Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
- Купите купить парики оптом
-

О.А. Федяева
Промышленная экология
Конспект лекций. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. - 145 c.

Предыдущая

Глава 5. Экологическая характеристика производств

5.18. Геотехнология

При существующей технологии открытой и подземной разработок полезных ископаемых трудно добиться повышения производительности труда и снижения себестоимости продукции без нанесения вреда природе.

В связи с этим большое внимание уделяется разработке геотехнологических процессов добычи полезных ископаемых, которые исключают вынос на земную поверхность пустых пород. Под геотехнологией понимают совокупность химических, физико-химических, биохимических и микробиологических методов добычи полезных ископаемых на месте их залегания. Геотехнологические методы выгодно отличаются от обычных методов добычи полезных ископаемых: добычу ведут через скважины, средством добычи служит рабочий агент (теплоноситель, растворитель), исключается тяжелый труд (так как управление процессом ведется на поверхности земли), переработку руды обычно проводят на месте залегания.

К геотехнологическим методам относят скважинную гидродобычу, подземную выплавку полезных ископаемых, подземную газификацию углей, возгонку сублимирующихся веществ и ряд других (рис. 9).

Описание: которые%20могуг%20окислять

Рис. 9. Примеры использования геотехнологических методов добычи полезных ископаемых: а - подземное выщелачивание соли; б - скважинная гидродобыча; в - подземная выплавка; г - электротехнологическая добыча; д - подземная газификация

Скважинная гидродобыча широко практикуется в промышленности, например, для получения рассолов NaCl – сырья для производства хлора, гидроксида натрия (каустической соды) и водорода, а также карбоната натрия (кальцинированой соды). В скважину, пробуренную до залежи каменной соли, нагнетают воду и через неё же отбирают получающийся рассол. Аналогичным путём можно проводить добычу калийных солей.

Разработан способ гидромеханического разрушения руды с подачей её в виде гидросмеси через скважину применительно к глубокозалегающим фосфоритам Прибалтики. Этим методом можно эффективно разрабатывать россыпи полезных ископаемых и многие рыхлые руды (железные, марганцевые, бокситы и др.).

В промышленных масштабах освоена и подземная выплавка легкоплавких минералов, например, серы из её залежей. Для этого в скважину по одной трубе подают под давлением воду при температуре до 150-160 °С, а по другой - сжатый воздух. Предложено использовать для подземной выплавки битума и серы токи высокой частоты.

Хорошо известен и принцип подземной газификации - добычи горючих ископаемых путем перевода их в газообразное состояние. Он ещё не нашел широкого промышленного применения, однако исследования в этом направлении продолжаются.

Большое значение для извлечения из отвалов горных и обогатительных (а также ряда других) предприятий содержащихся в них ценных компонентов имеют методы технической микробиологии — одной из разновидностей геотехнологических методов.

Важная роль микроорганизмов в создании и разрушении горных пород и минералов широко известна. Способность ряда видов микроорганизмов в определенных условиях переводить нерастворимые минеральные соединения в растворимое состояние все шире используют в последние годы для извлечения ценных компонентов, содержащихся в твердых отходах горных и обогатительных предприятий, с помощью методов кучного и подземного бактериального выщелачивания.

Под бактериальным выщелачиванием обычно понимают процесс избирательного извлечения химических элементов из многокомпонентных соединений в процессе их растворения в водной среде микроорганизмами. Метод бактериального выщелачивания может быть применен при любом способе выщелачивания, если в нём не используют повышенные температуры и давления.

Известно довольно большое число видов микроорганизмов, которые можно применять для бактериального выщелачивания различных элементов из руд. Однако в промышленности наиболее широко для этой цели используют тионовые бактерии (и железобактерии), которые могут окислять двухвалентное железо до трёхвалентного, а также сульфидные минералы. Свою клеточную массу они строят из воды и углерода, который получают путем усвоения СО2, выделяемого из атмосферы или из руды. Единственным источником энергии для жизненных процессов этих микроорганизмов, являющихся хемоавтотрофами, служат реакции окисления неорганических соединений различных металлов, элементной серы.

Так, железобактерии способны окислять сульфидные минералы, переводя их в сульфаты прямым и косвенным путём. В последнем случае они переводят закисное сернокислое железо в оксидную форму, которая сама служит энергичным окислителем и хорошим растворителем сульфидов:

Сульфат железа (III) быстро регенерируется железобактериями из FеSO4, что значительно (в 7-18 раз) ускоряет растворение ряда минералов.

Железобактерии широко используют в промышленности для бактериального выщелачивания меди из отходов и бедных руд. Для их обработки (выщелачивания) используют водный раствор на основе сульфата железа (Ш) и серной кислоты в присутствии Аl2(SO4)3, FeSO4 и тионовых бактерий, под действием которого сульфиды меди переходят в растворимое состояние:

Полученный раствор медного купороса может быть подвергнут цементации (обработке железным скрапом) для выделения металлической меди. Образующаяся медь может быть отделена от циркулирующего в установке выщелачивания раствора в виде концентрата - вязкой темно-коричневой влажной массы, содержащей около 80 % цветного металла. Другим возможным путем выделения меди из раствора после выщелачивания может быть электролиз.

Технологический процесс бактериального выщелачивания может быть оформлен в виде различных вариантов в зависимости от вида обрабатываемого материала (отвалы обогатительных предприятий, подземные залежи, шлаки и т.п.). Наиболее сложным среди них является вариант подземного выщелачивания, более простым по оформлению является кучное выщелачивание отвалов.

В нашей стране на ряде комбинатов и рудников работают установки, обеспечивающие получение нескольких тысяч тонн в год дешёвой меди (первая промышленная установка по подземному выщелачиванию меди была введена в эксплуатацию в 1964 г.).

В мировой практике метод бактериального выщелачивания в значительных масштабах используют для извлечения из руд урана. Проводятся исследования по бактериальному выщелачиванию с помощью тионовых бактерий ряда других элементов (Zn, Mn, As, Со и др.). Ведется поиск других видов микроорганизмов с целью извлечения более широкого круга полезных веществ. Метод бактериального выщелачивания весьма перспективен для переработки твердых отходов горнообогатительных и других предприятий, так как он позволяет значительно снизить себестоимость ценных полезных ископаемых (чему способствует быстрое размножение микроорганизмов и простота используемой аппаратуры) и расширить сырьевые ресурсы промышленности, обеспечивая реализацию возможности более глубокого комплексного использования минерального сырья.

Предыдущая