Дәріс №15

Тақ ырып: Бактериялық сілтіден айырудың шарттары, жағ дайлары жә не қ олданылуы

Жоспары:

1.Сулфидті минералдарды бактериялық тотық тандыруда пайдалану

2.Ү ймелер мен ү йінділерді сілтіден айыру

3.Кенді іn situ бактериялық сілтіден айыру

Дә ріс мақ саты: Бактериялық сілтіден айырудың шарттары, жағ дайлары жә не қ олданылуын қ арастыру

1.Тау-кен шығ ару ө неркә сібінде сулфидті минералдарды бактериялық тотық тандыруды пайдаланудың сан кө птеген ә ртү рлі жолдары бар. Алайда олардың барлығ ы ә лде ерітіндіде тұ рғ ан, ә лде бастапқ ыда қ атты фазада тұ рғ ан екі валентті темірді жә не кү кірттің қ осылыстарын тотық тандыруғ а қ абілетті бактериялардың ө суін ынталандыруғ а негізделген. Металдарды алып шығ удың осылар қ уатты аз тұ тынатын, ү немдірек жә не экологиялық тұ рғ ыдан алғ анда тартымды болатын ә дістерін ү немі іздестіріп отыру микроорганизмдердің ө суіне байланысты болып келетін ү дерістердің жетілдірілуіне ық пал етеді. Сулфидті минералдарды бактериялық тотық тандырумен кендерден немесе концентраттардан металдар алу ә дісінің бірқ атар артық шылық тары бар:

- икемділігімен ерекшеленеді жә не ә ртү рлі сулфидті минерал­дарды да, олардың қ оспаларын да ө ң деу ү шін қ олданылуы мү мкін;

- оны жү зеге асырудың тә сілдері қ озғ алмайтын қ абат арқ ылы қ арапайым сү зуден араластырғ ышы бар реакторда сілтіден айыруғ а дейін ө згеріп отыруы мү мкін;

- жоғ ары жұ мыс қ ысымдарын жә не температураларды қ ажет етпейді;

- ү ш валентті темір сулфатының ерітіндісі тү ріндегі еріткіштің тү зілуінің арқ асында ө зін-ө зі ұ стап тұ ратын ә діс болып табылады;

- барлық сү йық тө гінділер осыларды оң ай бейтараптандыруғ а болатын сулы ерітінділер тү рінде тү зіледі жә не, одан ө зге, ешқ андай да зиянды газ тә різдес жанама ө німдер тү зілмейді; ү деріс оны жү ргізудің ауқ ымдарына байланысты болмайды;

- ө ң делетін минералды шығ аратын орынғ а тікелей жақ ын жерде қ олданылуы мү мкін;

- ө зіне тек химиялық тә сілмен ғ ана ө ткізілуі мү мкін емес реакцияларды қ осады.

Бактериялық сілтіден айырудың кө мегімен металдарды алып шығ уғ а арналғ ан жү йелерге кемшіліктер де тә н, осылардың аса маң ыздылары болып қ ажетті микроорганизмдердің белсенді културасын ұ стап тұ ру қ ажеттігі табылады. Осығ ан байланысты реакцияның температурасын басқ арып отыру жә не оның ө суі ү шін қ ажетті қ осы лыстар мен элементтерді енгізу қ ажет болады. Осыларда микроорганизмдердің ө суіне ешнә рсе кедергі жасамайтын жә не сілтіден айыру ү дерісін нашарлатпайтын жағ дайлар қ ажет. Онымен қ оса, бактериялық сілтіден айыру - химиялық сілтіден айыру ү дерісімен салыстырғ анда анағ ұ рлым баяуырақ ү деріс; минералдардың тотық тану жылдамдығ ы осы салыстырмалы тұ рақ ты шама болып табылатын, қ олданылатын микроорганизмдердің ө су жылдамдығ ымен тығ ыз байланысты.

