1-Mavzu. Kirish. Turli foydali qazilmalardan foydalanishda boyitishning roli va axamiyati

Микрожонзотларни қўллашнинг замонавий аҳволи. Рангли ва ноёб металларни бактериал танлаб эритиш жараёнини, нафақат камбағал, балансдан ташқари, кон-металлургик корхоналарнинг чиқиндиларини, балки таркиби мураккаб бўлган ва шу сабабдан бойитилиши қийин бўлган комплекс ва полиметаллик рудаларни қайта ишлаш учун қўллаш мақсадга мувофиқ бўлади.
Масалан қийин бойитилувчи рудаларга, мис-рухли ва полиметаллик рудалар киради. Бу рудаларда мис ва рухнинг сульфид минераллари жуда майин бўлиб бир-бири билан жамбарчас боғлиқдир ва уларни бир-биридан флотация усулида селектив ажратиб олиш жуда қийин.
Бу турдаги руда ва бойитмаларни тион бактерияларни қўллаган ҳолда гидрометаллургик усуллар ёрдамида қайта ишлаш мумкин (рудалар учун – тўдада танлаб эритиш усулида, бойитмалар учун - чанларда танлаб эритиш усулида)
Олиб борилган тадқиқотлар ёрдамида, бактериялар мис, рух, қўрғошин, сурма, никель, висьмут, молибден ва б. сульфидларини оксидлаш хусусиятига эгалиги аниқланган. Бактериялар сульфидли минералларнинг оксидланиш тезлигини 10 ва 100 маротаба оширишади, масалан Fe(II) темирнинг оксидланиш тезлиги Acidithiobacillusferrooxidans бактериялар иштироқида 2000 марта ошади.
Хозирги вақтда бактериялар иштироқида мисни тўдада танлаб эритиш жараёнлари Болгария, Канада, АҚШ, Япония, Австралия давлатларида кенг қўлланилмоқда. Шуниндек Канада, Португалия, ЖАР давлатдарида уранни тўдада танлаб эритиш учун T-ferrooxidans бактериялари қўлланилади.
Гидрометаллургик жараёнларда бактерияларни қўллашнинг амалиёти шуни кўрсатадики, тион бактериялар халькопиритнинг эришини 12 маротаба, арсенопирит эришини 8 маротаба, ковеллин ва борнитнинг эришини 18 маротаба оширади. Бу микрожонзотлар деярли барча оғир рангли металлар сульфиларини оксидлаши мумкин, бу бактериялар автотроф ҳисобланади ва улар сульфидларни оксидланиши натижасида ажралиб чиқадиган энергия ҳисобига фаолият кўрсатишади.
Микрожонзотлар орасида, олтингугуртнинг айланишида фаол иштироқ этувчи бактериялар куйидагилардир:

• 
  T.ferrooxidans, T.denitrificans - олтингугрт оксидловчи бактериялар;
  
• 
  Desulfotomaculum – сульфат тикловчи бактерия.
  

Агар кимёвий ва микрбиологик оксидлаш жараёнларни таққослаганда, уларнинг бир-бирига мослиги кўриниб туради.
Таркибида темир сақловчи сульфидларни бактериал оксидлаш жараёнида бактериялар билан бир қаторда T.ferro-ns бактериялар ёрдамида FeSO₄ ни оксидлаш натижасида ҳосил бўлган Fe₂(SO₄)₃ ҳам иштироқ этади, бунинг натижасида сульфидларнинг оксидланиши интенсификацияланади ва металларни танлаб эритиш жараёнининг тезлиги ошади.
Тион бактерияларни мишьяк сақловчи минералларни оксидлашида ҳам жуда катта ўрни бор. Масалан таркибида мишьякнинг миқдори 4-16% бўлган мис-қалайли бойитмасида, бактериал танлаб эритишдан сўнг мишьякнинг миқдори 0,1-0,5% гача пасайди.
2.Микрожонзотларни минераллар билан таъсирлашув жараёнининг назарий тадқиқотлари ва чанларда танлаб эритиш саноатининг амалиёти, чанларда бактериал танлаб эритиш технологиясининг ривожланиш йўналишини аниқлаб берди (1-расм). Буларга биринчи навбатда, сульфидли минераллардаги (пирит, арсенопирит) майин олтинни бактериялар ёрдамида очиш, мишьякни мишьяк сақловчи бойитмадан зарар қўшимча сифатида ажратиб олиш жараёнлари киради, шуниндек чанларда бактериялар ёрдамида саноат чиқинди сувлари ҳам тозаланиши мумкин.
Чанларда бактериал танлаб эритиш тўдада ва ер остида танлаб эритиш жараёнларига нисбатан бир қатор афзалликларга эга, булар куйидагилардир:

• 
  жараённи бошқриш имконияти мавжудлиги;
  
• 
  танлаб эритиш тезлигни ошириш мақсадида майин янчилган хомашёни қўллаш имконияти мавжудлиги;
  
• 
  юқори селективлик;
  
• 
  қўлланиладиган дастгоҳларнинг соддалиги;
  
• 
  жараённи паст ҳароратда олиб борилиши ва экологик тозалиги.
  

Ҳозирги кунда саноат миқёсида бактериал танлаб эритиш жараёни дунёнинг 20 давлатида қўлланилмоқда. Масалан, АҚШ, Канада, Мексика, Перу, Испания, Австралия давлатларида ишлаб чиқариладиган миснинг 20% бактериал-кимёвий усулларни қўллаб ишлаб чиқарилади.
Чанларда бактериал танлаб эрииш усули янги жараёнларга киради ва унинг ривожланишига қийин бойитилувчи рудаларни, саноат маҳсулотларини, қайсар бойитмаларни қайта ишлаш зарурлиги сабабчи бўлган.
Чанларда бактериал танлаб эритиш усули, тўдада ва ер остида бактериал танлаб эритиш усулларидан, жараёнларни юқори тезликда бориши билан ажралиб туради, ва шу сабабдан бу усул ҳозирги кунда ишлаб чиқариш саноатига кен жалб қилинмоқда.

Микрожонзотлар, уларнинг турлари ва қўлланилиш соҳалари. Микрожонзотлар гурухига асосан бир хужайрали тирик жонзотлар киради, улар ҳайвонлар ва ўсимликлардан тузилишининг соддалиги билан ажралиб туради. Микрожонзотлар табиатда кенг тарқалган, масалан 1 г тупроқда таҳминан 2-3 млрд микрожонзотлар мавжуд. Хозирги кунда замонавий микробиология фани томонидан табиатда мавжуд микрожонзотларнинг фақат 10% турлари аниқланган.

Микрожонзотларга куйидагилар киради: бактериялар, микоплазмалар, актиномицетлар, дрожжилар, микроскопик замбуруғлар ва сув ўтлари. Биринчидан микрожонзотлар прокариотлар (ташқи қобиғи (оболочка) бўлмага содда ядродан ташкил топган микрожонзотлар) ва эукариотларга (ташқи қобиғи бўлган, хромосомалар йиғиндисини сақловчи ядродан ташкил топган микрожонзотлар) бўлинадилар. Прокариот-микрожонзотларга бактериялар, микоплазмалар, актиномицетлар тегишли, эукариот-микрожонзотларга эса дрожжилар, микроскопик замбуруғлар ва сув ўтлари тегишли.
Металлургия саноати учун, ноорганик моддаларни оксидланиши натижасида, ажралган энергия ҳисобига ривожланаётган микрожонзотлар (бактериялар) қизиқиш уйғотади. Бу турдаги бактерияларнинг ҳаёт фаолияти учун энг қулай жой – руда конларидир, чунки конлар турли геокимёвий жараёнларнинг кечиши билан ажралиб туради.
Сульфидли конларнинг оксидланиш шароитларида оксидланиш жараёнлари кечади ва уларнинг натижасида металлар сувда эрувча ҳолатга ўтади ва руда таркидан танлаб эритилади. Яқин кунларгача сульфидли руда конларида, сульфидли минералларнинг оксидланиши, фақат кимёвий жараён сифатида кўриб чиқилар эди ва бу жараёнларда фақат ҳаво кислороди ва сульфидлар оксидланиши маҳсулотлари – сульфат кислота ва металлар сульфатлари иштироқ этади деб ҳисобланар эди. Масалан кондаги сульфид минераллар билан кучли оксидловчи модда ҳисобланувчи ва сульфидларнинг оксидланиши натижасида ҳосил бўлган уч валентли темир сульфати куйидаги реакция бўйича таъсирлашади:
Me_mS_n + mFe₂(SO₄)₃ = mMeSO₄ + 2mFeSO ₄+ nS (1)
Реакция натижасида ҳосил бўлган икки валентли темир сульфати оддий шароитларда, нордон эритмаларда ҳаводаги кислород билан жуда секин уч валентли темир сульфатигача оксидланади. Аммо руда конларидаги нордон сувларида мавжуд бўлган маҳсус микрожонзотлар таъсирида, темирнинг оксидланиши тез суратларда бориши А.Р. Колмер ва М.Р. Хинкеллар томонидан 30 йилларда аниқланган.
Аниқланган микрожонзотларнинг хусусиятлари ўрганилгандан сўнг, бу бактериялар нафақат икки валентли темирни, балки тиосульфатни ва олтингугуртни оксидлаш эга эканлиги аниқланди ва бу бактериялар Thiobacillus тоифасига тегишлиги белгиланди. Олтингугрт ва темирни оксидлаш хусусиятига эга бўлганлиги учун бактериялар Thiobacillus ferrooxidans (тион темир оксидловчи бактериялар) тўлиқ номни олишган.
Оҳирги йилларда микробиологларннинг тадқиқотлари, микрожонзотларнинг физиологияси ва руда конларида геокимёвий фаолиятини ўрганишга йўналишга, технологларники эса, микрожонзотлар иштироқида кечадиган оксидловчи жараёнларни фаоллаштиришга ва саноатда қўллаш соҳасини кенгайтиришга йўналтирилган.
Кўпгина олиб борилган тадқиқотлардан, микрожонзотлар руда конларида pH кўрсатгичининг кенг чегараларида (0,5 дан 10 гача) учрайди ва сульфидли руда конларининг деярли барчасида фаолият кўрсатишади.

2. Микрожонзотларнинг морфологияси ва ҳаёт цикли ҳар-ҳилдир. Эволюция натижасида микрожонзотлар турли экологик шароитларга кўникишган.

Микрожонзотларнинг турли ташқи муҳит омилларига бардош бера олишлиги, уларни океан туби грунтида 11 км чуқурликда, Арктика ва Антарктика музликларнинг юзасида, тоғларнинг чўққиларида, сахроларнинг қумларида ва атмосферада 20 км баландликда мавжудлиги аниқланган.
Бактериялар синфланишининг асосига, уларнинг ҳаёт фаолияти шароитлари олинган. Бактериялар уларнинг ҳаёт фаолиятини белгилаб берувчи энергия манбаи тури, электронлар донори, углерод манбаи, яшаш муҳитининг нордонлиги, ўсиш ва кўпайиш ҳарорати, кислород, босим ва бошқа кўрсатгичларга тегишлиги бўйича синфланишади.
Масалан, паратроф озиқаланиш усулида энергия манбаи тирик жонзотлардир, хемотроф озиқаланишда энергия манбаи кимёвий реакциялардир, фототроф озиқланишда эса озиқа манбаи фотокимёвий реакциялардир. Литотроф микрожонзотларда электронлар донори ноорганик моддаларди, органотроф микрожонзотларда эса органик моддалардир. Автотроф микрожонзотлар учун углерод манбаи карбонат кислотасидир (углекислота), гетеротрофлар учун эса – органик моддалардир.
Кўпгина бактериялар pH кўрсатгичиси нейтрал бўлган муҳитда ҳаёт фаолиятини кечиришади, аммо ацидофил бактериялар кучли нордон муҳитда (pH < 1 ) ривожланишлари мумкин, кўк-яшил (синезелённые) микрожонзотлар эса ўзларинионг ҳаётини pH = 13 олиб боришади.