Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
методами генетической инженерии. Вначале чановое выщелачивание применяли
для руд с очень высоким содержанием металлов, однако эта технология может
использоваться и в случае материалов более низкого качества. При этом
следует учитывать экономические и технологические факторы.
Кучное выщелачивание применяют для химической экстракции урана, меди,
золота и серебра. При выщелачивании урана и меди руду измельчают и
помещают на специальные водонепроницаемые поверхности. При извлечении
меди и урана кучи могут содержать 10-50-108 кг руды и в высоту достигать
4,5-5,5 м. Вершины куч выравнивают и наносят на них раствор серной
кислоты. Новые кучи часто помещают поверх уже существующих. Такой способ
выщелачивания урана и меди сходен с выщелачиванием отвалов; однако здесь
используются более концентрированные растворы серной кислоты, частицы
породы меньше по размеру, а качество породы (содержание металла в ней)
выше. Кучное выщелачивание длится несколько месяцев, а для выщелачивания
отвалов требуются годы. Этот метод применим также для экстракции золота и
серебра из руд и даже из отходов, подобных шламу (пустая порода,
остающаяся после извлечения руды и размельчения). Чтобы обеспечить
эффективное протекание выщелачивающего раствора, тонко измельченный шлам
должен быть подвергнут агломерации (спекание в шарики). В щелочных
растворах цианидов серебро и золото
Материалы и биотехнология
201
образуют комплексы, которые затем отделяют от раствора с помощью
активированного угля. Кучное выщелачивание требует относительно небольших
капиталовложений и технического обеспечения и представляет собой легко
реализуемую систему. Благодаря небольшим масштабам операций при таком
выщелачивании величину частиц породы, размеры куч, контакт между
раствором и частицами, аэрацию, pH, состав растворов можно строго
контролировать; с таким выщелачиванием хорошо сопрягаются процессы
биоэкстракции. Их использование расширяет возможности методов кучного
выщелачивания, позволяя осуществлять извлечение других металлов или
проводить предварительную биологическую обработку материала до начала
обычных процессов экстракции.
Экономическая значимость
Хотя процессы биологического выщелачивания и представляют собой
альтернативу обычным процессам экстракции, маловероятно, что
микробиологическая технология в ближайшем будущем заменит такой издавна
существующий процесс, как выплавка металлов. Тем не менее, подобно другим
гидрометаллургическим процессам типа кислотного кучного выщелачивания
урановых и медных окисных руд и выщелачивания золотоносных и серебряных
руд с помощью цианидов, эффективные методы бактериального выщелачивания,
несомненно, могут оказать заметное влияние на технологию переработки
минерального сырья.
Предполагается, что микробиологическая технология позволит перерабатывать
руды и отходы, использование которых обычными методами неэкономично.
Примерами такого рода являются переработка огромных количеств шламов и
отходов с небольшим, но все же заметным содержанием драгоценных или
стратегических металлов, а также экстракция металлов, заключенных в
минеральных матриксах. Бактерии легко разлагают пирит, арсенопирит и
другие минералы с освобождением металлов.
Еще одна область применения биологического выщелачивания, которая обещает
быть экономически выгодной, - избирательное выщелачивание некоторых
металлов; при этом один из металлов какого-либо минерала переходит в
раствор, а остальные остаются нерастворенными. Некоторые минералы для
увеличения их способности к флотации можно подвергнуть предварительному
биологическому выщелачиванию. Флотация представляет собой метод
разделения минералов, состоящий в том, что образуемая реагентами пена
поднимает на поверхность во-
202
Глава 5
ды некоторые тонко измельченные минералы, тогда как другие тонут.
Последствия для окружающей среды, к которым ведет использование многих
обычных методов добычи руд, их обогащение, а также выплавка металлов,
весьма существенны. Общепринятые способы добычи и обогащения руд часто
ведут к нарушению поверхностных слоев Земли из-за создания гигантских
открытых карьеров и гор пустой породы и шламов. Это может создавать
экологические проблемы. При выплавке металлов из сульфидных руд и
сжигании углей с высоким содержанием серы образуются зола и двуокись
серы, представляющие потенциальную опасность для окружающей среды.
Биогидрометаллургия в сочетании с технологией выщелачивания in situ
способна уменьшить разрушение земной поверхности, вызываемое разработкой
и обогащением руд общепринятыми методами, а также устранить необходимость
в выплавке металлов из сульфидных минералов. С помощью этого подхода
можно будет извлекать сульфидные минералы при небольшом их содержании и
большой глубине залегания. Разработка подобных месторождений
общепринятыми подземными методами или открытым способом нерентабельна.
Одна из самых многообещающих возможностей бактериального выщелачивания -
