Биотехнология металлов

Июль 23, 2022

Главная
Биология
Биотехнология металлов

Содержание

2. Основные направления БМ 1. Биогидрометаллургия, или бактериальное выщелачивание металлов 2. Обогащение руд 3. Биосорбция металлов из
3. Бактериальное выщелачивание Гидрометаллургический процесс извлечения химических элементов или их соединений из руд, концентратов, техногенного сырья с
4. Что лежит в основе технологии? Способность ацидофильных хемолитотрофных железо- и сероокисляющих бактерий разрушать кристаллическую решетку сульфидных
5. Основные открытия в БМ М. Бейернинк З.А. Ваксман Thiobacillus thioparus Acidithiobacillus thiooxidans А. Р. Колмером и
6. Физико–химические основы выщелачивания металлов из руд Стадии бактериального окисления: взаимодействие поверхностных структур бактерий с окисляемым субстратом
7. Основу этого процесса составляет окисление содержащихся в рудах сульфидных минералов тионовыми бактериями Thiobacillus ferrooxidans Источником углерода
8. Прямое бактериальное выщелачивание Происходит при непосредственном контакте бактериальной клетки с поверхностью минерала. Микроорганизмы осуществляют деструктирование кристаллической
9. Непрямое бактериальное выщелачивание Бактерии образуют окислитель, которым в кислых растворах является Fe 3+. Бактерии при этом
10. В данном процессе участвуют следующие бактерии: Acidithiobacillus thiooxidans Acidithiobacillus ferrooxidans Leptospirillum ferrooxidans Фермент серо (сульфид) Fе
11. Подробно описаны мезофильные сообщества ацидофильных хемолитотрофов, умеренно термофильные, термофильные и экстремально термофильные сообщества. В микробиоценозах обнаружены
12. Подземное выщелачивание 12
13. Кучное выщелачивание 13
14. Выщелачивание урана Участие принимают Thiobacillus ferrooxidans U02+ Fe2(S04)3-»U02S04+ 2FeS04 Возможно также прямое окисление урана бактериями: 21U02
15. Чановое выщелачивание Этот тип выщелачивания применяют в горнорудной промышленности для извлечения урана, золота, серебра, меди и
16. Определенную проблему представляет обеспечение процесса инокулятом. Для получения активной микробной культуры существует несколько способов. Наиболее эффективен
17. Экологические аспекты Все технологические схемы этого способа добычи металлов - замкнутые, поэтому в значительной мере исключают
19. Скачать презентацию

Слайд 2

Основные направления БМ
1. Биогидрометаллургия, или бактериальное выщелачивание металлов
2. Обогащение руд
3. Биосорбция

металлов из растворов

Слайд 3

Бактериальное выщелачивание
Гидрометаллургический процесс извлечения химических элементов или их соединений из руд,

концентратов, техногенного сырья с помощью микроорганизмов.
Литотрофные микроорганизмы используются для окисления сульфидных минералов, металлов.
Продукты жизнедеятельности органотрофных микроорганизмов – для разрушения минералов горных пород путём их растворения, окисления металлов.
Биомасса, образованная органотрофными микроорганизмами, – для накапливания или осаждения из растворов цветных и редких металлов.

Слайд 4

Что лежит в основе технологии?
Способность ацидофильных хемолитотрофных железо- и сероокисляющих бактерий

разрушать кристаллическую решетку сульфидных минералов

Процесс окисления (растворения) минералов и перевод химических элементов (цветных, редких) из нерастворимого в растворимое состояние.

Слайд 5

Основные открытия в БМ
М. Бейернинк
З.А. Ваксман
Thiobacillus thioparus
Acidithiobacillus thiooxidans
А. Р.

Колмером и М. Хинклем была выведена бактерия
Thiobaccilius ferrooxidans

Слайд 6

Физико–химические основы выщелачивания металлов из руд
Стадии бактериального окисления:
взаимодействие поверхностных структур бактерий

с окисляемым субстратом (сорбция, адгезия);
изменение физико-химических свойств окисляемых субстратов и их транспорт в клеточную стенку;
окисление субстратов в поверхностных структурах клеток;
транспорт электронов и протонов; образование мембранного потенциала;
синтез АТФ и образование воды.

Слайд 7

Основу этого процесса составляет окисление содержащихся в рудах сульфидных минералов тионовыми

бактериями Thiobacillus ferrooxidans

Источником углерода для роста бактерий служит углекислый газ
Развиваются при рН от 1 до 4,8 с оптимумом при 2-3
Интервал температур составляет от 3 до 40°С с оптимумом при 28°С.

