Биологическая технология извлечения металлов из отходов

Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института
биологии Уфимского научного центра Российской академии наук
Биологическая технология извлечения металлов из отходов флотационного
обогащения сульфидных руд
Научный руководитель: Логинов Олег Николаевич
Место работы: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт биологии Уфимского научного центра Российской академии наук
Занимаемая должность: заведующий лабораторией биологически активных
веществ
Ученая степень и звание: доктор биологических наук, профессор
Столярова Ева Александровна
Место работы: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт биологии Уфимского научного центра Российской академии наук
Занимаемая должность: младший научный сотрудник
Ученая степень: кандидат биологических наук
Четверикова Дарья Владимировна
Место работы: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт биологии Уфимского научного центра Российской академии наук
Занимаемая должность: младший научный сотрудник
Ученая степень: кандидат технических наук
Перспективные штаммы микроорганизмов, способные к извлечению
металлов из отходов флотации сульфидных руд
Культуры микроорганизмов: типовой штамм Acidithiobacillus ferrooxidans DSM 14882;
штамм ИБ 1 - Acidithiobacillus ferrooxidans; культура ИБ 2 - Acidithiobacillus ferrooxidans и
Ferroplasma; штамм ИБ 10 – Acidithiobacillus sp., штамм ИБ 12 - Acidithiobacillus
ferrooxidans; культура ИБ 14 - Acidithiobacillus ferrooxidans и Ferroplasma
Сибайский
филиал УГОК
Учалинский ГОК
100
Извлечено, %
100
Извлечено,%
80
60
цинк
медь
40
20
80
60
цинк
40
медь
20
0
0
1
2
10
12
культуры
1
14
Бурибаевский ГОК
2
10
12
культуры
14
Медногорский МСК
100
Извлечено, %
Извлечено,%
100
80
60
цинк
40
медь
20
80
60
цинк
40
медь
20
0
1
2
10
12
0
14
культуры
1
2
10
12
культуры
14
Рис.1 Степень извлечения меди и цинка в растворах биологического выщелачивания
отходов флотации Учалинского горно-обогатительного комбината (ГОК), Сибайского
филиала Учалинского ГОК, Бурибаевского ГОК, Медногорского медно-серного
комбината (МСК)
Концентрация металлов,г/л
80
70
60
Типовой
50
ИБ 1
ИБ 2
40
ИБ 10
30
ИБ 12
20
ИБ 14
10
0
Cu
Zn
Рис. 2. Предельные концентрации
железоокисляющих бактерий
Mn
ионов
Co
Ni
металлов,
не
подавляющие
рост
Биологическое выщелачивание отходов флотации сульфидных
медно-цинковых руд в перколяционной установке
Рис. 3. Принципиальная схема установки (Е1 – емкость для сбора жидкости; Е2 –
Извлечено,%
емкость для отбора проб)
100
Основные
параметры
80
процесса:
режим
60
Цинк
«затопления»,
Медь
массы
соотношение
твердой
фазы
и
40
выщелачивающего раствора
20
1:5, температура 25-30ºС.
0
I
II
Варианты
III
Рис.4 Количество меди и цинка, извлеченных
из отходов Учалинского ГОК (I), Сибайского
филиала
Учалинского
ГОК
(II)
и
Бурибаевского ГОК (III)
Производительность: выход черновой меди составляет 1,5-2,0 кг/т отхода, цинка 1,5-2,0 кг/т отхода, порошок гидроокислов железа - 15 кг/т.
Процесс чанового биологического выщелачивания отходов
флотационного обогащения сульфидных руд
Отходы флотационного
обогащения руд
Питательная
среда
Посевной материал
воздух
3
3
1
4
5
воздух
2
Отработанная руда
после выщелачивания
Металлическая стружка
6
Осажденная медь
Рис. 5. Принципиальная схема установки (1 - ферментер; 2 – насос; 3 – термостат; 4 –
аппарат для выщелачивания; 5 – отстойник; 6 – емкость для выделения меди на
металлический скрап)
100
Основные параметры процесса:
Извлечено,%
80
расход суспензии 1л на 100 кг
60
Цинк
отходы,
Медь
фазы к жидкой 1:3, температура
40
25-30ºС,
соотношение
рН
твердой
раствора
воздушный барботаж.
20
0
I
II
Варианты
Рис.5 Количество меди и цинка, извлеченных
из отходов Сибайского филиала Учалинского
ГОК (I) и Медногорского МСК (II)
Производительность: выход черновой меди составляет 1,3-2,0 кг/т отхода, цинка 1,3-2,0 кг/т отхода, порошок гидроокислов железа - 17 кг/т.
2,
Области применения технологии
Извлечение
металлов из
накопленных
флотационных
отходов
Снижение
экологической
опасности отходов
производства
Современные
комплексные
технологии
переработки сырья
Таблица 1.
Сравнение способов переработки отходов
Характеристики
Биотехнология
Повторная флотация
Кислотное и
автоклавное
выщелачивание
низкая
высокая
высокая
сульфидные
сульфидные,
оксидные
сульфидные,
оксидные
допустимо
не допустимо
допустимо
высокая
низкая
малоопасная
малоопасная
очень опасная!
положительное
отрицательное
безразличное
средние
высокие
Требования к сырью:
концентрация
металлов
тип минералов
наличие сростков
минералов и окисных
пленок
Глубина переработки
Экологическая
высокая
безопасность
Влияние
хранения
отходов
Капитальные затраты
высокие
Экономические показатели технологии биологического выщелачивания
Кучное выщелачивание
Чановое выщелачивание
(в перколяционных установках)
Доход от эксплуатации цеха:
Доход от эксплуатации цеха:
36,25 млн. руб. в год.
930 тыс руб. в год.
Рентабельность производства:60%.
Рентабельность производства: 57%.
Срок окупаемости установки 2 года.
Срок окупаемости установки 1 год.