автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.18, диссертация на тему:Бiофлотацiйне збагачення руд, до складу яких входить золото

НАШОНАЛЪНА АКАДЕМ IЯ НАУК УКРА1НИ

ШСТИТУТ БIОКОЛО]ДНО] хшп

На прав;« рукопиеу

? о Ш U ;

УДК. 573.6.086.83

СТЕПУРА Лариса Григор1вна

Б10ФЛ0ТАЦ1ЙНЕ ЗБАГАЧЕИИЯ РУД.

до складу ягаос входить золото

Спец1альн1еть: 05.17.18 -.мембрани та мемсранна технология

АВТОРЕФЕРАТ дисертац!i на эдобуття вченого ступеня кандидата техн!чних наук

KiiiB - 1995

Роботу ликонано в 1мститут1 б1около1дно1 xlMli HAH Укра1ни

Науковий кер1внкк: доктор х!м1чних наук, професор УльОерг З.Р.

0фщ1йн1 опоненти: доктор техшчних наук Б.Л. Сигал

доктор С1олоПчних наук С. С. Ставська

Ведуча орган1зац1я: 1нститут эагально1 та неорган!чно1 xiMii. HAH Укра1ни

Захист дисертацй в1дбудеться с!чня 1996 року о W годин! на йао1данн1 спец1ап1эовано1 вчено! ради Д 02.41.01 в ¡нститут] 6ioKWioUiHoi xiMil HAH Украпш за адресов: 254080. Ки1в, бул. Фрунзе, 85.

3 дисертац1сю можна оанайомитись в 01бл1отец1 1нституту <51около1дно1 xlMll HAH Укра1ни.

Автореферат роз!слано A3 грудня 1995 року.

Учений секретар спец1ал1зовано1 вчйно! ради,

■канд. техн. наук

" /

^^^-^"ВТХГ^окоиеико

Актуальность роботи. На сьогодн1шн1й день виршенця проблеми переробки ы1нерально1 сировини, в тому числ1. яка мютить золото, а також багатьох еколоИчних проблем Ц1е1 галуа1 пов'язумъ а роа-робкою ефективних 01отехнолог1чних процес1в. В зв'язку з цим фар-ыування спещ!ф1чних метадофшних ы1кроорган1зм1в, спроможних до селективно1 гетерокоагуляцИ в коло1дними металами (аСо 1х сполу-каыи); 1х промислове кудьтивування, в тому числ! в умовах збагачу-вальног фабрики, 1. нарешИ. активна Д1я.1х в технолог 1чноиу_ пронеся екладають наукову основу 1 техн1чне виршення цього ваклиъого для науки 1 промисловост! напрямку.

В дан1й робот1 вперше розглядаються коло1дно-х1ы1чн1 1 61ох1м1чн1 законом!рност1 селективно1 гетерокоагуляцп 1 флоку-ляц11 часток високодисперсного золота 1нтактними кл!тинами мета-лоф!льних бактер1й. а також повний комплекс питань, пов'язаних з вид1ленням останн!х з природних о6'ект1в, виб!рково! адаптацп чх до золота; створенням технологи кулътивування цих штам1в, в тому числ1 промислово!. I. нарешт!, в робот! вперше вир1шуеться проблема вилучення тонкодисперсного золота б1офлотац1ею з використашмм метал офигьних бактер!й як селективного флотореагенту.

Ця робота с частиною досл!джень, як! виконуються в 1нетитут1 б1около1дно1_х1ми .НАИ Укра1ни у. в1дпов!дност! з проектом "Бютех-нолог1я видобування волота у дисперсному та йонному стан! (бюаку-муляц!я) а одночасним знешкодженням в!дход!в золотовидсСувних йдприемств" (затверджено ДКНТ 16.01.1989 р.), який с складовою. частиною Державно! науково-техн1чно'1 программ "Нов1тн1 методи бЮ1нженерП" (завдання 01.01.Н).

Мета 1 за(дач1 дисертац1йно! роботи. Метою дано! роботи було вивчення кодб1дно-х1м1чних 1 м1кроб1олог1чних ааконом!рностей ви-лучення золота та ШдГотовки ■ металоф1лъних бактер1й (АС-1 1 Bacillus cereus В 4358), спроможних' ефективно концентрувати колонн! частки цього металу у водних розчинах i мтеральних дис-перс1ях. процэс1в ix культивуваиня. а також досл1дження можливост1 використшшя останн1х як селективного флотореагенту для збагачення руд. що мютять золото. Для досягнення поставлено! мети вир1шува-лись так1 задач1:

1. Бид1лення металоф1льних бактер1й, спроможних активно шуму лювати 1 флокулювати частки високодислерсного золота з лриродиих металоносних об'ект1в (шельф!в Японського моря). Додаткова ix адалтац1я до золота з вид1ленням найб1льш ефективних 1ндив1дуаль-них та асошативних культур, бл.изьких до природних вразкхв.

2. Встановдення основних к1нетичних 1 концентраЩйних законом! рностей акумулювання часток золя золота 1ндивидуальними 1 асотативними культурами, а також штамами в музейних колегаЦй.

3. Досл1дження резистентност1 штаму Bacillus cereus В 4368 до золота та 1нших валких метал1в в пор1вняин1 в музейним штамом, вивчення впливу важких • метал1в на мембршш1 фермент системи КЛ1ТИН.

4. Встановлення взасмозв'язку м1ж здатнютю клиин досл!джу-ваних штам1в акумулювати 1 флокулювати коло1дн1 частки золота 1 умовами 1х культивуваиня. зокрема складом поливного середовища. Д'яШдження умов, коли з'являються 1 накопичуються в плазматичн1й мембран1 юитини гл1копроте1нового комплексу як одного з фактор1в. що в!дпов1дають за процес акумулювання коло!дних часток золота.

