➤

Microbial technologies of filtrational leaching of base silphide ores of deposits of the western Uzbekistan

Abstract

Topicality and demand of the theme of dissertation. Bacterial leaching is a recognized method of processing of sulphide ore for production of nonferrous metals and uranium all over the world. The method allows to involve into processing ores that economically are inadvisable to process by other methods. The importance of the method as alternative to existing hydrometallurgical approaches grows daily.
With acquisition of independence by the republic the great results are achieved and measures are undertaken on development of mining industry, including improvement of biotechnology of extraction of nonferrous metals from sulphide ores. It is necessary to note that microbiological methods for processing of sulphide ores are developed, geochemically active iron-oxidizing acidophilic association of microorganisms, application of which will allow to increase degree of nonferrous metals extraction from such type of ores, is obtained.
On a global scale, industrial application of the bacterial leaching was started from heap and underground extraction of metals from base off-balance copper and uranium ores and wastes in the USA, Canada, Bulgaria, SAR and other countries1. Study of action of microorganisms upon substrate, directed application of population, biogeochemical reactions taking place in the system microorganism-orc are of special interest due to specificity of the local ores. Obtained results will allow fully and maximally conduct filtrational bioleaching of persistent goldsulphide ores and wasted sites of underground leaching (UL) of uranium. In these regards, implementation of research activity on microbiological processing of ores is an actual goal and possesses both scientific-practical and ecological value.
This dissertation research to some extent serves to carry out the tasks provided in the Decrees of the Cabinet of Ministers of the Republic of Uzbekistan № 216 from August 5 2014 “On order of conducting state ecological control”, № 295 from October 27 2014 “On order of conducting state record and control in the field of wastes treatment”, and in other legal documents adopted in this area as well as 
The aim of the research is determination of microorganisms’ development in conditions of heap leaching of gold-containing raw material and underground leaching of uranium, and application of Acidithiobacillus ferrooxidans bacteria for the process intensification as well.
Scientific novelty of research consists in the following:
indigenous bacterial strains resistant to high concentrauon of uranium were received and based of IR-spectra of cells changes in compounds composition of cells under action of uranium ions was determined;
for the first time, the microbial diversity of the process of heap leaching of ore from Kokpatas deposit was established, thermophilic Archea participating in biooxidation processes were determined and process of microbiological disintegration of sulphides on polished section of this ores was determined;
for the first time, water-soluble polymers were used in bacterial irrigating solutions, which allowed to increase adhesivity of microorganisms to ore and respectively increase gold extraction;
availability of gold-sulphidc ores of Kokpatas deposit for processing by heap method and uranium ores of Kyzylkum uranium geological province for bacterial leaching was established;
for the first time possibility of treatment of wasted wells with bacterial solutions at single time pump-down was revealed.
CONCLUSION
As result of the research activities carried out on the theme of the doctoral dissertation “Microbial technologies of filtrational leaching of base silphide ores of deposits of the Western Uzbekistan” the following conclusions were made:
1. Microbial ecosystems of gold-containing deposit Kokpatas and uranium-containing deposit Kctmcnchi were studied. Microbiological analysis of gold-containing deposit Kokpatas revealed large number of different physiological groups of microorganisms, among which prevail organotrophes with domination of Bacillus species. Autotrophic associations of thionic bacteria were better represented in ore rich in pyrite. It was established that microbial ecosystems or uranium deposit also comprise vast diversity of microorganisms, there were isolated geochemically active microorganisms oxidizing iron and sulphur. Presence of mixotrophic microorganisms and organotrophes was observed as well.
2. It was established that in the process of heap bacterial leaching the essential microbiota of ore matter goes through considerable changes. At the period of acidulation the change of leading microorganisms takes place from heterotrophic species to acidophilic thionic microorganisms. Despite inoculation of the heap with mixture of cultures of A. ferrooxidans, A. thiooxidans and other related bacteria it was established that dominating forms of A. ferrooxidans considerably varied both in spatial respect and on different stages of heap functioning. Sulfobacillus thermosulfidooxidans, mainly, was observed on the last stage of leaching.
3. Analysis of microorganisms’ development in pumping-out solutions of UL both reagent-free and acidic established presence of microbial diversity. At air supply into pumping-down wells the intensification of uranium extraction was observed, which is accompanied by considerable increase of growth of microorganisms related to the group of thionic neutriphiles and bacteria from genus Pseudomonas. In pumping-out solutions of acidic leaching thionic acidophilic iron- and sulphur-oxidizing microorganinsms related to genus Acidithiobacillus were more often observed.
4. Using method of gradual adaptation the culture A.ferrooxidans K-l was obatined, which is capable to active growth at 30 g/1 and above of Fe3+ in solution. Concentration of mixture of gold (2.5 mg/1) and silver (100 mg/1) inhibiting growth and oxidizing activity of microorganisms was established. It was determined that 100 mg/1 of uranium in medium negatively impacts growth of A. ferrooxidans K-l. Plasmid composition of studied cultures was determined. Strain A. ferrooxidans K-1 adapted to uranium ions possessed low molecular weight plasmid with Rf 0.24 mm and 5800 bp, appearance of which testifies impact of uranium ions. Differences IR-spcctra of initial and adapted to uranium ions (100 mg/1) strains of A. ferrooxidans K-l was observed.
5. Study of biodestruction of minerals of ore from Kokpatas deposit in model experiments revealed possibility of jarosite formation on surface of mibcrals in the process of bacterial treatment, which decreased sulphides’ biodestruction. Decrease in pH level of bacterial solutions to 1.5-1.7 at the period of irrigation of ore resulted in slowing down jarosite formation. It was revealed in laboratory conditions in filtration mode that under action of microorganisms the maximum degradation is observed at arsenopyrite while pyrite disintegrates at lesser degree.
6. Optimal parameters for implementation of bacterial oxidation of sulphide ore from Kokpatas deposit were established: application of association K-l, density of irrigation 8%, initial pH 1.7-1.8. It was established that application of water-sluble polimcr in irrigating bacterial solutions aloows to increase concentration of cells of dominating forms on ore mas and, correspondingly, increase gold extraction by 8-10%.
7. Large-scale trail of bacterial oxidation of sulphide go Id-containing ores in conditions of filtrational leaching (total weight 1200 t) was conducted. Gold extraction for 90 days of biooxidation was between 36.67 and 53.76%, whereas cyanidation of the initial probe resulted in 26.5%.
8. Availability and advantages of bacterial leaching method for uranium extraction from base uranium ores was established in laboratory conditions. Study in model columns determined that uranium extraction from ore reaches 96-98%. Obtained results of laboratory study revealed competitiveness of bioleaching compared with subacid leaching.
9. Application of bacterial solutions at uranium UL in “push-pull” mode allowed to create in the bed necessary acidic mode and extract remaining qualities of uranium from wasted pumping-down well, concentration of uranium at certain time of pumping-out reached 773 mg/1.
10. Efficacy of application of bacterial soluions for uranium extraction from wasted blocks of UL was established. It was determined that bacteria increase metal yield in 2.4 times, while at the equal debits by 4 times; at the dynamic mode of leachinf at application of bacterial culture into pumping-down solutions the uranium extraction was in 3.8 times higher compared to similar values of sulphuric acid leaching.
11. Analysis of conducted study testifies possibility of application of methods of biogeotehnology or microbial technology in Uzbekistan both for heap leaching of gold from sulphide res and for UL for additional extraction of uranium from wasted blocks of UL.

