Bioleaching ist die Förderung von spezifischen Metallen von ihren Erzen bis den Gebrauch von lebenden Organismen. Das ist viel sauberer als der traditionelle Haufen durchfilterndes Verwenden-Zyanid. Bioleaching ist eine von mehreren Anwendungen innerhalb von biohydrometallurgy, und mehrere Methoden werden verwendet, um Kupfer, Zink, Leitung, Arsen, Antimon, Nickel, Molybdän, Gold, Silber und Kobalt wieder zu erlangen.

Der Prozess

Bioleaching kann zahlreiches Eiseneisen und Schwefel-Oxidieren-Bakterien, einschließlich Acidithiobacillus ferrooxidans und Acidithiobacillus (früher bekannt als Thiobacillus) einschließen. Als ein allgemeiner Grundsatz werden Ionen von Fe verwendet, um das Erz zu oxidieren. Dieser Schritt ist von Mikroben völlig unabhängig. Die Rolle der Bakterien ist die weitere Oxydation des Erzes, sondern auch die Regeneration chemischen oxidant Fe von Fe. Zum Beispiel katalysieren Bakterien die Depression des Mineralpyrits (FeS), indem sie den Schwefel und das Metall (in diesem Fall Eiseneisen, (Fe)) das Verwenden von Sauerstoff oxidieren. Das gibt auflösbare Produkte nach, die weiter gereinigt und raffiniert werden können, um das gewünschte Metall nachzugeben.

Pyrit, der (FeS) durchfiltert:

Im ersten Schritt wird Disulfid zu thiosulfate durch Eiseneisen (Fe) spontan oxidiert, der der Reihe nach reduziert wird, um Eiseneisen (Fe) zu geben:

: (1) spontaner

Das Eiseneisen wird dann von Bakterien mit Sauerstoff oxidiert:

: (2) (Eisenoxydationsmittel)

Thiosulfate wird auch von Bakterien oxidiert, um Sulfat zu geben:

: (3) (Schwefel-Oxydationsmittel)

Das Eiseneisen, das in der Reaktion (2) erzeugt ist, hat mehr Sulfid als in der Reaktion (1) oxidiert, den Zyklus und gegeben die Nettoreaktion schließend:

: (4)

Die Nettoprodukte der Reaktion sind auflösbares Eisensulfat und Schwefelsäure.

Der mikrobische Oxydationsprozess kommt an der Zellmembran der Bakterien vor. Die Elektronen gehen in die Zellen und werden in biochemischen Prozessen verwendet, um Energie für die Bakterien zu erzeugen, während sie Sauerstoff auf Wasser reduzieren. Die kritische Reaktion ist die Oxydation des Sulfids durch Eiseneisen. Die Hauptrolle des Bakterienschritts ist die Regeneration dieses Reaktionspartners.

Der Prozess für Kupfer ist sehr ähnlich, aber die Leistungsfähigkeit und Kinetik hängen von der Kupfermineralogie ab. Die effizientesten Minerale sind Supergenminerale wie chalcocite, CuS und covellite, CuS. Das Hauptkupfermineral chalcopyrite (CuFeS) wird sehr effizient nicht durchgefiltert, der ist, warum die dominierende kupfererzeugende Technologie Schwimmen bleibt, das von der Verhüttung und Raffinierung gefolgt ist. Das Durchfiltern von CuFeS folgt den zwei Stufen, aufgelöst und dann weiter mit Ionen von Cu oxidiert zu werden, die in der Lösung verlassen werden.

Durchfilternder Chalcopyrite:

: (1) spontaner: (2) (Eisenoxydationsmittel): (3) (Schwefel-Oxydationsmittel)

Nettoreaktion:

: (4)

Im Allgemeinen werden Sulfide zuerst zum elementaren Schwefel oxidiert, wohingegen Disulfide oxidiert werden, um thiosulfate zu geben, und die Prozesse oben auf andere sulfidic Erze angewandt werden können. Bioleaching von non-sulfidic Erzen wie pitchblende verwendet auch Eiseneisen als ein oxidant (z.B, UO + 2 Fe ==> UO + 2 Fe). In diesem Fall ist der alleinige Zweck des Bakterienschritts die Regeneration von Fe. Eisenerze von Sulfidic können hinzugefügt werden, um den Prozess zu beschleunigen und eine Quelle von Eisen zur Verfügung zu stellen.

