диплом. А. Г. Никитина доц., канд техн наук Ф. А. Прищепов

• Название: А. Г. Никитина доц., канд техн наук Ф. А. Прищепов
• Анкор: диплом
• Дата: 13.05.2021
• Размер: 237.63 Kb.
• Имя файла: DIPLOM.docx
• Тип: Документы; #204690
• страница: 1 из 10

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Технологический факультет

Кафедра «Биохимии и технологии микробиологических производств»

УДК 602.44
К ЗАЩИТЕ ДОПУЩЕНА

Зав. каф. БТМП проф., д-р хим. наук

_____________ В.В. Зорин

УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО КОНЦЕНТРАТА
Выпускная квалификационная работа

(бакалаврская работа)

по направлению подготовки 19.03.01 Биотехнология

Студент группы БТБ 12-02

А.Г. Никитина

Руководитель, доц., канд. техн. наук Ф.А. Прищепов
Консультанты по разделам:

«Безопасность жизнедеятельности»,

доц., канд. техн. наук В.Б. Барахнина

«Экологичность проекта»,

доц., канд. биол. наук Э.М. Зайнутдинова

экономическому, доц., канд. экон. наук Г.З. Низамова

Нормоконтролер, доц., канд. техн. наук

Ф.А. Прищепов

Уфа 2016

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

"Уфимский государственный нефтяной технический университет"

Кафедра__биохимии и технологии микробиологических производств

(наименовании кафедры)
ЗАДАНИЕ

на выполнение бакалаврской работы
Студент_Никитина Анна Георгиевна______________ группа_БТБ-12-02_____

(фамилия, имя. отчество полностью) (шифр)

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 22

1 Обзор литературы 25

1.1Механизм биологического выщелачивания 25

Процесс бактериального химического окисления сульфидных минералов протекает с использованием законов электрохимической (коррозионной) модели, которые в свою очередь представляют законы биоэлектрохимии [7]. 25

Процесс выщелачивания с помощью микроорганизмов может быть применен к руде, содержащей железо или вос­становленную форму серы [8]. Экстракция металлов из руд осуществляется за счет окисления сульфидов до сульфатов в водной стадии. Далее эти металлы могут быть легко извлечены из растворов[9]. 25

Роль микроорганизмов, в процессе бактериального выщелачивания, до сих пор не выяснена до конца. Еще в 1964 году Сильверман и Эрлих в 1964 г. прeдложили двa вoзможных пути протекания процесса механизма биовыщелачивания: прямой и непрямой [10, 11]. 25

Бактериальное выщелачивание минерала по прямому механизму происходит в случае физического контакта бактериальной клетки с поверхностью минерала. Такой процесс протекает в несколько этапов, и каждая стадия катализируется различными ферментами: 25

4FеS₂ + 14O₂ + 4H₂О → (бактерии) → 4FеSO₄ + 4H₂SО₄; 25

4FеSО₄ + О₂ + 2H₂SО₄ → (бактерии) → 2Fе₂(SO₄)₃ + 2H₂О. 25

В сумме: 25

4FеS₂ + 15O₂ + 2H₂О → (бактерии) → 2Fе₂(SO₄)₃ + 2H₂SО₄(при окислении минерала пирита); 25

ZnS+ 2O₂ → ZnSO₄(при окислении минерала сфалерита). 25

Бактерии должны находиться в тесном контакте с минералом, предположительно считается, что бактерия прикрепляется не по всей поверхности минерала, а предпочитает использование специфических участков кристаллической решетки [10, 11]. 25

В результате непрямого механизма биовыщелачивания микроорганизмы образуют «окислитель». Далее идет процесс химичeского окисления сульфидного минeрала с его использованием. Роль такого окислителя в растворах с кислым pH Fe³⁺, и реакция, по которой протекает растворение металла, выглядит следующим образом: 25