Source type: Abstracts
Years of coverage from 1992
inLibrary
Google Scholar
Catalog of abstracts
Issue:
Branch of knowledge
CC BY f
1-99
21

Downloads

Download data is not yet available.
To share
Download
Zaynitdinova Л. (2023). Microbial technologies of filtrational leaching of base silphide ores of deposits of the western Uzbekistan. Catalog of Abstracts, 1(1), 1–99. Retrieved from https://www.inlibrary.uz/index.php/autoabstract/article/view/49048
1
Citations
Crossref
Сrossref
Scopus
Scopus
Google
Google

Keywords:

Bacterial oxidation / A.Ferrooxidans / trichloroisocyanuric acid / electrolysis / electrolyte / extraction / re-extraction productive solution

Abstract

Topicality and demand of the theme of dissertation. Bacterial leaching is a recognized method of processing of sulphide ore for production of nonferrous metals and uranium all over the world. The method allows to involve into processing ores that economically are inadvisable to process by other methods. The importance of the method as alternative to existing hydrometallurgical approaches grows daily.
With acquisition of independence by the republic the great results are achieved and measures are undertaken on development of mining industry, including improvement of biotechnology of extraction of nonferrous metals from sulphide ores. It is necessary to note that microbiological methods for processing of sulphide ores are developed, geochemically active iron-oxidizing acidophilic association of microorganisms, application of which will allow to increase degree of nonferrous metals extraction from such type of ores, is obtained.
On a global scale, industrial application of the bacterial leaching was started from heap and underground extraction of metals from base off-balance copper and uranium ores and wastes in the USA, Canada, Bulgaria, SAR and other countries1. Study of action of microorganisms upon substrate, directed application of population, biogeochemical reactions taking place in the system microorganism-orc are of special interest due to specificity of the local ores. Obtained results will allow fully and maximally conduct filtrational bioleaching of persistent goldsulphide ores and wasted sites of underground leaching (UL) of uranium. In these regards, implementation of research activity on microbiological processing of ores is an actual goal and possesses both scientific-practical and ecological value.
This dissertation research to some extent serves to carry out the tasks provided in the Decrees of the Cabinet of Ministers of the Republic of Uzbekistan № 216 from August 5 2014 “On order of conducting state ecological control”, № 295 from October 27 2014 “On order of conducting state record and control in the field of wastes treatment”, and in other legal documents adopted in this area as well as 
The aim of the research is determination of microorganisms’ development in conditions of heap leaching of gold-containing raw material and underground leaching of uranium, and application of Acidithiobacillus ferrooxidans bacteria for the process intensification as well.
Scientific novelty of research consists in the following:
indigenous bacterial strains resistant to high concentrauon of uranium were received and based of IR-spectra of cells changes in compounds composition of cells under action of uranium ions was determined;
for the first time, the microbial diversity of the process of heap leaching of ore from Kokpatas deposit was established, thermophilic Archea participating in biooxidation processes were determined and process of microbiological disintegration of sulphides on polished section of this ores was determined;
for the first time, water-soluble polymers were used in bacterial irrigating solutions, which allowed to increase adhesivity of microorganisms to ore and respectively increase gold extraction;
availability of gold-sulphidc ores of Kokpatas deposit for processing by heap method and uranium ores of Kyzylkum uranium geological province for bacterial leaching was established;
for the first time possibility of treatment of wasted wells with bacterial solutions at single time pump-down was revealed.
CONCLUSION
As result of the research activities carried out on the theme of the doctoral dissertation “Microbial technologies of filtrational leaching of base silphide ores of deposits of the Western Uzbekistan” the following conclusions were made:
1. Microbial ecosystems of gold-containing deposit Kokpatas and uranium-containing deposit Kctmcnchi were studied. Microbiological analysis of gold-containing deposit Kokpatas revealed large number of different physiological groups of microorganisms, among which prevail organotrophes with domination of Bacillus species. Autotrophic associations of thionic bacteria were better represented in ore rich in pyrite. It was established that microbial ecosystems or uranium deposit also comprise vast diversity of microorganisms, there were isolated geochemically active microorganisms oxidizing iron and sulphur. Presence of mixotrophic microorganisms and organotrophes was observed as well.
2. It was established that in the process of heap bacterial leaching the essential microbiota of ore matter goes through considerable changes. At the period of acidulation the change of leading microorganisms takes place from heterotrophic species to acidophilic thionic microorganisms. Despite inoculation of the heap with mixture of cultures of A. ferrooxidans, A. thiooxidans and other related bacteria it was established that dominating forms of A. ferrooxidans considerably varied both in spatial respect and on different stages of heap functioning. Sulfobacillus thermosulfidooxidans, mainly, was observed on the last stage of leaching.
3. Analysis of microorganisms’ development in pumping-out solutions of UL both reagent-free and acidic established presence of microbial diversity. At air supply into pumping-down wells the intensification of uranium extraction was observed, which is accompanied by considerable increase of growth of microorganisms related to the group of thionic neutriphiles and bacteria from genus Pseudomonas. In pumping-out solutions of acidic leaching thionic acidophilic iron- and sulphur-oxidizing microorganinsms related to genus Acidithiobacillus were more often observed.
4. Using method of gradual adaptation the culture A.ferrooxidans K-l was obatined, which is capable to active growth at 30 g/1 and above of Fe3+ in solution. Concentration of mixture of gold (2.5 mg/1) and silver (100 mg/1) inhibiting growth and oxidizing activity of microorganisms was established. It was determined that 100 mg/1 of uranium in medium negatively impacts growth of A. ferrooxidans K-l. Plasmid composition of studied cultures was determined. Strain A. ferrooxidans K-1 adapted to uranium ions possessed low molecular weight plasmid with Rf 0.24 mm and 5800 bp, appearance of which testifies impact of uranium ions. Differences IR-spcctra of initial and adapted to uranium ions (100 mg/1) strains of A. ferrooxidans K-l was observed.
5. Study of biodestruction of minerals of ore from Kokpatas deposit in model experiments revealed possibility of jarosite formation on surface of mibcrals in the process of bacterial treatment, which decreased sulphides’ biodestruction. Decrease in pH level of bacterial solutions to 1.5-1.7 at the period of irrigation of ore resulted in slowing down jarosite formation. It was revealed in laboratory conditions in filtration mode that under action of microorganisms the maximum degradation is observed at arsenopyrite while pyrite disintegrates at lesser degree.
6. Optimal parameters for implementation of bacterial oxidation of sulphide ore from Kokpatas deposit were established: application of association K-l, density of irrigation 8%, initial pH 1.7-1.8. It was established that application of water-sluble polimcr in irrigating bacterial solutions aloows to increase concentration of cells of dominating forms on ore mas and, correspondingly, increase gold extraction by 8-10%.
7. Large-scale trail of bacterial oxidation of sulphide go Id-containing ores in conditions of filtrational leaching (total weight 1200 t) was conducted. Gold extraction for 90 days of biooxidation was between 36.67 and 53.76%, whereas cyanidation of the initial probe resulted in 26.5%.
8. Availability and advantages of bacterial leaching method for uranium extraction from base uranium ores was established in laboratory conditions. Study in model columns determined that uranium extraction from ore reaches 96-98%. Obtained results of laboratory study revealed competitiveness of bioleaching compared with subacid leaching.
9. Application of bacterial solutions at uranium UL in “push-pull” mode allowed to create in the bed necessary acidic mode and extract remaining qualities of uranium from wasted pumping-down well, concentration of uranium at certain time of pumping-out reached 773 mg/1.
10. Efficacy of application of bacterial soluions for uranium extraction from wasted blocks of UL was established. It was determined that bacteria increase metal yield in 2.4 times, while at the equal debits by 4 times; at the dynamic mode of leachinf at application of bacterial culture into pumping-down solutions the uranium extraction was in 3.8 times higher compared to similar values of sulphuric acid leaching.
11. Analysis of conducted study testifies possibility of application of methods of biogeotehnology or microbial technology in Uzbekistan both for heap leaching of gold from sulphide res and for UL for additional extraction of uranium from wasted blocks of UL.


