NOWOCZESNE METODY PRZERÓBKI RUD MIEDZIONOŚNYCH

Transkrypt

1 AGNIESZKA SZUBERT ANDRZEJ GROTOWSKI Rudy Metale R nr 8 UKD : :622.7: :669.52: NOWOCZESNE METODY PRZERÓBKI RUD MIEDZIONOŚNYCH Przedstawiono ogólne zagadnienia dotyczące rozwijającej się w ostatnich latach nowej technologii odzysku metali z materiałów mineralnych, bazującej na procesach biotechnologicznych (bioługowaniu), w aspekcie zastosowań do przeróbki rud miedzionośnych. Omówiono podstawy tego procesu: mechanizm ługowania poszczególnych minerałów miedzi, stosowane mikroorganizmy, warunki prowadzenia procesu, podstawowe czynniki wpływające na przebieg i wydajność procesu. Przedstawiono także przykłady zastosowań technologii opartych na bioługowaniu do odzysku miedzi z rud i koncentratów. Słowa kluczowe: bioługowanie, rudy miedzionośne, mechanizmy bioługowania, warunki bioługowania, zastosowania bioługowania na skalę przemysłową NEW METHODS OF COPPER-BEARING ORES TREATMENT The article presents the main aspects concerning the new, developing in the recent years technology for metals recovery from copper-bearing ores, based on biotechnology, i.e. the bioleaching. The basis of bioleaching, such as copper minerals bioleaching mechanisms, micoorganisms using, the process conditions and main parameters influencing its effectiveness were shortly discussed. The main examples of the bioleaching applications for copper-bearing ores treatment are also presented. Keywords: bioleaching, copper-bearing ores, bioleaching mechanisms, bioleaching conditions, bioleaching industrial applications Wprowadzenie Procesy otrzymywania metali nieżelaznych przez wiele lat kojarzone były ze szkodliwymi technologiami hutniczymi. W związku jednak z coraz większym tempem rozwoju gospodarczego oraz w miarę wzrastających zagrożeń ekologicznych, zaczęły pojawiać się inne, alternatywne dla hutnictwa technologie. Zaliczyć do nich można głównie procesy hydrometalurgiczne oraz biohydrometalurgiczne, które z uwagi na szereg uwarunkowań, takich jak: wyczerpywanie się złóż bogatych surowców, istnienie zasobów surowcowych o specyficznym składzie, wzrastająca systematycznie ilość odpadów poprzeróbkarskich, półproduktów, których przetwarzanie tradycyjnymi metodami nie jest skuteczne, a także ze względu na zwiększone w ostatnich latach restrykcje dotyczące ochrony środowiska, znajdują coraz większe zastosowanie. W niniejszej pracy dokonano omówienia procesów biohydrometalurgicznych mających zastosowanie do przeróbki rud miedzionośnych. Podstawy bioługowania znane są od wielu lat. Pierwsze udokumentowane zastosowania tego procesu do odzysku miedzi z odpadów kopalnianych datują się na lata sześćdziesiąte [25, 37], gdzie stwierdzono, że głównym czynnikiem ługujacym miedź z minerałów siarczkowych (ze stumetrowej wysokości hałdy odpadów z kopalni Kennecott Bingham, Utah, USA) są jony żelaza(iii), których wysokie stężenie w roztworze ługującym utrzymywane jest dzięki aktywności autotroficznej bakterii kwasolubnej Thiobacillus ferrooxidans (w obecnej nomenklaturze: Acidithiobacillus ferrooxidans). Od tego czasu dokonano ogromnego postępu w zakresie wiedzy na temat procesu bioługowania, które aktualnie wykorzystywane jest do odzysku metali, takich jak miedź, złoto [26], uran (Portugalia, Chiny, Hiszpania) cynk [20, 33] czy kobalt (instalacja w Kasese, Uganda). Poznano szereg mechanizmów tego procesu, zidentyfikowano wiele mikroorganizmów zdolnych do bioutleniania i roztwarzania minerałów siarczkowych, zaś przeprowadzone analizy kinetyki procesu pozwoliły na opracowanie i zastosowanie technologii odzysku tych metali na skalę półprzemysłową. Mechanizmy bioługowania minerałów miedzi Bioługowanie polega na bezpośrednim lub/i pośrednim utlenianiu minerałów siarczkowych w obecności żelaza w środowisku. Jako akceptor elektronów w tych reakcjach służy tlen. Typowym źródłem energii jest proces utleniania pirytu przez bakterie, przedstawiony ogólnym równaniem (1) [17]. 4FeS O 2 + 2H 2 O 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2H 2 SO 4 (1) W mechanizmie bezpośrednim bioługowania (ang. direct bacterial leaching) ma miejsce fizyczny kontakt komórki bakteryjnej z powierzchnią minerału siarczkowego [6]. W wyniku tego, najpierw mamy do czynienia z roztwarzaniem siarczku metalu, a następnie z utlenieniem grupy siarczkowej do siarczanu. Wyjaśniono także, w jaki sposób utleniane są minerały, będące siarczkami innych metali, które w środowisku kwaśnym utleniane są tylko w obecności jonów żelazawych. Proces bezpośredniego utleniania siarczków metali można Dr inż. Agnieszka Szubert, dr inż. Andrzej Grotowski KGHM CUPRUM Sp. z o.o. CBR, Wrocław. 467

2 zapisać ogólnym równaniem (2) [9, 27]. MeS + 2O 2 + bakterie MeSO 4 (2) gdzie Me metal Powstały w procesie bioługowania bezpośredniego kwas siarkowy i siarczan żelaza(iii) (równanie 1) są czynnikami silnie utleniającymi, powodującymi dalszą korozję minerału. Reakcje utleniania wywołane przez związki żelaza(iii) określa się jako mechanizm pośredni bioługowania (ang. indirect bacterial leaching), zaś powstające w wyniku reakcji siarczan żelaza(ii) i siarka elementarna są ponownie utleniane na drodze mikrobiologicznej [34]. Reakcje, opisujące bioługowanie pośrednie siarczków metali, można zapisać równaniami (3), (4), (5) [6, 23, 27] MeS + Fe 2 (SO 4 ) 3 MeSO 4 + 2FeSO 4 + S 0 (3) Powstające w tej reakcji (3) jony żelaza(ii) są ponownie utleniane przez bakterie FeSO 4 Fe 2 (SO 4 ) 3 (4) bakterie W wyniku reakcji opisanej równaniem (3) wzrasta również stężenie siarki elementarnej, która także jest utleniana z udziałem bakterii (5). W tym przypadku są to zazwyczaj mikroorganizmy z rodzaju At. ferrooxidans, ale reakcja zachodzi o wiele szybciej, kiedy w roztworze obecne są także bakterie At. thiooxidans (utleniające siarkę elementarną) [6]. 2S 0 + 3O 2 + 2H 2 O + bakterie 2H 2 SO 4 (5) Ponadto w ostatnich latach zidentyfikowano także inne mechanizmy bioługowania poszczególnych minerałów. Rohwerder [30] wnioskuje, że mechanizm bioługowania zależy od konfiguracji elektronowej siarczków metali. Jeżeli pasma walencyjne siarczków powstają jedynie z orbitali atomów metalu (np. FeS 2, MoS 2,), siarczki te nie są atakowane przez protony i mamy do czynienia z mechanizmem tio- a siarczanowym. Natomiast siarczki metali, których pasmo walencyjne zbudowane jest z orbitali metalu i siarki (np. CuFeS 2 ) bioługowane są za pośrednictwem mechanizmu polisiarczkowego [33] (rys. 1a). Z kolei w artykułach Tributscha [35] czy Rawlingsa [28] wyróżniono trzy rodzaje mechanizmów bioługowania, jakie możliwe są w trakcie procesu: pośrednie, kontaktowe oraz kooperacyjne (rys 1b). Z kolei hipoteza, którą opisano mechanizm elektrochemiczny, oparta jest na różnicy potencjałów elektrochemicznych minerałów wchodzących w skład rudy i roztworu ługującego. Jeśli połączone są ze sobą minerały o dużej różnicy potencjałów elektrochemicznych, powstaje ogniwo galwaniczne, w którym na anodzie zachodzi proces utleniania. Przykładem jest połączenie pirytu (katody) i chalkopirytu (anody). Elektrony przepływają od chalkopirytu poprzez piryt (o właściwościach półprzewodnika) do roztworu i przenoszone są na drodze biologicznej na ostateczny ich akceptor tlen. Na powierzchni chalkopirytu powstaje warstwa siarki i polisiarczków, łatwo poddająca się działaniu bakterii. Bakterie utleniają również przechodzące do roztworu jony Fe 2+ do Fe 3+. Powstający kwas siarkowy(vi) i siarczan żelaza(iii) na drodze chemicznej utleniają obydwa minerały [34]. Jest wysoce prawdopodobne, że na podobnej zasadzie bioługowaniu ulega także bornit (Cu 5 FeS 4 ) [5]. Mechanizm bioługowania poszczególnych siarczków miedzi może więc przedstawiać się następująco. W procesie uwalniania Cu z chalkopirytu (CuFeS 2 ) [11, 32], jako etap wstępny proponuje się utlenianie chalkopirytu tlenem rozpuszczonym w wodzie, zachodzące zgodnie z równaniem (6). W mechanizmie pośrednim (7), (8) zadaniem bakterii ma być utlenianie jonów Fe 2+ do Fe 3+, których zadaniem jest chemiczne utlenianie siarczku metalu w rudzie. Mechanizm zaś pośredni zachodzić ma według klasycznego, przedstawionego na rysunku 1 schematu (równania: 3, 4, 5). b CuFeS 2 + O 2 + 4H + = Cu 2+ + Fe S 0 + 2H 2 O (6) 4Fe H + + O 2 = 4Fe H 2 O (7) CuFeS 2 + 4Fe 3+ = Cu Fe S 0 (8) Rys. 1. Mechanizmy bioługowania a tiosiarczanowy (A) i polisiarczkowy (B). Af. Acidithiobacillus ferrooxidans, Lf. Leptospirillum ferrooxidans, At. Acidithiobacillus thiooxidans [30], b bezpośredni (indirect), kontaktowy (contact) oraz kooperacyjy (cooperative leaching) [35] Fig. 1. Bioleaching mechanisms a thiosulfate (A) and polysulfide (B). Af. Acidithiobacillus ferrooxidans, Lf. Leptospirillum ferrooxidans, At., Acidithiobacillus thiooxidans [30], b indirect, contact and cooperative leaching [35] 468

3 Na podobnej zasadzie bioługuje się enargit (Cu 3 AsS 4 ), minerał będący istotnym źródłem miedzi, ale z uwagi na obecność arsenu uważany za minerał wyjątkowo szkodliwy środowiskowo w procesach hutniczych. Szczegółowa dyskusja na temat uwalniania miedzi z tego minerału przedstawiona jest w pozycjach literaturowych [19, 21]. Z kolei Rodriguez [29] dowiódł, że bioługowanie chalkopirytu oparte jest na współdziałaniu (kooperacji) mechanizmu kontaktowego bioługowania (kontakt bakterii z pirytem) zachodzącego prawdodpdobnie poprzez mechanizm tiosiarczanowy, a także pośredniego mechanizmu bioługowania chalkopirytu poprzez mechanizm polisiarczkowy. Miedź może być także ługowana z chalkozynu (Cu 2 S) przez kwas siarkowy(vi), tworząc kowelin (CuS) [1, 14], lub przez jony Fe 3+ powstałe przez bakteryjne utlenianie jonów Fe 2+. Powstały kowelin jest następnie utleniany przez jony Fe 3+ (9), (10), (11) [25]. 2Cu 2 S + 2H 2 SO 4 + O 2 = 2CuS + 2CuSO 4 + 2H 2 O (9) Cu 2 S + Fe 2 (SO 4 ) 3 = 2CuSO 4 + 2FeSO 4 + S (10) CuS + Fe 2 (SO 4 ) 3 = CuSO 4 + 2FeSO 4 + S (11) Rodzaj minerału i związany z nim mechanizm procesu ma bardzo istotny wpływ na szybkość ługowania. Ługowanie na hałdzie chalkozynu oraz kowelinu, w zależności od wielkości hałdy i warunków procesu, wymaga zazwyczaj kilku miesięcy, podczas gdy bioługowanie chalkopirytu wymaga dużo dłuższego czasu, mierzonego w latach. Pokazano, że chalkopiryt ługuje się ok. pięć razy wolniej od chalkozynu [36]. Warunki procesu bioługowania rud miedzionośnych oraz stosowane mikroorganizmy Środowisko prowadzenia procesu bioługowania warunkowane jest ściśle wymaganiami mikroorganizmów. Ekosystemy bioługowania składają się zazwyczaj z kilku gatunków mikroorganizmów żyjących razem, nawet wtedy, kiedy warunki wzrostu dla nich nie są optymalne w warunkach procesu technologicznego. Na przykład wiadomym jest, że At. ferrooxidans i Leptospirillum ferrooxidans, często izolowane z tych samych ekosystemów, mają różniące się optimum ph i temperatury [22]. Fakt ten wpływa na preferencyjność rozwoju danych szczepów bakterii z wyizolowanej lub innej mieszanki mikroorganizmów, w danych warunkach procesowych. Podstawowym warunkiem zastosowania mikroorganizmów do procesu jest ich adaptacja do środowiska reakcji, a przede wszystkim do wysokiego stężenia metali. Mikroorganizmy wykorzystywane do procesów biohydrometalurgicznych można podzielić, stosując jako kryterium podziału źródło węgla, źródło energii lub określając optymalne dla danych mikroorganizmów warunki wzrostu. Najczęściej, do odzyskiwania metali z rud wykorzystuje się bakterie chemolitoautotroficzne, np. At. ferrooxidans, które energię do życia czerpią z utleniania zredukowanych lub częściowo zredukowanych związków siarki do rozpuszczalnego w wodzie siarczanu, a także z utleniania jonów żelaza [6]. Proces przebiega w środowisku tlenowym, a uzyskana energia służy do wiązania dwutlenku węgla, będącego materiałem budulcowym do wzrostu komórek. W procesach bioługowania bardzo istotny jest więc skład roztworu ługującego/pożywki oraz skład ługowanej rudy oraz utrzymanie stężenia tlenu w roztworze na odpowiednim poziomie. Bioługowanie rud siarczkowych zachodzi w środowisku kwaśnym. Temperatura zależy od typu stosowanych szczepów; mezofilne C: np. Acidithiobacillus spp. (At. ferrooxidans, At. Thiooxidans, At. acidophilus) (ph 2 3), Leptospirillum spp. (ph 1,6 1,9), Acidiphilium (ph 2 3), Thiobacillus prosperus, [30], termofilne C: np. niektóre gatunki At. ferroxidans i At. thiooxidans, bakterie z gatunku Sulfobacillus, Sulfolobus (ph 1 2,5), Ferromicrobium, Acidianus (ph 1,5 2,5), Sulfolobus, Metallosphaera, Sulfurisphaera [15, 24] oraz zidentyfikowane w ostatnich latach Thermoplasmales i dwa gatunki Ferroplasma acidiphilum, Acidimicrobium spp. (ph 2, umiarkowane termofile 50 C) oraz Ferroplasma acidarmanus [13, 36]). Dowiedziono, że bioługowanie z zastosowaniem termofili znacząco wpływa na poprawę wydajności ługowania wielu trudnoługowalnych minerałów, takich jak chociażby najbardziej znaczący spośród minerałów miedzi chalkopiryt [12, 25]. Minerał ten bardzo opornie bioługuje się w warunkach mezofilnych, co spowodowane jest pasywacją tuż po częściowej ekstrakcji miedzi. Poza wymienionymi czynnikami, na proces prowadzony w reaktorach mieszalnikowych ma także wpływ rozdrobnienie bioługowanego materiału, szybkość i sposób mieszania (co wiąże się z powstaniem, niekorzystnych dla komórek bakterii, naprężeń ścinających) oraz stężenie fazy stałej w przypadku reaktorów STR (ang. Stirred Tank Reactors) i ARL (ang. Air-lift reactors) stężenie pulpy nie przekracza 20 % [31], choć w niektórych przypadkach ARL stosowano z dobrymi wydajnościami procesu znacznie wyższe stężenia fazy stałej 33 % (ARL) [16], 30 % w kolumnie barbotażowej [10], czy w reaktorze z bębnem obrotowym 30 % [31]. W przypadku ługowania w złożu lub na hałdzie, czynnikiem warunkującym odpowiedni przebieg procesu jest jego porowatość i związana z nią przenikalność roztworu ługującego. Kolejnym aspektem związanym z rodzajem ługowanej rudy są także oddziaływania międzyfazowe (miedzy komórką bakterii a fazą stałą w zawiesinie hydrofobowość). Przykłady zastosowań i procesów biohydrometalurgicznych do odzysku miedzi z rud Pomijając wstępne doniesienia o roli mikrooranizmów w odzysku miedzi, o których wspomniano powyżej, właściwa, przemysłowa aplikacja, zaprojektowana pod kątem kontroli i utrzymywania aktywności mikroorganizmów w procesie bioługowania miedzi na hałdzie, pojawiła się w 1980 r. Była to instalacja w kopalni Lo Aguirre w Chile, której zdolność przeróbcza (w latach ) wynosiła ok. 16 tys. t rudy/dzień [7]. Bioługowanie na hałdzie minerałów, takich jak chalkozyn, prowadzone jest zazwyczaj z rudy o średnicy ziaren 1 4 cm, w zależności od szybkości ługowania, uzysku, kosztów kruszenia i innych aspektów ekonomicznych. Skruszona ruda poddawana jest aglomeracji i formowana w hałdy o wysokości 6 10 m i o długości i szerokości setek metrów. Roztwór ługujący podawany jest zazwyczaj przez zraszanie/skrapianie wierzchnich warstw hałdy. Wypływa- 469

4 Tablica 1 Instalacje przemysłowe bioługowania na hałdzie [25, 36] Table 1 Industrial applications of bioleaching heap leaching [25, 36] Kopalnia/Region Okres pracy instalacji rok Produkcja Cu Lo Aguirre, Chile Cerro Colorado, Chile 1993 obecnie Quebrada Blanca, Chile 1994 obecnie Andacollo, Chile 1996 obecnie Zaldivar, Chile 1998 obecnie Lomas Bayas, Chile 1998 obecnie Cerro Verde, Peru 1977 obecnie 54, Escondida, Chile obecnie Morenci, Arizona 2001 obecnie Equatorial Tonopah, Nevada, Gunpowder Mammoth Mine, Australia, 1991 obecnie Girilambone, Australia Whim Creek and Mons Cupri, Australia 2006 obecnie S&K Copper, Monywa, Myanmar, 1999 obecnie Jinchuan Copper, China 2006 obecnie a t/r. jący z hałdy roztwór ługujący zawiera siarczan miedzi, z którego miedź odzyskiwana jest najczęściej drogą ekstrakcji/wydzielania elektrolitycznego. Produkcja miedzi z tego typu instalacji ługowania chalkozynu wynosi od ok. 10 tys. t Cu/r. w mniejszych instalacjach, do ok. 100 tys. t Cu/r. w większych zakładach. Szereg przykładów instalacji bioługowania miedzi na hałdzie, z uwzględnieniem rocznej produkcji miedzi, przedstawiono w tablicy 1. Doskonałym przykładem takiej instalacji jest Quebrada Blanca (Chile). Zakład bioługowania mieści się na Alti Plano, na wzniesieniu o 4400 m (a więc w warunkach obniżonego ciśnienia parcjalnego tlenu i w znacznie obniżonej temperaturze) i przerabia 17,3 tys. t rudy siarczkowej/dobę. Ruda ta została wstępnie zmielona poniżej 9 mm, poddana aglomeracji i uformowana w hałdę o 6 6,5 m wysokości. Aby utrzymać odpowiednią aktywność mikroorganizmów, hałda jest napowietrzana [8]. Innym sposobem bioługowania w skali przemysłowej jest stosowanie zbiornikowych reaktorów z mieszaniem (ang. tank leaching), przy czym najczęściej stosowane są układy kaskadowe tych reaktorów CSTR s. (ang. Continous Stirred Tank Reactors). Zastosowanie na skalę przemysłową/półprzemysłową kaskad bioreaktorów zapewnia uzyskanie wysokich wydajności, bardzo dobrą kinetykę wzrostu i aktywności mikroorganizmów, a także pełną kontrolę procesu [2] oraz krótki czas trwania procesu [6]. Najczęściej przerabianym typem materiału w tych zbiornikach są koncentraty mineralne [6]. Przykładem procesu z zastosowaniem CSTR s do bioługowania miedzi z koncentratu miedziowego jest proces BioCOPTM, oparty na podstawach technologii BIOX [3]. Schemat procesu odzysku miedzi technologią BioCOPTM przedstawiono na rysunku 2a. Na podstawie badań (trwających ok. 8 lat) powstała przemysłowa instalacja demonstracyjna Chuquicamata Mine w Chile, produkująca 20 tys t Cu/r. [4] (rys. 2b). Jednostka bioługowania w tej instalacji składa się z sześciu reaktorów mieszalnikowych (firmy Stebbins), każdy o pojemności 1260 m 3. Instalacja ta jest przykładem wykorzystania mikroorganizmów termofilnych (tutaj 80 C), zwiększającym wydajność odzysku miedzi z minerałów trudnoługowalnych. Kolejnym przykładem procesu wykorzystującego termofile do odzysku miedzi z chalkopirytu był projekt HIOX, realizowany w ramach piątego Programu Ramowego Unii Europejskiej. Biologiczna produkcja miedzi z koncentratów chalkopirytowych wynosiła w zależności od badanego przypadku od t Cu/r. (dla kopalni Somincor RIO TINTO) do t Cu/r. dla Aitik (BOLIDEN) [12]. Innymi przykładami instalacji pilotowych lub półprzemysłowych, przerabiających koncentraty chalkopirytowe (w latach ), w temperaturze C jest Geocoat (Chile), czy też BacTech (Australia). Na bazie technologii BacTech prowadzi się produkcję miedzi w zakładzie PE- NOLES S.A. (Monterrey). Należy także wspomnieć, że 2007 r. zakończył się trzyletni b Koncentrat F. stała Bioługowanie Neutralizacja roztwór odpad Ekstrakcja rozp. Katoda Cu Elektroliza Rys. 2. a uproszczony schemat procesu BioCOP [3], b przemysłowa instalacja demonstracyjna Chuquicamata Mine, Chile [4] Fig. 2. a the general scheme of the BioCOP process [3]; b the demonstrative industrial installation Chuquicamata Mine, Chile [4] 470

5 projekt finansowany przez Komisję Europejską o akronimie BIOSHALE ( ), ( którego liderem była francuska firma BRGM, KGHM Cuprum zaś występowało w projekcie jako jeden z partnerów. Celem tego projektu zatytułowanego: Badania nad opracowaniem zrównoważonego sposobu eksploatacji czarnych łupków, przy użyciu biotechnologii było opracowanie biotechnologicznej metody przeróbki łupkowych surowców miedzionośnych i zaprojektowanie innowacyjnego modelu rozwoju działalności górniczej, uwzględniającego podejście biologiczne. Ponadto w ramach projektu oszacowano także wpływ na środowisko przemysłowej eksploatacji czarnych łupków w Europie oraz proponowanych metod biotechnologicznych. Przeprowadzone badania nad opracowaniem technologii bioługowania rudy Talvivaara (Finlandia) na hałdzie w istotnym stopniu przyczyniły się do uruchomienia przemysłowej eksploatacji tego złoża, którego zasoby wynoszą ponad 300 mln Mg rudy łupkowej. Zaproponowano także wstępną koncepcję biotechnologicznej metody ługowania stosunkowo ubogiego koncentratu miedzi z kopalni Lubin oraz tzw. półproduktów. Wykonane badania ujawniły, że w przypadku polskiego koncentratu miedzi przemysłowe wdrożenie technologii bioługowania będzie uzależnione od technicznej realizacji koncepcji tzw. reaktora low-duty, która jest przedmiotem opracowań w ramach trwającego właśnie projektu BIOMINE ( ), (6 Program Ramowy UE). Uzyskane wyniki posłużą do oceny możliwości zastosowania metod hydrometalurgicznych (w tym biohydrometalurgicznych) do przerobu rud w KGHM Polska Miedź S.A. Technologie oparte na procesach biotechnologicznych stają się poważnymi alternatywami dla hutniczych procesów głównie ze względu na: niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne, możliwość przerobu złóż ubogich, zmniejszoną agresywność wobec środowiska (np. brak zanieczyszczenia SO 2 związanego z przetopem i prażeniem koncentratu oraz tlenkami As czy Pb), możliwość wykorzystania naturalnych, kluczowych do zajścia procesu składników: mikroorganizmów, wody i powietrza oraz prostotę operacyjną procesu. Jednak, jak w przypadku każdej technologii, opłacalność i zasadność zastosowania bioługowania do przeróbki danego materiału mineralnego zależy od jego rodzaju i charakterystyki, a także szeregu uwarunkowań technicznych, środowiskowych i ekonomicznych. Literatura 1. Acar S., Brierley J. A., Rong Yu Wan: Conditions for bioleaching a covellite-bearing ore. Hydrometallurgy 2005, nr 77, s Acevedo F.: The use of reactor in biomining process. Electronic Journal of Biotechnology, 2000, t. 3, nr 3, s Barrett R.: Busy bacteria could repalce smelters. Metal Bulletin Monthly Supplement Copper, 2000, s Batty J. D., Rorke G. V.: Development and commercial demonstration of the BioCOP thermophile process. Hydrometallurgy 2006, nr 83, s Bevilaqua D., Acciari H. A., Benedetti A. V., Fugivara C. S., Tremiliosi Filho G., Garcia Jr. O.: Electrochemical noise analysis of bioleaching of bornite (Cu 5 FeS 4 ) by Acidithiobacillus ferrooxidans. Hydrometallurgy 2006, nr 83, s Bosecker K.: Bioleaching: metal solubilization by microorganisms. FEMS Microbiology Reviwes, 1997, nr 20, s Bustos S, Castro S, Montealegre S.: The Sociedad Mineral Pudahuel bacterial thin-layer leaching process at Lo Aguirre. FEMS Microbol Revs 1993, nr 11, s Brierley J. A., Brierley C. L.: Present and future commercial applications of biohydrometallurgy. Hydrometallurgy, 2001, t. 59, nr 2-3, s Chen S-Y., Lin J.-G..: Bioleaching of heavy metals from sediments: significance of ph. Chemosphere, 2001, nr 44, s Garcia Ochoa J., Foucher S., Poncin S., Morin D., Wild G..: Bioleaching of mineral ores in a suspended solid bubble column: hydrodynamics, mass transfer and reaction aspects. Chemical Engineering Science, 1999, nr 54, s Hiroyosi N., Hirota M., Hirajima T., Ysunekawa M.: A case of ferrous sulfate addition enhancing chalcopyrite leaching. Hydrometallurgy, 1997, nr 47, s d Hugues P., Foucher S., Galle -Cavalloni P., Morin D.: Continuous bioleaching of chalcopyrite using a novel extremely thermophilic mixed culture. Int. J. Miner. Process. 2002, nr 66, s Edwards K. J., Bond P. L., Gihring T. M., Banfield J. F.: An archaeal iron-oxidizing extreme acidophile important in acid mine drainage. Science, 2000, nr 279, s Falco L., Pogliani C., Curutchet G., Donati E.: A comparison of bioleaching of covellite using pure cultures of Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans or a mixed culture of Leptospirillum ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans. Hydrometallurgy, 2003, nr 71, s Fuchs T., Huber H., Teiner K., Burggraf S., Stetter K. O.: Metallosphaera prunae, sp. nov., a novel metal-mobilizing, thermoacidophilic archaeum, isolated from a uranium mine in Germany, Syst. Appl. Microbiol., 1995, nr 18, s Foucher S., Battaglia-Brunet F., d Hugues P., Clarens M., Godon J. J., Morin D.: Evolution of the bacterial population during the batch bioleaching of a cobaltiferous pyrite in a suspendedsolids bubble column and comparison with a mechanically agitated reactor. Hydrometallurgy, 2003, nr 71, s Jordan M. A., McGinness S., Philips C. V.: Acidophilic bacteria their potential in mining and environmental applications. Minerals Engineering, 1996, t. 9, nr 2, s Karaś H., Sadowski Z.: Biohydrometalurgia na świecie, [w] Biometalurgia metali nieżelaznych, podstawy i zastosowanie, CBPM Cuprum Sp. z o.o.. Wrocław, Uniwersytet Wrocławski (ING) 2002, s Lattanzi P., Da Pelo S., Musu E., Atzei D., Elsener B., Fantauzzi M., Rossi A.: Enargite oxidation: A review, Earth- Science Reviews 2008, nr 86, s Muñoz J. A., Gonzalez F., Blazquez M. L., Ballester A.: A study of the bioleaching of a Spanish uranium ore. Part I: A review of the bacterial leaching, in the treatment of uranium ores. Hydrometallurgy, 1995, nr 38, s Muñoz J. A., Blázquez M. L., González F., Ballester A., Acevedo F., Gentina J. C., González P.: Electrochemical study of enargite bioleaching by mesophilic and thermophilic microorganisms. Hydrometallurgy 2006, nr 84, s Morin D.: Aktualny stan przeróbki siarczków metali z zastosowaniem biotechnologii w reaktorach z ciągłym mieszaniem, w Biometalurgia metali nieżelaznych, podstawy i zastosowanie. CBPM Cuprum Sp. z o.o., Wrocław, Uniwersytet Wrocławski (ING), 2002, s Nemati M., Harrison S. T. L., Hansford G. S., Weeb C.: Biological oxidation of ferrous sulphate by Thiobacillus ferroxidans: a review on the kinetic aspects. Biochemical Engineering Journal, 1998, n r 1, s Nemati M., Harrison S. T. L.: A comparative studies on thermophilic and mesophilic biooxidation of ferrous iron. Minerals Engineering, 2000, t. 13, nr 1, s

6 25. Olson G. J., Brierley J. A., Brierley C. L.: Bioleaching review part B: Progress in bioleaching:applications of microbial processes by the minerals industries. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2003, nr 63, s Poulin R, Lawrance W. R.: Economic and environmental niches of biohydrometallurgy. Minerals Engineering, 1996, t. 9, nr 8, s Pluskota B.: Rola mikroorganizmów w technologii ługowania metali. Rudy Metale 1972, t. 17, nr 4, s Rawlings D. E., Tributsch H., Hansford G.. S.: Reasons why Leptospirillum like species rather than Thiobacillus ferrooxidans are the dominant iron-oxidizing bacteria in many commercial processes for the biooxidation of pyrite and related ores. Microbiology, 1999, nr 145, s Rodriguez Y., Ballester A., Blazquez M. L., Gonzalez F., Munoz J.: Study of Bacterial Attachment During the Bioleaching of Pyrite, Chalcopyrite, and Sphalerite. Geomicrobiology Journal, 2003, nr 20, s Rohwerder T., Gehrke T.. Kinzler K.. Sand W.: Bioleaching review part A: Progress in bioleaching: fundamentals and mechanisms of bacterial metal sulfide oxidation. Appl. Microbiol. Bio- technol., 2003, nr 63, s Rossi G.: The design of bioreactors. Hydrometallurgy, 2001, nr 59, s Rubio A., Frutos F. J. G..: Bioleaching capacity of an extremel thermophilic culture for chalcopyritic materiale. Minerals Engineering 2002, nr 15, s Sadowski Z.: Biogeochemia, wybrane zagadnienia. Wydaw. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław Skłodowska A.: Biologiczne aspekty biohydrometalurgii, [w] Biometalurgia metali nieżelaznych, podstawy i zastosowanie. CBPM Cuprum Sp. z o.o., Wrocław, Uniwersytet Wrocławski (ING), 2002, s Tributsch H.: Direct versus indirect bioleaching. Hydrometallurgy, 2001, nr 59, s Watling H. R.: The bioleaching of sulphide minerals aith emphasis on copper sulphides a review. Hydrometallurgy 2006, nr 84, s Zimmerley S. R., Wilson D. G., Prater J. D.: Cyclic leaching process employing iron oxidizing bacteria. 1958, US Patent 2,829,964. JANUSZ DONIZAK Rudy Metale R nr 8 UKD :519.6: BADANIE ZJAWISKA PIENIENIA ŻUŻLA W PROCESIE ZAWIESINOWEGO WYTOPU MIEDZI Przedstawiono badania eksperymentalne zjawiska pienienia się żużla w procesie zawiesinowego wytopu miedzi. Badania wykazały dużą skłonność żużla zawiesinowego do spieniania się. Oszacowano wartość wskaźnika trwałości piany żużlowej dzięki skojarzeniu wyników badań eksperymentalnych i modelu matematycznego pienienia się żużla. Zaproponowany model matematyczny może służyć do przewidywania dynamiki zjawiska pienienia w piecu zawiesinowym. Słowa kluczowe: żużel metalurgiczny, pienienie, proces zawiesinowy AN INVESTIGATION OF SLAG FOAMING PHENOMENA IN ONE-STAGE FLASH SMELTING PROCESS The laboratory experiments and mathematical model of slag foaming phenomenon in the flash direct-to-copper smelting process has been presented. The foam stability index value has been estimated. The experiments showed that the flash smelting slag characterizes high foaming propensity. Proposed mathematical model can be used for the prediction of foaming dynamics in the flash smelter. Keywords: metallurgical slag, foaming, flash smelting Dr inż. Janusz Donizak Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, Kraków. 472