Интенсификация технологии бактериального выщелачивания упорных золотосульфидных концентратов с использовнаием ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии

Заулочный, Павел Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Интенсификация технологии бактериального выщелачивания упорных золотосульфидных концентратов с использовнаием ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии
ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Интенсификация технологии бактериального выщелачивания упорных золотосульфидных концентратов с использовнаием ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии"

4843573

ЗАУЛОЧНЫЙ Павел Александрович

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ БАКТЕРИАЛЬНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УПОРНЫХ ЗОЛОТОСУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АССОЦИАЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВ, ВКЛЮЧАЯ УМЕРЕННО-ТЕРМОФИЛЬНЫЕ

БАКТЕРИИ

Специальность 25.00.13 - Обогащение полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

П О (-V--1

О 3 Оса¿им

Москва-2011

4843573

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии Центральном научно-исследовательском геологоразведочном институте цветных и благородных металлов (ФГУП ЦНИГРИ) в отделе обогащения минерального сырья

Научный руководитель: доктор технических наук

Седельникова Галина Васильевна

Официальные оппоненты: профессор, доктор технических наук

Соложенкин Петр Михайлович

кандидат технических наук Фомченко Наталья Викторовна

Ведущая организация - Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (НИТУ МИСиС)

Защита состоится «15» февраля 2011 г., в 14 час. 00 мин на заседании диссертационного совета № Д 002.074.01 при Институте проблем комплексного освоения недр Российской академии наук по адресу: 111020, г. Москва, Крюковский тупик, д.4; тел./факс 8 (495) 360-89-60

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УРАН ИПКОН РАН.

Автореферат разослан «/и» января 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

Папичев В.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. По итогам работы золотодобывающей промышленности в 2009 году, Россия, обладая высоким ресурсным потенциалом золота в недрах и значительным резервом разведанных месторождений, занимает лишь пятое место среди золотодобывающих стран.

При этом минерально-сырьевая база золота России, по разведанной массе запасов, достаточна для наращивания золотодобычи. Преобладающее количество запасов золота (59 %) сосредоточено в собственно золоторудных месторождениях, из которых четвертую часть составляют упорные золото-мышьяковые руды, характеризующиеся преимущественной или существенной ролью тонкодисперсного золота, связанного с мышьяковистым пиритом и арсенопиритом.

В мировой практике для переработки такого упорного золотосодержащего сырья в основном применяют следующие методы: окислительный обжиг, автоклавное выщелачивание или биогидрометаллургическую технологию. При разработке и выборе новых эффективных процессов извлечения золота из упорного сульфидного сырья специалисты отдают предпочтение гидрометаллургическим методам, так как в этом случае, наряду с достижением высоких технико-экономических показателей, исключается загрязнение окружающей среды вредными газовыми и пылевыми выбросами мышьяка, серы, сурьмы и др. При сравнении автоклавного метода вскрытия упорного золота и биовыщелачивания выявляются некоторые преимущества бактериальной технологии: более высокие показатели по извлечению золота, простота технологического оборудования, более низкие капитальные и эксплуатационные расходы, отсутствие высоких температур и давлений.

Вопросам изучения процесса бактериального окисления упорного золотосодержащего сырья посвящены труды видных отечественных и зарубежных ученых: С.И. Полькин, Э.В. Адамов, В.В. Панин, Г.И. Каравайко, Т.Ф. Кондратьева, Т.А. Пивоварова, Г.В. Седельникова, П.М. Соложенкин, В.П. Небера, A.B. Белый, Brierly C.L., van Aswegen P.C., Silverman M. P., Crundwell F.K., Sand W., Tuovinen О. H. и др.

Существующие способы бактериального окисления упорного золотосодержащего сырья характеризуются большой продолжительностью процесса (5-6 суток) и неполным окислением наиболее упорного золотосодержащего сульфида - пирита (45-60%). Поэтому проблема интенсификации бактериального окисления упорного золотосульфидного j сырья является актуальной. ' i

cS>

Цель работы Интенсификация технологии бактериального окисления упорных золотосульфидных концентратов с использованием ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии.

Основная идея работы заключается в использовании ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, для ускорения процесса биоокисления золотосодержащих сульфидов - арсенопирита и пирита - в двухстадиальном температурном режиме.

Методы исследований: изучение вещественного состава концентрата с применением пробирного и химического анализов (атомно-абсорбционного, масс-спектрометрического и атомно-эмиссионного с индуктивно связанной плазмой), метода анализа изображений, оптической и электронной микроскопии, лабораторных и укрупненно-лабораторных испытаний.

Основные задачи исследований:

- выбор штаммов бактерий для создания ассоциации микроорганизмов эффективно окисляющей золотосодержащие сульфидные минералы упорного концентрата;

- теоретическое изучение процесса биоокисления упорного золотосульфидного концентрата различными ассоциациями микроорганизмов с точки зрения ферментативного катализа;

- исследование условий формирования ассоциации и ее жизнедеятельности в зависимости от основных технологических параметров биовыщелачивания;

- изучение влияния температурного режима на кинетику биоокисления основных золотосодержащих сульфидов ассоциацией микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии;

- разработка технологии бактериального окисления с использованием рекомендуемой ассоциации микроорганизмов на примере упорного концентрата Майского месторождения;

- апробация разработанной технологии для биоокисления концентрата месторождения Кючус.

Научная новизна

1. Впервые исследована кинетика бактериального окисления упорного золотосульфидного концентрата различным консорциумом бактерий с точки зрения теории ферментативного катализа. На основе выполненных расчетов констант скорости окисления сульфидов показаны преимущества использования ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные, по сравнению с монокультурой АасИШоЬасШш/еггоохИаю.

2. Установлено, что в процессе бактериального окисления арсенопирита определяющую роль выполняют бактерии АасИМоЪасШт /еггоох'к1ат. Интенсификация его биоокисления ассоциацией

микроорганизмов происходит в результате ускорения окисления промежуточных продуктов реакции.

3. Установлено, что при использовании рекомендуемой ассоциации бактерий с изменением температуры с 32°С до 42°С уменьшается энергия активации, увеличивается скорость биовыщелачивания в 1,7 раза и повышается степень окисления пирита.

Практическое значение работы заключается в разработке двухстадиалыюй технологии биоокисления упорных золотосульфидных концентратов с применением ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, которая обеспечивает высокую степень окисления сульфидов и высокое извлечение золота - 94-98% при снижении продолжительности процесса со 120 до 90-96 часов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов, полученных в диссертационной работе, основывается на использовании большого объема экспериментальных данных, их статистической обработке, современных методах химического анализа.

Личный вклад автора заключается в проведении литературного обзора, постановке цели и задач исследований, выполнении экспериментов по бактериальному выщелачиванию упорных золотосульфидных концентратов и извлечению золота из продуктов биоокисления, теоретических расчетов кинетических параметров процесса биоокисления сульфидов различными ассоциациями бактерий, анализе и обобщении полученных результатов.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Научно-обоснованный выбор ассоциации хемолитотрофных микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, для интенсификации процесса бактериального выщелачивания упорных золотосульфидных концентратов основан на изучении кинетических закономерностей процесса окисления сульфидных минералов различными культурами бактерий и формировании ассоциации, характеризующейся видовым и родовым разнообразием бактерий, обладающих наибольшей активностью к окислению сульфидов и «вскрытию» упорного золота в оптимальных для них условиях.

2. Бактериальное окисление основного золотосодержащего минерала -арсенопирита - с помощью ассоциации микроорганизмов, включающей умеренно-термофильные бактерии, рекомендуется проводить в мезофильных условиях при 1=34-36°С, в которых наибольшую окислительную активность имеют штаммы АасИШоЬасШш ferrooxidans, о чем свидетельствуют практически неизменные значения кинетических параметров процесса:

предельная скорость ферментативной реакции и кажущаяся константа Михаэлиса, которые не зависят от видового разнообразия микроорганизмов в исследуемых ассоциациях.

3. Повышение максимальной скорости бактериального окисления пирита (с 3,45 до 5,42 г/л в сутки) и доокисление элементной серы эффективнее протекает в умеренно-термофильных условиях при t=38-42°C с использованием ассоциации микроорганизмов, включающей умеренно-термофильные бактерии Sulfobacillus и археи Ferroplasma.

4. Разработанная технология и режимы бактериального выщелачивания золотосульфидного концентрата с применением ассоциации микроорганизмов, включающей умеренно-термофильные бактерии, предусматривает двухстадиальное окисление: на I стадии при t=34-36°C -преимущественно арсенопирита, на II стадии при температуре t=38-42°C -пирита и обеспечивает эффективную переработку концентратов пирит-арсенопиритового типа с высокой степенью окисления: 98,7% арсенопирита и 87,3% пирита, извлечение золота 98% при снижении продолжительности выщелачивания со 120 до 90 часов.

Реализация результатов работы. Рекомендуемая

биогидрометаллургическая технология использована в ОАО «Якутская горная компания» при разработке технологического регламента и составлении технико-экономического обоснования для проектирования промышленного предприятия по переработке упорных руд Юочусского месторождения.

Апробация работы: Основные результаты работы и ее отдельные положения докладывались на научном симпозиуме «Неделя горняка» (20072010, Москва); на 4-ой и 5-ой Международной научной щколе молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (2007, 2008, Москва); на научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные проблемы геологического изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых» (2008, Москва); на Международном конгрессе обогатителей «International Mineral and Process Congress» (2008, China, Beijing; 2010, Australia, Brisbane); на V-м Московском Международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (2009, Москва); на VII-м конгрессе обогатителей стран СНГ (2009, Москва).

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 1 статья планируется к изданию в Цветных металлах №1,2011 г.

Объем работы. Диссертация изложена на 168 стр., состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка использованной литературы из 153 наименований, содержит 57 рисунков и 23 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы исследований, сформулированы цель, идея и задачи работы, основные защищаемые положения, научная новизна, практическая значимость, приведены сведения о методах исследований, апробации работы и публикациях автора.

НАПРАВЛЕНИЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ БИООКИСЛЕНИЯ УПОРНЫХ ЗОЛОТОСУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

Ведущую роль в биогидрометаллургических технологиях переработки различного минерального сырья играют бактерии Ас'ШЫоЬасШш /еггоох'кЗат (А,/еггоох'1с1а№). Их несомненными преимуществами являются: способность окислять большой круг субстратов и адаптироваться к окружающим условиям среды.

Процессы бактериального выщелачивания сульфидных минералов характеризуются постоянными изменениями физико-химических параметров пульпы: происходит накопление ионов тяжелых металлов, увеличивается кислотность пульпы, в результате чего активность данных бактерий падает, что приводит к снижению скорости выщелачивания.

