Разработка способа выщелачивания сульфидных концентратов сернокислыми растворами трехвалентного железа, полученными иммобилизированной биомассой: на примере никельсодержащего пирротинового концентрата Талнахской ОФ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.13, кандидат технических наук Гусаков, Максим Сергеевич

• Гусаков, Максим Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гусаков, Максим Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ ПРОДУКТОВ И ПРИМЕНЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ 1Л Методы переработки медно-никелевых продуктов

1.2 Особенности переработки никельсодержащих пирротиновых концентратов

1.3 Технологии чанового бактериального выщелачивания сульфидных концентратов

1.4 Концентрирование микроорганизмов применением иммобилизации Выводы по 1 главе

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2 Л Минералого-технологическое изучение вещественного состава никельсодержащего пирротинового концентрата

2.2 Применяемые для окисления железа бактерии

2.3 Подготовка сернокислых растворов трехвалентного железа

2.4 Методики определения состава и свойств растворов

2.4.1 Масс-спектрометрический метод «МАЛДИ» исследования ионного состава растворов

2.4.2 Методика определения ИК-спектров

2.4.3 Методика определения концентрации железа, меди и никеля в растворе

2.4.4 Определение окислительной активности бактерий

2.5 Лабораторная установка для бактериального выщелачивания Выводы по 2 главе

ИЗУЧЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ БАКТЕРИАЛЬНЫХ РАСТВОРОВ ТРЕХВАЛЕНТНОГО ЖЕЛЕЗА

3.1 Особенности состава сернокислых бактериальных растворов Ге(Ш)

3.2 Изучение окислительных свойств бактериальных растворов трехвалентного железа

3.3 Особенности реологических свойств бактериальных растворов трехвалентного железа

3.4 Технологические свойства бактериальных сернокислых растворов трехвалентного железа

Выводы по 3 главе

РАЗРАБОТКА ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ БИООКИСЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА И ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ СУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ 4.1 Исследования влияния состава и параметров среды на активность железоокисляющих бактерий

4.1.1 Влияние концентрации ионов металлов на активность бактерий

4.1.2 Влияние флотационных реагентов на активность железоокисляющих бактерий

4.1.3 Влияние кислотности среды на активность бактерий

4.2 Изучение параметров бактериального выщелачивания металлов из никельсодержащего пирротинового концентрата

4.3 Изучение концентрирования бактерий методом иммобилизации

4.3.1 Скорость окисления железа иммобилизованной биомассой

4.3.2 Исследование прочности закрепления биомассы на материале

4.3.3 Влияние скорости разбавления на окисление закисного железа

4.3.4 Влияние температуры на окисление закисного железа иммобилизованной биомассой

4.3.5 Изучение дыхательной активности иммобилизованной биомассы при окислении закисного железа

4.4 Изучение параметров и режимов выщелачивания никельсодержащего пирротинового концентрата растворами трехвалентного железа окисленного иммобилизованной биомассой

4.4.1 Влияние температуры выщелачивания

4.4.2 Влияние концентрации трехвалентного железа

4.4.3 Влияние плотности пульпы

4.4.4 Влияние интенсивности перемешивания 111 Выводы по 4 главе ИЗ

5 ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩЕГО

ПИРРОТИНОВОГО КОНЦЕНТРАТА

5.1 Технология интенсивного выщелачивания сульфидных концентратов с использованием бактерий

5.2 Изучение флотационного выделения металлов из кека выщелачивания никельсодержащего пирротинового концентрата

5.3 Расчет технико-экономических показателей применения разработанной технологии переработки никельсодержащего пирротинового концентрата 127 Выводы по 5 главе 140 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 141 Список использованной литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка способа выщелачивания сульфидных концентратов сернокислыми растворами трехвалентного железа, полученными иммобилизированной биомассой: на примере никельсодержащего пирротинового концентрата Талнахской ОФ»

В стратегии развития металлургической промышленности Российской Федерации до 2015 года одним из приоритетных направлений развития цветной металлургии определено использование более экологически чистых гидрометаллургических процессов, обеспечивающих, помимо снижения выбросов вредных веществ, вовлечение в производство низкокачественных промпродуктов и повышение комплексности использования сырья.

Выделяемый при флотационном обогащении сульфидных медно-никелевых руд упорный промпродукт - никельсодержащий пирротиновый концентрат, содержащий 0,72,8% никеля, 0,2-1,0% меди и металлы платиновой группы (МПГ), складируют или перерабатывают с богатыми никелевыми концентратами методом рудной плавки. Самостоятельная переработка такого продукта, получаемого на Талнахской ОФ, осуществляется на Надеждинском металлургическом заводе (НМК) в г. Норильске с применением автоклавного выщелачивания и последующей серосульфидной флотацией кеков выщелачивания, в процессе которой в значительной степени теряются МПГ с мелкодисперсными гидратами железа и плавами серы, образующимися при температуре 130-150°С. Процесс характеризуется высокими энергетическими и капитальными затратами. Помимо текущего промпродукта Талнахской ОФ, в Норильском регионе находится большое количество лежалого пирротинового концентрата.

