Развитие технологии бактериального выщелачивания упорных золотосодержащих концентратов

метки: Микроорганизм, Выщелачивание, Металлургия, Бактериальный, Концентрат, Окисление, Переработка, Бактерия

В настоящее время бактериальное выщелачивание используют для извлечения меди , урана и золота . При этом применяют в основном такие способы, как подземное, кучное и чановое выщелачивание.

Как подземное, так и кучное выщелачивание – медленно протекающие процессы с продолжительностью цикла от 2 3 до 5 7 лет. Целесообразность проведения этих процессов заключается в использовании природного сырья с низким содержанием ценных компонентов, но значительных по своим объемам.

В отличие от подземного и кучного методов выщелачивания, эффективность которых сильно зависит от внешних факторов окружающей среды, чановое выщелачивание проходит в полностью управляемых условиях.

Продолжительность процесса чанового выщелачивания кучи не превышает нескольких десятков часов. Создавая определенные условия при чановом выщелачивании, можно достичь высокой селективности при извлечении ценных компонентов из комплексных и сложных продуктов. И наконец, этот метод не связан с загрязнением внешней среды опасными техногенными выбросами.

золотодобывающей промышленности

Чановое бактериальное выщелачивание обладает рядом преимуществ перед другими способами переработки упорных концентратов. К ним относятся низкая (почти комнатная) температура процесса, отсутствие вредных выбросов в атмосферу, полный водооборот, возобновляемость «живого катализатора», связанная с размножением бактерий в процессе окисления сульфидов. Это делает метод чанового бактериального выщелачивания перспективным. Вместе с тем, как уже отмечалось, недостатком метода является продолжительность процесса (несколько десятков часов).

Изыскание возможностей интенсификации процесса позволило бы дополнительно увеличить его конкурентную способность.

Бактериальное выщелачивание

При бактериальном выщелачивании реализуется уникальная природная способность хемоавтотрофных бактерий использовать для синтеза биомассы сульфидные минералы, серу и закисное железо как энергетический субстрат, а в качестве источника углерода – углекислый газ атмосферы.

Существует несколько точек зрения относительно механизма окисления сульфидов в присутствии железо- и сероокисляющих микроорганизмов, однако большинство из них сводится к двум. В соответствии с первой, окисление сульфидов происходит при непосредственном участии микроорганизмов (прямой механизм); вторая предполагает, что бактерии лишь катализируют окисление кислородом ионов Fe2+ до Fe3+, а Fe3+ окисляет сульфиды чисто химическим путем, без участия бактерий (косвенный механизм).

Бактериальное выщелачивание металлов

... Роль бактерий в этом процессе была выяснена недавно. В 1958 г. одной американской фирмой был запатентован способ бактериальной регенерации сернокислого окисного железа, выщелачивания меди ... промышленного получения меди, урана и других металлов. Бактериальное выщелачивание руд делится на кучное и чановое. Проводится кучное выщелачивание отвалов, которые складывают на подготовленной цементированной ...

В настоящее время большинство исследователей склоняются ко второй точке зрения [11].

Вместе с тем показано, что бактерии прикрепляются к поверхности минерала с помощью полисахаридного слоя (слизистой капсулы) и именно в этом слое, а не в объеме происходит ускорение реакции окисления ионов Fe2+ до Fe3+ [12].

Рассматривая вопрос о бактериальном выщелачивании упорных золотосодержащих минералов, необходимо напомнить историю развития данного направления в переработке минерального сырья. Наша страна является одной из первых, где создавались теоретические и практические разработки по чановым бактериальным методам как самостоятельного направления в области обогащения и переработки полезных ископаемых. Основные положения биотехнологии разработаны в СССР в 70 80 е годы прошлого столетия. В работе принимали участие такие организации, как МИСиС, ЦНИГРИ, ИМНИ РАН, УНИПРОмедь, ИРГИредмет, ИБФ СО РАН в результате чего была создана и запущена в 1974 году первая в мире опытная установка по биогидрометаллургической переработке упорных золотосодержащих концентратов.

На базе опытной установки в Тульском филиале ЦНИГРИ в укрупненном масштабе испытаны технологические схемы переработки упорных руд практически всех месторождений (порядка 30, в т.ч. Бакырчик, Нежданинское, Олимпиадинское, Майское и т.д.) с применением бактериального выщелачивания концентратов. Испытания показали, что извлечение золота из всех упорных концентратов различного состава достигало 90,0 98,4 %.