Основной тенденцией интенсификации процесса бактериального окисления сульфидных руд и концентратов является использование ассоциаций микроорганизмов АМиЫоЬасШю с новыми высокоэффективными штаммами бактерий, способными окислять сульфидные минералы, Ре+2 и элементную серу в широком интервале значений рН и температуры, что должно позволить проводить процесс в условиях гибкого регулирования физико-химических параметров пульпы.

В ЦНИГРИ, совместно с сотрудниками ИНМИ РАН, проведен качественный анализ микрофлоры технологических пульп чанового биоокисления упорных золотосульфидных концентратов, в результате чего был установлен широкий спектр микроорганизмов, участвующих в процессах биоокисления: выявлены бактерии родов АасИМоЬасШш, ЬерШяртИит, Яи1/оЬасШи.ч, а также архебактерии, принадлежащие к роду Реггоркита.

Впервые идея регулирования температуры в процессе биовыщелачивания была выдвинута ИНМИ РАН (Меламуд, 1999). Было

показано, что при выщелачивании упорного золотосульфидного концентрата Нежданинского месторождения с применением ассоциации бактерий АсШМоЬасШш /еггоох'кЗапя и 8и1/оЬасШш ¡кегтоБи^оох'^апз в переменном температурном режиме достигается интенсификация процесса по сравнению с постоянной температурой 30°С. Однако авторы не обосновали температурный режим первой стадии биоокисления и не изучили влияние родового и видового разнообразия ассоциации микроорганизмов на процесс бактериального выщелачивания.

В настоящей работе выполнены исследования по научному обоснованию выбора бактерий для создания ассоциации микроорганизмов, эффективно окисляющей сульфидные золотосодержащие минералы, путем изучения потенциальной активности биоокисления различных энергетических субстратов представителями родов АасИШоЬасШш, ЬерШртИит, 8и1/оЬасШи.<; и Реггор1ахта, а также кинетических закономерностей бактериального выщелачивания упорного золотосульфидного концентрата ассоциациями различного состава, и влияния температуры на биовыщелачивание основных золотосульфидных минералов.

ВЫБОР БАКТЕРИЙ И КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ

БИООКИСЛЕНИЯ СУЛЬФИДНЫХ МИНЕРАЛОВ РАЗЛИЧНЫМИ АССОЦИАЦИЯМИ БАКТЕРИЙ

Одним из основных биологических факторов, по которому можно оценить активность микроорганизмов и скорость окисления энергетических субстратов является максимальная удельная скорость роста бактерий на данном субстрате.

Сравнительный анализ данных Кондратьевой Т.Ф., Пивоваровой Т.А. и др. по скорости роста бактерий в оптимальных для них условиях на различных энергетических субстратах показал, что бактерии ^иЦоЪасШш являются наиболее активными при росте на Ре+2, пирите и элементной сере при повышенных температурах. В мезофильных условиях наибольшей скоростью роста обладают: при использовании элементной серы в качестве субстрата АасИШоЬасШш ¡Ьюох'икт (ЛлЫо(тс1ат), а при использовании закисного железа при повышенной кислотности - ЬерШртИит /еггох1с1ап.ч (.Ь./еггох'к}аж). Использование архей РеггорШта для окисления Бе+2 также перспективно при пониженных значениях рН пульпы. Однако данные археи не всегда обнаруживались в пульпах биовыщелачивания. Вследствие этого при формировании ассоциации, включающей умеренно-термофильные бактерии, были взяты микроорганизмы А./еггоох1с1аш и АлМоохгскхт, Ь./еггоох1с1ат и Би^оЪасШш.

Для проведения экспериментов по определению кинетических параметров процесса бактериального окисления сульфидных минералов использовали три различных консорциума бактерий: монокультура мезофильных Л./еггоох1с1ап5\ ассоциация I, состоящая из Л./еггоохШапх + А.МоохИат и ассоциация II, включающая умеренно-термофильные микроорганизмы: А./еггоох'1с1ат + Лл1иостс1ап$ + 8и1/оЬасШт + ЬерШртИит.

Исследования проводили на концентрате Майского месторождения с содержанием золота 98,0 г/т, арсенопирита 10,0%, пирита 30,4%. Упорность концентрата обуславливается тонкой вкрапленностью золота в сульфиды. Извлечение золота цианированием составляет 11,6%. Бактериальное окисление концентрата проводилось в непрерывном режиме при Г~32-34°С, Т:Ж=1:5 и продолжительности процесса 120 часов.

Результаты изучения кинетики бактериального окисления сульфидных минералов показывают, что рассматриваемый процесс протекает наиболее интенсивно при использовании ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии (рисунок 1).

-монокультура —•—ассоциация 1 —В— ассоциация 2

-монокультура -ассоциация 1 —И— ассоциация 2 —

-1-г-

0 24 48 72 96 120 Продолжительность процесса, час

а) б)

Рисунок 1 - Изменение содержания арсенопирита (а) и пирита (б) в продуктах бактериального окисления в зависимости от продолжительности процесса

* В соответствие с теорией ферментативного катализа все расчеты констант (Михаэлиса и ингибирования), а также предельной скорости ферментативной реакции, ведутся в размерности «грамм на литр». Поэтому нами был проведен перерасчет процентного содержания арсенопирита и пирита в твердой фазе на содержание в «г/л» (масса твердой фазы в пересчете на объем раствора)

Так содержание арсенопирита после 120-ти часов биовыщелачивания снижается с 18,83 г/л до 0,67, 0,33 и 0,14 г/л* при использовании монокультуры и ассоциации I и II, соответственно. Для пирита эти значения составили 19,36, 14,17 и 8,56 г/л, соответственно, при исходном его содержании 57,23 г/л.

Процессы, протекающие в результате бактериального окисления упорного сульфидного золотосодержащего сырья, подчиняются теории ферментативного катализа, и описываются уравнением Михаэлиса-Ментен, дифференциальная форма которого следующая:

¿Я Ут[8]

~7~ = Т-Г77Т'где

ат Кт(каж)

[5] - концентрация субстрата в твердой фазе, г/л;

Кт(каж) ~ кажущаяся константа Михаэлиса, г/л;

Ут - максимально возможная скорость реакции, г/(л-ч).

Для определения параметров Ут и К^ж.) необходимо проинтегрировать уравнение (1) при начальных условиях [Б] = [80], т = 0. Далее, проводя преобразования, получаем:

Г 1 Кт(кш) где

'[Л [5]

г - продолжительность процесса биоокисления, час;

[5']о - начальное содержание субстрата в твердой фазе, г/л.

Для определения кинетических параметров окисления золото-мышьяковых концентратов нами построены графики, отражающие зависимость (2) для реакций биоокисления арсенопирита и пирита концентрата Майского месторождения с использованием данных кинетических кривых биоокисления (рисунок 1).

Результаты определения максимальной скорости реакции и кажущейся константы Михаэлиса реакций биоокисления арсенопирита и пирита Майского месторождения с использованием культур микроорганизмов различного состава указывают на то, что ферментативные процессы окисления сульфидных компонентов концентратов протекают со значительным конкурентным ингибированием продуктами реакций, что согласуется с ранее проведенными исследованиями для монокультуры А./еггоохЫат.

Максимальные значения скоростей реакций и констант Михаэлиса, полученные с использованием данных полной кинетической кривой

биоокислепия, при иигибирующем действии продуктов реакций, принято называть эффективными кинетическими параметрами Ут(каж.) и

^т(каж) -Окончательное уравнение, выражающее зависимость

концентрации продукта ферментативной реакции от времени, с учетом конкурентного иигибирования имеет вид:

Кт(каж) (1

Р Ут__^ КР 1п [% (5)

г , Кт(каж) „ Кт(каж)ч СТо4-Р] 1---;-- г-(1--)

Кр Кр

По результатам определения V,фаж)И невозможно

определить константы Кт(каж)_, Кр и У,„, так как имеем два уравнения с тремя неизвестными. Одним из способов решения данной задачи является графический метод определения начальных скоростей. Представив

обработанные результаты экспериментов в координатах —^— и и

1пф 1пД)

и О

экстраполируя ординату к значению ——, равному Бо, на прямой

1п(-Ч>)

зависимости получим точку с координатами 80 и Бо/Уд. Прямая, проведенная из начала координат до этой точки, пересекает прямую г

зависимости —-— от —, в точке, соответствующей начальному

1п(-°) 1п(-0-) Я 5

времени реакции (в которой ингнбирование продуктом реакции отсутствует) и, следовательно, 1 / У0 равно тангенсу наклона проведенной прямой к абсциссе. При

условии, когда Ьо равно исходному содержанию выщелачиваемого минерала имеет место равенство 1/У0=1/Ут .

Результаты определения кинетических параметров биоокисления арсенопирита и пирита различными ассоциациями микроорганизмов приведены в таблице 1 и 2.

При выщелачивании арсенопирита, как следует из таблицы 1, параметр Ут, характеризующий предельную скорость ферментативной реакции, не изменяется при увеличении видового разнообразия микроорганизмов в используемой ассоциации. Это указывает на то, что процесс окисления

арсенопирита протекает, в основном, благодаря бактериям А./еггоох1с1а№. На

это же указывает и постоянная величина Кт^каж ^, которая характеризует

прочность связывания субстрата ферментом.

Улучшение кинетики бактериального окисления арсенопирита при использовании ассоциаций различного состава можно объяснить тем, что происходит увеличение скорости биоокисления промежуточных продуктов реакций выщелачивания арсенопирита на что указывает увеличение константы ингибирования.

Таблица 1 - Кинетические параметры процесса биоокисления арсенопирита Майского месторождения___

Параметры монокультура ассоциация I ассоциация II

Кт(каж.), г/(л-час) -0,721 -1,171 -2,152

Кт{ёасе .) , г/л -31,480 -39,252 -55,989

Ущ, г/(л-час) 1,240 1,238 1,242

Кт(каж.) , г/л 2,727 2,760 2,745

кр, г/л 0,99 1,342 1,740

Таблица 2 - Кинетические параметры процесса биоокисления пирита Майского месторождения___

Параметры монокультура ассоциация I ассоциация II

^т(каж.) , г/(л-Час) -0,474 -1,142 -1,998

Кт(каж.), Г/л -87,178 -128,486 -151,025

^т, г/(л-час) 0,960 0,975 1,335

Кт{каж.), г/л 3,455 3,55 5,425

к р, г/л 1,140 1,917 3,253

Анализ изменения кинетических параметров процесса биоокисления пирита Майского месторождения ассоциациями микроорганизмов различного состава (таблица 2) позволяет сделать следующие заключения.

При использовании ассоциации I бактерий А./еггоох1с1ап$ и А.0иоохИап5, как и в случае с арсенопиритом, улучшение кинетики выщелачивания пирита происходит за счет ускорения окисления промежуточных продуктов

выщелачивания, в частности серы элементной. На это указывает то, что параметры Ут и Кт^каж ^ остаются неизменными, а Кр увеличивается.

При сравнении данных коэффициентов, найденных для ассоциации II микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, видно, что происходит увеличение предельной скорости ферментативной реакции с

0,960 до 1,335 г/(л-час) и увеличение Кт(каж ^ с -3,5 до 5,4 г/л. Это

объясняется тем, что даже в мезофильных условиях (не оптимальных для микроорганизмов Би1/оЬасШга температуре), скорость биоокисления пирита бактериями рода 5и1/оЬасШш выше скорости биоокисления бактериями А./еггоох1с1ат. При этом бактерии рода БиЦоЬасШиь наряду с бактериями А.Моох1с1ат участвуют также в биоокислении Б0 (по данным химического анализа самое низкое содержание элементной серы в остатках БВ определено при использовании ассоциации II).

По данным полных кинетических кривых (рисунок 2 а, б) были рассчитаны константы скорости окисления основных сульфидных компонентов концентрата.

Для кинетических реакций первого или близких к первому порядку, можно применить метод расчета констант скорости реакций через концентрацию продукта реакции и воспользоваться следующим уравнением:

[Р] - концентрация продукта реакции в момент времени т, [Р]ж - концентрация продукта реакции после завершения реакции, т - продолжительность процесса, час к - константа скорости биоокисления, ч"1.

Уравнение (6) линеаризуется в координатах и по тангенсу угла наклона полученной прямой к оси абсцисс определяется константа скорости реакции биоокисления арсенопирита (рисунок 2 а) и пирита (рисунок 2 б).

Результаты расчетов констант скорости биоокисления основных золотосодержащих минералов представлены в таблице 3, из которой следует, что значение константы повышается при увеличении видового и родового разнообразия микроорганизмов в используемом консорциуме бактерий для выщелачивания упорного золотосодержащего концентрата.

\Р ■

1п 1 00-1 - г, где

(5)

(6)

Наибольшие значения константы скорости биоокисления арсенопирита и пирита достигаются при использовании ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии.

Продолжительность, час Продолжительность, час

а) б)

Рисунок 2 - Определение констант скорости биоокисления

арсенопирита (а) и пирита (б) Майского концентрата различным

консорциумом бактерий: 1 - монокультура; 2 - ассоциация I; 3 — ассоциация II.

Таблица 3 - Константы скорости биоокисления арсенопирита и пирита концентрата Майского м есторождения с использованием различного консорциума бактерий. ___

Консорциум бактерий Константа скорости биоокисления, час"1

Арсенопирит Пирит

Монокультура 0,027 0,009

Ассоциация I 0,033 0,012

Ассоциация II 0,041 0,016

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ АССОЦИАЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВ В ПРОЦЕССЕ БИООКИСЛЕНИЯ УПОРНЫХ ЗОЛОТОСУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

Наличие в пульпе бактериального выщелачивания микроорганизмов различных видов и родов ставит задачу по изучению влияния основных

технологических факторов (кислотности среды и температуры) процесса биовыщелачивания на количественный и качественный состав ассоциации с целью определения оптимальных параметров технологии биоокисления.

На базе результатов микробиологического анализа среды выщелачивания по биовыщелачиванию сульфидных золотом ышьяковых концентратов различного состава с использованием, как монокультуры, так и ассоциаций бактерий, проведена статистическая обработка массива данных по выявлению зависимости между концентрацией клеток микроорганизмов в жидкой фазе и температурой ведения биопроцесса. Полученные данные сведены в диаграмму, представленную на рисунке 3.

ЗиИоЬасШщ Реггор1азта ЬерШвртИит АЛиоозайам А^егкх^аш

О 11 22 33 44 55 66 Температура, °С

13 Область оптимальных температур жизнедеятельности микроорганизмов □ Область температур жизнедеятельности микроорганизмов

Рисунок 3 - Области температур жизнедеятельности и активного роста различных микроорганизмов

По результатам изучения состава ассоциации микроорганизмов установлено, что в зависимости от температурного режима в процессе биоокисления упорного золотосодержащего сырья могут участвовать:

• при температуре от 28°С до 45°С - ассоциация микроорганизмов из штаммов бактерий 4-х родов (АасИМоЬасШш, ЬерЮ.чр1гШит, РегюрЫта и 8и1/оЬасН1ш);

• при температуре около 45°С - ассоциация микроорганизмов из штаммов бактерий 2-х родов (РеггорШэта и Би^оЪасШиз);

• при температуре более 45°С - только штаммы бактерий рода 8и1/оЬасШш.

Таким образом, в зависимости от температурного режима ведения процесса биоокисления сульфидного золотосодержащего сырья и наличия необходимых энергетических субстратов будет доминировать та или иная

температурная группа микроорганизмов.

Изучение влияния кислотности пульпы (рисунок 4) на численный состав микроорганизмов различных родов, входящих в ассоциацию, показало, что наиболее оптимальными значениями рН являются: для бактерий рода АсЫИЫоЪасШт - 1,9-2,1; ЬерЮъртИит - 1,6-1,9; Реггор1а.та - 1,5-1,7; 8а1/оЬасШш -1,6-1,8.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА БИООКИСЛЕНИЕ АРСЕНОПИРИТА

И ПИРИТА АССОЦИАЦИЕЙ МИКРООРГАНИЗМОВ, ВКЛЮЧАЯ УМЕРЕННО-ТЕРМОФИЛЬНЫЕ БАКТЕРИИ

Скорость выщелачивания зависит от многих факторов: концентрации реагентов, температуры, скорости перемешивания, поверхности твердой фазы и др. Установление лимитирующей стадии и определение зависимости скорости процесса от основных технологических параметров позволяет оптимизировать условия бактериального выщелачивания концентратов и определить пути управления процессом окисления золотосодержащих сульфидов.

Выше было показано, что при различных температурах формируются ассоциации различного состава. Вследствие этого целесообразно было изучить влияние температурного фактора на биоокисление сульфидного мышьяка и железа ассоциацией микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии.

Результаты проведенного исследования представлены на рисунке 5, из которого видно, что наиболее активно арсенопирит окисляется при температуре 34-36°С.

Установлено, что в процессе бактериального выщелачивания концентрата Майского месторождения после 48 часов происходит ускорение окисления сульфидного железа при повышенных температурах (38-42°С) по сравнению с остальными температурными режимами. Это происходит в результате того, что к этому времени основная часть арсенопирита окисляется и начинается селективное окисление пирита, которое, как следует из данного эксперимента, происходит более активно при повышенных температурах.

1 1,3 1,6 1,9 2,2 рН

а)

'Л

1 1,3 16 1,9 2,2

1 1,3 1,6 1,9 2,2 рН

б)

Д)

„ 1

• 1 8 «

• . А

2 ч»

1 1

1 1,3 16 1,9 2,2 рН

в)

Рисунок 4 — Влияние кислотности пульпы на 1 - максимально наблюдаемое, 2 - минимально наблюдаемое количество

бактерий: а) А./еггоох1с}а№, б) Л.1/иоохк/ат, в) Ь./еггоохгс1ат, г) Реггоркюта, д) 8и1/оЬасШиз при биоокислении сульфидного

золотосодержащего сырья.

Продолжительность, час

Рисунок 5 - Кинетика биоокисления сульфидных мышьяка и железа концентрата Майского месторождения ассоциацией II микроорганизмов, включая умеренно-термофильные, при различных температурах: 1 - 32°С; 2 -34-36°С; 3 - 38-42°С

Для подтверждения данного факта была изучена зависимость скорости окисления пирита после выщелачивания сульфидного мышьяка. С этой целью был наработан продукт бактериального окисления, характеризующийся наличием арсенопирита в количестве 0,8% и пирита 20,1%. В статическом режиме биоокисления была исследована зависимость скорости окисления пирита ассоциацией микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, при различных температурах: 32°С, 34-36°С и 38-42°С. Рисунок 6 отображает изменение ОВП пульпы и концентрации Ре+3 растворе в зависимости от продолжительности процесса при различных температурах.

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод о том, что процессы биовыщелачивания пирита активнее протекают при повышенных температурах: 38-42°С. Об этом свидетельствует более высокое значение ОВП на протяжении всего бактериального выщелачивания в умеренно-термофильных условиях: к 120 часам это значение составило 780 мВ, по сравнению с 722 мВ для температурного режима 32°С. Отмечается и более

сильное закисление пульпы при повышенных температурах, что может свидетельствовать об активном протекании окисления пирита, сопровождающееся образованием серной кислоты.

24 48 72 96 120 Продолжительность, час

Продолжительность, час

а) б)

Рисунок 6 - Изменение ОВП пульпы (а) и концентрации окисного железа в бактериальных растворах (б) в зависимости от продолжительности процесса биовыщелачивания при различных температурах: 1 - 32°С; 2 - 34-36°С; 3 - 38-42°С

Количество Ре+3 к 120 часам биовыщелачивания пирита Майского месторождения в умеренно-термофильных условиях больше, чем при 1=32°С и составляет 25,2 г/л по сравнению с 20,4 г/л.

Результаты химического анализа твердых продуктов бактериального окисления пирита концентрата Майского месторождения представлены на рисунке 7. Полученные данные свидетельствуют о том, что процессы бактериального окисления пирита активнее протекают в умеренно-термофильных условиях: содержание сульфидного железа к 120 часам биовыщелачивания снижается с исходных 9,36% до 2,24, 1,51 и 1,02% для температуры 32, 34-36 и 38-42°С соответственно.

Экспериментальными исследованиями установлено влияние температурного фактора на биоокисление пирита концентрата месторождения Майское. Константа скорости реакции окисления РеБ2 увеличивается с 0,012 до 0,021 час"1 при увеличении температуры процесса с 32°С до 42°С.

О 24 48 72 96 120 Продолжительность, час

24 48 72 96 Продолжительность, час

а) б)

Рисунок 7 - Изменение содержания сульфидных форм железа (а) и серы (б) в кеках биоокисления пирита при различных температурах: 1 - 32°С; 2 - 34-36°С; 3 - 38-42°С

Для определения лимитирующей стадии процесса биовыщелачивания необходимо определить кажущуюся энергию активации пирита. Для этого воспользуемся уравнением Аррениуса, описывающим зависимость константы скорости реакции от температуры:

-Е

к = к0-е~м (7)

где Т - абсолютная температура, °К, к0 - предэкспоненциальный множитель, Е - энергия активации, кДж/моль, К - газовая постоянная, равная 8,314 Дж/моль' град.

В результате преобразований получаем:

= (8)

ьк2 2,Ж Тг Т2 Расчет показывает, что в исследуемом интервале температуры величина кажущейся энергии активации пирита составляет 35,1 кДж/моль, что свидетельствует о том, что процесс биоокисления пирита упорного золотосодержащего сырья лимитируется биохимической стадией реакции выщелачивания.

