שם מקור: Harnessing Nature for Metal Recovery

במשך מאות שנים, מיצוי מתכות מן האדמה התבסס על שיטות אנרגיה-רגישות, אגרסיביות מבחינה כימית - החלטיות, צלוי, ו cyanidation. תהליכים אלה, תוך יעילות, לשאת מחיר סביבתי כבד: פיזור, חומציות, לחות, בריכות רעילות של כריות ירוקות, וטביעות רגל פחמן גדולות יותר.

הבנת תהליך Bioleaching

(ב) ⁇ (בלטינית: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ישנם שלושה תצורה עיקריים לפעילות ביו-leaching:

  • (FLT:0) heap bioleachingFLT:1 - Ore הוא מרסק ו ערימה לתוך heaps גדול (לעתים קרובות 5-10 מטר גבוה), מוקש עם פתרון חומצי המכיל חומרים מזינים וחיידקים.הפתרון percolates דרך הערימה, ואת פתרון היטל ההר עשיר מתכת נאסף בבסיס התאוששות (למשל, באמצעות פתרון דרך מיצוי או עטורת אלקטרו).
  • (FLT:0) Stirred-tank bioleachingph:1 ; בשימוש עבור ריכוזים בעלי ערך גבוה או אורות ריבוניות. יפה הקרקע מעורב עם פתרון תזונתי בטנקים מאומצים, נסערים, מתן תנאים אופטימליים לצמיחה חיידקית וחמצן מהיר. שיטה זו מציעה קינטיקה מהירה יותר ומשתחזרות גבוהות יותר אך בעלות גדולה יותר.
  • (FLT:0) ב-i-itu bioleachingFLT:1) - פתרונות Bacterial מוזרקים ישירות לתוך גוף תת-קרקעי ללא חפירות.הפתרון של מתכת-laden מוחזר אל פני השטח. גישה זו מונעת לחלוטין מהפרעה משטח, אם כי היא דורשת ניהול הידרולוגי זהיר כדי למנוע זיהום מים קרקעיים.

המנגנונים הביוכימיים כוללים שני מסלולים: ניתוק ישיר, שבו החיידק מתחבר אל פני השטח המינרלי ומחמצן אותו באופן נזימטי, ועומס עקיף, שבו Fe3+ המיוצר על ידי חיידקים תוקף כימית את המינרל.

עמוק עמוק עמוק לתוך יתרונות סביבתיים

ניכויים כימיים

שחזור מתכתי לאמנה עבור אוסים סולפי בדרך כלל כרוך צלוי (אשר פולט sulfur דו חמצני) או חמצון לחץ באמצעות חומצה sulfuric מרוכז וטמפרטורות מעל 200 מעלות צלזיוס עבור זהב, cyanide leaching הוא סטנדרטי. bioleaching מבטל את החומרים אינטנסיביים אלה עם חומצה sulfuric ו ferric שנוצר ברזל.

אנרגיה נמוכה יותר וטביעת רגל פחמן

ביוליגרד פועל בטמפרטורות נוחות (20–40 מעלות צלזיוס) ולחץ כמעט אטמוספירי, בניגוד לטרקלובלות הדורשות 200-250 מעלות צלזיוס ולחצים של 2000-3000 kPa. החיסכון באנרגיה הוא משמעותי.הערכה השוואתית של מחזור חיים עבור פליטת נחושת מ- 90% מצריכת גזיפי נחושת (המינרל הנחושת הגדולה ביותר) מצאה כי ביו-8% פחות אנרגיה למתכת המיוצרת מ-4% מ-4% מ-4% מפעולות גזיבית, או ירידה משמעותית.

יעילות אנרגיה נוספת מתעוררת כי ביו-שינג מבטל את הצורך בלחיצת אינטנסיבי ושחיקה לגודל חלקיקים דק מאוד - ביו-שינג קנבוס יכול לטפל ביעילות או למרוסס רק 10-25 מ"מ, בעוד ביוליץ טנק דורש רק 80% העוברים מיקרומטר, בדומה להאכילי הפלוטציה קונבנציונליים.

מיני-פסולת דור ושיפור ניהול טאילינג

כרייה מסורתית מייצרת כמויות עצומות של סלע פסולת וצנבוים משובחים.עבור כל טון של נחושת המיוצר באמצעות smelting, בערך 200-300 טון של פסולת נוצרים (מעלבורדן + זנבות). ביוליגרד מפחית באופן משמעותי את הנטל הזה בכמה דרכים:

  • (FLT:0) קבלת אורכי מדרגה נמוכה 1 (Bioleaching) יכול להוציא מתכות באופן כלכלי מנקודות עם ציונים נמוך כמו 0.2% נחושת או 0.5 גרם זהב, חומרים שאינם כלכליים לעיבוד קונבנציונליים, אחרת יהיה נזרק כמו בזבוז.זה הופך למעשה חבות למשאב, להאריך את חיי המכרה ולהפחית את הצורך לפתוח מכרות חדשות.
  • (FLT:0) ,הזנבים ממוכות של ה-Ul:0) , מכיוון שמתחמי ה-Valleaching ממטריקס אוe מבלי להסיר את רוב הכנופיה, שאריות מוצקות הנותרים ניתן לעתים קרובות להישאר במקום (ב heaps) או disposed של בצורת יציבה יותר, פחות תגובתית.
  • (FLT:0) החלפת הפחתת פני השטח הפרעות אנדרט 1:1 - שבו גיאולוגיה מאפשרת, ביו-שינג מתאים מבטל את הצורך בבורים פתוחים או מנהרות תת-קרקעיות, שמירה על נופים, הימנעות מחיקה, ומניעת דור של זנבות לחלוטין.

צמצום צריכת המים

עיבוד מינרלים ארכיוני (flotation, שחיקה, smelting) יכול לצרוך 2-4 מ"ר מים לטון של אוה. bioleaching in heap או in-situ תצורה מחזור פתרונות ללח"ח במעגל סגור, עם מים איפור צריך רק להחליף evaporation ומדמם.

סיכון נמוך יותר של Acid Mine Drainage

חנק מכרה חומצי (AMD) הוא אחד האתגרים הסביבתיים החמורים ביותר בכריית, המתרחשים כאשר מינרלים סולפט חשופים לחמצן ומים לייצר חומצה sulfuric כי מגויסת מתכות כבדות. פעילות ביו-שבילה נועדו לחמצן באופן מלא את מינרלים sulfide באורה, הסרת המקור של חומציות עתידית, יתר על כן, התהליך הם חומציים ומכיל היטב את הפעילות המזערית, ככל הנראה, כמו גם אם הוא יעיל של תפקוד מיקרו-דלקתי, הוא יעיל, אם הוא יעיל, לאחר יכולת חסימת שטח של תפקוד מיקרו-דלקתי, גם לאחר טיפול כימי, הוא מוגבל, גם לאחר טיפול.

פוטנציאל תיווך

מעניין לציין כי אותם מיקרואורגניזמים המשמשים ביו-leaching ניתן להשתמש כדי לטפל במימי מכר מזוהמים וייצוב זנבות. חיידקי חמצון ברזל יכול להצית ברזל ומתכות אחרות כמו jarosite או schwertmannite, צמצום ריכוזי מתכת מתמוססים. חלק מפעילות ביו-שיגה משולבת בריכות ביו-מסלול פסיביות מטה במורד הזרם שבו sulfate-ממיר להמיר חיידקים לתוך מחלימים, או להשגת זיהומים מתאימים.

שיקולים כלכליים ומבצעיים

יתרונות עבור Low-Grade ו-Complex Ores

בעוד ביו-leaching אינה תרופת כלל אוניברסלית, היא מציעה יתרונות כלכליים משכנעים עבור מזון מתאים.הההון עלות עבור פעילות ביו-הבייל heap הוא בדרך כלל 30–50% נמוך יותר מאשר אבטיח קונבנציונלי של יכולת שווה ערך, ועלויות התפעול הן 20–40% נמוך יותר, בעיקר בשל צמצום אנרגיה וכימיקלים.

גבולות ואתגרים

  • (FLT:0) קיננטיקה קינטית נמוכה (FLT:1) - Bioleaching הוא תהליך איטי: חסימה heap יכול לקחת חודשים כדי להשיג > 80% התאוששות, בעוד smelting משיגה התאוששות כמעט מלאה בשעות.זה הופך את הביוביגה פחות מתאימה לפעילות גבוהה או גבוה מאוד.
  • (FLT:0) רגישות פנימית (FLT:1) - מיקרואורגניזמים רגישים ל- pH, טמפרטורה ואלמנטים רעילים כגון כלוריד, ארסן או תרכובות אורגניות.
  • (FLT:0) ⁇ ⁇ ⁇ 1 (Bleaching בעיקר מטרות מינרלים sulfide; oxide אוes בדרך כלל דורשים גישות שונות.
  • (FLT:0) התפיסה הציבורית של LT:1 - השימוש בחיידקים חיים בכריית מעלה אתגרים רגולטוריים וציבוריים, למרות שעשרות שנים של פעולה בטוחה בנו אמון.

תעשיות וחומרים הטובים ביותר מותאמים ל-Bioleaching

ביוליגרד הוא מאומצת ביותר עבור שחזור נחושת (במיוחד מאוזני sulfide משניים כמו chalcocite ו covellite) ו preטיפול של זהב fractory נוסף.זה משמש גם מסחרי עבור ניקל, cobalt, ו החילוץ אורניום.התהליך צובר ליבת עבור פסולת אלקטרונית (e-waste) reclating) reclating, שבו hetrocטרופיה ופטריות יכול לנפץ את האנטיקסדות נדיר של מתכת מתכת מתכת מתכת מתכת מתכת מתכת.

מחקרים אמיתיים ואימוץ התעשייה

  • (ב) [15] , צ'ילה פ'לה: 1 (המכרה הנחושת הגדולה בעולם מפעילה מפעל ביו-ליאוש של 200 אלף דולר לרמה נמוכה, ומייצרת נחושת קטודה במחיר של 40% נמוך יותר מאשר המסלול של העזר.
  • (FLT:0)umtor, KyrgyzstanFreaLT:1) - צמח ביו-הבייגר מעורר עופרת בבולגרית מטפל במרכז זהב ריבאונד עם > 95% שחזור זהב, הימנעות קלויינג ופליטת אוויר קשורה.
  • (FLT:0)Talvivaara, פינלנדFLT:1, מכרה ניקל-zinc-cobalt באמצעות ביו-leaching heap בקנה מידה (60,000 טון / מתכות שנים) באקלים קר, המדגים את הגמישות של הטכנולוגיה.
  • (FLT:0)BacTechrov EnvironmentalFLT:1 - חברה קנדית המפעילה צמחים ביו-עושים שימוש זהב ומתכות בסיס, כולל מתקן טיפול ב- slag בקזחסטן ותחנות טייס עבור e-waste.

(בקריאה נוספת, סקירה כללית של ביו-הנדסהFLT) 1 מספקת רקע טכני מעולה.פרספקטיבה תעשייתית על פרקטיקות כריית בר קיימא זמינה מתוך אתר האינטרנט של BioleachingFLT 3 (להלן:2SRK ConsultingFLT 3:2SRK ConsultingFLT 3: 3), אשר דן במיצוי ביו-שרוד כחלק מערכת כלי הכרייה המודרנית.

התפקיד של Bioleaching בכלכלה מעגלית

מעבר לכריית הראשית, ביו-שינג הוא קריטי עבור הכלכלה המעגלית.הכרייה עירונית - גילוי מתכות מסוללות מובלים, גרד אלקטרוני וזרז תעשייתי - הוא יישום גובר.המחזור של האמנה לעתים קרובות מסתמכ על smelting, שהוא אנרגיה-intensive פולט ליקוטנטים נחושת.

בהקשר הכרייה, ביו-שינג מרחיב את החיים של פעולות קיימות על ידי מתן התאוששות כלכלית ממאגרים וזנבים.מכרות רבות יש ערך של עשרות שנים של חומר נמוך שנחשב בעבר לבזבוז, אך כעת ניתן לעבד בצורה רווח באמצעות heap bioleaching, הימנעות עלויות סביבתיות וחברתיות של פתיחת מכרות חדשות.זה תואם את עקרונות הפיתוח בר קיימא: צמצום חומר בתולות, צמצום הפרעות קרקעיות וצמצום הפחתת האספקת המתכת הכוללת.

קווי עתיד וגבולות מחקר

(ה) עתיד של ביו-השינג הוא שיפור בזנים ותהליך העצמתיות (הנדסה גנטית של FLT:0AcidithiobacillusphveFLT:1 ו-FLT:2LeptospibriumFLT:0) שואפת ליצור זנים עם סובלנות גבוהה יותר למתחים, pH רחב יותר וטמפרטורות, מהר יותר ויותר oxidation.

בצד ההנדסה, אוטומציה ו ניטור בזמן אמת של heap וסביבות טנק באמצעות pH, Redox, ו חיישני חמצן מומסים, בשילוב עם מודלים למידת מכונה, לאפשר למפעילים לשמור על תנאים אופטימליים.המשך ניתוק (CSTR) עיצובים עם עומס חזק גבוה (עד 25% w/v) להיות ממושמעים כדי להפחית את עלויות ההון ולהגביר באמצעות חישוב.

מסקנה

ביו-שינגנג עומד כעדות לאופן בו ביוטכנולוגיה יכולה להפוך את התעשייה הבעייתית לסביבה לכדי חברה בת קיימא יותר.על ידי רתום את היכולות המטבוליות הטבעיות של המיקרואורגניזמים, היא מפחיתה את השימוש הכימי, צריכת האנרגיה, הביקוש למים, ודור פסולת בהשוואה לתקנות החמצן והלחץ המקובלות של הטכנולוגיה הזו, כמו גם שיפור משמעותי בחדשנות בתחום הביולוגית והעיצוב, כמו גם חומרים סביבתיים.