Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гетеротрофные микроорганизмы и их роль в процессах извлечения золота из нестандартного сырья

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Гетеротрофные микроорганизмы и их роль в процессах извлечения золота из нестандартного сырья"

АКАДЕМЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ МИКРОБИОЛОГИИ

На правах рукописи Для служебного пользования

КУКАНОВА СВЕТЛАНА ИВАНОВНА

ГЕТЕРОТРОФНЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ И ИХ РОЛЬ 3 ПРОЦЕССАХ 'ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ НЕСТАНДАРТНОГО СЫРЬЯ

(03.00.07 - микробиология)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Ташкент - 1992

узз-/

Работа выполнена в лаборатории рудной микробиологии и био-геотехнологии Института микробиологии Республики Узбекистан.

Научный руководитель:

кандидат биологических наук ¡¿.Г.Сагдиева

Официальные' оппоненты:

доктор биологических наук Е.Н.Троицкая

кандидат биологических наук С.И.Мухаыедова

Ведущее учреждение - Институт микробиологии и вирусологии АН Республики Казахстан.

Защита состоится 13 марта 1992 г. в часов на заседании специализированного совета Д015.02.01 при Институте микробиологии Республики Узбекистан по адресу:- 700128 г. Ташкент-12Ь ул. Абдулла Кодирий, 76.

С диссертацией можно ознакомиться в Институте микробиологии АН РУз.

Автореферат разослан "(3- о.ое£рщ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного

совета о

кандидат биол.наук С.М.Ходжибаева

Актуальность работы. Одним из важнейших направлений в гидрометаллургии благородных и цветных металлов является бактериальное выщелачивание.

Наиболее изученными в этом плане являются кучное и подземное выщелачивание меди и урана с использованием ацидофильных железоокисляющих бактерий. Эта технология применяется в промышленных масштабах для переработки забалансовых руд в США, Канаде, Австралии и ряде других стран. Однако процессы биологического выщелачивания не нашли своего практического применения в гидрометаллургии благородных металлов, где используются традиционные методы флотация, цианирование и обжиг, которые не позволяют в полной степени извлекать золото, накапливая в огромных количествах отходы переработки руд. Количество таких отходов только в Узбекистане составляет несколько миллионов тонн. Кроме того, применяемые технологии извлечения металлов не являются экологически чистыми.

Целью настоящей работы явилось изучение микроорганизмов различного золоторудного сырья и разработка эффективного способа извлечения золота из отходов производства - хвостов, цианирования золотоизвлекательных фабрик.

В связи с этим в задачи исследований входило:

1. Изучить состав микроорганизмов золоторудных месторождений Узбекистана и хвостохранилищ золотоизвлекательных фабрик.

2. Выделить и провести скрининг бактерий с высокой золс-торастворяющей активностью.

3. Определить устойчивость микроорганизмов к ионам золота и серебра и изучить метаболиты, обусловливающие их устойчивость к благородным металлам.

4. Подобрать оптимальные условия для культивирования бактерий и выщелачивания золота из отвальных хвостов.

Ь. Провести укрупненные лабораторные испытания по выщелачиванию золота из хвостов цианирования золотоизвлекательных фабрик и составить технологический регламент.

Hay .лая новизна работы. Изучен генофонд золоторудных месторождений Узбекистана и хвостов цианирования золотоизвлекательных фабрик.

Разработаны научные основы микробиологического растворения золота из отвальных хвостов золотоизвлекательных фабрик.

Разработана питательная среда на основе отходов производства для культивирования золоторастворяющих бактерий, защищенная авторским свидетельством № 1540282.

Впервые в качестве сырья для бактериального выщелачивания золота использованы отвальные хвосты золотоизвлекательных фабрик и свежие цианистые стоки.

