Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 2.

Вестник МГТУ. 2023. Т. 26, № 2. С. 150-159. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2023-26-2-150-159 Введение Возможность переработки сульфидного медно-никелевого сырья методом кучного выщелачивания вследствие экологической привлекательности данного подхода становится все более актуальной темой для горно-обогатительного производства. Данный метод предлагает технологические подходы, удовлетворяющие требованиям концепции устойчивого развития за счет сокращения использования химически агрессивных реагентов, требующих в последующем безопасной утилизации, снижения объемов выбросов в атмосферный воздух и сравнительно низкого энергопотребления при обогатительном процессе. Кучное выщелачивание применяется, главным образом, для некондиционного и техногенного сырья. Повышенное внимание к данному виду сырья обусловлено снижением качества медно-никелевых руд, поступающих в настоящее время на обогащение традиционными методами. Тогда как при разработке отходов обогащения предприятие получает дополнительный экономический стимул вследствие сокращения затрат на добычу сырья (Masloboev et al., 2018). Однако проведенные исследования минерального и фазового составов отходов обогащения медно - никелевых руд показывают, что при их хранении происходят необратимые изменения, связанные с окислением и естественным выщелачиванием, в результате чего происходит миграция ценных компонентов в прилегающие экосистемы. Поэтому потерю целевых металлов в техногенном образовании необходимо рассматривать как упущенную выгоду, а также как причину длительной негативной нагрузки на окружающую среду. Это обусловливает необходимость разработки технологического подхода, обеспечивающего максимально полное и оперативное извлечение меди и никеля из отходов обогащения руд (Чантурия и др., 2022). Использование биогидрометаллургических технологий в промышленности нашло применение для получения цветных и благородных металлов из отходов обогащения сульфидных руд, бедных руд и концентратов (Johnson, 2014; Anjum et al., 2012; Gentina et al., 2013; Kondrat’eva et al., 2012; Булаев и др., 2018). В основе данной технологии лежат процессы окисления сульфидных минералов, содержащихся в рудах, микроорганизмами, использующими в качестве энергетического субстрата двухвалентное железо, серу и сульфидные минералы (Кондратьева и др., 2015). Ранее нами были проведены исследования, которые показали высокие и стабильные содержания металлов в фильтратах в ходе эксперимента с применением бактериального выщелачивания бедных руд и техногенных отходов, по сравнению с контрольным вариантом со слабокислым раствором серной кислоты (Фокина и др., 2018). Полученные результаты позволили утверждать, что поиск и подбор оптимальных условий экспериментов с применением микроорганизмов может дать более высокие показатели извлечения. Целью работы является проведение лабораторных испытаний по извлечению меди и никеля из руды Аллареченского техногенного месторождения с помощью биовыщелачивания, с последующим извлечением меди из продуктивного раствора. Материалы и методы Для проведения исследования использована руда Аллареченского техногенного месторождения (далее - ТМ). Отбор проб руды выполнен в 2021 г. Данный объект представляет собой отвал горных пород, образованный в результате разработки коренного Аллареченского месторождения. В процессе разработки месторождения вскрышные и вмещающие породы сгружались в отвал, объем пород в котором достиг 6 700 тыс. м 3 (рис. 1). Для отвала характерно, что среди руд представлены практически все основные группы и типы, характерные для коренного Аллареченского месторождения. Все типы руд характеризуются приблизительно одинаковым составомрудных минералов и отличаются лишь их количественным соотношением . Основными рудообразующими минералами являются: пирротин, пентландит, халькопирит и магнетит. Оцененные запасы руды составили 298 тыс. т со средним содержанием Ni - 1,57 %, Cu - 1,34 %, Со - 0,029 %. Запасы полезных компонентов: Ni - 4 695 т, Cu - 3 997 т, Со - 8 8 т (Селезнев, 2013). Содержание металлов в экспериментальном образце руды Аллареченского ТМ: никель - 2,42 % и медь - 0,75 %. Руду Аллареченского техногенного месторождения измельчали до крупности -5+3 мм и помещали в стеклянные перколяторы (рис. 2). Эксперимент выполняли в двух повторностях. Масса загрузки каждого перколятора составила 4 кг. С использованием перистальтического насоса (Shenchen Precision Pump Co., Ltd, КНР) рудный слой орошали рабочим раствором, приготовленным с использованием минеральной питательной среды Сильвермана и Люндгрена 9К, содержащей соли азота и фосфора, инокулированным штаммом Acidithiobacillus ferrivorans, с исходной численностью микроорганизмов около 3*10 8 кл/мл. Соотношение Т : Ж составило 4 : 1, расход - 0,1 мл/мин. Продуктивный раствор подкисляли 10%-м раствором серной кислоты, доводили до требуемого объема дистиллированной водой и вновь подавали на р удный слой. Эксперимент проводили при температуре +20 ± 1 °С, продолжительность составила 11 месяцев. Исследована кинетика извлечения меди из продуктивного раствора методом цементации на железной стружке, при различном расходе железа (массовое соотношение железа и меди - 1 : 5 и 1 : 10), 151