16756

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИОВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ БЕДНЫХ СИЛИКАТНЫХ НИКЕЛЕВЫХ РУД

Научная статья

География, геология и геодезия

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИОВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ БЕДНЫХ СИЛИКАТНЫХ НИКЕЛЕВЫХ РУД Крылова Л.Н. МИСиС Ким Е.А. МИСиС Адамов Э.В. МИСиС В условиях истощения запасов сульфидных никелевых руд оставшихся только в Канаде и России и наличия единственного в ...

Русский

2013-06-25

36 KB

10 чел.

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИОВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ БЕДНЫХ СИЛИКАТНЫХ НИКЕЛЕВЫХ РУД

Крылова Л.Н. (МИСиС)

Ким Е.А. (МИСиС)

Адамов Э.В. (МИСиС)

В условиях истощения запасов сульфидных никелевых руд, оставшихся только в Канаде и России и наличия единственного в мире месторождения Voisey’s Bay (Канада), разработка которого еще не начата, актуальны исследования направленные на создание технологий обеспечивающих рентабельную переработку силикатных никелевых руд. В настоящее время большая часть мировых запасов никеля до 72% и кобальта до 58% сосредоточена в силикатных рудах, которые в основном бедные, среднее содержание никеля в российских рудах 1,0-1,3%, за рубежом встречаются руды с более высоким содержанием никеля - до 5% (Новая Каледония).

Металлы в силикатных рудах входят в кристаллическую решетку минералов, что является причиной невозможности их обогащения, основанного на различии физико-химических свойств минералов. В настоящее время перерабатывают в основном наиболее богатые руды с содержанием никеля более 1,5-2%, из которых производят 35-42% никеля в мире. Применяемые и проектируемые технологии переработки силикатных никелевых руд - плавка, автоклавное и атмосферное выщелачивание серной кислотой, аммиачно-карбонатное выщелачивание, для бедных руд не рентабельны, из-за невысокого извлечения металлов, большого расхода электроэнергии и реагентов (до 600 кг/т руды серной кислоты) [1].

Большинство металлосодержащих промышленных силикатов в руде относится к слоистому типу, строение которого обусловлено шестью различными комбинациями тетраэдрического Si-O и октаэдрического Me-O слоев, а также наличия межпакетных катионов и гидратных слоев [2]. В случае блокирования в минералах связей Ме-О связями Si-O для извлечения металлов необходимо разрушить тетраэдрический слой Si-O. В силикатах силоксановые связи Si-O обладают высокой энергией связи, их разрыв вызывают горячие щёлочи  и плавиковая кислота.

Исследованиями установлено, что силоксановые связи Si-O могут разрушаться в присутствии некоторых микроорганизмов, предположительно, за счет действия вырабатываемых ими карбоновых кислот. Таким образом, для выщелачивания силикатных руд вместо неорганических кислот можно использовать более слабые органические кислоты [3], которые образуются при жизнедеятельности микроорганизмов - грибов, дрожжей и бактерий. Применение автотрофных бактерий, использующих для энергетического и конструктивного обмена неорганические вещества, для гидрометаллургии является более привлекательным с точки зрения затрат на углеродный субстрат и безопасность работающего персонала. Для выщелачивания сульфидных руд и концентратов в промышленности применяются хемоавтотрофные железоокисляющие бактерии, использующих окислительные химические реакции для получения энергии. Железоокисляющие бактерии катализируют реакцию окисления закисного железа в растворе серной кислоты с образованием трехвалентного железа, которое окисляет сульфиды. Однако, образование карбоновых кислот микроорганизмами при автотрофном питании существенно ниже, чем на гетеротрофном органическом субстрате. В промышленности лимонную кислоту получают путем брожения отходов сахарного производства - патоки (мелассы), плесневыми грибами рода Aspergillius niger. В связи с этим в превалирующем большинстве исследований выщелачивания силикатных никелевых руд микроорганизмами использованы гетеротрофы класса грибы Aspergillus niger и Penicillinum. Выщелачивание латеритовых руд месторождения Sukinda Mines (Индия) с использованием гетеротрофных бактерий Bacillus circulans, Bacillus licheniformis и грибов Aspergillus niger, и автотрофных бактерий Acidithiobacillus ferrooxidans показало, что максимальное извлечение никеля получено при участии гетеротрофов [4]. Представленные результаты применения автотрофных бактерий для выщелачивания силикатов [5] определяются, вероятно, действием участвующей в процессе серной кислоты или присутствием в руде никеля в сульфидах.