Практическая ценность диссертационной работы. Выделены высокоэффективные бактерии, устойчивые к высоким содержаниям золота и серебра в растворе, которые могут быть использованы при выщелачивании металлов и очистке индустриальных сточных вод. Подобраны дешевая питательная среда для их культивирования и способ использования в выщелачивании золота из хвостов цианирования. Результаты исследований служат научной основой для применения бактериального выщелачивания в гидрометаллургических процессах извлечения благородных металлов и позволяют вовлечь в производство миллионы тонн отходов цианирования.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на. Республиканском научно-техническом совещании "Пути повышения экономической эффективности золотодобывающей промышленности УзССР" (Ташкент, 1978); на Всесоюзном.научно-техническом совещании "Перспективы развития reo- и биотехнологии извлечения золота из нетрадиционного сырья" (Ташкент, 1986); на Международном симпозиуме "Кучное и подземное выщелачивание металлов из руд" (Ленинград, 1987), на Совещании Научно-технического Совета Главалмаззолото СССР по вопросу "О состоянии научных исследований и опытных работ по подземному выщелачиванию и • биотехнологии золота и мерах по ускорению создания и внедрения промышленных технологий в указанной области" (Москва, .1990).

Публикации. Результаты работы изложены в 8 публикациях. По теме диссертации получено I авторское свидетельство.

Структура и обьем диссертации. Работа изложена на 121 страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц ,8 рисунков. Список использованной литературы включает 119 названий, из них 61 иностранные. .

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛВДОВАНИЯ

Обьектами исследований являлись золоторудные местэрож-

дения Узбекистана: Мурунтау, Кокпотас, Даугызтау, Кочбулак, Чадак, геологическая и геохимическая характеристика их дана в работах Бадалова (1991), обзоре "Ручные формации и основные черты металлогении золота Узбекистана (1969). Исследовались также хвосты цианирования золотоизвлекательных фабрик (ЗИФ)-Ангренской, Маржакбулакской, Чадакской, а также Навоинского горно-металлургического комбината (НГМК).

Микроорганизмы учитывали и выделяли общепринятыми методами (Кузнецов, Романенко, 1974). В рудах и водах, проходящих через них, учитывали следующие ассоциации микроорганизмов - ам-монификаторы (на МПА), денитрофикаторы (на среде Гильтая), ак-тиномицеты (на крахмало-аммиачной среде), азотфиксирущие (на среде Эшби), микроскопические грибы (на среде Чапека), тиоко-вые железоокисляющие бактерии (на среде Сильвермана и Люндгре-на, 9 к), сероокислящие. (на среде Ваксмана), нейтрофильные тионовые автотрофные бактерии (на среде Баалсруда и Бейеринка), миксотрофные (на среде Лондона), нитрифицирующие бактерии (на среде Ватсона), сульфатредуцирующие (на среде Постгейта "С").

Видовую принадлежность бактерий устанавливали по определителю Еег^еу еЪ а1 (1964).

При определении золоторастворяющей способности бактерий и их устойчивости использовали порошковое золото и стандартные растворы золота и серебра.

Белок определяли по Лоури ( Ъо-дту et а1, 1951), аминокислоты определяли на анализаторе фирмы " Вескщап" и на анализаторе (ЧСФР). Потребление кислорода бактериями измеряли манометрическим методом в аппарате Варбурга (Умбрейт и др.,19Ы).

Определение в растворах , ■ сопроводили сог-

ласно методикам (Файнберг, Филиппова, 1963, Иргиредмет, 1974).

Золото и серебро в культуральной жидкости определяли методами активационного анализа, атомно-адсорбционной спектроскопии и пробирного анализа.

Исследования по бактериальному выщелачиванию золота проводили з колбах и стеклянных 20-литровых сосудах. Подача воздуха в пульпу осуществлялась круглосуточно компрессором.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Микроорганизмы золоторудных месторождений Узбекистана

Руды золотосодержащих месторождений Узбекистана относят-

ся по вещественному составу к золотокварцевым формациям. По количеству сульфидов они разделяются на золотокварц-сульфид-ные, золото-сульфидные. Сульфиды во всех месторождениях представлены пиритом, арсенопиритом, халькопиритом, сфалеритом, галенитом.

Химический состав исследованных руд показал наличие в них практически всех элементов, необходимых для развития различных микроорганизмов (Садыков и др., 1987).

В течение ряда лет мы проводили микробиологические обследования золоторудных месторождений с целью количественной оценки распространения различных ассоциаций микроорганизмов, поиска и выделения геохимически активных бактерий. В конкретных экологических условиях месторождений, характеризующихся высокими значениями рН и температуры не обнаружено высокого по плотности распределения микроорганизмов (табл. Ь).