Одним из вариантов гидрометаллургической переработки таких продуктов является бактериальное выщелачивание. Результаты расчетов и практический опыт показывает, что применение бактерий для выщелачивания упорных сульфидных концентратов является наименее затратным и несложно реализуемым способом. Бактериальное выщелачивание сульфидных руд и концентратов не требует больших эксплуатационных затрат на переработку, так как окисление сульфидов проводится ионами трехвалентного железа в растворе серной кислоты, которые регенерируются микроорганизмами, применение других реагентов для перевода Ре(П) в Ре(Ш) не требуется. Температурный режим процесса (35-45°С) позволяет исключить образование продуктов, усложняющих дальнейшую переработку кеков выщелачивания. Недостатками бактериального выщелачивания являются низкая скорость окисления двухвалентного железа в виду недостаточной концентрации биомассы в растворе, значительное влияние на активность бактерий факторов среды и большая продолжительность процесса (120-180 часов), что снижает эффективность и рентабельность гидрометаллургической переработки.

Для осуществления более интенсивной регенерации трехвалентного железа при выщелачивании сульфидов, например пероксидом водорода, азотной кислотой или электрохимическими методами, необходимы значительные затраты на реагенты, что повышает себестоимость получаемых конечных продуктов.

В связи с вышесказанным актуальной задачей является разработка способа интенсификации бактериального выщелачивания сульфидных концентратов за счет увеличения концентрации железоокисляющих бактерий и снижения влияния факторов среды на бактерии с целью повышения комплексности извлечения всех ценных компонентов и рентабельности переработки бедных сульфидных концентратов.

Цель работы - разработка методов повышения концентрации железоокисляющих бактерий и интенсификации процесса сернокислотного бактериального выщелачивания для создания на их основе эффективного способа переработки упорных сульфидных концентратов цветных металлов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучение состава, физико-химических, технологических и реологических свойств сернокислых растворов трехвалентного железа, полученных бактериальным окислением и без участия бактерий;

- изучение влияния флотационных реагентов, ионов никеля, меди и железа, присутствующих в растворе выщелачивания, на окислительную и дыхательную активность бактерий;

- исследование окислительной активности иммобилизованной биомассы на пористых носителях различной природы;

- изучение параметров и режимов выщелачивания сульфидных концентратов сернокислыми растворами трехвалентного железа, полученными регенерацией иммобилизованной биомассой;

- изучение режимов флотационного выделения металлов платиновой группы из кеков выщелачивания никельсодержащих пирротиновых концентратов;

- разработка способа выщелачивания сульфидных концентратов бактериальными сернокислыми растворами трехвалентного железа на примере никельсодержащего пирротинового концентрата Талнахской обогатительной фабрики, и режимов флотационного выделения платиноидов из кека выщелачивания.

В диссертации получены следующие научные результаты.

Установлено изменение состава, физико-химических и реологических свойств сернокислых растворов трехвалентного железа окисленных бактериями по сравнению с полученными без их участия, проявляющееся в повышении окислительно5 восстановительного потенциала, увеличении растворимости соединений железа и вязкости растворов, понижении поверхностного натяжения растворов в следствие связывания железа в бактериальных растворах в высокомолекулярные комплексы.

Выявлено влияние состава растворов выщелачивания сульфидных никельсодержащих концентратов на окислительную и дыхательную активность железоокисляющих бактерий и показано, что наибольшее ингибирующее действие на бактерии оказывает присутствие в растворе флотационных реагентов, обладающих сильными поверхностно-активными свойствами.

Установлено значительное повышение окислительной активности и резистентности к изменению внешних факторов железоокисляющей биомассы в результате концентрирования клеток микроорганизмов адсорбционной иммобилизацией на пористых материалах.

На защиту выносятся следующие положения.

Установленные отличия состава, физико-химических и реологических свойств бактериальных сернокислых растворов трехвалентного железа от растворов трехвалентного железа, полученных без участия бактерий, обусловленные полным связыванием ионов железа в высокомолекулярные комплексы в бактериальных растворах, выражающиеся в повышении окислительно-восстановительного потенциала, увеличении растворимости соединений железа, вязкости и понижении поверхностного натяжения растворов.

Выявленное влияние ионного состава растворов выщелачивания флотационных сульфидных никельсодержащих пирротиновых концентратов на окислительную и дыхательную активность железоокисляющих бактерий, устанавливающее значения концентраций флотационных реагентов, ионов никеля, меди и железа, ингибирующих биомассу.

Выявленные факторы, влияющие на степень адсорбционной иммобилизации железоокисляющих бактерий и скорость окисления железа иммобилизованной биомассой на различных материалах.

