Рекультивация карьеров и отвалов

     Выщелачивание отвалов применяется, например, на руднике  «Кеннисот Чино» в штате Нью-Мексико (США), где суточное количество горнорудных отходов составляет ~ 7-10⁴ т. Отвалы имеют высоту 25-30 м. Для удаления меди из выходного раствора, обычно имеющего концентрацию ~1,4 г/л, в него добавляют железный лом. Это вызывает поверхностное осаждение меди, которая потом удаляется с помощью сопел высокого давления. Суточная добыча меди на этом руднике составляет 45 - 50 т.

     Скорость  извлечения металла при промышленном выщелачивании отвалов или куч руды зависит от многих факторов. Некоторые из них относятся к характеристикам перерабатываемой руды, другие - к поддержанию активной культуры требуемых микроорганизмов в контакте с субстратом. Важнейшим фактором является скорость фильтрования раствора и прохождения воздуха в глубь руды. Этот фактор существенно зависит от размера частиц и объема пустот. Быстрое фильтрование приводит к быстрому проникновению кислорода и выщелачивающего раствора в глубь рудного материала и быстрому выносу растворенного металла, но при этом могут образовываться растворы с низким содержанием выделяемого металла, а также происходить вымывание бактерий, содержащихся в руде. Слишком большая скорость фильтрования может также  вызывать  перенос  мелкодисперсного  материала  к основанию кучи или отвала, что приводит к уплотнению этого материала и последующей забивке стока. Размер частиц перерабатываемого материала также определяет площадь свободной поверхности, доступной для бактериального выщелачивания. Однако снижение размера частиц для увеличения доступной для реакции поверхности приводит к снижению скорости фильтрования и аэрации. Таким образом, необходимо равновесие, которое оптимизирует процесс получения металла, обычно оно достигается при выщелачивании в пилотных масштабах образцов руды различной дисперсности. Скорость извлечения металла в большой степени зависит от минералогических характеристик перерабатываемой руды, важными факторами являются размеры кристаллов минерала и пористость руды. Если размер частиц выщелачиваемого материала не задается специально, то применяемая скорость выщелачивающего раствора будет зависеть от глубины фильтрования, площади поверхности выщелачиваемого материала и требуемой концентрации металла в выходном выщелачивающем растворе. Большая часть процессов выщелачивания отвалов и куч проводится циклично с перерывами между отдельными стадиями применения раствора. Это важно для проникновения воздуха в глубь массы руды. Экспериментально было показано, что введение сжатого воздуха в кучу выщелачиваемой медной руды повышает скорость извлечения металла более чем на 25 % .

     Бактериальная активность сильно варьирует внутри кучи руды, она выше там, где условия  способствуют росту бактерий, например на участках, имеющих адекватную аэрацию. Так как реакции окисления сульфидных минералов экзотермичны, то в середине кучи за счет изоляции может происходить разогрев, который пресекает рост мезофильных штаммов, но способствует росту термофилов. Однажды инициированный процесс бактериального выщелачивания с последующим получением металла из куч руды или отвалов трудно управляем; поддержание проницаемости и, следовательно, потоков раствора и воздуха, является основной практической задачей, решение которой необходимо для поддержания бактериальной активности и скорости выщелачивания металла.

     Бактериальное выщелачивание руды in situ. Выщелачивание in situ используется в тех случаях, когда минералы могут подвергнуться выщелачиванию без извлечения их из земли с помощью шахт. Такой метод находит применение в старых подземных разработках и бедных месторождениях, где извлечение руды с помощью шахт невыгодно, но где достаточно много металла, чтобы финансировать его извлечение с помощью бактериального выщелачивания. Существующие шахты или новые скважины, подводящие к руде, являются каналами и накопителями для выщелачивающих растворов, вводимых в руду. Руда может быть предварительно раздроблена взрывом для увеличения ее проницаемости и площади поверхности для выщелачивания, и растворы могут инжектироваться или распыляться в раздробленном материале под землей. Раствор, профильтровавшийся до нижнего горизонта месторождения, выкачивается на поверхность для извлечения металла, а затем регенерируется и возвращается в процесс.

     Преимущество  этого метода выщелачивания в  том, что при его использовании  не нарушается поверхность месторождения  и не остаются огромные груды отходов после выщелачивания в качестве безобразных следов процесса. Кроме того, процесс не зависит от погодных условий на поверхности. Однако выщелачивание in situ -гораздо более трудноуправляемый процесс, чем обычное выщелачивание. Выщелачивающие растворы могут мигрировать в непредсказуемых направлениях, причем возможно их соединение с естественными грунтовыми водами. Этот метод применяется как на медных, так и на урановых месторождениях как способ извлечения остатков металла.

     В нашей стране на ряде комбинатов и рудников работают установки, обеспечивающие получение нескольких тысяч тонн в год дешевой меди. В мировой практике метод бактериального выщелачивания в значительных масштабах используют для извлечения из руд урана и ряда других элементов (Zn, Mn, As, Co, Аи и др.). Метод бактериального выщелачивания весьма перспективен для переработки твердых отходов горнообогатительных предприятий, так как он позволяет значительно снизить себестоимость ценных полезных ископаемых (чему способствует быстрое размножение микроорганизмов и простата используемой аппаратуры) и расширить сырьевые ресурсы промышленности, обеспечивая реализацию возможности более глубокого комплексного использования минерального сырья. 
 
 
 
 
 

Список  литературы. 

1. Орлов Д.С. Химия и охрана почв. М. Химия, 1996.
2. Почвы Башкирии.
3. Химическое загрязнение почв и их охрана. Словарь- справочник / орлов Д.С., Малинина М.С., Мотузова Г.В. и др. –М.: Агропромиздат, 1991.
4. Шаяхметов И.Ф. Экологическая биотехнология. Уфа.:РИО БанГУ, 2003.