Способ получения и регенерации сернокислого раствора для подземного выщелачивания

(19) г и 1/го, с гг в 3/оо,(51)5 1 В 43/22 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ СВИД ЛЬСТ К АВТОРС(57) Изобретение относится к биотехнологии, в частности к применению микробиологических процессов для кучного и подземного выщелачивания металлов переменной валентности, и может быть использовано при регенерации растворов для подземного выщелачивания, Целью изобретения является интенсификация процесса. Сущность изобретения заключается в окислении Ее(11) выщелачивающего раствора бактериями Т 1)оЬасИцз 1 еггоохагапэ при рН 1,4 - 1,7, в аппарате, заполненном на 50% и более пористым носителем с площадью поверхности более 1000 м /м . 1 з,п. ф-лы, 2 табл. ЛЬ 32й горно-химический видетельство ЧССР22 В 60/02, 1977.нции М 2278631,, 1976.ОЛУЧЕНИЯ И РЕГЕИСЛОГО РАСТВОРАВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ Е РА- ДЛЯ удельной метров на и соотнош рата к объ - объем н Чэф = Чап даже при (более 400 аппарата резко пада первых, у раствора в вается ск сквозь нос ской десо например, теля боро следующи Изобретение относится к гидрометал лургии и может найти применение в техно логиях кучного и подземного выщелачивания (ПВ) сульфидов и металлов переменной валентности. Целью изобретения является интенсификация и упрощение процесса получения .и регенерации выщелачивающего сернокис:лого раствора, содержащего соединения трехвалентного железа путем окисления ,сульфита закисного железа культурой бактерий ТЯ. большой концентрации,Указанная цель достигается тем, что, ,культуру бактерий ТЛ, предварительно за:крепляют на носителе, отвечающем следующим требованиям; кислотостойкость, нейтральность, развитая поверхность с;ЦИИ СЕРНОКПОДЗЕМНОГО Б,П.Андрианов, В,К.Ларин, Н.Фильцев, В.Б,Михайлов, И. Ром аш кевич и С.Э. Гусаплощадью 1000-4000 квадратных метр кубический объема аппарата ении эффективного объема аппаему носителя Чэф,/Ч1, где Чн осителя, Чэл - объем ап па рата, - Чн Исследования показали, что большой удельной поверхности 0 м /мз), но эффективном объеме менее 0,5 Чал, показатели процесса ют. Это оЬъясняется тем, что, воменьшается время нахождения аппарате, а, во-вторых, увеличиорость фильтрации раствора итель, что приводит к механичербции биомассы с носителя. Так, при испытании в качестве носи- силикатного волокна получили е данные: при массе носителяпан = 10 г/дм и Чэф/Чн = 4/1 скорость окисзления равнялась 0,45 г/(дм ч), при п 1 н = =20 г/дм и Чэф/Ч= 2/1 - 0,95 г/(дм . ч) и при ен = 40 г/дм и Чэф/Чн 1/2 - 0,35 г/(дм ч). Применение носителя позволяет увеличить концентрацию биомассы с 10е кл/мл в прототипе до 10 - 10 кл/мл в11 12предлагаемом способе. Сопоставтельный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что резко воззоастает скорость Б.О, Ре+ с 0,1-0,3 г/(дм .час) до 0,9 - 1,5 г/(дм.чэс) при 1= 30 С. При этом увеличи: звается стабильность системы. Так при измен -1 нении величины протока отОдо 0,67 час не наблюдается значительного изменения концентрации биомассы на носителе и только при протоке равном 1 час скорость десорбции клеток с носителя возрастает настолько, что концентрация их начинает падать. Тогда как на прототипе малейшее колеба ние протока ведет к изменению концентрации бактерий вплоть до полного вымывания, Концентрация Т.1 с использованием заявляемого способа в окисленном раствовое снижается до 10 - 10 кл/мл про4 5тив 10 кл/мл в прототипе, что примерно соответствует концентрации бактерий в природных условиях в кислых шахтных или рудничных водах, Тем самым снижается нежелательное воздействие ТЛ. при попада нии их в рудное тело. Исследования и произведенные на.их основе расчеты показали, что при увеличении концентрации биомассы снижается зависимость скорости Б,О, Ре от температуры, Так,при снижении температуры раствора с 32 до 16 С скорость окисления снижается при концентрации биомссы 5,1 10 кл/мл в 3,3 - 2,8 раза, при 5 10 кл/мл - в 1,6-2,0 раза, Таким обра 8зом, предлагаемый способ позволяет вести 40 процесс в широком температурном режиме - 16 - 35 С, против 30-35 С в хемостатном режиме, Снижается так же и значение константы ингибирования ионами А и МОз так, что окислительная активность бактерий 45 близка к теоретической. Проведенные опыты показали, что биодобавки в виде РОа и гчН 4 оказывают влияние на рост бактерий, но не на их активность, и соответственно, в предлагаемом способе они нужны только на стадии формирования ферментной пленки на носителе, а в рабочем режиме для регенерации уносимых с окисленным раствором клеток, достаточно того Р и й, который есть в мэточниках сорбции, Т.