Установленные закономерности выщелачивания цветных металлов в раствор из сульфидных концентратов сернокислыми растворами трехвалентного железа, получаемыми окислением иммобилизованной биомассой в отдельной стадии.

Разработанный способ повышения скорости окисления ионов двухвалентного железа (в 7-10 раз), на основе концентрации биомассы иммобилизацией на нейтральных пористых носителях.

Разработанный способ и режимы извлечения металлов из никельсодержащего пирротинового концентрата Талнахской обогатительной фабрики, включающий атмосферное выщелачивание концентрата сернокислыми растворами трехвалентного железа с регенерацией окислителя иммобилизованной биомассой железоокисляющих бактерий в отдельной стадии, с последующим флотационным выделением металлов платиновой группы из кеков выщелачивания никельсодержащего пирротинового концентрата сернокислыми растворами трехвалентного железа.

По результатам работы опубликовано 5 статей в рецензируемых журналах, 6 статей и тезисы в материалах зарубежных и российских научных симпозиумов, конгрессов, конференций и семинаров, подана заявка на изобретение.

Основные положения и результаты работы докладывались на 64-й, 65-й и 66-й научной конференции молодых учёных (2009, 2010, 2011 г.г., Москва, МИСиС), конгрессе обогатителей стран СНГ (2009, 2011 г.г., Москва, МИСиС), международном совещании «Плаксинские чтения» (2011 г., Верхняя Пышма), международном научном симпозиуме «Неделя горняка»(2010, 2011 г.г., Москва, МГГУ), 14-ом конгрессе по переработке минерального сырья Балканских стран (2011 г., Тузла, Босния и Герцеговина), московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (2009, 2011, Москва); 19-ом международном симпозиуме «Биогидрометаллургия» (2011, Чангша, Китай); 8-ой международной научной школе молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (2011 г., Москва, УРАН ИПКОН РАН).

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ ПРОДУКТОВ И ПРИМЕНЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

1.1 Методы переработки медно-никелевых продуктов

Переработка медно-никелевых продуктов осуществляется преимущественно с применением пирометаллургических процессов, к которым относятся различные виды плавок (на штейн, восстановительные, рафинировочные), конвертирование штейнов и в ряде случаев возгоночные процессы, окислительный или сульфатизирующий обжиг с последующим выщелачиванием никеля из огарка водой или аммиачно-карбонатным раствором. С учетом разновидности перерабатываемых медных и никелевых руд в настоящее время в промышленности используют три принципиальные пирометаллургические схемы.

Пирометаллургическую переработку сульфидных медных и никелевых руд и концентратов можно вести двумя способами. Первый способ предусматривает полное окисление всей серы перерабатываемого сырья с помощью предварительного окислительного обжига при одновременном переводе меди, никеля и железа в оксидную форму. Продукт обжига (огарок) далее подвергают селективному восстановлению при полном расплавлении материала - восстановительной плавке. При этом медь и никель восстанавливаются до металлического состояния, а железо - в основном до вюстита. Оксиды железа вместе с пустой породой руды и оксидами флюсов образуют шлак, который удаляют в отвал. Главными недостатками этой технологии является получение грязной черновой меди и богатых шлаков.

Второй способ предусматривает на промежуточной стадии технологии плавку на штейн с последующей его переработкой на черновую медь. Пустая порода при этом переходит в шлак. Плавку на штейн можно вести в окислительной, нейтральной или восстановительной атмосфере [1].

В последние годы в металлургии сульфидного сырья все большее развитие получают автогенные процессы, осуществляемые за счет тепла от окисления сульфидов при использовании подогретого дутья и дутья, обогащенного кислородом. В этих процессах, являющихся окислительными плавками, в одной операции совмещаются процессы обжига и плавки на штейн [1].

Существенное упрощение технологической схемы переработки окисленных никелевых руд достигается при плавке этих руд на ферроникель - сплав железа с никелем.

Сущность ферроникелевого производства заключается в следующем. Подготовленную 8 руду подвергают восстановительной обработке, при которой оксиды железа, никеля и кобальта восстанавливаются с образованием металлического сплава - ферроникеля. Первичный ферроникель подвергают рафинированию с целью очистки от вредных примесей и обогащения его никелем. Готовый ферроникель в основном направляют на заводы черной металлургии [1].

Для пирометаллургической переработки сульфидных медно-никелевых продуктов требуются наиболее сложные и многостадийные технологии, особенности которых заключаются в следующем:

- схема включает плавку на штейн, которую можно вести любым из известных способов плавки рудного сырья, включая автогенные процессы;

- полученный при конвертировании медно-никелевый файнштейн обязательно направляют на разделение меди и никеля;

- продукты разделения медно-никелевого файнштейна-богатые медный и никелевый концентраты - подвергают самостоятельной переработке;

- восстановительная плавка закиси никеля N¡0 заканчивается получением чернового (анодного) никеля;

- черновой никель подвергают электролитическому рафинированию;

- основной товарной продукцией технологии являются медь, никель, кобальт, электролитные шламы, содержащие благородные металлы, селен, теллур и сернистые газы [2].

