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 dimurnikan 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 logam banyak, ada sekarang 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 2 + menjadi Fe 3 + atau dari oksidasi

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

(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 ini 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 setelah 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 aslinya 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 dari yang dipompa, mineral

diekstraksi, dan air kembali setelah regenerasi bakteri.

4.4.1. Tembaga bioleaching

Jika senshinsei kaliberasi, kalkopirit, atau covellite 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 2 S0 4 / Fe 3 + solusi untuk uranium sulfat hexavalen larut.

U0 2 + Fe 2 (S0 4) 3 -> U0 2 S0 4 + 2 FeS0 4

(7)

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.