Биотехнологический потенциал автохтонных хемолитотрофных микроорганизмов медно-никелевого месторождения Шануч (Западная Камчатка) в бактериально-химическом выщелачивании сульфидной кобальт-медно-никелевой руды

• Автор: Хайнасова, Татьяна Сергеевна
• Шифр специальности: 03.01.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Петропавловск-Камчатский
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Современное состояние изученности бактериальнохимических процессов выщелачивания металлов
1-1- Оощая характеристика ацидофильных хемолитотрофных микроорганизмов, принимающих участие в бактериально-химических
процессах выщелачивания металлов
1.2. Бактериально-химические процессы извлечения металлов
1.2.1. Основные способы биогидрометаллургической переработки руд и использования микроорганизмов
1.2.2. Механизм микробного окисления сульфидных минералов
1.2.3. Факторы, влияющие на процесс биовыщелачивания метал-

ГЛАВА 2. Объекты и методика выполнения исследования
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Окисленная руда
2.1.2. Сульфидная руда
2.1.3. Смешанная культура автохтонных микроорганизмов
2.2. Методы исследований
2.2.1. Методы изучения руды
2.2.2. Методы культивирования и изучения микроорганизмов
2.2.3. Методы исследования окислительных бактериальнохимических процессов
2.2.4. Методы аналитической химии
ГЛАВА 3. Минерально-микробиологическое исследование окисленной
руды медно-никелевого месторождения Шануч
3.1. Общая характеристика медно-никелевого месторождения ТТТа-

3.2. Минеральная характеристика окисленной руды
3.3. Микробиологическая характеристика окисленной руды
3.4. Выводы по главе
ГЛАВА 4. Исследование окислительной активности адаптированной к минеральному субстрату автохтонной ассоциации микроорганизмов из окисленной руды
4.1. Изучение железоокисляющей активности в процессе биологического окисления ионов закисного железа
4.2. Изучение сероокисляющей активности в процессе бактериально-химического окисления элементной серы
4.3. Изучение сульфидоокисляющей активности в процессе бактериально-химического окисления сульфидной кобальт-медно-НИКЄЛЄВОЙ руды
4.4. Выводы по главе
ГЛАВА 5. Исследование динамики бактериально-химического выщелачивания никеля, меди и кобальта из сульфидной кобальт-медно-никелевой руды
5.1. Оценка роли ионов водорода, трехвалентного железа и микроорганизмов в выщелачивании
5.2. Изучение динамики извлечения металлов в процессе выщелачивания
5.3. Предварительные экономические показатели бактериальнохимического выщелачивания сульфидной кобальт-медно-никелевой РУДЫ
5.4. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ОБВ — мезофильная ассоциация автохтонных хемолитотрофных микроорганизмов из окисленной руды, адаптированная к минеральному субстрату,
БХВ без Бе — бактериально-химическое выщелачивание (биотический процесс) без добавления соли Ре804-7Б120,
БХВ с Бе — бактериально-химическое выщелачивание (биотический процесс) с добавлением соли Бе804-7Н20,
ХВ без Бе — химическое выщелачивание (контрольный абиотический процесс) без добавления соли Ре804-7Н20,
ХВ с Бе" — химическое выщелачивание (контрольный абиотический процесс) с добавлением соли Бе804-7Н20.

Растворение субстрата встречается в локальных анодах, где ионы двухвалентного железа и тиосульфата переходят в раствор. Лишь в присутствии бактериальных клеток и/или их экзополимерных веществ катодная и анодная области становятся явными и постоянными. В результате взаимодействия микробиологической и минеральной составляющей происходит растворение сульфидов. Катодная область считается наиболее вероятным местом прикрепления микроорганизмов к поверхности минерала. Разница между окислительно-восстановительным потенциалом среды и электродным потенциалом породы определяет скорость протекания реакции на катоде и аноде. При отсутствии микроорганизмов такая разница невелика, поэтому интенсивных окислительных процессов не происходит (Каравайко и др., 1989; Во-лова Т.Г. 1999; Rohwerder, Sand, 2007).
FeS2 + 02 + 4 Н -> Fe2+ + 2 S°+ 2 Н20. катодная реакция анодная реакция
02 + 4 Н+ + 4е' -> 2 Н20. FeS2 —> Fe2+ + 2 S° + 4е (1)
(Каравайко и др., 1989).
Биовыщелачивание - это совокупность биологических и химических процессов. Сульфиды окисляются до ионов металлов и сульфата благодаря активности хемолитотрофных аэробных ацидофильных железо- и сероокисляющих бактерий или архей. Механизм бактериального окисления сульфидов металлов был достаточно подробно изучен. Тем менее, несмотря на многолетние исследования, все еще не существует общепринятого мнения, объясняющего механизм и кинетику данного процесса (Bosecker, 1997; Hansford, Vargas, 2001; Schippers, 2007; Schippers et al, 2007).
Более 35 лет обсуждается механизм взаимодействия железо- и сероокисляющих микроорганизмов с сульфидными минералами. Впервые попытки объяснить бактериальное воздействие на сульфидные минералы были предприняты еще в 1964 году. Было высказано предположение о существовании двух способов взаимодействия микроорганизмов с минеральным субстратом - прямой и непрямой (Ehrlich, 2001; Crundwell, 2003). Под прямым механизмом подразумевали прямой контакт между бактериальными клетка-