Гидрометаллургические процессы в настоящее время применяются для переработки окисленных никелевых руд, никелевых сульфидных концентратов, пирротиновых концентратов, сульфидных полупродуктов (штейнов, файнштейнов) с использованием сернокислых, аммиачных и солянокислых растворов [3].

В гидрометаллургии никеля для осуществления процессов выщелачивания, требующих высокой температуры и участия в процессе газовой фазы, больше применяются автоклавы и другие аппараты с интенсивным перемешиванием.

Для выщелачивания окисленных и сульфидных никелевых руд и концентратов и различных промпродуктов применяются различные растворители. Многие сильные растворители (азотная кислота, соляная кислота) не обеспечивают достаточной селекции растворения минералов, что увеличивает расход кислоты и снижает экономичность метода. В промышленных условиях в металлургии никеля наиболее часто применяют более дешевые и доступные растворители - растворы серной кислоты и аммиака.

Аммиачное выщелачивание в автоклавах для переработки сульфидных никелевых концентратов используется на заводе «Форд-Саскачеван» компанией «Шерит-Гордон» 9

Канада). На заводе перерабатываются никелевые концентраты состава 14%№; 3%Си; 0,2%Со; 35%Ре; 28% Б непосредственным выщелачиванием в горизонтальных четырехкамерных автоклавах объемом 120 м3 под давлением 0,8 МПа в аммиачном растворе. В автоклавы подают смесь воздуха, аммиака и паров воды при температуре 80 °С, при выщелачивании в раствор извлекается90 % никеля, 80 % меди, 45 % кобальта и 75 % серы в форме комплексных солей аммиаката. После отчистки от железа и меди раствор обрабатывают в автоклавах водородом при 175-205 °С и давлении 0,3-0,4 МПа с целью осаждения никеля. После осаждения никеля и отделения порошка от раствора из него осаждают кобальт и остаток никеля сероводородом под давлением. Из отработанного раствора кристаллизуют сульфат аммония.

Достоинством аммиачного метода является возможность отделить в начале технологического процесса железо и другие примеси. Недостатками процесса является низкое извлечение кобальта и проблематичность с извлечением драгоценных металлов. Кроме того, процесс автоклавного выщелачивания весьма медленный, его кинетика лимитируется внутридиффузионым сопротивлением железооксидной пленки, осаждающейся на поверхности сульфидных минералов в результате гидролиза аммиачного комплекса железа (III) [4].

Автоклавное сернокислотное выщелачивание находит все большее применение для переработки ряда сульфидных полупродуктов пирометаллургических процессов, штейнов, файнштейнов, богатых никелевых концентратов. Серная кислота наиболее часто применяется при кучном и подземном выщелачивании бедных промпродуктов и техногенных отходов.

Хлоридные процессы для переработки сульфидных никелевых концентратов нашли применение на предприятиях:

- на заводе «Кристиансанн» (Норвегия) компании «Фолконбридж», где выщелачиваются медно-никелевые файнштейны; при начальной разработке процесса очищенный раствор №С1г, полученный при выщелачивании, перерабатывался с получением №0 и регенерацией НС1 путем высокотемпературного гидролиза, а при дальнейшей разработке процесса никель получают электролитически, а хлор, образующийся на аноде, использовался для выщелачивания.

- на заводе «Санувиль» (Франция), где выщелачивали никелевый файнштейн, получаемый из латеритовой руды. После растворения и отчистки раствора никель извлекается электролизом в хлоридном растворе.

Основные реакции хлоридного выщелачивания сульфидов никеля (1), (2) протекают весьма медленно и резко ускоряются в присутствии катализаторов - ионов металлов переменной валентности, таких как медь и железо.

Преимуществами хлорной технологии являются большая растворимость хлоридов по сравнению с сульфатами, более высокая проводимость растворов, что снижает энергозатраты на электролиз, возможность проводить селективное выщелачивание путем контроля ОВП. Недостатками хлорной технологии является токсичность газообразного хлора, используемые среды весьма коррозионно агрессивные[4].

Заключение диссертации по теме «Обогащение полезных ископаемых», Гусаков, Максим Сергеевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Получаемый при флотационном обогащении сульфидных медно-никелевых руд упорный промпродукт - никельсодержащий пирротиновый концентрат, содержащий 0,7-2,8% никеля, 0,2-1,0% меди и металлы платиновой группы (МПГ), складируют или перерабатывают с богатыми никелевыми концентратами методом рудной плавки. Самостоятельная переработка такого продукта, получаемого на Талнахской ОФ, осуществляется на Надеждинском металлургическом заводе (НМК) в г. Норильске с применением автоклавного выщелачивания и последующей серосульфидной флотацией кеков выщелачивания, в процессе которой в значительной степени теряются МПГ с мелкодисперсными гидратами железа и плавами серы, образующимися при температуре 130-150°С;