Исследовано выщелачивание силикатной никелевой руды железисто-магниевого типа, с содержанием никеля 1,2%, кобальта 0,022%, магния 17,6%, железа 12%, измельченной до крупности минус 1,25 мм с применением гетеротрофных микроорганизмов классов грибы и бактерии [6]. Никель в руде распределяется в сульфатах, оксидах и гидрооксидах, сульфидах и силикатах. Основные фазы силикатов, составляющих руду, являются серпенитизированными и имеют слоистую структуру,  включающую группы Si2O5 или Si4O10.

Грибы культуры Aspergillus niger в присутствии достаточного количества питания и начальном нейтральном значении среды образуют  кислоты (значение рН снижается до 2), при этом силоксановые связи силикатов разрушаются, кремний из силикатов откладывается на стенках грибов и наблюдается их рост, одновременно из руды выщелачиваются железо и никель. Перемешивание при выщелачивании и отсутствие углеродного питания для микроорганизмов останавливает разрушение силикатных минералов и рост грибов. Неблагоприятным фактором для извлечения металлов из руды является обнаруженная по данным рентгеновского микроанализа адсорбция грибами из раствора металлов и кремния, и образование коллоидов кремния, что затрудняет экстракцию металлов из растворов.

Исследования выщелачивания руды с участием грибов культуры Penicillium показали, что разрушение силикатов не происходит, несмотря на образование кислот, предположительно в процессе биосинтеза не образуются ферменты, которые действуют на силоксановые связи.

В присутствии гетеротрофных силикатных бактерий рода Bacillus из руды преимущественно выщелачиваются силикатные минералы, строение которых включает ослабленную связь Si-O вследствие расширения тетраэдрического слоя в природных условиях и сужения октаэдрического слоя. При биовыщелачивании силикатной руды в первую очередь разрушаются фазы силикатов - антофиллита, лизардита, талька, хлорит-клинохлора, кварца. При выщелачивании руды силикатными бактериями содержание металлов в кеке повышается, а кремния снижается, в результате образования карбоновых кислот значение рН среды снижается с 7 до 4, создается восстановительная среда - окислительно-восстановительный потенциал снижается с 105 до минус 450 mV.

Результаты исследований показывают, что разрушение силоксановых связей при выщелачивании силикатных минералов с участием гетеротрофных микроорганизмов происходит, в большей степени, за счет действия специфических ферментов синтезируемых микроорганизмами, чем карбоновыми кислотами.

Для переработки бедных силикатных никелевых руд перспективно использовать гетеротрофные силикатные бактерии, позволяющие разрушить тетраэдрический слой силикатов и обеспечить доступ к металлам для выщелачивания.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель. Т.2. Окисленные никелевые руды. - М.: Наука и технологии, 2004. -468 с.

2. Яхонтова Л. К., Зверева В. П. Основы минералогии гипергенеза.: Учеб. Пособие: - Владивосток: Дальнаука, 2000. - 331 с.

3. Alibhai K.A.K, Dudeney A.W.L., Leak D.J. et al. // FEMS  Microbiol. Revs. 1993. Vol. 11. Р.87-96

4. Sukla L.B. , Panchanadikar V.V. and Kar R.N. // World Journal of Microbiology and Biotechnology. 1993. Vol. 9, N 2 (Маrch). Р. 255-257.

5. Живаева А.Б., Башлыкова Т.В., Дорошенко М.В. и др. // Цветные металлы. 2007. №3. С.65-67.

