной металлургии в России и зарубежом. М., 1994. 30 с.
8. Громова А.Л., Каравайко Г.Н., Савари Е.Е. Роль термоцидофильных бактерии в окислении сульфидных минералов в концентратах // Кучное и подземное бактериальное выщелачивание металлов из руд. – М., 1987. – С. 54 – 55.
9. Романенко В.Н., Кузнецов С.Н. Экология микроорганизмов пресных водоемов. – Л., 1974. – 194 с.
10. Чантурил В.А., Корюкин Б.М. // Проблемы геотехнологии и недроведения : ( Мельниковские чтения) : Докл. Междунар.конф. Екатеринбург : YрОРАН, 1998. Т.З. С. 26 – 34.
11. Талалай А.Г., Глушкова Т.А., Макаров А.Б. и др. // Рос. геофиз. журнал 1998. № 9 – 10. С. 65 – 74.
12. Резникова А.А., Мулиновская Е.П., Соколова Т.Ю. Методы анализа природных вод. – М. 1970 – 250 с.
13. Каравайко Г.Т. Микроорганизмы рудных месторождений, их физиология и использование в гидрометаллургии. Автореф. дис….докт. биол. наук . М.,1973. 49 с.
14. Голомзик А.И., Михайлов Т.Л., Абакулов В.В. Состояние изадачи исследований и освоения технологии микробиологического выщелачивания руд. – В кн.: Экология и геохимическая деятельность микроорганизмов. Пущино-ка-Оне, 1976, с. 97-103.
15. Иванов В.И., Нагирняк Ф.И., Спепанов Б.А. Бактериальное окисление сульфидных руд. // Микробиология, 1961. т. 30. вып. 4. с. 688 – 693.
16. Иванов В.И., Нагирняк Ф.И. Интенстфикация выщелачивания медно-сульфидных материалов тионовыми бактериями. // Цветные металлы. 1962. № 8. с. 30 –36.
17. Иванов В.Н. Роль тионовых бактерии в процессах окисления и выщелачивания медно-сульфидных руд. Автореф. дис…. канд. биолог.наук. Свердловск, 1962. с.24.
18. Ляликова Н.И. Окисление сульфидов культурой Thiobacillus ferrooxidans . // Тр. Моск. общ-ва испытателей природы, 1966. т. 24. с. 52 – 59.
19. Таужнянская З.А. Состояние технологии бактериального выщелачивания за рубежом. М., 1973. 102 с.
20. Bryner J.C. e.a. Microorganismus in leaching.// Ind.and End. Chem, 1974,V. 46, р. 157.
21. Полькин С.И., Каравайко Г.И., Таужнянская З.А. Применение бактерий при выщелачивании мышьяка и меди из оловосодержащих руд и продуктов.// Цветная металлургия, 1969. № 6. с. 35 – 37.
22. Купер Дж. Бактериальное выщелачивание бедных медных и кобальтовых руд : Перев. С англ. М., 1971. 137 с.
23. Ehrlich H.L., Silverman M.P. Microbiological formation and degradation of minerals.// Advances Appl. Microbiol.,1969, v. 6, № 153, p. 120 – 126.
24. Авакян А.А., Каравайко Г.И. Субмикроскопическая организация Thiobacillus ferrooxidans. // Микробиология, 1970. № 39. с. 80 – 85.
25. Голомзик А. И., Каравайко Г.И., Филипенко В.С. Бактериальный способ выщелачивания медно-калчеданных руд Дегтярского месторождения. // Цвет.метал., № 8 . с. 45 – 51.
26. Гольбрайхт А.И. , Илялетдинов А.Н. Бактериальное выщелачивание меди и цинка из некоторых полиметаллических руд Казахстана. // Изв. АН. Каз. ССР, № 1. 91- 100 с.
27. Иванов В.И. Влияние некоторых факторов на окисление железа культурами Thiobacillus ferrooxidans . //Микробиол. 1962. № 3. 795 с.
28. Голомзик А. И., Иванов В.И. Адаптация Thiobacillus ferrooxidans к повышенным концентрациям ионов водорода и железа. // Микробиол., 1965. т.34. вып. 3, С. 465-468.
29. Голомзик А.И., Смирных Л.В., Крючков В.А. О роли ионного состава растворов в процессах микробиологического выщелачивания руд . // Микробиол.,1974. т. 43, вып. 2 . С. 353 - 358.
30. Гольбрайхт А.И. Влияния пирита на бактериальное окисления халькопирита и сфалерита. // Вестн. АН Каз.ССР, 1968. № 12. с. 61 – 62.
31. Гольбрайхт А.И. Численность гетеротрофных бактерий в полиметалических месторождениях Восточного Казахстана . // Микробиол., 1976. № 10 .с. 53 – 55.
32. Гольбрайхт А.И. Распределение гетеротрофных бактерий в некоторых месторождениях Восточного Казахстана. // Вест. АН Каз. ССР,1970. № 10.с. 56 – 58.
33. Иванов В.И. Роль тионовых бактерий в процессе окисления и выщелачивания медно- сульфидидных руд. // Автореф.канд.дис. Свердловск, 1962. 16 с.
34. Заварзин Г.А. Литотрофные микроорганизмы.- М. 1972 - 323 с.
35. Звягинцев Д.Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями. М. 1973. 176 с.
36. Камалов М.Р. Бактериальное выщелачивание меди из забалансованных руд Коунрадского месторождения. Автореф. канд.дис. Алма-Ата,1970. 23 с.
37. Кузнецов С.И., Иванов М.В., Ляликова Н.Н. Введение в геологическую микробиологию. М. 1962. 239 с.
38. Каравайко Г.И. О химическом и биологическом окислении серы в лабороторных условиях. // Микробиол ., 1962. вып. 2. с. 328 – 331.
39. Каравайко Г.И. Достижения в технике бактериального выщелачивания сульфидных руд. // Ивет. Металлургия. 1965. № 12 . с. 21.
2. Коняев В.П., Крючкова Л.А., Туманова Е.С. Техногенное минеральное сырье Росии и направление его использования // Инв.сб.М., 1994. Вып. 1. 42 с.
3. Каравайко Г.И., Кузнецов С.И., Голомзик А.И. Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд. М., 1972. – 248 с.
4. Pronk J.T., de Bruen J.С.,Bos P., Kuenen J.G. Anaerobic group with of Th ferrooxidans. // Eth. Inz.symp. Microbiol. Ecol. ( ISME – G ), Barselona , G – 11.Sept. 1992 : Abstr.- [ Barselona ], [ 1992 ]. – P. 292.
5. Талалай А.Г., Макаров А.В., Зобнин Б.Б. // Изв. Вузов. Горный журнал . 1997. № 11/12.С. 20 – 36.
6. Трубецкой К.Н., Уманец В.Н., Никитин Н.В. // комплекс использования минер.сырья. 19877 № 12. с. 18 – 23.
7. Чайников В.В., Крючкова Л.А. Практика использования техногенных ресурсов черной и цветной металлургии в России и зарубежом. М., 1994. 30 с.
8. Громова А.Л., Каравайко Г.Н., Савари Е.Е. Роль термоцидофильных бактерии в окислении сульфидных минералов в концентратах // Кучное и подземное бактериальное выщелачивание металлов из руд. – М., 1987. – С. 54 – 55.
9. Романенко В.Н., Кузнецов С.Н. Экология микроорганизмов пресных водоемов. – Л., 1974. – 194 с.
10. Чантурил В.А., Корюкин Б.М. // Проблемы геотехнологии и недроведения : ( Мельниковские чтения) : Докл. Междунар.конф. Екатеринбург : YрОРАН, 1998. Т.З. С. 26 – 34.
11. Талалай А.Г., Глушкова Т.А., Макаров А.Б. и др. // Рос. геофиз. журнал 1998. № 9 – 10. С. 65 – 74.
12. Резникова А.А., Мулиновская Е.П., Соколова Т.Ю. Методы анализа природных вод. – М. 1970 – 250 с.
13. Каравайко Г.Т. Микроорганизмы рудных месторождений, их физиология и использование в гидрометаллургии. Автореф. дис….докт. биол. наук . М.,1973. 49 с.
14. Голомзик А.И., Михайлов Т.Л., Абакулов В.В. Состояние изадачи исследований и освоения технологии микробиологического выщелачивания руд. – В кн.: Экология и геохимическая деятельность микроорганизмов. Пущино-ка-Оне, 1976, с. 97-103.
15. Иванов В.И., Нагирняк Ф.И., Спепанов Б.А. Бактериальное окисление сульфидных руд. // Микробиология, 1961. т. 30. вып. 4. с. 688 – 693.
16. Иванов В.И., Нагирняк Ф.И. Интенстфикация выщелачивания медно-сульфидных материалов тионовыми бактериями. // Цветные металлы. 1962. № 8. с. 30 –36.
17. Иванов В.Н. Роль тионовых бактерии в процессах окисления и выщелачивания медно-сульфидных руд. Автореф. дис…. канд. биолог.наук. Свердловск, 1962. с.24.
18. Ляликова Н.И. Окисление сульфидов культурой Thiobacillus ferrooxidans . // Тр. Моск. общ-ва испытателей природы, 1966. т. 24. с. 52 – 59.
19. Таужнянская З.А. Состояние технологии бактериального выщелачивания за рубежом. М., 1973. 102 с.
20. Bryner J.C. e.a. Microorganismus in leaching.// Ind.and End. Chem, 1974,V. 46, р. 157.
21. Полькин С.И., Каравайко Г.И., Таужнянская З.А. Применение бактерий при выщелачивании мышьяка и меди из оловосодержащих руд и продуктов.// Цветная металлургия, 1969. № 6. с. 35 – 37.
22. Купер Дж. Бактериальное выщелачивание бедных медных и кобальтовых руд : Перев. С англ. М., 1971. 137 с.
23. Ehrlich H.L., Silverman M.P. Microbiological formation and degradation of minerals.// Advances Appl. Microbiol.,1969, v. 6, № 153, p. 120 – 126.
24. Авакян А.А., Каравайко Г.И. Субмикроскопическая организация Thiobacillus ferrooxidans. // Микробиология, 1970. № 39. с. 80 – 85.
25. Голомзик А. И., Каравайко Г.И., Филипенко В.С. Бактериальный способ выщелачивания медно-калчеданных руд Дегтярского месторождения. // Цвет.метал., № 8 . с. 45 – 51.
26. Гольбрайхт А.И. , Илялетдинов А.Н. Бактериальное выщелачивание меди и цинка из некоторых полиметаллических руд Казахстана. // Изв. АН. Каз. ССР, № 1. 91- 100 с.
27. Иванов В.И. Влияние некоторых факторов на окисление железа культурами Thiobacillus ferrooxidans . //Микробиол. 1962. № 3. 795 с.
28. Голомзик А. И., Иванов В.И. Адаптация Thiobacillus ferrooxidans к повышенным концентрациям ионов водорода и железа. // Микробиол., 1965. т.34. вып. 3, С. 465-468.
29. Голомзик А.И., Смирных Л.В., Крючков В.А. О роли ионного состава растворов в процессах микробиологического выщелачивания руд . // Микробиол.,1974. т. 43, вып. 2 . С. 353 - 358.
30. Гольбрайхт А.И. Влияния пирита на бактериальное окисления халькопирита и сфалерита. // Вестн. АН Каз.ССР, 1968. № 12. с. 61 – 62.
31. Гольбрайхт А.И. Численность гетеротрофных бактерий в полиметалических месторождениях Восточного Казахстана . // Микробиол., 1976. № 10 .с. 53 – 55.
32. Гольбрайхт А.И. Распределение гетеротрофных бактерий в некоторых месторождениях Восточного Казахстана. // Вест. АН Каз. ССР,1970. № 10.с. 56 – 58.
33. Иванов В.И. Роль тионовых бактерий в процессе окисления и выщелачивания медно- сульфидидных руд. // Автореф.канд.дис. Свердловск, 1962. 16 с.
