Биошаймалау (микроағзалар арқылы пайдалы қазбаларды өндіру) - кендер мен басқа қатты материалдардан металдарды бөліп алуда прокариоттар мен саңырауқұлақтарды қолдану әдісі. Аталған ағзалардан бөлінетін органикалық қосылыстар қоршаған ортадан металдарды шаймалап, жасушасына сіңіртеді. Бактериаларда осы қабілет, негізінен, жасушадағы электрондарды реттеу үшін эволюция нәтижесінде пайда болған.Кейбір микробтар темір (Fe), мыс (Cu), мырыш (Zn) және алтын (Au) тұрақты заттарымен қатар, уран (U), торий (Th) тұрақсыз атомдарды іске асыра алады.Биошаймалау технологиясының арқасында қазіргі таңда шикізат өндіруші компаниялар металдарды ортасынан шығарып алу үшін ірі бактериялар хемостаттарын тұрғыза алады, ал бұл микробтар мәдениеттерінің кеспектерінен нарыққа лайық, сатуға жарамды металдық қосылыстар алынады.
Биоөндіріс дәстүрлі металдар шаймалау тәсілдерімен салыстырғанда экологиялық таза боп келеді. Пайдалы қазбалар өндірісі көптеген ластағыш заттарды, олардың қатарында жылыжай эффектісін туғызатын SO2, NO, N2O, NO2 ауа поллютанттарды, шығарса, биошаймалаудан бөлінетін химикаттарға тек табиғи, бактериялардың ас қорыту нәтижесіндегі бөлінетін газдар жатады.Прокариоттардың металдарды колдануы тек 20 ғасырдың ортасына қарай ашылған.
Тарихы
Алғашқы танылған биошаймалау жүйесі 1951 жылы, Кеннет Темпл биология ғылымдарының докторы Acidithiobacillus ferrooxidans бактериясының популяциясының темір, мыс және магнийге бай орталарда қарқынды нығайуын байқағанда шығарылған. Ол A.ferrooxidans тың қозғалғыштығы мен өсу жылдамдығы деңгейінің темір концентрациясының артуымен жоғарлауын ашқан. Бактерияның екінші реттік өнімі ортаны қышқылдыққа айналдырса да, өсімі тоқтатылмаған.
Кеннет Темплдің эксперименті бактериялардың металдарды сезіп, жасушада қолданысқа ала алатынына көз ашқан. Бұл жаңалық заманауи биошаймалаудың жүйелі дамуына әкелді. Осы жүйе биоремедиацияда, биогидрометаллургияда немесе тіпті металдардың өндіруін саудалық мақсатта қолданыла алады.Саңырауқұлақтардың осы қасиетке ие болуы кейінірек ашылды.
Заманауи тәсілдер
Биошаймалауды қазіргі таңда көбінесе алтын өндірісінде қолданады. Табиғатта алтын жиі күшән мен пиритпен косылыстарында кездеседі. Микробтар арқылы өндірудің іс жүзінде A. ferrooxidans арсенопиритті солюбилизациядан өткізіп, нәтижесінде таза алтынды береді: 2FeAsS[Au] + 7O2 + 2H2O + H2SO4 → Fe(SO4)3 + 2H3AsO4 + [Au].
Осы тәсілдің арқасында тіпті кенеусіз кендерді өңдеу табысты салаға айнала алады. Ал биогидрометаллургия дамыған елдердің арасында соңғы жылдардың трендіне айналды.
Шаймалаудың үш түрі бар-бұл үйінділерді немесе қалдықтарды тікелей орнында үйіп, шанамен және шаймалау.
Чанды шаймалау реакциялық резервуарларда жүргізіледі. Алынған кен құмыраның ішіне салынып, цианизация процесі жүзеге асырылады. Бұл процесте алтын кеннен бөлініп, нәтижесінде цианид пен алтын қоспасы пайда болады.
Үймелеп биошаймалау:
Үймелеп биошаймалау - үйінділерде жинақталған, пайдалы компоненттерді кәдімгі байыту немесе гидрометаллургиялық әдістермен алу (пачуктарда, автоклавтарда және басқа да аппараттарда сілтілеу) тиімсіз болатын ілеспе өндірілген баланстан тыс және кедей балансты ірі кесекті кендерді химиялық немесе бактериялық сілтілеу арқылы өңдеу тәсілі.
Үйінді биошаймалаудың негізгі даму кезеңдері:
Асыл металдарды үймелеп шаймалаудың қазіргі заманғы технологиясы негізінен соңғы 20 жылда өз дамуын алды, дегенмен бұл әдісті қолданудың ұзақ тарихы бар. Мысалы, Венгрия шахталарында мыс бар мыс бар сулардан XVII ғасырдың ортасында мыс алынды, ал испан кеншілері 1752 жылы Рио Тинго жағасында тотыққан мыс кендерінің үлкен үйінділері арқылы қышқыл ерітінділерді өткізіп, дәл осылай жасады. 1900 жылға қарай металл алуды арттыру мақсатында тұрып, циклдік сілтісіздендіру сияқты технологиялар қолданылды. 50-ші жылдардың аяғынан бастап уран өнеркәсібінде қышқыл және сілтілі ерітінділермен үйінді шаймалау қолданылады.
Үйінді биошаймалаудың негізгі даму кезеңдері:
Өнеркәсіптік масштабтағы алғашқы үйінді шаймалау кәсіпорны (көмір адсорбциясы әдісін қолданған) 1974 жылы Невада штатының Кортез қаласында іске қосылды. 1980 жылдары бұл әдіс жаһандық таралуға ие болды, оның тиімділігі 1979 жылы АҚШ тау-кен Бюросының кен қазу (агломерация) жұмыстарын жүзеге асырғаннан кейін өсті. Сол жылдары ашылған көптеген кен орындарын сазды бөлшектер (немесе ұсақтау нәтижесінде пайда болатын басқа жұқа фракция) ерітіндінің кен қатарлары арқылы біркелкі ағып кетуіне жол бермегендіктен үймелеп шаймалаудың дәстүрлі әдістерін қолдана отырып игеру мүмкін болмады. Агломерациялық үймелеп шаймалау технологиясы көптеген кендерді, қалдықтарды, гравитациялық және флотациялық байыту қалдықтарын өңдеуге жарамды болып шықты және алтын өндіру көлемінің күрт артуына алып келді.
Биошаймалау технологиясын игеру тәжірибесі:
Үйінділерді шаймалау технологиясы көптеген артықшылықтармен, соның ішінде шағын инвестициялармен сипатталады. Алайда, оған жеңілдетілген көзқарас өндіріс тиімділігінің төмендігіне әкеледі. Көбінесе проблемалар кен орнында іріктелген технологиялық сынамалардың төмен өкілдігінен туындайды.Технологиялық сынамалар мұқият зерттеледі және кен сипаттамаларының негізінде регламент пен жоба әзірленеді. Егер таңдалған үлгі өкілдік болмаса, проблемалар туындауы мүмкін. Кендегі алтынның нақты орташа мөлшері технологиялық сынамаға қарағанда әлдеқайда төмен және есептеу кезінде қабылданған кезде, әсіресе қиын және іс жүзінде түзетілмейтін жағдай туындайды.
