Islom karimov nomidagi toshkent davlat texnika univyersiteti

A.ferrooxidans bakteriyalari uchun eng zaxarli element–uch valentli mishyak bo’lib, bakteriyalarning temir oksidlovchi hususiyatlarini sundiruvchi kuchli ingibitor. Mishyakning miqdori 2 g/l bulganda bakteriyalarning lag-fazasi 48 soatga uzayadi, 4 g/l da lag-faza 120 soatgacha Uzayadi. Laboratoriya bakteriyalarining shtammlarining chidamliligini (adaptatsiyasini) oshirish uchun bosqichma bosqich ularni mishyagi ko’proq muhitga ekib boriladi. Ishlab chiqaruvchi kulturaning adaptatsiyasi va uning yaratilishi uchun bakteriyalarni 9 K muhitida davriy rejimda T: J = 1:4, Fe²⁺ (10 g/l) miqdorida yoki temirsiz sharoitda olib boriladi. Ekuv materialining miqdori 10-15 % foizni tashkil etadi.

Mikroorganizmlarning adaptatsiyasi yuqori darajada spetsifik va ta’sirli. Masalan, arsenopiritga adaptatsiyalashgan bakteriyalar boshqa sulfid minerallarni oksidlamaydilar. Bunday bakteriyalar xalkopiritni 13, piritni 38 barobar past tezlikda oksidlaydilar.

Adaptiv hususiyatlarga ega bulgan bakteriyalar, ularning ingibirlovchi ionlarga bulgan yuqori chidamliligi, tashqi muhit O’zgarishi sababli ular organizmining imkoniyatlarini amalga oshirish, genotipning o’zgaruvisiz, yoki mutagen O’zgarishlar oqibatida yuzaga kelganligi muhim texnologik ahamiyatga ega. Shuning uchun genotip o’zgaruvisiz paydo bulgan adaptiv hususiyatlar, atrof muhit O’zgarishi bilan yuqolishi mumkin. Kulturaning chidamliligini saqlab turish uchun xemostat rivojlantirish rejimini qullab, kulturaning ishqorlash imkoniyatlarini saqlab qolish uchun, ularning adaptiv hususiyatlari paydo bulgan muhitda doimiy ravishda rivojlantiriladi.

Adaptatsiya jarayoni Uzoq davom etadigan jarayon. Sanoat ishlab chiqarish sharoitida uni ishqorlanadigan pulpadagi idishlarda birgalikda tuldirib Q:S = 1-4 1:5, Fe²⁺ ishtirokida, ozuqa tuzlari bilan birgalikda, 32-35⁰C temperaturada va yuqori aeratsiya sharoitida olib boriladi. Adaptatsiya davrida kulturaning faolligi Fe²⁺ oksidlanishini, pH va OTP ko’rsatkichi va albatta pulpaning berilish tezligi ulchanishini tekshirish yuli bilan nazorat qilib boriladi. Oxirgisi bakteriyalarning usish tezligi va biomassa miqdori bilan maxkam bog‘liq. Xemostat etishtirish usulining mazmuni shundan iboratki, unda muhitga bir xil tezlikda substrat bilan birga yangi muhit berilib boradi (Fe²⁺, sulfidlar, konsentrat), uning xajmi ham bir maromda ushlab turilib, oksidlangan mahsulot ham bir maromda xemostatdan olinib turiladi (rasm 1.3.3.).

Rasm 6. Xemostat etishtirish sxemasi

X – biomassa miqdori, S – substrat miqdori, F – Eritma berilish tezligi

Xemostat O‘z-o‘zini boshqaruvchi va ideal qorishtiruvchi sistema bo‘lib, yuqori texnologik ahamiyatga ega va uning asosida biotexnologik jarayonlarning apparatlar shakllanishi yaratiladi.

Xemostatdagi shakllangan rejimda bakteriyalarning o‘sish tezligi suyultirish tezligidan kam bo‘lmasligi kerak - D,ch ^-1 quyidagi formula bilan aniqlanadi

D = F/ V, (1)

bunda D-suyultirish tezligi, soat ^-1; F-muhit oqimining yoki pulpaning miqdori, l/soat; V- apparatning foydali xajmi, l.