34. Заварзин Г.А. Литотрофные микроорганизмы.- М. 1972 - 323 с.
35. Звягинцев Д.Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями. М. 1973. 176 с.
36. Камалов М.Р. Бактериальное выщелачивание меди из забалансованных руд Коунрадского месторождения. Автореф. канд.дис. Алма-Ата,1970. 23 с.
37. Кузнецов С.И., Иванов М.В., Ляликова Н.Н. Введение в геологическую микробиологию. М. 1962. 239 с.
38. Каравайко Г.И. О химическом и биологическом окислении серы в лабороторных условиях. // Микробиол ., 1962. вып. 2. с. 328 – 331.
39. Каравайко Г.И. Достижения в технике бактериального выщелачивания сульфидных руд. // Ивет. Металлургия. 1965. № 12 . с. 21.
ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТI
Биология факультетi
Микробиология кафедрасы
БIТIРУ ЖҰМЫСЫ
ҚОҢЫРАТ КЕН ОРНЫНЫҢ РУДАСЫН БАКТЕРИЯЛЫҚ СIЛТIСIЗДЕНДIРУ
Орындаған : М.Н. Исанбаев
Ғылыми жетекшiлер :
б.ғ. д., доцент Ә.Т.Қанаев
б.ғ.к. Г.Ж. Абдиева
Нормабақылаушы: С.М. Жұматаева
Қорғауға жiберiлдi,
Кафедра меңгерушiсi,
б.ғ.д., профессор А.А. Жұбанова АЛМАТЫ , 2003
РЕФЕРАТ
Бiтiру жұмысы: 34 бет, .7- сурет, 39 әдебиет
Негiзгi сөздер: сiлтiсiздендiру, минерал, сульфид, мыс, темiр.
Бактериялық сiлтiсiздендiру биогеотехналогия мен
геомикробиологияда перспективтi бағыттардың бiрi болып саналады. Тионды
бактериялардың жер қабатындағы металдарды сiлтiсiздендiру сияқты
геохимиялық процестерде атқаратын ролi орасан зор, сондай-ақ металлургия
өнеркәсiбiнде рудалар мен қаңықпалардан түстi және бағалы металдарды
бөлiп алуда микроорганизмдердi қолданудың маңызы жоғары.
Жұмыстың басты мақсаты әртүрлi сульфидiк рудалардан Тһ
ferrooxidans бактериясын қолдана отырып металдардың тиiмдi әрi өнiмдi
сiтiсiзденуiн анықтау.
МАЗМҰНЫ
Кiрiспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
1. Әдебиеттерге шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
1.1. Мыс металының қасиетi және мыс өндiретiн кен орындарының тарихына шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5
1.2. Бактериялардың сульфид деструкиясы процесiне қатысуы ... ... ... ... ... .9
1.3. Мысты мыс минералдары мен күрделi өнiмдерден бактериялық сiлтiсiздендiру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 14
1.4. Бактериялық сiлтiсiзденуге әсер ететiн факторлар ... ... ... ... ... ... .. ... ... 16
2. Зерттеу объектiсi мен әдiстерi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .20
2.1. Зерттеу объектiсi – Th. ferrooxidans бактериясына жалпы сипаттама ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..20
2.2. Зерттеу әдiстерi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .23
2.2.1. Th. ferrooxidans бактериясының таза дақылын бөлiп алу ... ... ... ... ... ...23
2.2.2. Th. ferrooxidans бактериясының қоректiк ортада темiр тотықтыру қабiлетiн анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .24
2.2.3. Металдардың мөлшерiн анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...25
2.2.4. Тәжiрибе қою ережелерi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ...25
3. Нәтижелер мен талқылаулар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..26
3.1. Th. ferrooxidans дақылын белсендендiру ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... 26
3.2. Қоңырат кен орнының тотыққан мыс рудасынан мысты бактериялық сiлтiсiздендiру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27
3.2.1. Мысты сiлтiсiздендiрудiң залалсыздандырылған және бактериялық әдiстерiнiң нәтижелерiн салыстыру ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... 28
3.2.2. Күкiрт қышқылы мен темiр тотығы сульфатының шығыны ... ... ... ... .30
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
Тұжырым ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 33
Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 34
1.
КIРIСПЕ
Түстi металдардың рудалардан сiлтiсiзденуi сульфидтiк минералдардың тотығуы мен осы металдардың рудалардан түзiлген ерiгiш тұздарының жуылуынан тұрады. Сiлтiсiзденнуге рудада тотық күйiнде кездесетiн металдар оңай ұшырайды. Бүл процесте ерiткiш ретiнде көбiнесе күкiрт қышқылының әлсiз ерiтiндiлерi қолданылады. Сирек кездесетiн элементтер көптеген сульфидтердiң кристалл торларына енеп, мыс,мырыш, қоргасын және т.б. элементтердiң орнын изоморфты түрде басады.
Сирек кездесетiн элементтердiң өзiндiк сульфидтерi сирек кездеседi. Сульфидтiк минералдардың тотығуы кезiнде олардың кристалл торлары бұзылады да, сирек кездесетiн элементтер қолайлы жағдайларда рудадан ерiтiндiге көшедi.
Түстi және сирек кездесетiн металдардың сiлтiсiзденуi негiзiнен екi процестен тұрады. Олар сульфидтiк минералдардың тотығуы мен металдардың ерiтiндiлермен жуылуы.
Түстi және басқада металдарды сiлтiсiздендiруде микроорганизмдердiң әрекетiне аса назар аударылады. Бактериялық сiлтiсiзденуге көбiнесе түстi металдардың сульфидтiк рудалары қолайлы, сондықтан осы металдардың бактериялық сiлтiсiздену процестерiн зерттеген кезде негiзiнен тионды бактерияларға көп көңiл бөлiнедi.
Белгiлi кен орнының рудасынан түстi металдарды шығару үшiн қажеттi бактериялық әдiстердiң жарамдылығын анықтаудың үш кезеңi бар. Олар кен орнын сипайттайтын талдаулар ( руда қоры, геология, өндеу кезеңi, геохимиялық жағдай және т.б.), сәйкес микроорганизмдер топтарының кен орнында таралуы және жеке руда типтерiн лабораториялық және жартылайөнеркәсiптiк зерттеу. Бұл сәйкес технология мен металдардың сiлтiсiздену объектiлерiн рационалды талдауға мүмкiндiк бередi.
Әдебиеттерге шолу
1.1. Мыс металының қасиетi және мыс өндiретiн кен орындарының тарихына шолу.
Қазақстан Республикасы ертеректен өндiрiлiп келе жатқан көптеген пайдалы қазбалар көзiне өте бай. Сол кезден бастап барлық елдерде рудалар мен қанықпалардан ( концентраты) металдарды бөлiп алу тиiмдiлiгiн жоғарылату әдiстерi жөнiнде зерттеу жұмыстары жүргiзiлуде.
Thiobacillus ferrooxidans бактериясы өзiнiң бiрқатар ацидофильдi, автотрофтылық және энергияны екi валенттi темiрдi тотықтыру арқылы алуға қабiлеттiлiгiмен және тағы басқа көптеген қасиеттерiмен ертеден ғалымдардың назарын аударуда. Осы бактериялардың жер қабатындағы металдарды сiлтiсiздендiру сияқты геохимиялық процестерде атқаратын ролi орасан зор, сондай - ақ металлургия өнеркәсiбiнде рудалар мен аныкпалардан түстi және бағалы металдарды бөлiп алуда микроорганизмдерде қолданудың маңызы жоғары 1.
Тағы да бiр аспект микроорганизмдердiң, соның iшiнде Th ferrooxidans бактериясының рудалар мен қанықпаларды қайта өңдеу өнеркәсiптерi орналасқан аудандардың экосистемасының жағдайына әсерi бар. Рудалар мен қанықпаларды өндегеннен кейiн алуан түрлi флотация қалдығы, байытылмаған және шала өнделген рудалар қоқыс болып жиналып қалады. Бұл қоқыстардың құрамында салмағы мыңдаған тоннаға жететiн әрi қарай өңдеудi қажет ететiн түстi және бағалы металдардың қалдықтары қалып қояды. Осындай металл қалдықтары желдету процесiне ұшырап, ерiп табиғи қайнарлар мен жер асты суларына түсiп, қоршаған ортаны ластаушы факторлардың бiрi болып табылады. Тионды бактериялардың, әсiресе, Th. ferrooxidans бактериясының мұндай орталарда өсуiне қолайлы орталар тауып, желдету процесiн күшейтуде және улы металдардың топыраққа сiңiп, тiршiлiксiз аймақтар түзуге әсер ететiн ерiтiндiлерге айналдыруда атқаратын қызметi орасан зор.
Сонымен осындай мәлiметтер рудалардан металдарды бактериялық сiлтiсiздендiру әдiсiнiң жоғары бағалануын, оның жоғары эффективтiлiгi мен қоршаған ортаны ластамайтындығы, байытылмаған және үгiндi рудаларды, кондицияланбаған қанықпаларды үйiндi және жер асты сiлтiсiздендiру әдiсiмен өңдеу мүмкiншiлiгiн көрсетедi.
Мыс әлемдiк өндiру және тұтынудың жалпы көлемi бойынша металдар арасында тек темiр мен алюминий сияқты алыптарға жол бере отырып өзi үшiншi орынды алады. Мыс алтын, күмiс, темiр, қалайы, қорғасын және сынаппен адамдарға ерте заманнан белгiлi ” тамаша жетiлiктiң iшiне кiредi.
Жетi тарихқа дейiнгi металдар iшiнде тек алтын, күмiс және мыс ғана жер бетiнде өзiнiң табиғи металл бөлiгi күйiнде, кейде үлкен ( бiр кездерде табылған ең үлкен таза мыстың салмағы 420 тонна болған ) көлемде кездеседi.
ТМД территориясында мыс кенiштерi жобамен алғанда б.з.д. екi мың жылдықта пайда болған. Кавказ, Сiбiр және Алтай өнiрiнiң кейбiр аймактарында қазба жұмыстара кезiнде б.з.д. 8 – 6 ғасырларға жататын мыс пышақтар, жебе ұштары, жез сауыттар, дулығалар табылган. Ең алғашқы өнеркөсiптiк мыс балқытуды ұйымдастыру 13 ғасырдың бас кезiнде Архангельск облысының жанындағы ауданда Цельмен “ Мыс рудасы ” кенiшi ашылғанда пайда болған 2.
Көп ұзамай 1928 жылдың күзiнде Балқаш өңiрiне арнайы отряд жiберiлiп, Бектау-Ата тауының етегiнен геологтарға жаңа мыс рудалы кен орны Қоңырат кен орнын табуға мүмкiншiлiк болды.
1932 жылы бұл жеоде Балқаш тау металлургия комбинатының “ Мыс Магниткасы ” құрылысы басталды. 1938 жылы бiрiншi Балқаш мысы алынды 3.
Мыстың басты қасиетi – оның өте жақсы электроткiзгiштiгi мен жылуоткiзгiштiк қасиетi.Тек бiр ғана күмiс осындай жоғары қасиетiмен ерекшеленедi. Бiрак бұл металл қымбат болғандықтан техникада кеңiнен қолданыла бермейдi. Мыс электр өткiзгiштiк қасиетiмен темiрден – 5 есе, алюминиден – 1,5 есе, мырыштан – 3 есе, титаннан – 35 есе жоғары болып келедi. Сондықтан мыс электротехниканың ең басты металы болып табылады.
Мысты алмастыру тенденциясы көбiнесе оның тапшылығымен байланысты.Сондықтан мыс рудасы кенiшiнiң ашылуына және өнделуiне көп көнiл бөлiнедi. Жақында Удокан мыс кен орны табылған. Барланған қор бойынша бұл өлкедегi мыс қоймасы Жезқазған кен орнының байлығынан екi есе жоғары болған.
