Выщелачивающие аппараты

Амиркуль Асель

29. Бактериальное  чановое выщелачивание: подготовка  культуры бактерий.

При чановом бактериальном выщелачивании концентрация ионов тяжелых металлов достигает высоких значений, а рН сильно снижается. Например, содержание Ζn2+ в жидкой фазе пульпы может достигать 20-40 г/л, Сu2+ - 5-10 г/л, Fe3+ - 20-50 г/л, AsO4-3 - 12-20 г/л. Кроме того, основным требованием, предъявляемым к процессам чанового бактериального выщелачивания, является высокая скорость их протекания. Однако продолжительность выщелачивания в настоящее время составляет до 72 ч. Поэтому бактерии, используемые в процессах чанового бактериального выщелачивания должны быть адаптированными к условиям выщелачивания и высокой скорости протока (разбавления) , близкой к критической.

При подготовке культуры для выщелачивания не рекомендуется адаптировать бактерии к отдельным минералам или химическим элементам, входящим в данный сульфидный концентрат. Так, если адаптировать бактерии к мышьяку, добавляя его в минеральную среду (например, 9К), то бактерии не будут адаптированы к целому комплексу других соединений, находящихся в среде при выщелачивании, например, арсенопиритного концентрата.

Для проведения процесса выщелачивания могут быть использованы штаммы бактерий, выделенные de novo из природных микробных ценозов на месторождении сульфидных руд, продукты переработки которых намечены для выщелачивания, или штаммы бактерий, ранее изолированные из месторождений и культивируемые на различных средах. В последнем случае бактерии могли развиваться как на среде 9К, так и на средах, содержащих различные сульфидные минералы. Длительность процесса адаптации бактерий, культивируемых на синтетической среде с Fe2+, к намеченному для выщелачивания сульфидному концентрату в зависимости от его состава может достигать 6—8 недель. Это связано с тем, что при культивировании бактерий на синтетических средах с Fe2+ они теряют адаптивные свойства к среде, содержащей сульфидные концентраты. Поэтому первые этапы адаптации желательно проводить в периодической культуре при плотности пульпы 2—3% твердого.

При адаптации бактерий в три - пять параллельных емкости вносят 50-250 мл среды 9К без Fe2+, имеющей рН 1,8-2,2, 20-100 мл посевного материала (двух-трехсуточная культура), после чего добавляют 1—3% (от общей массы раствора) сульфидного концентрата. Рост и окислительную активность бактерий контролируют по изменению рН, Eh, Fe2+/Fe3+, количеству биомассы и целевых металлов в жидкой фазе пульпы 1-2 раза в сутки. Из засеянных колб для дальнейшей работы отбирают те, в которых отмечен наиболее активный рост бактерий и окисление сульфидных минералов. Из этих колб делают пересевы в свежую пульпу с равным или увеличенным количеством твердого, например, 5—7%. При последующих пересевах постепенно увеличивают количество твердой фазы в пульпе, доводя его до намеченного для выщелачивания. Культура считается адаптированной к сульфидному концентрату и подготовленной к исследованиям технологии чанового бактериального выщелачивания, если в течение ряда последовательных пересевов в пульпу с плотностью, намеченной для выщелачивания, получены удовлетворительные результаты по извлечению целевых металлов в раствор.

Адаптацию бактерий к условиям выщелачивания можно проводить в колбах Эрленмейера на качалке (частота качаний не менее 270 кач./мин, плотность пульпы не более 10% твердого), в ферментерах, аэрируемых делительных воронках (плотность пульпы не ограничивается) и других емкостях, обеспечивающих перемешивание, обогрев и аэрацию пульпы.

30. Классификация  сульфидных концентратов, предназначенных  для выщелачивания.

Сульфидные концентраты, предназначенные для выщелачивания, могут быть подразделены на следующие группы относительно концентратов, на которых предварительно культивировались бактерии:

а) в том случае, если в намеченные для выщелачивания сульфидные концентраты не входит ни одного целевого минерала (металла), общего с минералами (металлами), на которых культивировалась исходная культура бактерий (например, бактерии культивировались на арсенопирит-пиритном концентрате, а для выщелачивания предполагается использовать медно-цинковый концентрат), процесс ее адаптации можно осуществлять посредством нескольких последовательных пересевов на среду с медно-цинковым концентратом при постепенно возрастающей плотности пульпы.

Адаптацию бактерий можно также проводить, не изменяя плотности пульпы, на которой культивировались исходные бактерии, например, при 15—20% твердого. В этом случае последовательные пересевы исходной культуры проводят в пульпу исходного концентрата, часть которого постепенно замещают намеченным для выщелачивания сульфидным материалом. Таким образом, производится постепенная смена твердой фазы пульпы. Скорость замещения и частота пересевов определяются эмпирически в зависимости от активности полученной культуры;

б) сульфидные концентраты, намеченные для выщелачивания, содержат один или несколько целевых минералов (металлов), присутствующих в сульфидном концентрате, на котором выращивалась исходная культура бактерий. Например, бактерии, выращенные на арсенопирит-пиритном концентрате, содержащем от 5 до 8% мышьяка, необходимо адаптировать к арсенопирит-халькопиритному концентрату. Адаптацию бактерий проводят как в предыдущем случае. Время адаптации, как правило, сокращается;

в) сульфидный концентрат отличается от концентрата, к которому адаптирована исходная культура, только содержанием тех же минералов. Например, культуру на арсенопирит-пиритном концентрате с содержанием мышьяка 5—8% необходимо адаптировать к концентрату, получаемому из руд того же месторождения, но с содержанием мышьяка 15-20%. Адаптацию бактерий проводят путем ряда последовательных пересевов при плотности пульпы, при которой намечается выщелачивание металлов;

г) сульфидный концентрат, на котором поддерживается культура бактерий, соответствует выщелачиваемому. В этом случае она может использоваться без предварительной адаптации.

Необходимо отметить, что адаптированная культура бактерий обладает лишь потенциальной способностью к активному выщелачиванию сульфидных концентратов. Реальная же окислительная активность зависит от целого комплекса конкретных условий проведения процесса (аэрации, крупности измельчения сульфидного концентрата, массообмена, ионного состава пульпы и т.п.) и реализуется в технологическом процессе.