background image

ЎЗБЕКИСТОН МИЛЛИЙ УНИВЕРСИТЕТИ ВА МИКРОБИОЛОГИЯ

ИНСТИТУТИ ҲУЗУРИДАГИ ФАН ДОКТОРИ ИЛМИЙ

ДАРАЖАСИНИ БЕРУВЧИ 14.07.2016.B.01.03 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ

КЕНГАШ

__________________________________________________________________

МИКРОБИОЛОГИЯ ИНСТИТУТИ

ЗАЙНИТДИНОВА ЛЮДМИЛА ИБРАХИМОВНА

ҒАРБИЙ ЎЗБЕКИСТОН КОНЛАРИНИНГ КАМ МИҚДОРДАГИ

СУЛЬФИД МАЪДАНЛАРИГА ФИЛЬТРАЦИОН ИШЛОВ

БЕРИШНИНГ МИКРОБИОЛОГИК ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ

03.00.04 – Микробиология ва вирусология

(биология фанлари)

ДОКТОРЛИК ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

ТОШКЕНТ – 2016

1

УДК: 579:669.213.6


background image

Докторлик диссертацияси автореферати мундарижаси

Оглавление автореферата докторской диссертации

Content of the abstract of doctoral dissertation

Зайнитдинова Людмила Ибрахимовна
Ғарбий Ўзбекистон конларининг кам миқдордаги сульфид маъданларига

фильтрацион ишлов беришнинг микробиологик технологияси.........................3

Зайнитдинова Людмила Ибрахимовна
Микробные технологии фильтрационного выщелачивания бедных

сульфидных руд месторождений западного Узбекистана ...............................33

Zaynitdinova Lyudmila Ibrahimovna
Microbial technologies of filtrational leaching

of base silphide ores of deposits of the western Uzbekistan……………………..63

Эълон қилинган ишлар рўйхати
Список опубликованных работ

List of published works…………………………………………….…………......90

2

ЎЗБЕКИСТОН МИЛЛИЙ УНИВЕРСИТЕТИ ВА МИКРОБИОЛОГИЯ

ИНСТИТУТИ ҲУЗУРИДАГИ ФАН ДОКТОРИ ИЛМИЙ

ДАРАЖАСИНИ БЕРУВЧИ 14.07.2016.B.01.03 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ


background image

КЕНГАШ

__________________________________________________________________

МИКРОБИОЛОГИЯ ИНСТИТУТИ

ЗАЙНИТДИНОВА ЛЮДМИЛА ИБРАХИМОВНА

ҒАРБИЙ ЎЗБЕКИСТОН КОНЛАРИНИНГ КАМ МИҚДОРДАГИ

СУЛЬФИД МАЪДАНЛАРИГА ФИЛЬТРАЦИОН ИШЛОВ

БЕРИШНИНГ МИКРОБИОЛОГИК ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ

03.00.04 – Микробиология ва вирусология

(биология фанлари)

ДОКТОРЛИК ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

ТОШКЕНТ – 2016

3

Докторлик диссертацияси мавзуси Ўзбекистон Республикаси Вазирлар Маҳкамаси

ҳузуридаги Олий аттестация комиссиясида № 14.07.2016/B2016.3.B35 рақам билан рўйхатга
олинган.

Докторлик диссертацияси Микробиология институтида бажарилган.


background image

Диссертация автореферати уч тилда (ўзбек, рус, инглиз) Илмий кенгаш веб-саҳифасининг ik

bio.nuu.uz ҳамда «ZiyoNet» ахборот-таълим портали www.ziyonet.uz манзилларига жойлаштирилган.

Илмий маслаҳатчи: Арипов Тахир Фатихович

биология фанлари доктори, академик

Расмий оппонентлар: Мавлоний Машхура Игамовна

биология фанлари доктори, академик

Давранов Кахрамон Давранович

биология фанлари доктори, профессор

Ахунов Али Ахунович

биология фанлари доктори, профессор

Етакчи ташкилот: Ўсимлик ва ҳайвонот олами генофонди институти

КИРИШ (Докторлик диссертацияси аннотацияси)

Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати.

Бутун дунёда

сульфид маъданларини қайта ишлаб, рангли металлар ва уранни олиш учун
бактериал суюқликда эритиб ажратиб олиш танилган усул ҳисобланади. Бу


background image

усулда маъданларни қайта ишлаш бошқа усулларга қараганда экологик,
иқтисодий томондан жуда ҳам самарали ҳисобланади. Балансланмаган мис ва
уран маъданлари ва қатламларидан АҚШ, Канада, Болгария, ЖАР ва бошқа
давлатларда саноат даражасида бактериал суюқликда эритиб ажратиб олишни
уюмли ва ер остидан металларни ажратиб олишда қўлланилади

1

.

Мамлакатимиз мустақилликка эришгандан бошлаб кон-металлургия

соҳасини ривожлантириш, жумладан сульфидли маъданлардан қимматбаҳо
металларни ажратиб олишнинг биотехнологияларини ишлаб чиқиш ва
такомиллаштириш бўйича чора-тадбирлар амалга оширилиб, муайян
натижаларга эришилди. Бу борада сульфидли маъданларни қайта ишлаш учун
микробиологик усуллар ишлаб чиқилиб, ва бу типдаги маъданлардан
қимматбаҳо металларни юқори даражада ажратиб олишга геокимёвий фаол,
темир оксидловчи ацидофил микроорганизмлар ассоциацияси олинганини
алоҳида таъкидлаш мумкин.

Дунё миқёсида маъданларни гидрометаллургия услубларига муқобил

бўлган бактериал суюлтириш йўли орқали ажратишнинг мухимлиги кундан
кунга ошиб бормоқда. Микроорганизмларнинг субстратга таъсирини,
йўналтирилган популяциялардан фойдаланиш, маҳаллий маъдан
спецификасига боғлиқ, микроорганизм-маъдан тизимида биогеокимёвий
реакцияларнинг рўй беришини ўрганиш алоҳида долзарбликни касб этади.
Уюмли олтин сульфид маъдан ва ер ости ҳудудида уранни суюқликда эритиб
ажратиб олишда мукаммал ва максимал фильтрацион биологик суюқликда
эритиб ажратиб олиш имконини беради. Шу сабабли, маъданларни
микробиологик қайта ишлаш бўйича илмий-тадқиқот ишларини олиб бориш
долзарб вазифа хисобланади ва илмий-амалий ҳамда экологик аҳамиятга эга.

Ўзбекистон Республикаси Вазирлар Маҳкамасининг 2014 йил 5

августдаги 216-сон «Давлат экологик назоратини амалга ошириш тартиби
тўғрисидаги», 2014 ийл 27 октябрдаги 295-сон «Чиқиндилар билан боғлиқ
ишларни амалга ошириш соҳасида давлат ҳисоби ва назоратини олиб бориш
тартиби» қарорлари ҳамда мазкур фаолиятга тегишли бошқа меъёрий ҳуқуқий
ҳужжатларда белгиланган вазифаларни амалга оширишга ушбу диссертация
тадқиқоти муайян даражада ҳизмат қилади.

Тадқиқотнинг Ўзбекистон республикаси фан ва технологиялари

ривожланишининг устивор йўналишларига боғлиқлиги.

Мазкур тадқиқот

республика фан ва технологиялар ривожланишининг V.«Қишлоқ

1

Schippers

A

, Hedrich S, еt al. Biomining: metal

recovery

from

ores

with

microorganisms.AdvBiochemEngBiotechnol. 2014;141:1-47

. doi: 10.1007/10_2013_216.

5

хўжалиги, биотехнология, экология ва атроф-муҳит муҳофазаси» устивор
йўналишига мувофиқ бажарилган.

Диссертация мавзуси бўйича хорижий илмий-тадқиқотлар шарҳи

2

.

Сульфид маъданидан металларни ажратиб олиш жараёнида автотроф
ацидофил микроорганизмларидан фойдаланишга йўналтирилган илмий


background image

изланишлар жаҳоннинг етакчи илмий марказлари ва олий таълим
муассасалари, жумладан, Department of Biological Sciences, University of
Southern California (АҚШ), Department of Physics, Northern Arizona University
(АҚШ), Geomicrobiology, Federal Institute for Geosciences and Natural resources
(Германия), School of Biological Sciences, University of Wales (Буюк Британия),
Department of Microbiology, University of Stellenbosch (Жанубий Африка),
Россия Фанлар академияси Микробиология институти, Москва пўлат ва
қотишмалар институти, Геология қидирув илмий–тадқиқот маркази рангли ва
қимматли металлар институти, Россия Фанлар академияси Биофизика
институти (Россия), Микробиология институтида (Ўзбекистон) олиб
борилмоқда.

Сульфид минераллари биодеструкциясига оид жаҳонда олиб борилган

тадқиқотлар натижасида қатор, жумладан, қуйидаги илмий натижалар
олинган: турли хил микроорганизмлар гуруҳида генетик таърифи
тасдиқланган (Department of Biological Sciences, University of Southern
California, АҚШ); ацидофил микроорганизмлар генетик таҳлил
маълумотларига кўра таснифланган ва минераллар бактериал
оксидланишининг айрим аспектлар механизми аниқланган (School of
Biological Sciences, University of Wales, Буюк Британия); сульфид маъданидан
металларни ажратиш учун саноатда микроорганизмларни қўллаш усуллари
ишлаб чиқилган (Department of Microbiology, University of Stellenbosch,
Жанубий Африка); термофил микроорганизмларнинг фенотипик ва генотипик
ўзига хос хусусиятлари аниқланган (Россия Фанлар академияси
Микробиология институти, Россия).

Дунёда металларни микробли суюқликда эритиб ажратиб олиш бўйича

бир қатор жумладан, қуйидаги устувор йўналишларда тадқиқотлар олиб
борилмоқда: табиатда маъданга оид турли хил микроорганизмлар кенг
аниқланиши; рангли, асл ва нодир металларни суюқликда эритиб ажратиб
олиш ва сульфид минераларининг оксидланиш жараёнида микроорганизмлар
ролини аниқлаш; металларни ажратиб олишни ошириш учун янги мўътадил
термофил ацидофил микроорганизмларни саноатда қўллаш усулларини
ишлаб чиқиш.

Муаммонинг ўрганилганлик даражаси.

Сўнги йилларда геологик

микробиология тез авж олиб ривожланиши кузатилмоқда. Кўпгина
тадқиқотлар сульфат ва металлар ионлари сульфидлар оксидлашнишида
иштирок этиши микроорганизмларни ўрганишга бағишланган (Johnson D.B.,

2

Диссертация мавзуси бўйича хорижий илмий-тадқиқотлар шарҳи http://www.ibp.ru/labs/hab.php; http://www.tsnigri.ru;

Uranium – Past and Future Challenges, B.J. Merkel and A.Arab, Eds./2015, International Journal of Research in Environmental
Science and Technology 5(1)/2015 ва бошқа манбалар асосида ишлаб чиқилган.

6
Gericke M., Hallberg K.B. Schippers A. Заварзин Г.А., Каравайко Г.И., и др.),

янги ажратиб олинган микроорганизмлар яъни

Ferroplasma cupricumulans sp.

nov

. фенотипик ва генотипик ўзига хос хусусиятлари ўрганилган(Hawkes R.B.,

Franzman P.D. et al),

Ferroplasma acidiphilum gen.nov.,sp.nov

. (Пивоварова Т.А.,


background image

Кондратьева Т.Ф. ва бошқ.),

Sulfobacillus thermotolerans sp.nov

. (Богданова

Т.И., Цаплина И.А. ва бошқ.),

Sulfobacillus disulfidooxidans sp. nov

. (Dufrense

S., Bousquet J. et al),

Sulfobacillus thermoferrooxidans sp. nov

. (Головачева P.C.

ва бошқ.),

Sulfobacillussibiricussp. nov

. (Меламуд В.С., ПивовароваТ.А. ва

бошқ.), шунингдек, бу микроорганизмларни амалиётда қўлланилиши
ўрганилган(Rawlings D.E. et al; Norris P.R. et al).

Суюқликда эритиб ажратиб олиш механизми батафсил ўрганилган

(Schipers A., Sand W. Gehrke T., Tributsch H. et al).

Табиатда хилма хил маъдан микроорганизмлари кенг аниқланишига

қарамасдан, уларнинг турли конларда тарқалиш қонунияти етарли даражада
ўрганилмаган. Шу сабабли, фаол геокимёвий микроорганизмларнинг
суюқликда эритиб ажратиб фильтрлашдаги ва муҳит ўзгарувчан
омилларининг микроблар туркуми қонунияти ҳаракатидаги роли ўз
долзарблигини йўқотмайди ва ҳозирги замон микробиология ва
биотехнологиясининг асосий йўналишлардан бири бўлиб қолади.

Илмий адабиётларда қийин парчаланувчи уюмли сульфид маъданларини

микроорганизмлар ёрдамида суюқликда эритиб ажратиб олиш муаммосига
бағишланган бир қанча маълумотлар келтирилган. Улардан кўпчилиги
технологик параметларни ишлашига тегишли бўлиб, шу билан бир вақтда
микробиологик жиҳатига кам эътибор берилган.

Охирги йилларда бир қатор тадқиқотчилар томонидан маъдандан уранни

суюқликда эритиб ажратиб олишда тион бактерияларининг таъсирини
ўрганиш бўйича тажрибалар олиб борилган. Бироқ, ушбу жараённинг бориши
учун оптимал шароитларни аниқлашга йўналтирилган бир қатор масалалар
очиқ қолмоқда.

Шуни таъкидлаш кераки, уранни ҳамда олтинни уюмлардан ажратиб

олиш усули учун

A.ferrooxidans

бактериясини қўлланилишини ўрганиш

бўйича тадқиқодлар Ўзбекистон Республикасида ҳозирги вақтгача
ўтказилмаган.

Диссертация мавзусининг диссертация бажарилган олий таълим

муассасасининг илмий-тадқиқот ишлари билан боғлиқлиги.