Биологиялық процестермен тағыда бiр мыс өндiру әдiсi байланысқан. Мысалы, бiздiң заманымыздың бас кезiнде Американың Юта штатында руда қоры таусылған деп мыс кенiштерiн жауып, оны суға толтырып тастаған. Екi жылдан кейiн суды қайта сорып алғанда,онда 12 мың тонна мыс бар екенiн байқаған. Осындай оқиға Мексикада да балған. Бұл жерден бiр жыл өткеннен кейiн 10 мың тонна мыс болiп алған 4. Бұл процестердi ғалымдар жан - жақты зерттей отырып, мыстың пайда болуындағы микроорганизмдердiң ролiн көрсеттi. Көп түрлi бактериялардың iшiнде кейбiр металдардың күкiрт қосылыстарымен қоректенетiн бактериялар түрiн анықтады. Табиғатта мыс күкiртпен байланысқан түрiндi, кездеседi, сондықтан Th ferrooxidans бактериясы мыс рудаларына әсер етедi. Микробтар судағы ерiмейтiн мыс сульфидтерiн тотықтырып, оларды жеңiл еритiн қосымыстарға айналдырады. Қарапайым химиялық тотығу кезiнде 24 күнде халькопириттен ( мыс минералының бiр түрi ) 5 % мыс сiлтiсiзденсе, ал бактериялар көмегiмен жасалған әдiспен 4 күнде осы элементтiң 80 процентi бөлiнгендiгi анықталды. Алынған нәтижелердi технико – экономикалық көрсеткiштер арқылы салыстырғанда, микроорганизмдердiң пайдасы басым екендiгi көрсетiлген. Микроорганизмдерге мұндай процестердi жүргiзу үшiн оларға қолайлы жағдай орнату қажет. Бiрақ бактериялардың қолайсыз жағдайда өзiнiң қызметiн атқара беретiнiн куәландыратын эксперименттiк дәлелдер бар. Бұл микроорганизмдердiң Сiбiрдегi Кольск жарты аралының қолайсыз қатаң жағдайлы климатында тiршiлiгi анықталған 5.
Әсiресе кенiштердiң эксплуатациясының аяқталар кезеңiнде бактериялардың қатысы айрықша пайдалы 6,7. Дегенмен өнделген кен орындарында 5 % - 10 % дейiн рудалар қалып қолды. Бактериялар бiздiң елiмiздiң тау руда өндiрiсiнде кең қөлемде қолданыс тапқан. Ең бiрiншi мысты бактериялық сiлтiсiздендiру қондырғысын 1964 жылы
Үлкен Орал – Дегтярск кенiшiнде пайдалана бастаған . Бұл жерде өнделген карьерлер мен байыту фабрикаларының үгiндiлерiнде коп жылдар бойы байытылмаған мыс рудаларының жаңа “ Кен орны “ пайда болды. Микроорганизмдердiң көмегiмен қосымша бағалы металдардың бiр тоннасын ғана емес бiрнеше тонносын өндiруге мүмкiндiк бередi. Қазiр Дегтярскiде өнеркәсiптiк кондырғы орнатылған. Бактерияларды
Сiлтiсiздендiру процесiнде қолдану Орал мен Қазақстанның басқа кәсiпорындарында жүргiзiлуде.
Микробиология институтында жүргiзiлген зерттеулердiң нәтижесiнде өнеркәсiптiк бактериялардың сiлтiсiздендiру қабiлеттiлiктерi әртүрлi екендiгiн анықтаған. Сонымен қатар олардың көмегiмен жер бедерiнен темiр , мырыш, никель, кобальт, титан, алюминий және басқа да көптеген элементтердi, соның iшiнде сирек кездесетiн уран, алтын, германий, рений сияқты бағалы элементтердi де бөлiп алуға болады.
Бiрнеше жыл бұрын институт ғалымдары бактериялық сiлтiсiздендiру жолымен галлий, индий және таллий сияқты сирек кездесетiн металдарды бөлiп алуға болатынын дәлелдедi 8. Биометаллургия процесi ұтымды процесс екенiн көрсеттi. Микроорганизмдердi гидрометаллургияда қолдану бiздiң жүзжылдықтың басты өнеркәсiптерiнiң тармағының бiрi болып саналады.
1.2. Бактериялардың сульфид деструкциясы процесiне қатысуы.
Сонғы жүзжылдықта микробиологтар тионды бактериялар, соның iшiнде бiрiншi кезекте Th. ferrooxidans микроорганизмдерi сульфидтiк рудалардың тотығуына қатысы бар екендiгiн дәлелдеген. Осыдан кейiн осы зерттеулердiң бiрiншi қатарында Th. ferrooxidans бактериясының ( рН 3 ) қышқыл ерiтiндiде темiрдiң мына реакцияларға сәйкес 4 FeSO4 + 2H2SO4 + O2 2Fe( SO4 )3 + 2H2O тотығуына қарқынды қабiлетi бар екендiгi дәлелденген. Осы реякцияны негiзiнқалаушы ретiнде қабылдай отырып микробиологтар сульфидтердiң бактериялық тотығуының жанама механизмi туралы пiкiр айтты. Осыған байланысты минералдардың тотығуы үш валенттi темiр сульфатының тотығуымен жүзеге асады,ал бактериялар FeSO4 ерiтiндiсi мен күкiртте түзiлетiн тотықтырғыш ролiн атқарады 8.
Пиритке бұл процесс келесi реакциялармен суреттеледi :
FeS2 + 3,5O2 + H2 O = FeSO4 + H 2SO4 химиялық жолмен
2FeSO4 + O,5O2 + H2 SO4 = Fe2( SO4)3 + H2 O бактериялық жолмен
Fe S2 + Fe 2( SO4 )3 = 3FeSO4 + 2 S химиялық жолмен
S + 1,5O2 + H2 O = H2 SO4 бактериялық жолмен
Бактериялардың жанама механизмi мен бiрiншi кезеңдегi темiр сульфатының қатысуының нәтижесiнде ең алғаш рудаларды бактериялық сiлтiсiздендiретiн өндiрiстiк технологиялар пайда болды 9.
Минералогияда жартылай өткiзгiш минералдардың (сульфидтердiң ) электрохимия процесiнднгi металл коррозиясы процесс сияқты табиғи тотығуларға байланысты зерттеулер жүргiзiлуде. Таза химиялық тотығу бойынша минералдардың тотығу процесi оның электролитте болуы ( мысалы, өттегiде, Fе 3+ ионында және тағы басқа ) және тотығу реакциясының электрондарымен тұтынуына қажеттi тотықсыздандыру процесiнiң болмауы. Ал бактериялық тотығуда электрон тұтынушысы ретiнде минералды субстраттық тотығу процесiн стимулдейтiн тотықтырғыштар - микроорганизмдер клеткалары болуы мүмкiн.
1950 жылдың аяғында пайда болған минералды тотықтырғыш заттар мен микроорганизмдердiң тiкелей байланысы осы айтылған пiкiрлердiң дәлелi бола алады. Көбiнесе Th. ferrooxidans бактериясының ковеллин мен халькозин, одан кейiн пирит, халькопирит және борнитке тiкелей байланысы көрсетiлген. Тионды бактериялардың сульфидтермен тiкелей байланысы электронды микроскоптың көмегiмен жасалған 10 зерттеулер арқылы анықталган. Осы зерттеулердiң нәтижелерi бойынша бактерия клеткасының таңдау адсорбциясы силикатты беткейде емес, сульфид беткейiнде жүретiнi анықталған. Клетка өзiнiң тотықтыру ферменттерi мен катализаторларының көмегiмен минералдардағы тотығу процесiн стимулдеп, соның нәтижесiнде энергиясын толықтырады. Микроорганизмдер тiрi тотықтырғыштар ролiн атқарады. Ал тотығу процесiнiң электрохимиялық көзқарасы жағынан қарағанда – олар тiрi катод болып табылады . Минерал бактерия клеткасына электрон доноры болып енiп, осы системада анодтық позицияны иемденедi. Әртүрлi минералдарда бiрiншi кезек оның химиялық және құрылымдық конституциясына байланысты бұл процесс оның жалпы өзгешелiгi мен интенсивтiлiгiне қатысты басынан аяғына дейiн жүредi.
Қазiргi уақытта электрохимиялык модельдiң негiзiнде – халькозин , борнит, халькопирит, пирит, арсенопирит, пирротин және пентлантида тәрiздi сульфидтiк минералдар қатарының бактериялық тотығуы эксперименттiк түрде зерттелген.
Әдiстер Th. ferrooxidans бактериясын күкiрт қышқылды ерiтiндiде ( 9К деп аталатын қоректiк ортада ) р Н = 2,5 - 3 бос және дақылды (культуральный ) препараттарды ( + 30 0 С – та ) термостаттау жағдайында жүргiзiлген. Эксперимент кезiнде ( 12 - 14 тәулiк ) термостаттағы ерiтiндiдегi дақылдар шайқағышта араластырылып отырған. Ерiтiнделердi әрдайым шайқаудың нәтижесiнде араласып, бактерия клеткаларының минералды бөлшектермен байланысы арта түскен. Термостат үнемi ауамен қамтамассыз етiлiп отырған. Th. Ferrooxidans бактериясының минералды суспензиядағы ( 100 мл ) жұмыс көлемiндегi соңғы концентрациясы жай кезде 10 5 клетка санын құраған. Әдiстiң соңында сульфидтiң тотығу интенсивтiлiгiнiң критериi ретiнде қызмет ететiн бактериялардың соңғы конентрациясы анықталған 11.
Сонымен, халькозиннiң тотығуын экспериментальдi қарастырған кезде рН 3 күкiрт қышқылды ортада халькозиннiң тотығуы мына реакцияға Сu 2 S + 1,75 O2 + 0,5 H2O = [ CuHSO4] + + Cu2+ + 3 e-
сәйкес жүретiндiгi анықталған. [CuHSO4]+ комплекстi катионының түзiлуi ерiтiндiнiң рН – ң жоғарылауына әкелiп соғады, және де осы комплекстiң әрi қарай қалыптасу мүмкiндiгiн төмендетедi. Бiрақ бұл кезде Th. ferrooxidans клеткалары жойылып кетедi. Сонымен қатар эксперимент барысында ерiтiндi рН – ң жиiлiгiн белгiлi көлемде күкiрт қышқылын қосу арқылы реттеп отыруға болады.
Нәтижесiнде мыс сульфидiн интенсивтi түрде сiлтiсiздендiрген кезде 12 тәулiк iшiнде 15 % Cu бөлiнген. Бұл бактериялық процесте металл экстракциясының механизмi жұмыс iстеген . Минерал деструкциясы негiзгi ережелердiң пайда болуымен түсiндiрiледi. Дақылды ерiтiндiнiң негiзгi ережесi сульфидтiң экстракция процесiнен әрдайым жоғары болған. Эксперимент аяқталғаннан кейiн ерiтiндiдегi Th. ferrooxidans бактериясының концентрациясы 109 клмл құраған , яғни “ тiрi заттың ” құрамын мың есе жоғарлатқан 11.
Мысты халькозиннен экстрагирлеу тәжiрибесi 6 тәулiк бойы жүрген. Минерал бөлшектерiнiң тежелуi мен тотығуының тоқтауы катион байламдарының кристалл торлары мен күрделi процестерден өзгерген сульфид беткейiнен электрондардың шығуына және оны минералдардың беткейiнiң интенсивтi өзгеруiне байланысты. Мысты практикалық сiлтiсiздендiру руданы жуу немесе майдалау арқылы жүргiзiледi.
Осы зерттеулердiң негiзгi қорытындылары минералдан металды бактериялық сiлтiсiздендiру ортаның негiзгi ережесi мен сульфидтiң экстракция процесiнiң нәтижесi мен өлшемiнiң бақылау мүмкiндiгiнiң болуына байланысты. Ал мысты экстракциялау соңында екеуiнiң графигiнiң стабильдi позицияға шығуымен түсiндiрiледi. Керiсiнше негiзгi ереженiң ( төмендеуi ) және экстракциялық процестiң (жоғарылауы ) әдiс басында өзгеруi ерiтiндiдегi еркiн иондардың Н + концентрациясының әрдайым төмендеуiмен мысты ерiтiндiге шығаратын тотықтырғыш
реакциясы бар заттардың жиналуымен байланысты .
