Биология и металлургия

Интересный и экономически эффективный подход к обогащению руд состоит в выщелачивании металлов, что позволяет избежать технологического процесса расплава. Метод основан на способности бактерий рода Thiobacillus, окисляющих железо и медь, переводить сульфидные минералы меди, цинка, никеля и золота (т.е. подавляющее большинство их руд) в кислотно-растворимую форму. Продукт такого выщелачивания становится относительно простым материалом для извлечения металла.

Этот процесс может быть применен и на месте добычи руды, но главным образом используется для извлечения металлов из отвалов. Биологические технологии требуют меньших затрат, чем традиционные методы. Подобные процессы можно применять на небольших пригодных к разработке залежах, расположенных далеко от источников квалифицированной рабочей силы. Кроме того, можно разработать безотходные варианты таких технологий, которые являются экологически чистыми, т.е. не приводят к загрязнению атмосферы.

К сожалению, процесс окисления руды довольно медленный. Работа бактерий ускоряется при значительной кислотности и температуре, высокой степени размельчения и определенном минеральном составе подаваемой руды, а также при наличии питательной среды. Чтобы выбрать оптимальные режимы работы бактерий в условиях конкретных рудников, необходимо учитывать эти условия еще на стадии проектирования.

Надо отметить, что технологии микробного выщелачивания начали использоваться в конце XIX в. на медном руднике «Эрмос» (порфировое месторождение Андаколло в Чили, 1030 м над уровнем моря). Применение в небольшом объеме бактериального выщелачивания меди из рапы на соседнем огромном медном месторождении Чукикамата, разрабатываемом открытым способом, дает медь по цене 44 цента за 1 баррель, что на треть дешевле, чем получаемая традиционным способом (68 центов за 1 баррель).

Другие экспериментальные проекты предусматривают использование бактерий для извлечения меди в Андах и золота в Скалистых горах штата Невада. В подобных проектах в Северной Америке в качестве собирающих металл реагентов используют продукты брожения и морские водоросли: их применение снижает вредное воздействие на окружающую среду в регионах добычи и переработки руд, особенно на небольших месторождениях.

Шаги к более «зеленой» и более чистой рудной технологии преследуют, главным образом, две цели: сокращение химического загрязнения, возникающего при использовании традиционных технологий, и утилизация отходов.

Наиболее серьезным источником загрязнений, возникающих при разработке недр, являются кислотные сливы. Техническое решение этой проблемы включает сокращение скорости окисления сульфидных руд и отходов путем затопления старых разработок и ограничения стоков. Но более выгодным и безопасным может оказаться использование бактерицидов для подавления бактериальной активности и сокращения производства кислоты. Еще один подход состоит в том, чтобы направить воду в восстановительную окружающую среду типа болота для нейтрализации кислотности. Это, несомненно, вызовет экологическое воздействие на множество компонентов, но при строгом контроле и регулировании окажется относительно безвредным для природы.

В проблеме утилизации отходов биологические приемы также играют немаловажную роль. Уже выявлены и опробованы многие растения, адсорбирующие токсичные элементы из почвенного субстрата. После того как эти растения завершают свой жизненный цикл, их собирают, сжигают, а зольный остаток утилизируют. Отвалы, таким образом, очищаются от вредных компонентов, и освобождаются значительные площади под полноценную рекультивацию. После необходимой перепланировки горные выработки окультуривают и обсаживают декоративными и плодовыми деревьями и кустарниками.