*مینا*
12th November 2009, 05:34 PM
تاريخچه استفاده از بيوتكنولوژي در صنايع معدني
استفاده صنعتي مدرن از بيوتكنولوژي در بيوليچينگ مواد معدني كم عيار و مواد استخراج شده از معدن مس انجام شده است. در اواخر دهه ۱۹۵۰ شركت هاي مس كنكات از اين فرآيند به طور موفقيت آميزي استفاده كردند. بعد از اين تجربه شركت هاي مختلفي نيز به اين تكنولوژي روي آورده اند.
امروزه دامپ هاي بيوليچينگ روش بسيار كم هزينه اي برای استحصال مس از توده اصلي هستند كه هيچ روش ديگري كم هزينه تر از اين روش نمي باشد. علاوه بر موفقيت اقتصادي دامپ هاي بيوليچينگ عمليات خيلي كمي براي آماده سازي اين دامپ ها لازم مي باشد.
بعد از آن تجربه تا اواسط دهه ۱۹۸۰ هنگامي كه اولين آزمايش براي بازيابي طلاي مقاوم در عمليات فيرويو در آفريقاي جنوبي صورت گرفت، انجام نشده بود. از آن زمان به بعد افراد مختلفي از جمله آقايان اسپيساك و لاكشمانان تحقيقات بسيار زيادي را در زمينه بيوهيدرومتالورژي انجام دادند. به هرحال امروزه، كاربرد بيوهيدرومتالورژي به دليل سادگي، هزينه كم و كاربرد براي مواد معدني كم عيار موفقيت چشمگيري داشته است و در طي ۱۳ سال پيشرفت اين روش به حداكثر مقدار خود رسيده است.
در اين دهه اخير تركيبي از اسيدشويي توده اي، اسيدشويي اكسيد مس و استفاده از ميكروبيولوژي موفقيت چشمگيري در عمليات اسيدشويي ميكروبي مس ثانويه و فلزات گرانقيمت مقاوم داشته است.
اسيدشويي توده اي ميكروبي هنوز ساده ترين روش موجود است كه منجر به كاهش هزينه هاي سرمايه گذاري اوليه، هزينه هاي جاري و موفقيت هاي زيست محيطي مي شود. موارد كاربرد زياد اين روش در ۵ سال اخير نشان دهنده اولويت ها و مزيت هاي خوب اين روش است.
پروژه عظيم اسيدشويي توده اي ميكروبي طلاي سولفيدي مقاوم معدن نيومونت (۸ هزار تن) كه توسط كمپاني نوادا انجام شد نمونه بارزي از موفقيت اين تكنيك مي باشد.
كاربرد بيوتكنولوژي در صنايع معدني
بررسي مقالات موجود و كارهاي انجام شده از ۳۰ سال پيش نشان مي دهد كه تعداد بسيار زيادي از عمليات ها از روش ميكروبي براي جدايش فلزات در مقياس صنعتي استفاده كرده اند. نتايج حاصل از استفاده تكنيك بيوتكنولوژي در مقياس آزمايشگاهي با تكنولوژي هاي موجود تفاوت هاي بسيار زيادي دارند. آزمايش هاي انجام شده در مقياس آزمايشگاهي بسيار زياد، در مقياس نيمه صنعتي كمتر و در مقياس صنعتي و كارهاي بزرگ مقياس بسيار كم مي باشند. بعضي از موارد نيز با در نظر گرفتن شرايط اقتصادي فعلي نامطلوب و زيان ده هستند.
يك مطالعه جديد كه توسط آقايان پولين و لارنس انجام گرفته شده است، شرايط استحصال فلزات پايه اورانيوم و فلزات قيمتي و همچنين بازيابي فلزات از محلول و فلزات صنعتي را بيان كرده اند. بيشترين كار انجام شده در مقياس نيمه صنعتي و صنعتي براي مس، اورانيوم و فلزات قيمتي مي باشد كه شامل اسيدشويي توده اي ماده معدني و باطله مس با عيار كم، اسيدشويي لايه هاي نازك از ماده معدني مس، اسيدشويي توده اي مس از طلا، اسيدشويي در جا ماده معدني و باطله اورانيوم، بازيابي كاني هاي مقاوم و بيواكسيداسيون توده اي كاني هاي مقاوم طلا و بيواكسيداسيون توده اي كاني هاي طلاي مقاوم با عيار پايين است.
