CS210776B1

CS210776B1 - A method of reducing the total sulfur content of a multiracial and pyritic brown coal by a biological cultivation and leaching process

Info

Publication number: CS210776B1
Application number: CS775810A
Authority: CS
Inventors: Rudolf Jilek; Eva Beranova; Jan Neumann; Eduard Koval
Original assignee: Rudolf Jilek; Eva Beranova; Jan Neumann; Eduard Koval
Priority date: 1977-09-06
Filing date: 1977-09-06
Publication date: 1982-01-29

Abstract

Způsob snižování obsahu celkové síry vícesirného a pyritického hnědého uhlí biologickým kultivačním a loužicím procesem se provádí pomocí autotrofních thionových bakterií. Vynález se týká oblasti technické mikrobiologie a ochrany životního prostředí. . Účelem vynálezu je snižováni obsahu celkové síry vícesirného a pyritického hnědého uhlí biologickým kultivačním a loužicím procesem. Podstatou vynálezu je způsob snižování obsahu celkové síry vícesirného a pyri-tického hnědého uhlí biologickým kultivačním a loužicím procesem, vyznačený tím, že se na hnědé vícesirné a pyritické uhlí působí médiem obsahujícím autotrofní thionové bakterie, připraveným inokulaci v rozmezí přídavku inokula 5 až 15 % obj., které je připraveno semikontinuálně nebo kontinuálně, kultivační a loužicí médium má pH 2,5 až 1,7, přičemž tyto hodnoty pH jsou udržovány přídavky důlní nebo užitkové vody, kultivační a loužicí proces je veden v hmotnostním poměru média k hnědému uhlí 3:1 až 10:1 při teplotách 12 až 45 °C po dobu 15 až 35 dnů.The method of reducing the total sulfur content of polysulfur and pyritic brown coal by biological cultivation and leaching process is carried out using autotrophic thion bacteria. The invention relates to the field of technical microbiology and environmental protection. . The purpose of the invention is to reduce the total sulfur content of polysulfur and pyritic brown coal by biological cultivation and leaching process. The essence of the invention is a method of reducing the total sulfur content of polysulfur and pyritic brown coal by a biological cultivation and leaching process, characterized in that the brown polysulfur and pyritic coal is treated with a medium containing autotrophic thion bacteria, prepared for inoculation in the range of inoculum addition of 5 to 15% vol., which is prepared semi-continuously or continuously, the cultivation and leaching medium has a pH of 2.5 to 1.7, while these pH values are maintained by additions of mine or utility water, the cultivation and leaching process is carried out in a mass ratio of medium to brown coal of 3:1 to 10:1 at temperatures of 12 to 45 °C for a period of 15 to 35 days.

Description

Vynález se týká způsobu snižováni obsahu celková síry vícesirného a pyritického hnědého uhlí biologickým kultivačním a loužicím procesem. Proces je veden pomocí autotrofních thionových bakterií.The invention relates to a method for reducing the total sulfur content of high-sulfur and pyritic brown coal by a biological cultivation and leaching process. The process is carried out using autotrophic thion bacteria.

V průběhu biologického kultivačního a loužicího procesu dochází v důsledku činnosti mikroorganismů k významnému snížení obsahu celkové síry, obsažená v hnědám'uhlí v mnoha formách, tj. od elementární síry až po pyritickou.During the biological cultivation and leaching process, the activity of microorganisms results in a significant reduction in the content of total sulfur, which is contained in brown coal in many forms, i.e. from elemental sulfur to pyritic sulfur.

Snížením obsahu síry dochází jak ke zlepšeni kvality hnědého uhlí ve vztahu k výhřevnosti, tak ke sníženi negativních důsledků, vznikajících spalováním vícesirného a pyritického uhlí. Biologickou cestou dochází v hnědém uhlí s obsahem různých forem siry k tvorbě loužicího média, které může být využito k postupnému biologickému loužení zmíněného hnědého uhlí.Reducing the sulfur content improves the quality of brown coal in relation to its calorific value and reduces the negative consequences arising from the combustion of high-sulfur and pyritic coal. Biologically, brown coal containing various forms of sulfur forms a leaching medium, which can be used for the gradual biological leaching of the aforementioned brown coal.

Zásadními složkami kultivačního a loužicího média jsou kyselina sírová a sírany především trojmocného a zčásti dvojmooného železa. K jejich tvorbě dochází konversí pyritu v přítomnosti kyslíku, kysličníku uhličitého a vody za biokatalytického účinku autotrofních thionových bakterií.The essential components of the cultivation and leaching medium are sulfuric acid and sulfates, mainly of trivalent and partly of divalent iron. They are formed by the conversion of pyrite in the presence of oxygen, carbon dioxide and water under the biocatalytic effect of autotrophic thion bacteria.

V současné době se vícesirné a pyritické uhlí spaluje bez předchozí úpravy. Vysoké kon centrace kysličníku siřičitého ohrožují nejen bezprostřední biologiekou rovnováhu blízké krajiny, ale projevují se na defektech flóry v široké oblasti.Currently, high-sulfur and pyritic coal is burned without prior treatment. High concentrations of sulfur dioxide threaten not only the immediate biological balance of the nearby landscape, but are also reflected in defects in the flora over a wide area.

Výše uvedené nedostatky jsou řešeny způsobem snižování obsahu celkové siry vícesirného a pyritického hnědého uhlí biologickým kultivačním a loužicím procesem, jehož podstatou je způsob snižováni obsahu celkové síry vícesirného a pyritického hnědého uhlí biologickým kultivačním a loužicím procesem, vyznačený tím, že se na hnědé vícesirné a pyritické uhlí působí médiem obsahujícím autotrofní thionové bakterie, připraveným inokulací v rozmezí přídavku inokula 5 až 15 % obj., které je připraveno semikontinuálně nebo kontinuálně, kultivační a loužicí médium má pH 2,5 až 1,7, přičemž tyto hodnoty pH jsou udržovány přídavky důlní nebo užitkové vody, kultivační a loužicí proces je veden v hmotnostním poměru média ke hnědému uhlí 3:1 až 10;1 při teplotách 12 až 45 °C po dobu 15 až 35 dnů.The above-mentioned shortcomings are solved by a method of reducing the total sulfur content of polysulfur and pyritic brown coal by a biological cultivation and leaching process, the essence of which is a method of reducing the total sulfur content of polysulfur and pyritic brown coal by a biological cultivation and leaching process, characterized in that the brown polysulfur and pyritic coal is treated with a medium containing autotrophic thion bacteria, prepared by inoculation in the range of addition of inoculum 5 to 15% vol., which is prepared semi-continuously or continuously, the cultivation and leaching medium has a pH of 2.5 to 1.7, while these pH values are maintained by additions of mine or utility water, the cultivation and leaching process is carried out in a mass ratio of medium to brown coal of 3:1 to 10:1 at temperatures of 12 to 45 °C for a period of 15 to 35 days.

Výhoda uváděného vynálezu spočívá v tom, že snížení obsahu celkové síry na jednu polovinu až jednu třetinu z hnědého vícesirného a pyritického uhlí je možno dosáhnout pomocí autotrofních bakterií v kultivačním a loužicím procesu vedeném v šaržích, semikontinuálně, případně kontinuálně, buá na místě dobývání hnědého uhlí nebo na místě, kde je toto spalováno ve velkých objemech (tepelné elektrárny, příp. velké průmyslové celky) s tím, že podíl sirných sloučenin je možno jako tuhou fázi z tekuté fáze kultivačního a loužicího média separovat.The advantage of the present invention is that the reduction of the total sulfur content to one half to one third of brown polysulfur and pyritic coal can be achieved using autotrophic bacteria in a cultivation and leaching process conducted in batches, semi-continuously, or continuously, either at the site of brown coal mining or at a site where it is burned in large volumes (thermal power plants, or large industrial units), with the proportion of sulfur compounds being able to be separated as a solid phase from the liquid phase of the cultivation and leaching medium.