е. по основным 55 компонентам маточники сорбции вполне пригодны в качестве энергетического субстрата для нормальной жизнедеятельности Т,1. Предлагаемый способ получения и регенерации выщелачивающего сернокислого раствора, содеркащего соединения трехвалентного железа, путем окисления сульфата закисного железа культурой бактерий Т.1. реализован следующим образом. В качестве основного оборудования используется биореактор, представляющийсобой трех- секционный пачук (объем секции - 1 дмз), конструкция которого предусматривала как параллельную, так и последовательную работу секций, а также обогрев через водяную рубашку от термостата. Аэрация и перемешивание растворов осуществлялись в каждой секции водухом от микрокомпрессора. Расход воздуха около 1 дм в мин нэ секцию.зДля культивирования бактерий применялась среда 9 К, а испытания в проточном режиме проводились на маточниках сорбции, Химический состав этих растворов приведен в табл. 1,П р и м е р 1 (прототип). В каждук секцию биореэктора помещалось 0,1 дм инокулята с концентрацией клеток 107 кл/мл и доливалось питательной средой 9 К до 1 дм . Устанавливалась температура 30 С. После полного окисления раствора подавался проток с использованием маточников сорбции, После стабилизации концентрации в растворе, подбирали проток при котором наблюдалась максимальная скорость окисления при отношении3+ 2+Ре /Ре в окисленном растворе не менее 3/2, В рабочем режиме окисление велось без нагрева, т.е, при 1 = 18 С. Полученнь 1 е результаты сведены в табл, 2,П р и м е р 2 (заявленный способ), В каждую секцию биореактора загружался носитель, в качестве которого на последней стадии исследований испытывались и далее были рекомендованы к применению, керамзит, ФРНК (фильтрационное нетканное полотно), полиэтиленовая сточжка, В каждую секцию наливали по 0,1 дм инокулянта с концентрацией биомассь 1 10 кл/мл, а затем уровень раствора доводился до 1 дм раствором 9 К, рН раствора поддерживался в интервале 1,4-1,7. Формирование ферментной пленки продолжалось 40 дней в периодическом режиме, т.е, после полного окисления раствора он сливался на 2/3, а затем секция заполнялась свежим раствором 9 К. Культивирование проводилось при температуре 1= 30 С, Затем биореактор пе-. реводили на проточный режим и окисление велось при температуре раствора 1 = 18 С. Подбирался поток, при котором наблюдалась максимальная скорость окисления при соотношении Ге /Ре в окисленном расз+ гтворе не менее 3/2. Полученные в резуль1837072 Формула изобретения Таблиц а 1 Химический состав растворов, использованных для бактериального окисления ре (концентрация ггдм2 Таблица равнительные реэультаты Б.О. гкелеаа (р) иммобилиэованной биомас а различных носителях Составитель Э.Адам Техред М.Моргентал Корректор В Петраш акт ака 1 з 2855 ВНИИПИ Гос Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 таТе испытаний результаты приведены в тал. 2.П р и м е р 3. Осуществляется по методике примера 2, но рН поддерживается на урвне 1.0-1,3. В этих условиях закрепле ние биомассы на носителе практически не присходило. Скорость окисления составила 0,08 г/дмз час,П р и м е р 4, Осуществляется по мето-ди е примера 2, но рН поддерживается на 10 ур вне 1,8 - 2,0, В этих условиях осадки гидро кислов образовали твердую корку на носи еле, препятствуя диффузии растворов. СК рОСтЬ ОКИСЛЕНИЯ СОСтаВИЛа 0,2 Г/(дМта Ч),; Таким образом испытания показали, 15 чт благодаря увеличению концентрации би массы предложенным способом, при усло ии правильного подбора соотношения уд льной поверхности носителя на объем ап врата к степени заполнения им аппара та, ри т = 18 Сскорость Б.Опо сравнению с и ототипом, увеличивается в 11-13 раз, в эав симости от типа носителя, тем самым на только же снижается потребная емкость би реактора. 25 Технико-зкономическое обоснование способа проводили в соответствии с отраслевыми методическими указаниями по определению экономического эффекта новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. Способ получения и регенерации серно- кислого раствора для подземного выщелачивания, предусматривающий использование бактерий ТоЬас 1 цз 1 еггоохЫапз в условиях непрерывного культивирования в жидкой среде с сернокислым железом ( ), о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса, бактерии выращивают в периодическом режиме при рН 1,4 - 1,7 в аппарате, заполненном на 50;о и более пористым носителем с площадью поверхности более 1000 м /м ,2. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что в качестве жидкой среды используют маточник сорбции, содержащий 1,5 - 2,5 г/л ионов двухвалентного железа.