Б. Досл1дження процесу 01офлотац1йлого збагачення сировиии, що и1ститъ золото, з використанням асоц!атмвно1 куль тур л АС-1 ял ({шотореагенту на приклад1 руд Ыуж1евського (Укра1на) та ТасНвеь-кого (Рос1я) родовищ. -

Наукова новизна. 8 Дан1й ро0от1, виконан1й на иех1 кшо1дпо1 х1м1'1 1 ы1кроб1олог11 вперше проведено комплексне досд1джешш, ир вы1щуе:

- вид1лення металоф1льних спец1ал1аоваяих до золота бактерГй, резистентних до золота та 1нтих валких метал1в;

- розробка умов 1х культивування, в тому числ1 промислового;

- вивчення можливост1 використаиня цих штаы1в як високоселек-тивних флотореагент1в при вилученн1 золота з руд.

Встановлано ефект п1дсилення здатносИ акумулювати частки колодного золота ыеталофШними 0актер1яш! В.сегеия В 4363. як1 знаходяться в склад1 асоц1ативно1 культури АС-1 в пор1вняин1 в 1ндив1дуальними штамами. Аналог1чн1 дан1 отриман1 в1дносно 1х ста01льност1 у в1дтворенн1 в процес! ферментацП, в тому числ1 в нестерильних умовах.

Встановлена Шдвицена резистентн1сть вкаааних штам1в В-сегеиг В 4368 по в1дношенню до золота та груп важких метал1в. Показано, що токсична д1я останн1х на" ф1зиолог1чну активнЮть кл1тини пов'язана з порушенням функцЮнування мембранних ферментних систем 1 процес1в.

Показано, що склад наживного середовища 1 час культивування кл1тин В.сегеия в значн1й м1р1 визначають 1 стиыулшоть виникнення в плазматичн1й мембран! гл!копроте1нового комплексу э молекулярной насос 50 кД, який явлде собою один з основних фактор!в, що виэна-

-

чаюгь прочее гетерокоагуляцИ кл1тин в частками золота.

Встановлена ыожшвЮхь селективно1 флокуляцп юитин з частками волота в ро8чин1 1 и1неральних дисперс1ях.

Практична Ц1нн1сть роботи. • Досл1джено б1офлотац!йниЙ процес вилучення волота в руд, до шетять його, в використанняи мета-лофШних штам1в В. сепия та асоц1ативно1 куль тури АС-1 на приклад! Муж!евського (Укра1на) та Таспвського (Рос1я) родовищ. Вста-| новлена можливють вначного шдвищення вилучення волота 18 вмен-, шенням вмюту його у хвостах флотацп на 0.16 - 0.7 г/т. Розробле-» на лромислова технолопя нарощувания бЮмаси, виэначен1 поживн1 , середовища, тили обладнання для реал1гац11 процесу в умовах вбага-' чувально1 фабрики.

I Автор вахиэдао:

I 1. Результата досл1джень по одержанню металоф1льних бак-тер1альних культур. селективно акумулюпчих частки волота з водних Р08чин1в 1 шнеральних дисперс1й. включаючи процеси вид1лення 1х в природних об'екпв, вбагачених волотом, додаткову адапташю до ць-ого металу, к1нетичя1. 1 концентрац1йн1 8аяехност1. як1 характери-вують процеси гетерокоагудяцп часток волота в 1ндквидуальними 1 асоЩативними культурами.

2. Ревультати досл1дження резистентност1 кл1тин В. сегеиБ В 4368 до волота 1 1нших важких метал1в та 1х впливу на ыембранн1 системи 1 процеси.

3. Технолог1чн1 досл1дження по розробШ умов промислового нарощувания бюмаси, в тому числ1 в нестерильних умовах вбагачуваль-но! фабрики. Ревультати вивчення та Шдбору поживних середовищ, як! стимулгаоть 1 вивначають вдатнЮть досл1джуваних штам1в до се-

- Б.

лективво1 акумуляцИ часток колошого эолота.

4. Дослдження технологи б1офлотац1йного вилучення Болота 8 М1неральних дисперс1й 1 промисловиг пульп в використанням вкаваннх штам1в м1кроорган1вм!в.

АпробмЦя роботи. Натер1али дисертац1йнб1 роботи допов1 дались на Конференцп молодих вчених i вас!даннях В1дд1лення природних дисперсних систем (Ки!в. 1984 - 1987); 11 Всесоюзн!й конференцп "Б1отехнолог1чн1 та Х1м1чн1 методи охорони навкодишнього середсви-ща " (Самарканд. 1988); IV Республ!канськ1й концеренцИ молодих вчених та Фах1вц1в М1кроб1олог1в (Ташкент. 1989); IV Шхнародному симпозиум! в г1рнич01 xiMll" MlnChem'92 (Ки1в, 1992); II Шжна-родШЯ конференцп "Б1около1д - 96" (Ки1в. 1995).

Обсяг та структура роботи. Дисертац1я викладена на /^/'етор1- . иках машинописного тексту, шстить описок Л1тератури 1в {44 найме-нувань. 20 таблиць та 25 малюнк!в. Робота складасться 18 вотупу, п'яти глав та висн0вк1в.

ЗЫ1СТ РОБОТИ ОО'екти 1 методи досл!дження

У дан1й робот! буди використан! бактериадьн1 культури в Всессювно1 колекцИ промислових и1кроорган18М1в - ВКШ См. Москва). род!в Bacillus. Pseudomonas, Sollberla, Hyphomlcroblum, Caulobacter, Renöbacter - усього 16 штаы1в, а такожприродна бак-тер!альна асоц1ац1я АС-1 1 монокультури, що ll складають: Bacillus cereus В 4368. Bacillus fastldiosus, Bacillus subtllls, Pseudomonas aeruginosa. Культивуваиня бацил i псевдомонад прово-

лили на м'ясо-пептонному arapl (МПА) та бульйош (МПВ).Стебельков1 1 почкуюч! бактерП вирошували на в1дпов1дних поживних середовишах [Красидьнкков,1967. Кузнецов.1989). Природн1 штами культивовали на МПА, МПВ. рибному arapl (РА). б1лковому ферментал1зат1 без та в ' присутност1 еолотохлористоводнево! кислоти (HA11CI4) в к1лькост1 0,002 г/л.