6. Полькин С.И., Адамов Э.В., Панин В.В. Технология бактериального выщелачивания цветных металлов. - М.: Недра, 1982. - 288 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

81915. Информация как основа коммуникаций и ее значение в менеджменте 38.97 KB
  Процесс управления рассматривается как процесс восприятия преобразования и передачи информации. Основой управления является принятие решений которые основаны на использовании информации. Степень обоснованности решений зависит от полноты достоверности и своевременности информации. происходит передача информации для принятия и реализации решения.
81916. Сущность и виды коммуникаций 40.32 KB
  Установить взаимосвязь между людьми в организации. Сформулировать общие взгляды на внутреннюю среду организации. Организовать совместную работу коллективов с целью выполнения задач организации. Виды коммуникаций: Вертикальная ϶ᴛᴏ обмен информацией между руководителем и подчиненными; Горизонтальная представляет собой процесс передачи информации между сотрудниками одного уровня; Вербальная процесс общения с целью передачи информации при помощи слов; Невербальная общение с помощью мимики жестов взглядов; Формальная Неформальная...
81917. Коммуникативный процесс в менеджменте 55.81 KB
  Декодирование это перевод символов отправителя в уме получателя. Если символы избранные отправителем имеют точно такое же значение для получателя последний будет знать что именно имел в виду отправитель когда формулировалась его идея. Получатель становится отправителем и проходит через все этапы процесса обмена информацией для передачи своего отзыва начальному отправителю который теперь играет роль получателя. Эффект коммуникационного процесса ϶ᴛᴏ изменение в поведении получателя кᴏᴛᴏᴩые происходят в результате принятия сообщения.
81918. Коммуникативные барьеры и способы их преодоления в менеджменте 41.28 KB
  Содержательные барьеры проблемы в понимании смысла и значения отправленного или полученного сообщения Они делятся в свою очередь на: фонетические использование элементов из других языков и диалектов дефекты речи и дикции невнятность речи нарушения темпа речи наличие значительного количества звуков и словпаразитов; семантические вложение различного содержания использования жаргонов и слешей; стилистические несовпадение стиля речи коммуникатора отправителя с содержанием сообщения; логические различные логические системы...
81919. Стили управления в организации 38.89 KB
  Авторитарный стиль сосредоточение на работе и полное пренебрежение людьми. Авторитарный жесткий стиль может быть оправдан в группе с неразвитыми материальными и высшими потребностями а также в экстремальных ситуациях. Либеральный стиль сосредоточение на человеке стиль невмешательства в дела подчиненных безынициативность ожидание указаний сверху руководитель непоследователен в своих действиях легко поддается мнению других влиянию некомпетентен в решении вопросов его характеризует боязнь принятия решений перекладывание дел...
81920. Сущность, назначение и виды менеджмента 38.81 KB
  Функциональный специальный менеджмент заключается в управлении определенными сферами деятельности организации или ее звеньев управление маркетингом инновациями персоналом. Управление производством управление процессом переработки сырья материалов и полуфабрикатов поступающих на входе в организацию в продукт который организация предлагает внешней среде. Управление маркетингом призвано посредством маркетинговой деятельности по реализации созданного организацией продукта увязать в единый непротиворечивый процесс удовлетворение...
81921. Понятие и необходимость менеджмента 34.13 KB
  Необходимость менеджмента заключается в необходимости постановки организационных целей и определении путей их выполнения координации всех ресурсов необходимых для выпуска продукции организации дела позволяющей наилучшим образом раскрыться возможностям людей корректировки действий там где в этом существует необходимость.
81922. Управление в системе рыночных отношений 36.96 KB
  Функции контроля в такой экономике исполняет механизм конкуренции. Сколько и каких товаров производить по каким ценам их продавать куда вкладывать капиталы все это определяется не распоряжениями сверху а механизмом спроса и предложения прибылью курсом акций ссудным процентом курсом валют Менеджмент в рыночных условиях представляет собой средство рационального управления экономикой прежде всего экономикой в масштабах организации фирмы предприятия.
81923. Менеджмент и предпринимательство 37.56 KB
  Предпринимательство инициативная деятельность направленная на насыщение рынка товарами услугами и на получение прибыли или личного дохода и осуществляемая от своего имени на свой риск и ответственность. Предпринимательство предшествует менеджменту.