Зависимость скорости реакции от температуры выражается величиной температурного коэффициента а(т), который связан с энергией активации соотношением:

а(Т) = етт+т (9)

Для нашего случая величина коэффициента равна 0(Т)=1,7. Следовательно, при повышении температуры с 32°С до 42°С скорость реакции биоокисления гафита увеличивается в 1,7 раза. Рост скорости окисления пирита приводит к увеличению степени его окисления с повышением температуры при биовыщелачивании упорного золотосодержащего концентрата. После 120 часов биовыщелачивания степень окисления пирита составляет 76,02, 83,86 и 89,14% для 32, 34-36 и 38-42°С соответственно (рисунок 8).

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДВУХСТАДИАЛЬНОГО БИООКИСЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА МАЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Разработка технологии двухстадиального биоокисления упорного золотосульфидного концентрата Майского месторождения проводилась на укрупненно-лабораторной установке в непрерывном режиме бактериального выщелачивания.

В результате проведенных испытаний установлено (таблица 4), что в процессе двухстадиального бактериального окиения упорного золотосодержащего концентрата Майского месторождения обеспечивается высокая активность бактерий, что приводит к эффективному окислению

Продолжительность процесса, час

Рисунок 8 - Кинетика биоокисления пирита в статическом режиме ассоциацией микроорганизмов при различных температурных условиях: 1 -32°С; 2 - 34-36°С; 3 - 38-42°С

сульфидных минералов. На это указывают непрерывный рост ОВП с 720 мВ до 760 мВ к 90 часам, а также концентраций ионов Ре+3 и Аб+5 с 4,2 до 21,6 г/л и с 2,15 до 4,9 г/л соответственно. Окисление Бе"1"2 и Ав^3 завершается к 54 часам процесса. По данным химического анализа к 90 часам содержание сульфидной формы мышьяка снижается с 4,6 до 0,08%, железа с 17,58 до 2,35% и серы с 18,42 до 2,61%. Степень окисления основных сульфидных минералов - арсенопирита и пирита - составляет 98,7 и 81,2% соответственно (рисунок 9).

Таблица 4 - Основные физико-химические параметры пульпы в процессе двухстадиального бактериального выщелачивания концентрата Майского месторождения__

Параметры Стадия биоокисления

I II

Температура, °С 34-36 38-42

Продолжительность, час 36 54 72 90 108

РН 2,02 1,72 1,7 1,68 1,65

ЕЬ, мВ 720 730 740 760 780

Выход продукта БИО, % 89,4 86,6 82,8 76,7 75,7

Концентрация, г/л

1-е 4,2 8,7 14,7 21,6 27,6

0,8 0,0 0,0 0,0 0,0

2,15 3,18 3,4 4,9 5,2

0,28 0,0 0,0 0,0 0,0

Активность биомассы по потреблению кислорода в пульпе, мкл/мл-мин. 3,1 3,7 4,4 5,2 5,2

Селективность процесса биоокисления сульфидов подтверждается данными, полученными с помощью растрового электронного микроскопа. Отмечается, что после 36 часов биоокисления зерна арсенопирита значительно подверглись процессу окисления, а зерна пирита затронуты процессом выщелачивания слабо. После 72-х часов биовыщелачивания наблюдается более значительное окисление пирита.

В процессе

двухстадиального биоокисления реализуется селективное протекание процесса выщелачивания концентрата: на 1-ой стадии в первые 54 часа происходит окисление арсенопирита до 94,5%, пирит окисляется всего на 61,57%. На П-ой стадии при увеличении температуры происходит преимуществ енное доокисление пирита до 87,28%, а также практически полностью завершается окисление арсенопирита - 98,7%.

Продукты бактериального окисления подвергались

гидрометаллургической переработке по схеме: сгущение (фильтрация) -нейтрализация - аэрация - сорбционное цианирование. Аэрацию нейтрализованной пульпы проводили при рН=11,0-11,5 в течение 3-х часов.

Сорбционное цианирование осуществляли в следующих условиях: Q-JaCN"! >0 г/л, Ссао=0,1-0,2 г/л, расход Pb(N03)2 = 0,3 кг/т, продолжительность 24 часа, загрузка смолы марки АМ-2Б - 10% масс. В результате сорбционного цианирования кека биоокисления получены хвосты с содержанием золота 2,4 г/т. Извлечение золота из исходного концентрата составило 98%.

Бактериальные растворы направляли на обезвреживание мышьяка и железа методом осаждения с получением экологически безопасных труднорастворимых осадков арсената железа.

По результатам выполненных исследований разработана технологическая схема биогидрометаллургической переработки упорных золотосодержащих концентратов (рисунок 10), включающая двухстадиальное бактериальное выщелачивание с применением ассоциации умеренно-термофильных бактерий, гидрометаллургическую переработку

36 54 72 90 108

Продолжительность биоокисления, час

•арсенопирит —в—пирит

Рисунок 9 - Степень окисления сульфидных минералов при двухстадиальном

бактериальном выщелачивании концентрата ассоциацией микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии.

биомасса

Концентрат

воздух, вода

питательная среда

I стадия бактериального выщелачивания _(окисление арсенопирита)_

пульпа

II стадия бактериального выщелачивания _(окисление пирита)_

пульпа ^

Сгущение или фильтрация

воздух

бактериальный раствор СаСО.1, СаО

сгущенный продукт

воздух

вода

КаСИ, РЬ(ЫОэ)2

СаО

Осаждение Аэ

г-

Сгущение

Нейтрализация, аэрация ^ пульпа

Сорбционное цианирование

В оборот

насыщенный сорбент пульпа

Са(ОС1)2

В хвостохранилшце

Десорбция, регенерация смолы

Обезвреживание

В оборот

пульпа

В хвостохранилшце

^катодный осадок

Плавка

Электролиз

раствор В обо ют

Сплав Доре

Рисунок 10 - Технологическая схема биогидрометаллургической переработки упорных золотосульфидных концентратов, основанная на двухстадиальном бактериальном выщелачивании с использованием ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии.

полученных кеков биоокисления с извлечением благородных металлов и обезвреживание мышьяксодержащих растворов.

Ожидаемый экономический эффект от использования рекомендуемой технологии при производительности предприятия 1 млн. т. руды в год достигается в результате повышения извлечения золота с 94,6 до 98%, что выражается в дополнительном производстве металла в количестве 400 кг в год и в денежном эквиваленте составляет 15 млн. долл./год.

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННОЙ

ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ БИООКИСЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАТОВ ПИРИТ-АРСЕНОПИРИТНОГО ТИПА

Принимая во внимание значительные запасы золота в месторождениях с упорными рудами, представлялось целесообразным проверить возможность применения разработанной технологии биоокисления для переработки пирит-арсенопиритного концентрата Кючусского месторождения, отличающегося химическим составом и соотношением арсенопирита и пирита 1:1,1

Исследуемый концентрат имел следующий состав: 7,03% пирита, 6,58% арсенопирита, 18,0 г/т золота.

Фазовым анализом на золото установлено низкое количество цианируемого золота - 16,68% и 78,17% тонковкрапленного в сульфиды, что указывает на упорный характер концентрата.

Проведенные исследования по двухстадиальному бактериальному выщелачиванию концентрата с применением ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, показали высокую эффективность использования биотехнологии для окисления сульфидных минералов. Установлено, что в области рН=1,65-1,77, Т:Ж=1:5 и продолжительности биоокисления 96 часов достигается высокая степень окисления сульфидных минералов: 99,11% арсенопирита, 73,76% пирита.

В результате гидрометаллурпиеской переработки продукта биоокисления достигается высокое извлечение золота: 94,65% при его содержании в хвостах цианирования 1,02 г/т. Разработанная технология бактериального выщелачивания использована при разработке технологического регламента биогидрометаллургической переработки концентрата Кючусского месторождения.

Полученные положительные результаты указывают на универсальность разработанной технологии и целесообразность распространения ее на другие объекты упорного золотосодержащего сырья.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной научно-технической задачи по разработке двухстадиальной технологии бактериального окисления упорных золотосульфидных концентратов ассоциацией микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, которая обеспечивает высокую степень окисления сульфидных золотосодержащих минералов и высокое извлечение золота в процессе последующего цианирования продукта биоокисления при снижении продолжительности бактериального выщелачивания. По результатам работы можно сделать следующие выводы:

1. Результаты изучения потенциальной активности различных микроорганизмов показывают, что для бактериального выщелачивания упорного золотосульфидного концентрата рекомендуется применение ассоциации микроорганизмов, состоящей из бактерий А.[еггоох1с!ат, А.Моохг/Запя, Ь./еггоох'к1ат и БиУ'оЬасШт.

2. Изучение кинетических закономерностей бактериального окисления упорного золотосульфидного концентрата Майского месторождения ассоциациями микроорганизмов различного состава показало, что увеличение родового и видового разнообразия бактерий в пульпе биовыщелачивания приводит к интенсификации процессов окисления основных сульфидных минералов. В процессе бактериального окисления арсенопирита доминирующую роль выполняют микроорганизмы АасИМоЪасШш }еггоох1йаю, а улучшение кинетики выщелачивания арсенопирита при использовании ассоциации микроорганизмов II происходит за счет интенсификации окисления промежуточных продуктов биовыщелачивания арсенопирита бактериями ЪерЮщпИит, 8и1/оЪасШт и АлЫоохгйапн. Ускорение растворения пирита происходит в основном за счет применения умеренно-термофильных бактерий, которые, наряду с А.МоохШат, участвуют в биоокислении элементной серы.

3. Изучение влияния температуры в диапазоне 32-42°С на процесс бактериального окисления сульфидных минералов позволило установить, что наибольшая скорость окисления арсенопирита ассоциацией микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, достигается при температуре 34-36°С, пирита при 38-42°С. Величина кажущейся энергии активации пирита составляет 35,1 кДж/моль, что свидетельствует о том, что процесс биоокисления пирита протекает в кинетической области и лимитируется скоростью биохимической реакции. Рассчитан температурный коэффициент сс(Т), который составляет 1,7 и показывает, что при увеличении температуры с 32 до 42°С скорость реакции биоокисления пирита увеличивается в 1,7 раза.

4. Разработан процесс двухстаднального бактериального окисления концентрата Майского месторождения, предусматривающий переменный температурный режим: на первой стадии температура пульпы поддерживается на уровне 34-36°С, что обеспечивает максимальную скорость окисления основного золотосодержащего минерала - арсенопирита, на второй стадии температура процесса повышается до 38-42°С, в результате чего увеличивается скорость окисления пирита и элементной серы.

5. Укрупненно-лабораторные испытания разработанной двухстадиальной технологии бактериального выщелачивания позволили установить, что при снижении продолжительности процесса со 120 до 90 часов достигаются высокие степени окисления сульфидов: 98,7% арсенопирита и 87,2% пирита. Извлечение золота сорбционным цианированием продукта биоокисления составляет 98% при содержании в хвостах 2,4 г/т.