Proces biologického loužení pro dosažení technických parametrů uvedených v předmětu vynálezu je technicky proveditelný za dodržení podmínek uvedených v následujících příkladech.The biological leaching process to achieve the technical parameters specified in the subject matter of the invention is technically feasible under the conditions specified in the following examples.

PřikladlExample

Pro biologické loužení síry z hnědého vícesirného a pyritického uhlí se provede izolace autotrofních bakterií a cílenou kultivací se vyberou nejaktivnějši izoláty schopné metaboliekých projevů, vlastních autotrofním bakteriím za vysokých koncentrací síry, případně doprovodných kationtů, známých jako biologické jedy.For biological leaching of sulfur from brown polysulfur and pyritic coal, autotrophic bacteria are isolated and the most active isolates capable of metabolic manifestations typical of autotrophic bacteria at high sulfur concentrations, or accompanying cations, known as biological poisons, are selected through targeted cultivation.

Technologická úroveň vedení kultivačních a loužicích procesů předpokládá přípravu bakteriální suspenze autotrofních thionových bakterií v šaržích, semikontinuálně nebo kontinuálně v rozsahu nezbytném pro vedení vlastního kultivačního a loužicího procesu na hnědém vícesirném a pyritickém uhlí, nedrceném nebo rozdrceném, situovaném na platě, kde kultivační a loužicí proces probíhá zkrápěním za podmínek, kterými lze proces řídit a charakterizovat.The technological level of management of cultivation and leaching processes assumes the preparation of a bacterial suspension of autotrophic thion bacteria in batches, semi-continuously or continuously to the extent necessary for conducting the actual cultivation and leaching process on brown polysulfur and pyritic coal, uncrushed or crushed, situated on a plateau, where the cultivation and leaching process takes place by spraying under conditions that allow the process to be controlled and characterized.

Bakteriální suspenze autotrofních thionových bakterií se připraví v míchaném reaktoru na živné půdě 9K Silvermann-Lundgren smícháním roztoků A a B následujícího složení.A bacterial suspension of autotrophic thione bacteria is prepared in a stirred reactor on 9K Silvermann-Lundgren medium by mixing solutions A and B of the following composition.

Roztok ASolution A

Síran amonný Ammonium sulfate 3,0 3.0 & & Chlorid draselný Potassium chloride 0,1 0.1 S With Fosforečnan draselný Potassium phosphate 0,5 0.5 S With Síran hořečnatý Magnesium sulfate 0,5 0.5 g g Dusičnan vápenatý Calcium nitrate 0,01 0.01 g g Destilovaná voda Distilled water 700,0 700.0 ml ml Roztok B Solution B Síran železnatý Ferrous sulfate 44,2 44.2 g g Kyselina sírová desetinormální Ten-normal sulfuric acid ’,o ’,o ml ml Destilovaná voda Distilled water 300,0 300.0 ml ml

Kultivační proces je veden v rozmezí teplot 20 až 30 °C a po dosažení hodnoty pH média 1,7 až 2,5 při koncentraci bakterií v suspenzi 10^ až 1θ na jeden ml je použito bakte riální suspenze v poměru 1:10 až 1:50 k zaočkování kultivačního a loužicího procesu na hnědém vícesirném a pyritickém uhlí.The cultivation process is carried out in the temperature range of 20 to 30 °C and after reaching a pH value of the medium of 1.7 to 2.5 at a concentration of bacteria in the suspension of 10^ to 10 per ml, a bacterial suspension in a ratio of 1:10 to 1:50 is used to inoculate the cultivation and leaching process on brown polysulfur and pyritic coal.

Příprava bakteriální suspenze může být vedena semikontinuálně s tím, že 2/3 až 9/10 objemu kultivačního média se používá k zaočkování hnědého uhlí a zbytek slouží ke kultivaci další šarže.The preparation of the bacterial suspension can be carried out semi-continuously, with 2/3 to 9/10 of the volume of the culture medium being used to inoculate the brown coal and the remainder being used to cultivate the next batch.

Příprava bakteriální suspenze autotrofních thionových bakterií může být vedena kontinuálním způsobem, živné médium 9K Silvermann-Lundgren se přidává do probíhajícího kultivačního procesu při koncentraci dvojmocného železa 2,0 až 4,0 g na litr tak, aby nedocházelo k úbytku bakterií při kontinuálním odebírání živného média obsahujícího bakteriální složku, která slouží k očkování kultivačního a loužicího procesu na hnědém uhlí.The preparation of a bacterial suspension of autotrophic thione bacteria can be carried out in a continuous manner, the 9K Silvermann-Lundgren nutrient medium is added to the ongoing cultivation process at a concentration of ferrous iron of 2.0 to 4.0 g per liter so as to avoid loss of bacteria during the continuous withdrawal of the nutrient medium containing the bacterial component, which serves to inoculate the cultivation and leaching process on brown coal.

Počet autotrofních thionových bakterií se při kontinuální kultivaci pohybuje v řádu 10^ až 10⁸ na jeden ml. Kontinuálním způsobem připravené bakteriální suspenze se přidává stejný objem, jak bylo uvedeno při kultivaci semikontinuální, případně v šaržích.The number of autotrophic thion bacteria in continuous cultivation ranges from 10^ to 10 ⁸ per ml. The same volume of bacterial suspension prepared in a continuous manner is added as stated in semi-continuous cultivation, or in batches.

Přidávání inokula do objemu kultivačního a loužicího média pro loužení hnědého vícesirného a pyritického uhlí podmiňuje vlastní proces, jehož úroveň je ovlivňována teplotou, podmínkami aerace, pH média, obsahem dvojmocného železa, dále technickými podmínkami pro průběh loužení, tj. výškou haldy, její prostupností, teplotou haldy, způsobem zkrápění, poměrem tekuté fáze k tuhé fázi a počtem aktivních bakterií.Adding inoculum to the volume of the cultivation and leaching medium for leaching brown polysulfur and pyritic coal determines the process itself, the level of which is influenced by temperature, aeration conditions, pH of the medium, iron content, and technical conditions for the leaching process, i.e. heap height, its permeability, heap temperature, method of sprinkling, ratio of liquid phase to solid phase, and number of active bacteria.

Kultivační a současně loužicí proces na haldě je veden v rozmezí teplot ,2 až 45 °C, poměr média k tuhé fázi 1:3 až 1:10 o pH média 1,7 až 2,5, s obsahem dvojmocného železa v médiu od 2,0 do 15,0 g/litr při počtu bakterií v médiu řádu 10^ až 10^ na jeden ml.The cultivation and simultaneous leaching process on the heap is carried out in the temperature range of .2 to 45 °C, the ratio of medium to solid phase is 1:3 to 1:10, the pH of the medium is 1.7 to 2.5, with a content of divalent iron in the medium from 2.0 to 15.0 g/liter and the number of bacteria in the medium is in the order of 10^ to 10^ per ml.

Bakteriální suspenze se přidává do média, pokud není dosaženo pH média 1,9 až 2,2. Po dosažení zmíněných hodnot pH se doplňuje loužicí médium důlní vodou nebo vodou užitkovou o pH 2,0 až 2,6, úprava pH vody se provádí pomocí technické kyseliny sírové.The bacterial suspension is added to the medium if the pH of the medium is not reached between 1.9 and 2.2. After reaching the mentioned pH values, the leaching medium is supplemented with mine water or utility water with a pH of 2.0 to 2.6, the pH of the water is adjusted using technical sulfuric acid.

Loužený materiál je navršen na haldě o výšce 2 až 8 m, podle velikosti částic a s tim související rychlosti průtoku, s tím, že kultivační a loužicí médium je rozstřikováno na haldu kontinuálně nebo periodicky v množství 3 až 10 litrů na jeden kg louženého materiálu a za těchto podmínek dostačuje nasycení loužicího média vzdušným kyslíkem nezbytným pro fyziologický projev autotrofních thionových bakterií.The leached material is piled on a heap 2 to 8 m high, depending on the particle size and the associated flow rate, with the cultivation and leaching medium being sprayed onto the heap continuously or periodically in an amount of 3 to 10 liters per kg of leached material, and under these conditions, the saturation of the leaching medium with atmospheric oxygen necessary for the physiological expression of autotrophic thion bacteria is sufficient.

Zmíněným kultivačním a loužicím procesem je možno dosáhnout snížení celkového obsahu síry v hnědém uhlí na 25 až 60 % původního obsahu za dobu nejméně 15 a nejvíce 35 dnů.The aforementioned cultivation and leaching process can reduce the total sulfur content in brown coal to 25 to 60% of the original content within a period of at least 15 and at most 35 days.

Příklad 2Example 2

Způsobem kultivace a loužení na hnědém vícesirném a pyritickém uhlí v míchaných reaktorech, pro které platí stejné poměry média k tuhé fázi, uvedené v příkladu 1 a stejně tak uvedené rozsahy pH kultivačního a loužicího média a teploty. Aerace míchaného reaktoru se provádí vzduchem v množství 40 až 100 % vzduchu na objem reaktoru za hodinu.By the method of cultivation and leaching on brown polysulfur and pyritic coal in stirred reactors, for which the same ratios of medium to solid phase apply, given in Example 1, as well as the pH ranges of the cultivation and leaching medium and temperature. Aeration of the stirred reactor is carried out with air in an amount of 40 to 100% air per reactor volume per hour.

Příklad 3Example 3

Způsobem kultivace a loužení, uvedeným v příkladu 1, je možno vést biologická loužení na místě těžby, na haldách nebo ve slojích a přebytku média, obsahujícího autotrofní thionové bakterie, používat pro rozšiřování efektu loužicího procesu.By the cultivation and leaching method given in Example 1, biological leaching can be carried out at the mining site, on heaps or in seams, and the excess medium containing autotrophic thion bacteria can be used to extend the effect of the leaching process.

Příklad 4Example 4

Způsobem kultivace a loužení, uvedeným v příkladě 1 a 3, je možno vést biologické loužení na místě spalování hnědého vícesirného a pyritického uhlí a média, obsahujícího autotrofní thionové bakterie, používat pro rozšiřování efektu biologického procesu.By the cultivation and leaching method given in Examples 1 and 3, it is possible to conduct biological leaching at the site of combustion of brown polysulfur and pyritic coal and use the medium containing autotrophic thion bacteria to extend the effect of the biological process.

Příklad 5Example 5

Způsobem kultivace a loužení, uvedeným v příkladech 1, 2, 3 a 4 vést biologické loužení semikontinuálním .nebo kontinuálním způsobem, přebytek média, který vzniká bu5 přidáním inokula nebo důlní či užitkové vody, použít pro plošné i objemová rozšíření kultivačního a loužicího efektu nebo technicky využít pro účely jiné, případně neutralizovat a po odsolení na iontoměničích používat jako užitkové vody.Using the cultivation and leaching method given in Examples 1, 2, 3 and 4, conduct biological leaching in a semi-continuous or continuous manner, and use the excess medium, which is created either by adding inoculum or mine or utility water, for area and volume expansion of the cultivation and leaching effect or technically use it for other purposes, or neutralize it and use it as utility water after desalination in ion exchangers.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A method of reducing the total sulfur content of a multi-viral and pyritic brown coal biology by a culture and leaching process, characterized in that the brown multi-viral and pyritic charcoal is treated with a medium containing autotrophic thionic bacteria prepared by inoculation within 5 to 15% by volume. which is prepared semi-continuously or continuously, the culture and leaching medium has a pH of 2.5 to 1.7, these pH values being maintained by the addition of mine or process water and the cultivation and leaching process is carried out in a weight ratio of medium to brown coal of 3: 1 to 10: 1 at 12 to 45 ° C for 15 to 35 days.

2. Process according to claim 1, characterized in that the biological cultivation and leaching process is carried out in stirred reactors.

3. Method according to claim 1, characterized in that an excess of the medium resulting from the dilution of mine or service water is used to spread the leaching effect in an area or by volume, or that the excess medium is neutralized and desalinated on ion exchangers. returns to the cultivation and leaching process to maintain pH.