Слайд 8

Прямое бактериальное выщелачивание
Происходит при непосредственном контакте бактериальной клетки с поверхностью минерала.
Микроорганизмы

осуществляют деструктирование кристаллической решетки минералов, транспорт в клетку окисляемых элементов и их ферментативное окисление
4FeS04+ 02 + 2H2S04 2Fe2(S04)3+ 2Н20
8S + 1202 + 8Н20 8H2S04

Слайд 9

Непрямое бактериальное выщелачивание
Бактерии образуют окислитель, которым в кислых растворах является Fe

3+. Бактерии при этом выполняют только каталитическую функцию, ускоряя окисление Fe 2+ до Fe 3+, непосредственно не взаимодействуя с минералом.
При этом сера окисляется бактериями до серной кислоты:

Слайд 10

В данном процессе участвуют следующие бактерии:
Acidithiobacillus thiooxidans
Acidithiobacillus ferrooxidans
Leptospirillum ferrooxidans
Фермент серо (сульфид)

Fе + оксидоредуктаза

Фермент сульфит Fe + оксидоредуктаза

Слайд 11

Подробно описаны мезофильные сообщества ацидофильных хемолитотрофов, умеренно термофильные, термофильные и экстремально

термофильные сообщества. В микробиоценозах обнаружены также миксотрофные организмы и гетеротрофные микроорганизмы Alicyclobacillus spp., Ferroplasma spp., Ferrimicrobium acidiphilum, присутствие которых увеличивает, по мнению ряда исследователей, скорость выщелачивания металлов.

Слайд 12

Подземное выщелачивание
12

Слайд 13

Кучное выщелачивание
13

Слайд 14

Выщелачивание урана
Участие принимают Thiobacillus ferrooxidans
U02+ Fe2(S04)3-»U02S04+ 2FeS04
Возможно также прямое окисление урана

бактериями:
21U02 + 02 + 2H2S04-»2U02S04+ 2Н20

Слайд 15

Чановое выщелачивание
Этот тип выщелачивания применяют в горнорудной промышленности для извлечения урана,

золота, серебра, меди и других металлов из окисных руд или упорных сульфидных концентратов.

Слайд 16

Определенную проблему представляет обеспечение процесса инокулятом. Для получения активной микробной культуры

существует несколько способов.
Наиболее эффективен способ культивирования железоокисляющих бактерий в проточном электрохимическом культиваторе, что сопряжено с электровосстановлением субстрата. В промышленных масштабах чановое выщелачивание применяется при переработке комплексных медно-цинковых концентратов. В составе этих комплексных концентратов присутствуют несколько минералов — халькопирит (CuFeS2), пирит (FeS2), сфалерит (ZnS). За 72-96 ч выщелачивания извлекают около 90 % Zn, а также Си и Fe— соответственно 25 и 5 %.
Оловосодержащие концентраты включают пирит, халькопирит, арсенопирит и оловянные минералы в виде окислов олова. Из этого комплекса минералов бактерии окисляют прежде всего низкопотенциальный арсенопирит (FeAsS).

Слайд 17

Экологические аспекты
Все технологические схемы этого способа добычи металлов - замкнутые, поэтому

в значительной мере исключают выброс растворов в биосферу;
Подземное выщелачивание исключает необходимость отвода больших участков земли под горные предприятия, при этом сохраняется ландшафт;
Общим для всех гидрометаллургических предприятий отходом являются растворы, содержащие тяжелые металлы;
Проблема обезвреживания твердых отходов биогидрометаллургических производств, например соединений мышьяка (арсенат железа или кальция), цианидов, роданидов и т. д.;
Микроорганизмы, применяемые в биогеотехнологии для получения металлов, не патогенны и поэтому не представляют опасности для окружающей среды.

Биотехнология металлов

Содержание

Основные направления БМ1. Биогидрометаллургия, или бактериальное выщелачивание металлов2. Обогащение руд3. Биосорбция

Бактериальное выщелачиваниеГидрометаллургический процесс извлечения химических элементов или их соединений из руд,

Что лежит в основе технологии?Способность ацидофильных хемолитотрофных железо- и сероокисляющих бактерий

Основные открытия в БММ. БейернинкЗ.А. Ваксман Thiobacillus thioparus Acidithiobacillus thiooxidansА. Р.

Физико–химические основы выщелачивания металлов из рудСтадии бактериального окисления:взаимодействие поверхностных структур бактерий

Основу этого процесса составляет окисление содержащихся в рудах сульфидных минералов тионовыми

Прямое бактериальное выщелачиваниеПроисходит при непосредственном контакте бактериальной клетки с поверхностью минерала.Микроорганизмы

Непрямое бактериальное выщелачиваниеБактерии образуют окислитель, которым в кислых растворах является Fe

В данном процессе участвуют следующие бактерии:Acidithiobacillus thiooxidansAcidithiobacillus ferrooxidansLeptospirillum ferrooxidansФермент серо (сульфид)