2. Одним из вариантов гидрометаллургической переработки таких продуктов является бактериальное выщелачивание. Результаты расчетов и практический опыт показывает, что применение бактерий для выщелачивания упорных сульфидных концентратов является наименее затратным и несложно реализуемым способом. Бактериальное выщелачивание сульфидных руд и концентратов не требует больших эксплуатационных затрат на переработку, так как окисление сульфидов проводится ионами трехвалентного железа в растворе серной кислоты, которые регенерируются микроорганизмами, применение других реагентов для перевода Ре(П) в Ре(Ш) не требуется. Температурный режим процесса (35-45°С) позволяет исключить образование продуктов, усложняющих дальнейшую переработку кеков выщелачивания;

3. Разработан способ переработки никельсодержащего пирротинового концентрата, включающая чановое выщелачивание концентрата сернокислыми растворами трехвалентного железа при температуре около 75-85°С, соотношении Т:Ж=1:3, интенсивном агитационном перемешивании, концентрации трехвалентного железа 25-35 г/л, значении рН менее 1,6, продолжительностью 12 ч отдельно от бактериального окисления, регенерации окислителя сульфидов ионов трехвалентного железа иммобилизованной на активированном угле биомассой, в разных аппаратах, флотационное выделение металлов из кеков выщелачивания, позволяющий сократить время выщелачивания в 10 раз, по сравнению с классическим бактериальным процессом;

4. Эффективность применяемых технологий чанового бактериального выщелачивания ограничена условиями жизнедеятельности бактерий как температура, значение рН, концентрация ионов трехвалентного железа, концентрации и активность бактерий, плотность пульпы;

5. Интенсификацию выщелачивания сульфидов с использованием окисления бактериями можно осуществить по технологической схеме с выщелачиванием сульфидных концентратов отдельно от регенерации окислителя сульфидов - ионов трехвалентного железа бактериями, с созданием оптимальных условий для выщелачивания сульфидов и бактериального окисления железа;

6. Применение концентрирования биомассы иммобилизацией позволяет повысить скорость и продуктивность окисления железа бактериями, увеличить период жизнедеятельности микроорганизмов;

7. Обнаружено изменение состава, физико-химических и реологических свойств сернокислых растворов трехвалентного железа, полученных регенерацией бактериями по сравнению с полученными без их участия (химическим окислением), проявляющееся в повышении окислительно-восстановительного потенциала, увеличении растворимости соединений железа и вязкости раствора, понижении поверхностного натяжения растворов обусловленные полным связыванием ионов железа в бактериальных растворах в высокомолекулярные комплексы;

8. Выявлено влияние ионного состава растворов выщелачивания сульфидных никельсодержащих концентратов на окислительную и дыхательную активность железоокисляющих бактерий и показано, что наибольшее ингибирующее действие на бактерии оказывает присутствие в растворе флотационных реагентов, обладающих сильными поверхностно-активными свойствами;

9. Скорость бактериального выщелачивания никельсодержащего пирротинового концентрата с окислением железа бактериями и выщелачиванием сульфидов в одном аппарате неэффективное, извлечение металлов при температуре 35°С за 75 ч низкое - около 50%, так как условия осуществления интенсивного химического окисления сульфидов отличаются от условий жизнедеятельности бактерий и окисления бактериями двухвалентного железа;

10. Наиболее эффективными носителями для адсорбционной иммобилизации микроорганизмов являются активированный уголь и полиуретановая пена. Наиболее эффективное окисление двухвалентного железа, на угле скорость окисления составляет - 21,3 г/(л-ч), на пене - 16,8 г/(л-ч), при скорости разбавления 3-4 ч"1;

11. На окислительную активность иммобилизованных на различных материалах мезофильных железоокисляющих бактерий температура влияет аналогично влиянию на активность «свободных» микроорганизмов, оптимальной температурой для которых является 30-38°С, повышение температуры до 40 °С незначительно снижает окислительную активность иммобилизованной биомассы, в отличии от ингибирующего действия на свободные мезофильные бактерии;

12. Изменение концентрации растворенного кислорода при окислении железа (II) иммобилизованной биомассой наиболее значительное при температуре 30-35°С вследствие увеличения окислительной активности мезофильных бактерий и, соответственно, потребления растворенного кислорода, используемого в метаболизме клеток бактерий;

13. Скорость извлечения металлов в раствор при выщелачивании никельсодержащего пирротинового концентрата при увеличении температуры значительно возрастает, при увеличении температуры с 25 °С до 90°С извлечение никеля и меди повышается более чем на 50 % за 12 ч выщелачивания.

