Спосіб одержання нанобіофлокулянта для вилучення ультрадисперсного золота

Реферат: UA 87146 U UA 87146 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології вилучення ультрадисперсного золота з колоїдних розчинів й водних мінеральних суспензій та може бути використана в процесах збагачення руд з високим вмістом дрібного й тонкого золота, які вважаються досить важкозбагачуваними, оскільки таке золото практично не можна вилучити традиційними методами. Промисловий досвід збагачення руд визначає мінімальний розмір частинок золота, що переводяться в концентрат при флотації за допомогою традиційного флотагенту бутилового ксантогенату калію, як 5 мкм. В той же час розсипні родовища золота, а також відходи золотовидобувних фабрик можуть містити до 100-400 мг/т ультрадисперсного золота з розміром частинок 50-500 нм. Підвищення ефективності процесів вилучення золота з такої мінеральної сировини є актуальною задачею. Проведені у кінці минулого століття дослідження вибірної взаємодії клітин мікроорганізмів з частинками металів та мінералами, що їх містять, дозволили запропонувати інтактні металофільні клітини бактерій та мікроводоростей як флокулянти для вилучення ультрадисперсного золота. В результаті вибірної взаємодії відбувається трансформація металів в колоїдні та розчинні форми, гетерокоагуляція клітин та мінеральних частинок з подальшою флокуляцією агрегатів, що утворилися [Физико-химическая механика и лиофильность дисперсных систем, В. 17, 1985, - С. 96-103; ДАН СССР, 1987, Т. 292. В. 1, - С. 194-203]. Вивчення металофільних властивостей ряду мікроорганізмів показало перспективність використання як біофлокулянтів для вилучення золота живих клітин бактерій Bacilus cereus та мікроводоростей Chlorella vulgaris [Коллоидный журнал, Т. 51, 1989, № 4, - С. 740-744]. Була показана доцільність використання не тільки колекційних культур, але також мікроорганізмів, що виділені з природних середовищ, із застосуванням прийомів посилення металофільності та металорезистентності відповідною селекцією та додатковою адаптацією до підвищених концентрацій металу. В патенті України на винахід № 9227 (опубл. в Бюл. № 3, 1996 р.) описано використання живих клітин бактерій Bacillus Cereus ВКПМ В - 5039 для вилучення колоїдного та тонкого золота з водних суспензій, в тому числі як селективного колектора-флокулянта в процесах концентрування високодисперсного золота шляхом флотації. Показана можливість 100 % вилучення колоїдного золота з золю, з вмістом 0,45 мг/л золота, при двохвилинному контактуванні з біомасою живих клітин бактерій в кількості 40 мг на 1 л золю. А проведення двостадійної флотації хвостів збагачення руд Берегівського родовища за допомогою традиційних флотагентів і з додаванням на 2-й стадії флотації 20 г/т біомаси бактерій забезпечувало покращення показників вилучення золота на 27-37 % у порівнянні з традиційною флотацією. Відмічалася можливість вилучення колоїдного та тонкодисперсного золота (з розміром частинок менше 5-10 мкм) з різних техногенних середовищ і мінеральних суспензій різноманітного мінералогічного складу. Високі показники ступеня вилучення золота за рахунок залучення до флотоконцентрату тонкодисперсного золота за допомогою біофлокулянта біомаси технологічного штаму бактерій Bacillus cereus В 5039 досягнуті також у процесі флотаційного збагачення золотовмісної руди Мужиївського родовища з високим вмістом високодисперсного золота [Ващенко А.А., Марочко Л.Г., Ульберг З.Р. Извлечение тонкодисперсного золота методом биофлокулярной флотации. Коллоидный журнал, 2006, Т. 68, № 4, - С. 445-452]. Згідно з даними авторів статті, за оптимальних умов проведення біофлокулярної флотації вдається досягти ступінь вилучення золота з хвостів Мужиївської золотовидобувної фабрики понад 87 %, що в 2,4 рази більше ефекту традиційної пінної флотації. Мікроводорості Chlorella vulgaris Beijer. є металофільними мікроорганізмами, проте їх сорбційна активність падає в ряду Cu>FeAu>Ni>Mn, щодо золота вона значно нижче, ніж у описаних вище бактерій. Тому ці мікроорганізми поки що не знайшли застосування у практиці біофлокулярної флотації. У той же час культури мікроводоростей Chlorella vulgaris мають ряд технологічних переваг (простота та доступність культивації, наявність промислових культиваторів і поживних середовищ, планктонний і рівномірний розподіл клітин в культурному середовищі, стійкість до ураження вірусами, бактеріями та іншими мікроорганізмами, порівняно великий розмір клітин, що забезпечує утворення більш крупних біоагрегатів та ін.), завдяки чому вони становить певний інтерес створення на їх основі селективних до золота біофлокулянтів. Задачею корисної моделі є розробка способу отримання ефективного біофлокулянта на основі клітин мікроводоростей Chlorella vulgaris Beijer., здатного забезпечити підвищення ступеня вилучення ультрадисперсного золота з водних дисперсій. Поставлена задача вирішена в пропонованому способі одержання нанобіофлокулянта для вилучення ультрадиспресного золота, що включає накопичення біомаси інтактних клітин 1 UA 87146 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мікроводоростей Chlorella vulgaris Beijer. та подальше відокремлення біомаси від поживного середовища, в якому, згідно з корисною моделлю, отриману біомасу додатково обробляють залізовмісним електролітом до утворення та накопичення в клітинах мікроводоростей наночастинок сполук заліза у кількості 0,1-1,0 % мас. по залізу (в перерахунку на суху речовину) з наступним відокремленням отриманого нанобіофлокулянта від розчину електроліту. Для отримання нанобіофлокулянта можуть бути використані колекційні культури мікроводоростей Chlorella vulgaris Beijer., бажано використовувати культури, виділені з природного або техногенного середовища, адаптовані до високого вмісту металів, наприклад, дослідно-промислові штами Chlorella vulgaris Beijer., що знаходяться в колекції Інституту ботаніки ім. Н.Г. Холодного НАН України: штам Chlorella vulgaris Beijer. ЛАРГ-3 (IBASU-B 42), виділений з гарячих джерел Чукотки, або штам Chlorella vulgaris Beijer. шт. 18 (IBASU-B 44), виділений зі стічних вод Магнітогорського металургійного комбінату. Як електроліт для обробки клітин мікроводоростей бажано використовувати водний розчин хлориду заліза в концентрації 0,001-0,2 моль в 1 л і проводити насичення клітин необхідною кількістю залізовмісних наночастинок протягом 15-50 хвилин. В основі способу, що заявляється, лежать процеси відновної сорбції заліза живими клітинами мікроводоростей з розчину його солей з утворенням і накопиченням у біомасі нанорозмірних частинок кисневмісних сполук заліза. Зазначені частки розміром порядку десятків нм накопичуються як на поверхні, так і в середині клітин і міцно зв'язуються з ними, утворюючи нанобіокомпозит. Підвищена геохімічна спорідненість заліза до золота сприяє взаємодії частинок останнього з клітинами мікроводоростей та отриманим нанобіокомпозитом, відбувається інтенсивна гетерокоагуляція нанобіокомпозита та мінеральних частинок, що містяться у середовищі, що обробляється, з подальшою флокуляцією агрегатів що утворюються, завдяки чому забезпечується більш ефективне вилучення ультрадисперсного золота в порівнянні з нанобіофлокулянтом, що не містить залізовмісних наночасток. На наведених нижче прикладах здійснення способу, що заявляється, показана можливість підвищення більш ніж на 20 % ступеня вилучення колоїдних частинок золота з його золю за допомогою нового нанобіофлокулянта в порівнянні з біомасою необроблених клітин того ж мікроорганізму. Додатковою перевагою отриманого нанобіофлокулянта є магнітні властивості, які надають йому частинки залізовмісних сполук, завдяки чому вилучення агрегатів, що утворюються в процесі біофлокуляції, може бути оптимізовано використанням магнітного поля. Таким чином, поставлена задача вирішена з досягненням необхідного технічного результату. Приклад 1 Для отримання нанобіофлокулянта використовували дослідно-промислову культуру мікроводоростей Chlorella vulgaris Beijer. ЛАРГ-3, виділену з гарячих джерел Чукотки (штам депонований в Інституті ботаніки ім. Н.Г. Холодного НАН України). Клітини використовуваного штаму мікроводоростей мають тришарову оболонку товщиною 910 мкм. Хлоропласт клітини чашоподібної форми займає до 40 % її об'єму. Мембранна система хлоропласта представлена тилакоїдами, зібраними в пучок по 3-7 штук в стромі пластиди. Середній розмір клітин складає 5,8-6,3 мкм. Рідка культура являє собою однорідну, без видимих грудок і пластівців суспензію клітин мікроводоростей в сольовому поживному середовищі. Концентрація клітин в суспензії становить зазвичай 30-40 млн. клітин в 1 мл. Склад поживних середовищ може бути різним, проте більш економічні збалансовані поживні середовища, такі як середовище Тамія. Отримана після відокремлення клітин від поживного середовища центрифугуванням сира біомаса (паста) мікроводоростей має щільну консистенцію, темно-зелений колір і трав'янистий запах. При культивуванні в промислових масштабах необхідно додаткове продування культури вуглекислим газом, оскільки мінеральні середовища не містять в достатніх кількостях легкодоступних джерел вуглецю. У процесі вирощування мікроводоростей часто може відбуватися підлуговування середовища. Значення рН 8,0-8,5 цілком припустиме, а тривале вирощування при рН 9,0-10,0 викликає патологічні зміни клітин хлорели. Кисле середовище (рН