Микроорганизмдердiң қызмет масштабы үлкен болғандықтан интенсивтiлiгi де өте жоғары болады. Көбiнесе руда денелерiн ашу барысында байқалады және күкiрт пен оның қосылыстарын, металдарды сiлтiсiздендiру үшiн қолданылуы мүмкiн 11.
Қазiргi таңда қоректiк ортаның сульфид қанықпаларын өртеумен байланысты пирометаллургиядағы процестердiң бағасын жоғарылататын құрамында күкiрт ангидридi бар газдармен ластанудың алдын алуға көп көнiл бөлiнуде. Осының бәрi рудалардан металдарды бактериялық жоғары эффективтi сiлтiсiздендiру тәсiлiн жоғары бағалап, және қоршаған ортаның ластануын азайтып, сонымен қатар кондицияланбаған қанықпаларды, байытылмаған және үгiндi рудаларды жер асты және үйiндi түрiндегi әдiстермен сiлтiсiздендiру мүмкiндiгiн көрсетедi.
Қазақстан түстi металлургияның үлкен шикiзат базасы болып табылады. Мысты өнерәсiптiк масштабта үйiндi түрiнде сiлтiсiздендiру Шығыс Қазақстан облысың Николаевск кен орнында жүргiзiлуде. Бұл жердiң шикiзат базасы сiлтiсiздендiру сәуiрден қыркүйекке дейiн мезгiлдi түрде жүргiзiлетiн баланстанған рудалардың қоры болып табылады. Үгiндiлер цементацияланған қондырғы суымен тазартылады. Суландырғыш ерiтiндiге ауыр металдан иондарына адаптацияланған Th. ferrooxidans бактерисының дақылын салу нәтижесiнде мыстың өндiрiлуiн жылына 300 – 500 тоннаға жоғарылатады. Осындай жолмен Th. ferrooxidans бактериясының тотықтыру қасиетi туралы гидраметаллургияда көптеген әдiстер жиналды.
1.3. Мысты мыс минералдары мен күрделi өнiмдерден бактериялық сiлтiсiздендiру.
Мыс сульфидтерi табиғи жағдайда сулы ерiтiндiлермен байланысқан кезде ақырындап тотығады. Гидрометаллургия саласындағы технологиялық схемалары металдардың, соның iшiнде мыстың химиялық жолмен сiлтiсiзденуiн едәуiр жоғарылату үшiн әрдайым жаңартылып отырады. Сонымен қатар мысты рудадан ажыратып алу интенсификациясы Th. ferrooxidans бактериясын қолдану арқылы iске асады. Мыс минералдарын микробиологиялық жолмен сiлтiсiздендiру әжептеуiр жақсы зерттелген.
Американдық ” Кеннекот Коппер Ко “ фирмасы 1958 жылы мысты бактериялық сiлтiсiздендiру процесiн патенттеп, келесi жылы оны үйiндiлерден болiп алу үшiн жартылай өнеркәсiптiк сынақтарын жүргiзе бастады. 56 күндiк перколяциядан кейiн халькопириттен 23,7 % мыс, ковеллиннен 56,3 % , ал борниттен 28,9 % мыс ажыратылып алынған. Халькопириттiк рудадан таза халькопиритке қарағанда соңғысы тезiрек болiнген. Әртүрлi үгiндiлердi сiлтiсiздендiру нәтижесiнде түрлендiру 60 - 90 % дейiн жеткен . Халькопириттен мысты ажырату жылдамдығы мен толықтық оның болшегiнiң көлемiне байланысты, және 200 мr. л -1 . ч-1 дейiн жетедi 12. Халькопирит, ковеллин және пирит Th. ferrooxidans бактериясының қатысуымен олармен регенерацияланатын күкiрт қышқылды асқын тотықты темiрмен ғана емес, сонымен қатар тiкелей тотығады. Бактериялық ерiтiндiдегi Fe3+ халькопириттен мыстың бөлiнуiн тездетпейдi. Бактериялық сiлтiсiздендiру процесiнiң нәтижесiнде халькопириттен мысты ажырату жылдамдығы 7 - 8 жылдың iшiнде 20 - 500 м r . л-1 . ч-1 дейiн жеткен. Бұл осы минералды майдалаудың есебiнен жоғарылауы, сонымен қатар пульпаны қатты араластырудын нэтижесiнде болуы мүмкiн. Егер ерiтiндiнi сүзгiштер арқылы шеңберлегенде және тұрақты тегiс ыдыстарды қолданғанда 60 күн iшiнде 26 % және 40 % мыс сiлтiсiзденсе, ал дiрiлдету варианты арқылы 30 тәулiктен кейiн – 100 %, бұл процестi әрi қарай жақсартқан кезде 3 тәулiк iшiнде - 90 % мыс сiлтiсiзденген. Халькопирит құрамындағы пульпаны сiлкiген кезде бактериялық әдiсте шайқағышта бақылауға қарағанда мыс 11 есе көбiрек бөлiнедi. Мыстың ажырауы химиялық сiлтiсiздендiруге қарағанда едәуiр өседi, және де поровой ерiтiндiлерден бөлiнiп алынған Th. ferrooxidans бактериясын қолданғанда 14 тәулiк iшiнде ол 150 және 5 мrл сәйкестiктi құраған. Халькопириттi бактериялық сiлтiсiздендiрудiң артықшылығы осы минералдан мысты ажырату статикалық тәртiпте, сондай-ақ шайқағышта сiлку және чан ыдыстарында араластыру барлығы 50- 60% қурайды. Қатты қалдықтарды сiлтiсiзденуден кейiн майдалауға дейiн жеткiзу қосымша мыс мөлшерiн алуға мүмкiндiк бередi 13.
Халькозиннен 350 С температурада сұйық фазаға алғашқы тәулiктерде 50 % мыс, ал қалған бөлiгi 24 күннен кейiн өтедi. Бактериялардың минералды ерiту жылдамдығы сiлтiсiздендiретiн ерiтiндiдегi оның iрiлiгi мен Fe3+ +концентрациясы және H2SO4 онша байланысты емес. Басқа берiлген мәлiметтер бойынша соңында Fe3+ концентрациясын 14 жоғырылату арқылы халькозин фракциясынан мысты ажыратып алу ұлғая түседi. Бұл болгар зерттеушiлерiнiң зерттеу нәтижелерiмен бекiтiледi.
Iрiлiгi 3 мм минерал фракциясынан 15 105 күн iшiнде темiрсiз бактериялық вариантпен жүргiзiлген әдiсте 32,07 % мыс алынған , ал темiрдiң 1; 2,5 ; 5 гл мөлшерiн қосып жасағанда - 53,52 %, 63,61 % және 75,87 % құраған. Әдiстiң бақылау вариантында 2 % - тiк антисептик тимолды қосқан кезде осындай уақыт аралығында сiлтiсiздендiргiш ерiтiндiде Fe3+ қатынасынсыз - 12,11 % мыс, ал Fe3+ - тiң 2,5 гл қосқанда - 42,11 % мыс бөлiнiп алынған. Халькозиннiң мұндай активтiлiгiн 16 басқа да мыс сульфидтерiмен салыстыру, оның екiншi реттiк сульфид екендiгiн бiлдiредi. Тәжiрибеден кейiн минералды қалдықтарда Cu2 S құрылымының толық жойылғанын куәландыратын дигенит ( Cu9S5 ) және ковеллин ( CuS ) табылған.
Мыс сульфидтерiн бактериялық сiлтiсiздендiру 17 оны практикада мысты рудалар мен қанақпалардан, байытылмаған және асқын баланстанған мыс рудалары мен байытылу қалдықтарынан бөлiп алуда қолдану мүмкiншiлiктерiн анықтау мақсатымен кең ауқымда зерттелуде. Унипроммедь институтында мысты сульфидтi өнiмдерден бактериялық сiлтiсiздендiру жөнiндегi зерттеулер жартылай өнеркәсiптiк 18 меңгеру сатысында, ал Қазақ ССР FА микробиология және вирусология институтында ұлғайтылған әдiстер кезеңiнде. Болгариядағы жартылай өнеркәсiптiк сынақтарда бактериялық сiлтiсiздендiрiлуге ұшыратылған мыс құрамды өнiмдердiң iлмесi 50 кг. кұраған.Өнеркәсiптiк 19 жағдайларда бiрiншi жылдың өзiнде пайда 300 % теңелген.
111 тәулiктен кейiн мыстың бастапқы 0,1 - 0,4 % құрамы мен салмағы 189 тонна болатын мыс үнiндiлерiн микробиологиялық қайта өндегенде 10,4 тонна мыс бөлiнiп алынған. Сiлтiсiздендiрiлу басталғаннан кейiн 20 күннен соң мыстың тәулiктiк бөлiнуi шамамен 20 180 кг. кұраған .
1.4. Бактериялық сiлтiсiзденуге әсер ететiн факторлар.
Сульфидтiк өнiмдердi бактериялық сiлтiсiздендiру процесiне оптимальдi жағдайды таңдау кезiнде оның жылдамдығына келесi факторлар елеулi 21 әсер ететiнiн есте сақтаған жөн.
1. Минерал бөлшектерiнiң көлемi. Бактериялық сiлтiсiзденудiң жылдамдығы, мысалы, халькопириттiгi тек оны 400 меш-ке дейiн майдалағанда ғана өседi. Ал бұданда жұқа етiп майдалағанда мұндай эффект болмайды. Сульфидтi – тотыққан өнiмнiң фракциясындағы мыс пен мышьяктың ұнтақталуы көз шаларлықтай ұлғаяды. Сондықтан бактериялар минерал iшiлiк бөлшектердiң субстратын олардың iшкi қабаты ерiп кеткенше пайдалана 22 алмайтын жағдайда болғандықтан, маңызды мәселе минерал беткейiн сiлтiсiздендiретiн ерiтiндiнiнiң көлем бiрлiгi болып табылады. Бактериялардың әсерiне ұшыраған қолдан жасалған сфалерит пен халькопириттiң максимальдi меншiктi беткейi 6,38 және 4,61 мг сәйкестiктi құраған.
2. Қаттының сұйыққа ( Қ : С ) қатынасы. Арсенопирит пен күрделi мышьяк құрамды қалайы 23 қанықпаларын сiлтiсiздендiрген кездегi қолайлы сәйкес көрсеткiштердiң бiрi 1 : 50 сәйкестiгi болып табылады. Пульпаның тығыздығын жоғарылатқан кезде бактериялар физиологиялық қысым жағдайында болады. Сондақтан метаболизм өнiмдерi мен токсиндi металдарды алып тастау мақсатымен сiлтiсiздендiретiн ерiтiндiлерiнiң жаңаларымен мерзiмдiк қажеттiлiгi немесе үздiксiз ауысуы пайда болады.Өте тығыз пульпаға бейiмделген Th. ferrooxidans бактериялары Қ : С = 4 : 25 кезiнде де сульфид компоненттерiн ерiтiндiге активтi түрде шығаруы мүмкiн 24.
3. Сiлтiсiздендiретiн ерiтiндiнiң рН – ң көлемi Th.ferrooxidans бактериясының көптеген штамдарына рН 2,0 – 2,5 оптимальдi болып табылады. Лабораториялық жағдайда рН дақылдық сұйықтығы 25 1,0 кезiнде активтi функциялайтын штамдар алуға болады. Th. ferrooxidans бактериялары Eh = 500 – 700 МВ болған кезде активтi. В.А. Крючкова және басқалардың берген мәлiметтерi бойынша оптимальдi таңдалған рН диапазонының шекарасындағы болар болмас түрлендiру Th ferrooxidans бактериясының тотықтырғыш активтiлiгiне онша көп әсер етпейдi 26.
