Esența metodelor microbiologice (sau biochimice, bacteriene, bacteriologice) de îmbogățire a minereurilor sărace în mangan [inclusiv nămolul rezidual de la îmbogățirea minereurilor prin gravitație, noduli oceanici profunzi] constă în faptul că microorganismele (bacteriile introduse în mediul (pasta) care conține mangan) eliberează metaboliți organici, de exemplu acid citric, acid lactic, aminoacizi. Aceștia din urmă, interacționând cu mineralele care conțin mangan (sau alte minerale), accelerează transferul manganului în soluție, din care manganul este apoi precipitat sub formă de diverși compuși prin metode cunoscute. Aspectele științifice și tehnologice ale problemei levigării microbiologice a metalelor din minereuri sunt consacrate conferințelor internaționale, monografiilor, revistelor periodice care rezumă realizările în teoria și tehnologia creșterii bacteriene și utilizarea acestora pentru extragerea metalelor din materii prime minerale. În acest sens, esența și caracteristicile distinctive ale levigării minereurilor de mangan cu ajutorul bacteriilor, precum și avantajele acestor metode, astfel cum au fost evaluate de către dezvoltatori, sunt rezumate mai jos.
Importanța cercetărilor științifice privind tipurile raționale de bacterii și modalitățile metodelor microbiologice de levigare a nămolului sărac îmbogățit cu mangan este confirmată de faptul că, în prezent, în SUA, 10-20 % din cupru este obținut pe baza tehnologiei microbiologice. În Japonia, 23,4 mii de tone de cupru au fost obținute cu ajutorul acestei tehnologii între 1951 și 1978. Într-o trecere în revistă a studiilor privind dezvoltarea metodelor bacteriene de extracție a metalelor în străinătate, E. A. Malinina notează că metodele bacteriene de extracție a metalelor în Japonia au fost utilizate pentru a extrage 23,4 mii de tone de cupru. E. Malinina menționează că, în prezent, metalele grele, nobile și alte metale (Cu, U, Au, Ag, Zn, Ni, Mn) sunt extrase prin metode microbiologice sau se pregătesc pentru dezvoltarea acestei tehnologii. O comparație a costurilor de recuperare, de exemplu, a cuprului după levigare prin diferite metode (cementare sau extracție urmată de precipitare) a arătat că aceasta din urmă prezintă avantaje economice.
Lista proiectelor prospective pentru dezvoltarea Oceanului Mondial indică faptul că, în domeniul biologiei, metodele vor fi extinse și vor deveni mai avansate: reproducerea genetică, cultivarea artificială a organismelor în legătură cu fiecare problemă specifică, problema coastei din zona apei. Cultivarea și selectarea organismelor care realizează bioconcentrarea substanțelor valoroase vor fi extinse. Ca un progres pozitiv în activitatea de ameliorare genetică, A. S. Monin remarcă progresul tehnologic japonez. S. Monin remarcă tehnologia japoneză de cultivare a ascidiilor pentru concentrarea vanadiului. Shiratori Hisachi evidențiază printre bacteriile oxidante ale fierului, care folosesc energia de oxidare a substanțelor anorganice pentru activitatea lor vitală, o specie de bacterii Thiobacillus (Th. ferrooxidans, Th. thiooxidans, Th. novelles, Th. denifrificans, Th. intermedins, Th. perometabolis, Th. neapolitans, Th. thioparus) care trăiesc în minereuri sulfuroase de fier, în mine și zone vulcanice. Aceste microorganisme se împart la rândul lor în două grupe: cele care oxidează FeO la Fe2O3 (bacterii ale fierului) și oxidarea compușilor sulfului. Cele mai studiate bacterii sunt Th. ferrooxidans, al cărei studiu a fost inițiat în străinătate de Kolmer în 1950. Microorganismele au dimensiuni de 0,5×1 µm și trăiesc într-un mediu cu pH 2-3 la 20-30 °C.
Th. thiooxidans (așa-numitele bacterii sulfuroase) sunt, de asemenea, destul de bine studiate. Bacteriile thione sunt chemoautotrofe, adică singura sursă de energie pentru activitatea lor vitală este reprezentată de procesele de oxidare a FeO, a sulfurilor diferitelor metale și a sulfului elementar. Această energie este utilizată pentru asimilarea dioxidului de carbon emis din atmosferă sau din minereu. Carbonul rezultat este implicat în construcția țesutului celular al bacteriei.
Procesul de oxidare a FeSO4 în Fe2 (SO4)3 cu participarea Th. ferrooxidans este descris de reacția
Se știe că Fe2 (SO4)3 este un puternic agent oxidant și solvent al sulfurilor:
Bacteriile tionice accelerează dizolvarea calcopiritei de 12 ori, a esfaleritei
Au fost elaborate scheme de levigare bacteriană subterană a minereului de cupru. Procesul este descris prin reacția
După cum au observat cercetătorii japonezi, tratarea compușilor sulfuroși produce o cantitate mare de gaze H2S și SO2. Pentru activitatea lor vitală, bacteriile utilizează energia de conversie a compușilor de fier cu oxid unic în compuși de dioxid. Tehnologia bacteriană este utilizată pentru levigarea soluțiilor miniere. Autorii raportează, de asemenea, despre posibilitatea de a obține prin levigare bacteriană, pe lângă fier și cupru, și zinc, cobalt, uraniu, nichel, mangan și alte metale. De asemenea, sunt în curs de desfășurare cercetări privind utilizarea în metalurgie a bacteriilor termorezistente din specia Sulfolobus, care trăiesc în ape termale cu o temperatură de 100 °C și pH 1. Procesul de levigare cu ajutorul bacteriilor în tratarea compușilor sulfuroși ai fierului produce, de asemenea, volume mari de H2S și SO2care sunt utilizate.
Problemele biogeotehnologiei metalelor, istoria sa, sarcinile și tendințele de dezvoltare, diferitele metode microbiologice de levigare, inclusiv a minereurilor de mangan, au fost luate în considerare de mulți cercetători. Institutul de Microbiologie al Academiei de Științe a URSS a investigat și a confirmat utilizarea promițătoare a microorganismelor pentru extragerea aurului, manganului și a altor elemente din minereuri, roci și deșeuri ale întreprinderilor metalurgice. A. D. Agate (Institutul M. A. K. S., Pune, India) a demonstrat oportunitatea metodelor microbiologice de levigare a manganului din minereurile indiene de mangan și a analizat 49 de surse bibliografice privind problema îmbunătățirii calității minereurilor de mangan, oxidarea Mn3O4 la MnO2Mn la MnO , eliminarea impurităților precum fosforul, reducerea conținutului de fier din acestea. Sunt analizate procesele redox din timpul levigării.
Grudev S.N. a arătat că levigarea microbiologică de către ciuperci bacterii heterotrofe, precum și de către bacterii thione autotrofe, asigură o levigare eficientă a manganului din minereu. Se atrage atenția asupra faptului că un transfer mai eficient al manganului în soluție se realizează atunci când sunt implicate unele bacterii saprofite, care, după cum indică autorul, au determinat reducerea enzimatică (adică reducerea) Mn 4+ . Alte heterotrofe au levigat manganul prin intermediul metaboliților organici izolați care acționează, conform lui S. N. Grudev, ca complexe. S. N. Grudev, ca agenți complexanți, iar cele reducătoare de sulfat — cu ajutorul H2S. Levigarea minereului de mangan de către bacteriile Th. thiooxidans crescute în mediu cu sulf elementar (S) este asociată cu formarea de metaboliți reducători (reducători) ai Mn 4+ . Dacă microorganismele Th. ferrooxiclans au fost cultivate în mediu cu Fe 2+ , reducerea Mn 4+ s-a datorat acțiunii Fe 2+ și parțial eliberării de metaboliți organici. Kozub J.M., J. Madgwick au studiat levigarea microbiologică a dioxidului de mangan, a minereului de mangan în condiții microaerobe utilizând microorganisme heterotrofe.
În lucrarea lui Sakhvadze L. I., Imnadze M. I., Kerkadze N. D. „Study of the activity of Th. ferro Xidans bacteria in the process of leaching of poor Chiatura ores” se prezintă rezultatele studiilor privind levigarea bacteriană a manganului în condiții statice și dinamice cu ajutorul tulpinilor Th. ferrooxidans izolate din rocile și minereurile zăcământului Chiatura. Aceste bacterii transferă 18-25 % din mangan în soluție, iar adăugarea de sulfuri metalice, în special concentratul de pirită, crește semnificativ rata de levigare a manganului. Deoarece concentratul de pirită conține până la 0,7 % Si, transferul acestuia în soluție și apoi extracția reduce costul întregului ciclu tehnologic în comparație cu metoda de levigare a manganului utilizând bacteria Achromobac fer delicatulus cu soluție de lucos.