14. Извлечение никеля при выщелачивании никельсодержащего пирротинового концентрата в установленных режимах, продолжительностью 12 часов составляет 87%, меди 83%, выход твердой фазы 75 %, содержание никеля в кеке выщелачивания 0,2%, меди 0,03 %, содержание МПГ повышается до 3,5г/т;

15. Флотационным обогащением кека выщелачивания никельсодержащего пирротинового концентрата по схеме с основной и двумя перечистными флотациями дополнительно извлекается около 7 % никеля и 6,5 % меди, при сквозное извлечение никеля из концентрата 94 %, меди 89,5 %. Применение для флотации платиноидов селективного собирателя диизобутилдитиофосфината натрия позволяет извлечь в сульфидный концентрат вместе с никелем и медью до 81 % МПГ;

16. Экономический эффект при применении разработанной биотехнологии составляет 238 559,8 тыс. руб./год при производительности гидрометаллургического отделения 1 млн. т/год, рентабельность производства составляет 47,8 %, рентабельность продукции 23,5%, срок окупаемости капитальных вложений 2,1 год.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гусаков, Максим Сергеевич, 2012 год

1. А.В. Ванюков, Н.И. Уткин. Комплексная переработка медного и никелевого сырья

2. Челябинск: Металургия, 1988. 432 с.

3. С.И. Митрофанов, В.И. Мещанинова Комбинированные процессы переработки руд цветных металлов. М.: Недра, 1984. 258 с.

4. Н.И. Уткин. Металлургия цветных металлов М.: Металлургия, 1985. 440 с.

5. И.Д. Резник, Г.П. Ермаков, Я.М. Шнеерсон. Никель М.:000 «Наука и технологии», 2003.- 608 с.

6. Д. Воган, Дж. Крейг. Химия сульфидных минералов. М.: Мир, 1981.313с.

7. М.Н. Нафталь, Ю.Я. Сухобаевский, В.А. Полосухин. Развитие автоклавной гидрометаллургии никель-пирротиновых концентратов. // Цветные металлы. 1999. -№11 -с. 12-15.

8. А.А.Яценко, Л.И.Алексеева, Ю.А.Салайкин. Создание новых технологий обогащения на Норильской обогатительной фабрике. // Цветные металлы 2001.- №6 - с. 8-11.

9. Биогеотехнология металлов (практическое руководство). Под ред. КаравайкоГ.И., Дж. Росси. М., 1989,- 193 с.

10. D.E. Rawlings, B.D. Johnson (Eds.). Biomining Berlin: Springer, 2007. 314 p.

11. Colmer, A.R. and Hinkle, M.E. 1947. The role of microorganisms in acid mine drainage: a preliminary report //Science,, №106, P. 253-256.

12. Waksman S.A., Joff J.S. 1922. Microorganisms concerned in the oxidation of sulfure in the soil. II. Thiobacillus thiooxidans a new sulphure oxidizing organism isolated from the soil. // Journal of bacteriology. V.7. P.239.

13. Hallberg K.B. and Lindstrom E.B. 1994. Characterisation of Thiobacillus caldus sp. nov., a moderately thermophilic acidophile. // Microbiology. V.140. P.3451-3456.

14. Головачева P.C., Каравайко Г.И. 1978. Sulfobacillus новый род термофильных спорообразующих бактерий. // Микробиология. Т.47. Вып. 5. С.815-822.

15. Norris P.R., Clark D.A., Owen J.P., Waterhouse S. Characteristics of Sulfobacillusacidophilus sp. nov. and other moderately thermophilic mineral-sulphid-oxidizing bacteria I I Microbiology. 1996. V.142. P.785-790.

16. Clark D. A. and Norris P.R. 1996. Acidimicrobium ferrooxidans gen. nov., sp. nov.: mixed-culture ferrous iron oxidation with Sulfobacillus species. // Microbiology. V.142. P.785-790.

17. Перт С.Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. М.: Мир, 1978. -321 с.

18. Полькин С.И., Адамов Э.В., Панин В.В. Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов. М. Недра, 1982, 288 с.

19. Dew D.W. et al. The BIOX process for biooxidation of goldbearing ores or concentrates. Biomining: Theory, Microbes and Industrial processes, Ed. D.E.Rawlings, Chapter 3. Berlin: Springer-Verlag, 1997

20. Spencer P.A., Budden J.R., Barrett J., Hughes M.N., Poole R.K. et al. Oxidation of metal sulfides using thermotolerant bacteria. Patent AU №652231, 18.08.1994.

21. Совмен X.A., Аслануков Р.Я. Способ переработки упорных золото-мышьяковых руд и концентратов. Патент RU №2234544, 25.03.2003.

22. Совмен В.К., Гуськов В.Н. Способ переработки первичных золотосульфидных руд. Патент RU №2256712, 29.12.2004.

23. Иванов Е.И., Совмен В.К., Гуськов В.Н. Способ извлечения золота из упорных золотосодержащих руд. Патент RU №2275437, 19.04.2005.

24. Кулебакин В.Г. Бактериальное выщелачивание сульфидных минералов. Новосибирск: Наука, СО АН СССР, 1978, 262 с.