4. Температура. Th.ferrooxidans бактериясы көбiнесе 25 –35 температурада активтi дамиды.Сол уақытта бұл бактериялар төмен температураға 27 жетерлiктей шыдай алады. Осылайша, дақылдың сұйықтығы мұздатқаннан кейiн және оны соңынан ерiткен кезде олар қалыпты дамыған 28. Th. ferrooxidans бактериясының суспензиясы 0 – 40 С температурада рН = 2,5 H2SO4 ерiтiндiсiнде айлар бойы активтi болған 29. Температура жоғарылаған сайын дақылдық дамуы бәсеңдей түседi , ал 45 – 500 С температурада олар тiршiлiгiн жояды.
5. Қоректiк ортаның құрамы. Th.ferrooxidans бактериясын дақылдауда қолданылатын 9 К варианттарының құрамына Мор тұзы ; KCl ; K2 HPO4 ; HgSO4 7 H2O ;Са ( NO3)2 және SO42- кiредi. Модификацияланған қоректiк ортаның бiрiне карбамидфосфор қышқылын, ал екiншiсiне құрамында 70 гл SO42- - мен 70 – 150 гл темiрi бар, рН = 1,5 – 1,7 поровые ерiтiндiлерiн қосады 30. Қоректiк ортаның құрамы бактериялардың физиологиялық активтiлiгiне елеулi әсер етедi 31. Осы компоненттердiң жетiспеуi немесе артып кетуi Th.ferrooxidans бактериясына қысым көрсетуi мүмкiн. Сондай-ақ азот пен фосфор тұздарының болмауынан бактериялардың Fe2+ тотықтыру жылдамдығы 2 есеге төмендейдi 32. Бактериялардың сiлтiсiздендiру қабiлетiне ерiтiндiнiң ионды құрамы үлкен әсер етедi.
6. Беткейлiк – активтi заттарды қолдану . Олардың тездетушi әсерiн бiрқатар авторлар көрсеткен. Пириттiң жойылу жылдамдығы натрий алкилсульфатын, изоқышқылдар мен төртiншiлiк аммоний тұздарын 33 қосқан кезде өскен, арсенопириттiкi тотыққан рисайклды,төртiншiлiк аммоний тұздарын және натрий алкилсульфосукцинатын, ал антимониттiкi натрий алкилсульфатының әсерiнен өскен.
Бұл факторлардан басқа сульфидтердiң бактериялық сiлтiсiзденуiне 34 келесi факторлар әсер етедi :
1. Ерiтiндiдегi темiр концентрациясы ;
2. Th. ferrooxidans бактериясына жоюшылық әсер ететiн күн сәулесiнiң ультракүлгiн бөлiгi;
3. Сiлтiсiздендiретiн ерiтiндiдегi бактерия клеткасының концентрациясы, дақылдың мерзiмi мен оның ортаның қышқылдығына және ерiтiндiдегi иондардың жоғары құрамына бейiмделушiлiгi;
4. Th. ferrooxidans бактериясына қажеттi көмiртектiң көзi - СО2 болуы, олармен сiлтiсiздендiретiн ерiтiндiлердiң қанығуы, аэрация дәрежесi, сонымен қатар О2 ауаның парциальдi қысымы ;
5. Пульпада флотореагенттердiң болуы ;
6. Жер асты сiлтiсiздену кезiндегi руда денесiнiң жарылу дәрежесi мен екi кезектi суландырудың арасындағы үзiлiстiң ұзақтығы ;
7. Бактериялық ерiтiндiнi магнит өрiсiмен өңдеу ;
8. Минералдардың салыстырмалы беткейi ;
9. Минералдардың кристалдық құрылымы мен металл сульфаттарының ерiгiштiгiнiң ерекшелiктерi.
Әдебиеттер материалдарының талдауы Th.ferrooxidans бактериясының активтi қатысуымен сульфидтiк минералдарды бактериялық сiлтiсiздендiру табиғатта кеңiнен тараған процесс екенiн дәлелдейдi 34 , және де адамның практикалық әрекетшiлiгiнде үлкен қолданыс табады.
Бұл бағыттың металлургия өнеркәсiбi – биометаллургияның жеке саласы болып қалыптасуы газды күкiрт қоспаларынан тазарту 35 қымбат болғандықтан сульфид рудаларын пирометаллургиялық қайта өндеу кезiнде атмосфераның күкiрт газдарымен ластануының алдын алу қажеттiлiгiмен түсiндiрiледi. Оңтүстiк - батыс АҚШ – тың кейбiр кенiштерiнде бiр тәулiк аралығында Th. ferrooxidans бактериясын қолдану арқылы 2,5 тоннаға дейiн мыс алынған 36.
2. Зерттеу обектiсi мен әдестерi.
2.1. Зерттеу объектiсi - Th. ferrooxidans бактериясына жалпы сипаттама.
Th.ferrooxidans бактериялары – литотрофтар . Бұлар таяқша формалы ұзындығы 0,7 - 1,7 мкм. және енi 0,3 - 0,4 мкм.Pseudomonadales қатарына жататын, грам терiс, спора түзбейтiн ацидофильдi бактериялар. Полярлы талшықтарының қөмегiмен жылжиды. Ең алғаш Кольмер, Темпль және Хинкль деген ғалымдар бөлiп алған. Бактериялардың клетка қабырғасы күрделi, иректелген және iшкi қабаты шырыш қабатымен қапталған. Электроноскопиялық зерттеулер нәтижесiнде клетка қабырғасының үш осмиефильдi және үш осмиефобты қабаттан тұратыны анықталды. Екi типтi мембрана құрылымы клеткадан күкiрттiң бөлiну функциясын атқарады. Олар бiр-бiрiне мембраналық бөлшектер арқылы бағытталған. Протоплазмасында қызметi әлi анықталмаған электрондық тығыздықтары әртүрлi құрылымдық қоспалар өте көп. Клетка бөлiну процесiне клетка қабырғалары мен цитоплазматикалық мембрана, сонымен қатар әртүрлi бөлiну сатысындағы 6 – 7 клеткадан тұратын тiзбектер қатысады. Кальмер мен Хинкль осы бактериялардың тиосульфатты ( S2O32-) күкiрт және күкiрт қышқылына дейiн тотықтыратынын көрсеттi. Ал бұл бактериялардың негiзгi ерекшелiгi асқынтотықты темiрдi қышқылды ортада тотықтыруы болып табылады.
4 Fe2 SO 4+ 2H2 SO4 + O2 - 2Fe2 (SO4 )3 + H 2 O
Fe++ -- Fe+++ + e F = - 11000 кал.
... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Биология факультетi
Микробиология кафедрасы
БIТIРУ ЖҰМЫСЫ
ҚОҢЫРАТ КЕН ОРНЫНЫҢ РУДАСЫН БАКТЕРИЯЛЫҚ СIЛТIСIЗДЕНДIРУ
Орындаған : М.Н. Исанбаев
Ғылыми жетекшiлер :
б.ғ. д., доцент Ә.Т.Қанаев
б.ғ.к. Г.Ж. Абдиева
Нормабақылаушы: С.М. Жұматаева
Қорғауға жiберiлдi,
Кафедра меңгерушiсi,
б.ғ.д., профессор А.А. Жұбанова АЛМАТЫ , 2003
РЕФЕРАТ
Бiтiру жұмысы: 34 бет, .7- сурет, 39 әдебиет
Негiзгi сөздер: сiлтiсiздендiру, минерал, сульфид, мыс, темiр.
Бактериялық сiлтiсiздендiру биогеотехналогия мен
геомикробиологияда перспективтi бағыттардың бiрi болып саналады. Тионды
бактериялардың жер қабатындағы металдарды сiлтiсiздендiру сияқты
геохимиялық процестерде атқаратын ролi орасан зор, сондай-ақ металлургия
өнеркәсiбiнде рудалар мен қаңықпалардан түстi және бағалы металдарды
бөлiп алуда микроорганизмдердi қолданудың маңызы жоғары.
Жұмыстың басты мақсаты әртүрлi сульфидiк рудалардан Тһ
ferrooxidans бактериясын қолдана отырып металдардың тиiмдi әрi өнiмдi
сiтiсiзденуiн анықтау.
МАЗМҰНЫ
Кiрiспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
1. Әдебиеттерге шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
1.1. Мыс металының қасиетi және мыс өндiретiн кен орындарының тарихына шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5
1.2. Бактериялардың сульфид деструкиясы процесiне қатысуы ... ... ... ... ... .9
1.3. Мысты мыс минералдары мен күрделi өнiмдерден бактериялық сiлтiсiздендiру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 14
1.4. Бактериялық сiлтiсiзденуге әсер ететiн факторлар ... ... ... ... ... ... .. ... ... 16
2. Зерттеу объектiсi мен әдiстерi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .20
2.1. Зерттеу объектiсi – Th. ferrooxidans бактериясына жалпы сипаттама ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..20
2.2. Зерттеу әдiстерi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .23
2.2.1. Th. ferrooxidans бактериясының таза дақылын бөлiп алу ... ... ... ... ... ...23
2.2.2. Th. ferrooxidans бактериясының қоректiк ортада темiр тотықтыру қабiлетiн анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .24
2.2.3. Металдардың мөлшерiн анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...25
2.2.4. Тәжiрибе қою ережелерi ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ...25
3. Нәтижелер мен талқылаулар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..26
3.1. Th. ferrooxidans дақылын белсендендiру ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... 26
3.2. Қоңырат кен орнының тотыққан мыс рудасынан мысты бактериялық сiлтiсiздендiру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27
3.2.1. Мысты сiлтiсiздендiрудiң залалсыздандырылған және бактериялық әдiстерiнiң нәтижелерiн салыстыру ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... 28
3.2.2. Күкiрт қышқылы мен темiр тотығы сульфатының шығыны ... ... ... ... .30
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
Тұжырым ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 33
Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 34
1.
КIРIСПЕ
Түстi металдардың рудалардан сiлтiсiзденуi сульфидтiк минералдардың тотығуы мен осы металдардың рудалардан түзiлген ерiгiш тұздарының жуылуынан тұрады. Сiлтiсiзденнуге рудада тотық күйiнде кездесетiн металдар оңай ұшырайды. Бүл процесте ерiткiш ретiнде көбiнесе күкiрт қышқылының әлсiз ерiтiндiлерi қолданылады. Сирек кездесетiн элементтер көптеген сульфидтердiң кристалл торларына енеп, мыс,мырыш, қоргасын және т.б. элементтердiң орнын изоморфты түрде басады.
Сирек кездесетiн элементтердiң өзiндiк сульфидтерi сирек кездеседi. Сульфидтiк минералдардың тотығуы кезiнде олардың кристалл торлары бұзылады да, сирек кездесетiн элементтер қолайлы жағдайларда рудадан ерiтiндiге көшедi.
Түстi және сирек кездесетiн металдардың сiлтiсiзденуi негiзiнен екi процестен тұрады. Олар сульфидтiк минералдардың тотығуы мен металдардың ерiтiндiлермен жуылуы.
Түстi және басқада металдарды сiлтiсiздендiруде микроорганизмдердiң әрекетiне аса назар аударылады. Бактериялық сiлтiсiзденуге көбiнесе түстi металдардың сульфидтiк рудалары қолайлы, сондықтан осы металдардың бактериялық сiлтiсiздену процестерiн зерттеген кезде негiзiнен тионды бактерияларға көп көңiл бөлiнедi.
Белгiлi кен орнының рудасынан түстi металдарды шығару үшiн қажеттi бактериялық әдiстердiң жарамдылығын анықтаудың үш кезеңi бар. Олар кен орнын сипайттайтын талдаулар ( руда қоры, геология, өндеу кезеңi, геохимиялық жағдай және т.б.), сәйкес микроорганизмдер топтарының кен орнында таралуы және жеке руда типтерiн лабораториялық және жартылайөнеркәсiптiк зерттеу. Бұл сәйкес технология мен металдардың сiлтiсiздену объектiлерiн рационалды талдауға мүмкiндiк бередi.
Әдебиеттерге шолу
1.1. Мыс металының қасиетi және мыс өндiретiн кен орындарының тарихына шолу.