6. В результате проведенных исследований разработана технологическая схема биогидрометаллургической переработки упорных золотосодержащих концентратов, включающая двухстадиальное бактериальное окисление с использованием ассоциации микроорганизмов мезофильных и умеренно-термофильных бактерий, гидрометаллургическую переработку кеков биоокисления и очистку бактериальных растворов от мышьяка и железа с переводом их в не токсичную форму. Ожидаемый экономический эффект от внедрения рекомендуемой технологии, в результате увеличения извлечения золота по сравнению с базовым вариантом (с использованием монокультуры Л./еггоохкктх), составляет 15 млн долл./год

7. Апробация предлагаемой технологии на концентрате Кючусского месторождения подтвердила эффективность разработанной технологии двухстаднального бактериального окисления с использованием ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии: за 96 часов биовыщелачивания окисляется 99,11% арсенопирита и 73,76% пирита. Извлечение золота из кека биоокисления составляет 94,65% при его содержании в хвостах сорбционного цианирования 1,02 г/т. Полученные положительные результаты указывают на целесообразность распространения разработанной технологии на другие объекты упорного золотосодержащего сырья.

8. Разработанная технологическая схема и режимы биогидрометаллургической технологии использованы при разработке технологического регламента и составлении технико-экономического обоснования для проектирования промышленного предприятия по переработке упорных руд Кючусского месторождения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Заулочный П.А., Седельникова Г.В. Биогеотехнология и ее использование в процессах переработки минерального сырья // Горный информационно-аналитический бюллетень - 2009. - №15. - С. 139-149.

2. Заулочный П.А., Савари Е.Е., Ким Д.Х. Двухстадиальная технология бактериального окисления упорного золотосульфидного сырья. // Горный журнал. -2010. -№11. -С. 52-55.

3. Заулочный П.А, Савари Е.Е., Ким Д.Х. Кинетические закономерности биовыщелачивания упорного золотосодержащего концентрата с использованием ассоциаций микроорганизмов. // Цветные металлы. - 2011. - №1. - С. 14-17 (в печати).

4. Заулочный П.А. Изучение влияния температуры и рН среды на формирование ассоциации микроорганизмов в процессе биоокисления упорного золотосодержащего сульфидного сырья // Материалы 4 Международной научной школы молодых ученых и специалистов. - М.: ИПКОН РАН, 2007. - С. 210-213.

5. Заулочный П.А. Кинетические закономерности биоокисления упорного золотосодержащего пирит-арсенопиритового концентрата с использованием ассоциации микроорганизмов // Материалы 5 Международной научной школы молодых ученых и специалистов. - М.: ИПКОН РАН, 2008. - С. 300-303.

6. Заулочный П.А., Седельникова Г.В., Савари Е.Е., Ким Д.Х. Двухстадиальное биоокисление упорного золотосульфидного концентрата // Пятый Московский международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития». - М.: ЗАО «Экспо-биохим-технология», РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2009 - С. 326-327.

7. Седельникова Г.В., Савари Е.Е., Ким Д.Х., Заулочный П.А. Новые достижения в биогидрометаллургической технологии переработки упорных золотосодержащих концентратов // Тезисы VII конгресса обогатителей стран СНГ. Москва, 2009.

8. Заулочный П.А. Эффективная двухстадиальная технология бактериального окисления упорного золото-сульфидного сырья // Руды и металлы. - 2010. - №4. - С. 45-48.

9. G.V. Sedelnikova, Е.Е. Savari, D.H. Kim, Р.А. Zaulochny. Т.А. Pivovarova, T.F. Kondratieva. Biohydrometallurgical gold extraction from carbonaceous pyrite-arsenopyrite concentrate by the microorganisms including moderate termophilic // Proceedings of XXIV International Mineral Processing Congress, China, Beijing, 2008, pp 2846-2853.

10. P.A. Zaulochny, G.V. Sedelnikova, E.E. Savari, D.H. Kim, T.A. Pivovarova. Kinetic dependence of refractory gold sulphide biooxidation using different microorganism association // Proceedings of XXV International Mineral Processing Congress, Australia, Brisbane, 2010, pp 527-536.

Подписано в печать 12.01.2011 Формат бумаги 60*90/16 Тираж 100 экз. Заказ № // Полиграфическая база ФГУП ЦНИГРИ 117545, Москва, Варшавское шоссе, 129, корп. 1.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Заулочный, Павел Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Состояние минерально-сырьевой базы (МСБ) золота Российской Федерации.

1.2. Признаки упорности руд.

1.3. Способы переработки упорных золотосодержащих концентратов.

1.3.1. Окислительный обжиг.

1.3.2. Автоклавное выщелачивание.

1.3.3. Кислотно-кислородное выщелачивание.

1.3.4. Сверхтонкое измельчение.

1.3.5. Бактериальное окисление.

1.4. Обзор методов интенсификации процесса биовыщелачивания упорного золотосульфидного концентрата.

1.4.1. Кислотность среды.

1.4.2. Температурный режим.

1.4.3. Использование адаптированной культуры бактерий.

1.4.4. Применение ассоциации микроорганизмов.

1.5. Мировая практика промышленного использования ассоциаций микроорганизмов при переработке минерального сырья различного типа.

ВЫВОДЫ по главе

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Объект исследований.

2.2. Физико-химические методы исследований.

2.3. Минералогические методы исследования.

2.4. Вещественный состав упорного золотосульфидного концентрата.

2.4.1. Химический состав исследуемого концентрата.

2.4.2. Фазовый анализ золота.

2.4.3. Фазовый анализ мышьяка и железа в концентрате.

2.4.4. Гранулометрический состав концентрата.

2.4.5. Результаты минералогических исследований.

2.4.6. Выводы по результатам исследований вещественного состава концентрата.

2.5. Методы изучения микроорганизмов.

2.5.1. Адаптация штаммов и проведение выщелачивания в статическом режиме'.

2.5.2. Количественный учет микроорганизмов методом прямого подсчета под световым микроскопом с фазово-контрастной приставкой.

2.5.3. Количественный и качественный учет бактерий методом посева в десятикратных разведениях.

2.5.4. Манометрический метод исследования активности биомассы.

2.6. Укрупненно-лабораторная установка непрерывного бактериального выщелачивания.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1. Изучение потенциальной активности микроорганизмов родов Acidithiobacillus, Leptospirillum, Sulfobacillus и Feiroplasma по биоокислению различных энергетических субстратов.

3.2. Исследование влияния штаммового разнообразия микроорганизмов на кинетику-биоокисления Майского концентрата в проточном режиме.

3.2.1. Физико-химические параметры растворов бактериального окисления.*.

3.2.2. Кинетика биоокисления арсенопирита и пирита концентрата Майского месторождения.

3.3. Анализ * полученных экспериментальных данных с точки зрения ферментативного катализа.

3.3.1. Порядки реакций биоокисления основных сульфидных минералов.

3.3.2. Константы скоростей биоокисления арсенопирита и пирита.

3.3.3. Кинетические параметры и ингибирование бактерий продуктами реакций <.

3.4. Кинетика бактериального окисления основных сульфидных минералов.*.

3.5. Изучение влияния технологических параметров на особенности формирования ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии.

3.5.1. Влияние плотности пульпы на количественный состав микроорганизмов.

3.5.2. Влияние температуры на количественный состав микроорганизмов.

3.5.3. Влияние кислотности пульпы на количественный состав микроорганизмов.

3.6. Исследование кинетики бактериального выщелачивания сульфидных минералов ассоциацией микроорганизмов при различных температурах в статическом режиме.

3.6.1. Изучение влияния температурного фактора на бактериальное выщелачивание сульфидных мышьяка и железа в периодическом режиме.

3.6.2. Изучение влияния температуры процесса на кинетику биоокисления пирита концентрата Майского месторождения ассоциацией микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии

ВЫВОДЫ по главе 3.

4. УКРУПНЕННО-ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ И РАЗРАБОТКА ДВУХСТАДИАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ БАКТЕРИАЛЬНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ КОНЦЕНТРАТА МАЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ.

4.1. Физико-химические параметры процесса бактериального выщелачивания.

4.2. Кинетика бактериального окисления основных сульфидных минералов.

4.3. Минералогические исследования продукта бактериального окисления.

ВЫВОДЫ по главе 4.

5. ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА КЕКОВ БИОВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ КОНЦЕНТРАТА МАЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ.

5.1. Аэрация и сорбционное цианирование твердых продуктов биоокисления.

5.2. Обезвреживание мышьяксодержащих бактериальных растворов и хвостов цианирования.

ВЫВОДЫ по главе 5.

6. ДВУХСТАДИАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БАКТЕРИАЛЬНОГО

ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УПОРНЫХ ЗОЛОТОСУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ.

6.1. Рекомендуемая биогидрометаллургическая схема переработки упорных золотосодержащих концентратов.

6.2 Ожидаемый экономический эффект от использования рекомендуемой технологии

6.3. Апробация разработанной технологии для биоокисления концентратов пиритарсенопиритового типа.

ВЫВОДЫ по главе 6.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Интенсификация технологии бактериального выщелачивания упорных золотосульфидных концентратов с использовнаием ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии"

При этом минерально-сырьевая база золота России, по разведанной массе запасов, достаточна для наращивания золотодобычи. Преобладающее количество запасов золота (59 %) сосредоточено в собственно золоторудных месторождениях, из которых четвертую часть составляют упорные золото-мышьяковые руды, характеризующиеся преимущественной или существенной ролью тонко дисперсного золота, связанного с мышьяковистым пиритом и арсенопиритом.

Существующие способы бактериального окисления упорного золотосодержащего сырья характеризуются большой продолжительностью процесса (5-6 суток) и неполным окислением наиболее упорного золотосодержащего сульфида - пирита (45-60%). Поэтому проблема интенсификации бактериального выщелачивания упорного золотосульфидного сырья является актуальной.

Цель работы. Интенсификация технологии бактериального окисления упорных золотосульфидных концентратов с использованием ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии.

Методы исследований: изучение вещественного состава концентрата с применением пробирного и химического анализов (атомно-абсорбционного, масс-спектрометрического и аюмно-эмиссионного с индуктивно связанной плазмой), метода анализа изображений, оптической и электронной микроскопии, лабораторных и укрупенно-лабораторных испытаний. ,

Основные задачи исследований:

- выбор штаммов бактерий для создания ассоциации микроорганизмов, эффективно окисляющей золотосодержащие сульфидные минералы упорного концентрата;

- теоретическое изучение процесса биовыщелачивания упорного золотосульфидного концентрата различными ассоциациями микроорганизмов с точки зрения ферментативного катализа;

- исследование условий формирования ассоциации и ее жизнедеятельности в зависимости от основных технологических параметров биоокисления;

- разработка технологии бактериального выщелачивания с использованием рекомендуемой ассоциации микроорганизмов на примере упорного концентрата Майского месторождения;

- апробация разработанной технологии для биоокисления упорного концентрата месторождения Кючус.

Научная новизна

2. Установлено, что в процессе бактериального окисления арсенопирита определяющую роль выполняют бактерии АасИШоЬасШш /еггоох1с1апз. Интенсификация его биоокисления ассоциацией микроорганизмов * происходит в результате ускорения окисления промежуточных продуктов реакции.

Практическое значение работы заключается в разработке двухстадиальной технологии бактериального окисления' упорных золотосульфидных концентратов с применением ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, которая обеспечивает высокую степень окисления сульфидов и высокое извлечение золота - 94-98%'при снижении продолжительности процесса со 120 до 90-96 часов.

Личный вклад автора заключается в проведении литературного обзора, постановке цели и задач исследований, выполнении экспериментов по бактериальному выщелачиванию упорных золотосульфидных концентратов- и извлечению золота из продуктов биоокисления, теоретических расчетов кинетических параметров процесса биоокисления сульфидов различными ассоциациями бактерий, анализе и обобщении полученных результатов.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. Бактериальное окисление основного золотосодержащего минерала -арсенопирита — с помощью ассоциации микроорганизмов, включающей умереннотермофильные бактерии, рекомендуется проводить в мезофильных условиях при t=34-36°С, в которых наибольшую окислительную активность имеют штаммы Acidithiobacillus ferrooxidans, о чем свидетельствуют практически неизменные значения кинетических параметров процесса: предельная скорость ферментативной реакции и кажущаяся константа Михаэлиса, которые не зависят от видового разнообразия микроорганизмов в исследуемых ассоциациях.

4. Разработанная технология и режимы бактериального выщелачивания золотосульфидного концентрата с применением ассоциации микроорганизмов, включающей умеренно-термофильные бактерии; предусматривает двухстадиальное окисление: на I стадии при t=34-36°C - преимущественно арсенопирита, на II стадии при температуре t=38-42°C - пирита и обеспечивает эффективную переработку концентратов пирит-арсенопиритового типа с высокой степенью окисления: 98,7% арсенопирита и 87,3% пирита, извлечение золота 98% при снижение продолжительности выщелачивания со 120 до 90 часов.

Реализация результатов работы. Рекомендуемая биогидрометаллургическая технология использована в ОАО «Якутская горная компания» при разработке технологического регламента и составлении технико-экономического обоснования для проектирования промышленного предприятия по переработке упорных руд Кючусского месторождения.

Апробация работы: Основные результаты работы и ее отдельные положения докладывались на научном симпозиуме «Неделя горняка» (2007-2010, Москва); на 4-ой и 5-ой Международной научной школе молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (2007, 2008, Москва); на "научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные проблемы геологического изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых» (2008, Москва); на Международном конгрессе обогатителей «International Mineral and Process Congress» (2008, China, Beijing; 2010, Australia, Brisbane); на V-m Московском Международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (2009, Москва); на VII-м конгрессе обогатителей стран СНГ (2009, Москва).

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, и 1 статья планируется к изданию в Цветных металлах №1, 2011 г., с. 14-17.

Заключение Диссертация по теме "Обогащение полезных ископаемых", Заулочный, Павел Александрович

ВЫВОДЫ по главе 6

1. В результате проведенных исследований разработана технологическая схема биогидрометаллургической переработки упорных золотосодержащих концентратов, включающая двухстадиальное бактериальное выщелачивание с использованием ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, гидрометаллургическую переработку кеков биоокисления и очистку бактериальных растворов от мышьяка и железа с переводом их в не токсичную форму.

2. Ожидаемый экономический эффект от использования рекомендуемой технологии достигается в результате повышения извлечения золота с 94,6 до 98%, что выражается в дополнительном производстве металла в количестве порядка 400 кг и в денежном эквиваленте составит 15 млн. долл./год.

3. Бактериальное выщелачивание упорного пирит-арсенопиритового концентрата Кючусского месторождения показало высокую эффективность использования разработанной биогидрометаллургической технологии для окисления сульфидных минералов и извлечения золота. Установлено, что при продолжительности биоокисления 96 часов достигается высокая степень окисления сульфидных минералов: арсенопирита 99,11%, пирита - 73,76%. Содержание элементной серы в полученных кеках биовыщелачивания составляет 0,44%.

4. В результате проведенных исследований по гидрометаллургической переработке продукта биоокисления в оптимальных условиях извлечение золота составляет 94,6%, при его содержании в хвостах цианирования 1,02 г/т.

5. Данное исследование показало, что разработанная технология двухстадиального бактериального окисления с использованием ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, может быть рекомендована для переработки упорных золотосульфидных концентратов различного состава.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. По результатам изучения потенциальной активности различных микроорганизмов, для бактериального выщелачивания упорного золотосульфидного концентрата рекомендуется ассоциация микроорганизмов, состоящая из бактерий Л./еггоох1с1ат, А.Шоох1с1ат, Ь^еггоохгйат и Бъй/оЬасШт.

2. Изучение кинетических закономерностей бактериального окисления упорного золотосульфидного концентрата Майского месторождения ассоциациями микроорганизмов различного состава установлено, что увеличение родового и видового разнообразия бактерий в пульпе биовыщелачивания приводит к интенсификации процессов окисления основных сульфидных минералов. В процессе бактериального окисления арсенопирита доминирующую роль выполняют микроорганизмы АайиЫоЪасШт Ътоохгйат, а улучшение кинетики выщелачивания арсенопирита при использовании ассоциации микроорганизмов II происходит за счет интенсификации окисления промежуточных продуктов биовыщелачивания арсенопирита бактериями ЬерЮйртШип, Бгй/оЬасШт и АасШМоЬасШш Моох1(1ат. Ускорение растворения пирита происходит в основном за счет применения умеренно-термофильных бактерий, которые, наряду с АлЫоох1с1ат, участвуют в биоокислении элементной серы.

3. Изучение влияния температуры в диапазоне 32-42°С на процесс бактериального окисления сульфидных минералов позволило установить, что наибольшая скорость окисления арсенопирита ассоциацией микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии, достигается при температуре 34-36°С, пирита при 38-42°С. Величина кажущейся энергии активации пирита составляет 35,1 кДж/моль, что свидетельствует о том, что процесс биоокисления пирита протекает в кинетической области и лимитируется скоростью биохимической реакции. Рассчитан температурный коэффициент а(Т), который составляет 1,7 и показывает, что при увеличении температуры с 32 до 42°С скорость реакции биоокисления пирита увеличивается в 1,7 раза.

4. Разработан процесс двухстаднального бактериального окисления концентрата Майского месторождения, предусматривающий переменный температурный режим: на первой стадии температура пульпы поддерживается на уровне 34-36°С, что обеспечивает максимальную скорость окисления основного золотосодержащего минерала — арсенопирита, на второй стадии температура процесса повышается до 38-42°С, в результате чего увеличивается скорость окисления пирита и элементной серы

5. Укрупненно-лабораторные испытания разработанной двухстадиальной технологии бактериального выщелачивания позволили установить, что при снижении продолжительности процесса со 120 до 90 часов достигаются высокие степени окисления сульфидов: 98,7% арсенопирита, 87,2% пирита. Извлечение золота сорбционным цианированием продукта биоокисления составляет 98% при содержании его в хвостах 2,4 г/т.

6. В результате проведенных исследований разработана технологическая схема биогидрометаллургической переработки упорных золотосодержащих концентратов, включающая двухстадиальное бактериальное окисление с использованием ассоциации микроорганизмов мезофильных и умеренно-термофильных бактерий, гидрометаллургическую переработку кеков биоокисления и очистку бактериальных растворов от мышьяка и железа с переводом их в не токсичную форму. Ожидаемый экономический эффект от внедрения рекомендуемой технологии, в результате увеличения извлечения золота по сравнению с базовым вариантом (с использованием монокультуры Ас'гйИЫоЪасШт/,'гггоохгйат), составляет 15 млн.-долл./год.

7. Апробация предлагаемой технологии на концентрате Кючусского месторождения подтвердила эффективность разработанной технологии двухстаднального бактериального выщелачивания с использованием ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии: за 96 часов биовыщелачивания окисляется 99,11% арсенопирита и 73,76% пирита. Извлечение золота из кека биоокисления составляет 94,65% при его содержании в хвостах сорбционного цианирования 1,02 г/т. Полученные положительные результаты указывают на целесообразность распространения разработанной технологии на другие объекты упорного золотосодержащего сырья.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Заулочный, Павел Александрович, Москва

1. Агеева С. Н., Кондратьева Т. Ф., Каравайко Г. И. Плазмидные профили штаммов Acidithibacillus ferrooxldans, адаптированных к разным субстратам окисления // Микробиология. 2003. Т. 72. № 5. С. 651-657.

2. Адамов Э.В. Разработка научных основ биотехнологии чанового процесса бактериального выщелачивания сульфидных концентратов: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. -М.: МИСиС, 1989. 51 с.

3. Адамов Э.В., Панин В.В., Полькин С.И. Бактериальное и химическое выщелачивание металлов из руд. Итоги науки и техники. Обогащение полезных ископаемых // ВИНИТИ, 1974, т.8, с. 5-67

4. Адамов Э. В., Панин В. В. Биотехнология металлов: Курс лекций. М.: МИСиС, 2003.- 147 с.

5. Беневольский Б.И. Золото России. М.: АОЗТ «Геоинформмарк». 1995 88 с

6. Беневольский Б.И. Сырьевая база золота России на пути развития — проблемы и перспективы // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. — 2006. — №2. С. 8-14

7. Беневольский Б.И, Витковский И.М. Минерально-сырьевая база благородных металлов России // Разведка и охрана недр, сентябрь №9 2008. с 75-79

8. Березин И.В., Клесов A.A. Практический курс химической и ферментативной кинетики. МГУ, 1976, 320 с.

9. Березин И.В., Мартинек К. Основы физической химии ферментативного катализа. М.: Высшая школа, 1977, 280 с.

10. Биогеотехнология металлов: Практ. руковод. / Под ред. Г. И. Каравайко. М.: Центр междунар. Проектов ГКНТ, 1989. - 375 с.

11. Битаров М.А., Должиков A.B., Липатова Т. В. Опыт работы и перспективы развития ЗИФ Олимпиадинского ГОКа. // Горный журнал. 2007. - № 6. - С. 9-12.

12. Брайко В.И., Иванов В.Н. Результаты работы золотодобывающей отрасли в2007 году // Золотодобыча. 2008. - №113 (апрель). - С. 34-38.

13. Брайко В.И., Иванов В.Н. Результаты работы золотодобывающей отрасли в2008 году // Золотодобыча. 2009. - №125 (апрель). - С. 38-43.

14. Бруинстейн А. Применение микробиологических методов при подземном выщелачивании урановых руд. // Биогеотехнология металлов. Труды Межд. Семинара и Межд. Учебных курсов. М., 1985. С. 326-339.

