PL168727B1

PL168727B1 - Sposób utleniania biologicznego zwiazków mineralnych PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL168727B1
Application number: PL91292342A
Authority: PL
Inventors: Nora Hilda Panos
Original assignee: Leaching Srl; Shell Chile
Priority date: 1990-11-07
Filing date: 1991-11-07
Publication date: 1996-03-29
Also published as: AP283A; FI915244A0; MX9101933A; GR3019831T3; CA2054806C; FI915244A; DE69117016T2; DE69117016D1; RU2099432C1; PE14091A1; EP0489258A1; AU8699391A; BG61042B1; JPH0841553A; DK0489258T3; ZA918770B; BR9104843A; AR245506A1; AU643566B2; AP9100333A0

Abstract

1. Sposób utleniania biologicznego zwiazków mineralnych zawartych w surowcach mineralnych rud i koncentratów, polegajacy na dzialaniu na surowiec roztworem kwasnego srodowiska lugujacego zawierajacego srodki powierzchniowo-czynne wspomagajace rozwój bakterii biochemicznym utlenianiu siarczków bakteriami, a nastepnie rozdzielaniu otrzyma- nych produktów, znamienny tym, ze rude lub koncentrat kondycjonuje sie w obecnosci wody roztworem 0,05÷3,0 N kwasu siarkowego w ilosci od 0,5 cm do 5,0 cm na 0,5÷5,0g masy surowca do stanu jego zobojetnienia, a nastepnie dodaje sie zdolny do utleniania szczep bakteryjny w ilosci od 10 µ l do 5 ml na 0,5÷5g surowca wyjsciowego i przeprowadza sie utlenianie w temperaturze od 5°C do 100°C w czasie do 40 dni, po czym przeprowadza sie odparowanie lub suszenie przeplywajacym powietrzem do uzyskania produktów utleniania biologicznego w stanie stalym, które nastepnie oddziela sie za pomoca plukania lub odsiewa- nia i z otrzymanych produktów utleniania biologicznego tworzy sie nastepne kolonie bak- teryjne. PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób utleniania biologicznego związków mineralnych zawartych w surowcach mineralnych takich jak rudy i koncentraty.

Znane są z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 3 305 353, 3 226 889,3 218 252 i 2 829 964 metody biometalurgicznego utleniania związków mineralnych zawartych w rudach i koncentratach.

Przedmiotem wynalazku opisanego w patencie nr 3 305 353 jest metoda bakteryjna ekstrakcji metali ze związków zawierających minerały siarczkowe. Metoda ta polega na poddaniu cząsteczek związku działaniu roztworu kwaśnego środowiska ługującego, które zawiera kwas, utleniające bakterie siarkowe oraz pożywkę tych bakterii. Poprzez ciągłe poruszanie wyżej wymienionego środowiska ługującego powstaje zawiesina, którajest stale napowietrzana w celu dostarczenia tlenu niezbędnego w procesie utleniania siarczków przez bakterie.

Metoda ekstrakcji metali z rud siarczkowych przy użyciu bakterii i czynnika przyśpieszającego według opisu patentowego nr 3 226 889 polega na poddawaniu rudy siarkowej działaniu wodnego środowiska ługującego metaliczne siarczki, zawierającego utleniające siarczki bakterie i środek powierzchniowo-czynny o sub-inhibującym stężeniu, który przyśpiesza bakteryjne ługowanie.

W opisie patentowym nr 3 218 252 przedstawiono proces bakteriologicznego utleniania kwaśnych roztworów soli żelazawych za pomocą aktywnego osadu, w którym to procesie roztwór poddawany jest działaniu osadu wzbogaconego w autotroficzne, utleniające żelazo bakterie. Proces prowadzony jest na całej zawiesinie cząsteczek ciała stałego, zwłaszcza cząsteczek ciała stałego, zawierających w swym składzie żelazo i polega na przepuszczeniu roztworu

168 727 przez co najmniej dwa zbiorniki zawierające wyżej wymieniony aktywny osad, odzyskaniu w procesie sedymentacji osadu na wyjściu z ostatniego zbiornika szeregu i ponownym przesłaniu odzyskanego osadu do pierwszego zbiornika w szeregu. W opisie natentowvm nr 2 829 964 przedstawiony jest cykliczny, hydrometalurgiczny proces ekstrakcji metali z metalonośnych rud i koncentratów. Podczas tego procesu surowiec jest poddawany procesowi ługowania roztworem zawierającym siarczan żelaza i kwas siarkowy, zużyty roztwór po każdej fazie ługowania jest regenerowany. Roztwór ługujący napowietrza się w celu zamiany siarczku żelaza w siarczan, który przeprowadza się z fazy redukcji do fazy ługowania i używa się jako substancji ługującej w następnym cyklu procesu. Wydzielone z surowca metalurgicznego składniki metaliczne są oddzielane od roztworu macierzystego. Roztwór ługujący jest ponadto wzbogacany w autotroficzne bakterie utleniające, które powodują przyśpieszenie procesu regeneracji roztworu ługującego.

Optymalizacja parametrów znanych metod biotechnologii metali może korzystnie konkurować z tradycyjnymi sposobami otrzymywania metali z rudy.

Stwierdzono, że ługowanie bakteryjne jest możliwe w celu utleniania takich siarczków jak: piryt i markasyt FeS2, piryt magnetyczny FeS, piryt miedziowy CuFeS2, bornit CusFeS4, kowelin CuS, błyszcz miedzi Cu2S, ruda płowa CusSb₂S7, enargit 3Cu₂S As₂S3, molibdenit MoS₂, blenda cynkowa ZnS, arsenopiryt FeAsS, realgar AsS, aurypigment AS2S3, kobalty CoAsS, pentlandyt FeNigSs, wiolaryt Ni₂FeS4, brawoit (NiFe)S2, mileryt NiS, polidymit Ni’S4, błyszcz antymonu Sb₂S3, marmatyt ZnS, błyszcz ołowiu PbS, goecronite Pb5(SbAs2)S«, Ga2S3 i CuSe, między innymi.

Wiadomo, że gatunki bakteryjne utleniają nierozpuszczalne minerały siarczkowe, przy czym otrzymuje się rozpuszczalne siarczany bezpośrednio lub pośrednio. W przypadku bezpośredniego utlenienia zachodzi zniszczenie struktury krystalicznej minerału siarczkowego za pomocą enzymatycznych układów drobnoustrojów. Pośrednie utlenienie materiałów siarczkowych zachodzi dzięki działaniu jonu żelazowego Fe’¹', który z kolei jest produktem bakteryjnego utlenienia żelaza żelazowego oraz minerałów siarczkowych zawierających żelazo.

Chemia biologicznego utleniania pirytów może być analizowana na podstawie reakcji chemicznej.

FeS2 + 15 O2 + 2 H2O bakteria 2 Fe(SO4)’ + 2 H2SO4

Powyższa reakcja przedstawia bezpośrednie bakteryjne utlenianie pirytu. Następnie otrzymany siarczan żelazowy utlenia piryt, przy czym tworzy się siarczan żelazawy i siarka w stanie wolnym.

FeS₂+7 Fe₂(SO4>3 + 8 H₂O chemicznie 15 FeSO4 + 8 H₂SO4

FeS₂ + Fe₂(SO4)3 chemicznie 3 FeSO4 + 2 S⁰

Żelazo żelazawe oraz siarka podlegają utlenianiu bakteryjnemu

FeSO4 + O₂+ 2 H₂SO4 bakteria 2 Fe₂(SO4)’ + 2 H₂O

S0 + 3 O2 + 2 H₂O bakteria 2 H₂SO4

W przypadku błyszczu miedzi lub chalkozynu Cu₂S stwierdzono, że jon miedziawy Cu¹⁺oraz siarczek S2‘ zostają utlenione bakteryjnymi układami enzymatycznymi odpowiednio do Cu2+, s0 oraz SO4’. Za pomocą podobnych mechanizmów istnieje możliwość bakteryjnego utleniania szerokiego zakresu minerałów siarczkowych.

Thiobacillus ferrooxidans i podobne bakterie utleniają jon uranawy według reakcji chemicznej:

2U4+ + O₂ + 2H₂O bakterie 2UO₂ ²⁺ + 4H+

Żelazo żelazowe pełni główną rolę przy ługowaniu uranu. Jon żelazowy Fe’+ utlenia U4+ do U⁶⁺, który rozpuszcza się w roztworach kwasu siarkowego:

UO₂ + Fe2(SO4)’ chemicznie UO₂SO4 + 2 FeSO4

UO3 + H₂SO4 chemicznie UO₂SO4 + H₂O

Bakterie regenerują jon żelazowy Fe’* za pomocą utleniania Fe2+ albo FeS₂.

Za pomocą reakcji wyżej opisanych można utleniać duży zakres związków mineralnych. Główne drobnoustroje stosowane w biohydrometalurgii to:

1) bakterie rodzaju Thiobacillus i Leptospirillum, Thiobacillus ferroxidans, Thiobacillus thiooxidans, Thiobacillus acidophilus, Leptospirillum ferrooxidans w mieszanej ho4

168 727 dowli z T. acidophilus. Drobnoustroje te stosowane są w utlenianiu minerałów siarczkowych, przy pH = 1,4+3,5 oraz przy T = 5+ 35°C.

2) fakultatywne bakterie termofilne gatunku Thiobacillus stosowane przy pH = 1,1+3,5 i T = 30+55°C, ~ ‘ ‘

3) fakultatywne bakterie termofilne gatunku Sulfobacillus stosowane przy pH = 1,1+5,0 i T = 20+60°C,

4) bakterie kwasofilne gatunku Sulpholobus i Acidianus stosowane przy pH = 1,0+5,0 oraz T = 45+96°C.

Główne zasoby zastosowania procesów biohydrometalurgicznych dotyczą ługowania metali, odsiarczania węgla oraz oczyszczania metali szlachetnych.

Sposób utleniania biologicznego związków mineralnych zawartych w surowcach mineralnych takich jak rudy i koncentraty, według wynalazku, polega na tym, że rudę lub koncentrat kondycjonuje się w obecności wody roztworem 0,05+3,0 N kwasu siarkowego w ilości 0,5+-5,0 ml na 0,5+5,0g masy surowca do stanu jego zobojętnienia, a następnie dodaje się zdolny do utleniania szczep bakteryjny w ilości od 10pl do 5 ml na 0,5+5,0g surowca wyjściowego i przeprowadza się utlenianie w temperaturze 5+100°C w czasie do 40 dni, po czym przeprowadza się odparowanie lub suszenie przepływającym powietrzem do uzyskania produktów utleniania biologicznego w stanie stałym, które następnie rozdziela się za pomocą płukania lub odsiewania, a z otrzymanych produktów utleniania biologicznego tworzy się następnie kolonie bakteryjne. Utlenianie biologiczne przeprowadza się przy zastosowaniu szczepów bakteryjnych oddzielonych z minerałów miedziowych, oddzielonych z gatunków glebowych mających dużą zawartość związków siarkowych jako zanieczyszczeń w siarczkach, odpornych na działanie temperatury, sterylizowanych przepływającą parą wodną. Aktywność utleniania biologicznego zwiększa się za pomocą zmniejszania ilości termodynamicznie dostępnej wody. W procesie utleniania biologicznego ilości termodynamicznie dostępnej wody naprzemiennie zwiększa się lub zmniejsza. W czasie kondycjonowania rozcieńczanie przeprowadza się za pomocą pary wodnej.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest znaczne skrócenie czasu technologicznego procesu. Za pomocą sposobu według wynalazku można otrzymać, równoważne do biologicznej metalurgii wodnej, wyniki eksploatacyjne w ciągu kilku dni. Uwzględniając fakt, że drobnoustroje rozwijają i przekształcają swoje substraty w ciągu pewnej liczby godzin, parametrami całkowitego czasu przetworzeniajest prędkość odwadniania oraz postępowanie wykorzystywane przy zakwaszaniu oraz zaszczepianiu. Znacznie krótsze czasy technologiczne powodują zmniejszenie nakładów inwestycyjnych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia hodowle na odwodnionym, najcieńszym brzegu płyty z agaryzowanym podłożem żelazawym; strzałka pokazuje miejsce zaszczepienia, fig. 2, 3, 4 i 6 - hodowle otrzymane na odwodnionym, agaryzowanym podłożu żelazawym, fig. 5 - hodowle otrzymane w solnym osadzie na szkle płyty, przy czym sole te pochodzą z odwodnienia 3 cm⁷ zagęszczonego ciekłego podłoża żelazawego bez czynnika żelującego, fig. 7 - hodowla o kształcie gwiazdowym podobna do tej, którą pokazano strzałką na fig. 6, przy czym a oznacza środek, b miejsce graniczne c strefę między środkiem a miejscem granicznym, fig. 8, 9 i 10 - fotografie wykonane za pomocą mikroskopu skaningowego, odpowiednio od środkowego miejsca hodowli, pokazanego przez a na fig. 7, fig. 11, 12 i 13 - fotografie wykonane mikroskopem skaningowym, odpowiednio do strefy hodowli oznaczonej c na fig. 7, fig. 14, 15, 16, 17 i 18 - fotografie wykonane mikroskopem skaningowym, odpowiednio do miejsca granicznego hodowli oznaczonego b na fig. 7, fig. 19 (a) - typowe ścieżki mechanizmu translokacji powierzchni bakteryjnej, na których bakterie przesuwają się grupowo, zwane towarzyskim ślizganiem, wytworzono w warstwie siarczanu żelazawego gatunku analitycznego, osadzonym na płaskim szkle walcowym, fig. 19 (b) - hodowle otrzymane w warstwie soli, które dodatkowo do siarczanu żelazawego zawierają inne sole, potrzebne dó namnażania bakteryjnego, fig;. 20 - niebieskie hodowle o krystalicznym wyglądzie, otrzymane w zakwaszonym, syntetycznym CuS, za pomocą zaszczepienia szczepu bakteryjnego BA₂, przy czym inkubacja zachodziła przy 30°C, fig. 21 - namnażanie* bakteryjne skojarzone z jasnoniebieskimi kryształami na płytce z zakwaszonym syntetycznym CuS, przy czym otrzymano to za pomocą zaszczepiania środkowego miejsca płyty

168 727 zagęszczoną zawiesiną szczepu bakteryjnego BA3 hodowaną przy 37°C, gdy płytka była częściowo odkryta, fig. 22 - namnażanie bakteryjne skojarzone z jasnoniebieskimi kryształami na płycie z zakwaszonym syntetycznym CuS. przv czym było to zaszczepione szczepem

-- i J J . i . . x X bakteryjnym CRT a inkubacja zachodziła przy 85°C, fig. 23 - hodowle szczepu bakteryjnego CM1 skojarzone z rozpuszczalnymi związkami żelaza, otrzymanymi za pomocą próbki naturalnego pirytu o wysokiej czułości, zastosowanej jako substrat, rozdrobnionej do rozmiaru odpowiadającego numerowi sita - 100, przy czym inkubacja zachodziła przy 30°C, fig. 24 namnażanie bakteryjne skojarzone z siarczanem cynku o kolorze białym, otrzymane za pomocą zakwaszonego koncentratu blendy cynkowej, to znaczy sfalerytu, jako substratu, natomiast zaszczepiono szczepem bakteryjnym ATCC 19.859, a inkubacja zachodziła przy 30°C, fig. 25 - płyta przygotowana tym samym sposobem, jak na fig. 24, przy czym odwadniano dopóty, dopóki nie usunięto 90% wody, dodanej podczas zakwaszania oraz zaszczepiono ciekłym szczepem w miejscu, pokazanym strzałką, fig. 26 - namnażanie bakteryjne skojarzone z siarczanem cynku w miejscu zaszczepienia pokazanym strzałką, przy czym zaszczepiono szczepem bakteryjnym CRT w hodowli bryłowej, a inkubacja zachodziła przy 96°C, gdy płyta była częściowo odsłonięta, fig. 27 - namnażanie szczepu bakteryjnego BA2, przy zastosowaniu naturalnej płytki Sb2S3, jako substratu, natomiast inkubacja zachodziła przy 30°C, fig. 28 czerwone hodowle otrzymane za pomocą zaszczepienia zakwaszonego syntetycznego siarczku kobaltu CoS różnymi szczepami bakteryjnymi, fig. 29 - jasnoniebieskie hodowle otrzymane przez zaszczepienie szczepami bakteryjnymi BA1 oraz CMi w zakwaszonym koncentracie, zawierającym błyszcz miedzi lub chalkozyn CU2 S orzz enargi2 2Cu2 S x As2Sj, jako preeważająe e próbki miedzi, natomiast inkubacja zachodziła przy 30°C, gdy płyty były odsłonięte, fig. 30 fotografie tych samych płyt, jak na fig. 29, lecz wykonane w mniejszej odległości, fig. 31 (a) ruda mineralna, rozdarta na drobiny o średnicy 1/4, zawierająca chalkozyn Cu2S, jako przeważająca próbka miedzi, z lewej strony nie poddana, a z prawej strony poddana utlenianiu biologicznemu za pomocą szczepu bakteryjnego CMi, natomiast inkubacja była wykonana przy 37°C, przez 16 godzin, gdy płyta była odsłonięta, fig. 31 (b) - ruda mineralna poddana utlenianiu biologicznemu, fig. 32 - fotografie tej samej rudy mineralnej z hodowlą bakteryjną i utlenionej biologicznie, jak na fig. 31, lecz wykonane w mniejszej odległości, fig. 33 - namnnaanie szczepu bakteryjnego CM2 w minerale miedziowym, rozdrobnionym do wymiaru odpowiadającemu wymiarowi sita - 100, zakwaszonego, zawierającego 2,1% chalkozynu, przy czym inkubacja zachodziła przy 37°C, fig. 34 - namnnżanie szczepu bakteryjnego CM2 w miejscu płyty, które było uprzednio odwodnione, przy czym strzałka pokazuje miejsce zaszczepienia, natomiast substrat był taki sam, jak na fig. 33 oraz fig. 35 - szkicowo przedstawione mikroskopowe obserwacje, otrzymane odnośnie do zawiesiny hodowli bakteryjnej w ośrodku ciekłym.

W dalszym ciągu wynalazek zostanie objaśniony w przykładach wykonania.

Przykład I. Cienka warstwa suchego i sterylnego, syntetycznego siarczku miedzi w ilości 1,5g została rozmieszczona na płytce Petriego o średnicy 9 cm. Następnie zakwaszono ją przez dodawanie, kropla po kropli, 1,5 cm³ sterylnego roztworu 0,1 N kwasu siarkowego. Zaszczepiono ją w miejscu środkowym płytki za pomocą 10μ1 szczepu bakteryjnego BA2 sporządzonego za pomocą rozpuszczenia kryształu siarczanu miedzi z poprzedniej kolonii bakteryjnej w roztworze 0,06 N kwasu siarkowego. Ten szczep sporządzono w czasie zaszczepiania nowej płytki tak, aby zachować bakterie w podłożu ciekłym w ciągu możliwie najkrótszego czasu: Inkubacja zachodziła przy 30°C.

Kiedy substrat uzyskał wygląd suchy, zauważono pierwsze dowody rozwoju, a kilka godzin później otrzymano niebieskie kryształki siarczanu miedzi. Miały szerokość 0,5 cm oraz długość od 1,5 cm do 2,5 cm, tak jak przedstawiono na fig. 20. Same te kryształy są koloniami bakteryjnymi.

Przykład II. Próbkę przygotowano tak, jak dla przykładu 1 i zaszczepiono w miejscu środkowym 20 μl gęstego zaszczepu bakteryjnego BA3 oraz hodowano przy 37°C, przy czym płytka była częściowo otwarta w celu ułatwienia usunięcia wody przez odparowanie. Po 12 godzinach, otrzymano rozwój bakteryjny, jak na fig. 21. Próba ta dowodzi zdolności przesuwania się bakterii, podczas gdy występuje wilgotność.

168 727

Przykład III. Płytkę przygotowano tak, jak poprzednio i zakwaszono przez dodanie 2 cm³ roztworu 0,06 N kwasu siarkowego. Została ona zaszczepiona 10 μ! szczepu bakteryjnego CRT, przygotowanego sposobem takim, jak poprzednio opisano. Inkubacja zachodziła przy 85°C. Po 6 godzinach wykryto pierwsze oznaki rozwoju. W 2 godziny później otrzymano rozwój taki, jak przedstawiono na fig. 22.

Przykład IV. Próbka pirytu naturalnego FeS2 w ilości 0,5g o dużym stopniu czystości została rozdrobniona do stanu odpowiadającego numerowi sita -100, kiedy została odwodniona po zakwaszeniu oraz zastosowano ją jako substrat. Wykazała ona dużą tendencję do zagęszczania, hamującego rozwój bakteryjny. Stwierdzono, że przy stosunku 1: 1 między ciężarem pirytu i objętością roztworu zakwaszającego, wartość 0,45 N stanowi najbardziej dogodne stężenie kwasu. Tym sposobem, przez umieszczeniem 0,5g sterylnego pirytu na plastikowej płytce o średnicy 5,5 cm i przez dodanie 0,5 ml sterylnego roztworu 0,45 N kwasu siarkowego oraz za pomocą ruchów obrotowych, otrzymuje się dokładnie jednorodną warstwę substratu zakwaszonego. Środkowe miejsce płytki zaszczepiono szczepem bakteryjnym CM1 przystosowanym do wzrostu w pirycie za pomocą poprzednich kolonii bakteryjnych.

Utrzymując zamkniętą płytkę przeprowadzono inkubację przy 30°C. W tych warunkach suchy wygląd został nadany substratowi po upływie 24 godzin. W tym czasie zauważono pierwsze dowody rozwoju, a 10 godzin później otrzymano taki rozwój, jak przedstawiono na fig. 23.

Przykład V. Próbka naturalnego błyszczu ołowiu lub galeny PbS, o wysokim stopniu czystości, została rozdrobniona do stanu odpowiadającego numerowi sita - 40 i zastosowano ją jako substrat. Na plastikowej płytce o średnicy 5,5 cm umieszczono 1g sterylnej galeny. Zakwaszono ją za pomocą 1 ml sterylnego roztworu 0,24 N kwasu siarkowego oraz zaszczepiono szczepem bakteryjnym CM2 z poprzedniej kolonii bakteryjnej CuS. Inkubację przeprowadzono przy 37°C. Początek wzrostu wykryto w czasie od 18 do 22 godzin później. Sześć godzin później, otrzymano szkliste, białe ciało o wyglądzie krystalicznym. Rozmiar był taki sam, jak ziarno galeny, lecz ciała te odróżniały się od żółtawego zabarwienia ziarna galenowego. Za pomocą obserwacji mikroskopowej określono, że zawierają one gęstą populację bakteryjną.

Przykład VI. Na płytce szklanej umieszczono 2g tego samego substratu, jak w przykładzie 5. Dodano 2 ml roztworu 3,0 N kwasu siarkowego. Zaszczepiono szczepem bakteryjnym CRT. Inkubację wykonano przy 90°C. Po 6 godzinach zauważono pierwsze dowody rozwoju. Cztery godziny później otrzymano białe bryłowe ciało o podobnych cechach, jak opisano w przykładzie 5.

Przykład VII. Jako substrat zastosowano koncentrat blendy cynkowej lub sfalerytu ZnS, zawierającego 56% cynku. Na plastikowej płytce o średnicy 9 cm umieszczono 2g tego koncentratu. Dodano 1,5 rnl sterylnego roztworu 0,24 N kwasu siarkowego. Za pomocą ruchów obrotowych rozprowadzono zakwaszony substrat na całej powierzchni płytki. Środkowe miejsce płytki zaszczepiono szczepem bakteryjnym ATCC 19.895, poprzednio przystosowanego do wzrostu w ZnS i zawieszono go w roztworze 0,06 N kwasu siarkowego w chwili zaszczepienia. Inkubacja została wykonana przy 30°C, przy czym płytka była zamknięta. Około 48 godzin później zauważono pierwsze oznaki rozwoju oraz po następnych 12 godzinach otrzymano rozwój, jak na fig. 24, skojarzony z typowym białym kolorem siarczanu cynku.

P r z k ł a d VIII. Przygotowana tym samym sposobem, jak dla przykładu 7, płytka, lecz bez zaszczepienia, była indukowana przy 30°C aż do chwili, kiedy została usunięta woda podczas zakwaszania w ilości 90%, co określono utratą ciężaru. Następnie zaszczepiono ciekłą szczepionką w miejscu pokazanym strzałką na fig. 25. Dwanaście godzin później otrzymano typowe rozwinięcia o białym kolorze w otaczającym obszarze miejsca zaszczepienia. Nie zauważono żadnego rozwoju w miejscu zaszczepienia, które miało wyższy stopień wilgotności z powodu szczepionki. Wskazuje to, że bakteria przesuwa się od najbardziej wilgotnego obszaru do mniej wilgotnego obszaru, w którym przyczepia się i przekształca substrat.

Przykład IX. Zakwaszono płytkę szklaną mającą 2g tego samego koncentratu blendy cynkowej ZnS, jaki zastosowano w przykładzie 7 oraz przykładzie 8, dwoma mililitrami sterylnego roztworu 0,18 N kwasu siarkowego. Zaszczepiono ten koncentrat szczepem bakteryjnym CRT od poprzedniej kolonii bakteryjnej w ZnS, zamiast zawieszania szczepionki

168 727 w roztworze. Zaszczepienie wykonano za pomocą bezpośredniego przeniesienia grubą igłą bryłowego siarczanu cynku do zaznaczonego brzegu płytki pokazanego strzałką na fig. 26. Inkubację wykonano przy 96°C, gdy płytka była częściowo odsłonięta, aby umożliwić szybkie usuwanie wilgoci. Po 2 godzinach wykryto pierwsze oznaki rozwoju, a w 2 godziny później otrzymano rozwój skojarzony z typowym białym kolorem siarczanu cynku w obszarze zaszczepienia, tak jak przedstawiono na fig. 26.

Przykład X. Próbka naturalnego błyszczu antymonu lub antymonitu Sb2S3 o wysokim stopniu czystości w ilości 0,5g, rozdrobniona do stanu odpowiadającemu numerowi sita - 100, została zastosowana jako substrat. Spośród badanych substratów ten substrat, był najtrudniejszy do zakwaszenia z powodu jego hydrofobości.

Otrzymanie jednorodnej, zakwaszonej pulpy, rozmieszczonej na powierzchni płytek, wymagało większych objętości roztworu kwasu, niż w poprzednich przypadkach. Ponadto, aby otrzymać jednorodną pulpę, należało zastosować sterylną łopatkę laboratoryjną, gdy trzeba było mieszać na płytce. Układ ten miał również dużą tendencję do zagęszczania, co przeszkadzało rozwojowi bakteryjnemu. Wyjaśnia to potrzebę zastosowania większych stężeń kwasu, niż w poprzednich przypadkach. W celu określenia najbardziej odpowiedniej objętości i stężenia kwasu wykonano szeroki zakres prób dla każdego ze szczepów bakteryjnych, według tabeli 1.

Tabela 1

Pochodzenie	Substraty, które już badano lub są znane	Optymalny zakres temperatury
T. Ferrooxidans ATCC 19. 859	siarczki mineralne Fe²+, S0 S₂O?-, S4O6-	28-^37°C
BA1 Oddzielono z minerału miedziowego złoża „Bajo de la Alumbrera”	Fe©CuS, Cu₂S, FeS₂, PbS, ZnS, SbzSy, CoS	28+37°C
BA₂ Oddzielono z minerału miedziowego złoża „ Bajode la Alumbrera”	Fe²'*', siarczek mineralny	28+37°C
BA3 Oddzielono z minerału miedziowego złoża „Bajode a AlirnibnsaT	Fe²+, siarczek mineralny	40<50°C
SA Oddzielono z próbki gatunków glebowych mających dużą zawartość związków siarkowych	S“, S2O3*, CuS, ZnS	37+60’C
CM1 Oddzielono z minerału miedziowego złoża „Campana Mahuida”	Fe2*, CuS, Cu2S, FeS2, CoS, PbS, ZnS, SbuS,	28+37°C
CM2 Oddzielono z minerału miedziowego złoża „Campana Mahuida”	Fe2* CuS, Cu2 S, FeS2, CoS, PbS, ZnS, Sb2S3	28^45°C
CRT Wykryto jako zanieczyszczenia odporne na działanie temperatury, zwiększające się w siarczkach sterylizowanych przepływającą parą wodną	CuS, ZnS, PbS, SbA	70H00°C

168 727

Najlepsze wyniki otrzymano za pomocą jednorodnego rozmieszczenia 0,5g antymonitu Sb2S3 oraz 1,5 ml roztworu kwasu 0,6 N na płytkach polistyrenowych o średnicy 5,5 cm. Inkubację wykonano przy 30°C_i przy czym płytki były odsłonięte, aby umożliwić usuwanie wody przez odparowanie. Około 3 do 4 dni później wystąpił rozwój bakteryjny skojarzony z białym produktem utleniania biologicznego w stanie stałym, rozpływającego się pod wpływem wilgoci powietrza, tak jak przedstawiono na fig. 27. Można zmniejszyć objętość roztworu zakwaszania przez dodawanie czynników tensoaktywnych, takich jak sarkozyl 1%, który dodatkowo zwiększa rozwój bakteryjny. Tym sposobem można było otrzymać rozwój w okresie od 24 godzin do 30 godzin.

Przykład XI. Przygotowano płytki o średnicy 9 cm z cienką warstwą suchego, sterylnego, syntetycznego siarczku kobaltu CoS w ilości 0,5g. Płytki zakwaszono przez dodanie, kropla po kropli, 0,5 ml sterylnego roztworu kwasu siarkowego 0,3 N, aby jednorodnie zakwasić cały substrat. Płytki szczepiono różnymi szczepami bakteryjnymi z poprzedniej kolonii bakteryjnej w siarczku kobaltu, inkubację wykonano przy 30°C. W 24 godziny później otrzymano rozwój, tak jak na fig. 28. Rozwoje bakteryjne przedstawiały typowy kolor od różowego do czerwonego siarczanu kobaltu. Produkt utleniany biologicznie, otrzymany w stanie stałym, można oddzielać przez odsiewanie.

Przykład XII. Koncentrat miedzi zastosowano jako substrat. Kompozycja mineralna, uwzględniając bazęjako 100% minerału siarczku miedzi, wykazuje, że przeważającymi próbami są chalkozyt 64,29% oraz energii 21,96%. Po 1g umieszczono na każdej płytce o średnicy 9 cm. Zakwaszono 1 ml roztworu kwasu siarkowego 0,3 N. Płytki szczepiono szczepami bakteryjnymi BA1 oraz CM1 pochodzącymi od poprzednich kolonii bakteryjnych w tym samym koncentracie. Inkubację wykonano przy 30°C, przy czym płytki były odsłonięte. W 24 godziny później, otrzymano rozwój bakteryjny, taki jak na fig. 29. Fotografie na fig. 30 przedstawiają te same rozwoje bakteryjne, lecz fotografie są wykonane z bliższej odległości.

Przykład XIII. Ruda mineralna ze złoża argetyńskiego Campana Mahuida, zawierająca błyszcz miedzi lub chalkozyn Cu2S, jako przeważająca próbka miedzi, została zbadana po rozdrobnieniu do 1/4 Ruda mineralna o masie 30 g została umieszczona na płytce o średnicy 9 cm. Zakwaszono ją przez dodanie 20 ml roztworu 0,45 N kwasu siarkowego. Została ona zaszczepiona szczepem bakteryjnym CM1, pochodzącym z kolonii bakteryjnej w syntetycznym siarczku miedzi. Inkubację wykonano przy 37°C, przy czym płytka była osłonięta aby ułatwić szybkie odwadnianie. Po 24 godzinach, kiedy ruda mineralna uzyskała wydląd suchy, zaczął się wzrost. W 4 godziny później, na suchych kamieniach, otrzymano bakteryjny rozwój skojarzony z utlenieniem siarczku. Na fig. 31 (a) przedstawiono rudę mineralną nie poddaną oraz poddaną, odpowiednio po lewej i po prawej stronie, utlenieniu biologicznemu. Na fig. 31(b) przedstawiono minerał utleniany biologicznie. Na fig 32 przedstawiono fotografie, wykonane z mniejszej odległości, rudy utlenionej biologicznie i mającej kolonie bakteryjne.

Przykład XIV. Jako substrat zastosowano minerał miedziowy rozdrobniony do numeru sita -100, zawierający 2,1% chalkozynu lub błyszczu miedzi Cu2S. Na płytkach polistyrenowych o średnicy 8,5 cm umieszczono 5g sterylnego minerału. Został on zakwaszony 5 ml sterylnego roztworu 0,4 N kwasu siarkowego, przy czym za pomocą ruchów obrotowych pulpa została jednorodnie rozmieszczona na całej powierzchni płytki. Kroplami rozmieszczono 100gl szczepionki ze szczepu bakteryjnego CM2, pochodzącego z kolonii bakteryjnej w siarczku miedzi CuS oraz wykonano inkubację zaszczepionego substratu przy 37°C. Po upływie 48 godzin, kiedy substrat osiągnął wygląd suchy, rozwój bakteryjny zaczął wyglądać jak podwyższone miejsca na bardziej odwodnionych miejscach płytki. Dwanaście godzin później, otrzymano rozwój bakteryjny, jak na fig. 33, przy czym charakteryzował się on nieregulamościami nieregularnej warstwy skojarzonej z małymi, niebieskimi kryształami.

Przykład XV. Zastosowano płytkę o tej samej kompozycji jak w przykładzie 14, lecz inkubację wykonano i przygotowano na lekko pochylonej płaszczyźnie, tak że pulpa jest cieńsza przy jednym brzegu, niż na średnicowo przeciwległym brzegu. Pulpa została zaszczepiona na grubszym brzegu, pokazanym strzałką na fig. 34. Została ona zaszczepiona 20 gl tych samych szczepionek, o których wspominano w przykładzie 14. Inkubacja została wykonana przy 37°C.

968 727

Zgodnie z oczekiwaniem, cienki brzeg został najpierw odwodniony. Po 24 godzinach wykryto pierwszy dowód rozwoju i przekształcania bakteryjnego na cienkim brzegu oraz 6 godzin później otrzymano rnswói bakteryjny, iak na fig. 34.

---— J----------- -J-------JJ—J

Kilka dni później, kiedy płytka została całkowicie odwodniona odnośnie wilgotności, dodawanej przy zakwaszaniu, nie stwierdzono żadnego dowodu rozwoju bakteryjnego na pozostałej części płytki. Wskazuje to, że gdy jest nadmiar wilgoci, bakterie przesuwają się poprzez substrat, przy czym jest interesujące to, że przesuwają się ciężko i jest to związane z ujemnym stopniem nawilżenia, przy czym tworzą stabilne przyczepienie na obszarze, który został najpierw odwodniony.

Przykład XVI. Próbka pirytu naturalnego FeS2 o dużym stopniu czystości w ilości 0,5g, zawierająca 43,5%Fe, 49,67% siarki oraz 6,83% zanieczyszczeń, została rozdrobniona do stanu odpowiadającego numerowi sita -100 i podlegała sterylizowaniu w ciągu trzech kolejnych dni za pomocą przepływającej pary wodnej. Została ona zastosowanajako substrat. Zastosowano szczepionkę, odpowiednio do szczepu bakteryjnego CMi, poprzednio przystosowanego do wzrostu w pirycie. We wszystkich przypadkach jednocześnie wykonano odpowiednie kontrole sterylności. Biologiczne utlenianie badano w konwencjonalnym układzie ciekłym, z dodawaniem lub bez dodawania amoniaku oraz w układzie o małej zawartości wody; zgodnie z zasadami według wynalazku. Biologiczna aktywność była określona pomiarami rozpuszczalnego żelaza za pomocą spektrofotometrii absorpcyjnej. Liczba komórek bakteryjnych była określana za pomocą ponownego zliczania na płytce w agaryzowanym podłożu żelazawym. W podłożu ciekłym, odpowiednie próby wykonano przy zastosowaniu kolby stożkowej typu Erlenmeyera o pojemności 300 ml, zawierającej 5g pirytu, 95 ml roztworu kwasu siarkowego, przy dodawaniu lub bez dodawania 0,3g siarczanu amonowego oraz uzyskano pH = 1,7. Zaszczepienie wykonano 5 ml kolonii bakteryjnej szczepu bakteryjnego CMi, zawierającego 210⁸ komórek/ml. Przy kontrolach sterylności, dodawano 100 ml roztworu, zamiast 95 ml. Kolby stożkowe typu Erlenmeyera zostały poddane inkubacji w urządzeniu wstrząsarkowym przy 30°C. Kinetyka rozpuszczalności żelaza była kontrolowana za pomocą okresowych określeń stężenia żelaza rozpuszczalnego według podwielokrotności, pobieranych z roztworu ługującego. Ilość ekstrahowania żelaza określano na podstawie liniowej części wykresu, reprezentującego całość żelaza biologicznie rozpuszczonego, jako funkcja czasu, a następnie odnoszono tę wartość do każdej zaszczepionej komórki bakteryjnej w układzie.

Wartość rozpuszczalności żelaza wyrażono jako liczbę miligramów żelaza rozpuszczonego na godzinę oraz na zaszczepioną komórkę bakteryjną. W próbie obejmującej azot amoniakowy, wartość ta wynosiła 1,68· 10’⁹ mg/h komórka bakteryjna. W próbie bez azotu amoniakowego, zasadniczo nie było żadnej różnicy co do kontroli sterylności. Odnośnie próby w odwodnionym podłożu bryłowym, uprzednio określono najbardziej odpowiednią ilość i stężenie kwasu. Najlepszą ilością była ta, która odpowiadała stosunkowi 1:1 ciężaru pirytu w gramach do objętości roztworu kwasu w mililitrach. Najbardziej odpowiednie stężenie kwasy wynosi 0,45 N. Aby przestrzegać kinetyki odnośnie kinetyki do rozpuszczalnego żelaza, zastosowano polistyrenowe płytki o średnicy 5,5 cm przy czym każda płytka zawierała 0,5g pirytu i 0,5 gl roztworu kwasu siarkowego 0,45 N. Obrotowymi ruchami rozprowadzono na całej powierzchni cienką warstewkę. Każda płytka została zaszczepiona 360 komórkami bakteryjnymi szczepu bakteryjnego CM1 w 20 gl roztworu kwasu siarkowego 0,06 N. Liczba komórek bakteryjnych została określana za pomocą zliczenia kolonii bakteryjnych na płytce w agaryzowanym podłożu żelazawym i była zgodna przy błędzie 'wynoszącym ±7% z koloniami bakteryjnymi, które można zliczyć na płytkach pirytu. Płytki te, po osiągnięciu największego rozwoju bakteryjnego, miały podobny wygląd, jak przedstawiono na fig. 23. Dodano 20 gl sterylnego roztworu kwasu siarkowego 0,06 N do odpowiednich sterylnych środków kontrolnych. Wszystkie płytki podlegały inkubacji przy 30°C. Okresowo, jedna sterylna płytka i jedna zaszczepiona płytka były poddawane określaniu żelaza rozpuszczalnego za pomocą spektrofotometrii absorpcyjnej. Rozpuszczone żelazo przez utlenianie biologiczne było przedstawiane na wykresie w funkcji czasu. Po 22 godzinach, kiedy płytki uzyskały wygląd suchy, zapoczątkowano utlenianie biologiczne. Począwszy od 26 godzin oraz przez okres 8 godzin największa wartość utleniania biologicznego była odpowiednio otrzymywana i wynosiła 8,79· 10'⁴ mg/h komórka bakteryjna. Porównanie tej

168 727 wartości do odpowiedniej wartości, otrzymywanej z ciekłego podłoża z amoniakiem przedstawia różnicę pięciu rzędów wielkości.

Przykład XVTT. Zastosowano syntetyczny siarczek miedzi CuS jako substrat w ilości 5g. Zaszczepiono go szczepem bakteryjnym BAi. Podobnie jak w przykładzie 16, biologiczne utlenianie w konwencjonalnym podłożu ciekłym wykonano z agregatem amoniakowym i bez niego oraz w odwodnionym podłożu bryłowym według poprzednio opisanych kryteriów. We wszystkich przypadkach jednocześnie wykonano odpowiednie sterylne środki kontrolne.

Rozpuszczalna miedź była określana spektrofotometrią absorpcyjną. Biologiczne utlenianie określano w każdym przypadku, jako różnicę rozpuszczalnej miedzi pomiędzy zaszczepionym układem a odpowiednim sterylnym środkiem kontrolnym. Ługowanie podłoża ciekłego przeprowadzono w kolbach stożkowych typu Erlenmeyera, zawierających 5g siarczku miedzi CuS i 95 ml roztworu kwasu siarkowego z dodaniem lub bez dodania 0,3g siarczanu amonowego. Wartość pH roztworu była regulowana na 2. Zaszczepienie wykonano 5 ml aktywnej kolonii bakteryjnej szczepu bakteryjnego BA1, zawierającego 2-10⁸ komórka bakteryjna/ml. W sterylnych środkach kontrolnych, dodano 100 ml roztworu kwasu zamiast 95 ml. Kolby stożkowe typu Erlenmeyera podlegały inkubacji w urządzeniu wstrząsającym przy 30°C. Kinetyka rozpuszczalności miedzi była przestrzegana za pomocą okresowych określeń rozpuszczalnej miedzi w podwielokrotnościach, pobieranych z roztworu ługowania. Określano ilość rozpuszczalności biologicznej miedzi odpowiednio do liniowej części wykresu, przedstawiającego miedź rozpuszczalną biologicznie, jako funkcję czasu. Wyrażono to w miligramach rozpuszczalnej miedzi na godzinę i na zaszczepioną komórkę bakteryjną. W próbie razem z azotem amoniakowym wartość ta wynosiła 5,1-10’ mg/h komórka bakteryjna. W próbie bez azotu amoniakowego nie występowała żadna różnica w odniesieniu do sterylnego środka kontrolnego. Dla próby w odwodnionym podłożu bryłowym przygotowano płytki o średnicy 9 cm za pomocą dodania do każdej 2g siarczków miedzi CuS oraz 2 ml wody H2O. Utworzono pulpę i obrotowymi ruchami równomiernie rozprowadzono na całej powierzchni płytki. Płytki osuszono w kołpaku w strumieniu laminarnym do chwili, kiedy osiągnięto stały ciężar. Dodano do każdej płytki 0,5 ml sterylnego roztworu 0,3 N kwasu siarkowego, przy czym kroplę po kropli rozmieszczono tak, aby jednorodnie zakwasić. Każda płytka została zaszczepiona w przybliżeniu liczbą 40 komórek szczepu bakteryjnego BA1 zawartego w 20 μl roztworu 0,96 N kwasu siarkowego. Tlość komórek bakteryjnych, zawarta w szczepionce 2000 komórki bakteryjnej/ml została zliczona koloniami w agaryzowanym podłożu żelazawym i była zgodna przy błędzie ±8% z liczbą kolonii bakteryjnych, które otrzymano w płytkach z siarczkiem miedzi CuS przy końcu rozwoju bakteryjnego. Dodawano do sterylnych środków kontrolnych 20 pl sterylnego roztworu 0,06 N kwasu.

Wszystkie płytki podlegały inkubacji przy 30°C. Okresowo analizowano rozpuszczalną miedź pochodzącą ze sterylnej płytki i z zaszczepionej płytki. Po 18 godzinach, kiedy płytki miały wygląd suchy, zapoczątkowano utlenianie biologiczne i kontynuowano przy prawie stałej prędkości w ciągu 8 godzin. Przy końcu tego etapu otrzymano maksymalny rozwój bakteryjny wyrażony rozmiarem kolonii bakteryjnych, tworzonych bryłowym siarczanem miedzi o postaci kryształów. Utlenianie biologiczne podczas tego okresu, wyrażone jako rozpuszczona miedź w ciągu godziny i na zaszczepioną komórkę bakteryjną, miało wartość wynoszącą 0,319 mg/h komórka bakteryjna. Wartość ta powinna być porównywana do odpowiedniej wartości, która została otrzymana z podłoża ciekłego. Należy zauważyć, że kiedy kolonia bakteryjna tworzona produktem bryłowym o postaci kryształu, zostaje zawieszona w roztworze, nawet kiedy jest poddawana działaniu wirów i jest potem badana mikroskopowo, to obserwuje się postacie takie, jak te, pokazane szkicowo na fig. 35. Są to małe ruchome komórki bakteryjne, średnio duże i bardzo długie komórki nieruchome oraz grupy komórek bakteryjnych, które zdają się być połączone jedna do drugiej bardzo cienkim włóknem. Z powodu, że w czasie określania liczby obecnych w szczepionce komórek bakteryjnych przez liczenie kolonii bakteryjnych w płytce nie ma pewności, czy każda kolonia bakteryjna z komórki bakteryjnej, czy z grupy komórek bakteryjnych. Tym niemniej uwzględniając,to, że zastosowane szczepionki w odnośnym płynie oraz podłożu bryłowym mają takie same pochodzenie i były traktowane tak samo, wartości aktywności biologicznej odnoszone do niezaszczepionych komórek bakteryjnych, obowiązują

168 727 dla celów porównawczych, aczkolwiek nie powinny być one uwzględniane, jako wartości bezwzględne.

Przykład XVIIL Utlenianie biologiczne mineralnej rudy miedzi było badane w celu określenia wydajności eksploatacyjnej miedzi i koniecznego czasu, aby to osiągnąć środkami według wynalazku.

Ruda mineralna miała następującą charakterystykę:

a. Cechy chemiczne

Miedź, ilość całkowita 1,22%

Miedź rozpuszczalna 0,15 %

Żelazo, ilość całkowita 2,66%

Siarka, ilość całkowita 1178%

Materiał nierozpuszczalny 77,50%

b. Cechy mineralogiczne

	ciężar	S	Cu	Fe
Chalkozyn	1,26	0,25	1,01	-
Chalkopiryt	0,13	0,05	0,04	0,04
Kowelin	0,06	0,02	0,04	-
Bornit	0,01	0,01	0,01	0,01
Piryt	2,71	1,45	-	1,26

Zawartość procentowa jest określona w odniesieniu do 100% rudy mineralnej. Z powyższego zestawienia wynika, że przeważającym rodzajem miedzi jest chalkozyn, natomiast chalkopiryt, kowelin i bornit są kolejno mniej istotne.

c. Analiza granulometryczna

Tabela 2

Rozkład granulometryczny wg. szeregu Tylera	Zawartość ciężarowa we frakcji	Zgromadzony ciężar
	+4	2,6	2,6
-4	+8	36,7	39,3
-8	+16	34,4	73,7
-16	+40	9,1	82,2
-48	+65	5,3	88,1
-65	+100	2,2	90,3
-100		9,7	100,0

Minerał rozdrobniony do stanu odpowiadającego stanowi 1/4” został poddany analizie granulometrycznej, wykorzystującej odpowiednio sita o numerach 4, 8 16,40,65 i 100 według szeregu Tylera. W tabeli pokazano rozkład granulometryczny.

d. Określenie wilgotności naturalnej

Wilgotność naturalna została określona za pomocą utraty ciężaru minerału przy 100°C do chwili, kiedy osiągano stałą wartość ciężaru. Odpowiada ona wartości 1,54%.

e. Próba określenia wartości użytego kwasu

Za pomocą standardowej próby określano ilość użytego kwasu siarkowego w rudzie mineralnej. Taka wartość odpowiada 9,9g kwasu na 1 kg minerału. Wykonano dwie równoległe

168 727 próby utleniania biologicznego na tacy, przy czym zastosowano tacę o wymiarach 35x45 cm ze stali nierdzewnej. Każda taca zawierała 1 kg minerału i podlegała traktowaniu, tak jak niżej opisano.

Próby wykonano w zamkniętym pomieszczeniu, z uszczelnionymi drzwiami i w obecności odwilżacza. Woda, która została skroplona przez odwilżacz, była odprowadzona na zewnątrz giętką rurą. Ułatwiono tym sposobem odwadnianie minerału. Temperatura pomieszczenia była utrzymana w zakresie od 28°C do 32°C podczas próby. Materiał, który jednorodnie był rozmieszczony na każdej tacy, zakwaszono 800 ml roztworu, zawierającego ilość kwasu, która została określona próbą zużycia ilości kwasu, to znaczy 9,9g kwasu siarkowego. Zaszczepiono każdą tacę 10 ml szczepionki szczepu bakteryjnego CM2.

Szczepionka była sporządzona za pomocą zawiesiny w roztworze 0,06 N kwasu siarkowego białego roztworu bakteryjnego siarczanu cynku, odpowiadającego kolonii bakteryjnej tego szczepu bakteryjnego w siarczku cynku. Szczepionkę sporządzono w chwili zaszczepienia i była ona rozmieszczona jednorodnie kroplami na całej powierzchni tacy. Tace podlegały inkubacji w warunkach wyżej opisanych. Po 26 godzinach, minerał ujawnił suchy aspekt oraz silny rozwój bakteryjny, skojarzony z małymi, jasnoniebieskimi kryształami. Zasadniczo obserwowano to na powierzchniach i na przekrojach minerału bardziej wystawionego na działanie powietrza. Jak poprzednio pokazano, drobnoustroje przesuwają się ku obszarom, które szybciej odwadniają się. Przy końcu tego etapu oraz przy końcu następujących później etapów, próbki 30g minerałów były pobierane z każdej tacy, aby analizować rozpuszczalną miedź za pomocą spektrofotometrii absorpcyjnej. Próbki pobierano łyżką, przy czym próbowano odjąć wszystkie warstwy ustawione na grubość minerału, aby otrzymać próbę reprezentatywną.

Następnie wykonano 3 etapy nawilżania i odwadniania. Za pomocą wtryskacza równomiernie rozprowadzono dodany roztwór kwasu na każdym etapie.

Wreszcie materiał płukano, przy czym utrzymano go w zetknięciu z roztworem prze 6 godzin, aby umożliwić ewentualne pośrednie przyrosty odzysku miedzi Rozpuszczalną miedź określono w filtrowanej cieczy sklarowanej nad osadem i obliczono końcowe ilości ekstrahowane.

Tabela 3 zawiera informację, dotyczącą operacyjnych warunków i potrzebnych przedziałów czasu na każdym etapie oraz wynikową ilość ekstrahowanej miedzi z każdego etapu dla dwóch tac. Ponadto, przedstawia ona objętość roztworu kwasu i ilość danego kwasu w każdym etapie na 1 kg materiału. W praktyce dodawano proporcjonalną objętość kwasu odpowiednio do rzeczywistej ilości pozostającego minerału, przy uwzględnieniu próbek minerału, poprzednio pobranych.

Widać, że w warunkach podanych w tabeli 3 można osiągnąć ekstrakcję miedzi w zakresie od 66% w ciągu blisko 3 dni. Wiadomo, że konwencjonalne układy, działające przy podobnych skalach, wymagają czasu w celu osiągnięcia równoważnych zakresów wydajności ekstrakcji od 70 do 90 dni.

168 727

Tabela 3

Etap	Objętość roztworu kwasu [ml]	H₂SO4 częścio -wy [g]	H2SO4 nagro- madzo- ny [g]	Czas częścio- wy [h]	Czas akumulo -wany [h]	Miedź ekstrahowana [%]
Taca A	TacaB
1 .Kondycjonowanie i proliferacja bakteryjna	800	9,90	9,90	26	26	26,97	26,10
2. Nawilżanie i odwadnianie	400	1,50	11,40	13	39	36,10	35,23
3. Nawilżanie i odwadnianie	400	1,25	12,65	13	52	53,90	52,70
4. Nawilżanie i odwadnianie	400	1,00	13,65	13	65	-	-
S. Płukanie	1000	1,80	15,45	6	71	68,10	66,35

168 727

Figure 3

Figure 4

168 727

Figure 6

168 727

Figure 10

Figure 9

168 727

Figure 14

Figure 13

168 727

Figure 17 Figure 18 rf CH

168 727

cm

Figure 19

168 727

Figure 2 1

168 727

Figure 22

Figure 23

Figure 24

Figure 25

Figure 26

Figure 27

168 727

Figure 28

968 727

Figure 29

168 727

Figure 30

168 727

Figure 31

168 727

figure 32

168 727

Figure 33

Figure 34

168 727

Figure 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób utleniania biologicznego związków mineralnych zawartych w surowcach mineralnych rud i koncentratów, polegający na działaniu na surowiec roztworem kwaśnego środowiska ługującego zawierającego środki powierzchniowo-czynne wspomagające rozwój bakterii biochemicznym utlenianiu siarczków bakteriami, a następnie rozdzielaniu otrzymanych produktów, znamienny tym, że rudę lub koncentrat kondycjonuje się w obecności wody roztworem 0,05-:-3,0 N kwasu siarkowego w ilości od 0,5 cm³ do 5,0 cm³ na 0,5-5,0g masy surowca do stanu jego zobojętnienia, a następnie dodaje się zdolny do utleniania szczep bakteryjny w ilości od 10gl do 5 ml na 0,5-5g surowca wyjściowego i przeprowadza się utlenianie w temperaturze od 5°C do 100°C w czasie do 40 dni, po czym przeprowadza się odparowanie lub suszenie przepływającym powietrzem do uzyskania produktów utleniania biologicznego w stanie stałym, które następnie oddziela się za pomocą płukania lub odsiewania i z otrzymanych produktów utleniania biologicznego tworzy się następne kolonie bakteryjne.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że utlenianie biologiczne przeprowadza się przy zastosowaniu szczepów bakteryjnych oddzielonych z minerałów miedziowych oddzielonych z gatunków glebowych mających dużą zawartość związków siarkowych, jako zanieczyszczeń w siarczkach odpornych na działanie temperatury sterylizowanych przepływającą parą wodną.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że aktywność utleniania biologicznego zwiększa się za pomocą zmniejszania ilości wody.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie utleniania biologicznego ilość wody naprzemiennie zwiększa się lub zmniejsza/.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w czasie kondycjonowania rozcieńczanie roztworu przeprowadza się za pomocą pary wodnej.