Реферат: Бактериальное выщелачивание металлов
Орошение руды (см.
рис 2) в отвале или в рудном теле осуществляется водными растворами H2SO4,
содержащими Fe3+ и бактерии. Раствор подаётся через скважины при
подземном или путём разбрызгивания на поверхности при кучном выщелачивании. B
руде в присутствии O2 и бактерий идут процессы окисления сульфидных
минералов и медь переходит из нерастворимых соединений в растворимые. Раствор,
содержащий медь, поступает на цементационную или др. установки (сорбция,
экстракция) для извлечения меди, затем на отвал или рудное тело (схема
замкнутая). Интенсификация выщелачивания достигается активизацией
жизнедеятельности тионовых и др. сульфидокисляющих бактерий, присутствующих в
самой руде и адаптированных к конкретным условиям среды (тип руды, химический
состав растворов, температура и т.д.). Для этого необходимы pH 1,5-2,5, высокий
окислительно - восстановительный потенциал (Eh 600-750 мB), благоприятный и
стабильный хим. состав растворов, что достигается путём их регенерации и режима
аэрирования и увлажнения (орошения) руды. B отдельных случаях следует добавлять
соли азота и фосфора, a также бактерии, выращенные на оборотных растворах в
прудах-регенераторах. Число клеток бактерий в выщелачивающем растворе и руде
должно быть не ниже 106- 107соответственно в 1 мл или 1
г. Себестоимость 1 т меди, полученной этим способом, в 1,5-2 раза ниже, чем при
обычных гидрометаллургических или пирометаллургических способах.
Б. в. упорных
сульфидных концентратов проводится прямоточно в серии последовательно
соединённых чанов c перемешиванием и аэрацией аэрлифтом при t 30°C, pH 2,0-2,5
и концентрации клеток Th. ferrooxidans 1010 - 1011 в 1 мл
пульпы. Cхема переработки сульфидных концентратов замкнутая. Oборотные растворы
после частичной или полной регенерации используются в качестве питательной
среды для бактерий и выщелачивающего раствора. Наиболее активными являются
культуры бактерий, адаптированные к комплексу факторов (pH, тяжёлые металлы,
тип концентрата и т.д.) в условиях активного процесса Б. в. Примеры Б. в. в
чанах: из коллективных медно-цинковых концентратов за 72-96 ч извлекаются в
раствор до 90-92% Zn и Cd при извлечении Cu и Fe соответственно около 25% и 5%;
из свинцовых концентратов можно полностью извлечь Cu, Zn и Cd. B растворах
достигаются концентрации металлов: Cu до 50 г/л, Zn до 100 г/л и т.д. B олово-
и золотосодержащих мышьяковистых концентратах арсенопирит практически полностью
разрушается за 120 ч, что позволяет в одних случаях очистить концентраты от
вредной примеси мышьяка, в других - при последующем цианировании извлечь до 90%
золота.
3.
Переработка никелесодержащих руд
Методом кучного
бактериального выщелачивания. Опыт фирмы «Talvivaara». Финская
компания «Talvivaara
Mining Company
Р1с.» (ТМСР) является владельцем никелевого рудника на месторождении
полиметаллических руд с одноименным названием (Talvivaara), расположенного в
субарктической зоне на северо-востоке Финляндии. Измеренные и исчисленные
запасы месторождения определены величиной 642 млн т руды со средней массовой
долей никеля 0,23%. Кроме никеля, руда содержит в качестве попутных ценных
компонентов медь (0,13%), кобальт (0,02%) и цинк (0,51%). Главные сульфидные
минералы в руде — пирротин, пирит, халькопирит, сфалерит и петландит, суммарная
массовая доля которых составляет в среднем 21%. Данная сырьевая база является
достаточной для поддержания объема производства предприятия на период более 60
лет, при годовой добыче никеля 33 тыс. т, цинка — 60 тыс. т, меди — 10 тыс. т и
кобальта —1,2 тыс. т. Оба рудных тела пригодны для их отработки открытым
способом (экскаваторные работы), благодаря низкому коэффициенту вскрыши
(примерно 1:1).
До
последнего времени месторождение оставалось невостребованным из-за низкого
качества руд. Было сделано заключение, что его эксплуатация с использованием
общепринятых (главным образом, пирометаллургических) методов, экономически не
оправдывается. По ранее выполненным в исследовательском центре Оутокумпу
технологическим исследованиям, проведенных после 2004 г. в ТМСР, был составлен
проект предприятия с ориентацией на технологию кучного бактериального
выщелачивания металлов.