Сулфидті минералдарды бактериялық тотық тандыру оларды келесідей жіктелуі мү мкін бірқ атар бағ ыттар бойынша ө ң деу ү шін пайдаланылуы мү мкін:

1.металдарды ү ймелердегі, ү йінділердегі жұ таң кендерден немесе іn situ ә дісімен алып шығ ару;

2.қ озғ алмайтын қ абат арқ ылы сү зумен немесе араластырғ ышы бар реакторда минерал концентраттарын немесе минералдардың қ оспасын толығ ымен сілтіден айыру;

3.лас заттарды кетіру ү шін немесе минералды шикізатты басқ а технологиялар бойынша ө ң деуге жарамды ету ү шін, минералдар қ оспасының концентраттарын ішінара сілтіден айыру;

4.бактериялық ө суді ұ стап тү ру ү шін жарамсыз басқ а кендерді одан кейін ө ң деу ү шін ү ш валентті темір сулфатының қ ышқ ыл ерітіндісі тү ріндегі сілтіден айырғ ышты алу ү шін бактериялық сілтіден айыруды қ олдану.

Ө неркә сіптік ауқ ымдарда тек ү ймелерді, ү йінділерді сілтіден айыру жә не іn situ сілтіден айыру ғ ана пайдаланылады. Алайда бактериялық тотық тандыру ә дістерін ө неркә сіпте пайдалану мү мкіндігін зерттеуге арналғ ан қ арқ ынды зерттеулер жә не ә р алуан эксперименттер жү ргізіліп келген жә не жү ргізіліп те жатыр.

2. Ү ймелер мен ү йінділерді сілтіден айыру. Ү ймелерді жә не ү йінділерді сілтіден айыру негізінен алғ анда металдарды тау-кен шығ ару ө неркә сібінің қ алдық тарынан немесе осылар ә лде бұ ларды ә деттегі тә сілдермен ө ң деу тиімді болатындай тым жұ таң, ә лде олардан қ орытуғ а арналғ ан концентрат алатындай, қ ұ рамы бойынша тым кү рделі жанама ө німдерден алып шығ удан тұ рады. Жылдамырақ еілтіден айырылуғ а ү шырағ ан жә не металдың кө бірек мө лшері бар кендер ү шін қ олданылатындық тан, ү ймелерді сілтіден айыру ү йінділерді сілтіден айырудан ерекшеленеді. Оларды қ азып шығ арғ аннан, сілтіден айыру ү шін қ ажетті мө лшерлерге дейін ұ сақ тағ аннан жә не арнайы орындарғ а тасымалдағ аннан кейін бү л кендерден осыларда сілтіден айыру жү ретін ү ймелер қ алыптастырылады. Ү ймелерді сілтіден айыру металдарды кеннен бірнеше ай ішінде алып шығ уғ а мү мкіндік береді, ал металдың дә л осындай мө лшерін қ ұ рамында металл бар қ алдық тарды (жұ таң ү йінділерді) ө ң деген кезде алып шығ у ү шін жылдар қ ажет болуы мү мкін. Ү ймелерді бактериялық сілтіден айыру кө птеген елдерде мысты алып шығ у ү шін, ә сіресе ө ң делетін кендердің бастапқ ы сулфидті тү рі ішінара тотық қ ан жерлерде қ олданылады. Сілтіден айыруғ а арналғ ан ү ймелерді қ алыптастырудың жинақ талғ ан тә жірибесі енді химиялық сілтіден айыру операциялары ү шін, мысалы, цианидтердің сұ йылтылғ ан ерітінділерімен алтынды алып шығ у ү шін қ арқ ынды пайдаланылып отыр.

