Ученые экспериментально доказали возможность извлечения никеля и железа из техногенных песков, образовавшихся в результате вымывания хвостов обогащения медно-никелевых руд. При низкотемпературном обжиге образцов в смеси с сульфатом аммония при температуре 400 градусов они извлекли более 70 процентов цветных металлов. Эффективность процесса увеличена до 90 процентов с помощью технологии биовыщелачивания. Для этого ученые использовали бактерию Acidithiobacillus ferrivorans, которую поместили в специальные колбы вместе с исследуемым образцом техногенного песка в термостатическом инкубаторе.
Горнодобывающая промышленность России производит значительное количество горных отходов (отвалы вскрышных и вмещающих пород, шлам, хвосты обогащения и так далее). Эти отходы составляют примерно 95 процентов совокупного объема промышленных и бытовых отходов. За последние 10 лет объем такого рода отходов увеличился более чем в два раза – с 3066 до 6851 миллиона тонн. При этом только 52 процента отходов подвергаются переработке (преимущественно для засыпки шахт и карьеров или для рекультивации земель).
Накопленные отходы содержат ценные элементы, что, учитывая истощение запасов полезных ископаемых, представляет потенциальный экономический интерес. Кроме того, промышленные отходы оказывают серьезное негативное воздействие на окружающую среду. Поэтому вопрос повторного использования и доизвлечения полезных компонентов из такого рода техногенных месторождений является чрезвычайно актуальной задачей.
Ученые Института проблем промышленной экологии Кольского научного центра в новой статье, опубликованной в журнале Metals, предложили комбинированный метод извлечения цветных металлов (меди и никеля) с использованием комбинации из термогидрохимических и биогирдрометалургических методов. Для экспериментов были использованы образцы аллювиального россыпного месторождения, которое образовалось в результате вымывания хвостов обогащения медно–никелевой руды, а также пыли малой медеплавильной и никелевой фабрик (Норильск, Красноярский край, Россия).
Исследованный образец песка содержал 0,32 процента никеля и 0,22 процента меди. Комбинированный метод включал низкотемпературный обжиг смеси песка и сульфата аммония с последующим выщелачиванием обожженной смеси водой и дальнейшим выщелачиванием остатка биологическими методами. В качестве агента для биовыщелачивания были использованы штаммы Acidithiobacillus ferrooxidans, которые живут в кислых средах и используют в своих обменных процессах энергию окисления соединений серы и железа. Эксперименты проводили при температуре 30 градусов в течение 14 дней. В качестве руды использовали отходы обогатительного производства.
Полученные результаты показали возможность использования комбинированного метода для извлечения цветных металлов. Эффективность извлечения никеля и меди составила 90 процентов. Этот результат позволяет рассчитывать на то, что многие хвосты медно-никелевого производства из отходов превратятся в ценные техногенные месторождения, расширив минерально-сырьевую базу цветных металлов России. Кроме того, разработанный метод можно эффективно применять к бедным рудам цветных металлов, поскольку он демонстрирует высокую селективность извлечения и требует малых энергетических и материальных затрат по сравнению с традиционными методами горнорудной и обогатительной промышленности.