После распада СССР начавшиеся работы по внедрению в промышленное производство разработок в области применения биотехнологии для переработки упорных золотосодержащих концентратов различных месторождений не получили развития и не были отработаны до готовности к промышленному применению.

бактериального выщелачивания

Эксплуатация построенного в 1994 году завода в Ashanti Sansu по технологии BIOX® подтвердила, что биовыщелачивание весьма привлекательно для крупномасштабного использования в золотодобывающей промышленности. Успехи в конструировании биореакторов позволили увеличить их полезный объем до 1000 м3. Используя систему реакторов, удалось перерабатывать до 1000 т/сут концентрата. Это в 100 раз превышало производительность первого завода, построенного на Fairview. Извлечение золота из продуктов биоокисления концентрата составляет 91,0 92,0 %. Специалисты компании, имеющие опыт эксплуатации окислительных, обжиговых и автоклавных установок, считают BIOX® наиболее простым, экономичным, эффективным и экологически безопасным способом переработки упорных золотомышьяковистых концентратов.

В настоящее время нашли применение две основные разновидности технологии бактериального выщелачивания упорных золотосодержащих концентратов.

BIOX® – разработана фирмой Gencor (ЮАР), процесс проходит при температуре 40°C, pH 1,6, содержании твердого в питании около 18 % в течение примерно 4 сут. В окислении участвуют ассоциации мезофильных бактерий L. ferrooxidans, L. ferriphilum, A. thiooxidans и A. ferrooxidans.

BacTech – разработана фирмой BacTech (Австралия).

Ее главное отличие заключается в том, что процесс бактериального выщелачивания ведется при более высокой температуре – 42 50°C. Микрофлора процесса представлена ассоциацией умеренно термофильных микроорганизмов A. caldus и L. ferrooxidans.

В настоящее время построено и действует около 16 промышленных установок бактериального выщелачивания в 12 странах мира – ЮАР, Австралии, Бразилии, США, Канаде, Замбии, Гане, России, Китае, Тасмании, Узбекистане, Казахстане (таб. 1).

Таблица 1 – Заводы, использующие бактериальное выщелачивание в переработке упорных золотосодержащих руд

Завод	Технология	Страна	Год пуска фабрики	Производительность, т/сут
Fairview	BIOX®	ЮАР	1986	14
			1991	35
			1999	55
	BIOX®	Австралия	1991	40
	BIOX®	Бразилия	1991	150
			1994	300
			1998	380
Wiluna	BIOX®	Австралия	1993	115
			1996	154
Youanmi	BacTech	Австралия	1994	120
	BIOX®	Гана	1994	720
			1995	960
Tamboraque	BIOX®	Перу	1998	60
	BRGM	Уганда	1998	240
Beaconsfield	BacTech	Тасмания	1999	68
Laizhou	BacTech	Китай	2001	100
Олимпиадинский ГОК	BIONORD®	Россия	2001	300
Амантау	BIOX®	Узбекистан	2003	1158
Stratoni	BIOX®	Греция	2005	713
Fosterville	BIOX®	Австралия	2005	126
Кокпатас	BIOX®	Узбекистан	2006	2163

Обе технологии предполагают дробление, измельчение, флотационное обогащение руды, бактериальное выщелачивание флотационных концентратов, разделение твердой и жидкой фаз, нейтрализацию кислых растворов, цианирование твердого остатка по методу CIP (уголь в пульпе), CIL (уголь в растворе) или классическим методом.

На действующей золотоизвлекательной фабрике Олимпиадинского ГОКа (Россия) переработка упорной золотосодержащей руды ведется по флотационно-биогидрометаллургической схеме с использованием уникальной для климатических условий Крайнего Севера технологии бактериального выщелачивания концентратов BIONORD®.

Бактериальное выщелачивание сульфидного флотационного концентрата проводят постадийно при температуре 37 45°C, с использованием отличающихся сообществ бактерий на каждой стадии, с повышением температуры на последних стадиях, нейтрализацию продуктов бактериального выщелачивания сульфидного флотационного концентрата проводят при аэрации пульпы сжатым воздухом, а после аэрации производят окисление пульпы кислородом и ее цианирование, при этом сорбционное выщелачивание нейтрализованных продуктов ведут при дробной подаче цианида.

Наращивание общего объема биореакторов в мире, используемых для бактериального выщелачивания золотосодержащих концентратов, имеет устойчивую тенденцию.