БактерП 8 мул1в вид1ляли вис1вом муловсй бовтанки на агари-аовану поверхню МПА чи РА с додаванням ЗХ морско1 оол1. Кожен екс-перимент повторювали трич1, ycl культури шестиразово ре1золювали 8 одн1е1 колонП.

Вид1лен1 штами 1дентиф1кували ва визначником Beprl (1980). Визначення морфолоПчних, культуральних 1 б1ох1м1чних властивостей Сактер1й 8д1йснювали эа загальноприйнятими методиками ЕКиприя-нова и др.1971, 1973, Герхард и др. 1984]. Перев1рку вид!лених штам1в на патогеншсть, токсичнють 1 в1рулентн1сть проводили в 1нститут1 м1кроб1ологи 1 в1русолог11 HAH Укра1ни. Культура B.cereus пройшла депонування 1 в1ддана на 8бер1гання до Всесоюзно1 колекцп промислових м1кроорган1вм1в (и. Москва).

Пдрозоль волота отримували впдно [Zlgmondy, 1905). Про ефективнють взаемоди бактер1альних кл1тин 8 частками коло1дного волота судили ва вм1ною опткчно! густини ф!льтрат1в, одержали* при Ф1льтруванн1 сум1ш1 пдрозоля волота в кл1тинними суспенэ1ями через мембранн1 ф1льтри. •

Виб1р середовшц для культивування техногенних штам!в бак-тер1й проводили на баз1 лаборатор 11 N бб БЩИСинтезб1лок (м. Москва) . Перев1рено 1Б р1еноман1тних поживних середовищ в тому числ1 б тип1в ферментал!зат1в. як1 являють собою продукт переробки вугле-водокислшчих др!ждж!в. Продуктивн1сть культур, як! вирошували на

р1зних середовииах, визначали ваговим методом 1 виражали у г/ли3 абсолютно сухо1 бюмаси.

Вид1лення в кл1тин бЮфактору проводили за методикой С уль -берг и др. 1986]. . ......

АТФазку актившсть вивначали эа шввдкЮтю накопичелня неор-ган1чного фосфату в середовинц га методом СКараиушка и др. 1Ми.

Збер1гання культур проводили в декиькох вар!антах, опиеаних в робом [Гарбара . Степура 1992).

В1дпрацювання технологи' внрощувшщ бактерюлышх №йТ7Р АС-1 1 В. свгеиБ В 4368 для розробки регламенту одержання 01омаси в промислових умовах проводили на ферментерах м1сткостю 100 1 1000 Л1тр1в, як поживне середовище використовували ЬХ- ну водну суспензии ферментол1зата N3» рН - 6,8.

ЛабораторШ та дослано - промислов1 випробування флотацШо-го збагачення золота 8 допоыогою в1дселегацонованих штам1в бактерии проводили на рудах, до складу яких входить золото, таких ро~ довищ: Муж1евська руда (Укра1на) - вм1ст Аи в1Д 1,6 до 4,5 г/т; Тас11вськ1 мули (Читинська обл.) - вм1ст Аи в1д 0,6 до 1.5 г/т. До введения бюмаси кл!тин до контрольно1 флотац! 1 пульпу диспергува-,ли 2 хв. в присутност1 гексаметафосфату На (Ма-ГМФ). п1сля чого додавали флокулянт 1 проводили контрольну флотац1ю на протяз1 10

хвшш11. - -....................................... - .............- ..............

Формування техногенних штащв бактерий у процесах збагачення волота

3 метою вщЦленяя активних природних штам!в, резистентних до золота 1 активно його акуыулюючих. були сд1йснен1 експедицП на

уеОережжя Японського моря. В цьому район1 ваф1ксовано виявлення роасюшого золота в значних к1лькостях.

Грунтуючись на 1де1 бюгеох1м1чного концентрування тонкодисперсного золота в алевритових мулах конкретно! вони ми провели експеркменти по вид1ленню а них м1кроорган18м1в та встановленню 1х здатност1 взасмод1яти в коло1дними частками воля золота.

На наступному етал1 було проведено розд1лення природних есоц1ат1в до монокультур, вивчення 1х Ф1аиолого-С1ох1м1чних влас, тивостей.

Ни детально вивчили один в асоц1ат1в. Сл1д в1дм1тити,що велика р1аноман1тн1сть м1кроорган1зм1в. як1 складають даний асоЩат, спостер1гавться при перших вис1вах 8 природних 8разк1в. При по-дальгаих тривалих перес1вах бактер1адьних кд1тин, як1 входять до природного асоц1ату на тверд1 поживн1 середйвища с додаванням юн-ного 1 коло1дного золота, чаетина вид1в вникав. Шсля численних пасаж1в АС - 1 8 шести складових його монокультур дом1нували чоти-ри: В.сегеиэ, В-ГагМ^огиз, B.suЬtlJjs. Р.авгие1пс&а. Нами детально вивчен1 характеристики культуральних, морфолопчних 1 б1о-х1м1чних властивостей цих вид1в. Вид1лен1 культури м1кроорган1зм1в Сули протестовал! на вдатнють до гетерокоагуляцП 8 частками воля волота. При цьому встаяовлено, що: 1) 8датн1сть до ввасмодП в частками золота мають лише окрем1 види м1кроорган1гм1в; 2) така взазмод1я супроводжуеться утворенням флокул р1зного рогм1ру. центром формування яких с частки волота; 3) максимальна активнють в процесах вваомодп 8 частками волота виявлена у асоц1ативних культур, як1 м1стять аотивн! штами, в пор1внянн1 8 монокультурами.

Дан!, як! св!дчать про ефективнЮть вв'явування часток г!дро-8оля 1Ш1тинами монокультур та об'еднуючою 1х асоц1вною культурою

АС-1 в1доСражен1 на мал. 1. Иаксимальний ефект спостер!гаеться в

присутност! кл1тин асоц1ативно1 куль тури (крива 5). Менш активн!, аде проявляють поы!тно виражену валежн!сть в!д концентрацп кл!ти-ни B.cereus та P.aeruginosa (крива 1.3). 1нш1 монокультури роду Bacillus , як1 входять до складу асоц1ату мають слабк1 гетерокоа-

-------гулюючи властивосп (крив! 2,4). Можливо. що спец1ф1чн1 взас-

мов1дносини м!ж м1кроорган1зыами р18них вид1в, як1 склалися в про-цес1 росту культури, створюють умови, що сприяють б1лып ефекгивн1й гетерокоагуляцИ останн!х 8 м1неральними частками пор1вняно 8 окре ыими монокультурами.

Кр1м комплексу роб1т в природними штанами м1кроорган1зм1в, нами Сули проведен! досл1дження 8 рядом гетеротрофных Сактер1й 8

Ii«

«

• к Ii 1«

Ыал. 1. ЗалежнЮть р1вня вв'яаувшшя часток колодного волота кл!тинами асо-ц1ативно1 культури (5) та монокультур, що i'i склада-ють (1-4) в!д концентрацп б1сыаси. Концентрац!я золота в пробах 0.01275МГ/мл D/Do ~ в1дношення оптичних густин ф1льтрат1в 1нтакт-ного (Оо) 80.-я золота та в

БЮмаса, мг/мл присутност1 кл1тин (D) при БЗО нм; д1аметр пор ф1льт-ру 0,17 мкм.

музейних колеюИй та проведено пор1вняння '!х в природними культурами. Э ус1х вивчених муэейних штам1в Сактер1альних культур нам не вдалося ВИД1ЛИТИ м1кроорган18ми, як1 могли б 1нтенсивно акумулюва-ти коло1дне золото без попередньо! вдаптац1'1 до металу. 3 кл1-тинних оболонок волотозв'явуючих бактер1й, в тому числ1 В. сепия. вид1лений гл1копроте1д в молекулярной масою близько 60 кЛа, ефек-тивно <Ьлокулпочий воль волота. При взаемодИ гл1копроте!да 8 л1-посомами, або ж при 1моб1л18ац11 його на нос1ях здатнють вв'язу-вати частки волота 8бер1гаеться . Отриман1 дан1 чаотково воображен! на мал. 2, в якого випкаа. що акумулюючи властивост! куль-

1 Мал. 2. АкумуляШя коло1д-8саота кл! тинами

"¿ног о

В.сегеия (1). - # + - ' початковий;

++-н -' найб1льш !нтенсив-ний процес акумуляцИ волота; корегуе 1в вв'язу-. ванням коло1дного волота гл!копроте!новим комплек-

Чаои сом.

тури В. сепия максимально виражен1 при використшга1 кл!тин. куль-тивованих не менш 16 годин, тобто тод'1, коли культура внаходиьтся в фаз1 росту. 0лиэьк1й до стаШонарно! ! коли спогстер!гасться по-ява в мембран! гл!копроте!нового комплексу. На мал. 3 приведен!

кал. 3. К1нетика зв'яэува-ння коло1дного эолота ы1к-роорган1вмаыи: 1 - природ-ним асоШатом; 2 -• В. сот-из, який входить у природ-ний асоц!ат; 3 - В. másente rl cus ВКМ 537 - музейним штамоы.

дан1 про к1нетику акумуляцП колсядного золота природними та ко-лекц1йними штамаыи м1кроорган1вм1в. Уже в перш1 хвилини контакту бактер1й природного асоц1ату в коло1дними частками металу в1дбу-валося форыування фдокул. що складаються а кл1тин 1 чаеток золота, як1 у вигляд1 mi ль них конгломераив випадали в осад (крива 1). Неаначна здатнють акумулювати частей золя золота була виявлена у музейного штаму B.mesenterlcus ВКМ-537 (крива 3).

Одни« з валишвих показник1в, як1 характеризуют музейш та природн! гатами являеться дихальна актившсть. Встановлено пригн1чення дихально1 активное« музейних культур невисокими кон-центраШями як юнного. так 1 колошого золота. Вже в nepini' хвилини контакту кл1тин Сактер1й в коло1дним золотом ендогенне дихан-ня музейно'1 культури B.mesenterlcus vulgatus 8 знюкувалось на 92. а при наявност1 в сиетем1 катюн!в золота пригн1чення дихаяня кл1тин досягало 24%. Ендогене дихання монокуль тури B.cereus в при-сутност! коло1дного золота вб1льшув.- лось на 12% при наявност1 його в реакшйноиу середовиц! 7,08 мкг/ыл 1 на 22% при Його bmícti

Хвилини

*

28,33 мкг/мл. Така реакшя св1дчить про наявн1сть вахистних 1 ре-гуляторних функщй у даних м1кроорган1зм1в у в1дпов1дь на на-явнЮть важного металу в середовит1.

Враховуюч1 високу пристосовуванють м1кроорган1вм1в до вм1сту метал1в у середовипц, нами була проведена сер1я експерименив по тривашй адаптацп бактер1альних кл1тин до коло1дного Болота. Для цих експерименИв Сули взят1 штами В.тегепЬег! сиэ 537. 1 Р. рзеидоа1са11еепвв 294 5. як1 8 м1сяц1в пасирували в м1неральному середдовипЦ 8 коло1дним золотом (0.00255 г/л) в наступним пересевом на тверде пояивне середовшце. 8 маоовою концентрашею 1он-ного золота 1 мг/л. В ре8ультат1 тако! адаптацП отриман1 вар1-анти, як1 ефективно акумулювали коло1дне болото в пор1внянн1 8 вих!дними штамами. Проте, властив1сть ця не ст1йка 1 втрачалась при багаторазових перес1вах куль тури на Оагатих поживних середови-щэх.

Як показано вице, асотативна культура АС-1. яка складаетьоя в чотирьох монокультур, мае властивють 1нтенсивно 8в'язувати колоше золото. Висока специф1чн1сть акумулювати коло1дне волото виявлена у культури В. сегеоэ (депоновано1 у ВКПМ п1д номером В 4368). . При Сагаточиоленних перес1вах на середовища. що мЮтять Юне 1 коло1дне волото, саме ця культура була дом1нуючою в асоц1-аЩ'1.

Ларалельно в вивченням акумулюючих властивостей природних 1 музейних штам1в 0актер1й нами проводились досл1дження ст1йкост1 м1кроорган1зм!в до золю золота та ряду 1нших важких метал1в. Для досл1дженъ Сули вибран1 два штами бактер1й В.сегвиз АТСС 14679 -мувейний штам. 1 вид1лений нами В.сегеиэ В 4368.

В1дм1чен1 вначн! в!дм1нност1 у повед1нц! музейного 1 природ- •

ного штам1в. Ст1йк1сть останнього штаму, як правило, для yol* досл1джуваних метал1в на два порядки перевишуа ст1йк1сть музейного штаму. Найменш агресивним 8 метал1в виявився марганец: пригн1чення росту, наприклад, для B.cereus В 4368 в1дм1чено т1льки при 20 мМ, хоча 1нш1 використан1 метали були б1льш токсичн1. Максимальну ток-сичнють проявляв тетрахлороаурат, так як його вплив був заф1ксо-ваний при м1кромолярних концентраЩях. а д1апазон диочих концент-рац!й складав лше б1ля порядку для кожно! куль тури (мал. 4).

Мал. 4. Д1апа80н д1ючих концентраШй важких мета-л1в для B.cereus:

I---4 - В. cereus АТСС

14570. музейний штам; |——| - В. cereus В 4368-природний штам.

Вивчення АТФазно1 активносИ мембран використаних штам1в 1 11 ! чутливост1 до важких метал1в показало: н1 один 8 досл1джених ме-тал1в повнютю не пригн1чував АТФазноу активнЮть В. сегоия В 4368.. а лише знижував швидкЮть Пдрол1зу АТФ бактер1альними мембранами не больше, н'ж на 302. Ряд ефективност1 пригн1чення важгаши мета, лаыи росту культури 1 АТФавноЬактивност! такий: Аи > Си > Со > 1л > Мп. -

Лосл1дження, пов'язан1 з вид1ленням штам1в м1кроорган1еМ13.. . ревистентних до золота, а також заксном!рност1 1х взасмодП з цим

|-чм m2'

t-д 1 te2'

К--Н1-1 . a,2'

,-ÍH—--1 Cu»

■ f-'-Ьг-4-............. /в (!ll)

iii',ii lo"' ю'* ю'5 ta* 10 CMe.K

ме талом в 1онному та коло!дному стан1 довволига еначно розширити уявлення про металоф!льн1сть ы1кроорган18м1в.

Як вовн1шн1 проявления металоф1льност1 наш 8аф1ксорована певна сукупнють процес!в. серед яких - гетерокоагуляц1я 8 коло!-дними частками волота. сорбц1я останнього в юнному стан1, окис-но-в1дновн1" реакцИ, як1 супроводжують перех1д волота в коло1дний стан 1 розчинення його, рух коло1дних часток воля поблиау кл1ти-

! ни. а такса флокулюванвя кштин 8 коло1дними часткаыи.

i . * ;

, Вивчення оптимальних'умов культивування Сактер1альних культур. j перспективних в технологи вилучення волота

Металоф1дьн1 властивост1 м1кроорган1вм1в, вокрема 1х

г ;

рдатнють^до гетерокоагуляци 8 частками коло1дного' волота. 1стот-

, ро валежать В1д умов культивування бЮмаси 1 складу поживного се-

I • *

; реддовшда.

Гетерокоагулююча вдатнють клИин напочатку експоненц1ально1 фаги росту досить незначна. в цей перюд переважають молод1 клии-! пи, в яких ще не сформувався б1лково-вутлеводний комплекс. Тому в ' б1отехнолог1чених процесах рекомендусться використовувати 18 го- динну культуру АС-1. Аналог1чн1 ревультати Сули отриман1 при доил1дженн1 режим1в культивування 1ндив1дуально1 монокультури ; В.cereus В 4368.

Подальш1 досл1дження були спрямован1 на 8'ясування активноси даного фактору, вид1леного в плазматичних мембран бактер!альних ЦЛ1ТИН. при рост1 на р!8них поживних середовищах. Дан1 досл1дження ' представлю на нал. 6.

Показано, що чим багатше . середовище. тим б1льа активний

- 16.

Мал. 5. Флокуляц1я часток коло1дного золота б!офак-торои. вид1леним з культу-ри В.свгвиБ В 4368 при рост! на 1 - МПВ; 2 - БХ-ному розчин! ферментал!зату N3; 3 - МПВ + мтеральне середовшце N1 (2:1); 4 -- МПВ + шнеральне середовшце N1 (1:5);" 5 1 ы1не-ральне середовите N1 (в К1льк!сть б1лка. мкг г/л: К2НРО4-7, КН2РО4-З, М8304'7Н20-0.1.' N^N03-1).

б!лково-вуглеводний фактор. Так. бЮфактор. вид!лений з м!кроор-ган1зм1в,. кулътивованих на БХ .. ферментал1зат! 1 МПВ зв'явуё практично весь коло1дний метал за 15-20 хв. Фактор, вид1лений в м1кро-оргая1зм1в, що виросли на синтетичних середовищах з добавкою МПБ 1 без нього за цей час зв'язув т1льки половину коло1дного золота. Можливо синтетичне середовшце не забевпечуе у повн!й м1р1 кл!тину речовинами. необх1дними для побудови структур, що в!дпов1Дають за гетерокоагуляцио.

—- Використання багатих поживних середовиц для вирощування м1кроорган1змт, як1 застосовують в б1отехнолог!чних процесах. с занздто дорогим. Тому подальш1 наш! досл!дхення були спрямован1 на. пошук ефективних 1 економ1чних поживних с'ередовищ- для культивувалия м1кроорган1ам!в в вивченням 1х продуктивносИ 1 адсорбц1йно1 шстиеност! . Робота проводилась разом з Московським 1нститутом

"ВВДИСинте8б1лок". В експериментах Сули використан1 синтетичн! се. редовища г глюкозою 1 етанолои як джерело вуглецю, 1 середовища на основ! продукт1в ы!кроб1олог1чного синтезу.

В результат! проведених експеримент!в показано, що при рост1 на синтетичних середовицах асоШативна культура АС-1 не мае коагу-люючо! вдатност!, так як i на пептидно-нуклеотидних коцентратах. 3 . шести досл1джуваних ферментал1гат1в кращ1 ревультати по продуктив-i ноет! культури 1 11 коагулююч!й активност! Сули отриман! при вико-ристанн1 ферментал!зату N3. Подальш1 роботи Сули спрямован! на оп-: рацьовування режиму культивування культури АС-1 на ферментал1зат! N3 в умовах бЮстату..

В1дпов1дно 8 регламентом процес- накопичення СЮмаси складавсь . ив двох стад!й: 1) лабораторного культивування; 2) отримання СЮмаси у ферментерах.

Стад!я лабораторного нарощування мае на мет! подготовку вас1вного матер!алу до подалыпого культивування в ферментерах.'

Вивчення режиму ферментацП кл1тин проводили на ферментер! в роОочим об'емом 1 л в асептичних умовах. Процес вирошування вд1йснювали при неперервн!й аэрацН шляхом подач1 пов1тря 1 дм3/хв при робот! м!шалки 500 об/хв, температура культивування складала 28 - 30°С, рН середовища б.З - 6,8 (в процес! росту культури рН шдтримували шляхом титрування середовища ioz-ним розчином H2SO4).

Проведен1 досл1дження показали, що найб!льша коагулятивна ак-тивн!сть спостер1гаеться в момент, коли культура припиняе спожи- ' вання кисню; i переходить в стад!онарну фаву роста (мал. 6).

Було показано, що С1лыие трьох процес1в перюдичяого вирощу-вання без 8м!ни культури проводим недощльно, оск1льки анидуеться ; гетерокоагулшоча здатн!сть кл!тин.

- 17.

Мал. 6. Динамка росту

культури АС-1 у процес1

% 1-о1 ферментацН при викою

ристанн1 5%-ного розчину " ферментал1зату N3 як по-живного середовища. 1 - накопичення оюмаси 31 (+. ++++ - 1нтенсивн1сть ВЭасМОДИ 8 К0Л01ДНИИ золотом) ; г - поглинайня ки-Години сто; з - рН.

В результат! проведених досл1джень була розроблена технолоп-чна схема промислового культивування бЮмаси (мал. 7). На 11 основ! спроектована та виготовлена промислова установка 8 продук-Тйвнюпо 30 кг бЮмаси-за-добу:-Проведен! наЩвпромислов! випробу-вання. показали можливЮть використання 11 в умовах Тасивсько! збагачувально1 фабрики ("Балейзолото" - Рос1я) при зд1йсненн1 про-цеса бЮфлотаци волота. у зв'явку з використанням вид!лено1 нами культури м!кроорган1зм1в в бютехнологн, перед нами постава задача шдбору оптимальниг умов 11 абер1гання.

Показано- найб1льш сприятливими умовами для отримання жит- ■ тевдатних та активних у сорбц1йному в1дношенн1 кл1тин в збер1гання "IX при 4°с на косяках у проб1рках п!д гумовими пробками в обов'яз-ковиу перес1вом один раз на р1к. Для отримання кл!тин, що активно эв'язують золото, п!сля 1х довгострокового вбер1гання необх1дно проводити трикратний перес1в культури у Р1дкому поживному середо-виш.

- ía.

1ПРИЙ0Ы I ЭЕЕР1ГАННЯ 1.1 |- Г1ДР0Л13АТУ _i-

• ¡ПРИЙСМ 1 ЗВЕР1ГАННН 1.2 I П1Н0Г.АСНИКУ

_I_

¡ПРИЙОЫ I ЗЕЕР1ГАННЯ 1.з | CIP4AHOI кислота

...... I_

|ПРИЙСМ I ЗБЕР1ГАННЯ 1.4 | 1ДКОГО НАТРУ

гл I

ВИРОТУВАННЯ ЧИСТ01 КУЛЪТУРИ

Пов1тря

III. вода

I ,1

—г*—

1 1 1 1

| | ВИРЭДУВАННЯ | 2.2 I 3ACIBH0I КУЛЬТУРИ

Пов1тря

I I I I Вода . t

I I I I I

4 I i 1 I I i

I 2.4 | I_I—

ВИРОБНИЧЕ ВИРСЩУВАННЯ

1ПРИЙШ I ЗБЕР1- | ¡ГАННЯ СИРОВШШ i

I 1

J

В1дпрац. пов1тря

на ф1льтри

2.3 ¡

I

НАРОЩУВАННЯ | БАКТЕР1АЛЫЮ1 | ВЮЫАСИ |

В1дпрац. пов!тря

на ф1льтри

ВАКТЕР1АЛША MACA НА МОТАЦ1Ю

Мад. 7. ТехнолоПчна схема продесу промислового культивування СЮмаси металоф1льних культур

Використання металоф!дьних итам!в м!кроорган!зм1в в б!офдотац!йному збагаченн! руд, до складу якмх входить золото

БЮфлокулярна флотаШя - один э процес!в, що s додатком до явгада селективно! гетерокоагуляцп м1кроорган!вм1в з частгами метал 1в 1 м1нерал!в. Показано, що при взасмод!'! а частками золота Саетер1альл1 клиинй створгаоть крупн! флокули - бюагрегати. як! пот1м Шдлягаптъ флотац!йному перенесению до концентрату. Цей феномен лае 8могу значно розширити д!апазон часток волота, що зилу-чсвтъея флотавдоо,- до ровмра менш я1ж б мкм: Розм1ри утворених агрегаПв досягають 60-70 мкм, що забевпечуе 1х практично повну екстракцт з м1нерального середовивда. Як показали досл!дження, проведен! на рудах р!зного м1нерального складу, використання б!оф-лотацП. дозволяв вначно Шдвицити вилучення волота в пор!внянн1 з традиЩйним процесом. В середньому. по рудах Муж!евського родовиша рутинна"фдотацнгдозволяв вилучити 18,6 X золота з росм1роч часток 10-5 мкм, в той час. як б!офлотац1я доводить изо величину до 43 -46 Z ! розм1ри часток головним чином нгасче 5 мкм.

Розм1ри 1 к1льк!сть утворених агрегат!в, як правило, залежать . в1д тривалост1 контакту б1омаси кл1тин з м!неральною дисперс!ею, в!д наявност! ПдрофоЛэатору в систем1 (бутилового ксантогенату кал1в), а також способу попереднього диспергування суспензп.

ЛабораТорн1 досл!ди проводились в пробе», подр!бненою до крупност! 0,074 мкм - 1007.. Для флотаци використовували лабора-торн! механ1чн! флотомашш-!мпелерного типу м!стк!стю-камер 0,5 i 1,5 дм3. Bel досл1ди включали основну, 1 контрольну флотащю. В1дношення твердого до . р!дкого складало .1:4. Використовували м!кроорган1зми - культуру АС-1 (основна культура B.cerous), адап-

товану до водота. На прикхад1 бЮфлотацп руди родовица Муж1ево показано: 1) Ыаксимальну активнЮть кл1тини м!кроорган18м1в проявляют при рН середовшца, близьких до нейтрального, що як правило, в1дпов!дае природним № м1неральних суспенв1й. 2) Найкращ! показ-ники досягаються при використанн1 бЮмаси у друг1й (контрольна) флотацП, коли основна частина золота флотац1йно1 крупност! ухе ; видалена а загально! маеи пульпи. 3) Для досягнення максимальних показник!в бЮфлотацп доЩльно пшавати хвости основно1 флотацП нетривалому диспергуванню в присутност1 сол1 Грема ("гексаметафос-фату" натр1ю - Иа - Г1Й>) . Цей реагент забезпечуе краде роакриття эолотих часток, в порднашц 8 кл1 тинами м1кроорган1зм1в псаегшуе фо]рмування бЮагрегапв.

Параметри бЮфлотаЩйного процесу, встановлен! при лаборатор-1 них досл1дах 1 отриман! при цьому показники були основою для вида! чи рекомендащй по проведению бЮфлотацп. Проведения ; досл1дно-промислових випробувань включало так1 етапи: 1) монтаж 1 досл1дно-промислово! л1н11 флоташйного 8багачення, яка мЮтить в ) соб1 основну контроль ну флотаЩю та дв! тречистки; 2) виготовлен-, ня та монтаж диспергуючого пристрою; 3) монтаж д1лянки промислово-1 го культивування бЮмаси м1кроорган18м1в, який включас в себе ла-бораторну установку нарощування вас1вншс доз культури, блок виро-: щ/вання робочо'1 бЮмаси 1 систему подач1 водно1 сум!ш1 м1кроор-1 ган1ем1в на флотшЧю.

: В таблиШ 1 наведен1 результати проведених випробувань на Му- /

жювськ!й руд1, як1 бевперечно показують перевагу використання ме-! тоду б1офлотац11, по виявляеться в значному П1двищенн1 вилучення | волота: в 67.ЗХ для традиц1йно1 флотацП до 68,2Х при внесенн1 ^ 40 г на тонну ОЮмаси, 1 нарешт! до 81. IX при посднанн! ц1е1 к!ль-

i

Таблица 1

Показиики бЮфлокулярно! флотацП для р!эних руд

. N . Продукта n.rf флотацП

Bula золота г/т

Вилучеяня золота,X

Умови проведения флотац!'!

Глин1ста фракц1я руди Муж1ввського родовища (80Х тонкодиспереного золота)

1. ¡Концентрат осп., , 78,67 49,3

Концентрат контр. 12,77 7,5

Хвости Б,37 ; -

Вих1дна 10,9 - 57,3

Z. Концентрат осн. 76,93 49,9

Концентрат контр. 29,02 18,3

Хвости 4,11 -

Вих1дна 11,1 - 68,2

3. Концентрат осн. 74,58 52,0

Концентрат контр. 45,31 29,1

;Хвости 2,41 --—

Вих1дна 10,9

Традиц1йнн ксая-i татна флотац1я ; без м1кроорган1гм1в

40 г/т кл1тин (в перерахунку на су-ху б1омаеу)

40 г/т кл1тин з попере-дн1м диспергувалням

xboctlb основно!

флотацП з Na-ГМ!

- 81,1

Проба TacllBcuol руди (Забайкалля). Цулова фракция

.1. .Концентрат осн__________22,10 .70,10

Концентрат контр. 1,62 4,04

Хвости 0,59 -

Вих1дна 2,08 - 74,11.

2. Концентрат осн. 23,19 74,ЗЙ

Концентрат контр. 5,39 15,65

Хвости 0,25 -

Вих1дна 2,20 - 90-,04

Флотац1я без м1кро-орган1зм1в

В1офлокулярна флотац1я, 20 г/т м1кроорган!зм1в

коси б!омаси 8 диспергуванням. Проведено великий комплекс роб1т по вивченню процесу збагачення мулово! • фракцп руд Тас1'1всько1 фабрики. Як видно 8 таблшц 1. дотримання режиму бюфлотац!!, в тому чиол1 введения оюмаси з концентрат ею 20 г на тону, та дис-пергуванням в присутносм гексаметафосфату, дозволили Шдвищити видучення золота в!д 74,1 до 00,ОХ.

Результати проведених експерименив шдтвердили ефективнють введения м!кроорган18М!в в другу фдотац!» 8 попередн1м диспергу-ванням пульпи. ЯкЮть концентрату 1 р1вень вилучення вростае, якщо диспергування проводили в, присутноси гексаметафосфату натр!ю. В1дпов1дно з невисоким. bmIctom золота в мулах, укрупнен! випробу-вання проводились при невелик1й к1лькост1 бюмаси '- 20-40 г/ т.

Проведен1 полупромислов! випробування . показали вис оку ефективнють процесу б1офдотац11. Вм1ст золота в хвостах був внижений на 1Б-22Х, що складало 0,15-0,20 г/т. ефективнють процесу контрольно! флотацИ була п!двищена на 20-36%.

ВИСНСШИ

1. В результат! проведених досл!джень вивчен1 ochobhi ко-до1дн0-х1м!чн1 та м!кроб1олог1чн1 законом!рност! формування мета-лоф!льтй штам!в бактер1й BacJJJus cereus В 4368 1 асоц1ативно1

; кугьтури AC-i, як! активно акумулиоть та флокулюють частки високо-дисперсного золота. Показана МожливЮть lx використання в бюфло-тац1йн1й.технологи вилучення волота 8 руд.

2. Показано, що б!льш високою 8датн1стю до селективно! гете-рокоагуляцП. 8 частками волота, а також резистентнЮтю по.в!дно-

. шеншо до нього та груш важких метал1в (м!д1, цинку, марганце) володю бактериальний штам В. cereus В 4368, вщЦлений в природних

об'екПв, збагачених болотом 1 додатково адаптований до золота. Знайдено зб1льшення 1нтенсивност1 ендогенного дихання металоф1ль-но'1 куль тури на 227. в присутност1 28,33 мг/мл коло1дного золота на в1дм1ну в1д музейних пггам1в.

3. Встановлено, що найб1льш ефективн! в концентруванн1 висо-кодисперсних часток золота 8 розчин1в 1 м1неральних дисперс1й с асоц1ативно1 культури, як! мають в своему склад1 активн! 1 неак-тивн1 по в1дношенгао до золота итами, що забезпечуе можливють ви-користання 1х в. б1отехнолог1чнйх процесах.

4. Показана валежнЮть М1л умовамя культивування досл1джених культур бактер1й та формуванням гл1копроте1нового комплексу (м. м. БО кД) в плазматичн1й мембран1 кл1тин, як одного в необх1дних ком-понент1в, що визначають процес селективно1 гетерокоагуляцП. Утво-ренню останнього передув период 15-ти годинно1 ферментацН культури на 52-ому роэчин1 ферментал1эату, одночасно культура стае активною в концэнтруванн1" часток золота.' ....... .................

5. Розроблена промислова технолопя культивування асоц1атив-но1 культури АС-1, яка включав в себе стад1ю лабораторно1 п1дго-товки стер1льно1 культури, фермантац1ю в умовах пост1йного вб1ль-шення об'сму ферментера (3 л. 150 л, 1000 л). Встановлен1 опти-иальн1 умови проведения процесу: час культивування - 18-20 годин; температура - 28 - 30 °С; рН - 6,3 - 6,8; поживне середовище - ■ бХ-на водна суспенв1я ферментал18ата палр1на. N3; вас1вна доза б1омаси - 3,5-4 г/дм3 по сух1й ваэ1. Ви8начен1 оптимальн1 умови вбврбження техногенних штам1в. — - ------------------

6. Досл1джено процес б1офлотац1йного вбагачёння руд, до складу яких входить волото, в використанням високоселективного флото-реагента - аеоШативнй культури АС-1. на приклад! руд Мутчввсько-

го (Укра1на) 1 Тае11вського (PoclB) родовищ. Показано' вначне Шдвшцення р!вня вилучення металу в xboctIb флоташ'1 на 0,25 -

0.7.г/т. Встановлен1 оптимальн1 уыови проведения процесу б1офло-тацИ: час флотаци 12-16 хвилин; концентращя бЮмаси 20-80 г/т в залежност! в1д утримання високодисперсного золота.

Основн! ревудьтати дисертацП опубл!ковано у таких роботах;

1. Определение локазации и выделение фактора, связывающего ксшло-. идное болото из микробных клеток /-З.Р. Ульберг, В.И. Карамуш-ка. Т.Г. Грузина. В.И. Подольская, C.B. Гарбара, Л.Г. Закопайло (Степура). Н.В. Перцов // Биотехнология. - 1986. - HI. - С. 109-116.

2. Роль микроорганивмов в процессах трансформации органо-токсических соединений / C.B. Гарбара. Н.И. Гршценко. Л.Г. Степура // Виотехнологичеркие и химические методы охраны окружающей среды. Тезисы докладов II Всесоюзной конференции. Самарканд. Изд. Сам.Гу. - 1988. - С. 51.

3. Изучение способности бактериальных клеток аккумулировать тонкодисперсное золото / C.B. Гарбара. Л.Г. Степура. З.Р. Ульберг, Н.В. Перцов // Микробиология. - 68; N 2. - С. 265-270.

А. Энергозависимая аккумуляция Au (III) приводит к ингибированию систем трансформации энергии у бактерий / В.И. Карамушка, З.Р. Ульберг. Т.Г. Грузина, C.B. Гарбара. О.В. Чопик. Н.И. Гриценко, Л.Г. Степура // Прикл. биохим. и микробиол. - 1991. - 27, N 1. , -' С. Il£l26.

6. Хранение бактериальных культур, способных аккумулировать тонко. дисперсное волото / C.B. Гарбара, Л.Г. Степура //Микробиол. «урн. - .1992, N 2. - С. 9-16.