Weiter Verarbeitung

Das aufgelöste Kupfer (Cu) Ionen werden von der Lösung durch ligand entfernt, tauscht lösende Förderung aus, die andere Ionen in der Lösung verlässt. Das Kupfer wird durch das Abbinden zu einem ligand entfernt, der ein großes Molekül ist, das aus mehreren kleineren Gruppen, jeder besteht, ein einsames Elektronpaar besitzend. Der Ligand-Kupferkomplex wird aus der Lösung mit einem organischen Lösungsmittel wie Leuchtpetroleum herausgezogen:

:Cu + 2LH (organisch) → CuL (organisch) + 2H

Der ligand schenkt Elektronen dem Kupfer, einen Komplex - ein Hauptmetallatom zum ligand verpfändetes (Kupfer) erzeugend. Weil dieser Komplex kostenlos hat, wird er von polaren Wassermolekülen nicht mehr angezogen und löst sich im Leuchtpetroleum auf, das dann von der Lösung leicht getrennt wird. Weil die anfängliche Reaktion umkehrbar ist, wird sie durch den pH bestimmt. Das Hinzufügen von konzentrierter Säure kehrt die Gleichung um, und die Kupferionen gehen in eine wässrige Lösung zurück.

Dann wird das Kupfer durch einen Electro-Gewinnen-Prozess passiert, um seine Reinheit zu vergrößern: Ein elektrischer Strom wird durch die resultierende Lösung von Kupferionen passiert. Weil Kupferionen 2 + Anklage haben, werden sie von den negativen Kathoden angezogen und versammeln sich dort.

Das Kupfer kann auch konzentriert und durch die Verlegung vom Kupfer mit Fe von Stück-Eisen getrennt werden:

:Cu + Fe → Cu + Fe

Die durch das Eisen verlorenen Elektronen werden durch das Kupfer aufgenommen. Kupfer ist das oxidierende Reagenz (es akzeptiert Elektronen), und Eisen ist das abnehmende Reagenz (es verliert Elektronen).

Spuren von Edelmetallen wie Gold können in der ursprünglichen Lösung verlassen werden. Das Behandeln von der Mischung mit Natriumszyanid in Gegenwart von freiem Sauerstoff löst das Gold auf. Das Gold wird von der Lösung durch das Absorbieren (das Aufnehmen davon auf der Oberfläche) zu Holzkohle entfernt.

Bioleaching mit Fungi

Mehrere Arten von Fungi können für bioleaching verwendet werden. Fungi können auf vielen verschiedenen Substraten, wie elektronisches Stück, Katalysatoren und Flugasche von der überflüssigen Selbstverwaltungseinäscherung angebaut werden. Experimente haben gezeigt, dass zwei Pilzbeanspruchungen (Aspergillus Niger, Penicillium simplicissimum) im Stande gewesen sind, Cu und Sn durch 65 %, und Al, Ni, Pb und Zn durch mehr als 95 % zu mobilisieren. Aspergillus Niger kann einige organische Säuren wie Zitronensäure erzeugen. Diese Form des Durchfilterns verlässt sich auf die mikrobische Oxydation von Metall nicht, aber verwendet eher mikrobischen Metabolismus als Quelle von Säuren, die direkt das Metall auflösen.

Im Vergleich zu anderen Förderungstechniken

Förderungen sind mit vielen teuren Schritten wie das Rösten und die Verhüttung verbunden, die genügend Konzentrationen von Elementen in Erzen verlangen und umweltsmäßig unfreundlich sind. Niedrige Konzentrationen sind nicht ein Problem für Bakterien, weil sie einfach die Verschwendung ignorieren, die die Metalle umgibt, Förderungserträge von mehr als 90 % in einigen Fällen erreichend. Diese Kleinstlebewesen gewinnen wirklich Energie durch das Brechen von Mineralen in ihre konstituierenden Elemente. Die Gesellschaft sammelt einfach die Ionen aus der Lösung, nachdem die Bakterien fertig gewesen sind. Es gibt einen beschränkten Betrag von Erzen.

Einige Vorteile haben mit bioleaching verkehrt

• wirtschaftlich: Bioleaching ist im Allgemeinen einfacher und, deshalb, preiswerter, um zu bedienen und aufrechtzuerhalten, als traditionelle Prozesse, da weniger Fachmänner erforderlich sind, um komplizierte chemische Werke zu bedienen.
• Umwelt-: Der Prozess ist umweltfreundlicher als traditionelle Förderungsmethoden. Für die Gesellschaft kann das in den Gewinn übersetzen, da das notwendige Begrenzen von Schwefel-Dioxyd-Emissionen während der Verhüttung teuer ist. Weniger Landschaft-Schaden kommt vor, da die beteiligten Bakterien natürlich wachsen, und das Bergwerk und Umgebungsgebiet relativ unberührt verlassen werden können. Da sich die Bakterien in den Bedingungen der Mine fortpflanzen, werden sie leicht kultiviert und wiederverwandt.
• Erzkonzentration: Bioleaching kann Metalle aus Erzen herausziehen, die für andere Technologien zu schwach sind. Es kann verwendet werden, um das umfassende Zerknittern und Schleif-teilweise zu ersetzen, der zu untersagenden Kosten und Energieverbrauch in einem herkömmlichen Prozess übersetzt.

Einige Nachteile haben mit bioleaching verkehrt

• wirtschaftlich: Der durchfilternde Bakterienprozess ist im Vergleich zur Verhüttung sehr langsam. Das bringt in weniger Gewinn sowie dem Einführen einer bedeutenden Verzögerung im Kassenzufluss für neue Werke.
• Umwelt-: Toxische Chemikalien werden manchmal im Prozess erzeugt. Schwefelsäure und H Ionen, die gebildet worden sind, können in den Boden lecken und Wasser erscheinen, das es acidic dreht, Umweltschaden verursachend. Schwere Ionen wie Eisen, Zink und arsenhaltige Leckstelle während der sauren Mine-Drainage. Wenn der pH dieser Lösung Anstiege, infolge der Verdünnung durch Süßwasser, diese Ionen jäh hinabstürzender, sich formender "Gelber Junge" Verschmutzung. Aus diesen Gründen muss eine Einstellung von bioleaching sorgfältig geplant werden, da der Prozess zu einem biosafety Misserfolg führen kann.

In der Uhrzeit ist es zu gerochenem Kupfererz mehr wirtschaftlich aber nicht bioleaching zu verwenden, da die Konzentration von Kupfer in seinem Erz im Allgemeinen ziemlich hoch ist. Der Gewinn, der bei der Geschwindigkeit und dem Ertrag der Verhüttung erhalten ist, rechtfertigt seine Kosten. Jedoch ist die Konzentration von Gold in seinem Erz im Allgemeinen sehr niedrig. Die niedrigeren Kosten des Bakteriendurchfilterns überwiegen in diesem Fall die Zeit, die es bringt, um das Metall herauszuziehen.

Siehe auch

• BHP Billiton
• Talvivaara
• BacTech Umwelt-

Weiterführende Literatur

• T. A. Fowler und F. K. Crundwell - 'Das Durchfiltern des Zinksulfids mit Thiobacillus ferrooxidans'
• Brandl H. (2001) das Mikrobische Durchfiltern von Metallen. In: Rehm H.J. (Hrsg.). Biotechnologie, Vol. 10. Wiley-VCH, Weinheim, Seiten 191-224