موفق ترين كاربرد بيوتكنولوژي براي استخراج فلزات در مورد مس و طلا مي باشد و در زمينه مس، بيوليچينگ آن به خاطر راحتي و اقتصادي بودن بازيابي فلزات از محلول توسط روش SXEW به طور گسترده اي انجام مي شود. طلا نيز به خاطر ارزش اقتصادي بالاي آن از اين روش استفاده مي شود.بيوليچينگ اورانيوم نيز در قديم بيشتر مورد استفاده قرار مي گرفت ولي امروزه به دليل كاهش قيمت اورانيوم و تحريم استفاده آن در صنايع هسته اي كاربرد آن كمتر شده و همچنين براي كاني هاي كبالت و نيكل نيز در آينده به خاطر كاربرد روزافزون اين فلزات مورد بررسي قرار خواهند گرفت كه در زير در مورد موارد كاربرد بيوليچينگ براي استحصال كاني هاي مس، طلا، اورانيوم، نيكل و كبالت بحث خواهد شد.
استفاده از میكروارگانیسم ها در كانه ارایی : میكروارگانیسم هایی در طبیعت وجود دارند كه ضمن داشتن بار الكتریكی منفی به شدت آب گریز اند و می توان از آنها برای تغلیظ بعضی از مواد معدنی استفاده كرد. بررسی های انجام شده نشان داده است كه گونه ای از میكروارگانیسم ها را می توان برای جدا سازی بعضی از كانی ها مانند فسفات ها ، ذرات ریز ذغال و كانی هماتیت مورد استفاده قرار داد. - استفاده از میكروارگانیسم در تصفیه پساب ها : آب های خروجی بسیاری از صنایع حاوی تركیبات آلی و معدنی است ، كه طی فرآیند مورد استفاده قرار گرفته اند. این تركیبات مناسب با ماهیتشان به درجات متفاوت سمی می باشند. به عنوان مثال می توان از محلول های سیانور دار كه در استخراج طلا بكار برده می شود ، نام برد. بعضی از میكروارگانیسم ها و یا آنزیم ترشح شده از آنها در تجزیه سیانور آزاد موثر بوده و در نتیجه در بهبود و ضعیت زیست محیطی پساب های سیانوری تولید شده از واحد های هیدرو متالوژی فلزات گرانبها نقش مهمی دارند. بازیابی فلزات و جذب آنها از دور ریز ها توسط باكتری ها بسار سریع بوده و معمولا از چند دقیقه تجاوز نمی كند . عبور پساب آلوده از حجم آلوده باكتری ( بیوماس) برای حذف عناصر آلوده كننده آن كافی می باشد. آب خروجی راكتورهای اتمی معمولا حاوی مواد رادیواكتیو می باشد. كه مقدار آن از یك تا چند ppm تغییر می كند. و عملا بجز كاربرد باكتری ، سایر رو ش ها بصورت اقتصادی قادر به حذف آنها نیستند.
- استفاده در جذب یون های فلزی : بعضی از موجودات ذره بینی قادرند یون های فلزات سنگین را از محلول ، بویژه محلول های رقیق جذب سطح خارجی خود كرده و بدین ترتیب این یون های فلزی را از محلول جدا كنند. این روش برای جدا سازی فلزات از پساب هی صنعتی و یا از محلول های حاصل از فرآیندهای هیررو متالوژی كاربرد فرآوان دارند.
- استفاده در استخراج فلزات : در استخراج فلزات به روش هیدرو متالوژی یكی از مهمترین مراحل حل كردن كانی های معدنی به كمك حلال مناسب بنحوی كه در این فرآیند قسمت بیشتر فلز مورد نظر به صورت محلول و یا رسوب در آید . اكسیده كردن و انحلال میكروبی سنگ های معدنی بویژه سنگ های سولفوری كم عیار مهمترین جنبه كاربرد میكروارگانیسم ها به منظور افزایش بازدهی حل شدن می باشد كه در مورد كانی های طلادار و كانسنگ های اورانیم كاربرد صنعتی دارد. بكارگیری میكروارگانیسم ها جهت تسریع واكنش های مورد نظر در حل كردن كه در نهایت به آزاد سازی آنها منجر می شود. تحت عنوان فروشویی زیستی شناخته می شود. مزایایاین روش نسبت به روش های دیگر عبارت اند از :
* اثرهای مضر زیست محیطی به مراتب كمتر بر روی منابع آبی و هوا
* نیاز به انرژی كمتر
* عدم نیاز به تجهیزات پیچیده و در نتیجه سرمایه گذاری كمتر
* عمل حل كردن بیولوژیكی را می توان در اعماق زمین و بدون استخراج معدنی انجام داد.