Диссертация

тадқиқоти

Микробиология

институтининг

илмий-тадқиқот

ишлари

режасининг 5Ф - «Экстремал экотизимда ва сульфид хом-ашёси парчаланиши
жараёнида

микроорганизмларнинг

ривожланиш

биогеокимёвий

қонуниятлари» (2000–2002); Ф-4.1.18.-«Сульфид маъданинисуюқликда эритиб
ажратиб олиш шароитида микроорганизмларнинг экологик хилма хил
ривожланиши» (2003–2006), фундаментал лойиҳалари ҳамда №2/20

«Микроорганизмлардан фойдаланиб ер остидаги уранни суюқликда эритиб
ажратиб олиш. Саноат–тажриба синовларини ўтказиш» (2000-2001); № 5/01
«Дастлабки сульфидларни оксидланиш билан Кокпатас рудасидан олтин

7

олиш технологиясини яратиш тадқиқот ишларини ўтказиш» (2001-2003);

№8/03 «Марджанбулак конида сульфид маъдани биооксидлаш лаборатория
тадқиқотларини ўтказиш» (2003–2005); №11/06 «Ер ости ишлатилган


background image

блоклари конида уранни олишдан олдин бактериал эритмалар билан
суюлтириб ажратиб олиш бўйича тажриба ишларини олиб бориш» (2006-
2007); №22/09 «Ер ости ишлатилган блокларидан уранни олишдан олдин
бактериал эритмалар билан суюлтириб ажратиб олиш бўйича тажриба
ишларини олиб бориш» (2009-2011) Навоий кон металлургия комбинати

билан ҳамкорликда хўжалик шартномалари доирасида бажарилган.

Тадқиқотнинг мақсади

таркибида олтин бўлган хом-ашё уюм шароитда

суюқликда эритиб ажратиб олишда микроорганизмлар ривожланишини
аниқлаш, ҳамда

Acidithiobacillus ferrooxidans

бактериясини жадаллаштириш

жараёни учун қўллашдан иборат.

Тадқиқотнинг вазифалари

:

олтин маъдани ва уранли конларда микроб экотизимларини ўрганиш;

сульфид маъданини биооксидлашда устун бўлган микроорганизмлар
культурасини аниқлаш ва уюмларда суюқликда эритиб ажратиб олиш
жараёнида микроорганизмлар сукцессиясини ўрганиш;

уранни ер остидан суқликда эритиб ажратиб олишдаажратиб олинган

эритманинг микробиотасини текшириш;

металлар ионларининг микроорганизмлар оксидланиши фаоллигига

таъсирини аниқлаш. Муҳитда юқори концентрацияли металлар ионлари
таъсирида микроорганизмлар ҳўжайраларида содир бўлаётган ўзгаришларни
кузатиш;

биооксидлаш жараёнида сульфидларнинг микробиологик

парчаланишини ўрганиш ва таҳлил қилиш;

таркибида олтин бўлган маъданларнисуюқликда эритиб ажратиб

фильтрлаш лаборатория тадқиқотларини олиб бориш ва сувда эрувчан
полимерларни суюқликда эритиб ажратиб олишда қўлланиш имкониятини
кўрсатиш;

таркибида олтин бўлган сульфид маъдани бактериал оксидланиш

тажрибаларини суюқликда эритиб ажратиб фильтрлаш шароитини ярим
саноатда ўтказиш;

ер остида суюқликда эритиб ажратиб олиш жараёнида бактериал

эритмаларни қўллаш имкониятларини лаборатория шароитида текшириш;
«пушпул» режимида ер ости суюқлигига ишлов берилган бактериал
эритмаларни табиий шароитларда қўллашни ишлаб чиқиш; ер ости уранни
суюқликда эритиб ажратиб олишда ишлов берилган блокларида (СЭАО)
микроорганизмлардан фойдаланиб саноат тажриба синовларини ўтказиш.

Тадқиқотнинг объекти

сифатида олтин таркибли сульфид маъданига

эга Кокпатас кони, ҳамда уран таркибли маъданга эга бўлган Бешкак ва
Кетмончи конлари олинди.

8

Тадқиқотнинг предмети

сифатида суюқликда эритиб ажратиб олиш

жараёнида темирни оксидловчи ацидофил бактериялар ва микроб ценози асос
қилиб олинди.


background image

Тадқиқот усуллари.

Тадқиқотда классик микробиология, молекуляр

генетик, кимёвий, ҳамда биотехнологик усуллари қўлланилган.

Тадқиқотнинг илмий янгилиги

қуйидагилардан иборат;

юқори уран концентрациясига чидамли маҳаллий бактерия штаммлари

олинган ҳамда ҳужайраларнинг ИК-спетрлари асосида уран ионлари
таъсирида ҳужайра моддалари таркибининг ўзгаришлари аниқланган;

биринчи марта Кокпатас кони маъданларуюмида суюқликда эритиб

ажратиб олиш жараёнида микроблар хилма-хиллиги, термофил архейлар
кўрсатилган, ушбу маъданнинг аншлифида сульфидларнинг микробиологик
парчаланиш жараёни аниқланган;

биринчи марта сувда эрувчан полимерлар бактериал намлантирилган

эритмаларда қўлланилганда, маъданга микроорганизмаларнинг бирикиши
ошди ва шунга кўра олтинни ажралиши исботланган;

Кокпатас конида олтинсульфидли маъдан уюмини қайта ишлашга

яроқлиги, шунингдек Қизилқум уран маъдани бактериал суюқликда эритиб
ажратиб олиш учун уранли геологик жойлашиши аниқланган;

илк бор фойдаланишдан четга чикарилган (яроқсиз) скваженаларни

бактериал эритма асосида бир мартали насос билан қайта ишлаш имконияти
кўрсатилган;

Тадқиқотнинг амалий натижалари

қуйидагилардан иборат: сульфид

маъданларини

суюқликда

эритиб

ажратиб

олиш

жараёнида

микроорганизмлар

сукцессияси

аниқланди.Маъдан

материалида

микробиоценозларбактериал суюқликда эритиб ажратиб олиш жараёнида
маълум даражада ўзгаришларга чидамлилиги кузатилди;

маъданга

полимерлар

қўшимчаси

қўшилиши

бактерияларнинг

бирикишини оширади ва шунингдек, минераларни парчаланиш даражасини
оширади ва бу усулни тижоратга тадбиқ қилиниши яхши натижа беради;

Кокпатас конида сульфид маъдани биооксидлашнинг саноат тажриба

синовлари ўтказилди ва бактериялар ёрдамида бу кон маъданидан олтинни
суюқликда эритиб ажратиб олиш учун фойдаланиш имкониятини кўрсатди;

Бешкак кони ер ости маъданидан ажратиб олинган урандан саноат

тажриба синовлари ўтказилди ва Кетмончи конининг қайта ишланган
ҳудудида ер ости уранни суюқликда эритиб ажратиб олишда кенг маштабли
синовлари олиб борилганда бактерияларни қўлланилиши, қўшимча металл
концентрацияси олинишига олиб келди, ҳамда кислоталар чиқими
камайишини кўрсатди.

Тадқиқот натижаларининг ишончлилиги.

Ҳар бир тадқиқот

тажрибалари энг камида 3 маротабадан ўтқазилганлиги, бу эса энг ишончли
ва барқарор натижаларни ўртача қийматини ҳисоблаб чиқиш имконини
берганлиги билан асосланган. Экспериментал маълумотларга статистик
ишлов бериш, хато, ўртача, ишончлилик интерваллари, стандарт қочишларни

9

ҳисоблаш STATISTICA 6.0 компьютер дастури ва стандарт методлар

˨

рдамида

олиб борилган; математик анализни тўғри келадиган методларини танлашда,


background image

тегишли адаби

˩

тларда келтирилган йўриқномалардан фойдаланилган.

Натижаларни статистик аҳамиятини аниқлаш учун,

Стъюдентни Т-критерийсини ҳисоблаб чиқилган.

Тадқиқот натижаларининг илмий ва амалий аҳамияти.