25. Полькин С.И., Каравайко Г.И., Адамов Э.В. Способ выщелачивания руд и концентратов с использованием микроорганизмов. SU №910815, 03.07.1980.

26. Stallknecht Н. Biological oxidation of sulphide minerals to recover gold, silver, platinum group metals and base metals. Patent US №5948375, 10.07.1997.

27. Хмельницкая О.Д., Мулов B.M., Панченко А.Ф. Способ переработки золотосодержащих сульфидных концентратов. Патент RU №2023729, 13.07.1992.

28. Дементьев В.Е., Бывальцев В.Я., Горбунов П.Д. и др. Способ переработки золото- и серебросодержащих руд. Патент RU № 2023734,13.07.1992

29. Чучалин JI.K., Дергалина Ф.П., Соловьёв Б.Д. Способ извлечения благородных металлов из упорных сульфидных материалов. Патент RU №2210608 от 09.10.2001.

30. Муравьев М.И.: Разработка интенсивной технологии биоокисления золотосодержащих сульфидных концентратов. Автореферат дисс. к.т.н., 2009.16 с.

31. Адамов Э.В., Панин В.В. Биотехнология металлов. Курс лекций. М.: МИСиС, 2003. -147 с

32. Секисов А.Г., Резник Ю.Н., Шумилова JI.B. Способ подготовки упорных сульфидных руд и концентратов к выщелачиванию, Патент RU №2361937, 06.12.2007.145

33. Tunley Т.Н. Copper recovery, Patent US №5919674, 27.03.1997.34. .Фомченко H.B., Славкина O.B., Бирюков B.B., Щелыкин И.Н. Способ переработки сульфидных медно-цинковых продуктов. Патент RU №2203336, 05.03.2002.

34. Синицын А.П., Райнина Е.И. Иммобилизованные клетки микроорганизмов. М.: Изд-во МГУ, 1994.

35. М. Nemati, С. Webb. Does immobilization of Thiobacillus ferrooxidans really decrease the effect of temperature on its activity? // Biotechnology Letters. 1997. - № 19. - C. 39-43.

36. Zhong-er Long, Yunhong Huang, Zhaoling Cai, Wei Cong, Fan Ouyang. Biooxidation of ferrous iron by immobilized Acidithiobacillus ferrooxidans in polyvinyl alcohol cryogel carriers // Biotechnology Letters. - 2003. - №25. - C. 245-249.

37. M. Nemati, C. Webb. Effect of ferrous iron concentration on the catalytic activity of immobilized cells of Thiobacillus ferrooxidans // Applied Microbiology and Biotechnology. 1996. №46. -C. 250-255.

38. S.I. Grishin O.H. Tuovinen. Fast kinetics of Fe2+ oxidation in packed-bed reactors // Applied and environmental microbiology. 1988. - №12. - C. 3092-3100.

39. Y. Junfeng, L. Guoliang, C. Wei. Ferrous sulphate oxidation using Acidithiobacillus ferrooxidans cells immobilized in ceramic beads // Chemical and Biochemical Engineering Quarterly. 2007. - № 21. - C. 175-179.

40. M. M. Mesa, M. Macias, D. Cantero. Biological iron oxidation by Acidithiobacillus Ferrooxidans in a packed-bed bioreactor // Chemical and Biochemical Engineering Quarterly. 2002. - №16. - C. 69-73.

41. G.M. Gomez, D. Cantero, C. Webb. Immobilisation of Thiobacillus ferrooxidans cells on nickel alloy fibre for ferrous sulfate oxidation // Applied Microbiology and Biotechnology. -2000. №54. - C. 335-340.

42. Zhou Hong bo, Liu Xi, Giu Guan-zhou, Liu Jian she Chen Xin-hua. Immobilization of Acidithiobacillus ferrooxidans and ferric iron production // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2006. - №16. - C. 931-936.

43. E.R. Donati. Ferrous ion oxidation by Acidithiobacillus ferrooxidans immobilized on refractory clay tiles // The Open Biotechnology Journal. 2008. - №2. - C. 190-194.

44. E. Kahrizi, I. Alemzadeh, M. Vossoughi. Immobilization of Acidithiobacillus ferrooxidans on monolithic packing for biooxidation of ferrous iron // Iranian journal of biotechnology. -2008.-№3.

45. J. Daoud, D. Karamanev. Formation of jarosite during Fe2+ oxidation by Acidithiobacillusferrooxidans // Minerals Engineering. 2006. - №19. - C. 960-967.

46. Wang Yujian, Yang Xiaojuan, Tu Wei, Li Hongyu. High-rate ferrous iron oxidation by immobilized Acidithiobacillus ferrooxidans with complex of PVA and sodium alginate // Journal of Microbiological Methods. 2007. - №68. - C. 212-217.

47. Лебедев A.T. Масс-спектрометрия в органической химии М.: БИНОМ. Лаборатория знаний.2003

48. Strupat К., Kampmeier J., Horneffer V. Investigations of 2,5-DHB and succinic acid as matrices for UV and IR MALDI. // Intern. J. of Mass Spectroscopy and ion Processes. 1997.169-179. P.43-50.

49. Allwood D. A., Dreyfus R. W., Perera I. K. Optical absorption of matrix compounds for laser-inducted desorption and ionization (MALDI). //Applied Surface Science. 1997.109/110. P.154-157.

50. Meier M. A. R., Adams N., and Schubert Ul. S. Statistical approach to understand maldi-tofms matrices: discovery and evaluation of new maldi matrices. // Anal. Chem. 2007. 79. P. 863-869.

51. Бэнуэлл К. Основы молекулярной спектроскопии, М.:Мир, 1985. 384 с.

52. Смит А. Прикладная ИК спектроскопия. -М.: Мир. -1982. с. 95-109.

53. Юинг Г. Инструментальные методы химического анализа. М:Мир, 1989. 608 с.

54. Накамото К. ИК спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений. -М.: Мир, -1991, с. 536.

55. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры минералов М.:МГУ, 1976. 175 с.

56. Васильева Л.Н. Анализ руд цветных металлов и продуктов их переработки, М.: Металлургия, 1980. 224 с. 651.

57. Крылова Л.Н. Физико-химические основы комбинированной технологии переработки смешанных медных руд Удоканского месторождения: автореф. дис. канд. техн. наук. -М., 2008. 26 с.

58. Нестеров К.Н. Исследование и разработка физико-химических основ радиционно-химической технологии регенерации окислителя ионов трехвалентного железа в147процессах сернокислотного выщелачивания урановых руд: автореф. дис. канд. техн.наук. М., 2011.-24 с.

59. Gehrke Т., Telegdi, J., Thierry D., Sand W. Importance of extracellular polymeric substancesfrom Thiobacillus ferrooxidans for bioleaching. Appl. Environ. Microbiol. 1998, 64, 27432747.

60. Rohwerder Т., Gehrke Т., Kinzler K., Sand W. Bioleaching review part A: progress in bioleaching: fundamentals and mechanisms of bacterial metal sulfide oxidation// Appl.

61. Microbiol. Biotechnol. 2003. №63. pp. 239-248

62. D.E. Rawlings , B.D. Johnson. Relevance of cell physiology and genetic adaptability of biomining microorganisms to industrial processes Biomining// Springer-Verlag Berlin

63. Heidelberg. 2007. pp. 177-198

64. А.П. Филиппов, Ю.В. Нестеров. Редокс-процессы и интенсификация выщелачивания металлов. М.: ИД «Руда и металлы», 2009. - 543 с.

65. Каравайко Г.И., Кузнецов С.И., Голомзик А.И. Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд. М.: Наука, 1972. - 206 с.

66. Воронин Д.Ю. Исследование и разработка технологии бактериального выщелачивания медно-цинковых промпродуктов при обогащении упорных сульфидных руд. Автореферат канд. дисс. 2000. 33 с.

67. А.А.Абрамов. Флотационные методы обогащения. М.: Горная книга, 2008 г. - 710 с.

68. С.С. Ставская. Биологическое разрушение АПАВ. К.: Наук, думка, 1981 г. - 321 с.

69. Б.Ю. Ланков. Разработка технологии бактериального выщелачивания пирротинового концентрата. Дисс. кан. техн. наук. М., 1993. - 165 с.

70. В.В. Панин. Исследование и разработка комбинированной схемы бактериального выщелачивания и флотации труднообогатимых оловянно-медно-мышьяковых промпродуктов. Дисс. кандидата наук. М., 1971. - 145 с

71. Леонов С.Б., Минеев Г.Г., Жучков И.А. Гидрометаллургия Ч. I. Иркутск: Издательство Иркутского государственного технического университета, 2000. - 437 с.

72. Е.А. Ким. Разработка процесса биовыщелачивания силикатных никелевых руд железисто-магнезиального типа. Автореферат канд. дисс. М., 2010. - 27 с.

73. Технологическая инструкция по обогащению руд на Талнахской обогатительнойфабрике. ТИ 44577806.14.39-65-2004. г. Талнах, 2004 г. - 340 с.148

74. B.B. Гетман. Селективная концентрация платинойдов из медно-никелевых руд на основе использования комплексообразующих регентов и модифицированных термоморфных полимеров. Автореферат канд. дисс. М., 2010. - 24 с.

75. Экономика предприятия с расширенным использованием финансовых моделей. И.М.Рожков, И.А. Ларионова, A.B. Пятецкая. -М.: МИСиС, 2003. 320 с.

76. Организация производства и производственный менеджмент на предприятиях черной металлургии: Метод, указ. к выполнению курсовой работы. Ю.Ю. Костюхин, О.О. Скрябин, E.H. Елисева и др. М.: Изд. Дом МИСиС. 2009. - 96 с.