Қазақстан Республикасы ертеректен өндiрiлiп келе жатқан көптеген пайдалы қазбалар көзiне өте бай. Сол кезден бастап барлық елдерде рудалар мен қанықпалардан ( концентраты) металдарды бөлiп алу тиiмдiлiгiн жоғарылату әдiстерi жөнiнде зерттеу жұмыстары жүргiзiлуде.
Thiobacillus ferrooxidans бактериясы өзiнiң бiрқатар ацидофильдi, автотрофтылық және энергияны екi валенттi темiрдi тотықтыру арқылы алуға қабiлеттiлiгiмен және тағы басқа көптеген қасиеттерiмен ертеден ғалымдардың назарын аударуда. Осы бактериялардың жер қабатындағы металдарды сiлтiсiздендiру сияқты геохимиялық процестерде атқаратын ролi орасан зор, сондай - ақ металлургия өнеркәсiбiнде рудалар мен аныкпалардан түстi және бағалы металдарды бөлiп алуда микроорганизмдерде қолданудың маңызы жоғары 1.
Тағы да бiр аспект микроорганизмдердiң, соның iшiнде Th ferrooxidans бактериясының рудалар мен қанықпаларды қайта өңдеу өнеркәсiптерi орналасқан аудандардың экосистемасының жағдайына әсерi бар. Рудалар мен қанықпаларды өндегеннен кейiн алуан түрлi флотация қалдығы, байытылмаған және шала өнделген рудалар қоқыс болып жиналып қалады. Бұл қоқыстардың құрамында салмағы мыңдаған тоннаға жететiн әрi қарай өңдеудi қажет ететiн түстi және бағалы металдардың қалдықтары қалып қояды. Осындай металл қалдықтары желдету процесiне ұшырап, ерiп табиғи қайнарлар мен жер асты суларына түсiп, қоршаған ортаны ластаушы факторлардың бiрi болып табылады. Тионды бактериялардың, әсiресе, Th. ferrooxidans бактериясының мұндай орталарда өсуiне қолайлы орталар тауып, желдету процесiн күшейтуде және улы металдардың топыраққа сiңiп, тiршiлiксiз аймақтар түзуге әсер ететiн ерiтiндiлерге айналдыруда атқаратын қызметi орасан зор.
Сонымен осындай мәлiметтер рудалардан металдарды бактериялық сiлтiсiздендiру әдiсiнiң жоғары бағалануын, оның жоғары эффективтiлiгi мен қоршаған ортаны ластамайтындығы, байытылмаған және үгiндi рудаларды, кондицияланбаған қанықпаларды үйiндi және жер асты сiлтiсiздендiру әдiсiмен өңдеу мүмкiншiлiгiн көрсетедi.
Мыс әлемдiк өндiру және тұтынудың жалпы көлемi бойынша металдар арасында тек темiр мен алюминий сияқты алыптарға жол бере отырып өзi үшiншi орынды алады. Мыс алтын, күмiс, темiр, қалайы, қорғасын және сынаппен адамдарға ерте заманнан белгiлi ” тамаша жетiлiктiң iшiне кiредi.
Жетi тарихқа дейiнгi металдар iшiнде тек алтын, күмiс және мыс ғана жер бетiнде өзiнiң табиғи металл бөлiгi күйiнде, кейде үлкен ( бiр кездерде табылған ең үлкен таза мыстың салмағы 420 тонна болған ) көлемде кездеседi.
ТМД территориясында мыс кенiштерi жобамен алғанда б.з.д. екi мың жылдықта пайда болған. Кавказ, Сiбiр және Алтай өнiрiнiң кейбiр аймактарында қазба жұмыстара кезiнде б.з.д. 8 – 6 ғасырларға жататын мыс пышақтар, жебе ұштары, жез сауыттар, дулығалар табылган. Ең алғашқы өнеркөсiптiк мыс балқытуды ұйымдастыру 13 ғасырдың бас кезiнде Архангельск облысының жанындағы ауданда Цельмен “ Мыс рудасы ” кенiшi ашылғанда пайда болған 2.
Көп ұзамай 1928 жылдың күзiнде Балқаш өңiрiне арнайы отряд жiберiлiп, Бектау-Ата тауының етегiнен геологтарға жаңа мыс рудалы кен орны Қоңырат кен орнын табуға мүмкiншiлiк болды.
1932 жылы бұл жеоде Балқаш тау металлургия комбинатының “ Мыс Магниткасы ” құрылысы басталды. 1938 жылы бiрiншi Балқаш мысы алынды 3.
Мыстың басты қасиетi – оның өте жақсы электроткiзгiштiгi мен жылуоткiзгiштiк қасиетi.Тек бiр ғана күмiс осындай жоғары қасиетiмен ерекшеленедi. Бiрак бұл металл қымбат болғандықтан техникада кеңiнен қолданыла бермейдi. Мыс электр өткiзгiштiк қасиетiмен темiрден – 5 есе, алюминиден – 1,5 есе, мырыштан – 3 есе, титаннан – 35 есе жоғары болып келедi. Сондықтан мыс электротехниканың ең басты металы болып табылады.
Мысты алмастыру тенденциясы көбiнесе оның тапшылығымен байланысты.Сондықтан мыс рудасы кенiшiнiң ашылуына және өнделуiне көп көнiл бөлiнедi. Жақында Удокан мыс кен орны табылған. Барланған қор бойынша бұл өлкедегi мыс қоймасы Жезқазған кен орнының байлығынан екi есе жоғары болған.
Биологиялық процестермен тағыда бiр мыс өндiру әдiсi байланысқан. Мысалы, бiздiң заманымыздың бас кезiнде Американың Юта штатында руда қоры таусылған деп мыс кенiштерiн жауып, оны суға толтырып тастаған. Екi жылдан кейiн суды қайта сорып алғанда,онда 12 мың тонна мыс бар екенiн байқаған. Осындай оқиға Мексикада да балған. Бұл жерден бiр жыл өткеннен кейiн 10 мың тонна мыс болiп алған 4. Бұл процестердi ғалымдар жан - жақты зерттей отырып, мыстың пайда болуындағы микроорганизмдердiң ролiн көрсеттi. Көп түрлi бактериялардың iшiнде кейбiр металдардың күкiрт қосылыстарымен қоректенетiн бактериялар түрiн анықтады. Табиғатта мыс күкiртпен байланысқан түрiндi, кездеседi, сондықтан Th ferrooxidans бактериясы мыс рудаларына әсер етедi. Микробтар судағы ерiмейтiн мыс сульфидтерiн тотықтырып, оларды жеңiл еритiн қосымыстарға айналдырады. Қарапайым химиялық тотығу кезiнде 24 күнде халькопириттен ( мыс минералының бiр түрi ) 5 % мыс сiлтiсiзденсе, ал бактериялар көмегiмен жасалған әдiспен 4 күнде осы элементтiң 80 процентi бөлiнгендiгi анықталды. Алынған нәтижелердi технико – экономикалық көрсеткiштер арқылы салыстырғанда, микроорганизмдердiң пайдасы басым екендiгi көрсетiлген. Микроорганизмдерге мұндай процестердi жүргiзу үшiн оларға қолайлы жағдай орнату қажет. Бiрақ бактериялардың қолайсыз жағдайда өзiнiң қызметiн атқара беретiнiн куәландыратын эксперименттiк дәлелдер бар. Бұл микроорганизмдердiң Сiбiрдегi Кольск жарты аралының қолайсыз қатаң жағдайлы климатында тiршiлiгi анықталған 5.
Әсiресе кенiштердiң эксплуатациясының аяқталар кезеңiнде бактериялардың қатысы айрықша пайдалы 6,7. Дегенмен өнделген кен орындарында 5 % - 10 % дейiн рудалар қалып қолды. Бактериялар бiздiң елiмiздiң тау руда өндiрiсiнде кең қөлемде қолданыс тапқан. Ең бiрiншi мысты бактериялық сiлтiсiздендiру қондырғысын 1964 жылы
Үлкен Орал – Дегтярск кенiшiнде пайдалана бастаған . Бұл жерде өнделген карьерлер мен байыту фабрикаларының үгiндiлерiнде коп жылдар бойы байытылмаған мыс рудаларының жаңа “ Кен орны “ пайда болды. Микроорганизмдердiң көмегiмен қосымша бағалы металдардың бiр тоннасын ғана емес бiрнеше тонносын өндiруге мүмкiндiк бередi. Қазiр Дегтярскiде өнеркәсiптiк кондырғы орнатылған. Бактерияларды
Сiлтiсiздендiру процесiнде қолдану Орал мен Қазақстанның басқа кәсiпорындарында жүргiзiлуде.
Микробиология институтында жүргiзiлген зерттеулердiң нәтижесiнде өнеркәсiптiк бактериялардың сiлтiсiздендiру қабiлеттiлiктерi әртүрлi екендiгiн анықтаған. Сонымен қатар олардың көмегiмен жер бедерiнен темiр , мырыш, никель, кобальт, титан, алюминий және басқа да көптеген элементтердi, соның iшiнде сирек кездесетiн уран, алтын, германий, рений сияқты бағалы элементтердi де бөлiп алуға болады.
Бiрнеше жыл бұрын институт ғалымдары бактериялық сiлтiсiздендiру жолымен галлий, индий және таллий сияқты сирек кездесетiн металдарды бөлiп алуға болатынын дәлелдедi 8. Биометаллургия процесi ұтымды процесс екенiн көрсеттi. Микроорганизмдердi гидрометаллургияда қолдану бiздiң жүзжылдықтың басты өнеркәсiптерiнiң тармағының бiрi болып саналады.
1.2. Бактериялардың сульфид деструкциясы процесiне қатысуы.
Сонғы жүзжылдықта микробиологтар тионды бактериялар, соның iшiнде бiрiншi кезекте Th. ferrooxidans микроорганизмдерi сульфидтiк рудалардың тотығуына қатысы бар екендiгiн дәлелдеген. Осыдан кейiн осы зерттеулердiң бiрiншi қатарында Th. ferrooxidans бактериясының ( рН 3 ) қышқыл ерiтiндiде темiрдiң мына реакцияларға сәйкес 4 FeSO4 + 2H2SO4 + O2 2Fe( SO4 )3 + 2H2O тотығуына қарқынды қабiлетi бар екендiгi дәлелденген. Осы реякцияны негiзiнқалаушы ретiнде қабылдай отырып микробиологтар сульфидтердiң бактериялық тотығуының жанама механизмi туралы пiкiр айтты. Осыған байланысты минералдардың тотығуы үш валенттi темiр сульфатының тотығуымен жүзеге асады,ал бактериялар FeSO4 ерiтiндiсi мен күкiртте түзiлетiн тотықтырғыш ролiн атқарады 8.
Пиритке бұл процесс келесi реакциялармен суреттеледi :
FeS2 + 3,5O2 + H2 O = FeSO4 + H 2SO4 химиялық жолмен
2FeSO4 + O,5O2 + H2 SO4 = Fe2( SO4)3 + H2 O бактериялық жолмен
Fe S2 + Fe 2( SO4 )3 = 3FeSO4 + 2 S химиялық жолмен
S + 1,5O2 + H2 O = H2 SO4 бактериялық жолмен
Бактериялардың жанама механизмi мен бiрiншi кезеңдегi темiр сульфатының қатысуының нәтижесiнде ең алғаш рудаларды бактериялық сiлтiсiздендiретiн өндiрiстiк технологиялар пайда болды 9.
Минералогияда жартылай өткiзгiш минералдардың (сульфидтердiң ) электрохимия процесiнднгi металл коррозиясы процесс сияқты табиғи тотығуларға байланысты зерттеулер жүргiзiлуде. Таза химиялық тотығу бойынша минералдардың тотығу процесi оның электролитте болуы ( мысалы, өттегiде, Fе 3+ ионында және тағы басқа ) және тотығу реакциясының электрондарымен тұтынуына қажеттi тотықсыздандыру процесiнiң болмауы. Ал бактериялық тотығуда электрон тұтынушысы ретiнде минералды субстраттық тотығу процесiн стимулдейтiн тотықтырғыштар - микроорганизмдер клеткалары болуы мүмкiн.
1950 жылдың аяғында пайда болған минералды тотықтырғыш заттар мен микроорганизмдердiң тiкелей байланысы осы айтылған пiкiрлердiң дәлелi бола алады. Көбiнесе Th. ferrooxidans бактериясының ковеллин мен халькозин, одан кейiн пирит, халькопирит және борнитке тiкелей байланысы көрсетiлген. Тионды бактериялардың сульфидтермен тiкелей байланысы электронды микроскоптың көмегiмен жасалған 10 зерттеулер арқылы анықталган. Осы зерттеулердiң нәтижелерi бойынша бактерия клеткасының таңдау адсорбциясы силикатты беткейде емес, сульфид беткейiнде жүретiнi анықталған. Клетка өзiнiң тотықтыру ферменттерi мен катализаторларының көмегiмен минералдардағы тотығу процесiн стимулдеп, соның нәтижесiнде энергиясын толықтырады. Микроорганизмдер тiрi тотықтырғыштар ролiн атқарады. Ал тотығу процесiнiң электрохимиялық көзқарасы жағынан қарағанда – олар тiрi катод болып табылады . Минерал бактерия клеткасына электрон доноры болып енiп, осы системада анодтық позицияны иемденедi. Әртүрлi минералдарда бiрiншi кезек оның химиялық және құрылымдық конституциясына байланысты бұл процесс оның жалпы өзгешелiгi мен интенсивтiлiгiне қатысты басынан аяғына дейiн жүредi.
Қазiргi уақытта электрохимиялык модельдiң негiзiнде – халькозин , борнит, халькопирит, пирит, арсенопирит, пирротин және пентлантида тәрiздi сульфидтiк минералдар қатарының бактериялық тотығуы эксперименттiк түрде зерттелген.
Әдiстер Th. ferrooxidans бактериясын күкiрт қышқылды ерiтiндiде ( 9К деп аталатын қоректiк ортада ) р Н = 2,5 - 3 бос және дақылды (культуральный ) препараттарды ( + 30 0 С – та ) термостаттау жағдайында жүргiзiлген. Эксперимент кезiнде ( 12 - 14 тәулiк ) термостаттағы ерiтiндiдегi дақылдар шайқағышта араластырылып отырған. Ерiтiнделердi әрдайым шайқаудың нәтижесiнде араласып, бактерия клеткаларының минералды бөлшектермен байланысы арта түскен. Термостат үнемi ауамен қамтамассыз етiлiп отырған. Th. Ferrooxidans бактериясының минералды суспензиядағы ( 100 мл ) жұмыс көлемiндегi соңғы концентрациясы жай кезде 10 5 клетка санын құраған. Әдiстiң соңында сульфидтiң тотығу интенсивтiлiгiнiң критериi ретiнде қызмет ететiн бактериялардың соңғы конентрациясы анықталған 11.
Сонымен, халькозиннiң тотығуын экспериментальдi қарастырған кезде рН 3 күкiрт қышқылды ортада халькозиннiң тотығуы мына реакцияға Сu 2 S + 1,75 O2 + 0,5 H2O = [ CuHSO4] + + Cu2+ + 3 e-
сәйкес жүретiндiгi анықталған. [CuHSO4]+ комплекстi катионының түзiлуi ерiтiндiнiң рН – ң жоғарылауына әкелiп соғады, және де осы комплекстiң әрi қарай қалыптасу мүмкiндiгiн төмендетедi. Бiрақ бұл кезде Th. ferrooxidans клеткалары жойылып кетедi. Сонымен қатар эксперимент барысында ерiтiндi рН – ң жиiлiгiн белгiлi көлемде күкiрт қышқылын қосу арқылы реттеп отыруға болады.
Нәтижесiнде мыс сульфидiн интенсивтi түрде сiлтiсiздендiрген кезде 12 тәулiк iшiнде 15 % Cu бөлiнген. Бұл бактериялық процесте металл экстракциясының механизмi жұмыс iстеген . Минерал деструкциясы негiзгi ережелердiң пайда болуымен түсiндiрiледi. Дақылды ерiтiндiнiң негiзгi ережесi сульфидтiң экстракция процесiнен әрдайым жоғары болған. Эксперимент аяқталғаннан кейiн ерiтiндiдегi Th. ferrooxidans бактериясының концентрациясы 109 клмл құраған , яғни “ тiрi заттың ” құрамын мың есе жоғарлатқан 11.
Мысты халькозиннен экстрагирлеу тәжiрибесi 6 тәулiк бойы жүрген. Минерал бөлшектерiнiң тежелуi мен тотығуының тоқтауы катион байламдарының кристалл торлары мен күрделi процестерден өзгерген сульфид беткейiнен электрондардың шығуына және оны минералдардың беткейiнiң интенсивтi өзгеруiне байланысты. Мысты практикалық сiлтiсiздендiру руданы жуу немесе майдалау арқылы жүргiзiледi.
Осы зерттеулердiң негiзгi қорытындылары минералдан металды бактериялық сiлтiсiздендiру ортаның негiзгi ережесi мен сульфидтiң экстракция процесiнiң нәтижесi мен өлшемiнiң бақылау мүмкiндiгiнiң болуына байланысты. Ал мысты экстракциялау соңында екеуiнiң графигiнiң стабильдi позицияға шығуымен түсiндiрiледi. Керiсiнше негiзгi ереженiң ( төмендеуi ) және экстракциялық процестiң (жоғарылауы ) әдiс басында өзгеруi ерiтiндiдегi еркiн иондардың Н + концентрациясының әрдайым төмендеуiмен мысты ерiтiндiге шығаратын тотықтырғыш
реакциясы бар заттардың жиналуымен байланысты .
Микроорганизмдердiң қызмет масштабы үлкен болғандықтан интенсивтiлiгi де өте жоғары болады. Көбiнесе руда денелерiн ашу барысында байқалады және күкiрт пен оның қосылыстарын, металдарды сiлтiсiздендiру үшiн қолданылуы мүмкiн 11.
Қазiргi таңда қоректiк ортаның сульфид қанықпаларын өртеумен байланысты пирометаллургиядағы процестердiң бағасын жоғарылататын құрамында күкiрт ангидридi бар газдармен ластанудың алдын алуға көп көнiл бөлiнуде. Осының бәрi рудалардан металдарды бактериялық жоғары эффективтi сiлтiсiздендiру тәсiлiн жоғары бағалап, және қоршаған ортаның ластануын азайтып, сонымен қатар кондицияланбаған қанықпаларды, байытылмаған және үгiндi рудаларды жер асты және үйiндi түрiндегi әдiстермен сiлтiсiздендiру мүмкiндiгiн көрсетедi.
Қазақстан түстi металлургияның үлкен шикiзат базасы болып табылады. Мысты өнерәсiптiк масштабта үйiндi түрiнде сiлтiсiздендiру Шығыс Қазақстан облысың Николаевск кен орнында жүргiзiлуде. Бұл жердiң шикiзат базасы сiлтiсiздендiру сәуiрден қыркүйекке дейiн мезгiлдi түрде жүргiзiлетiн баланстанған рудалардың қоры болып табылады. Үгiндiлер цементацияланған қондырғы суымен тазартылады. Суландырғыш ерiтiндiге ауыр металдан иондарына адаптацияланған Th. ferrooxidans бактерисының дақылын салу нәтижесiнде мыстың өндiрiлуiн жылына 300 – 500 тоннаға жоғарылатады. Осындай жолмен Th. ferrooxidans бактериясының тотықтыру қасиетi туралы гидраметаллургияда көптеген әдiстер жиналды.
1.3. Мысты мыс минералдары мен күрделi өнiмдерден бактериялық сiлтiсiздендiру.
Мыс сульфидтерi табиғи жағдайда сулы ерiтiндiлермен байланысқан кезде ақырындап тотығады. Гидрометаллургия саласындағы технологиялық схемалары металдардың, соның iшiнде мыстың химиялық жолмен сiлтiсiзденуiн едәуiр жоғарылату үшiн әрдайым жаңартылып отырады. Сонымен қатар мысты рудадан ажыратып алу интенсификациясы Th. ferrooxidans бактериясын қолдану арқылы iске асады. Мыс минералдарын микробиологиялық жолмен сiлтiсiздендiру әжептеуiр жақсы зерттелген.
Американдық ” Кеннекот Коппер Ко “ фирмасы 1958 жылы мысты бактериялық сiлтiсiздендiру процесiн патенттеп, келесi жылы оны үйiндiлерден болiп алу үшiн жартылай өнеркәсiптiк сынақтарын жүргiзе бастады. 56 күндiк перколяциядан кейiн халькопириттен 23,7 % мыс, ковеллиннен 56,3 % , ал борниттен 28,9 % мыс ажыратылып алынған. Халькопириттiк рудадан таза халькопиритке қарағанда соңғысы тезiрек болiнген. Әртүрлi үгiндiлердi сiлтiсiздендiру нәтижесiнде түрлендiру 60 - 90 % дейiн жеткен . Халькопириттен мысты ажырату жылдамдығы мен толықтық оның болшегiнiң көлемiне байланысты, және 200 мr. л -1 . ч-1 дейiн жетедi 12. Халькопирит, ковеллин және пирит Th. ferrooxidans бактериясының қатысуымен олармен регенерацияланатын күкiрт қышқылды асқын тотықты темiрмен ғана емес, сонымен қатар тiкелей тотығады. Бактериялық ерiтiндiдегi Fe3+ халькопириттен мыстың бөлiнуiн тездетпейдi. Бактериялық сiлтiсiздендiру процесiнiң нәтижесiнде халькопириттен мысты ажырату жылдамдығы 7 - 8 жылдың iшiнде 20 - 500 м r . л-1 . ч-1 дейiн жеткен. Бұл осы минералды майдалаудың есебiнен жоғарылауы, сонымен қатар пульпаны қатты араластырудын нэтижесiнде болуы мүмкiн. Егер ерiтiндiнi сүзгiштер арқылы шеңберлегенде және тұрақты тегiс ыдыстарды қолданғанда 60 күн iшiнде 26 % және 40 % мыс сiлтiсiзденсе, ал дiрiлдету варианты арқылы 30 тәулiктен кейiн – 100 %, бұл процестi әрi қарай жақсартқан кезде 3 тәулiк iшiнде - 90 % мыс сiлтiсiзденген. Халькопирит құрамындағы пульпаны сiлкiген кезде бактериялық әдiсте шайқағышта бақылауға қарағанда мыс 11 есе көбiрек бөлiнедi. Мыстың ажырауы химиялық сiлтiсiздендiруге қарағанда едәуiр өседi, және де поровой ерiтiндiлерден бөлiнiп алынған Th. ferrooxidans бактериясын қолданғанда 14 тәулiк iшiнде ол 150 және 5 мrл сәйкестiктi құраған. Халькопириттi бактериялық сiлтiсiздендiрудiң артықшылығы осы минералдан мысты ажырату статикалық тәртiпте, сондай-ақ шайқағышта сiлку және чан ыдыстарында араластыру барлығы 50- 60% қурайды. Қатты қалдықтарды сiлтiсiзденуден кейiн майдалауға дейiн жеткiзу қосымша мыс мөлшерiн алуға мүмкiндiк бередi 13.
Халькозиннен 350 С температурада сұйық фазаға алғашқы тәулiктерде 50 % мыс, ал қалған бөлiгi 24 күннен кейiн өтедi. Бактериялардың минералды ерiту жылдамдығы сiлтiсiздендiретiн ерiтiндiдегi оның iрiлiгi мен Fe3+ +концентрациясы және H2SO4 онша байланысты емес. Басқа берiлген мәлiметтер бойынша соңында Fe3+ концентрациясын 14 жоғырылату арқылы халькозин фракциясынан мысты ажыратып алу ұлғая түседi. Бұл болгар зерттеушiлерiнiң зерттеу нәтижелерiмен бекiтiледi.
