авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Интенсификация технологии бактериального выщелачивания упорных золотосульфидных концентратов с использованием ассоциации микроорганизмов, включая умеренно-тер

-- [ Страница 3 ] --

Количество Fe+3 к 120 часам биовыщелачивания пирита Майского месторождения в умеренно-термофильных условиях больше, чем при t=32°C 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 FeS2 увеличивается с 0,012 до 0,021 час-1 при увеличении температуры процесса с 32°С до 42°С.

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:

(7)

где T – абсолютная температура, °K,

k0 – предэкспоненциальный множитель,

Е – энергия активации, кДж/моль,

R – газовая постоянная, равная 8,314 Дж/моль. град.

В результате преобразований получаем:

(8)

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 (T), который связан с энергией активации соотношением:

(9)

Для нашего случая величина коэффициента равна (T)=1,7. Следовательно, при повышении температуры с 32°С до 42°С скорость реакции биоокисления пирита 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).

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

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 сульфидных минералов. На это указывают непрерывный рост ОВП с 720 мВ до 760 мВ к 90 часам, а также концентраций ионов Fe+3 и As+5 с 4,2 до 21,6 г/л и с 2,15 до 4,9 г/л соответственно. Окисление Fe+2 и As+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 2,67%. Степень окисления основных сульфидных минералов – арсенопирита и пирита – составляет 98,7 и 87,2% 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
Еh, мВ 720 730 740 760 780
Выход продукта БИО, % 89,4 86,6 82,8 76,7 75,7
Концентрация, г/л
Fe3+ 4,2 8,7 14,7 21,6 27,6
Fe2+ 0,8 0,0 0,0 0,0 0,0
As5+ 2,15 3,18 3,4 4,9 5,2
As3+ 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 I-ой стадии в первые 54 часа происходит окисление арсенопирита до 94,5%, пирит окисляется всего на 61,57%. На II-ой стадии при увеличении температуры происходит преимущественное доокисление пирита до 87,28%, а также практически полностью завершается окисление арсенопирита – 98,7%.

Рисунок 9 – Степень окисления сульфидных минералов при двухстадиальном бактериальном выщелачивании концентрата ассоциацией микроорганизмов, включая умеренно-термофильные бактерии.

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: CNaCN=1,0 г/л, CCaO=0,1-0,2 г/л, расход Pb(NO3)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

 Технологическая схема биогидрометаллургической переработки упорных-57

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 гидрометаллургической 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 A.ferrooxidans, A.thiooxidans, L.ferrooxidans и Sulfobacillus.
  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 Acidithiobacillus ferrooxidans, а улучшение кинетики выщелачивания арсенопирита при использовании ассоциации микроорганизмов II происходит за счет интенсификации окисления промежуточных продуктов биовыщелачивания арсенопирита бактериями Leptospirillum, Sulfobacillus и A.thiooxidans. Ускорение растворения пирита происходит в основном за счет применения умеренно-термофильных бактерий, которые, наряду с A.thiooxidans, 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 (T), 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 двухстадиального 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 A.ferrooxidans), составляет 15 млн долл./год
  7. Апробация предлагаемой технологии на концентрате Кючусского месторождения подтвердила эффективность разработанной технологии двухстадиального 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. Эффективная двухстадиальная технология бактериального окисления упорного золото-сульфидного сырья // Руды и металлы. – 2010. – №4. – С. 45-48.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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. – С. 326-327.
  8. 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.
  9. G.V. Sedelnikova, E.E. Savari, D.H. Kim, P.A. Zaulochny, T.A. 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.


Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.