Masalan, temirning oksidlanishi natijasida xujayralar miqdori 10³-10⁴ dan 10⁸ xuj/ml ko’payadi va D ning boshlanishda 0 dan 0,04 soat ^-1 ko’payib, keyin bir xil 0,08 soat^-1 teng bo’lib qoladi. Keyinchalik suyultirish tezligi ko’paytirilganda (0,08- 0,09 soat^-1 va undan yuqori) xujayralar miqdori ularning reaktordan yuvilib chiqishi orqali kamayadi. Bunday sharoitda temirning oksidlanish tezligi teng bo’ladi. Biomassaning maksimal usish tezligi _m bunday sharoitda 0, 15 soatga ^-1 etadi. Temir oksidlinishining tezligini ko’paytirish uchun, masalan 0,6 g/l*soatdan ko‘proq bo‘lishi bir pog‘onali xemostat kultivirlash sharoitida amaliy jihatdan iloji yo’q.

Oltin-mishyakli konsentratlarning bakterial ishqorlanishida D_krit 0,05-0,06 (D_krit-eng baland suyultirish tezligi) etganda, xujayralar yuvilib chiqishi ko’payadi, ularning miqdori va OTP kursatkichi reaktopHing suyuq fazasida kamayadi, pH ko’rsatkichi ko’tarilib ketib va mishyak miqdori qattiq fazada yig‘iladi, natijada oksidlanmagan temirning miqdori ham ko’paya boshlaydi.

Bakterial oksidlanish va ishqorlanish jarayonlarining kinetikasini o‘rganishda, ko‘plab olib borilgan tadqiqotlar shunday xulosaga olib keldiki, fermentlar tomonidan katalizlanadigan oksidlanish jarayoni tezligi biomassa miqdoriga ayrim chegaralarda proporsional ravishda teng. Temirning oksidlanishida bu chegara 0,05-2,5 g/l biomassani xul vazn buyicha tashkil etadi. Shuning uchun bakterial oksidlanish va ishqorlanish tezligini oshirishning yullaridan biri konsentrlangan biomassani qullash. Bunda, birinchidan, jarayon tezligi usadi, ionlarning ishqorlanish natijasida Eritmaga utgan ingibirlash ta’siri pasayadi. Ishqorlanishda maxuslotlarning tarkibi murakkab bulganda bunday kup biomassaning miqdori qo’llanilishi juda muhim. Kulturaning baland zichlik populyasiyasini yaratish uchun sentrifugada yig‘ish, separatsiya qilish, elektrokimyoviy, xemostat etishtirish, immobilizatsiya qilish va aylanma Eritmalarni ishlatish usuli qo’llaniladi.

Ma’lumki, qo’llaniladigan bakterial ishqorlanishning barcha idishdagi, Yer osti va tudadagi usullarida faollashgan va adaptatsiya bo‘lgan birmassa qaytmasdan, produksion Eritmalarda yoki pulpa bilan yo’qolib ketadi.

Biomassa qaytarilib ishlatilganda, pulpadagi faol xujayralar miqdori oshib, bakterial Eritmalarning oksidlash imkoniyati va uskunalar unumdorligi yaxshilanadi.

Elektrokimyoviy etishtirish usuli barcha qo‘llaniladigan usullardan unumliroq, lekin elektrokimyoviy kultivatorda chidamli kulturani 72-96 soatda ustirish, kulturaning adaptiv hususiyatlarini Uzgartirmaydi. SHuning uchun bunday kulturani idishdagi bakterial ishqorlanish texnologiyasida qullasa buladi va jarayon boshlanishida adaptiv hususiyatlarga ega bo’lgan kulturani ishlatib uni optimal rejimga kiritish ancha osonlashadi. Keyinchalik biomassaning miqdorini ko’paytirish uchun qaytarilgan Eritmalardan foydalaniladi, yoki biomassa Eritmalardan separatsiya va sentrifugalash usuli bilan ajratilib olinadi.

Oltinmishyakli konsentratlarni ishqorlaganda, undagi arsenopiritning ishqorlanish tezligi tuliq biomassa miqdoriga bog‘liq. Agarda biomassa zichligi quruq vaznda 0,025 g/l bulganda 0,5 g/l mishyak 30 soat ichida ishqorlanadi, biomassa zichligi 0,5 g/l da Eritmaga mishyakning 9 barobar ko‘p o‘tishi kuzatilgan. Oltin mishyakli konsentratlar ishqorlanganda biomassa miqdorining, oksidlanmagan temirning va ishlatiladigan pulpaning qattiq zichligining mutanosibligi 1:4:100 optimal hisoblanadi. Bunday mutanosiblikda 65 soat ichida sulfidli mishyak tarkibi 3,5 barobar kup ishqorlanadi, miqdori kam bulgan biomassa ishlatilganda - 120 soatda bu natijaga Erishiladi, yoki 2 barobar sekin.

Ishqorlanishning texnologik jarayonlari davomida biomassa miqdorini aniqlash uchun ekspress usul qo’llaniladi. Uning asosida sintrifugalash bo‘lib, unda xujayralar miqdori quyidagi formulaga asosan aniqlanadi:

x= m*3,8*10⁹ (2)

bunda x – xujayralar soni 1 ml;

m – bakteriyalar massasi, g/l xul vazn bo’yicha.

Xujayralarning miqdorini yig‘ish usullari, ularning Eritmalardagi vaznini 3-5 g/l va undan ham ko’proq - 10¹⁰- 10¹¹xuj/ml.

Qattiq tashuvchida yig‘ilgan immobillangan (yig‘ilgan) biomassani oksidlanmagan temirning bakterial ishqorlanishida qo’llash, oksidlanish muddatini 2-3 martagacha qisqartiradi.

Idishdagi ishqorlanish usuldagi qo‘llaniladigan va bakterial oksidlanish jarayonini yaxshilaydigan spetsifik nazorat ko’rsatkichlaridan ishqorlanadigan pulpaning zichligi, mahsulotning yirikligi va uning tayyorlash uslubi, ishqorlash loyixasi, qaytarilgan Eritmalarni qo’llash usuli, va ishqorlanib bo‘lgan maxsulotlarga talablar va h. Ushbu parametrlar avvalambor texnologik loyixa tuzilishini, jarayon rejimini va uning apparatlar ketma-ketligini belgilaydi.

Tarkibi murakkab moddalardan iborat bo‘lgan, konsentrat va mahsulotlarni ishqorlaganda, hisobga ular tarkibidagi minerallarning yirikligi, ular zarrachalari bir biri bilan qushilganligi, granulometrik tarkibi, ishqorlanishning tuliqligini va uning kinetik yunalishini yuqorida ko‘rsatilgan parametrlar nazorati bilan ta’minlaydi.

Idishdagi ishqorlash jarayoniga asosan gravitatsion va flotatsion usulda boyitilgan va xar xil yiriklikdagi mahsulotlarni ishlatishadi. Bakterial ishqorlanishdan oldin 1-2 mm yiriklikdagi gravitatsion, tarkibida oltin bor konsentratlarni qushimcha tarzda maydalashadi 80-90% foizi minus 0,074 mm yiriklikda, yoki flotatsion konsentratlar yirikligigacha. Bunday maydalashdan maqsad, bakterial ishqorlash Eritmalari uchun maxsulot tarkibidagi minerallarni tuliq ravishda ochib bakteriyalar uchun qulaylik yaratish.

Boshlang‘ich mahsulot qancha mayda bulsa, ishqorlash tezligi shunchalik baland bo’lib mikroorganizmlar faolligi ham yuqori bo’ladi. Maxsulot qancha mayda bo’lib, bakteriyalarning faolligi qanchalik baland bulishi, mineral substrat – sulfid minerallarining maydoni kattalashadi va mikroorganizmlar uchun energetik ozuqa manbai ko’payadi.

Oltinmishyakli, xar xil mineral tarkibga ega konsentratlarning ishqorlanishdan oldingi yirikligi 90-95% foiz sinfi minus 0,074 mm dan kam bulmasligi kerak (bunda 80-85% sinfi minus 0,044 mm atrofida buladi), ayrim xollarda esa, masalan, arsenopiritning juda yupqa zarrachalari bulganda, yiriklik sinflari 90-98% foizi minus 0,044 mm bulishi shart.

Oltinning eng yuqori ajratib olish kursatkichlari konsentratning yirikligi 88% foiz sinfi minus 0,044 mm ga teng bulganda olingan edi. Mayskiy konining konsentratlari uchun urtacha yirikligining 90-95% foizi minus 75 mkm tashkil etgan (unda 86% foizi minus 44 mkm ga teng). Bunday yiriklikdagi arsenopiritning ishqorlanish tezligi ko’payib, ishqoriy Eritmaga mishyakning ajralishi ham ko’paygan va sianlashda oltinning kup miqdorda olinishi kuzatilgan.

Ishqorlanadigan konsentratlarning tarkibining granulometrik O’zgarishi yiriklik bilan bog‘liq. Agar boshlang‘ich konsentratda yirikligi minus 0,044 mm tarkibi 57% foizni tashkil qilsa, birinchi ishqorlanish pog‘onasidan keyin bunday yiriklikdagi materialning miqdori 84% foizga etadi va 0,020 mm maxsulotning miqdori 2 barobar ko’payadi.

Ishqorlanish mahsulotlarining granulometrik tarkibining vaqt o‘tishi bilan O‘zgarish darajasi, yupqa oltin zarrachalarining optimal ochilishini ta’minlash vaqtini aniqlab va ishqorlanishning texnologik loyixasini mukammallashtirishga imkon bYeradi. Sulfidlarning eng kup miqdori asosan birinchi 24-48 soatda oksidlanadi va oksidlanish darajasi bu vaqtda 60-70% foizni tashkil etadi. Shuning uchun ishqorlanadigan pulpadan parchalangan sulfid minerallarining minus 0,044 mm zarrachalarini ajratib olib, ularni sianlashga junatish maqsadga muvofiqdir. Bunday mayda mahsulotning miqdori boshlang‘ichiga nisbatdan 40-60% foizni tashkil etadi va undan ajratib olinadigan oltin miqdori 90 va undan ziyod foizga ega. Masalan May konining konsentratlarining bakterial oksidlanishda parchalangan sulfidlarning birlamchi miqdori 67% foizni tashkil etgan, lekin undan ajratib olinadigan oltin miqdori 96% foizgacha etgan.

Kukpatas konining konsentratlari bakterial ishqorlanganda, minus 0,044 mm mayda sulfidlardan birinchi pog‘onada ajratilgan mahsulot sianlanganda, 90-92% foiz oltin ajralib chiqdi, uning qumli fraksiyasidan sianlangan oltin miqdori esa 81% foizdan oshmadi. Pulpadan ishqorlangan mahsulotni ajratib olish natijasida ishqorlanish vaqtining umumiy miqdorini 2 barobar kamaytirdi, ya’ni 42 soatga.

Ishqorlanadigan pulpaning zichligi ham idishdagi ishqorlash jarayonida alohida ahamiyatga ega, chunki o‘ ishlab chiqarish jarayonining qattiq faza buyicha unumdorligini va jarayonning texnik-iqtisodiy kursatkichlarini belgilaydi.

Metallarni ajratib oladigan yuqori kursatkichlar uchun statik sharoitlarda kuchli suyultirilgan pulpalarda amalga oshiriladi (T:J = 1:50 ). Kukpatas konining oltinmishyakli konsentratining tarkibidagi 10% foiz mishyak bulganda, Q:S (qattiq:suyuq) tarkibining optimal mutanosibligi 1:30 dan 1:50 tashkil etdi va bunda 88% foiz mishyak 100 soat ichida suyuq fazaga ajralib chiqdi. Q:S (T:J) 1:10 ga ko’paytirilganda mishyakning suyuq fazaga ajralishi atigi 30% foizni tashkil qildi, xujayralar miqdori esa 10⁶ dan 10² xuj/ml gacha kamaydi. Xujayralarning faolligi ham ancha pasaydi. Bakteriyalar faolligining bostirilishining sabablaridan biri arsenopiritning oksidlanishi natijasida Eritma da mishyak maxsuloti miqdorining ko’payganligi buldi. Agarda Q:S= 1:50 da mishyakning miqdori 1,15 g/l bulsa, Q:S = 1:10 da esa uning miqdori 2,5 g/l gacha ko’payadi.

Quyuq pulpada mikroorganizmlar rivojlanishini optimal rejimda saqlash uchun Eritmani doimiy ravishda almashib oqib turadigan ishqorlash texnologiyasida ishlatib turish taqozo etiladi. Ishlab chiqarish sharoitida, sanoatda ishlatiladigan idishdagi ishqorlash uskunalarining ishlatish jarayonida bakteriyalarning yuqori faolligini va sulfidlar oksidlanishining yuqori tezligini Q:S= 1:4÷1:5 ushlab turish maqsadga muvofiqdir. Bunday mutanosiblikda boshlang‘ich mahsulotdagi va qaytarib ishlatiladigan Eritmalardagi mishyakning miqdoriga qarab, suyuq fazadagi mishyak miqdori 3 dan 8 g/l gacha bo’ladi. Mishyakning miqdori 8 g/l dan ziyod bulsa bakteriyalar faolligi 2-2,5 dan 0,6 g/l*soat gacha pasayadi biomassa zichligi yuqori bulganiga qaramasdan (2*10¹⁰ xuj/ml). Bunday sharoitda suyuq fazada Fe (III) ning miqdori 40 g/l gacha ko’payishi kuzatilgan, bu ham bakteriyalar faolligini pasaytiradi.

Bundan juda muhim texnologik xulosa kelib chiqadi: tarkibida mishyagi kup (8-10% foizdan ziyod) oltinmishyakli konsentratlar ishqorlanishida baomassaning yuqori faolligini saqlab turish uchun suyuq fazadan mishyakning va temirning (III) erigan turlarini ajratib olish taqozo etiladi, chunki ular–xujayralar rivojlanishining ingibitorlari. Tarkibida 2-3% foiz mishyagi bor konsentratlarning ishqorlanishida Q:S mutanosibligini 1:3 da ushlasa bo’ladi.

Zichligi baland pulpalarning ishqorlanishida aeratsiya va qorishtirish rejimlari katta ahamiyatni kasb etadi va bular pulpaning kislorod va karbonat angidridi bilan tuyinishini ta’minlab qulay sharoitlar yaratadi. Qorishtirish va aeratsiya sifati O’z navbatida ishqorlanishda qo’llaniladigan apparat turiga bog‘liq. Optimal qorishtirish va aeratsiyadan tashqari ishqorlaydigan uskunalar qushimcha ravishda ma’lum vaqt ichida ishqorlanish siklining berilgan muddatida kislorod, karbonat angidrid va issiqlik darajasini utkazuvchanligini ta’minlashi shart.

Bakterial ishqorlashning doimiy ravishda utkaziladigan birinchi kattalashtirilgan tadqiqotlari pnevmatik “pachuk” deb nomlanuvchi apparatlarda utkazilgan. Bunday apparatlarda zich pulpaning aeratsiya va qorishtirish rejimining etishmovchiliklari kursatilgan va qoldiq kislorodning miqdori 1 mg/l oshmagan. Shuning uchun, hozirgi vaqtda asosiy apparatlar turi sifatida mexanik qorishtirish va majburiy havo xaydaydigan hususiyatlariga ega zanglamaydigan pulatdan yasalgan reaktorlar (idishlar) qo’llaniladi.

Pulpaning reaktorlarda qorishtirilishini 6-qanotli turbinalar bajarishadi, oxirgi vaqtlarda ularni uqli oqimli impellerlar bilan almashtirishdi. Radial oqimli turbinalar pulpani effektiv ravishda havo bilan ta’minlaydi, lekin ularning past qorishtirish hususiyatlari bo’lib kup elektr manbai iste’mol qilishadi, uqli oqimli impellerlar esa yaxshi qorishtirib kam elektr manbai iste’mol qilib, yuqori qorishtirish tezligi bilan biomassaga salbiy ta’sir ko’rsatishmaydi. O’qli oqimli impellerlar bilan ta’minlangan uskunalarning ishlab chiqarish unumdorligi turbinali uskunalarga nisbatdan 2 barobar ziyod.

Tarkibida oqimni aylantirishga qarshi quyilgan tusiqli impellerlarda, Eritmadagi 2,5 mg/l miqdordagi kislorodning ishlatilishi urtacha 15% foizni tashkil etadi (masimum 25%). Kislorod almashinuvining unumdorligi 0,55/KVt*soat tashkil etdi.

“Kongress” fabrikasidagi (Kanada) ishlab chiqarish hajmi 113 t/sutkada va reaktorlar miqdori 10 (225 m³ xar biri) 1 tonna konsentratni qorishtirish va havo bErish uchun elektr quvvatining sarfi 104 kvtsoatni tashkil qildi. Bakterial ishqorlanish usulida energiya quvvatining sarfini kamaytirishni havo sarfining, aeratsiya darajasining, qorishtirish va ishlatiladigan pulpaning zichligini ko’paytirish yullari bilan kamaytirish mumkin. Qiyin ishqorlanadigan oltinmishyakli konsentratlarning qayta ishlatish uchun bioreaktorlarning yangi loyihalari ishlab chiqarilmoqda

Baley tajriba fabrikasida va “Irgiredmet” institutida bakterial ishqorlanish uchun parda (jalyuzi) turidagi uchliklar (nasadkalar) pulsatsiya kolonnalariga o’rnatilib, ularga 20⁰ burchagi egilgan kurakchalar (lopatkalar) quyilib sinalgan. 1 m³/min va 1m³ kolonnaning ishchi xajmiga havoning energiya sarfi 1,5-2 barobar kamaygan. 6 pachukning o’rniga bakterial ishqorlanishning sikli bir dona kolonnada bajarilishi mumkin va uning urtacha ishlab chiqarish unumdorligi pachuklarga nisbatdan - 2-3 barobar ziyod.

Aylanuvchi barabanlarda utkaziladigan bakterial ishqorlanishi ham ishqorlanish unumdorligini oshirib, pulpaning zichligi va bakterial oksidlanish tezligini ko’paytirishga imkoniyat yaratadi.

Savollar: