بهینه سازی فرآیند بیولیچینگ سرباره مجتمع مس سرچشمه

بهینه سازی فرآیند بیولیچینگ سرباره مجتمع مس سرچشمه

 

بهینه سازی فرآیند بیولیچینگ سرباره مجتمع مس سرچشمه

                                                   بهینه سازی فرآیند بیولیچینگ سرباره مجتمع مس سرچشمه

 

 

 

مقدمه :

ذخايرجهاني­کانه­هاي با عيار بالا بتدريج رو به كاهش گذاشته و عيار سنگهاي معدني كاهش يافته است. يکي­از مشکلات بازيابي مواد از کانه­هاي کم عيار با تکنيک­هاي معمول، گران قيمت بودن به دليل مصرف انرژي بالا و نياز به هزينه­هاي سرمايه­اي بالا مي­باشد. از مشکلات ديگر هزينه­هاي محيط­ زيستي به سبب بالا بودن آلود­گي با استفاده از اين تکنولوژي­هاست. بيوتکنولوژي يکي از اميدبخش­ترين روشها براي حل اين مشکلات در مقايسه با پيرومتالوژي بوده و قرن حاضر قرن شکوفايي اين نوع تکنولوژي­هاست. تکنولوژي­هايي که هم جهت تامين امکانات رفاهي بكار مي آيند و هم حفظ محيط زيست را مورد توجه قرار ميدهند. فعاليت­هاي انساني خواسته يا ناخواسته منجر به توليد آلودگي محيطي مي­شود که آسيب­هاي جبران ناپذيري به محيط زيست و خود انسان وارد مي­کند. کارخانه­هاي صنعتي بيشترين سهم را در اين آلودگي دارند. استخراج فلزات هم بخش مهمي از اين آلودگي­ها را دامن ميزنند. محققان زيادي از اواسط قرن گذشته تلاش خود را در راستاي يافتن راههايي براي کاهش اين آلودگي­ها که در بخش استخراج فلزات حاصل مي­شود، آغاز کردند. در صنعت استخراج مس که معمولاً از روش­هاي حرارتي استفاده مي­شود، روش­هاي هيدرومتالورژي، الکتريکي و غيره جهت کاهش اين آلودگي­ها پيشنهاد شده است. در چند دهه اخير دانش بيوتکنولوژي به عنوان يک تکنولوژي کليدي، تحول شگرفي در عرصه زندگي انسان­­ها گذاشته است. مهمترين ابزار اين علم، ميکروارگانيسم­ها مي­باشند. با استفاده از ميکروارگانيسم­ها، فرآورده­هاي مختلف غذايي، دارويي، شيميايي، معدني در مقياس صنعتي توليد مي­گردد]1[.

بيوليچينگ يکي از روش هاي استخراج فلزات از ماده معدني با استفاده از ميکروارگانيسم در محيط آبي به همراه هوا مي‌باشد. در اين روش ماده معدني حاوي آهن و گوگرد (پيريت، کالکوپيريت و غيره) به وسيله گونه‌هاي خاصي از باکتري مزوفيل از قبيل اسيدي تيوباسيلوس فرواکسيدانس، اسيدي تيوباسيلوس تيواکسيدانس و لپتوسپريليوم فرواکسيدانس، گونه‌هاي ترموفيل معتدل از قبيل سولفوباسيلوس و گونه ترموفيل مطلق از قبيل سولفولوبوس و اسيديانوس بريرلي مورد انحلال قرار مي‌گيرد. اين گونه ميکروارگانيسم ها، انرژي زيستي خود را از اکسيداسيون يون فرو و يا اکسيداسيون گوگرد به همراه دي‌اکسيدکربن مورد نياز، تأمين مي‌کنند. در انحلال کاني هاي سولفيدي به وسيله ميکروارگانيسم ها دو مکانيسم اصلي، مستقيم و غيرمستقيم، مورد تأييد محققين مي‌باشد. در مکانيسم اول يعني مستقيم، فعاليت باکتري و اتصال آن به سطح کاني سبب انحلال شده و در مکانيسم دوم فعاليت باکتري در انحلال به صورت غيرمستقيم بوده و از راه تبديل آهن فرو به فريک (اکسيداسيون) انجام مي‌شود. فرآيند انحلال ميکروبي (بيوليچينگ) و اکسيداسيون ميکروبي (بيواکسيداسيون) به دليل مزيت هايي که از لحاظ زيست محيطي، تکنولوژيکي و اقتصادي نسبت به ديگر روش هاي استحصال عناصر از کاني‌هاي سولفيدي و حتي غيرسولفيدي (ذوب و غيره) دارند، جايگزين روش هاي متداول (در فرآوري کانسنگ کم عيار) شده‌اند[2]. استخراج مس معمولاً با استفاده از دو روش پيرو متالورژي و هيدرومتالورژي انجام مي­شود. در روش پيرومتالورژي با استفاده از فرآيندهاي ذوب و پالايش؛ مس کاتد با عيار 99/99 درصد توليد مي­شود اما آلودگي­هاي زياد اين فرآيند­ها، که عمدتا منجر به توليد گازهاي سمي و باران­هاي اسيدي است و بدون هيچ محدوديتي در محيط رها سازي مي­شود، باعث شده است که طي دهه­هاي اخير اين صنعت مورد بازنگري قرار گرفته و بدنبال روشهاي جايگزيني براي توليد مس و ساير فلزات برآيند. هيدرومتالورژي ميتواند در اين راستا بسيار كمك نمايد. روش­هاي هيدرومتالورژي به دو صورت شيميايي و بيولوژيکي انجام مي­گيرد. روش بيولوژيکي در مورد کاني­هاي سولفيدي کم عيار و همچنين کاني­هاي مقاوم مناسب مي باشد ]3و4[.

بيوليچينگ، استخراج فلزات از كانيها يا تركيبات فلزي سولفيدي يا كنسانتره‫ها با استفاده از اجزايي كه به آساني در محيط يافت مي‫شوند، شامل آب، هوا و باكتري‫ها مي‫باشد. سرعت ليچينگ كانيهاي سولفيدي غير‫محلول يا كم‫محلول در اسيد، مانند كالكوپيريت، با فعاليت انواع بخصوصي از باكتري‌ها كه قادرند از طريق اكسيداسيون اين كانيها انرژي كسب نمايند، تسريع مي‌گردد.

1-1-  تاريخچه هيدرومتالورژي و بيوهيدرومتالورژي در استخراج مس

استخراج هيدرومتالورژيكي (ليچينگ) مس از كانسنگ و رسوب دادن مس از محلول حاصل از ليچينگ، توسط آهن فلزي (سمنتاسيون) يك تكنولوژي قديمي است. تجربه چيني­ها در استفاده از اين تكنولوژي به 200-100 سال قبل از ميلاد و حتي ماقبل آن برمي­گردد. اين موضوع كه مي­توان مس را از محلول آبي رنگ استخراج كرد بايد يك كشف اتفاقي باشد كه تماس آهن فلزي با چنين محلولي باعث رسوب مس مي­گردد]5[.

احتمالا ليچينگ تنها روش استحصال مس از كانسنگ­هاي سولفيدي درگذشته بوده است، زيرا در زمان­هاي گذشته عمليات ذوب در كوره­هاي روباز صورت مي­گرفته و اين تكنولوژي تنها براي كانسنگ­هاي اكسيدي و كربناته مس اثربخش است. اما امروزه با استفاده از كوره­هاي ذوب جديد مي­توان كاني­هاي سولفيدي را هم ذوب كرد]6[.

از آغاز قرن حاضر، بيوليچينگ جايگاه ويژه­اي در فناوري استخراج فلزات پيدا كرده و استفاده از آن در حال پيشرفت است. امروزه انحلال ميكروبي فلزات يك فناوري نويدبخش جهت استفاده از کانسنگ‌هاي كم­عيار و باطله­هاي صنايع با حداقل انرژي مي‌باشد، ضمن اين كه از نظر زيست­محيطي داراي اين مزيت است كه جزء بهترين فناوري‌هاي شناخته شده مي­باشد. طبق تعريف، استفاده از انواع گوناگون ميكروارگانيسم­ها، به‌ويژه باكتري­ها در فرآيند اكسيداسيون سولفيدهاي فلزي، بيوليچينگ ناميده مي‫شود. كاربرد ميكروارگانيسم­ها در انحلال سولفيدهاي فلزي به دوران باستان برمي‌گردد، خيلي پيش از آن كه وجود آنها كشف و تأثير آنها شناخته شده باشد. البته تا سال 1947 كه براي اولين بار گونه‌اي از باكتري­هاي مزوفيل را از پساب­هاي معادن جداسازي و شناسايي كردند، اين نقش هم چنان ناشناخته بود. در مقياس صنعتي مي‌توان از معدن مس ريوتينتو[1] اسپانيا به‌عنوان اولين معدني كه در آن از ميكروارگانيسم­ها براي استخراج فلز استفاده شد، نام برد. ملاحظه مي‌شود استفاده اقتصادي از اين روش با موفقيت در بسياري از نقاط جهان ادامه دارد و اين خود آينده استفاده از بيوتکنولوژي در فرآيند بيوليچينگ را مثبت جلوه مي‌دهد]2[. شکل 1-1 بصورت شماتيک بيوليچينگ توده اي را نشان ميدهد.

تأثير ميكروارگانيسمها بر روي فلزات، اولين بار بعنوان پديده اي در پمپها و خطوط لوله معادن داراي آب اسيدي شناخته شد كه بعدها براي استخراج كانه كم عيار از آنها استفاده گرديد. در سال 1940 چندين گزارش از مشاهده ميكروارگانيسمها در كانه سولفيدي زغال و ورود اسيد سولفوريك توليد شده توسط اين ميكروارگانيسمها به رودخانه اوهايو به ثبت رسيد تا اينكه در سال 1947 ميكروبيولوژيستهاي امريكايي باكتري تيوباسيلوس فرواكسيدانس را جداسازي نموده و به عملكرد آنها در اكسيداسيون يون فرو پي بردند] 7[.

استفاده از ميكروارگانيسمهاي مفيد در فرآيندهاي فروشويي ميكروبي، به طور عملي از سال 1957 آغاز گرديد. بريرلي[2]  در دهه 1960 ارگانيسمهاي اكسيدكننده سولفور را از چشمه هاي آب گرم جداسازي نمود[17]. در سال 1962، تروسل و رازل باكتري تيوباسيلوس فرواكسيدانس را از معدن  ريوتينتو جداسازي كردند. در دهه 1970 اورانيوم در معدن متروكه كانادا و در همان زمان طلا در دو معدن در افريقاي جنوبي به روش ميكروبي استحصال گرديد]1[.

در سال 1965 با پاشش اسيدسولفوريك رقيق بر روي ديواره معادني كه سنگ معدن آن استخراج شده ولي در ديواره تونل و چاههاي آن به مقدار ناچيز اورانيوم وجود داشت (بعلت پوشيده شدن سطح اين ديواره ها با باكتري تيوباسيلوس فرواكسيدانس)، حدود 57 تن اورانيم بازيابي شد. همچنين هاريسون و همكارانش در سال 1966 موفق به جداسازي باكتري تيوباسيلوس فرواكسيدانس از آبهاي خروجي معادن اورانيوم شدند. در سال 1971 سهم باكتريها در حل كردن سنگهاي كم عيار سولفيدي در جهان به 5% و در امريكا به 18% رسيد و در سال 1980 توجه صنعت مس آمريكا به كانه كم عيار معطوف شد بطوريكه در سال1992، حدود 30% مس اين كشور توسط روش ميكروبي استحصال گرديد.

[1] Riotinto

[2] Brierly

بهینه سازی فرآیند بیولیچینگ سرباره مجتمع مس سرچشمه

 

 

منبع : گوگل

محصول مفیدی برای شما بود ؟ پس به اشتراک بگذارید برای دوستانتان
درباره این محصول نظر دهید !
  • توضیحات محصول را به خوبی بخوانید و در صورت نیاز به راهنمایی از بخش کاربری و سیستم تیکت استفاده نمایید .
  • پشتیبانی محصولات سیستم تیکت و تماس از طریق واتس آپ می باشد .
  • برای دریافت آخرین نسخه محصولات و دسترسی همیشگی به محصولات خریداری شده حتما در سایت عضو شوید .
  • پرداخت از طریق درگاه بانکی انجام میشود در غیر این صورت با ما تماس بگیرید
قالب فروش فایل

محصولات مرتبط