Наиболее широко были представлены в рудах всех месторождений гетеротрофные бактерии. Их число варьировало от сотен клеток в I г до десятков и, даже, сотен тысяч. Наиболее многочисленными были ассоциации аммонифицирующих бактерий, среди которых преобладали спороносные формы и денитрификаторы. Слабее были представлены олигонитрофилы и микроскопические грибы. Гораздо реже выявлялись актиномицеты и только в рудах пирит-арсенопиритной формации(месторождение Даугызтау) их количество преобладало над грибами.

Видовое разнообразие гетеротрофных микроорганизмов было небольшим, в основном встречались бактерии родов Bacillus, Mycobacterium .Pseudomonas . Среди грибов доминировали представители родов Pénicillium и Aspergillus .

Специфические ассоциации железо- и сероокисляющих бактерий выявлены лишь-в зонах ыикрозонального окисления сульфидов (месторождение Даугызтау, Кочбулак). Гораздо чаще и повсеместно обнаруживались в золоторудных формациях миксотрофные и автотрофные тионовые нейтрофилы. Видовое разнообразие тионо-вых бактерий выразилось присутствием ï.ferrooxidans,т.thiocxicîai ï.thioparus ,î.denitrificans . Среди нитрифицирующих микроорганизмов преобладали представители рода Nitrosomonas

Таким образом в золоторудных месторождениях Узбекистана

преобладают гетеротрофные микроорганизмы несколько меньше тионовых бактерий. Специфика рудных месторождений обуславливает сложные трофические связи различных групп микроорганизмов.

Таблица I

Численность микроорганизмов в рудах золотоносных месторождений (кл/г)

Ассоциации

микроорганизмов ! | золотоквар- цевая (Мурунтау) !золотокварц-! сульфидная !(Кочбулак) ■ ! пирит-арсенопи-!ритная ТДаугыз-! тау)

Тиосульфатокис-ляющие нейтро-филы: автотрофные миксотрофные 6.103 2,5. Ю3 2,5.Ю2 б.Ю2 2,5.Ю4

Ацидофильные сероокисляющие - - 2,5.Ю4

Ацидофильные железоокисляю- щие 2,5. Ю2 2,5Л05

Нитрифицирующие 2,5. Ю1 б.Ю1 -

Сульфатредуци-рующие 6.102 ■ б.Ю1 б.Ю2

Аммонифицирующи9 б.Ю4 5,7.Ю3 б.Ю3

Денитрифицирующие 2,5.Ю5 б.Ю4 1,6.ю4

Олигонитрофилы 5,3.Ю3 1,1.Ю3 2,8.Ю3

Микроскопические грибы. 5.Ю3 1,5.Ю2 5.1С2

В результате деятельности тионовых бактерий образуются тиосульфатные комплексы, способствующие окислению благородных металлов (Листова, 1966). Мертвая биомасса тионовых бактерий способствует развитию гетеротрофных микроорганизмов, жизнедеятельность которых усиливает растворение и миграцию благородных металлов.

Микроорганизмы хвостохранилшц золотоизвле-кательных фабрик

В течение^длительного времени анализировали хвостохра-нилица Ангренской, Чадакской и Маржанбулакской ЗИФ, сбросы которых подвергались обеззараживанию жидким хлором, и хвостохра-нилище Навоинского комбината (НГМК), цианистые сбросы которого без обеззараживания ^одаются в хвостохранилшце. ПробйУыикробио-логического обследования отбирались из различных точек хвосто-хранилищ: старые карты, свежие сбросы, прудки. Впервые были проанализированы свежие сбросы фабрик. Сбросы представляют собой хвостовую пульпу после цианирования и сорбции металлов. Цианистый сброс фабрик содержит остаточные количества золота и серебра в твердой и жидкой фазах. Концентрация цианидов в них колеблется от 200 до 600 мг/л. Хлорированный сток содержит остаточные количества цианидов.

Исследование свежих стоков Ангренской ЗИФ и НГЖ показало, что в хлорированных стоках Ангренской фабрики микроорганизмы практически отсутствовали. В стоках с высокой концентрацией цианидов (стоки НГМК) количество выявленных бактерий значительно ниже, чем в стоках с меньшей концентрацией (Ангренская ЗИФ).

В цианистых стоках двух фабрик выявлено большое разнообразие и количество микроорганизмов. Из тионовых бактерий там присутствовали миксотрофные, а из гетеротрофных - бактерии,относящиеся К родам Bacillus , Pseudomonas

Было показано, что в отвальных хвостах различных хвостохранилшц развиваются преимущественно микроорганизмы, среди которых преобладают гетеротрофные бактерии. Наличие таких ассоциаций микроорганизмов как аммонификаторы, денитрификаторы и олигонитрофилы свидетельствуют о том, что лежалые хвосты, несмотря на определенные количества цианидов и хлорцианистых соединений являются благоприятным субстратом для развития бактерий. Из ассоциаций тионовых бактерий практически во всех исследованных пробах были выявлены миксотрофные тионовые микроорганизмы. В отвальных хвостах НГМК, как в старых, так и в новых картах обнаружены тионовые автотрофные нейтрофилы,которые практически не выявляются, в подобных хвостах Ангренской.ЗИФ(та.52;

Таким образом в отвальных хвостах цианирования и в свежих стоках фабрик присутствует.значительное количество микроорганизмов, которые в экстремальных условиях участвуют в трансформации цианидов, хлор-циана и металлов. В формирующихся экосистемах они способствуют деструкции токсических соединений и растворению металлов.

Таблица 2

Численность микроорганизмов в хвостохранилицах золотоизвлекательных фабрик (кл/г,мл)

Ассоциация ! Хвостохранилище ¡Хвостохранилище Ангрен-микроорганизмов !_НГЖ___! ской ЗИФ

¡отвальные (хвосты ! !цианистый!отваль-!сток !ные ! ¡хвосты !цианис-!хлориро-!тый !ванный ¡сток ¡сток

Тиосульфат окисляющие нейтрофилы-автотрофные 2,5.Ю3 2.5.101 2,5.10" 6.103

Миксотрофные 2,5. Ю3 2.5Л01 2.5.104 6Л03 2.5Л01

Ацидофильные сероокисляющие — 6Л01 - —

Ацидофильные железоокисляю- щие

Нитрифицирующие 2,5. Ю1 б Л О2 2.5.101 2,5.102 2.5Л01

Сульфатредуци-рующие 2.5.102 _ 6 Л О2

Аымонификаторы 7 Л О5 5 Л О3 4.5.105 . 7 Л О3 ЗЛО1

Денитрификаторы 2.5.104 - 1.3.105 2,5 ЛО2 1.3.101

Олигонитрофилы 3.5.104 ЗЛО3 1.7.104 1,5.103 -

Микроскопические г.рибы 6.102 3.5Л02 2.4.103 2.103

Выделение и хранение золоторастворяющих бактерий

Еиделение бактерий проводили как с использованием классических элективных сред, так и с применением суспензий среда+

руда, концентраты или хвосты цианирования, что позволило выделить бактерии, адаптированные к исходным субстратам.

Выделенные из различных месторождений и хвостохранилищ 186 культур бактерий были испытаны на способность к растворению золота. Установлено, что все они в разной степени растворяли порошковое золото. Наиболее активные из них были идентифицированы до вида. К ним были отнесены: Arthrobacter globifor-mis (Conn,1928),Conn and Dimraick ,1347 ; Bacillus careus Frankland., -1887 ; bacillus megaterium de Bary, 1884 ; Bacillus subti-lis (Ehrenberg,1835), Conn 1872 ; Plavobacterium devorans (Zimmerman ) Bergey et al,1923 ; Mycobacterium choloni Berger, Herri-son, Breed, Hanmnor,.1923 ; Pseudomonas fluorescens Migula,1895; Pseudomonas putida Migula, 1895.

Наиболее активными в выщелачивании золота оказались различные штаммы Bac.megaterium, Bac.cereus, Вас.subtilis характерные как для золоторудных месторождений, так и для большинства обследованных хвостохранилищ ЗИФ. Растворение золота этими бактериями колебалось от 1,38 до 35,01 мг/л, в завлсимости от штамма. В дальнейшей работе использовали Вас. megaterium, штамм А 1-7,Вас.cereus , штамм А 1-3, Вас. eubtilis , штамм M-I2, выделенные из хвостохранилищ Ангренской и Маржанбулакской ЗИФ.

Одной из проблем при изучении геохимически активных микроорганизмов является сохранение их золоторастворяющей активности в течение длительного периода. Мы предложили использовать для этого свойство бактерий сорбироваться на твердых субстратах, в качестве которых использовали руда, концентраты или хвосты цианирования. Для этого бактерии выращивали на жидкой питательной среде с добавлением золотосодержащего продукта (руда, концентраты, хвосты цианирования) до плотности клеток 10® в мл. После этого 2 мл суспензии вносили в стерильные пробирки, содержащие 2 грамма, предварительно простерили-зованного золотосодержащего сырья. Смесь имела рН 7,5-8,0, ее тщательно встряхивали в течение 30 минут, и в таком Биде хранили при комнатной температуре. Контроль жизнеспособности и активности бактерий осуществляли каждые 6 месяцев.

Было показано, что все исследованные природные субстраты пригодны для эффективного сохранения активных бактерий в течение длительного времени (3-х и более лет).

Устойчивость бактерий к ионам золота и серебра

В процессе выщелачивания природного и промышленного сырья металлы переходят в раствор, накапливаются и могут оказывать токсическое воздействие на микроорганизмы.

Вследствие этого одной из проблем биотехнологии является создание ассоциаций микроорганизмов или отдельных видов бактерий, устойчивых к этим экстремальным факторам.

В связи с этим изучали влияние ионов золота и серебра в концентрациях от 0,1 до 100 мг/л ( возможные концентрации в растворах бактериального выщелачивания) на рост и продуктивность

Было показано, что низкие концентрации металлов (0,1-1, "мг/л) "оказывают стимулирующее действие на рост бактерий. При увеличении концентрации серебра от 10 до 50 мг/л количество клеток в среде снижается до 10^-10^ в мл у всех исследованных видов (рис. I).

Изменяется и интенсивность биосинтеза аминокислот. Если в исходной культуре бактерий обнаруживали 16 внеклеточных аминокислот, то в присутствии 50-100 мг/л серебра их выявлено лишь 4, при этом резко увеличилось содержание метионина и фс-нилаланина. Повышение концентрации золота з растворе способствовало уменьшению и количества жизнеспособных клеток в культу-г ре и биосинтеза аминокислот (рис. 2). В этих условиях в культурах выявлено 5 аминокислот, максимальный пик наблюдается лишь у метионина.

Очевидно, что увеличение биосинтеза одних аминокислот, при снижении биосинтеза других является защитной реакцией микроорганизмов на неблагоприятные факторы окружающей среды.

Для изучения одновременного влияния ионов золота и серебра ИСПОЛЬЗОВаЛН ИСХОДНУЮ культуру Вас. mogaterium А 1-7 и штаммы адаптированные к 10 мг/л Аг,+20 мг/л Aj и 15 мг/л серебра + 15 иг/л золота. &ли испытаны различные комбинации золота и серебра. Степень воздействия комплекса металлов оценивали по интенсивности потребления кислорода бактериями. Показано, что увеличение концентрации золота и серебра в среде заметно снижает дыхательную активность у исходной культуры. Адаптирован-

I 2 3 4 5 6.7 (сут.) Рис.1. Рост бактерий на средех с различными концентрациями серебра

«-контроль; в_0 I мг/л; Л-1 мг/л; о-Ю мг/л О -20 мг/л ; Д -50 мг/л ; х-ЮО мг/л

1 2 3 4 5 6 7 (сут.) Рис.2 Рост бактерий на средах с различными концентрациями

золота

«-контроль: а- 0,1 мг/л; О -2С мг/л ; А- 50 мг/л

мг/л; о-Ю мг/л

ные же штаммы Вас.те,^ег1ит более устойчивы к повышенным совместным концентрациям металлов. У них практически не наблюдается снижение дыхательной активности, что свидетельствует о высоких потенциальных возможностях бактерий адаптироваться и расти на средах с более высокими концентрациями золота и серебра.

БИОТЕХНОЛОГИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА

Разработку технологии бактериального выщелачивания золота С использованием Bac.megateгiшlA 1-7 осуществляли на различных видах золотосодержащего сырья - руде, концентрате, хвостах цианирования. Наиболее благоприятным продуктом для бактериального воздействия на золото являются отвальные хвосты цианирования, вследствие того, что не требуют дополнительного' измельчения и содержат достаточное количество органических веществ.

В связи с этим дальнейшие исследования по оптимизации процесса проводились на хвостах цианирования.Как видно из рис. 3 извлечение золота достигает своих максимальных значе-, кий при выщелачивании из хвостов цианирования 80-82^, в то время как из руды в аналогичных условиях извлекалось 48-54 % а из концентрата 34-38£

Параметры процесса выщелачивания золота из отвальных хвостов 3®

рН и температура.Изучали влияние исходной величины рН • среды на процесс выщелачивания в интервале от 4,5 до 10,5 и температуры от 28 до 43°С. Результаты исследований показали, что наиболее интенсивное растворение золота происходит при рН от 7,5 до 8,5 и температуре от 25 до 30°С.

Соотношение Т:Ж. При культивировании бактерий в гетерогенных условиях большое значение имеет соотношение твердой и жидкой фаз (Т:Ж). Исследовали влияние на бактериальное выщелачивание золота различных соотношений Т:Ж + 1;3, 1;5, 1:7, 1:10 и 1:15..

Было показано, что максимальное извлечение золота достигается при соотношении 1:7, исходном рН среды 7,5-8,5, темпе-

100

' 9

20 <л

80 1' О)

70 2

со 60 »

50 40

20

со

КС

3

8

7

I

6

5

2

ьо

I

5 Ю 15 20- (сут>) .

Рис.3 Рост золоторастворяюших бактерий и выщелачивание золота на

средах с концентратом (I), рудой (2), хвостами цианирования (3)

ратуре 28-30° для всех исследуемых образцов лежалых хвостов ЗИФ.

Подбор питательных сред для культивирования золоторастворяющих бактерий

Золоторастворяющим началом в бактериальном процессе являются метаболиты, накапливающиеся в среде в процессе культивирования .

Питательные'среды для культивирования золоторастворяющих гетеротрофных бактерий как правило, содержат в своем составе пептон, дрожжевой экстракт и другие органические соединения, являющиеся дорогими для промышленного применения. Мы провели поиск и подбор более дешевых отходов пищевой промышленности. Исследовались следующие отходы: белкозин М - отход производства колбасной оболочки; барда - отход в производстве пива; сыворотка - отход молочной промышленности. На минеральной основе пептонной-дрожяевой среды были составлены экспериментальные среды, в которых дрожжевой экстракт и пептон заменяли на • отходы производства. Наиболее усвояемыми органическими субстратами оказались барда и белкозин М, при использовании которых количество жизнеспособных клеток достигало на 4 сутки Ю7-Ю8 в мл. При внесении'в эти среды золота - порошка было установлено, что максимальное растворение его наблюдалось на среде с белкозиком М и достигало 2,735 мг/л (рис.4.).

Для оптимизации среды с белкозином М были проведены 'исследования по плану полного факторного эксперимента по 3 факторам: белкозин М. {^НРО^ и ЩЭО^ при единице варьирования для белкозина М - 0,5 г/л, К^НРО^ - 0,1 г/л, МеЭ0^-0,1 г/л. Коэффициент регрессии рассчитывали как по росту бактерий, так и по концентрации золота в растворе. На основании проведенных исследований и оценки значимости коэффициентов регрессии по-белкозину М, К^НРО^ и можно сделать вывод, что концентра-

ция белкозина М оказывает' влияние на рост бактерий и золото-растворягащую активность, концентрации же исследуемых солей оказывают влияние на рост бактерий, но не влияют на золотораство-ряющую активность.

Рис. 4 Рост Вас. шegaterium а 1-7 (сплошная линия) и

золс?орастворяишая активность (прерыристая линкя-У на средам с отходами производств I - среда с бардой; 2 - среда с молочной сывороткой; 3 - среда с белкозином М

В результате этого была разработана оптимальная питательная среда для культивирования эолоторастворящих бактерий, которая состоит (г): белкозин М - 2,5, KgHPO^ - 0,25, MgSO^ _ 0,2 на I л-водопроводной воды.

Деструкция цианидов и выщелачивание золота из свежих цианистых стоков ЗИФ

Для бактериального выщелачивания золота необычным субстратом являются свежие цианистые сбросы золотоизвлекательных фабрик. Некоторые виды бактерий способны расти на средах с цианидами и утилизировать их (Илялетдинов, 1985).

При микробиологическом исследовании свежих стоков ЗИФ нами были выделены спороносные бактерии, выдергивающие высокие концентрации цианидов в среде. Для определения способности этих бактерий к деструкции цианидов мы культивировали их в свежей хвостовой пульпе с содержанием циана 200 и 100 мг/л с добавлением мясного бульона, белкозина М, отвара хлопкового шрота и рисовой шелухи.

Активная биодеструкция цианидов наблюдалась на средах с белкозином М и отваре рисовой шелухи.

Известно, что разложение цианидов бактериями связано с биосинтезом ферментов и аминокислот, составляющих систему де-токсикации цианидов ( Dorr Patrick etaal ,1989).

Проведенный нами анализ аминокислот выявил, что уменьшение цианидов в среде сопровождается снижением биосинтеза некоторых аминокислот,возрастает количество лизина и метионина. Одновременно с деструкцией цианидов происходило выщелачивание золота из твердой фазы хвостовой пульпы. Процент извлечения его составил 66% на мясном бульоне, 43% на отваре рисовой шелухи и 84% на среде с белкозином.

Полученные результаты подтверждают, что бактерии способны жить в столь агрессивных средах как цианистые стоки. Применяя в процессах биодеструкции штаммы бактерий, максимально разлагающие цианиды и, совмещая процессы детоксикации отходов с доизЕлечением благородных металлов непосредственно в технологическом цикле фабрики, можно создать действующую схему безотходной технологии переработки хвостов цианирования золотоизвле-

кательных фабрик.

Укрупненные лабораторные испытания бактериального

выщелачивания золота из отвальных хвостов золотоиз-влекательных фабрик

Серия укрупненных лабораторных испытаний была проведена с использованием отвальных хвостов Ангренской (Аи -1,1 г/т), Чадакской (Аи -1,5 г/т), Маржанбулакской (Аи -0,87 г/т) фабрик. Условия проведения испытаний: питательная среда на основе белкозина М, культура бактерий Бас. т°еа1;ег1ша А 1-7, рН 8-8,5, *-28-30°, Т:Ж = 1:7,5, аэрация - перемешивание воздухом (8 л/сек.), смена растворов через каждые Ь суток. Эксперименты проводили в ферментере с рабочим обьемом 10 л.

Показано, что растворение золота бактериями из хвостов ЗИФ находится в зависимости от формы его состояния в исходных хвостах.

В присутствии Вас.п^а1;ег:1.ит за 10 суток выщелачивания концентрация золота в хвостах Маржанбулакской ЗИФ снижается до 0,25 г/т, в Ангренской до 0,32 г/т и Чадакской до 0,2 г/т. В более плотных пульпах (Т:Ж = 1;5) содержание золота в остатках составило соответственно 0,6 г/т, 0,52 г/т и 0,3 г/т. Одновременно с золотом отмечали попутное выщелачивание серебра (до 50% от исходного содержания.)

На основании проведенных экспериментов был составлен регламент на проведение укрупненных испытаний по бактериальному выщелачиванию золота из хвостов цианирования золотоизвле-кательных фабрик.

'Таким образом использование природоохранной биотехнологии извлечения золота позволит вовлечь в производство этого металла отвальные хвосты, а в будущем и свежие сто'ки фабрик.

ВЫВОДЫ

I. В различных по формациям золоторудных месторождениях Узбекистана и в водах, проходящих через них, преобладают ассоциации нейтрофильыых гетеротрофных и тионовых бактерий, ацидофильные распределяются микрозонально. Все они способствует геохимическому растворению и миграции золота и серебра. Аналогичные ассоциации бактерий присутствуют и в хвостохрани-

лицах ЗИФ, жизнедеятельность многих из- выявленных ассоциаций способствует деструкции цианидов.

2. Из руд и хвостов цианирования выделено 186 культур гетеротрофных бактерий, которые обладали различной эолотораст-ворящей способностью. Наиболее активные бактерии были отнесены К родам Arthrobacter, Bacillys, Flavobacterium, Mycobacterium .Pseudomonas. Из них большей степенью растворения золота обладали различные штаммы Bac.me'ga-terium, Вас. сегеиз, Вас. subtilis. Для них разработан способ длительного сохранения золоторастворяющей активности на смеси питательной среды

с соответствующим твердым субстратом (1:1).

3. С целью получения промышленно пригодных штаммов бактерий изучена природная устойчивость Bac.fflegaterium, Bac.cereus

и Вас.subtilis к ионам золота и серебра. Показано, что концентрации 50 мг/л золота и 100 мг/л серебра оказывает токсическое влияние на рост клеток и биосинтез белков и аминокислот.

4. В свежей пульпе с высоким содержанием цианидов■наблюдается рост бактерий и биологическая деструкция. Установлено, что одновременно с биодеструкцией цианидов происходит вьпцела--чивание золота из твердой (Тазы

5. Наиболее эффективное выщелачивание золота с участием бактерий происходит при использовании в качестве сырья хвостов цианирования золотоизвлекательных фабрик. Для культивирования золоторастворяющих бактерий была разработана питательная среда на основе отхода пищевой промышленности - белкозина М. Определены оптимальные параметры биотехнологического процесса: Т:Ж =1,7, t -25-28°С, pH 7,5-8,5, среда на основе белкозина. Они могут быть исходгоши для опытно-промышленных испытаний.

Материалы диссертации опубликованы з следующих работах:

1. Сагдиева М.Г., Куканова С.И. Изучение микрофлоры золоторудных месторождений Узбекистана// В сб. "Тезисы докладов республиканского научно-технического совещания" Пути повышения экономической эффективности золотодобывающей промышленности УзССР"-Ташкент-1978-С.39.

2. Садыков A.C., Кахаров А.К., Сагдиева М.Г., Куканова С.И. Борминский С.И. Микрофлора золоторудных месторождений Узбекис-.

тана// ДАН УэССР- № I7-I984-C 52-53.

3. Сагдиева М.Г., Куканова С.И., Борминский С.И. Исследование возможности извлечения золота из хвостов золото-извлекательных фабрик ПО "Узбекзолото" с применением методов бактериального выщелачивания// В сб. материалов Всесоюзного . совещания секции драгоценных металлов МЦМ СССР.- Иркутск-1988-С I3I-I37.

4. Сагдиева М.Г., Куканова С.И., Борминский С.И., кирта-липов ,Буриев С.Б. Применение биотехнологических методов для извлечения металлов из хвостов цианирования золотоизвле-кательных фабрик// В сб. тезисов Международного семинара "Кучное и подземное выщелачивание металлов из руд"-ленинград-I987-C 56-57.

5. Сагдиева М.Г., Куканова С.И., Борминский С.И. Биотехнология: Проблемы извлечения благородных металлов и других ценных элементов из золотосодержащих руд Узбекистана// В сб.: "Проблемы и перспективы развития химии природных и физиологически активных соединений". Изд. ФАН Ташкент, I988-C 413-422.

6. Сагдиева М.Г., Куканова С.И., Берникова JÎ., Шапошников Г.А., Калошина Г.С. А.с. № 1520842.

7. S.Kukanova, M.Sagdieva, Bacteria and gold: problems of microbiological diffusion of metals // JUbIS Congress: Bacteriology & blycology - Osaka, Japan - 1990 - p 38.

8. M.Sagdieva, S.Kukanova, licology and biological methods of destructing cyanidation wastes of gold production // JUM3 Congress Г Bacteriologyic Mycology - Osaka, Japan -1990 - p 38. '

Подписано в печать ТС.02.92 г. саказ f 31. Тираж 70 экз.

Отпечатано на ротапринте СПК5 Аи31. 70СГ7С. г.Ташкент, Зэлодарского, 2Ь. ■