Введение к работе
Актуальность работы. В развитии золотодобывающей промышленности России отмечается снижение доли россыпных месторождений в общем объеме добычи. Это связано с исчерпанием около 80% россыпного золота и с возрастающей сложностью его извлечения (Котляр, 2005). Извлечение золота традиционными гидрометаллургическими методами из коренных руд многих месторождений сдерживается «упорным» составом получаемых при их обогащении концентратов, а присутствие в большинстве из них минерала арсенопирита практически исключает пирометаллургию из-за образования ядовитых газообразных соединений мышьяка (Лодейщиков, 1999).
Более чем двадцатилетний опыт промышленного применения технологии
биоокисления показывает, что она является наиболее простым, экономичным,
эффективным и экологически безопасным способом переработки золотосодержащих
концентратов (Каравайко и др., 2000). Технология основана на окислении
сульфидных минералов группами ацидофильных хемолитотрофных
микроорганизмов, способных использовать в качестве субстрата для жизнедеятельности сульфиды, серу и ее восстановленные соединения, а также ион двухвалентного железа (Полькин и др., 1982; Каравайко, 1984).
Главным недостатком современных биогидрометаллургических технологий извлечения золота из упорных золотосодержащих концентратов является высокая продолжительность процесса (4-6 суток в зависимости от состава концентрата (Rawlings et al., 2003). Поэтому актуальной проблемой совершенствования технологии биоокисления золотосодержащих сульфидных концентратов является уменьшение длительности процесса.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлась интенсификация технологии биоокисления золотосодержащих сульфидных концентратов.
Задачи исследования включали:
Обоснование новой двухстадийной технологии бактериально-химического окисления золотосодержащих сульфидных концентратов.
Изучение влияния параметров первой стадии (температура, плотность пульпы, вид окислителя) на процесс химического выщелачивания (окисления) концентратов.
Исследование процесса биоокисления химически выщелоченных концентратов в периодическом режиме, а также определение влияния температуры
стадии химического выщелачивания на процесс дальнейшего биоокисления арсенопиритного концентрата.
Исследование процесса биоокисления исходных (контрольный одностадийный процесс) и химически выщелоченных арсенопиритных концентратов в отъемно-доливном режиме при различных температурах.
Сравнение процесса биоокисления золотосодержащего пиритного концентрата в одностадийном и двухстадийном вариантах.
Выделение культур микроорганизмов, доминирующих при биоокислении концентратов, и изучение их фенотипических и генотипических свойств.
Научная новизна.
Предложена модификация двухстадийной технологии бактериально-химического выщелачивания золотосодержащих концентратов, в которой стадия химического выщелачивания трехвалентным железом осуществляется перед стадией биоокисления, причем на стадию биоокисления подается вся твердая фаза со стадии химического выщелачивания.
Проведено сравнение окислительной способности раствора соли трехвалентного железа и бактериальной суспензии, содержащей трехвалентное железо. Показано, что бактериальная суспензия при равных определяемых концентрациях Fe3+ обеспечивает значительно более высокую степень окисления арсенопиритных концентратов на последующей стадии биоокисления.
Показано, что предварительное химическое выщелачивание арсенопиритных и пиритного концентрата железосодержащей бактериальной суспензией при повышенной температуре (80СС) увеличивает глубину биоокисления сульфидных минералов.
Показана доминирующая роль сульфобацилл при биоокислении химически выщелоченных концентратов в температурном диапазоне 39-50СС. Выделены три штамма сульфобацилл, описаны их фенотипические и генотипические свойства. Установлено таксономическое положение нового штамма НТ-4 как S. thermosulfidooxidans. Второй штамм был идентифицирован как выделенный ранее из процесса биоокисления арсенопиритного концентрата при 50С S. thermosulfidooxidans НТ-1. Третий штамм был идентифицирован как ранее описанный новый вид "S. olympiadicus S-5". Установлена смена доминирующих штаммов сульфобацилл при биоокислении химически выщелоченного концентрата по сравнению с исходным арсенопиритным концентратом.
Практическая значимость. Предложена модификация двухстадийной технологии бактериально-химического выщелачивания золотосодержащих
концентратов, позволяющая интенсифицировать традиционный процесс биоокисления арсенопиритных концентратов, полученных из руд Олимпиадинского месторождения, более чем в 2 раза, а пиритного концентрата, полученного из руды Самолазовского месторождения, - в 4 раза. При этом извлечение золота цианированием при биоокислении арсенопиритного концентрата повышалось на 36% по сравнению с исходным концентратом, а пиритного - на 70%.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на IV-ом и V-om конгрессах «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2007, 2009), Ш-ей Международной молодежной школе-конференции «Актуальные аспекты современной микробиологии» (Москва, 2007), Международной научной конференции «Микроорганизмы и биосфера» (Москва, 2007), П-ой Научно-практической конференции «Перспективы развития инноваций в биологии» (Москва, 2008), V-ой Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2008), Научной конференции студентов и молодых ученых МГУИЭ (Москва, 2008).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи, 7 тезисов докладов на научных конференциях.
Объем и структура диссертации. Материалы диссертации изложены на 213 страницах машинописного текста, включают 68 таблиц и 23 рисунка. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 164 наименований работ, в числе которых 43 на русском и 121 на иностранном языках.
Похожие диссертации на Разработка интенсивной технологии биоокисления золотосодержащих сульфидных концентратов