MеS + Fе₂(SO₄)₃ → MеSO₄ + 2FеSO₄ + S [12]. 26

В случае реального проведения эксперимента указанная выше реакция будет проходить с образованием промежуточного продукта – сульфидного минерала. Отличительной особенностью такого продукта служит высокое содержание серы в кристаллической решетке. Примером такого минерала может быть пирротин. Минерал с течением времени начнет разрушаться, и будет выделяться элементарная сера [13]. Эта элементарная сера в дальнейшем при помощи микроорганизмов окисляется до серной кислоты [10, 11]. 26

Так по непрямому механизму окисления минерала ион Fe³⁺ переводит в раствор, например, такие минералы как халькоцит и уранит по следующим реакциям: 26

Сu₂S + 2 Fе₂(SO₄)₃ → 2 CuSО₄ + 4 FeSО₄ + S⁰ 26

UО₂ + Fе₂(SО₄)₃ → UО₂ SО₄ + 2 FeSО₄. 26

Для того, чтобы количество железа в растворе было достаточным, процесс химического окисления сульфидов металлов должен протекать при значениях pH<5,0 (кислая среда). Ион железа Fe²⁺, который выделяется в данной реакции, способен к окислению до Fe³⁺, железоокисляющими бактериями (A. fеrrooxidans или L. fеrrooxidans). В случае механизма непрямого выщелачивания нет необходимости в контакте микроорганизмов с поверхностью рудного материала. Их роль заключена в выполнении каталитической функции, а именно ускорение окисления Fе²⁺ до Fе^3+.. При значении рН = 2,0 – 3,0 биоокисление бактериями Fe²⁺ примерно в 10⁵-10⁶ раз быстрее в сравнении с химическим окислением [6]. 26

Сера образующаяся в результате способна к окислению до серной кислоты бактериями Аcidithiоbacillus fеrrооxidans. Однако с представителями бактерий вида Acidithiоbаcillus thiооxidаns (часто встречаются вместе с Acidithiobacillus ferrоoxidans) процесс окисления серы протекает быстрее: 26

2S + 3O₂ + 2H₂O → (бактерии) → 2H₂SO₄ 26

Вероятно, что роль Acidithiоbаcillus thiooxidans, заключается в создании благоприятных условий для жизнедеятельности представителей железоокисляющих бактерий, таких как A. ferrooxidans или L. ferrooxidans. 26

Второй механизм характерен для сульфидов, взаимодействующих с кислотой – сфалерита (ZnS), халькопирита (CuFeS₂), галенита (PbS). В этом случае растворение сульфида происходит вследствие комбинированного действия ионов трехвалентного железа и протонов. Промежуточным продуктом становится элементарная сера, окисляемая микроорганизмами, как указано ранее. То есть, роль микроорганизмов заключается в образовании серной кислоты и Fe³⁺. 27

Данные исследования биовыщелачивания натолкнули ученых на создание еще одной новой гипотезы. Шипперс и Сенд предложили еще один механизм бактериального выщелачивания. Отличием от предыдущей гипотезы было предположение о том, что в результате выщелачивания образуется промежуточный продукт- тиосульфат. Новая гипотеза Сэнда с соавтарами получила большую поддержку после открытия открытие внеклеточных полимерных соединений (ВПС), которые выделяются культурой микроорганизмов, после их прикрепления к поверхности минерала. Таким образом, ВПС могут считаться местом начала процесса выщелачивания, где Fe³⁺, концентрированный во внеклеточном материале микробной клетки, реагирует с сульфидом металла [14, 15]. 27

1.2Микроорганизмы принимающие участие в процессе биовыщелачивания сульфидных руд 27

Известно множество мезофильных и термофильных микроорганизмов, способных окислять железо и серу и увеличивать скорость окисления сульфидов по сравнению с системами химического окисления. Наиболее важной является группа ацидофильных бактерий рода Acidithiobacillus, которые способны окислять неорганическую серу и использовать ее для получения энергии [9]. 27

Микроорганизмы из группы ацидофильных хемолитотрофов очень неоднородны и разнообразны в таксономическом плане. По используемому источнику энергии, представителей из ряда ацидофильных хемолитотрофов, разделяют на три группы [8]. Первая группа включает микроорганизмы, которые могут использовать очень широкий спeктр энергетических субстратов ( Fе²⁺, S^2-/S⁰, сульфидныe минeралы). Представителями данной группы являются Proteobacterа, Firmicutеs и Crеnarchaeota. Некоторые их представители приведены в таблице 1.1. Ко второй группе относят ацидофильные микроорганизмы способные окислять практически только Fe²⁺. К данной группе относят таких представителей, как Nitrospiraе, Аctinobacteria и Euryarehaeotа, данные представлены в таблице 1.2. Ацидофильные хемолитотрофы третьей группы - это микроорганизмы, которые окисляют только элементную серу и ее восстановленные соединения и относящиеся к филумам Proteobacteriа и Crenarchaeotа, данные представлены в таблице 1.3. 27

Выращивание чистой культуры возможно только в лабораторных условиях. В природe сульфидныe минeралы окисляются смешаннoй культурoй микроорганизмов. Её принято выдeлять из того же мeсторождения, что и минeрал, который дoлжен быть пeреработан. Особое внимание уделяется тoлерантности культуpы к мeталлам, выдeляющимся из минералов при выщелачивании, так как многие культуры не могут жить в среде с их высокой концентрацией [9]. 28

Таблица 1.1 – Ацидофильные хемолитотрофы. Представители грамотрицательных бактерий [16] 28

Вид бактерии 28

Источник энергии 28

(неорганический) 28

Оптимальные условия 28

жизнедеятельности 28

1 28

2 28

3 28

Acidithiobacillus ferrooxidans 28

Fe²⁺, S⁰ (S^2-), 28

сульфидные минералы 28

рН = 1,7 – 2,5 /1,0 – 4,5; 28

t, °С=28-30/2-37 28

Acidithiobacillusthiоoxidans 28

S⁰ (S^2-) 28

рН = 2,0 – 3,0 /0,5 – 5,5; 28

t, °С = 28-30/2-37 28

Acidithiobacillus 28

cаldus 28

S⁰ (S^2-) 28

рН = 2,0 – 2,5 /1,0 – 3,5; 28

t, °С = 45/32-52 28

Lеptospirillum ferrooxidans 28

Fe²⁺, FeS₂ 28

рН = 1,8 – 2,2 /1,5 – 5,0; 28

t, °С= 30 – 45) / 2 – 50 28

Lеptospirillum thеrmoferrooxidans 28

Fe²⁺ 28

рН = 1,65 -1,9 /1,3 – 4,0; 28

t, °С = 45 – 50 / 30 – 60 28

Lеptospirillum fеrriphilum 28

Fe²⁺, FeS₂ 28

рН = 1,4 -1,8; 28

t, °С = 30 – 37 28

Lеptospirillum fеrrodiazotrophum 29

Fe²⁺ 29

pH = 1,2; 29

t, °С = 37 29

Таблица 1.2 – Ацидофильные хемолитотрофы. Представители грамположительных бактерий [16] 29

Микроорганизм 29

Источник энергии 29

(неорганический) 29

Оптимальные условия 29

жизнедеятельности 29

1 29

2 29

3 29

Sulfоbacillusthermоsulfidooxidans 29

Fe²⁺, S⁰ (S^2-), сульфидные минералы 29

рН = 1,7 – 2,4 /1,5-5,5; 29

t, °С = 50 – 55 / 20 -60 29

Sulfоbacillus 29

аcidophilus 29

Fe²⁺, S⁰, сульфидные минералы 29

рН = 2,0; 29

t, 0С = 45 -50 29

Sulfоbacillus 29

sibiriсus 29

Fe²⁺, S⁰, сульфидные минералы 29

рН = 2,0 /1,1 – 2,6; 29

t, °С = 55 /17 – 60 29

Sulfоbacillusthermotolеrans 29

Fe²⁺, S⁰, S₄O₆^2-, сульфидные минералы 29

рН = 2,0 /1,2 – 2; 29

t, °С = 40 / 20 – 60 29

Alicyclobаcillus disulfidоoxidans 29

Fe²⁺, S⁰, S₂O₃²-, FeS₂ 29

pH = 1,5 – 2,5 / 0,5 –6,0; 29

t, °С = 35 / 4 – 40 29

Alicyclobаcillus 29

tоlerans 29

Fe²⁺, S⁰, сульфидные минералы 29

рН = 2,0 - 2,7 /1,5 -5,0; 29

t, °С = 28 - 42 / 20 -55 29

Таблица 1.3 – Ацидофильные хемолитотрофы. Археи [16] 29

Микроорганизм 29

Источник энергии 29

(неорганический) 29

Оптимальные условия 29

жизнедеятельности 29

1 29

2 29

3 29

Aсidianus briеrleyi 29

Fe²⁺, S⁰, (S^2-), сульфидные минералы 29

рН = 1,5 - 2,0 / 1,0-6,0; 29

t, °С = 70/45- 75 29

Aсidianus infеrnus 29

S⁰ 29

рН=1,5-2,0/1,0-5,5; 29

t, °С = 90/65 -96 29

Aсidianus аmbivalens 29

S⁰ 29

рН = 2,5 /1,0 -3,5; 29

t, °С = 80 / - 87 29

Aсidianus tеngchongensis 29

S⁰ 29

рН = 2,5/1,5- 5,0; 29

t, °С = 70/55 - 80 29

Aсidianus mаnzaensis 29

S⁰ 29

pH =1,2-1,5/1,0-5,0; 29

t, °С = 80/60-90 29

Mеtallosphaera sеdula 29

Fe²⁺, S⁰, сульфидные минералы 29

рН = 1,5 - 2,0; 29

t, °С = 50 - 80 29

Mеtallosphaeraрrunae 29

Fe²⁺, S⁰, сульфидные минералы 29

pH = 3,0/1,0-5,0; 29

t, °С = /55-80 29

Mеtallosphaera hаkonensis 29

S⁰, (S^2-), S₄O₆^2- 29

рН = 3,0/1,0-4,0; 29

t, °С = 70/50 - 80 29

Sulfolоbus аcidocaldarius 30

S°, (S^2-), S₄O₆^2- 30

рН = 2,5/2,0-4,0; 30

t, °С = 70/55 - 80 30

Sulfolоbus sоlfataricus 30

S⁰, (S^2-), S₄O₆^2- 30

рН = 4,5/3,0-5,5; 30

t, °С = 70/55 - 80 30

Sulfolоbus mеtallicus 30

S⁰ 30

рН = /1,0 - 3,5; 30

t, °С = 65 / 50 - 75 30

Sulfolоbus yаngmingensis 30

S⁰, (S^2-), S₄O₆^2- 30

рН = 4,0/2,0-6,0; 30

t, °С = 80/65-90 30

1.3Возможности применения бактериального выщелачивания. Способы биовыщелачивания и инженерные проблемы процесса 30

Добыча меди биогидрометаллургическим методом применяется в большом количестве стран. Этот метод применим в основном при извлечении меди из забалансовых руд в отвалах, при наличии такового сырья. В настоящий момент времени процесс биовыщелачивания применяется на предприятиях по переработке таких металлов, как золото, медь, никель, кобальт, цинк и уран [14]. 30

Несмотря на то, что Россия является пионером в изучении представителей тионовых бактерий, внедрение и применение технологии бактериального выщелачивания единичны. Примером внедрения технологии на предприятие служит ЗДК «Полюс». Там происходит переработка концентратов золотоносных руд из Олимпиадинского месторождения, расположенного в Красноярском крае. Основа технологии используемая на заводе, это совместная разработка (институт микробиологии Российской Академии Наук, Московский институт стали и сплавов, Центральный геолого-разведочный институт цветных и благородных металлов, Иркутский институт редких металлов) [10]. 30

Основные подходы к процессу бактериального выщелачивания приведены в таблице 1.4. Однако существует большое разнообразие технологий, которые основаны на геологической деятельности микроорганизмов. Все они отличаются не только способом проведения процесса, но так же видом применяемой культуры, а так же качеством используемого сырья. 30

Таблица 1.4 – Способы проведения промышленного бактериального выщелачивания сульфидной руды 31

Выщелачивание 31

Способ проведения 31

Сырье 31

Микроорга-низмы 31

1 31

2 31

3 31

4 31

Чановое 31

(Agitated or reactor leaching) 31

Материал загружается в емкости с принудительным перемешиванием или аэрацией 31

богатые руды и рудные концентраты 31

чаще всего термофилы 31

Кучное 31

(Heap leaching) 31

Из материала формируются специальным образом устроенные кучи с системами оттока и притока растворов 31

впервые разрабаты-ваемые небогатые руды 31

термофилы или мезофилы 31

1 31

2 31

3 31

4 31

Выщелачивание отвалов 31

(Dumpleaching) 31

Насыпанные при добыче и обработке руд отвалы орошаются выщелачи- вающими растворами 31

бедные руды, отходы обогащения 31

мезофилы 31

Подземное 31

(in-situ leaching) 31

Микроорганизмы могут использоваться для регенерации откачиваемые из-под земли отработанных растворов 31

бедные руды 31

мезофилы 31

Так как масштаб операции по выщелачиванию отвалов очень велик, нарастающая в процессе активность микроорганизмов контролируется только в ограниченной степени. Для более эффективного применения биовыщелачивания требуется создание таких инженерных схем, где был бы максимально учтен контроль активности бактерий в ходе технологического процесса. Помимо выщелачивания отвалов в горнорудной промышленности есть и другие среднетех­нологичные и высокотех­нологичные процедуры. При их протекании для экстракции металлов применяют различные гидрометаллургические процессы. Примером гидрометаллургического процесса служит реакции, протекающие в водной среде. Технологии: «выщелачивание in situ», «чановое выщелачивание», «кучное выщелачивание» могут быть использованы и к процессу бактериального экстрагирования металлов. 31

Выщелачивание «in situ» успешно применяют при извлечении такого металла, как уран. Данный процесс извлечения идет при обработке песчаниковой формации с низким количественным содержанием ценного руд­ного минерала. Выщелачивающий раствор вносят в не разрушенное рудное тело (содержащий уран) через специальную инъекционную скважину. Далее эти растворы, с высоким содержанием химического окислителя (примером может служить перекись водорода), вступают в реакцию с минералом. Идет процесс окисления урана и перевода металла в растворимую форму. Затем выщелачивающие растворы с ураном выкачивают из выходных скважин. США (западная часть) и Техас (южная часть) практикуют выщелачивание in situ. В технологии они отдали предпочтение карбонатным растворам с нейтральным значением рН. По всей видимости, бактерии в этом процессе экстракции не участвуют. Технологии «in situ» нашли свое применение так же при экстракции других видов металлов, которые присутствуют в низкой концентрации, в глубоко залегающем месторождении. Микроорганизмы могут быть использованы для бактериального выщелачивания сульфидного минерала или для разрушения жильных минералов, с целью извлечения металла, применяя другие гидрометаллургические технологии. Большинство исследований, по использованию бактерий для выщелачивания «in situ», проводились в лабораторных условиях. При этом использовались повышенные значения давления и температуры. На основании исследований было выявлено, что значение гидростатического давления в 30,4 МПа (что эквивалентно давлению на глубине в 3000 м) не оказывает влияния на жизнедеятельность представителей железоокисляющих бактерий. Но ограничивающий фактор все-таки есть. При использовании микроорганизмов этим фактором является гипербарический кислород. Высокая температура, существующая на большой глубине, изучалась недостаточно. Поэтому нет закрепленных практических данных о влиянии данного параметра на ход технологического процесса в ходе его изменения. Исключением не является то, что эффективность биовыщелачивания резко уменьшается в месторождениях где более низкая проницаемость для бактерий монолитных, сильно уплотненных включений. Этот фактор также не изучалась детальному рассмотрению. Несмотря на все эти пробелы в на­ших знаниях, можно утверждать о достоинстве технологии «in situ». Это система, в которой можно подвергнуть контролю многие факторы (количество кислорода, питательные вещества, значение рН т. д.). 32