Ү йінділерді сілтіден айыру да кө птеген елдерде іс-тә жірибеде қ олданылуда жә не, сірэ, бү л бактериялық сілтіден айырудың ең кең інен қ олданылатын тү рі болса керек. Ол ә детте ашық тә сілмен кең ауқ ымды шығ ару кезіндегі қ алдық тар ретінде қ арастырылатын шикізатты ө ң деу ү шін, ә лде бірнеше жылдар ішінде жинақ талып қ алғ ан, қ ұ рамында шашыраң қ ы кү йдегі мыс бар ү йінділерді ө ң деу ү шін қ олданылады. Америка Қ ұ рама Штаттарында мыстың шамамен 15%-ының ү йінділерді сілтіден айырудың кө мегімен алынып шығ а- тындығ ын атай кеткеніміз қ ызық ты. Осындай сілтіден айыру кезінде ү ймелерді сілтіден айыруғ а қ арағ анда, металдың азырақ концентрациясы бар ерітінді тү зіледі. Ү ймелерді де, ү йінділерді де ө ң деу табиғ и бактериялық сілтіден айыру ү дерісіне ұ қ сас, ал негізгі айырмашылығ ы оның металды алып шығ уды оптималдандыратындай етіп жү ргізілетіндігінен жә не басқ арылатындығ ынан тұ рады.

Ү ймелер де, ү йінділер де кен қ абаты арқ ылы сү зіліп шық қ ан ерітіндінің жиналуын қ амтамасыз ету жә не оның грунт суларына дейін ө тіп кетуінің есебінен болатын шыгындарды болдырмау ү шін, су ө ткізбейтін ең іс негізге жатқ ызылғ ан, ұ сақ талғ ан кеннен тү зілген. Қ ышқ ыл, қ ұ рамында бактериялар бар ү ш валентті темір сулфатының ерітіндісі тү ріндегі сілтіден айыратын сұ йық тық ты сораптар кен ү ймесінің тө бесіне береді жә не ол сұ йық тық ү йме арқ ылы ө теді. Бұ л ерітінділерді қ ұ ю, шашырату арқ ылы қ олданады. Шашырату кө п жағ дайда кен ү ймесінің ү стіне жатқ ызылғ ан перфорацияланғ ан пластмасса қ ұ бырлардың кө мегімен іске асырылады; бұ л ретте ең жақ сы оксигенденуге жә не ү йменің немеее ү йіндінің бетінің бірқ алыптырақ дымқ ылдануына қ ол жеткізіледі. Ә сіресе, қ ұ рғ ақ климат жағ дайларында аса жоғ ары булану кеінде ерітіндіні инжекциялау жү йесін қ олданғ анда минералды масса мен ерітіндінің жақ сы жанасуы қ ажет.

Ү йінділерден шығ атын, металлғ а бай ерітінділер осы іздестіріліп отырғ ан металл алынып шығ арылуы мү мкін ө ң деу кә сіпорнына айдау ү шін тоғ андарғ а жиналу ү шін жіберіледі. Металды ә лде қ арапайым тұ ндырумен, ә лде ө зіне немесе иондық алмасуды, немесе сілтіден айыратын ерітіндіден металды концентрациялау жә не кетіру ү шін еріткішпен экстракциялауды қ осатын кү рделірек жолмен алып шығ ады. Одан эрі алып шығ уды ә лде электролизбен, ә лде селективті тұ ндырумен жү ргізеді. Қ ұ рамына негізінен ерітілгең темір бар, пайдаланылып болғ ан сілтіден айыратын ерітінділерді ә лде регенерациялау ү шін тотық тандыратын тоғ андарғ а айдайды, ә лде тура ү ймелерге немесе ү йінділерге қ айтарады. Сілтіден айыратын сұ йық тық ү деріске қ айтарылуы мү мкін болардың алдында тотық тандыратын тоғ андарда екі валентті темірдің ү ш валентті темірге айналуы жү реді.

