Islom karimov nomidagi toshkent davlat texnika univyersiteti

24- Ma’ruza

Mavzu: Bakterial oksidlanish va sulfidli minerallarni tanlab eritish
Reja

1. 
   Bakterial oksidlanish jarayoni
   
2. 
   Sulfidli minerallarni tanlab eritishning mohiyati
   

Oltin-mishyakli konsentratlarning bakterial ishqorlanishida, pulpaning suyuq fazasidagi mikroorganizmlar, ya’ni “erkin suzuvchilar”, yutiladigan umumiy kislorodning 1% foizi atrofida iste’mol qilishadi.

Buni shunday tushunish mumkin, oksidlanmagan temir bakteriyalar uchun substrat vazifasini utab va suyuq fazadagi bakteriyalar miqdori 10⁸ - 10⁹ xuj/ml –ni tashkil etsa, umumiy miqdor hisobidan temir 5% foizni tashkil etsa, oksidlangan temir miqdori 10-15 g/l –gacha boradi. SHuning uchun pulpaning suyuq fazasi tomonidan yutiladigan kislorod, sulfid minerallar yuzasidagi oksidlanmagan temirning oksidlangan temir sulfati bilan utgan kimyoviy reaksiya tufayli, suyuq fazaga utib, bakterial oksidlanish bilan bog‘liq bo’ladi. Bunday bakteriyalar potensial faol hisoblanib, oksidlanadigan substrat borligida, oksidlanishda ishtirok etishi mumkin.

Konsentratlarning bakterial oksidlanishida iste’mol etiladigan umumiy kislorod (95%), sulfid minerallariga joylashgan bakteriyalarning oksidlashi va rivojlanishi uchun sarflanadi.

Bakteriyalar minerallar yuzasida juda mahkam o’rnashishadi. Masalan, oltinmishyakli konsentratning bakterial ishqorlanishidan keyin, biokek uch marta yuvilib bulganidan keyin ham, kislorodning iste’mol qilinishi faqatgina 1,16 barobar pasaydi.

Oltinmishyakli konsentratning bakterial ishqorlanishida, pulpaning qattiq fazasida 70-80% foiz hujayra o‘rnashib oladi va atigi 20-30% foizi suyuq fazada “erkin suzib” yurishadi. Ishqorlanadigan konsentratning 15-16% foizga yaqin umumiy yuza maydonida sorbsiya bo‘lgan bakterial xujayralari bilan egallangan, va asosan ular arsenopiritda faol o‘rnashadi, uning ishqorlanishiga ular ko‘proq adaptatsiya (urgangan) bo‘lgan. Uzluksiz ishqorlanish jarayonida, bakteriyalarning qattiq fazadagi muvozanatli konsentratsiyasi 20 minut ichida amalga oshiriladi. Adaptatsiya bo‘lgan kulturani qo‘llash, sorbsiya bo‘lgan xujayralarning 8% foizdan 95% foizgacha umumiy miqdoridan ko‘payish imkoniga ega.

Sulfid minerallarining bakterial oksidlanish va ishqorlanish mexanizmlarini o‘rganishdan oldin, asosiy termodinamik qonuniyatlari qo‘llaniladi va ular mineral substratlarning oksidlanishiga hos. Ushbu maqsadni amalga oshirish uchun Purbe diagrammalari (-pH) qo‘llaniladi va ular termodinamik tizimning pH muhit kursatkichini, mineral va muhitning potensialini mustahkam va stabil holatini aniqlashga yordam beradi.

Bakterial ishqorlanish (BI) sharoitidagi pirit, arsenopirit va pirrotinning termodinamik holatining tahlili va elektrokimyoviy o‘zgarishlar shuni tasdiqlashdiki, mikroorganizmlar, o‘zlarining fermentlarining biokatalitik hususiyatlariga asosan, bakterial ishqorlanish jarayonida, bevosita sulfid minerallarining kristallik panjara elementlarini oksidlaydi. Sulfid minerallari faol bakterial oksidlanish va ishqorlanish davrida, termodinamik mustahkamligini yo’qotadi va kerakli miqdorda erkin energiya zapasi paydo buladi, va u A.ferrooxidans mikroorganizmlarining rivojlanishi uchun sarflanib, natijada 12 kilokaloriyadan kam bo‘lmagan kuchli issiqlik reaksiyasi paydo bo‘lishida qatnashadilar. Arsenopiritning bakterial ishqorlanish natijasida, oksidlangan temir uzluksiz eritma va cho’kmada yig‘iladi. Uning konsentratsiyasining ko‘payishi arsenopirit oksidlanishida, oksidlanmagan temirning bakterial oksidlanishi tufayli amalga oshadi:

2Fe₂SO₄ + H₂O + 0,5O₂=Fe₂(SO₄)₃ + H₂O (9)

Arsenopiritning BI, temirning sulfat kislotali pH muhitidan gidroksid holatida Cho’kishiga nisbatdan kislotaligi pastroq, shuning uchun, ma’lum miqdorga etganidan keyin, oksidlangan temir sulfati gidrolizlanib, gidroksid holatiga utib chukmaga tushadi va bir vaqtning uzida muhitning kislotaligini oshiradi:

Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O= 2Fe₂(OH)₃ + 3H₂SO₄ (10)

Oksidlangan temir, bundan tashqari, mishyak bilan temir arsenatlarini paydo qildiradi, ular ham chukmaga tushadi, lekin ushbu holat, temir Cho’kishiga nisbatdan, pH muhitining past kursatkichlarida kuzatiladi.

Paydo bulgan chukmada, temir ko’pincha uch valentli holatda bo’ladi. Masalan, toza arsenopiritning BI, chukmadagi uning miqdori, umumiy Eritma va chukmadagi temir miqdoridan 50% foizidan ziyodini tashkil etadi. Eritmadagi oksidlanmagan temir miqdori, biomassaning zichligi va faolligiga bog‘liq. Masalan, Baqirchiq konining konsentrati, BI jarayonida, biomassaning zichligi 2,5 g/l bulganda, faolligi 3-4 g/l soat bo’lganda, umumiy temir miqdoriga nisbatdan, ikki valentli temir miqdori 2-10% foizni tashkil etadi.

Arsenopiritdagi mishyak BI da, Eritma va chukmaga, ham uch, ham besh valentli holatda utadi. eritmada, u ko’pincha o-mishyakli va o-mishyaksimon kislotalar holatida bo’ladi. Mishyakning Eritmadagi miqdori, muhitning pH kursatkichiga, mishyak va temirning Eritmadagi miqdori va valentligiga bog‘liq. Agar Eritmadagi As³⁺ va As⁵⁺ mutanosibligi 5:1 tashkil etsa, chukmadagi uning mutanosibligi 2,5:1–ga barobar, chukmadagi umumiy temir va umumiy mishyak mutanosibligi 1,1:1, Eritmada esa 0,9:1 ga teng bo’ladi.

Biomassa yordamida oltinmishyakli konsentratlar ishqorlanganida, uning faolligi 6 g/l^.soatga etganda Eritmadagi mishyak ko’pincha 5+ oksidlanish darajasida bo’ladi. Eritmadagi mishyakning urtacha 75% foizidan ziyodi beshvalentli mishyak moddalari tarkibi bilan aniqlangan.

CHukmadagi mishyak va pH kursatkichi bilan bulgan aniq bog‘liqlik bo’lib, bunday bog‘liqlik ishqorlanish muddati O’zgarishi bilan o’zgaradi. Ishqorlanishning birinchi soatlarida, chukmadagi mishyakning miqdori kamayib, kislotalik ko’payadi va pH kursatkichi 1,6 –ga etganda mishyakning hammasi erigan holga o’tadi. Lekin, keyinchalik pulpada organik moddalar va mishyakning miqdori 15 g/l –gacha ko’payib yig‘ilganda, chukmadagi uning miqdori muhit kislotaligi oshishi bilan birga yana ko’payadi va umumiy ishqorlangan mishyakga nisbatdan 80% -gacha etadi.

Arsenopirit va oltinmishyakli konsentratning bakterial oksidlanishida sulfid oltingugurtining O’zgarish holati urganilganda, pulpada elementli oltingugurt yig‘iladi va uning miqdori jarayonning oxiriga kelib umumiy ishqorlangan oltingugurtning 60% foizigacha etadi (arsenopiritning BI) va 30-40% foizni (oltinmishyakli konsentratning BI) tashkil etadi.

Oltingugurtning oraliq moddalari ham yig‘iladi (20% foizgacha), lekin ularning miqdori, jarayon oxiriga kelib, sulfat-ionlar holatigacha oksidlanish sababli kamayadi.

Arsenopiritning kimyoviy va bakterial oksidlanishidagi paydo bulgan mahsulotlar tarkibi bir biridan katta farq qilishadi. Kimyoviy oksidlanishda arsenopirit yuzasida gyotit HFeO yoki gidrogyotit HFeO₂^. nH₂O paydo bo’ladi. Ular uch valentlik temir gidroksidi namunalarining quritilishida paydo bulishadi, ularning miqdori, umumiy yuza moddalarga nisbatdan 30-40% foizni tashkil etadi va ularning tarkibida 10% foiz elementli oltingugurt bor. SHunday qilib, arsenopiritning kimyoviy oksidlanishida, uning yuza qismida oksidlangan temir sulfati paydo buladi, uning bir qismi va elementli oltingugurt Eritmaga utadi. Kimyoviy oksidlanish jarayoni shuning bilan yakunlanadi.

Aresnopiritning bakterial oksidlanishida, uning yuza qismida paydo buladigan asosiy mahsulot elementli oltingugurt bo’lib, uning miqdori endi 50% foizni tashkil etadi va kimyoviy oksidlanishga nisbatdan 5 marotaba ko’proq. Ushbu elementli oltingugurt, huddi oksidlanmagan temirning oksidlanishiga uxshab, uzluksiz ravishda bakteriyalar tomonidan SO₄^2- holatiga utkaziladi.

SHunday qilib, mikroorganizmlarning sulfid minerallari yuzasi bilan bulgan aloqasida, oksidlangan sulfidlarning qattiq mahsulotlari paydo buladi – elementli oltingugurt va oksidlanmagan temir, ular uz navbatida, bakteriyalar tomonidan mineral yuzasi va Eritmada oksidlanishadi.

Arsenopiritning bakterial oksidlanishida paydo buladigan elementli oltingugurt kristallik tuzilishga ega bo’lib, tabiiy ortorombik oltingugurt tuzilishidan farq qiladi. Ushbu oltingugurt, huddi selenning modifikatsiyasi singari, oltingugurt deb ataldi. Elementli-oltingugurt Portugaliyaning issiq oltingugurtli buloqlarda aniqlangan va ular tarkibida tion termofil bakteriyalari bulgan.

Bakterial oksidlanish va ishqorlanish jarayoni, shunday qilib, ikkita davrga bulinadi va ulardagi kechadigan O’zgarishlar bir biri bilan chambarchas bog‘liq. Birinchi davr–minerallar kristallik panjarasining kimyoviy vositalar–kislorod, oksidlangan temir va bakteriyalarning fermentli tizimlari yordamida bevosita oksidlanishi. Mineralning oksidlanish davrida o‘ destruksiyaga (buzilishga) uchraydi, ya’ni ishqorlanadi. Ikkinchi davr–sulfid minerallari-oksidlanmagan temir va elementli oltingugurtning bakteriyalar tomonidan bevosita oksidlanishi.
Takrorlash uchun savollar.

1. Piritning oksidlanish jarayonida qanday moddalar paydo bo’ladi?

2. Arsenpiritning oksidlanish jarayonida qanday moddalar paydo bo’ladi?

3. Sulfid oltingugurtiga tushuncha bering?

4. Sulfid minerallarining bakterial oksidlanish va ishqorlanish jarayoni qaysi ikki davrdan iborat?