Iрiлiгi 3 мм минерал фракциясынан 15 105 күн iшiнде темiрсiз бактериялық вариантпен жүргiзiлген әдiсте 32,07 % мыс алынған , ал темiрдiң 1; 2,5 ; 5 гл мөлшерiн қосып жасағанда - 53,52 %, 63,61 % және 75,87 % құраған. Әдiстiң бақылау вариантында 2 % - тiк антисептик тимолды қосқан кезде осындай уақыт аралығында сiлтiсiздендiргiш ерiтiндiде Fe3+ қатынасынсыз - 12,11 % мыс, ал Fe3+ - тiң 2,5 гл қосқанда - 42,11 % мыс бөлiнiп алынған. Халькозиннiң мұндай активтiлiгiн 16 басқа да мыс сульфидтерiмен салыстыру, оның екiншi реттiк сульфид екендiгiн бiлдiредi. Тәжiрибеден кейiн минералды қалдықтарда Cu2 S құрылымының толық жойылғанын куәландыратын дигенит ( Cu9S5 ) және ковеллин ( CuS ) табылған.
Мыс сульфидтерiн бактериялық сiлтiсiздендiру 17 оны практикада мысты рудалар мен қанақпалардан, байытылмаған және асқын баланстанған мыс рудалары мен байытылу қалдықтарынан бөлiп алуда қолдану мүмкiншiлiктерiн анықтау мақсатымен кең ауқымда зерттелуде. Унипроммедь институтында мысты сульфидтi өнiмдерден бактериялық сiлтiсiздендiру жөнiндегi зерттеулер жартылай өнеркәсiптiк 18 меңгеру сатысында, ал Қазақ ССР FА микробиология және вирусология институтында ұлғайтылған әдiстер кезеңiнде. Болгариядағы жартылай өнеркәсiптiк сынақтарда бактериялық сiлтiсiздендiрiлуге ұшыратылған мыс құрамды өнiмдердiң iлмесi 50 кг. кұраған.Өнеркәсiптiк 19 жағдайларда бiрiншi жылдың өзiнде пайда 300 % теңелген.
111 тәулiктен кейiн мыстың бастапқы 0,1 - 0,4 % құрамы мен салмағы 189 тонна болатын мыс үнiндiлерiн микробиологиялық қайта өндегенде 10,4 тонна мыс бөлiнiп алынған. Сiлтiсiздендiрiлу басталғаннан кейiн 20 күннен соң мыстың тәулiктiк бөлiнуi шамамен 20 180 кг. кұраған .
1.4. Бактериялық сiлтiсiзденуге әсер ететiн факторлар.
Сульфидтiк өнiмдердi бактериялық сiлтiсiздендiру процесiне оптимальдi жағдайды таңдау кезiнде оның жылдамдығына келесi факторлар елеулi 21 әсер ететiнiн есте сақтаған жөн.
1. Минерал бөлшектерiнiң көлемi. Бактериялық сiлтiсiзденудiң жылдамдығы, мысалы, халькопириттiгi тек оны 400 меш-ке дейiн майдалағанда ғана өседi. Ал бұданда жұқа етiп майдалағанда мұндай эффект болмайды. Сульфидтi – тотыққан өнiмнiң фракциясындағы мыс пен мышьяктың ұнтақталуы көз шаларлықтай ұлғаяды. Сондықтан бактериялар минерал iшiлiк бөлшектердiң субстратын олардың iшкi қабаты ерiп кеткенше пайдалана 22 алмайтын жағдайда болғандықтан, маңызды мәселе минерал беткейiн сiлтiсiздендiретiн ерiтiндiнiнiң көлем бiрлiгi болып табылады. Бактериялардың әсерiне ұшыраған қолдан жасалған сфалерит пен халькопириттiң максимальдi меншiктi беткейi 6,38 және 4,61 мг сәйкестiктi құраған.
2. Қаттының сұйыққа ( Қ : С ) қатынасы. Арсенопирит пен күрделi мышьяк құрамды қалайы 23 қанықпаларын сiлтiсiздендiрген кездегi қолайлы сәйкес көрсеткiштердiң бiрi 1 : 50 сәйкестiгi болып табылады. Пульпаның тығыздығын жоғарылатқан кезде бактериялар физиологиялық қысым жағдайында болады. Сондақтан метаболизм өнiмдерi мен токсиндi металдарды алып тастау мақсатымен сiлтiсiздендiретiн ерiтiндiлерiнiң жаңаларымен мерзiмдiк қажеттiлiгi немесе үздiксiз ауысуы пайда болады.Өте тығыз пульпаға бейiмделген Th. ferrooxidans бактериялары Қ : С = 4 : 25 кезiнде де сульфид компоненттерiн ерiтiндiге активтi түрде шығаруы мүмкiн 24.
3. Сiлтiсiздендiретiн ерiтiндiнiң рН – ң көлемi Th.ferrooxidans бактериясының көптеген штамдарына рН 2,0 – 2,5 оптимальдi болып табылады. Лабораториялық жағдайда рН дақылдық сұйықтығы 25 1,0 кезiнде активтi функциялайтын штамдар алуға болады. Th. ferrooxidans бактериялары Eh = 500 – 700 МВ болған кезде активтi. В.А. Крючкова және басқалардың берген мәлiметтерi бойынша оптимальдi таңдалған рН диапазонының шекарасындағы болар болмас түрлендiру Th ferrooxidans бактериясының тотықтырғыш активтiлiгiне онша көп әсер етпейдi 26.
4. Температура. Th.ferrooxidans бактериясы көбiнесе 25 –35 температурада активтi дамиды.Сол уақытта бұл бактериялар төмен температураға 27 жетерлiктей шыдай алады. Осылайша, дақылдың сұйықтығы мұздатқаннан кейiн және оны соңынан ерiткен кезде олар қалыпты дамыған 28. Th. ferrooxidans бактериясының суспензиясы 0 – 40 С температурада рН = 2,5 H2SO4 ерiтiндiсiнде айлар бойы активтi болған 29. Температура жоғарылаған сайын дақылдық дамуы бәсеңдей түседi , ал 45 – 500 С температурада олар тiршiлiгiн жояды.
5. Қоректiк ортаның құрамы. Th.ferrooxidans бактериясын дақылдауда қолданылатын 9 К варианттарының құрамына Мор тұзы ; KCl ; K2 HPO4 ; HgSO4 7 H2O ;Са ( NO3)2 және SO42- кiредi. Модификацияланған қоректiк ортаның бiрiне карбамидфосфор қышқылын, ал екiншiсiне құрамында 70 гл SO42- - мен 70 – 150 гл темiрi бар, рН = 1,5 – 1,7 поровые ерiтiндiлерiн қосады 30. Қоректiк ортаның құрамы бактериялардың физиологиялық активтiлiгiне елеулi әсер етедi 31. Осы компоненттердiң жетiспеуi немесе артып кетуi Th.ferrooxidans бактериясына қысым көрсетуi мүмкiн. Сондай-ақ азот пен фосфор тұздарының болмауынан бактериялардың Fe2+ тотықтыру жылдамдығы 2 есеге төмендейдi 32. Бактериялардың сiлтiсiздендiру қабiлетiне ерiтiндiнiң ионды құрамы үлкен әсер етедi.
6. Беткейлiк – активтi заттарды қолдану . Олардың тездетушi әсерiн бiрқатар авторлар көрсеткен. Пириттiң жойылу жылдамдығы натрий алкилсульфатын, изоқышқылдар мен төртiншiлiк аммоний тұздарын 33 қосқан кезде өскен, арсенопириттiкi тотыққан рисайклды,төртiншiлiк аммоний тұздарын және натрий алкилсульфосукцинатын, ал антимониттiкi натрий алкилсульфатының әсерiнен өскен.
Бұл факторлардан басқа сульфидтердiң бактериялық сiлтiсiзденуiне 34 келесi факторлар әсер етедi :
1. Ерiтiндiдегi темiр концентрациясы ;
2. Th. ferrooxidans бактериясына жоюшылық әсер ететiн күн сәулесiнiң ультракүлгiн бөлiгi;
3. Сiлтiсiздендiретiн ерiтiндiдегi бактерия клеткасының концентрациясы, дақылдың мерзiмi мен оның ортаның қышқылдығына және ерiтiндiдегi иондардың жоғары құрамына бейiмделушiлiгi;
4. Th. ferrooxidans бактериясына қажеттi көмiртектiң көзi - СО2 болуы, олармен сiлтiсiздендiретiн ерiтiндiлердiң қанығуы, аэрация дәрежесi, сонымен қатар О2 ауаның парциальдi қысымы ;
5. Пульпада флотореагенттердiң болуы ;
6. Жер асты сiлтiсiздену кезiндегi руда денесiнiң жарылу дәрежесi мен екi кезектi суландырудың арасындағы үзiлiстiң ұзақтығы ;
7. Бактериялық ерiтiндiнi магнит өрiсiмен өңдеу ;
8. Минералдардың салыстырмалы беткейi ;
9. Минералдардың кристалдық құрылымы мен металл сульфаттарының ерiгiштiгiнiң ерекшелiктерi.
Әдебиеттер материалдарының талдауы Th.ferrooxidans бактериясының активтi қатысуымен сульфидтiк минералдарды бактериялық сiлтiсiздендiру табиғатта кеңiнен тараған процесс екенiн дәлелдейдi 34 , және де адамның практикалық әрекетшiлiгiнде үлкен қолданыс табады.
Бұл бағыттың металлургия өнеркәсiбi – биометаллургияның жеке саласы болып қалыптасуы газды күкiрт қоспаларынан тазарту 35 қымбат болғандықтан сульфид рудаларын пирометаллургиялық қайта өндеу кезiнде атмосфераның күкiрт газдарымен ластануының алдын алу қажеттiлiгiмен түсiндiрiледi. Оңтүстiк - батыс АҚШ – тың кейбiр кенiштерiнде бiр тәулiк аралығында Th. ferrooxidans бактериясын қолдану арқылы 2,5 тоннаға дейiн мыс алынған 36.
2. Зерттеу обектiсi мен әдестерi.
2.1. Зерттеу объектiсi - Th. ferrooxidans бактериясына жалпы сипаттама.
Th.ferrooxidans бактериялары – литотрофтар . Бұлар таяқша формалы ұзындығы 0,7 - 1,7 мкм. және енi 0,3 - 0,4 мкм.Pseudomonadales қатарына жататын, грам терiс, спора түзбейтiн ацидофильдi бактериялар. Полярлы талшықтарының қөмегiмен жылжиды. Ең алғаш Кольмер, Темпль және Хинкль деген ғалымдар бөлiп алған. Бактериялардың клетка қабырғасы күрделi, иректелген және iшкi қабаты шырыш қабатымен қапталған. Электроноскопиялық зерттеулер нәтижесiнде клетка қабырғасының үш осмиефильдi және үш осмиефобты қабаттан тұратыны анықталды. Екi типтi мембрана құрылымы клеткадан күкiрттiң бөлiну функциясын атқарады. Олар бiр-бiрiне мембраналық бөлшектер арқылы бағытталған. Протоплазмасында қызметi әлi анықталмаған электрондық тығыздықтары әртүрлi құрылымдық қоспалар өте көп. Клетка бөлiну процесiне клетка қабырғалары мен цитоплазматикалық мембрана, сонымен қатар әртүрлi бөлiну сатысындағы 6 – 7 клеткадан тұратын тiзбектер қатысады. Кальмер мен Хинкль осы бактериялардың тиосульфатты ( S2O32-) күкiрт және күкiрт қышқылына дейiн тотықтыратынын көрсеттi. Ал бұл бактериялардың негiзгi ерекшелiгi асқынтотықты темiрдi қышқылды ортада тотықтыруы болып табылады.
4 Fe2 SO 4+ 2H2 SO4 + O2 - 2Fe2 (SO4 )3 + H 2 O
Fe++ -- Fe+++ + e F = - 11000 кал.
... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz