Биовыщелачивание медно-цинкового концентрата при разных температурных режимах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Целью данной работы было изучение процесса биовыщелачивания мышьяксодержащего полиметаллического концентрата, содержащего 16.0% Cu, 5.3% Zn и 1.7% As, в разных условиях. Были изучены зависимость выщелачивания цветных металлов от температуры процесса (45 и 55°C) и использования в качестве источников углерода для микробной популяции биореакторов СО2 и мелассы, а также различия в составе микробных популяций, формирующихся в разных условиях. Было показано, что повышение температуры способствовало увеличению выщелачивания как меди, так и цинка. При более высокой температуре (55°C) применение дополнительных источников углерода значительно влияло на извлечение металлов, тогда как при 45°C извлечение металлов незначительно различалось в разных вариантах эксперимента. Изучение микробных популяций биореакторов показало, что и изменение температуры, и дополнительные источники углерода влияли на микробные популяции, которые сформировались в процессе биовыщелачивания. При использовании диоксида углерода при 45°C общая численность клеток микроорганизмов была в 1.4 раза выше, чем в других вариантах эксперимента, а при 55°C – в 8 раз. Кроме того, наблюдались изменения в соотношениях между микроорганизмами микробных популяций. При 45°C в микробных популяциях преобладали железоокисляющие гетеротрофные археи р. Ferroplasma, гетеротрофные археи р. Cuniculiplasma, сероокисляющие автотрофные бактерии р. Acidithiobacillus, миксотрофные железо- и сероокисляющие бактерии р. Sulfobacillus. При 55°C в микробных популяциях преобладали бактерии р. Sulfobacillus и железоокисляющие бактерии р. Leptospirillum, при этом использование диоксида углерода привело к доминированию бактерий р. Sulfobacillus, доля последовательностей фрагментов генов 16S рРНК которых составляла 99.9%.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Г. Булаев

ФИЦ “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: bulaev.inmi@yandex.ru
Россия, Москва, 119071

А. В. Артыкова

ФИЦ “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: bulaev.inmi@yandex.ru
Россия, Москва, 119071

Ю. А. Елкина

ФИЦ “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: bulaev.inmi@yandex.ru
Россия, Москва, 119071

А. В. Колосов

ФИЦ “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: bulaev.inmi@yandex.ru
Россия, Москва, 119071

А. В. Нечаева

ФИЦ “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: bulaev.inmi@yandex.ru
Россия, Москва, 119071

А. В. Белецкий

ФИЦ “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: bulaev.inmi@yandex.ru
Россия, Москва, 119071

В. В. Кадников

ФИЦ “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: bulaev.inmi@yandex.ru
Россия, Москва, 119071

В. С. Меламуд

ФИЦ “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: bulaev.inmi@yandex.ru
Россия, Москва, 119071

А. В. Марданов

ФИЦ “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: bulaev.inmi@yandex.ru
Россия, Москва, 119071

Список литературы

  1. Булаев А. Г. Биоокисление пирротина умеренно-термофильными ацидофильными микроорганизмами // Микробиология. 2020. Т. 89. С. 511–521.
  2. Bulaev A. G. Pyrrhotite biooxidation by moderately thermophilic acidophilic microorganisms // Microbiology (Moscow). 2020. V. 89. P. 510–519.
  3. Васильева А. А., Бодуэн А. Я. Минералогические особенности и способы переработки медных цинксодержащих концентратов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2023. Т. 334. № 3. С. 61–72.
  4. Головачева Р. С., Голышина О. В., Каравайко Г. И., Дорофеев А. Г., Пивоварова Т. А., Черных Н. А. Новая железоокисляющая бактерия Leptospirillum thermoferrooxidans sp. nov. // Микробиология. 1992. Т. 61. С. 1056‒1065.
  5. Golovacheva R. S., Golyshina O. V., Karavaiko G. I., Doro feev A. G., Pivovarova T. A., Chernykh N. A. A new iron oxidizing bacterium Leptospirillum thermoferrooxidans sp. nov. // Microbiology (Moscow). 1992. V. 61. P. 744‒750.
  6. Елкина Ю. А., Мельникова Е. А., Меламуд В. С., Булаев А. Г. Биовыщелачивание теннантита и энаргита умеренно-термофильными ацидофильными микроорганизмами // Микробиология. 2020. Т. 89. С. 419‒431.
  7. Elkina Y. A., Melnikova E. A., Melamud V. S., Bulaev A. G. Bioleaching of enargite and tennantite by moderately thermophilic acidophilic microorganisms // Microbiology (Moscow). 2020. V. 89. P. 413–424.
  8. Елкина Ю. А., Меламуд В. С., Булаев А. Г. Биовыщелачивание медно-цинкового концентрата с высоким содержанием мышьяка // Микробиология. 2021. Т. 90. С. 90‒99.
  9. Elkina Y. A., Melamud V. S., Bulaev A. G. Bioleaching of a copper-zinc concentrate with high arsenic content // Microbiology (Moscow). 2021. V. 90. P. 78–86.
  10. Belyi A. V., Tupikina O. V. Biooxidation of gold ores in Russia and Kazakhstan // Biomining Technologies / Eds. Johnson D. B., Bryan C. G., Schlömann M., Roberto F. F. Cham: Springer, 2023. P. 191–208.
  11. Bulaev A., Boduen A. Carbon sources as a factor determining the activity of microbial oxidation of sulfide concentrate at elevated temperature // Minerals. 2022. V. 12. Art. 110.
  12. Bulaev A., Kadnikov V., Elkina Y., Beletsky A., Melamud V., Ravin N., Mardanov A. Shifts in the microbial populations of bioleach reactors are determined by carbon sources and temperature // Biology. 2023. V. 12. Art. 1411.
  13. Bulaev A., Melamud V., Boduen A. Bioleaching of non-ferrous metals from arsenic-bearing sulfide concentrate // Solid State Phenom. 2020. V. 299. P. 1064–1068.
  14. Bulaev A., Elkina Yu., Melnikova E., Melamud V. Effect of sodium chloride on copper bioleaching from sulfide minerals and concentrates // SGEM. 2019. V. 19. Is. 1.3. P. 799–804.
  15. Diaz J. A., Serrano J., Leiva E. Bioleaching of arsenic-bearing copper ores // Minerals. 2018. V. 8. Art. 215.
  16. Dopson M., Okibe N. Biomining microorganisms: diversity and modus operandi // Biomining Technologies / Eds. Johnson D. B., Bryan C. G., Schlömann M., Roberto F. F. Cham: Springer, 2023. P. 89–110.
  17. Edgar RC. Search and clustering orders of magnitude faster than BLAST // Bioinform. 2010. V. 26. P. 2460‒2461. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btq461
  18. Elkina Y., Nechaeva A., Artykova A., Kolosoff A., Bugubaeva A., Melamud V., Mardanov A., Bulaev A. Continuous bioleaching of arsenic-containing copper-zinc concentrate and shift of microbial population under various conditions // Minerals. 2022.V. 12. Art. 592.
  19. Filippou D., St-Germain P., Grammatikopoulos T. Recovery of metal values from copper-arsenic minerals and other related resources // Miner. Proc. Extr. Metall. Rev. 2007. V. 28. P. 247–298.
  20. Frey B., Rime T., Phillips M., Stierli B., Hajdas I., Widmer F., Hartmann M. Microbial diversity in European alpine permafrost and active layers // FEMS Microbiol. Ecol. 2016. V. 92. Art. fiw018. https://doi.org/10.1093/femsec/fiw018
  21. Hedrich S., Joulian C., Graupner T., Schippers A., Guézennec A.-G. Enhanced chalcopyrite dissolution in stirred tank reactors by temperature increase during bioleaching // Hydrometallurgy. 2018. V. 179. P. 125–131.
  22. Gericke M., Neale J. W., van Staden P. J. A Mintek perspective of the past 25 years in minerals bioleaching // J. S. Afr. Inst. Min. Metall. 2009. V. 109. P. 567–585.
  23. Gericke M., Neale J. W., Määttä P. Biomining in Finland: commercial application of heap and tank bioleaching technologies for nickel recovery // Biomining Technologies / Eds. Johnson D. B., Bryan C. G., Schlömann M., Roberto F. F. Cham: Springer, 2023. P. 209–228.
  24. Hallberg K. B., Lindström E. B. Characterization of Thiobacillus caldus sp. nov., a moderately thermophilic acidophile // Microbiology (Reading). 1994. V. 140. P. 3451‒3456.
  25. Johnson D. B., Roberto F. F. Evolution and current status of mineral bioprocessing technologies // Biomining Technologies / Eds. Johnson D. B., Bryan C. G., Schlömann M., Roberto F. F. Cham: Springer, 2023. P. 1–13.
  26. Jyothi N., Sudha K. N., Natarajan K. A. Electrochemical aspects of selective bioleaching of sphalerite and chalcopyrite from mixed sulphides // Int. J. Miner. Process. 1989. V. 27. P. 189–203.
  27. Kondo S., Hayashi K., Phann I., Okibe N. Bioleaching of tennantite concentrate: influence of microbial community and solution redox potential // Front. Microbiol. 2024. V. 14. Art. 1339549.
  28. Magoc T., Salzberg S. L. FLASH: Fast length adjustment of short reads to improve genome assemblies // Bioinform. 2011. V. 27. P. 2957–2963. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btr507
  29. Mahmoud A., Cezac P., Hoadley A. F.A., Contaminea F., D’Hugues P. A review of sulfide minerals microbially assisted leaching in stirred tank reactors // Int. Biodeterior. Biodegr. 2017. V. 119. P. 118–146.
  30. Masaki Y., Hirajima T., Sasaki K., Miki H., Okibe N. Microbiological redox potential control to improve the efficiency of chalcopyrite bioleaching // Geomicrobiol. J. 2018. V. 3. P. 648–656.
  31. Morin D. H.R., d’Hugues P. Bioleaching of a cobalt-containing pyrite in stirred reactors: a case study from laboratory scale to industrial application // Biomining / Eds. Rawlings D. E., Johnson D. B. Berlin: Springer, 2007. P. 35–55.
  32. Munoz J. A., Blazquez M. L., Gonzalez F., Ballester A., Acevedo F., Gentina J. C., Gonzalez P. Electrochemical study of enargite bioleaching by mesophilic and thermophilic microorganisms // Hydrometallurgy. 2006. V. 84. P. 175–186.
  33. Nakazawa H., Fujisawa H., Sato H . Effect of activated carbon on the bioleaching of chalcopyrite concentrate // Int. J. Mineral Proc. 1998. V. 55. P. 87–94.
  34. Okibe N., Hayashi K., Oyama K., Shimada K., Aoki Y., Suwa T., Hirajima T. Bioleaching of enargite/pyrite-rich “dirty” concentrate and arsenic immobilization // Minerals. 2022. V. 12. Art. 449.
  35. Oyama K., Shimada K., Ishibashi J., Sasaki K., Miki H., Okibe N. Catalytic mechanism of activated carbon-assisted bioleaching of enargite concentrate // Hydrometallurgy. 2020. V. 196. Art. 105417.
  36. Roberto F. F., Arévalo Lara H. Heap bioleaching of an enargite-dominant ore body// Biomining Technologies / Eds. Johnson D. B., Bryan C. G., Schlömann M., Roberto F. F. Cham: Springer, 2023. P. 177–190.
  37. Rodriguez Y., Ballester A., Blazquez M. L., Gonzalez F., Munoz J. A. New information on the chalcopyrite bioleaching mechanism at low and high temperature // Hydrometallurgy. 2003a. V. 71. P. 47–56.
  38. Rodriguez Y., Ballester A., Blazquez M. L., Gonzalez F., Munoz J. A. New information on the sphalerite bioleaching mechanism at low and high temperature // Hydrometallurgy. 2003b. V. 71. P. 57–66.
  39. Rognes T., Flouri T., Nichols B., Quince C., Mahé F. VSEARCH: a versatile open source tool for metagenomics // PeerJ. 2016. V. 4. Art. e2584. https://doi.org/10.7717/peerj.2584
  40. van Niekerk J. A., van Buuren C. B. , Olivier J. W. Bioprocessing of refractory gold ores: the BIOX, MesoTHERM, and ASTER processes // Biomining Technologies / Eds. Johnson D. B., Bryan C. G., Schlömann M., Roberto F. F. Cham: Springer, 2023. P. 67–88.
  41. Vera Véliz M., Videla Leiva A., Martínez Bellange P. Copper bioleaching operations in Chile: towards new challenges and developments // Biomining Technologies / Eds. Johnson D. B., Bryan C. G., Schlömann M., Roberto F. F. Cham: Springer, 2023. P. 163–176.
  42. Watling H. R. The bioleaching of sulphide minerals with emphasis on copper sulphides – a review // Hydrometallurgy. V. 2006. V. 84. P . 81–108.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок. Результаты анализа минерального состава концентрата рентгенографическим фазовым методом (дифрактометр ДРОН-2.0 (“Буревестник”, Россия), Cu-Kα); Cpp – халькопирит, Q – кварц, Py – пирит, Sp – сфалерит, Tn – теннантит.

Скачать (24KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024