Гринько Семён Дмитриевич, президент
457021, г. Пласт, ул. Кооперативная, 20/210
Semyon D. Grinko, President
20/210 Kooperativnaya St., Plast, Chelyabinsk Region 457021
Файберг Анна Александровна, к.т.н., ведущий научный сотрудник
664025, г. Иркутск, б-р Гагарина, 38
Anna A. Faiberg, Cand. Sci. (Eng.), Leading Researcher
38 Gagarin Blvd, Irkutsk 664025
Епифоров Александр Владимирович, к.т.н., ведущий научный сотрудник
664025, г. Иркутск, б-р Гагарина, 38
Alexander V. Epiforov, Cand. Sci. (Eng.), Leading Researcher
38 Gagarin Blvd, Irkutsk 664025
Баликов Станислав Васильевич, д.т.н., главный научный сотрудник
664025, г. Иркутск, б-р Гагарина, 38
Stanislav V. Balikov, Dr. Sci. (Eng.), Chief Researcher
38 Gagarin Blvd, Irkutsk 664025
Цель – разработка технологии регенерации цианида и осаждения меди из медноцианистых растворов с использованием процесса сульфатредукции. Для исследований использовали смесь штаммов анаэробных сульфатредуцирующих бактерий Desulfonatronum zhilinae, Desulfonatronum cooperativum, Desulfonatronobacter acetoxidans, полученных в институте микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН (Москва). Сульфатредукция проводилась при температурах 20–40°С при pH>9,5. В качестве донора электронов использовали этанол, в качестве акцептора – сульфат-ионы. Для определения лимитирующего субстрата (этанола или сульфата) и оптимальных концентраций акцептора и донора электронов использовали математическую модель роста микроорганизмов – уравнение Моно. Результаты расчетов указывают на конкуренцию между субстратами за право лимитировать процесс. Так, при концентрациях <0,3 г/дм3 сульфат является лимитирующим субстратом. А при концентрациях сульфата 0,5–1,0 г/дм3 и этанола 0,1–0,3 г/дм3 лимитирующий субстрат – этанол. Определена точка колимитирования процесса, в которой концентрации сульфата и этанола составляют 0,8 и 0,3 г/дм3 соответственно. Для определения гидравлического времени удерживания жидкой фазы в биореакторе применяли уравнение Моно с учетом ингибирования сероводородом. Определено, что наличие 0,1–0,5 г/дм3 сероводорода в бактериальном растворе приводит к снижению скорости роста бактерий на 27–65%. Гидравлическое время удерживания жидкой фазы в биореакторе в точке ко-лимитирования с учетом ингибирования процесса сероводородом должно составлять около 90 ч. Лабораторные тесты показали, что выбранного расчетным путем гидравлического времени удерживания достаточно для получения 0,25–0,27 г/дм3 сероводорода для осаждения 99% меди и регенерации более 99% цианида. Полученные медные осадки содержали медь и серу – 65 и 35% соответственно. Таким образом, исследуемые микроорганизмы позволяют получать сероводород непосредственно в медноцианидных растворах с различной концентрацией меди, что позволит исключить из технологической цепочки биореактор и все вспомогательные коммуникации для транспортировки сероводорода.
The study was aimed at developing a technology for regenerating cyanide and precipitating copper from copper cyanide solutions through the sulfate reduction process. To this end, a mixture of strains of anaerobic sulfate-reducing bacteria was used: Desulfonatronum zhilinae, Desulfonatronum cooperativum, and Desulfonatronobacter acetoxidans from the S.N. Vinogradsky Institute of Microbiology of the Russian Academy of Sciences (Moscow). The sulfate reduction was carried out at temperatures of 20–40℃ and at pH>9.5. Ethanol was used as the electron donor, and sulfate ions were used as the acceptor. In order to ascertain the limiting substrate (ethanol or sulfate) and establish the optimal concentrations of the acceptor and the electron donor, a mathematical microbial growth model was used – the Monod equation. The calculation results indicate substrate competition for the right to limit the process. Thus, at concentrations of <0.3 g/dm3, the limiting substrate is sulfate, whereas at sulfate concentrations of 0.5–1.0 g/dm3 and ethanol concentrations of 0.1–0.3 g/dm3, the limiting substrate is ethanol. The co-limitation point of the process was determined; at this point, the concentrations of sulfate and ethanol are 0.8 and 0.3 g/dm3, respectively. In order to ascertain the hydraulic retention time of the liquid phase in a bioreactor, the Monod equation was used, taking inhibition by hydrogen sulfide into account. The presence of 0.1–0.5 g/dm3 hydrogen sulfide in bacterial solution was found to reduce the bacterial growth rate by 27–65%. The hydraulic retention time of the liquid phase in the bioreactor at the co-limitation point, taking the inhibition by hydrogen sulfide into account, should be equal to approximately 90 hours. Laboratory tests show the calculated hydraulic retention time to be sufficient to obtain 0.25–0.27 g/dm3 hydrogen sulfide for 99% copper precipitation and over 99% cyanide regeneration. The obtained copper precipitates contained copper and sulfur (65% and 35%, respectively). Thus, the examined microorganisms allow hydrogen sulfide to be obtained directly in copper cyanide solutions with different copper concentrations, which eliminates the need for a bioreactor and all auxiliary communications for transporting hydrogen sulfide.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.