СПОСОБ КУЧНОГО БИОВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ МАРГАНЦА ИЗ МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2019 года по МПК C22B3/18 C22B47/00 

Изобретение относится к черной и цветной металлургии, а именно к биогидрометаллургической переработке труднообогатимого бедного марганецсодержащего минерального сырья. Способ может использоваться в горнообогатительной и металлургической отраслях для переработки марганецсодержащих природных руд и техногенных материалов.

Отечественная минерально-сырьевая база марганца характеризуется низким качеством и сложным вещественным составом руд, их упорностью к процессам селективного раскрытия, обогащения и прямого использования в металлургии, наличием множества месторождений с небольшими запасами. В пределах одного месторождения и даже отдельных участков могут находиться разновидности руд, обладающие противоположными технологическими свойствами и требующие применения разных технологических приемов и схем.

В сфере переработки марганцевых руд накоплен большой промышленный опыт. Классические схемы обогащения марганцевых руд основываются на применении гравитационных, магнитных и флотационных методов обогащения в различной компоновке с реализацией в качестве разделительных признаков плотности, магнитных свойств и смачиваемости минералов. Промышленно опробованы и используются сульфатный, нитратный, хлоридный, аммонийный, содовый методы выщелачивания марганцевых руд, осуществляемые при высоких температурах, а некоторые и при повышенном давлении с применением реагентов-восстановителей.

Современные научные разработки значительно расширили спектр технологий переработки марганецсодержащих руд, предложены способы и схемы, в числе которых: рентгенорадиометрические способы без или в комплексе с выщелачиванием; термическая обработка при температурах до 1000°С карбонатных марганцевых руд с последующим кислотным выщелачиванием при повышенных температурах; использование перед выщелачиванием марганцевых серебросодержащих руд восстановительного или хлорирующего обжига либо сернокислотного вскрытия; смешивание окисных (оксидных) марганцевых руд с гидросульфатом натрия, стадиальный обжиг, водное выщелачивание пека с осаждением карбонатов марганца и железа; выщелачивание марганца из окисленных марганецсодержащих руд с упорным серебром с применением сернистого газа в противоточном режиме и осаждением марганца известковым молоком; выщелачивание марганца из руд и концентратов серной кислотой в присутствии сульфитно-бисульфитных растворов солей аммония от улавливания газов сернокислотного производства в качестве восстановителей при температуре 80°С; выщелачивание марганца и железа с использованием абгазной и ингибированной абгазной соляных кислот; подземное выщелачивание марганца из карбонатных руд с использованием соляной, затем смеси соляной и серной кислот и др. (RU 2131780; RU 2441085; RU 2441086; RU 2039109; RU 2096512; RU 2448175; ЕР 0851034 A1; JP 2001214224 А и др.).

Практически для всех этих технологий характерно следующее:

- необходимость крупномасштабного энергозатратного дробильно-измельчительного передела;

- большое число технологических операций (часто до 40 и выше);

- высокие потери марганца с тонкими шламами;

- получение марганцевых концентратов невысокого качества;

- высокие материальные, трудо- и энергозатраты на производство единицы продукции;

- практическая неосуществимость рентабельного извлечения марганца из алабандиновых (MnS - сульфид марганца с примесями железа, цинка, германия, галлия) и алабандин-спессартиновых (спессартин Mn₃Al₂[SiO₄]₃ - алюмосиликат марганца с примесями железа, магния, кальция, хрома) руд, гидрометаллургия которых выщелачиванием в азотной и соляной кислотах не находит применения, поскольку сопровождается выделением большого количества сероводорода;

- экологическая небезопасность технологических переделов вследствие использования токсичных реагентов (сернистый газ; кислоты серная, сернистая, азотная, абгазная азотная, азотистая, соляная; хлорные соединения и др.) с высокими концентрациями и при повышенных температурах;

- образование гипса, ограничивающего направления утилизации образующихся отходов, и кремниевой кислоты, затрудняющей последующие процессы обезвоживания;

- низкая степень комплексности использования руд.

Использование развитых многооперационных схем обогащения при получении бедных концентратов оказывает отрицательное влияние на экономическую целесообразность освоения запасов минерально-сырьевого объекта, особенно при условии вовлечения в разработку месторождений с небольшими запасами бедных и рядовых руд комплексного состава, находящихся в труднодоступных районах со слаборазвитой инфраструктурой.