محدودیت عمده بكار گیری این روش ناشی از نیاز به دانش فنی و آگاهی عمیق به مبانی بیوتكنولوژی می باشد. دست اندر كاران پروژه های تحقیقاتی در این زمینه باید حتما از مبانی میكروب شناسی ، بیوشیمی و بیوتكنولوژی اطلاع كافی داشته باشند.
چند نمونه كاربرد باكتری در مقیاس صنعتی و نیمه صنعتی :
1- حل كردن ارانیوم ( توسط باكتری های TF از سنگ معدن حاوی پیریت پیروتیت)
2- استخراج طلا از سنگ های مقاوم طلا دار ( سنگ معدن پیریت و ارسینو پیریت)
3- حل كردن بیولوژیك رس ها و تولید آلومین
و
كاربرد بيوتكنولوژي در صنايع مس
نحوه معدنكاري مس در شيلي به طور مستقيم بر قيمت و ميزان خريد و فروش آن در بازار تاثير مي گذارد زيرا شيلي مهمترين توليدكننده مس در دنيا است. اين مطالب مشخص مي کنند كه تنها افزايش قيمت ها حائز اهميت نيست بلكه بايد راه هاي اقتصادي تري براي استحصال مس به دست آورد.
انتخاب عمليات بيوهيدرومتالورژي به طور گسترده اي به شرايط كاني شناسي مس بستگي دارد. بزرگترين كاربرد بيوتكنولوژي در صنايع معدني در بيوليچينگ كاني هاي كم عيار و باطله ها در توده هاي اسيدشويي است.
اگرچه سولفيدهاي مس ثانويه، كالكويست و كالكوپيريت بيشتر مورد اسيدشويي قرار مي گيرند، حتي كاني هاي كالكوپيريت نسبتا مقاوم نيز به عنوان منابع حائز اهميتي در روش اسيدشويي محسوب مي شوند.
منبع : وبلاگ مهندسی زمین (http://www.iustge.blogfa.com/post-88.aspx)
استفاده صنعتي مدرن از بيوتكنولوژي در بيوليچينگ مواد معدني كم عيار و مواد استخراج شده از معدن مس انجام شده است. در اواخر دهه ۱۹۵۰ شركت هاي مس كنكات از اين فرآيند به طور موفقيت آميزي استفاده كردند. بعد از اين تجربه شركت هاي مختلفي نيز به اين تكنولوژي روي آورده اند.
امروزه دامپ هاي بيوليچينگ روش بسيار كم هزينه اي برای استحصال مس از توده اصلي هستند كه هيچ روش ديگري كم هزينه تر از اين روش نمي باشد. علاوه بر موفقيت اقتصادي دامپ هاي بيوليچينگ عمليات خيلي كمي براي آماده سازي اين دامپ ها لازم مي باشد.
بعد از آن تجربه تا اواسط دهه ۱۹۸۰ هنگامي كه اولين آزمايش براي بازيابي طلاي مقاوم در عمليات فيرويو در آفريقاي جنوبي صورت گرفت، انجام نشده بود. از آن زمان به بعد افراد مختلفي از جمله آقايان اسپيساك و لاكشمانان تحقيقات بسيار زيادي را در زمينه بيوهيدرومتالورژي انجام دادند. به هرحال امروزه، كاربرد بيوهيدرومتالورژي به دليل سادگي، هزينه كم و كاربرد براي مواد معدني كم عيار موفقيت چشمگيري داشته است و در طي ۱۳ سال پيشرفت اين روش به حداكثر مقدار خود رسيده است.
در اين دهه اخير تركيبي از اسيدشويي توده اي، اسيدشويي اكسيد مس و استفاده از ميكروبيولوژي موفقيت چشمگيري در عمليات اسيدشويي ميكروبي مس ثانويه و فلزات گرانقيمت مقاوم داشته است.
اسيدشويي توده اي ميكروبي هنوز ساده ترين روش موجود است كه منجر به كاهش هزينه هاي سرمايه گذاري اوليه، هزينه هاي جاري و موفقيت هاي زيست محيطي مي شود. موارد كاربرد زياد اين روش در ۵ سال اخير نشان دهنده اولويت ها و مزيت هاي خوب اين روش است.
پروژه عظيم اسيدشويي توده اي ميكروبي طلاي سولفيدي مقاوم معدن نيومونت (۸ هزار تن) كه توسط كمپاني نوادا انجام شد نمونه بارزي از موفقيت اين تكنيك مي باشد.
كاربرد بيوتكنولوژي در صنايع معدني
بررسي مقالات موجود و كارهاي انجام شده از ۳۰ سال پيش نشان مي دهد كه تعداد بسيار زيادي از عمليات ها از روش ميكروبي براي جدايش فلزات در مقياس صنعتي استفاده كرده اند. نتايج حاصل از استفاده تكنيك بيوتكنولوژي در مقياس آزمايشگاهي با تكنولوژي هاي موجود تفاوت هاي بسيار زيادي دارند. آزمايش هاي انجام شده در مقياس آزمايشگاهي بسيار زياد، در مقياس نيمه صنعتي كمتر و در مقياس صنعتي و كارهاي بزرگ مقياس بسيار كم مي باشند. بعضي از موارد نيز با در نظر گرفتن شرايط اقتصادي فعلي نامطلوب و زيان ده هستند.
يك مطالعه جديد كه توسط آقايان پولين و لارنس انجام گرفته شده است، شرايط استحصال فلزات پايه اورانيوم و فلزات قيمتي و همچنين بازيابي فلزات از محلول و فلزات صنعتي را بيان كرده اند. بيشترين كار انجام شده در مقياس نيمه صنعتي و صنعتي براي مس، اورانيوم و فلزات قيمتي مي باشد كه شامل اسيدشويي توده اي ماده معدني و باطله مس با عيار كم، اسيدشويي لايه هاي نازك از ماده معدني مس، اسيدشويي توده اي مس از طلا، اسيدشويي در جا ماده معدني و باطله اورانيوم، بازيابي كاني هاي مقاوم و بيواكسيداسيون توده اي كاني هاي مقاوم طلا و بيواكسيداسيون توده اي كاني هاي طلاي مقاوم با عيار پايين است.
موفق ترين كاربرد بيوتكنولوژي براي استخراج فلزات در مورد مس و طلا مي باشد و در زمينه مس، بيوليچينگ آن به خاطر راحتي و اقتصادي بودن بازيابي فلزات از محلول توسط روش SXEW به طور گسترده اي انجام مي شود. طلا نيز به خاطر ارزش اقتصادي بالاي آن از اين روش استفاده مي شود.بيوليچينگ اورانيوم نيز در قديم بيشتر مورد استفاده قرار مي گرفت ولي امروزه به دليل كاهش قيمت اورانيوم و تحريم استفاده آن در صنايع هسته اي كاربرد آن كمتر شده و همچنين براي كاني هاي كبالت و نيكل نيز در آينده به خاطر كاربرد روزافزون اين فلزات مورد بررسي قرار خواهند گرفت كه در زير در مورد موارد كاربرد بيوليچينگ براي استحصال كاني هاي مس، طلا، اورانيوم، نيكل و كبالت بحث خواهد شد.
استفاده از میكروارگانیسم ها در كانه ارایی : میكروارگانیسم هایی در طبیعت وجود دارند كه ضمن داشتن بار الكتریكی منفی به شدت آب گریز اند و می توان از آنها برای تغلیظ بعضی از مواد معدنی استفاده كرد. بررسی های انجام شده نشان داده است كه گونه ای از میكروارگانیسم ها را می توان برای جدا سازی بعضی از كانی ها مانند فسفات ها ، ذرات ریز ذغال و كانی هماتیت مورد استفاده قرار داد. - استفاده از میكروارگانیسم در تصفیه پساب ها : آب های خروجی بسیاری از صنایع حاوی تركیبات آلی و معدنی است ، كه طی فرآیند مورد استفاده قرار گرفته اند. این تركیبات مناسب با ماهیتشان به درجات متفاوت سمی می باشند. به عنوان مثال می توان از محلول های سیانور دار كه در استخراج طلا بكار برده می شود ، نام برد. بعضی از میكروارگانیسم ها و یا آنزیم ترشح شده از آنها در تجزیه سیانور آزاد موثر بوده و در نتیجه در بهبود و ضعیت زیست محیطی پساب های سیانوری تولید شده از واحد های هیدرو متالوژی فلزات گرانبها نقش مهمی دارند. بازیابی فلزات و جذب آنها از دور ریز ها توسط باكتری ها بسار سریع بوده و معمولا از چند دقیقه تجاوز نمی كند . عبور پساب آلوده از حجم آلوده باكتری ( بیوماس) برای حذف عناصر آلوده كننده آن كافی می باشد. آب خروجی راكتورهای اتمی معمولا حاوی مواد رادیواكتیو می باشد. كه مقدار آن از یك تا چند ppm تغییر می كند. و عملا بجز كاربرد باكتری ، سایر رو ش ها بصورت اقتصادی قادر به حذف آنها نیستند.