Предусмотренная
проектом технолого-аппаратурная схема (см. рис. 3) включает в себя 4
стадии: горные работы, дробление, кучное биовыщелачивание и извлечение металлов
из растворов с получением соответствующей товарной продукции. В качестве метода
добычи руды приняты открытые горные работы, планируемые в объеме примерно 15
млн. т в год. Дробление руды осуществляется в 3 стадии. Дробленую руду
подвергают агломерации. Затем руду с помощью конвейера укладывают в кучи
высотой 8 м на соответствующие «подушки» для проведения первичного
биовыщелачивания металлов, рассчитанного на период до 1,5 лет. Кучи снабжены трубами
для аэрации. Кучи орошают выщелачивающими растворами, рециркулирующими в
обороте до тех пор, пока концентрация металлов в растворах не достигает
необходимого уровня. После 1,5-годового биовыщелачивания руду убирают с
первичных оснований с укладкой ее на новые основания, где руда выщелачивается
повторно для доизвлечения металлов. В цикле извлечения металлов никель, медь,
цинк и кобальт осаждают из растворов сероводородом.
Летом
2005 г. непосредственно на руднике была создана демонстрационная биовыщелачивающая
установка на производительность 17 тыс. т руды. Орошение кучи начато в августе
2005 г. Пилотная куча была инокулирована местными бактериями, отобранными на
месторождении. Температура раствора достигала более 50°С. Повышенные
температуры сохранялись и в зимних условиях.
Зимой
2007 г. кучу подвергли рештабелированию и началась фаза вторичного
биохимического окисления. Бактерии, используемые в процессе биовыщелачивания на
Talvivaara, присутствуют и развиваются в исходной руде. Таким образом, они
являются эндемическими (т.е. свойственными данной местности) и поэтому хорошо
приспособлены к условиям окружающей среды, что существенно повышает
эффективность рассматриваемой технологии.
Одновременно
с процессом КБВ в 2005–2006 гг. проведены испытания по осаждению металлов из
получаемых технологических растворов. Принятые на Talvivaara методы извлечения
никеля и сопутствующих ему цветных металлов (кобальта, меди, цинка) разработаны
предприятием в содружестве с фирмой OMG Kokkola Chemicals (Финляндия).
Начало
производства металлсодержащих продуктов на пилотных установках OMG датируются
мартом 2006 г. Полученные продукты характеризуются высоким качеством, при
извлечении из растворов близким к 100%. Результаты технологических испытаний
2005–2006 гг. позволили получить весьма ценную информацию и исходные данные в
проект «Talvivaara». На опытных установках достигнут 96–98% извлечения металлов
из руд.
Промышленное
освоение технологии на руднике начато в 2008 г. В середине сентября 2009 г.
пущена в строй установка по производству сульфидов никеля и цинка. В октябре
того же года на фабрике установлено дополнительное дробильное оборудование с
доведением общей производительности данного технологического передела до 22 млн
т в год. Динамика производства руды и металлов на Talvivaara за период,
прошедший с начала промышленной эксплуатации до IV-го квартала 2009 г.
характеризуется представленными ниже табличными данными (см. табл. 1).
Таблица
1 Динамика производства руды и металлов на Talvivaara
Виды работ |
III
квартал 2009 г. |
I–III
кварталы 2009 г. |
2008–2009
гг. |
Добыча руды (взрывные работы),
млн. т |
2,0 |
7,3 |
10,3 |
Экскавация пустой породы, млн. т |
1,0 |
2,9 |
4,2 |
Штабелирование руды, млн. т |
1,4 |
5,5 |
8,0 |
Общий объем руды в «первичных»
кучах», подвергаемых биовыщелачиванию, млн. т (к концу периода) |
8,0 |
8,0 |
8,0 |
Производство металлосодержащих
сульфидов, т (по сухой массе) |
|
|
|
Никель |
208 |
668 |
668 |
Цинк |
190 |
1444 |
1444 |
То же в расчете на «чистые»
металлы, т |
|
|
|
Никель |
101 |
325 |
325 |
Цинк |
114 |
820 |
820 |
В летний период 2009 г.
осуществлены мероприятия, обеспечивающие возможность расширения годового
производства никеля к 2011 г. до 40, а к 2012 г. — до 50 тыс. т.
Страницы: 1, 2, 3, 4 |