3.Кенді іn situ бактериялық сілтіден айыру. In situсілтіден айыру минералдар оларды шахталардың кө мегімен жерден алып шығ арусыз сілтіде айырылуғ а ұ шырау мү мкін жағ дайларда қ олданылады. Мұ ндай ә діс осында кенді шахталардың кө мегімен алып шығ у тиімсіз, бірақ осында оны бактериялық сілтіден айырудың кө мегімен алып шығ уды қ арыжыландыру ү шін металл кө п ескі жерасты кен шығ аратын жерлерде жә не жұ таң кен орындарда қ олданысын тауып отыр. Қ азірде қ олданылып отырғ ан шаралар немесе кенге алып келетін жаң а скважиналар кенге енгізілетін, сілтіден айыратын ертінділер ү шін арналар жә не жинақ таушылар болып табылады. Кеннің оның сің іргіштігін жә не сілтіден айыруғ а арналғ ан бетінің ауданын арттыру ү шін алдын ала жарылыспен ұ сақ талуы мү мкін жә не ертінділердің ұ сақ талғ анматериалда жер астында инжекциялануы немесе шашыратылуы мү мкін. Кен орнының тө менгі горзизонтына дейін сү зіліп шық қ ан ерітінді металды алып шығ ару ү шін жер бетіне айдап шығ арылды, ал содан кейін регенерацияланып, ү деріске қ айтарылады.

Сілтіден айырудың бұ л ә дісінің артық шылығ ы оны қ олданғ ан кезде кен орнының беті бұ зылмайтындығ ынан жә не сілтіден айырғ аннан кейін қ алдық тардың орасан зор ү йінділерінің қ алматындығ ында болып отыр.Онымен қ оса, ү рдіс жер бетіндегі ауа райы жағ дайларына тә уелді емес. іn situ сілтіден айыру – ә деттегі сілтіден айыруғ а қ арағ анда анағ ұ рлым қ иын басқ арылатын ү деріс. Сілтіден айыратын ертінділердің айтып болмайтын бағ ыттарғ а кө шіп-қ онуы мү мкін, оның ү стіне олардың табиғ и грунт сулармен қ осылуы мү мкін. Бұ л ә діс металл қ алдық тарын алып шығ у тә сілі ретінде мыс кен орындарында да, уран кен орындарында да қ олданылады. Бү кіл дү ниежү зі бойынша кө птеген орындарында іn situ сілтіденайыру ә рекеттері жасалды, бірақ ә рекеттер дами алады. Қ ұ рамында сулфид кендері бар кен орнын пайдалану уақ ыт ө те келе онда темір мен кү кіртті тотық тандыратын микроорганизмдердің пайда болуына алып келкді. Егер сілтіден айрыу ү шін жағ дайлар қ олайлы болса, яғ ни кен орнында тым дымқ ыл болса, қ ышқ ыл кен орындарының сулар кө бінесе кө п мө лшерлерде пайда болғ андық тан, сонда бактериялық сілтіден айыру елеулі кедергі болуы жә не шығ ындарғ а алып келуі мү мкін. Қ ұ бырлар мен сораптардың коррозиясына орай осы қ ышқ ыл ертінділерді шахтадан кетіру қ иынғ а соғ ады. Сондық тан да, алып шығ ар алдында, оларды бейтараптану керек.

Бақ ылау сұ рақ тары:

1.Бактериялық сілтіден айыруды пайдалану облыстары қ андай?

2.Бактериялық сілтіден айыруғ а қ андай микроорганизмдер қ атысады?

3.Бактериялық сілтіден айыруды пайдаланудың артық шылық тары мен кемшіліктері неден тұ рады?

4.Ү ймелер мен ү йінділерді сілтіден айыру ү дерістерінің ұ қ састық тары мен ерекшеліктері неден тұ рады?

5.«іn situ» сілтіден айырудың артық шылық тары неде?

Пайдаланылғ ан ә дебиеттер:

1.Джусупова Д.Б Экологиялық биотехнология. – Алматы, 2013ж.

2. Джусупова Д. Б. Технологии очистки природных и производственных сточных вод.- Алматы, КазНПУ им.Абая, 2006.

3.Ақ басова А.Ж., Саинова Н.Ә. Экология. – Алматы, 2003

4.Жатқ анбаев Ж.Ж. Экология негіздері. – Алматы, 2004

5.Аубакиров Х.Ә. Биотехнология. – Алматы, 2011

6.Жұ банова А.А. Биотехнолгия негіздері. – Алматы: «Қ азақ Университеті», 2006