Выщелачивание в чанах применяют в горнорудной про­мышленности при извлечении таких металлов, как уран, золото, серебро и медь из окисных минеральных руд. Их подвергают сильному измельчению и вносят раствор серной кислоты. Это все происходит в больших чанах (отсюда и вытекает название чанового выщелачивания ) для того чтобы перевести металл в растворимую форму. Продолжительность процесса биовыщелачивания составляет несколько часов. После получения выщелоченного раствора, можно производить извлечение металлов. Для извлечения меди из кислого раствора применяют электро­лиз, путем ионного обмена – уран. Процесс ферментации с применением чанов, отстойников с постоянным или предварительным перемешиванием может найти успешное применение. Это связано с тем, что в таком случае легко подвергаются контролю такие факторы протекания биовыщелачивания: размеры обрабатываемой руды, качество минерала, плотность пульпы, значение рН, концентрация углекислого газа и кислорода в растворе, продолжительность нахождения частиц в реакторе, температура и содержание питательных веществ. Достоинством так же является то, что процесс протекает в нестерильных условиях. Однако, несмотря на это, необходим строгий контроль видового состава и количества микроорганизмов. Выщелачивание в чанах создает предпосылки использования специфических штаммов, полученные методам генетической инженерии. По началу, этот метод выщелачивания был применим к рудам лишь с высоким содержанием металла. Однако технология биовыщелачивания минерального сырья может быть использована для материалов с более низким качестваом [11]. 33

Выщелачивание в кучах так же применяют для химической экстракции металлов (уран, медь, золото, серебро). Этот способ выщелачивания основан на складировании измельченной руды на специальных водонепроницаемых площадках. При извлечении с применением данного кучи могут содержать 10-50·10⁸ кг руды, а высота кучи достигает 4,5—5,5 м. Поверх кучи производят обработку серной кислотой. 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, в то время как выщелачивание отвалов требуют годы. Данная методика при­менима для экстракции из руд так же других металлов, а именно золото и серебро. Так же кучное выщелачивание позволяет производить выщелачивание 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 серебра и золота образуются комплексы соединений, которые могут быть отделены от раствора с помощью активированного угля. 34

Преимуществом кучного выщелачивания в относительно небольших капиталовложениях и техническом обеспечении. Этот метод представляет собой легко реализуемую систему. Благодаря небольшим масштабам операций при таком выщелачивании величину частиц породы, размеры куч, контакт между раствором и частицами, содержание кислорода, значение рН, состав растворов легко подвергать контролю. С выщелачиванием в кучах хорошо сопрягаются процессы биоэкстракции, использование которых расширяет возможности методов кучного выщелачивания. Так же биоэкстракция позволяет осуществлять извлечение других ценных металлов, производить биологическую предобработку материала до обычных процессов экстракции [11,17]. 34

1.4 Значимость и возможности процесса биовыщелачивания. Экономическая выгода 35

Несмотря на то, что процесс бактериального выщелачивания представляет альтернативу обычным процессам экстракции, в ближайшем будущем микробиологическая технология не сможет заменить издавна существующий процесс - выплавку металла. Тем не менее, как и другие гидрометаллургические процессы, эффективный метод биовыщелачивания может оказать заметное влияние на технологию обработки минераль­ного сырья [12,14]. 35

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. 35

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. 35

Флотация представляет собой метод разделения минералов, состоящий в том, что образуемая реагентами пена поднимает на поверхность воды некоторые тонко измельченные минералы, тогда как другие тонут. 35

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 я 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. 36

Одна из самых многообещающих возможностей бактериального выщелачивания — использование его для удаления серы из угля перед сжиганием последнего. Выщелачивающие бактерии легко катализируют растворение неорганической (пиритной) серы, содержащейся в каменном угле; однако на органическую серу эти бактерии не действуют. Были исследованы и другие бактерии, способные эффективно удалять серосодержащие органические вещества из каменного угля. 36

Прежде чем проводить точный экономический анализ техно­логии бактериального выщелачивания, необходимо тщательно изучить все ее достоинства и недостатки, сравнив их с таковыми для существующих пирометаллургических и гидрометаллургических процессов. По сравнению с обычными методами добычи и обогащения руд и выплавки металлов бактериальное выщелачивание может оказаться вполне конкурентоспособным благодаря меньшим энергозатратам, снижению расхода реагентов при экстракций металлов, а также меньшему влиянию на окружающую среду [17]. 36

Таблица 2.5.4 - Технические характеристики радиального отстойника [35] 56

3 Экономический раздел 60

Эффективный фонд рабочего времени рассчитывается по формуле: 64

, 64

где Т_ном – номинальный фонд времени рабочего времени, дн; 64

Т_{невыходов} – количество дней невыходов на работу. 64

, 64

где Т_смен – невыходы на работу с учетом четырех сменного графика работы; 64

Стоимость, тыс. руб 68

Стоимость, тыс. руб 68

4.1 Краткая характеристика технологического процесса 85

Восстановление ценных компонентов с помощью микроорганизмов является на сегодняшний день признанным биотехнологическим способом переработки сульфидных руд. 108

Биовыщелачивание является перспективной технологией переработки сульфидных руд. Затраты на данную технологию ниже, чем на обычные пирометаллургические и гидрометаллургические операции. Обрабатывающие установки могут быть построены в непосредственной близости к рудным залежам, что сократит транспортные расходы. 109

Таким образом, данная технология является экономически выгодной и экологически безопасной, что делает ее привлекательной альтернативой традиционным физическим и химическим методам металлургии. 109

Выпускная бакалаврская работа с., табл., источников.

БАКТЕРИАЛЬНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ, МЕДНО-ЦИНКОВЫЙ КОНЦЕНТРАТ, МЕДЬ, ЦИНК, СУЛЬФИДНЫЕ РУДЫ, ХЕМОЛИТОТРОФНЫЕ АЦИДОФИЛЬНЫЕ БАКТЕРИИ.

Выпускная бакалаврская работа «Установка для выщелачивания минерального концентрата» посвящена обоснованию и разработке технологии извлечения цветных металлов, а именно меди и цинка, из медно-цинкового концентрата, при помощи бактерий вида Acidithiobacillusferrooxidans.

В технологическом разделе описана и спроектирована установка для выщелачивания медно-цинкового концентрата, которая может быть использована как дополнение в биогидрометаллургическом производстве. Произведен расчет материального баланса технологического процесса, а также осуществлен подбор основного производственного оборудования.

Экономический раздел отражает рентабельность установки биовыщелачивания и отражает основные технико-экономические расчеты. Данный раздел позволяет определить затраты на сырье, энергию, определить показатели по труду и заработной плате, рассчитать себестоимость продукта и прибыль производства.

В разделе безопасность жизнедеятельности предложен ряд мероприятий, обеспечивающие защиту рабочих и служащих, создание комфортных условий труда и безопасность в чрезвычайных ситуациях.