Известен способ переработки упорных окисленных марганцовистых руд (пиролюзитовых), содержащих серебро (Пат. RU 2009233, С22В 11/00 (1990.01), С22В 47/00 (1990.01), С22В 3/006(1990.01), опубл. 15.03.1994), включающий одновременное вскрытие марганцевых минералов и выщелачивание серебра раствором сульфата железа с серной кислотой с последующим флотационным (ионная флотация) извлечением серебра в концентрат из продукта выщелачивания и электрохимическим выделением марганца из обезвоженных хвостов флотации.

Недостатками способа являются необходимость поддержания высокой концентрации сульфата железа и серной кислоты в растворе (70-80 г/л), неполное извлечение серебра из твердой фазы (например, находящегося в сростках) и достаточная трудоемкость реализации рекомендуемого для флотации серебра из раствора способа ионной флотации с учетом больших объемов образующихся растворов в промышленных условиях.

Известен способ извлечения марганца из марганецсодержащего сырья (пат. RU 2484161, С22В 47/00 (2006.01), С22В 3/08 (2006.01), опубл. 10.06.2013 Бюл. №16), включающий сернокислотное выщелачивание измельченных карбонатных и оксидных марганцевых руд, содержащих разновалентные оксиды марганца, в присутствии сульфата двухвалентного железа или железа металлического при повышенных температурах (60-95°С), осаждение железа и выделение марганца из раствора.

К недостаткам способа относятся весьма высокий расход серной кислоты, причем сернокислотное выщелачивание позволяет переводить в раствор только двухвалентный марганец, не затрагивая марганец более высокой валентности. Также отмечаются проблемы с процессом при переработке руд, содержащих кремнезем, цветные и благородные металлы, что снижает эффективность и комплексность переработки вследствие образования гипса и кремниевой кислоты.

Известен способ биовыщелачивания марганца из хвостов флотации марганецсодержащей руды, а также из отходов производства ферромарганца (Башлыкова Т.В. Аширбаева Е.А., Пинясов. М.В. Бактериальное выщелачивание марганца из техногенных продуктов // Биотехнология. Состояние и перспективы развития: Матер. IX Международного конгресса, г. Москва, 2017. С. 451-452), включающий биовыщелачивание марганца из хвостов флотации, содержащих соединения марганца (IV), находящиеся в тесном срастании с гематитом, и биовыщелачивание марганца из отходов производства ферромарганца, представленных оксидами кремния, кальция и марганца (II), и отличающийся низким расходом серной кислоты по сравнению с сернокислотным выщелачиванием.

К недостатку способа относится его направленность на извлечение преимущественно марганца с использованием более затратного (по сравнению с кучным) метода чанового выщелачивания, что снижет уровень комплексности использования минерального сырья в условиях повышенных капитальных и эксплуатационных затрат.

Известен способ извлечения марганца из окисных и карбонатных руд (Пат. RU 1713276, С22В 47/00 (1990.01), опубл. 30.06.1994), включающий выращивание штамма дрожжей Gandida lipolytica 704 в ферментере на среде с источником углеродного питания при поддержании рН щелочью на уровне 6,0-6,5, отделение культуральной жидкости, ее подкисление и выщелачивание при перемешивании окисной руды при рН 0,5-1,5, карбонатной руды при рН 0,05 при содержании марганца в рудах 30% и более.

Недостатки способа заключаются в весьма высоких расходах серной кислоты, необходимых для снижения уровня рН суспензии с 6,0-6,5 до 0,05, низком уровне комплексности использования сырья вследствие неизбежных потерь попутных рудных компонентов и экологических проблем, связанных с переработкой особо кислых растворов, а также невозможности переработки бедных руд и техногенного сырья.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является комбинированный безотходный способ переработки марганцевых руд (Пат. RU 2095453, МПК С22В 47/00(1995.01). С22В 47/00(1995.01), опубл. 10.11.1997), включающий усреднение руд, ядерно-физическую сортировку и покусковую рентгено-флюоресцентную сепарацию, кучное бактериально-химическое выщелачивание кремнезема и выщелачивание марганца. В течение сортировки и покусковой сепарации исходный материал разделяют на пять продуктов: обогащенный, три промпродукта и отвальные хвосты. Два первых промпродукта идут на двух- и четырехкратное биовыщелачивание кремнезема с использованием силикатных бактерий группы Silucius, отделение бактериальной массы флотацией и ионообменное извлечение марганца. Третий промпродукт сортировки и покусковой сепарации с содержанием марганца менее 12% и 19-48% кремнезема, необогащаемый рудный класс крупностью менее 30(25) мм и марганцевые руды крупностью менее 10 мм идут на кучное биовыщелачивание с использованием гетеротрофных микроорганизмов Achrombacter или тионовых бактерий Т. ferroxidans при предварительном перемешивании с раствором сернокислого аммония, в результате чего в раствор переводят азотнокислый и азотистокислый марганец, а марганец из обогащенного гироксидом марганца шлама переводят в раствор серной кислотой.

К недостатку способа относится его низкая эффективность при переработке руд, содержащих сульфиды цветных металлов, и многостадиальность способа - его реализация предусматривает более 19 основных операций, не считая подготовительных, а также использование двух видов бактерий, требующих разных условий для культивирования и обеспечения их жизнедеятельности.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи переработки труднообогатимых марганецсодержащих природных руд вне зависимости от их качества (бедные, рядовые, богатые) и типа марганцевого минерального сырья (оксидный, окисленный, карбонатный, сульфидный, в том числе алабандиновый и алабандин-спессартиновый) и техногенных марганецсодержащих материалов по упрощенной и экологически безопасной технологии, устойчивой к изменениям вещественного состава исходного материала, с максимально достижимым извлечением марганца и попутных компонентов, исключением из схемы переработки обжиговых способов, операций при повышенных температурах, с применением агрессивных агентов - сернистого газа, азотной, соляной, больших количеств серной кислот, хлорсодержащих соединений, реагентов-восстановителей: перекиси водорода, сульфатно-бисульфитных солей аммония и др.

Технический результат - повышение эффективности переработки упорного марганецсодержащего минерального сырья.

Суть способа, достигающего технический результат, заключается в следующем.

Исходную марганецсодержащую руду направляют на мокрое виброгрохочение или мокрое высокоинтенсивное виброгрохочение с целью классификации и определения крупности непродуктивной фракции (не содержащей значимых количеств марганца и попутных компонентов). При нерациональности выделения непродуктивной фракции классификацией выделяются 2-3 класса крупности (фракции) - минус 40 плюс 20 мм, минус 20 плюс 10 мм и минус 10 мм либо минус 40 плюс 20 мм и минус 20 плюс 0 мм; мелкие фракции крупностью менее 20 мм подвергаются окомкованию.

Из исходной руды или продуктивной фракции формируют штабель кучного биовыщелачивания, состоящий из 5-ти чередующихся слоев: трех слоев марганцевой руды с высотой каждого слоя в среднем 0,8-1,0 м и двух переслоев из смеси пиритного и пирротинового концентратов с высотой каждого прослоя в среднем 0,10-0,15 м: верхний слой в штабеле отсыпают окомкованной рудой. Общая высота штабеля составляет 3-3,5 м.

Окомкование руды крупностью минус 20 плюс 10 мм и минус 10 плюс 0 мм проводят с использованием реагента Alcotac СВ6 (производство компании BASF, Германия) при расходе до 1,5 кг/т либо жидкого стекла при расходе 3-6 кг/т. Жидкое стекло используется вместо традиционного при окомковании руд цемента для снижения расхода серной кислоты на подкисление системы. Влажность окатышей - 12-16%. Окомкование ведут по известной технологии.

Смесь пиритного и пирротинового концентратов (лежалых или текущего производства отходов переработки руд цветных металлов) используют в качестве природного источника двухвалентного железа и серы, являющихся компонентами питательной среды тионовых бактерий и археев семейства Ferroplasmacele, а также с целью утилизации невостребованного и находящегося в техногенных спецхранилищах лежалых пиритного и пирротинового концентратов, зачастую содержащих в качестве примесных компонентов никель, кобальт, медь, марганец и др. Смесь пиритного и пирротинового концентратов используют в пропорциях от 1:0 до 0:1 по массе. При укладке смеси пиритного и пирротинового концентратов, полученных флотационным способом и имеющих соответствующую тонкую крупность, их подвергают предварительному окомкованию с использованием реагента Alcotac СВ6 (Германия) при расходе 1-3 кг/т или жидкого стекла при расходе 3-6 кг/т. Окомкование ведется по известной технологии. Влажность получаемых окатышей стандартная - 12-16%. Пирротиновый концентрат, полученный в процессе обогащения в тяжелых суспензиях крупностью минус 40 мм, используют без окомкования. При переработке алабандиновых руд прослаивание рудных слоев смесью пиритного и пирротинового концентратов не производится.

После формирования штабель подкисляют раствором серной кислоты с концентрацией 5-10 г/л из расчета 20 л сернокислотного раствора на 1 т твердого материала в течение 2-4 недель, затем орошают выщелачивающим агентом.

В качестве выщелачивающего агента используют бактериальный комплекс, включающий ассоциации штаммов тионовых железоокисляющих микроорганизмов Acidithiobacillus ferrooxidans (A. ferrooxidans), тионовых сероокисляющих микроорганизмов Acidithiobacillus thiooxidans, (A. thiooxidans) и археев Ferroplasma acidiphilum (род архей семейства Ferroplasmacele) в соотношении 1:1:1. Для выработки энергии Ferroplasma acidiphilum (наряду с A. Ferrooxidans) окисляет двухвалентное железо (Fe²⁺) до трехвалентного (Fe³⁺) с образованием в качестве побочного продукта кислоты и использованием диоксида углерода в качестве источника углерода, поскольку является автотрофным организмом. Ферроплазма растет в отходах пиритсодержащих пород, которые используются ими в качестве источника энергии. Весьма высокая ацидофильность Ferroplasma acidiphilum снижает рН среды своего обитания до очень низких значений, что способствует функционированию микрофлоры A. Ferrooxidans и А. Thiooxidans. Кроме того, микроорганизмы Ferroplasma acidiphilum обладают уникальной особенностью иметь в своем составе большое количество железопротеинов (белков, содержащих атомы железа), которые являются структурным и функциональным компонентом катализаторов биохимических процессов. Все штаммы микроорганизмов выделяют из исходных руд или из рядом расположенных водных непроточных источников, а также из подотвальных вод складов пиритного и пирротинового концентратов.

Полученные штаммы смешивают в равных долях с созданием биокомплекса микроорганизмов. Поскольку в естественной среде концентрация микроорганизмов обычно недостаточна для эффективного выщелачивания, комплекс культивируют на стандартной питательной среде 9К (Сильвермана и Люндгрена) в течение 15-20 часов для достижения необходимой удельной концентрации на уровне 10⁷-10⁸ клеток/мл. Методы выделения, культивирования, определения активности и количественного учета микроорганизмов описаны в литературных источниках (например, «Биотехнология металлов. Практическое руководство». Науч. ред.: Г.И. Каравайко (СССР) и др. М.: Центр Международных проекта ГКНТ в соответствии с программой международного проекта СССР/ЮНЕП «Биотехнология металлов как экономически приемлемый метод рационального использования минеральных ресурсов», 1989).

В процессе биопереработки участвуют микроорганизмы в активной фазе роста при следующих исходных параметрах раствора для орошения: рН 1,7-1,9, Eh 630-690 мВ, температура 25-35°С, концентрация Fe²⁺ 1,5-3 г/л, Fe³⁺ 10-13 г/л. Удельный расход раствора с комплексом микроорганизмов на орошение составляет 0,14-0,23 м³/сут. на 1 м² поверхности штабеля. Длительность орошения - ежедневно в теплое время года с выдержкой штабеля без орошения в зимний период в зависимости от местоположения марганцеворудного месторождения.

Преимущества способа заключаются в возможности:

- переработки природного и техногенного минерального сырья, отличающегося низким исходным содержанием марганца (от 5% и выше), неоднородной степенью окисления и весьма неоднородным характером выделения минералов марганца любой структуры (от кристаллической до сажистой);

- переработки комплексных руд черных, цветных и благородных металлов с попутным извлечением металлов, что повышает комплексность переработки бедного минерального сырья с получением дополнительной ликвидной продукции;

- переработки минерального сырья с высокой степенью упорности к процессам селективного раскрытия и обогащения, в том числе алабандиновых и алабандин-спессартиновых руд, и сокращением затрат за счет исключения операций собственно обогащения;

- получения экономического результата - достижения максимальной извлекаемой ценности при низких капитальных и эксплуатационных затратах;

- реализации технологии на месторождениях с небольшими запасами, расположенных в любых климатических зонах, в том числе в труднодоступных районах с низкой степенью обеспеченности транспортными, энергетическими, водными, земельными и трудовыми ресурсами Крайнего Севера;

- оперативного масштабирования работ, возможности переработки руд любого качества, любого состава и любой степени окисления, то есть устойчивости способа к изменениям вещественного состава перерабатываемого материала;

- уменьшения содержания фосфора в низкосортных рудах и старых отвалах забалансовых марганцевых руд, в техногенных марганецсодержащих материалах (хвосты обогащения, отходы ферромарганцевого производства, шлакоотвалы и пр.);

- снижения отрицательного воздействия складированных отходов на окружающую среду за счет вовлечения в переработку техногенного сырья;

- реализации экологически безопасной технологии вследствие исключения применения токсичных реагентов (сернистый газ; кислоты серная, сернистая, азотная, соляная; хлорные соединения, перекись водорода и др.), и высокотемпературных технологических операций.

Пример 1

Переработку бедной окисленной высокофосфористой марганцевой руды осуществляли в перколяционной колонне высотой 1,7 м и диаметром 200 мм в условиях имитации кучного выщелачивания. Минеральный состав руды: вернадит (минерал из группы псиломелана-вада, близок к H₂MnO₃+H₂O, аморфен), пиролюзит (MnO₂), псиломелан (mMnO⋅MnO₂⋅nH₂O, содержит также Fe, Ва, Са и др.) с присутствием значительных количеств гидроксидов железа (гетит, гидрогетит, реже гематит), а также второстепенных марганцевых минералов - манганита (MnO(ОН)), криптомелана (K(Mn⁴⁺, Mn²⁺)₈O₁₆), голландита (минерал из группы псиломелана-вада, близок к H₂MnO₃+Н₂О, аморфен), тодорокита (М²⁺Mn⁴₃+O₇*2-хН₂О, где М²⁺=Mn, Zn, Mg, Ва, Cr, Са, Pb, Na, K), рансьерита (сложный гидратированный оксид марганца и кальция), бернессита (оксид марганца, кальция, калия и натрия); нерудные минералы - кварц, глинистые, фторапатит (макроскопический до ультрамикроскопического), доломит, кальцит, монтмориллонит, пирит, гематит, магнетит. Дробленую до минус 40 мм руду направляли на мокрое высокоинтенсивное виброгрохочение с выделением надрешетного продукта крупностью -40+20(15) мм и подрешетного крупностью минус 20(15) мм. Подрешетный продукт окомковывали с использованием жидкого стекла при расходе 4,5 кг/т руды по известной технологии. Нижний слой штабеля формировали из рудного надрешетного продукта виброгрохочения, на котором распределяли слой окомкованной смеси пиритного и пирротинового концентратов высотой 0,15 м, затем следовали слой из надрешетного рудного продукта, слой окомкованной смеси пиритного и пирротинового концентратов высотой 0,15 м и верхний слой из окомкованной руды крупностью -20(15) мм. Смесь лежалых пиритного и пирротинового концентратов в соотношении 1:1 окомковывали с жидким стеклом при расходе 2,5 кг/т смеси. Сформированный штабель закисляли раствором серной кислоты с концентрацией 7-8 г/л из расчета 20 л сернокислотного раствора на 1 т твердого материала в течение 3 недель, затем орошали выщелачивающим агентом - раствором с биокомплексом из штаммов тионовых железоокисляющих микроорганизмов Acidithiobacillus ferrooxidans (A. ferrooxidans), тионовых сероокисляющих микроорганизмов Acidithiobacillus thiooxidans, (A. thiooxidans) и археев Ferroplasma acidiphilum в соотношении 1:1:1. Предварительно биокомплекс культивировали на стандартной питательной среде 9К (Сильвермана и Люндгрена) в течение 20 часов для достижения необходимой удельной концентрации на уровне 10⁷-10⁸ клеток/мл. Удельный расход раствора с комплексом микроорганизмов на орошение - 0,20 м³/сут. на 1 м² поверхности штабеля; режим орошения - ежедневно в теплое время года с выдержкой штабеля без орошения в зимний период. Исходные параметры раствора биокомплекса для орошения: рН 1,7-1,9, Eh 630-690 мВ, температура 25-35°С, концентрация Fe²⁺ 1,5-3 г/л, Fe³⁺ 10-13 г/л.

Из бедной окисленной высокофосфористой марганцевой с содержанием 18,06% марганца, 37,02% кремнезема, 0,80% фосфора, 7,90% железа извлечение марганца в продуктивный раствор выщелачивания составило 92,3%, фосфора - 86,8%, железа - 82,9%. Полученный раствор пригоден в качестве сырья для получения соответствующих компонентов. Концентрация марганца в бактериальном растворе выщелачивания увеличивается на 1-2 порядка по сравнению с результатами химического кислотного выщелачивания.

Пример 2

Переработку окисленной бедной фосфористой гидрогетит-псиломелан-вернадитовой руды (так называемые «шоколадные суглинки») осуществляли в перколяционном режиме в условиях имитации кучного выщелачивания. Основной рудный минерал - псиломелан (mMnO⋅MnO₂⋅nH₂O), в меньшем количестве присутствовали тодорокит ((Mn²⁺, Са)Mn⁴⁺₃O₇*nH₂O), вернадит (состав близок H₂MnO₃+Н₂О), бернессит (оксид марганца, кальция, калия и натрия), пиролюзит (MnO₂), натрофиллит (фосфат марганца). Руда отличалась пористостью и повышенной влажностью, для нее также характерно присутствие цинка (до 0,8-1,5%). Процедура подготовки руды, условия окомкования пиритного и пирротинового концентратов, последовательность формирования слоев штабеля для биовыщелачивания, условия, состав и расходы растворов для подкисления штабеля и орошения выщелачивающим агентом аналогичны описанным в примере 1. В связи с высокой пористостью руды подрешетный продукт виброгрохочения крупностью минус 20(15) мм окомковывали с использованием реагента Alcotac СВ6 (производство компании BASF, Германия) при расходе 1,0 кг/т по известной технологии. Исходные параметры раствора биокомплекса для орошения: рН 1,7-1,9, Eh 635-680 мВ, температура 25-35°С, концентрация Fe²⁺ 1,5-3 г/л, Fe³⁺ 10-13 г/л.

Из окисленной бедной фосфористой гидрогетит-псиломелан-вернадитовой руды, содержащей 20,15% марганца, 6,4% железа, 0,33% фосфора, 32,70% кремнезема, 1% цинка извлечение марганца в продуктивный раствор составило 93,6%, фосфора - 76,8%, цинка - 83,9%. Полученный пероксидный марганцевый продукт содержит 57,80% марганца, что на 4,6% превышает показатель кислотной переработки.

Пример 3

В опытно-укрупненном масштабе проведено кучное биовыщелачивание упорной карбонатно-сульфидной массивной руды, представленной алабандином (MnS), родохрозитом (MnCO₃), пирротином, галенитом, марганецсодержащим сфалеритом (марматитом), буланжеритом, джемсонитом, фрейбергитом, пираргиритом, франкеитом и др. Руда отличается высоким содержанием сульфидов (до 30%) и присутствием Au, Ag, Со, Ni, Ge, Cd, Sb, Bi и др. Процедура подготовки руды и технология биовыщелачивания аналогичны описанным в предыдущих примерах. Условия биовыщелачивания: подрешетный продукт виброгрохочения руды окомковывали с использованием реагента Alcotac СВ6 (BASF, Германия) при расходе 1,3 кг/т руды по известной технологии; закисление штабеля проводили сернокислотным раствором с концентрацией кислоты 7-8 г/л из расчета 22 л раствора на 1 т твердого материала в течение 3 недель, затем орошали выщелачивающим биораствором из смеси вышеуказанных штаммов в соотношении 1:1:1. Переслаивание рудных слоев смесью пиритного и пирротинового концентратов не производилось. Исходные параметры раствора биокомплекса для орошения: рН 1,7-1,8, Eh 640-690 мВ, температура 25-35°С, концентрация Fe²⁺ 2-3 г/л, Fe³⁺ 10-13 г/л.

Из руды, содержащей 55,81% марганца, 36,60% серы, 4,1% железа, 0,03% кобальта, 40 г/т золота, 5 г/т серебра в продуктивный раствор извлечено 98,1% марганца, 90,3% серы, 82,6% железа, 81,0% кобальта. Золото и серебро доизвлечено из биокека цианированием с извлечением 88,3% и 62,5% соответственно.

Изобретение относится к биогидрометаллургической переработке труднообогатимого бедного марганецсодержащего минерального сырья и может использоваться в горнообогатительной и металлургической отраслях для переработки марганецсодержащих природных руд и техногенных материалов. Способ включает формирование штабеля кучного биовыщелачивания марганецсодержащего минерального сырья путем чередования слоев классифицированной по крупности руды и слоев из смеси лежалых или текущего производства пиритного и пирротинового концентратов с предварительным окомкованием мелких фракций этих продуктов. Биовыщелачивание предварительно закисленного штабеля ведут раствором бактериального комплекса из штаммов тионовых железоокисляющих микроорганизмов A. Ferrooxidans, тионовых сероокисляющих микроорганизмов A. Thiooxidans и археев Ferroplasma acidiphilum. Прирост извлечения марганца из упорных руд в товарную продукцию составляет 20-55%. Техническим результатом является повышение эффективности переработки упорного марганецсодержащего минерального сырья. 5 з.п. ф-лы, 3 пр.

1. Способ кучного биовыщелачивания марганца из марганецсодержащих материалов, включающий классификацию руды мокрым виброгрохочением или мокрым высокоинтенсивным виброгрохочением с получением продуктов крупностью -40+20 мм, -20+10 мм и -10 мм с направлением мелких фракций на окомкование, формирование из полученных фракций штабеля кучного выщелачивания из слоев руды высотой 0,80-1,0 м, подкисление штабеля сернокислотным раствором и орошение штабеля раствором с бактериальным комплексом микроорганизмов при их удельной концентрации 10⁷-10⁸ клеток/мл раствора, отличающийся тем, что слои руды в штабеле переслаивают слоями высотой 0,10-0,15 м из смеси лежалых или текущего производства пиритного и пирротинового концентратов после окомкования полученных флотационным путем пиритного и пирротинового концентратов, или после окомкования только флотационного пиритного концентрата и использовании пирротинового концентрата естественной крупности без окомкования при его получении в процессе обогащения в тяжелых суспензиях, при этом при выщелачивании алабандиновых руд прослаивание слоев руды смесью пиритного и пирротинового концентратов не производят, а орошение штабеля производят раствором с бактериальным комплексом тионовых микроорганизмов и археев.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окомкование мелких фракций руды минус 20 плюс 10 мм и минус 10 плюс 0 мм ведут с использованием реагента Alcotac СВ6 при расходе до 1,5 кг/т твердого либо жидкого стекла при расходе 3-6 кг/т.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смесь пиритного и пирротинового концентратов лежалых или текущего производства используют в пропорциях от 1:0 до 0:1 по массе.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полученные флотационным способом пиритный и пирротиновый концентраты окомковывают с использованием реагента Alcotac СВ6 при расходе 1-3 кг/т твердого или жидкого стекла при расходе 3-6 кг/т.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подкисление штабеля ведут раствором серной кислоты с концентрацией 5-10 г/л из расчета 20 л сернокислотного раствора на 1 т твердого материала в течение 2-4 недель.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ежедневное орошение штабеля ведут раствором с бактериальным комплексом из штаммов тионовых железоокисляющих микроорганизмов A. Ferrooxidans, тионовых сероокисляющих микроорганизмов А. Thiooxidans и археев Ferroplasma acidiphilum в соотношении 1:1:1 в активной фазе роста при удельном расходе раствора на орошение 0,14-0,23 м³/сут на 1 м² поверхности штабеля в течение теплого времени года и без орошения в зимний период.