Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
осуществляли выщелачивание in situ.
198
Глава 5
Как и при выщелачивании меди в отвалах, при выщелачивании in situ часто
приходится осуществлять инженерные мероприятия, что отрицательно
сказывается на активности бактерий.
5.2.3. Возможности применения бактериального выщелачивания
Инженерные проблемы
Из-за огромных масштабов операций по выщелачиванию отвалов активность
бактерий, развивающуюся в ходе процесса, можно контролировать только в
ограниченной степени. Для наиболее эффективного использования
бактериального выщелачивания необходимо создавать такие инженерные схемы,
которые позволяли бы осуществлять определенный контроль за активностью
микробов. Помимо выщелачивания отвалов в горнорудной промышленности
существуют и другие средне- и высокотехнологичные процедуры, при которых
для экстракции металлов используются гидрометаллургические процессы
(реакции, происходящие в воде). Эти технологии (выщелачивание in situ,
чановое выщелачивание, кучное выщелачивание) применимы и к процессам
бактериальной экстракции металлов.
Выщелачивание in situ с успехом используют для извлечения урана из
песчаниковых формаций с низким содержанием рудного минерала.
Выщелачивающие растворы вводят в неразрушенное урансодержащее рудное тело
через инъекционную скважину. Эти растворы, содержащие химический
окислитель (например, перекись водорода), взаимодействуют с минералом,
окисляя уран и переводя его в растворимую форму. Далее урансодержащие
растворы выкачивают из минерализованной зоны через выходные скважины
(рис. 5.2). На западе США и в южном Техасе, где широко практикуется
выщелачивание in situ, применяют карбонатные растворы с нейтральным pH.
По всей видимости, бактерии в этом процессе экстракции не участвуют.
Технология in situ находит применение не только при выщелачивании урана.
Тот же подход возможен и при экстракции других металлов, присутствующих в
низких концентрациях в глубоко залегающих месторождениях. Бактерии могут
использоваться для выщелачивания сульфидных минералов или для разрушения
жильных минералов при извлечении металлов с помощью других
гидрометаллургических технологий. Большинство исследований по
использованию бактерий для выщелачивания in situ было проведено в
лаборатории при высоких давлении и температуре. Эти исследования
показали, что гидростатическое давление в 30,4 МПа (эквивалентное
давлению на глубине в 3000 м) не сказывается на жизнедеятельности
Материалы и биотехнология
199
?
Рис, 5.2. Схематическое изображение процесса выщелачивания in situ. А.
Контрольные скважины для отбора проб с целью наблюдения за передвижением
выщелачивающего раствора из рудного тела. Б. При обычно используемой для
выщелачивания in situ схеме "пяти точек" объем выщелачивающего раствора,
выкачиваемого из четырех рабочих скважин, больше, чем объем вводимого
раствора. Это сводит к минимуму возможность загрязнения подпочвенных вод.
железоокисляющих бактерий. Однако при закачивании растворов на большую
глубину ограничивающим фактором для использования бактерий может
оказаться гипербарический кислород. Влияние высокой температуры,
существующей на большей глубине, недостаточно изучено. Не исключено
также, что из-за более низкой проницаемости для бактерий монолитных,
сильно уплотненных включений в месторождениях эффективность выщелачивания
резко уменьшается. Эта возможность также не изучалась детально. Несмотря
на все эти пробелы в наших знаниях, можно утверждать, что достоинством
технологии in situ является то, что она представляет собой систему, в
которой можно контролировать много факторов, в том числе содержание
кислорода и питательных веществ, pH т. д.
200
Глава 5
Чановое выщелачивание используется в горнорудной промышленности для
извлечения урана, золота, серебра и меди из окисных руд. Медные и
урановые руды сильно измельчают и смешивают с растворами серной кислоты в
больших емкостях (обычно размером 30X50X6 м) для перевода металла в
растворимую форму. Время выщелачивания, как правило, составляет несколько
часов. Медь получают из кислого раствора электролизом, уран -
ионообменным путем или экстракцией растворителем. Ферментация в чанах, а
также в отстойниках с постоянным или предварительным перемешиванием может
с успехом применяться для бактериального выщелачивания потому, что при
этом легко контролировать факторы, влияющие на активность
микроорганизмов. К этим факторам относятся: размер частиц руды, ее
качество, плотность пульпы (масса руды на единицу объема раствора), pH,
содержание углекислого газа, кислорода, время удержания (время нахождения
частиц в реакторе), температура и содержание питательных веществ. Хотя
руда и не стерилизуется, возможен строгий контроль за видовым составом и
количеством микроорганизмов. Чановое выщелачивание создает предпосылки
для использования специфических штаммов микроорганизмов (например,
ацидотермофиль-ных бактерий) или микробов-выщелачивателей, полученных