- استفاده در جذب یون های فلزی : بعضی از موجودات ذره بینی قادرند یون های فلزات سنگین را از محلول ، بویژه محلول های رقیق جذب سطح خارجی خود كرده و بدین ترتیب این یون های فلزی را از محلول جدا كنند. این روش برای جدا سازی فلزات از پساب هی صنعتی و یا از محلول های حاصل از فرآیندهای هیررو متالوژی كاربرد فرآوان دارند.
- استفاده در استخراج فلزات : در استخراج فلزات به روش هیدرو متالوژی یكی از مهمترین مراحل حل كردن كانی های معدنی به كمك حلال مناسب بنحوی كه در این فرآیند قسمت بیشتر فلز مورد نظر به صورت محلول و یا رسوب در آید . اكسیده كردن و انحلال میكروبی سنگ های معدنی بویژه سنگ های سولفوری كم عیار مهمترین جنبه كاربرد میكروارگانیسم ها به منظور افزایش بازدهی حل شدن می باشد كه در مورد كانی های طلادار و كانسنگ های اورانیم كاربرد صنعتی دارد. بكارگیری میكروارگانیسم ها جهت تسریع واكنش های مورد نظر در حل كردن كه در نهایت به آزاد سازی آنها منجر می شود. تحت عنوان فروشویی زیستی شناخته می شود. مزایایاین روش نسبت به روش های دیگر عبارت اند از :
* اثرهای مضر زیست محیطی به مراتب كمتر بر روی منابع آبی و هوا
* نیاز به انرژی كمتر
* عدم نیاز به تجهیزات پیچیده و در نتیجه سرمایه گذاری كمتر
* عمل حل كردن بیولوژیكی را می توان در اعماق زمین و بدون استخراج معدنی انجام داد.
محدودیت عمده بكار گیری این روش ناشی از نیاز به دانش فنی و آگاهی عمیق به مبانی بیوتكنولوژی می باشد. دست اندر كاران پروژه های تحقیقاتی در این زمینه باید حتما از مبانی میكروب شناسی ، بیوشیمی و بیوتكنولوژی اطلاع كافی داشته باشند.
چند نمونه كاربرد باكتری در مقیاس صنعتی و نیمه صنعتی :
1- حل كردن ارانیوم ( توسط باكتری های TF از سنگ معدن حاوی پیریت پیروتیت)
2- استخراج طلا از سنگ های مقاوم طلا دار ( سنگ معدن پیریت و ارسینو پیریت)
3- حل كردن بیولوژیك رس ها و تولید آلومین
و
كاربرد بيوتكنولوژي در صنايع مس
نحوه معدنكاري مس در شيلي به طور مستقيم بر قيمت و ميزان خريد و فروش آن در بازار تاثير مي گذارد زيرا شيلي مهمترين توليدكننده مس در دنيا است. اين مطالب مشخص مي کنند كه تنها افزايش قيمت ها حائز اهميت نيست بلكه بايد راه هاي اقتصادي تري براي استحصال مس به دست آورد.
انتخاب عمليات بيوهيدرومتالورژي به طور گسترده اي به شرايط كاني شناسي مس بستگي دارد. بزرگترين كاربرد بيوتكنولوژي در صنايع معدني در بيوليچينگ كاني هاي كم عيار و باطله ها در توده هاي اسيدشويي است.
اگرچه سولفيدهاي مس ثانويه، كالكويست و كالكوپيريت بيشتر مورد اسيدشويي قرار مي گيرند، حتي كاني هاي كالكوپيريت نسبتا مقاوم نيز به عنوان منابع حائز اهميتي در روش اسيدشويي محسوب مي شوند.
منبع : وبلاگ مهندسی زمین (http://www.iustge.blogfa.com/post-88.aspx)