15. Верчеба A.A. Проблемы освоения минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых России. // Горный журнал. — 2009. — №3. — С. 25-29.

16. Вольдман Г.М., Зеликман А.Н. Теория гидрометаллургических процессов. М.: Металлургия, 1993, 400 с.

17. Воробьев А.Е., Каргинов К.Г., Козырев E.H. Физико-химическая геотехнология золота. Владикавказ: «Ремарко». 2001. 568 с.

18. Гайдукова B.C., Данильченко А.Я., Сидоренко Г. А. Количественный минералогический анализ на современном этапе его развития. // Советская геология. -1989.-№2.-С. 74-83.

19. Головачева Р. С., Голышина О. В., Каравайко Г. И., Дорофеев А. Г., Пивоварова Т. А., Черных Н. А. Новая железоокисляющая бактерия Leptospirillum thermoferrooxidans sp. nov. //Микробиология. 1992. - Т. 61. №6. - С. 1056-1065.

20. Головачёва P.C., Каравайко Г.И. Sulfobacillus — новый род термофильных спорообразующих бактерий // Микробиология. 1978. - Т. 74. Вып. 5. - С. 815-822.

21. Зайцева M.JL, Ивановский М.Д., Ларина Н.К. Исследование сорбционных свойств углистых веществ при цианировании золотых руд // Цв. Металлы. 1973. - №1. -С. 77-79.

22. Иванов A.A. Опыт применения электронно-микроскопического метода в исследовании рудных минералов. // Зап. Минер. Об-ва, 1951. Т. XXX. — С. 167-174.

23. Ивановский М.Д. Влияние некоторых компонентов жидкой фазы на скорость растворения золота и серебра в цианистых растворах. // Сб.трудов «Металлургия цветных металлов» Московского института цветных металлов и золота им. М.И.Калинина. М.: 1958, №31, 83 с.

24. Иллювиева Г.В. Исследование процесса взаимодействия пирротина- со щелочными цианистыми растворами.// Зап.ЛГИ., Обогащение, металлургия. М., 1956.-T.XXXII, вып.З.-С. 163-181.

25. Каравайко Г.И. Микроорганизмы рудных месторождений, их физиология и использование в гидрометаллургии. М.: 1973, Автореферат докт. диссерт., 51с.

26. Каравайко Г.И., Авакян A.A. Механизм размножения Thiobacillus ferrooxidans // Микробиология. 1970. - Т. 39. № 6. - С. 950-952.

27. Каравайко Г.И., Кузнецов С.И., Голомзик А.И. Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов. М.: Наука, 1972, 272 с.

28. Каравайко Г.И., Седельникова Г.В., Савари Е.Е., Адамов Э.В., Кондратьева Т.Ф. Биогидрометаллургиязолота и серебра. // Цветные металлы. 2000. - №8. — С. 20-26.

29. Карпачева С.М., Жилин Д.С. и др. // В сб. Разработка и применение пульсационной аппаратуры. М.: Атомиздат, 1974. - С. 206-212.

30. Карпачева С.М., Захаров Е.И. Основы теории и расчета пульсационных колонных реакторов. — М.: Атомиздат, 1980. — 256 с.

31. Корниш-Боуден Э. Основы ферментативной кинетики: Пер. с англ. М.: Мир, 1979.- 280 с.

32. Коростышевский Н.Б., Рабинович M.JL, Слесарева В.И. Изучение сорбционных свойств углесодержащих компонентов золотых руд и возможность их подавления в процессе цианирования. // Сб.трудов ВНИИ-1, Магадан. 1961. Т.29. - С. 397-408.

33. Кривцов А.И. Проблемы национальной минерально-сырьевой безопасности. В кн. «Минерально-сырьевая база в начале XXI века мир и Россия» // М.:ЦНИГРИ, 2008. -С. 11-17.

34. Кривцов А.И., Вартанян С.С, Беневольский Б.И., Мигачев И.Ф., Кочнев-Первухов В.И. Программно-целевая система прогноза и поисков месторождений благородных и цветных металлов. С. 105-109.

35. Кулебакин В.Г. Бактериальное выщелачивание сульфидных минералов. -Новосибирск: Наука, 1978.-264 с.

36. Ланцев И.П., Фалькова О.Б., Денисова Л.К.// Труды ЦНИГРИ. М., 1971. -№97.-С.182-187.

37. Ласкорин Б.Н., Чугаев Л.В., Москвичева Г.И. Автоклавное окисление сульфидно-мышьяковых концентратов. В кн. Гидрометаллургия золота. М.: Наука, 1980. -С. 52-58.

38. Лешков В.Г., Бельченко Е.Л., Гузман Б.В. Золото Российских недр. М.: АО «ЭКОС», 2000. 628 с.

39. Лодейщиков В.В. Поведение благородных металлов при обжиге пиритных концентратов. Автореферат канд. диссерт., Иркутск, 1960.-21 с.

40. Лодейщиков В.В. Извлечение золота из упорных руд и концентратов. М.: Недра, 1968.-204 с.

41. Лодейщиков В.В. Упорные золотые руды и основные принципы их гидрометаллургической переработки. В кн. Гидрометаллургия золота. М.: Наука, 1980. -С. 5-18.

42. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд: В 2х томах. Иркутск: ОАО «Иргиредмет», 1999. - Т.1. - 342 с.

43. Лодейщиков B.B. Цианирование и экология // Золотодобыча. — 2008. № 113 (апрель). — С. 3-7.

44. Лодейщиков В.В., Игнатьева К.Д. Рациональное использование серебросодержащих руд. М.: Недра, 1973. — С. 50-97.

45. Лодейщиков В.В., Скобеев И.К. Оптимальные условия обжига упорных золотосодержащих концентратов перед цианированием / Научные труды. Иргиредмет. М.: Госгортехиздат, 1961. Вып.10. - С. 343-356.

46. Маркосян Г.Е. Новая железоокисляющая бактерия — Leptospirillum ferrooxidans. nov. gen. nov. sp. // Миолог, журн. Армении — 1972. — T.35, №2. — С. 26-29.

47. Масленицкий И.Н. Записки Ленинградского Горного института, 1948. -т. XVII-XVIII. - С. 101-115.

48. Масленицкий И.Н. Опыт автоклавного окисления сульфидных золотосодержащих концентратов перед цианированием // Изв. вузов. Цветная металлургия.- 1958.-№4.-С. 103-108.

49. Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В., Борбат В.Ф. Металлургия благородных металлов // М.: Металлургия, 1987. 432 с.

50. Мейерович A.C., Меретуков М.А. Способы переработки упорных золото- и серебросодержащих руд и концентратов за рубежом // ЦНИИцветмет экон. и инф. -Обзорн. информация. Вып. 1. - М., 1990. -47 с.

51. Меламуд В.С, Пивоварова Т.А. Особенности роста типового штамма бактерий вида Sulfobacillus thermosulfidooxidans на среде 9К // Микробиология. 1998. - Т. 34. № 3. -С. 309-315.

52. Мигачев И.Ф., Беневольский Б.И. Золото России: современность и будущее // Отечественная геология. 1997. — №3. - С. 7-11.

53. Морфосаруктурный анализ руд, горных пород и техногенного сырья с применением автоматического анализатора изображений. Методические рекомендации № 154. М., ВИМС, НСОММИ, 2005.

54. Набойченко С.С., Шнеерсон Я.М., Калашникова М.И., Чугаев Л.В. Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2009. - Т. 2. -612 с.

55. Новожилов Ю.И., Гаврилов А.М. Золото-сульфидные месторождения в углеродисто-терригенных толщах // М.: ЦНИГРИ, 1999. 175 с.

56. Панин В.В., Каравайко Г.И., Полькин С.И. Механизм и кинетика бактериального окисления сульфидных минералов. / В трудах Международного семинара и Международных учебных курсов. М., 1985. С. 203-221.

57. Панин В.В., Крылова JI.H., Адамов Э.В., Воронин Д.Ю., Каравайко Г.И. Интенсификация бактериального выщелачивания пирита из золотосодержащего концентрата вибрационным перемешиванием. // Цветные металлы. — 2004—№ 2—С. 55-58.

58. Пивоварова Т.А., Кондратьева Т.Ф., Батраков С.Г., Есипов С.Е., Чешенко В.И., Быкова С.А., Лысенко A.M., Каравайко Г.И. Фенотипические особенности штаммов Y и Y-2 Ferroplasma acidiphilum II Микробиология. 2002. - Т. 71. № 6. - С. 809-818.

59. Пивоварова Т.А., Кондратьева Т.Ф.,. Каравайко Г.И. Археи рода Ferroplasma и их роль в окислении сульфидных минералов // Тезисы 4-го Московского Международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития». М.: 2007.-Ч. 2.-С. 323.

60. Пивоварова Т.А., Маркосян Г.Е., Каравайко Г.И., Микробиология 1981, №3, 482

61. Питер В.А., Рашидов И.Ш., Оливиер Й.В., Эргашев У.А. Установка ВЮХ® Кокпатаса. // Горный вестник Узбекистана. 2008. - 1 (№ 34)

62. Петренко В.И., Агеенков В.Г. Влияние сурьмы на скорость растворения золота в цианистых растворах. // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. 1959.-№5.- С. 113-123

63. Плаксин И.Н. Металлургия благородных металлов. М.: Металлургиздат, 1958.366 с.

64. Полькин С.И., Адамов Э.В., Панин В.В. Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов. М.: Недра, 1982. - 288 с.

65. Полькин С.И., Юдина И.Н., Панин В.В. //Цветная металлургия. 1970 -№22.-С. 15-17.

66. Препарирование и исследование в электронном микроскопе проб, содержащих биогенную составляющую, для решения технологических задач. Методические рекомендации № 85. М., ВИМС, НСОММИ, 1999.

67. Резников A.A., Муликовская Е.П., Соколов И.Ю. Методы анализа природных вод. М.: Недра, 1970. - 140 с.

68. Седельникова Г.В. Проблема освоения коренных месторождений золота: технологический аспект. // Минеральные ресурсы России 1996. - №5. - С. 21-25.

69. Седельникова Г.В. Биогеотехнологии извлечения золота из нетрадиционного минерального сырья: Автореф. дис. д-ра техн. наук. М.: 1999. - 39 с.

70. Семихатова А.И., Чулаковская Т.А. Манометрические методы изучения дыхания растений. Л.: Наука, 1968. - 174 с.

71. Совмен В.К., Гуськов В.Н., Белый A.B. Переработка золотоносных руд с применением бактериального окисления в условиях Крайнего Севера. Новосибирск: Наука, 2007. 144 с.

72. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. / под ред. И.А. Щупляка. -Л.: Химия, 1975.-385 с.

73. Суровская И.А., Титов В.И., Бродская В.М., Васильев П.И., Липшиц Б.М., Элентух Б.М. Технический анализ цветной металлургии. — М.: Металлургиздат, 1957. 182 с.

74. Техника и технология извлечения золота из руд за рубежом./ Под ред. В.В.Лодейщикова М.: Металлургия, 1973. - 287 с.

75. Тупикина О. В. Фенотипические и генотипические характеристики ацидофильных хемолитотрофов, окисляющих разные типы пиритов. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук. Москва-2008.

76. Филиппова H.A. // Фазовый анализ руд и продуктов их переработки. М.: Химия, 1975.-279 с.

77. Фридман И.Д., Савари Е.Е. О переработке углесодержащих серебряно-мышьяковых концентратов. // Цветные металлы. 1982. - №6.

78. Фридман И.Д., Савари Е.Е. Преимущества бактериального выщелачивания при переработке углеродсодержащих золото-сурьмяно-мышьяковых концентратов. // Цветные металлы. 1985. -№1. - С. 93-96.

79. Фридман И.Д., Савари Е.Е., Демина H.H. Влияние углеродистых веществ, содержащихся в рудах, на процесс цианирования.// Цв. Металлы.- 1979.- №9.- С.104-106.

80. Фридман И.Д., Савари Е.Е., Демина H.H. Исследование сорбционных свойств природных углеродистых веществ в процессе цианирования. // ЖПХ. 1980. - Т.53. Вып.9. - С. 1985-1990.

81. Хрящев C.B., Березкин О.П:, Торкунова Н.Б. ЦИИН Цветная металлургия, 1967, №23.-С. 34-35.

82. Чантурия В.А., Седельникова Г.В. Развитие золотодобычи и технологии обогащения золотосодержащих руд и россыпей. // Горный журнал. 1998. - №5. - С. 4-9.

83. Черняк A.C. Химическое обогащение руд. М.: Недра, 1956. - 202 с.

84. Чугаев Л.В., Никитин М.В. Автоклавные процессы переработки золотосодержащих концентратов // Цветные металлы. — 1998. — №2.

85. Шейн Я.П., Гудима Н.В. Краткий справочник металлурга по цветным металлам. М.: Металлургия, 1968. - 252 с.

86. Шило H.A. , Сахарова М.С., Кривицкая H.H., Ряховская С.К., Брызгалов И.А. Минералогия и генетические особенности золото-серебряного оруденения северозападной части Тихоокеанского обрамления. М.: Наука, 1992. — С. 132-170.

87. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. М., Высшая школа, 1962.

88. Argall G.O. Eng. Mining J., 1986, v. 187, №10, p. 26-32.

89. Berezowsky R.M.G., Collins M.I., Kerfoot D.G.E. The commercial status of pressure leaching technology. JOM. 1991, 43, n2, p. 9-15.

90. Brierly C.L., Briggs A.P. Selection and sizing of biooxidation equipment and circuits. // Mineral Processing plant design, practice and control: proceedings. Vancouver, British Columbia. -2002. -V. 2. P. 1540-1568.

91. Brierley JA (2003) Response of microbial systems to thermal stress in heap-biooxidation pretreatment of refractory gold ores. Hydrometallurgy 71:13-19.

92. Brown A.R.G.,Van Aswegen P.C., 1998. The BIOX® Process: A solution to the treatment of refractory gold ores. Paper presented at the Mineral Processing and the Hydrometallurgy Plant Design Conference World's Best Practice, Perth, Australia.

93. Colmer A.R., Hinkle M. E. The Role of Microorganisms in acid Mine Diainage: A Preliminary Report // Science 1947 V. 106. №2751. P. 253-256.

94. Conway M. H., Gale D. C. JOM. 1990, v. 42, №9, p. 19-22.

95. Cornish L. Zimbabwe dumps worth their weight in gold// SA Mining, June 2009, p 34.

96. Craven, P. and P. Morales. Alliance Copper: the Billiton-CODELCO strategy for commercializing copper bioleaching. // Randol Copper Hydromet Roundtable 2000, 119-126. Golden, Colorado: Randol International Ltd.

97. Davey G. Fine Grinding Applications Using the Metso Vertimill® Grinding Mill and the Metso Stirred Media Detritor (SMD) in Gold Processing // Proceedings of the 38th Annual Canadian Mineral Processors Conference. Ottawa, Canada, 2006. - pp. 251-261.

98. Demopolous G.P., Papangelakis V.G. Recent advances in refractory gold processing // CIM Bulletin. 1980. - 82 №931. - P.85-91.

99. Domic E.M. A Review of the Development and Current Status of Copper

100. Bioleaching Operations in Chile: 25 Years of Successful Commercial Implementation //

101. Biomining. Ed. by Douglas E. Rawlings and D. Barrie Johnson. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007. - P. 81-95.

102. Dominique Henri Roger Morin, Patrick d'Hugues Bioleaching of a Cobalt-Containing Pyrite in Stirred Reactors // Biomining. Ed. by Douglas E. Rawlings and D. Barrie Johnson. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007. - P. 35-56

103. Ellis S. Ultra Fine Grinding A Practical Alternative to Oxidative Treatment of Refractory Gold Ores. // 8th Australian Mill Operators Conference. - 2003.

104. Erasmus D. The BIOX® Process Update 2005. Взято из: http://www.mmma.org.za/Presentations/27Mav05/BIOX%20%20Piesentation%20Mav%202005 %2Q%5BRead-Onlv%5D.pdf

105. Gericke, M. and A. Pinches. 1999. Bioleaching of copper sulphide concentrate using extreme termophilic bacteria. //Minerals Engineering 12:893.

106. Guay R., Silver M. Thiobacillus acidophilus sp.nov.; isolation and same ' physiological characteristics // Can. J. Microbiol. 1975 - Vol. 21, N 3. - P. 281-288

107. Harvey T.J., Bath M. The GeoBiotics GEOCOAT® Technology Progress and Challenges // Biomining. Ed. by Douglas E. Rawlings and D. Barrie Johnson. - Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007. - P. 97-112.

108. Irons J. (2001). Bacterial oxidation at the Afgold Fairview plant South Africa. In: Proceedings of the 4th BIOX™ users group meeting, Wiluna, pp 4-16

109. Jaakko A. Puhakka, Anna H. Kaksonen, Marja Riekkola-Vanhanen. Heap Leaching of Black Schist. // Biomining. Ed. by Douglas E. Rawlings and D. Barrie Johnson. — SpringerVerlag Berlin Heidelberg, 2007. P. 139-152.

110. Ji J., Fleming C.A., West-Sells P.G., Hackl R.P. Hydrometallurgy, 2003 Fifth International Conference in Honor of Prof. Ian Ritchie. Eds.: Young C. A., Alfantazy A. M., Anderson C. G., Dreisinger D. В., Hams В., James A., vol. 1. TMS, p. 227-244.

111. Kelly D.P., Wood A.P. Reclassification of some species of Thiobacillus to the newly designated genera Acidithiobacillus gen. now., Halothiobacillus gen. now. and Thermithiobacillus gen. now // Int. J. Evol. Microbiol. 2000. V. 50. P. 511-516.

112. Logan T.C., Seal Т., Brierley J.A. Whole-Ore Heap Biooxidation of Sulfidic Gold-Bearing Ores // Biomining. Ed. by Douglas E. Rawlings and D. Barrie Johnson. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007. - P. 113-138.

113. MaloufE.E. and Prater J. D., J. Metals, 1961, 13, 353.- 127. Mason P. G. JOM. 1990, v. 42, №9, p. 15-18.

114. McMullen J., Thomas K. G. Gold Roasting, Autoclaving or Bio-Oxidation Process Selection Based on Bench-Scale and Pilot Plant Test Work and Costs // Mineral processing plant design, practice and control: proceedings. 2002. - Volume 2. - pp. 1530-1540.

115. Miller J.D., Wan R.-Y., Diaz X. Developments in Mineral Processing 15, 2005. Advances in gold ore processing. Mike D. Adams. Series editor: B. A. Wills, p. 937-972.

116. Miller P., Jiao F., Wang J. The Bacterial Oxidation Plant At LAIZHOU In China The First Three Years of Operation, 2004. Взято из: http://www.bactech.eom/i/pdf/2004-l 1 -08 BACMIN.pdf

117. Nicholson H.M., Lunt D.J., Ritchie I.C., Marais H.J. (1993) The design of the Sansu concentrator and BIOX™ facility. Biomine '93 conference, Adelaide, pp 138-145.

118. O'Corman G. New Arseno1 refractory process of interest to gold miners // The North. Miner. 1988. - 73. № 44. - P2.

119. O'Hanlon J. Celtic Resources: Production's the priority, 2007. Взято из: http://www.stockmarketdigital.com/Celtic-Resources—Production-s-the-priority 2027.aspx

120. Pinches, A., et.al., U.S. Patent No. 6,227,341 B1 (21 August 2001).

121. Rhodes, M. International Patent Application No. WO 00/28099 (18 May 2000).

122. Simmons G., 1996. Pressure oxidation process development for carbonaceous ores at Twin Creeks. In: Proceedings of Randol Gold Forum "96. Randol International, Golden, Colorado, p. 199-208.

123. Simmons G.L., Baughman D.R., Gathje J.C., Oberg K.C. Mining Engineering, January 1998, p. 69-73.

124. Slabert W., Dew D.W., Godfrey M.W., Miller D.M., van Aswegen P.C. (1992) Commissioning of a BIOX™ module at Sao Bento Mineracao. Randol Gold Forum, Vancouver, pp 447-452.

125. Stephenson D., Kelson R. (1997) Wiluna BIOX™ plant expansion and new developments. In: Proceedings of the Biomine '97 conference, Sydney, pp M4.1.1-8.

126. TomizukaN., Yagisawa M., Someya J. and Takahara Y., Argi.Biol.Chem. 1976, 40(5),1019.

127. Topkaya Y.A. Sulphuric acid pressure oxidation of pyrite concentrate from Vail Reef East Gold mine // Procc. 1st Int. Conf. Mod. Process Miner and Miner Process. Beijing, Sept. 22-25, 1992. Beijing, 1992. - P. 630-635.

128. Wen J.K., Ruan R.M., Yao G.C., Liu X., Zang H. Bioheapleaching Pilot Plant Tests on Nickel Sulphide Ore. // Proceedings of XXIV International Mineral Processing Congress. Science Press: Beijing 2008. - P. 2611-2615.

129. Xie J.Y., Gao J.C., Jin S.B., Han X.G. Bio-oxidation Plants of Refractory Gold Concentrate in China // Proceedings of XXIV IMPC, Beijing, China. 2008. - P. 2737-2740.

Информация о работе

Заулочный, Павел Александрович
кандидата технических наук
Москва, 2011
ВАК 25.00.13

Диссертация

Интенсификация технологии бактериального выщелачивания упорных золотосульфидных концентратов с использовнаием ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы