Versi terjemahan dari CHAPTER IV BIOLEACHING.docx BAB IV bioleaching Umum bertujuan 1. Mahasiswa memahami bioleaching mikroba dan aplikasinya 2. Mahasiswa memahami proses komersial untuk pencucian mikroba Spesifik Tujuan 1. Mahasiswa memahami alasan untuk melakukan pencucian mikroba 2. Mahasiswa memahami paling umum organisme dalam pencucian mikroba 3. Mahasiswa memahami tentang jenis reaksi pencucian mikroba 4. Mahasiswa memahami pencucian langsung bakteri dan pencucian bakteri tidak langsung 5. Mahasiswa memahami metode pencucian mikroba dalam proses komersial 6. Mahasiswa memahami bioleaching tembaga dan uranium bioleaching 4.1. Pengenalan Pencucian mikroba merupakan proses dimana logam terlarut dari bijih-bantalan batuan menggunakan mikroorganisme. Saat ini sejumlah bijih tidak dapat secara ekonomis diolah dengan metode kimia karena kandungan logam rendah. Selain itu, jumlah besar dari kelas rendah bijih yang dihasilkan selama pemisahan kelas yang lebih tinggi bijih dan umumnya dibuang di tumpukan sampah. Di seluruh dunia terdapat sejumlah besar seperti tingkat rendah bijih tembaga yang tidak dapat menguntungkan menguntungkan dimurnikan dengan dengan metode kimia konvensional, tapi itu bisa diproses dengan pencucian mikroba. Ada juga jumlah yang signifikan nikel, timah, dan bijih seng yang dapat tercuci. Bioleaching pertama kali ditemukan sebagai proses yang terjadi di pompa dan pipa dipasang di lubang tambang mengandung air asam. Hal ini kemudian dikembangkan untuk pemulihan logam dari bijih kelas rendah. Untuk Untuk logam banyak, ada sekarang bioleaching bioleaching metode yang memungkinkan ekstraksi dari sulfida logam atau bijih lainnya. Logam yang akan dikonversi ke air yang larut logam sulfat dengan bantuan proses oksidasi biokimia.
Dalam aplikasi komersial, tembaga dan uranium telah banyak dihasilkan melalui penggunaan mikroorganisme. Namun, ada kesulitan dalam ekstrapolasi hasil dari penelitian laboratorium dan pilot-tanaman menjadi kondisi lapangan praktis. Selain itu, permasalahan akan muncul ketika skala besar bioleaching proses pembuangan limbah dengan benar dikelola. Leach cairan yang mengandung sejumlah besar logam dan memiliki nilai pH sangat rendah (pH 3) bisa merembes dari kesedihan tersebut ke dekat sumber air alami dan air tanah, menyebabkan kerusakan besar dan abadi. 2. Organisme untuk bioleaching Kedua organisme paling umum digunakan dalam pencucian mikroba Thiobacillus thiooxidans adalah Thiobacillus ferrooxidans dan Sejumlah orang lain juga dapat digunakan termasuk:. Thiobacillus concretivorus, Pseudomonas fluorescens, P. putida, Achro-mobacter, Bacillus licheniformis, B. cereus, B. luteus , B. polymyxa, B. megaterium, dan bakteri termofilik beberapa termasuk Thiobacillus thermophilica, Thermothrix thioparus, Thiobacillus TH1, dan Sulfolobus acidocaldarius. Organisme heterotrofik tercantum belum belum benar-benar telah digunakan, tetapi tampaknya mungkin bahwa proses akan dikembangkan oleh yang logam yang diekstraksi dari bijih dengan asam organik microbiaily dihasilkan melalui khelat dan pembentukan garam. Karena tingkat pertumbuhan yang lebih cepat mereka, para bakteri termofilik secara signifikan dapat mempercepat proses bioleaching. 3. Kimia Pelucutan Mikroba Thiobacillus ferrooxidans adalah organisme yang telah paling ekstensif dipelajari. Ini adalah Gram-negatif bakteri berbentuk batang yang merupakan 0,5-0,8 x 1,0-2,0 guci guci dalam ukuran. Sebuah aerob autotrophic, dapat memperoleh karbon untuk biosintesis semata-mata dari fiksasi CO2, dan memperoleh energi dari oksidasi Fe belerang unsur dan senyawa sulfur dikurangi untuk sulfat.
4 FeS0 4 + 2 H2SO4 + 0 2 -> 2 Fe 2 (S0 4) 3 + 2 H 2 0 (1) 2S ° + 3 0 2 + 2 H 2 0 -> 2H 2 S0 4 (2) 2 FeS 2 + 7 0 2 + 2 H 2 0 -> 2 4 + 2H FeS0 2 S0 4
2+
menjadi Fe 3 + atau dari oksidasi
(3)
Oksidasi belerang larut menjadi asam sulfat, yang juga dilakukan oleh Thiobacillus thiooxidans, terjadi di dalam ruang periplasmic. Menurut persamaan 3, besi dilarutkan melalui "pencucian bakteri langsung". Selain proses pencucian hanya dilakukan oleh mikroorganisme, ada proses lain, "tidak langsung, pencucian bacterially didukung" yang berlangsung perlahan tanpa adanya mikroba. Oksidasi pirit dapat digunakan sebagai contoh. Pyrite merupakan mineral batuan umum yang ditemukan dalam hubungan dengan banyak bijih. Persamaan berikut i ni menjelaskan oksidasi pirit awal oleh ion ferri: FeS 2 + Fe 2 (S0 4) 3 ■ »3 FeS0 4 + 2 ° S (4) Belerang yang terbentuk melalui proses ini reoxidized seperti yang ditunjukkan dalam persamaan 2. Pemeriksaan pembuangan pencucian selalu menunjukkan adanya campuran dari T. thiooxidans dan T. ferrooxidans. Dalam pilot plant reaktor (50 liter), pencucian dapat dilakukan terus menerus dalam serangkaian kaskade dengan daur ulang sel dan lindi. Hasil panen seperti di daerah lain mikrobiologi dapat dicapai di laboratorium bawah optima] kondisi (suhu, 0 2 dan C0 2 penyesuaian, pemeliharaan pH sekitar 2 - 3 dan Eh sekitar -300 mV) dengan bijih tanah yang sangat halus di sebuah menara (cerek penapis kopi), atau lebih baik lagi dalam fermentor dalam kondisi yang optimal. Namun, dalam percobaan lapangan, kondisi dan hasil yang tidak dapat direalisasikan karena biaya tinggi. 4.4. Komersial Proses Tiga metode memiliki aplikasi praktis (Gambar 4.1): Lereng pencucian. Bijih ditumbuk halus (sampai 100,00 ton) yang dibuang di tumpukan besar turun gunung dan terus ditaburi Thiobacillus air yang mengandung. Air dikumpulkan di bagian bawah dan digunakan kembali sete lah ekstraksi logam dan regenerasi mungkin dari bakteri dalam kolam oksidasi. Heap pencucian. Bijih ini diatur dalam tumpukan besar dan diperlakukan seperti dalam pencucian lereng. In-situ pencucian. Air Thiobacillus mengandung dipompa melalui
dibor bagian untuk bijih terekstraksi yang tetap di lokasi aslin ya di bumi. Dalam kebanyakan kasus, permeabilitas batuan harus pertama meningkat oleh peledakan bawah permukaan batu. Para merembes air asam melalui batuan dan • in-situ pencucian. Air Thiobacillus mengandung dipompa melalui bagian dibor untuk bijih terekstraksi yang tetap di lokasi aslinya di bumi. Dalam kebanyakan kasus, permeabilitas batuan harus pertama meningkat oleh peledakan bawah permukaan batu. Para merembes air asam melalui batuan dan mengumpul di rongga paling bawah dar i yang dipompa, mineral diekstraksi, dan air kembali setelah regenerasi bakteri. 4.4.1. Tembaga bioleaching Jika senshinsei kaliberasi, kalkopirit, atau covellit e digunakan untuk produksi tembaga, beberapa logam biasanya ditemukan bersama-sama. Sebagai contoh, kalkopirit mengandung tembaga 26%, besi 25,9%, seng 2,5%, dan sulfur 33%. Kalkopirit teroksidasi sebagai berikut:
2 CuFeS 2 + 8 1/2 0 2 + H 2 S0 4 -> 2 CuSQ 4 + Fe 2 (S0 4) 3 + H 2 0 (5) Covellite dioksidasi menjadi sulfat tembaga:
Cus + 2 0 2 -> CuS0 4 (6) Tembaga tanaman bioleaching telah digunakan luas di seluruh dunia selama bertahun-tahun, umumnya dioperasikan sebagai proses pencucian tumpukan sederhana namun terkadang sebagai pencucian kombinasi dari tumpukan dan in-situ. Solusi pencucian (sulfat / solusi Fe 3 ') membawa nutrisi mikroba dalam dan tembaga terlarut keluar. Solusinya adalah ditaburkan di atas tumpukan dan merembes melalui tumpukan batu ke tingkat bawah di mana tembaga yang kaya cairan dikumpulkan. Solusi yang mengandung tembaga (hingga 0.6g / l) dihapus, tembaga diendapkan, dan air tersebut digunakan kembali setelah menyesuaikan kembali pH 2. Negara di mana pencucian mikroba dari tembaga telah banyak digunakan termasuk Amerika Serikat, Australia, Kanada, Meksiko, Afrika Selatan, Portugal, Spanyol, dan Jepang. Sekitar 5% dari produksi tembaga dunia diperoleh melalui pencucian mikroba. Sebuah instalasi tunggal di Amerika Serikat telah diproduksi hingga 200 ton tembaga per hari. 4.4.2. Uranium bioleaching Meskipun uranium kurang dari tembaga diperoleh dengan pencucian mikroba, proses uranium lebih signifikan ekonomis. Karena seribu ton bijih uranium harus ditangani untuk mendapatkan satu ton uranium, in-situ pencucian mikroba adalah mendapatkan penerimaan yang lebih besar, karena menghilangkan biaya bergerak dalam jumlah besar seperti bahan. Dalam proses pencucian uranium, uranium tetravalen larut teroksidasi dengan H panas / Fe 3 + solusi untuk uranium sulfat hexavalen larut.
U0 2 + Fe 2 (S0 4) 3 -> U0 2 S0 4 + 2 FeS0 4 (7)
2
S0 4
Ini adalah proses pencucian tidak langsung sejak serangan mikroba tidak ada dalam bijih uranium langsung tapi di oksidan besi. Ferri sulfat dan asam sulfat dapat diproduksi oleh T. ferrooxidans dari pirit dalam bijih uranium. 2FeS 2 + H 2 0 + 7,5 0 2 - »Fe 2 (S0 4) 3 + H 2 S0 4 (8) Reaksi pirit digunakan untuk produksi awal larutan meleleh Fe3 '. Tanaman pilot beroperasi dengan reaktor permukaan mirip dengan filter trickling digunakan dalam pembuangan kotoran. Kondisi uranium optimal bioleaching adalah pH 1.5 - 3.5, 35 ° C dan C0
2
0,2% di udara
masuk. Beberapa strain termofilik diketahui yang memiliki suhu optimum 45 - 50 ° C. Dalam proses komersial, uranium terlarut diekstraksi dari larutan lindi dengan pelarut organik seperti tributil dan uranium yang kemudian diendapkan dari fase organik. Adsorpsi ion uranil dengan penukar ion adalah kemungkinan lain. Pelarut organik yang tetap berada dalam sistem air setelah ekstraksi dapat menjadi racun dan karenanya menyebabkan masalah ketika sistem mikrobiologi digunakan kembali. In-situ pencucian memiliki kelemahan bahwa permeabilitas batuan mungkin rendah dan bagian dibor tidak selalu memungkinkan pasokan yang cukup nutrisi dan oksigen untuk masuk dalam ke bijih. Dalam situasi seperti sistem tumpukan masih sering digunakan secara komersial untuk bioleaching uranium. Area dimana bioleaching uranium telah dilakukan antara lain Amerika Serikat, Kanada, dan Afrika Selatan.