Тадқиқот

натижаларининг илмий аҳамияти ажратиб олинган маҳаллий фаол

A.ferrooxidans

К-1 штаммининг айрим хусусиятларини ўрганиш жараёнида

плазмида мавжудлиги кўрсатилди, ўзгарувчан муҳит шароитида бу бактерия
геноми сезиларли даражада беқарор ва ўзгарувчанлиги юқори потенциаллиги
намоён қилди. Микроорганизмларни сукцессиясини суюқликда эритиб
ажратиб фильтирлаш, уларни олтинни уюмли жараёнда суюқликда эритиб
ажратиб олиш ва ер ости суюқлигидан уранни суюқликда эритиб ажратиб
олиш усулида энг яхши шароит танлашни кўрсатади.

Тадқиқот натижаларининг амалий аҳамияти олинган фундаментал

натижалар келгусида, уларни уюм усулда кам сульфид маъданидан олтин
олиш жараёни учун, ҳамда ер ости суюқлиги қайта ишланган уранни олиш
учун микроорганизмлардан фойдаланиб мавжуд бўлган муаммоларни ечиш
учун қўлланилади. Бизнинг Республикада бу технологияни тадбиқ қилиниши
саноатда чиқиндилар ва кондиция бўлмаган маъданларни қайта ишлашга олиб
келади, ҳамда атроф муҳитга - экологияга ижобий таъсир килади яъни
ҳудудлар ва ер ости сувларининг ифлосланишини камайтиради.

Тадқиқот натижаларининг жорий қилиниши.

Геокимёвий фаол,

адаптацияланган, турғун темир оксидловчи ацидофил

A.ferrooxidans

К-1

ассоциацияси Навоий кон металлургия комбинатида амалиетга жорий этилган
(Навоий кон-металлургия комбинатининг 2016 йил 28 октябрдаги 02-
03-04/11672-сон маълумотномаси). Илмий натижада сульфидли маъданларга
микроорганизмларни қўлланилиши сульфат кислотасининг ишлатилишини
камайтириш ва металл ажратиб олиш фоизининг ошиш имконини берган.
ГМЗ-3 (Учқудуқ) базасидаги Кокпатас конида сульфидли маъданларни
биооксидланиши бўйича олиб борилган ярим саноат тажрибалари олтинни
ажратиб олиш дастлабки 27,7% дан 53,76% гача ошишига хизмат қилди. Шу
билан бирга, эксплуатациядан чиқарилган Кетмончи саноат ҳудуди
қудуқларида ажратиб олинган ассоциация кенг масштабли қўлланилганда
қолдиқ уран миқдорини ажратиб олиш ва микроорганизмларнинг табиий
шароитларда ўстириш параметрларини аниқлашга имкон берди. Кетмончи
конидаги қайта ишланган ҳудудида «пушпул» бирлаштирилган узлуксиз
режимда ўтказилган саноат тажрибаси синовлари варианти натижаларига
кўра, бактериялар металлни олиб чиқишини оширгани кўрсатилган.

Тадқиқот натижаларининг апробацияси.

Тадқиқот ишининг асосий

натижалари 20 илмий-амалий анжуманда, шу жумладан 12 ҳалқаро

конференция, конгрессларларда, хусусан,

«

Биология-наука XXI века»;

Пущино мактабида 6-чи ёш олимлар конференцияси (Пущино, 2002); «Хth

International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology» ҳалқаро

10

конференциясида (Paris, 2002); “Biotechnology – state of the art and prospects of


background image

development” ҳалқаро конгресида (Москва, 2002);«Биотехнология и
современность» ҳалқаро форумида (Санкт–Петербург, 2003);«International
workshop on biotechnology commercialization and security» ҳалқаро
симпозиумида (Tashkent, 2003); Ўзбекистон микробиологлари III ва V
съезди(Тошкент, 2005, 2012),16th International Biohydrometallurgy Symposium,
(Cape Town, South Africa 2005); “Биотехнология: состояние и перспективы
развития” ҳалқаро конференциясида (Москва, 2007, 2009);XII. International
Congress of Bacteriology and Applied Microbiology(Istanbul, 2008); «Проблемы
современной микробиологии и биотехнологии» Республика илмий-амалий
конференцияси (Тошкент, 2009);«Biotech 2011 & 5th Czech-Swiss Symposium
with Exibition» (Prague, 2011); «Микроорганизмы и биосфера – Microbios
2015» ҳалқаро симпозиумида (Тошкент, 2015) апробациядан ўтган.

Тадқиқот

натижаларининг эълон қилиниши.

Диссертация мавзуси бўйича жами 86

та илмий ишлар чоп этилган, шулардан, Ўзбекистон Республикаси Олий
аттестация комиссиясининг докторлик диссертациялари асосий илмий
натижаларини чоп этиш тавсия этилган илмий нашрларда 28 мақола,
жумладан 23 таси республика ва 5 таси хорижий журналларда нашр этилган.

Диссертациянинг тузилиши ва ҳажми.

Диссертация таркиби кириш,

бешта боб, хулоса, фойдаланилган адаби

˩

тлар рўйхати ва иловалардан иборат.

Диссертациянинг ҳажми 204 бетни ташкил этган.

ДИССЕРТАЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ

Кириш қисмида

ўтказилган тадқиқотларнинг долзарблиги ва зарурати

асосланган, тадқиқотнинг мақсади ва вазифалари, объект ва предментлари
тавсифланган, республика фан ва технологиялари ривожланишининг устувор
йўналишларига мослиги кўрсатилган, тадқиқотнинг илмий янгилиги ва
амалий натижалари баён қилинган, олинган натижаларнинг илмий ва амалий
аҳамияти очиб берилган, тадқиқот натижаларини амалиётга жорий қилиш,
нашр этилган ишлар ва диссертация тузилиши бўйича маълумотлар
келтирилган.

Диссертациянинг

«Металларга фильтрацион ишлов бериш ва ушбу

жараёнларда иштирок этувчи микроорганизмлар»

деб номланган биринчи

бобида сульфидли маъдан металларини бактериал суюқликда эритиб ажратиб
фильтрацион ишлов бериш тадқиқотларининг ҳозирги замон ҳолатини кенг
таҳлил қилинди. Бу жараёнда иштирок этган микроорганизмларга тавсифи ва
таърифи берилган.

Диссертациянинг «

Фильтрацион ишлов бериш экосистемасини ўрганиш

услублари ва геофаол микроорганизмларнинг хусусиятлари

»

деб

номланган иккинчи бобида суюқликда эритиб ажратиб фильтрлаш микроб

экосистемасини ўрганиш, уранни микроорганизмларга таъсири, ДНК

плазмидаси аниқлаш, маъдан намуналари спектрал тахлили,

микроорганизмлар ИК-спекторлари услублари кўрсатилган. Кокпатас кони

11

олтин сульфидли маъданларга ва Қизилқумдаги кам уранли маъданларга


background image

тавсифа берилган.

Диссертациянинг

«Фильтрацион ишлов беришнинг микроб

экосистемалари»

деб номланган учинчи бобида маъданли конларда микроб

экосистемаси ва суюқликда эритиб ажратиб фильтрлаш жараёни ўрганилган,
ҳамда танланган геокимёвий фаол микроорганизмлар ассоциациясининг
айрим хусусиятларини аниқлаш бўйича натижалар келтирилган.

Кокпатас маъданларида фильтрацион ишлов беришнинг микроб

экосистемалари

Маъдан конлари кўпгина ўзига хос микроорганизмлар фаолияти учун

экологик қулай шароит ҳисобланади. Маъданларнинг турли хил хусусиятларга
эгалиги, кўпгина кимёвий элементлар миқдорининг мавжудлиги, кўпгина
микроорганизмларнинг ривожланишини шунингдек, бу ерда кечадиган
биогеокимёвий жараёнларнинг хилма хиллигини таъминлайди. Бу омилларни
ҳисобга олиб, олтин маъданли Кокпатас конида тадқиқот ишлари олиб
борилган.

Турли

экологик

шароитлардан

олинган

намуналарда

микроорганизмларнинг тарқалиши тахлил қилинганда, асосан органотрофлар
доминантлик қилишини таъкидлаш мумкин, булар орасида

Bacillus

авлодига

мансуб бактериялар устунлик қилади.Барча тахлил қилинган намуналарда,

органик моддалар оз бўлган концентрацияда ривожлана оладиган
олигонитрофиллар максимал ҳолда аниқланди (1-жадвал).

Кокпатас конида маъдани ва сувида
микроорганизмлар миқдори (кл/г, мл)

1-жадвал

№

Микроорганизмлар

ассоциацияси

Намуналар

Оқава

сув

Пиритл

и

арсеноп

ири

т

ҳуд

удлари

Сульф

идли

манбаи

Бўш

тур

маъданли

сув

Сульфидли

ҳудудлар

и

ўтадига

н

орқали

1.

Нейтрофилларни

оксидлайдиган

автотроф

тиосульфат

2,5х10

2

2

2,5х10

3

-

-

2,5х10

2

Автотроф денитрификаторлар

2,5х10

-

-

-

2,5х10

2

2.

Нейтрофилларни

2,5х10

3

2,5х10

3

-

6,0х10

4

-


background image

оксидлайдиган

миксотрофли

тиосульфат

3.

Сульфат оксидловчи
ацидофиллар

-

-

2

-

2

-

2,5х10

2

4.

Темир оксидловчи
ацидофиллар

-

2,5,0х10

2,5х10

-

-

5.

Сульфатредукцияловчилар

-

5

-

3

-

3

-

4

-

6.

Аммонификаторлар

3,4х10

4

8,0х10

2

3,6х10

2

1,1х10

3

2,5х10

3

7.

Денитрификаторлар

1,1х10

5

1,1х10

3

2,5х10

5

2,5х10

5

2,5х10

2

8.

Олигонитрофиллар

1,9х10

3

8,7х10

4

5,6х10

3

2,1х10

2

-

9.

Микроскопик замбуруғлар

2,5х10

2,5х10

2,0х10

5,0х10

3,5х10

1


Маъданнинг турига қараб микроорганизмларни қўллаган ҳолда, маъдани

қайта ишлаш учун уюмли ёки ер ости суюқликда эритиб ажратиб
фильтрлашдан фойдаланилади. Бу иккала технологияни ҳам фильтрашга
киритиш мумкин, бунда эритма маъданнинг орасига сизиб кириши

12

кузатилади. Келтирилган натижаларга кўра, суюқликда эритиб ажратиб
фильтрлаш жараёнида микроб экосистемасини ўрганиш ва уларнинг сульфид
минераллари ва металларнингоксидланишига боғлиқлиги катта қизиқиш
уйғотади.

Минералларнинг биооксидланиши вақт мобайнида ўзгариб туриши

билан

характерланадиган

гетероген

муҳитда

ҳавога

тўйинган,

намлантирилган уюмларда юз беради, бунинг натижасида турли хил
микроорганизмлар катта миқдорда тўпламлар ҳосил қилади.

Майдонга тегишли микроорганизмлар сукцессиясини аниқлаш

мақсадида, биз колонна шароитдамаъданлар қатлами орасидан бактериал
эритмалар ўтиши жараёнида микроорганизмлар таркибини тахлил қилдик.
Олиб борилган тадқиқотлар натижасида, маъдан материалининг табиий
микрофлораси бактериал суюқликда эритиб ажратиб олиш жараёнида бир
қанча ўзгаришларга чидамлилиги аниқланди (2,3 жадвал).

Маъданларнинг рН ни туширишдан олдинги дастлабки микробиологик

тахлилида турли хил микроорганизмлар гуруҳи мавжудлиги, улар орасида
гетеротроф бактериялар, тион тиосульфат оксидловчи микроорганизмлар
кўплиги аниқланди. Дастлабки намуналарда ва бир текис рН ни тушириш
жараёнида тион нейтрофиллар ва тион миксотроф микроорганизмлари


background image

аниқланди. Гетеротроф микроорганизмлар орасида

Bacillus

,

Pseudomonas

,

Arthrobacter

авлодларига мансуб бактериялар устунлик қилди,

Micrococcus

авлодига мансуб бактериялар кам миқдорда топилди.

Penicillium,

Aspergillius, Mucor, Cladosporium

авлодига мансуб микроскопик замбуруғлар

мавжудлиги кўрсатилди.

Эритмаларни рН 4меъёригача кислотлашда гетеротроф

микроорганизмларнинг миқдори камайди, авлодлар таркиби ўзгарди – асосан

Bacillus

,

Pseudomonas

авлодига мансуб бактериялар вакиллари ва

Penicillium,

Aspergillius

авлодига мансуб микроскопик замбуруғлар қолди. Кейинги

кислоталашмикроблар туркуми кўринишини кескин ўзгартирди, бунда
ацидофил тион микроорганизмлари устунликни эгаллади ва кам миқдорда
гетеротрофлар, микроскопик замбуруғлар аниқланди.

Физиологик фаол бирикмаларнинг кўпайиши натижасида кузатилган

гетеротрофларнинг нобуд бўлиши майдаланган маъданлар юзасида ўзгариш
содир бўлиши, кейинги сукцессия турларининг ўрнашиб олишига имкон
берди. Бу ҳолатда маъданларни кислоталаш микроорганизмлар сукцессияси
кейинги ацидофил тион микроорганизмлари доминат бўлишига олиб келди.
Маъданга адсорбция қилинган

A. ferrooxidans

ҳужайра титри 2,5х10

1

дан 10

5

кл/мл/г гача,

A.thiooxidans

2,5х10

1

дан 10

2

кл/мл/г гача ўзгарди. Кучсиз

кислотали суюқликда эритиб ажратиб олиш шароитида аниқланган
гетератроф

Bacillus

авлодига мансуб микроорганизмлар, шунингдек айрим

Aspergillius

ва

Penicillium

авлодига мансуб микроскопик замбуруғлари

ривожланиш динамикасида унча сезиларли бўлмаган ўзгаришлар кузатилди.

13

3-жадвал

2-жадвал

3,6х10

1

микроскопи

к

замбуруғлар

Г

е

т

е

р

о

т

р

о

ф

л

а

р

Ча

пе

к

1

,

5

х

1

0

5

1

,

6

9

х

1

0

5

м

и

к

р

о

с

к

о

п

и

к

з

а

м

б

у

р

у

ғ

л

-

м

и

к

р

о

с

к

о

п

и

к

з

а

м

б

у

р

у

ғ

л

2

,

5

х

1

0

1

-

-

1

,

7

2

х

1

0

4

-

-

-

-

8,

8х

10

1

ми

кр

ос

ко

пи

к

за

мб

ур

уғ

ла

р


background image

а

р

а

р

Па

ре

8

,

0

8

х

1

0

6

5

,

7

х

1

0

4

-

-

-

2

,

5

х

1

0

1

-

-

6

,

1

х

1

0

4

-

-

2

,

8

х

1

0

1

3

,

7

х

1

0

2

6,

9х

10

2

РП

А

1

,

5

2

х

1

0

6

6

,

7

2

х

1

0

5

-

-

-

2

,

5

х

1

0

1

-

-

7

,

3

х

1

0

3

-

5

,

1

х

1

0

2

-

-

6,

4х

10

3

Д

е

н

и

т

р

и

ф

и

к

а

т

о

р

л

а

р

Гет

еро

тро

фл

ар

6

,

0

х

1

0

3

6

,

0

х

1

0

2

2

,

5

х

1

0

1

-

-

-

-

-

а

н

и

қ

л

а

н

м

а

г

а

н

-

-

-

-

ан

и

қл

ан

м

аг

ан

Ав

тот

ро

фл

ар

6

,

0

х

1

0

4

2

,

5

х

1

0

1

-

-

-

-

-

-

2

,

5

х

1

0

1

-

-

2

,

5

х

1

0

1

2

,

5

х

1

0

1

2,

5х

10

1

Миксот

рофлар

2

,

5

х

1

0

7

м

и

к

р

о

с

к

о

п

и

к

2

,

5

х

1

0

3

2

,

5

х

1

0

3

6

,

0

х

1

0

2

2

,

5

х

1

0

2

-

-

2

,

5

х

1

0

1

-

2

,

5

х

1

0

1

2

,

5

х

1

0

2

2

,

5

х

1

0

1

ан

и

қл

ан

м

аг

ан


background image

з

а

м

б

у

р

у

ғ

л

а

р

,

1

0

5

А

в

т

о

т

р

о

ф

л

а

р

Ти

осу

ль

фа

т

окс

ид

ла

ни

ши

6

,

0

х

1

0

3

а

н

и

қ

л

а

н

м

а

г

а

н

-

-

-

-

-

6

,

0

х

1

0

3

2

,

5

х

1

0

3

2

,

5

х

1

0

3

2

,

5

х

1

0

3

2

,

5

х

1

0

3

2

,

5

х

1

0

2

ан

и

қл

ан

м

аг

ан

окс

ид

ла

ни

ши

Су

ль

фа

т

а

н

и

қ

л

а

н

м

а

г

а

н

а

н

и

қ

л

а

н

м

а

г

а

н

-

-

-

2

,

5

х

1

0

2

2

,

5

х

1

0

1

2

,

5

х

1

0

2

н

/

о

-

6

,

0

х

1

0

1

-

-

ан

и

қл

ан

м

аг

ан

м

ў

ъ

т

а

д

и

л

те

-

-

-

6

,

0

х

1

0

1

-

2

,

5

х

1

0

2

2

,

5

х

1

0

2

-

-

-

6

,

0

х

1

0

3

6

,

0

х

1

0

3

*

6

,

0

х

1

0

4

*

6,

0х

10

4


background image

р

м

о

ф

и

л

А

ц

и

д

о

ф

и

л

A.f

err

oox

ida

ns

а

н

и

қ

л

а

н

м

а

г

а

н

а

н

и

қ

л

а

н

м

а

г

а

н

2

,

5

х

1

0

1

2

,

5

х

1

0

2

6

,

0

х

1

0

2

5

,

0

х

1

0

5

2

,

0

х

1

0

4

2

,

5

х

1

0

5

2

,

5

х

1

0

4

6

,

0

х

1

0

4

6

,

0

х

1

0

4

2

,

0

х

1

0

4

2

,

5

х

1

0

3

5,

0х

10

3

рН

~

8

,

0

4

,

2

5

1

,

9

5

2

,

1

1

2

,

0

6

2

,

3

3

2

,

3

1

2

,

3

3

2

,

1

8

2

,

1

0

2

,

0

9

2

,

0

8

2

,

0

7

2,

07

Сутка

Д

а

с

т

л

а

б

к

и

с

а

н

о

а

т

1

2

3

1

5

2

2

2

9

3

7

5

0

7

5

1

0

0

1

2

5

15

0


микроскопи

к

замбуруғлар

микроскопи

к

замбуруғлар

микроскопи

к

замбуруғлар

микроскопи

к

замбуруғлар

микроскопи

к

замбуруғлар

микроскопи

к

замбуруғлар

1,69х10

5

1,5х10

5


background image

1,7х10

1

Чапек

лар

Бактериал суюқликда эритиб ажратиш ва

рН тушириш жараёнида

микроорганизмлар сукцессияси (БСЭА)

(қаттиқ намуна, устки сегменти)

*

Ferroplasma

авлодига мансуб

микроорганизмлар аниқланди.

Г

е

т

е

р

о

т

р

П

а

р

е

8

,

0

8

х

1

0

6

о

ф

Р

П

А

1

,

5

2

х

1

0

6

Д

е

н

и

т

р

и

ф

и

к

а

т

о

р

л

а

р

Г

е

т

е

р

о

т

р

о

ф

л

а

р

6

,

0

х

1

0

2

А

в

т

о

т

р

о

ф

л

а

р

6

,

0

х

1

0

4

Микс

отроф

лар

2

,

5

х

1

0

7

з

а

м

б

у

р

у

ғ

л

а

р

,

1

0

5

з

а

м

б

у

р

у

ғ

л

а

р

А

в

т

о

т

р

о

ф

л

а

р

Т

и

о

с

у

л

ь

ф

а

т

о

к

с

и

д

л

а

н

и

ш

и

а

н

и

қ

л

а

н

м

а

г

а

н

2

,

5

х

1

0

2

2

,

5

х

1

0

2

2

,

5

х

1

0

1

2

,

5

х

1

0

1

о

к

с

и

д

л

а

н

и

ш

а

н

и

қ

л

а

н

м

а

г

а

н

и

қ

л

а

н

м

а

г

2

,

5

х

1

0

1

-

-


background image

и

С

у

л

ь

ф

а

т

а

н

А

ц

и

д

о

ф

и

л

м

ў

ъ

т

а

д

и

л

т

е

р

м

о

ф

и

л

-

A

.

f

e

r

r

o

o

x

i

d

a

n

s

а

н

и

қ

л

а

н

м

а

г

а

н

рН

~

8

,

0

Сутка

Д

а

с

т

л

а

б

к

и


БСЭА ва рН тушириш жараёнида

микроорганизмлар сукцессияси (қаттиқ

намуна, пастки сегменти)

*

Ferroplasma

авлодига мансуб

микроорганизмлар аниқланди.

14

Шуни таъкидлаш керакки, суюқликда эритиб ажратиб фильтрлаш

жараёнида микроблар туркумининг ўзгариши барча колонка устуни
узунлигида содир бўлди. Эритманинг маъдан орқали ўтиш жараёни шароитга
боғлиқ ҳолда, худди киритилган консорциум устки ва пастки колонка
қисмларида қайтадан тақсимланаётгандек содир бўлиши аниқланди. Бунда

A.ferrooxidans

микроорганизмлари устунлик қилди.

Уюмли суюқликда эритиб ажратиб олиш модел тажрибасида абориген

популяциясининг микробиологик тахлилига кўра, бу ерда турли хил
ацидофиллар

нисбатан

кўп

учраши

мумкин.

Биоуюмнинг

A.ferrooxidans,A.thiooxidans

культуралари аралашмаси ва бошқа ўхшаш

бактериялар билан инокуляция қилиниши мумкинлигига қарамай, уюмнинг
шу қисми, қайсики шу бактериялар учун ҳарорат оптимумининг ошишида
бошқа микроб флорасига эгалиги кузатилди. Уюмда турли хил архей турлари
ва сульфобацилларга ўхшаш экстремофилколонияларини ҳосил қилади (1,2


background image

расм.).

1-расм. Термофил

бактерия ҳўжайрасининг

электрон микрофотографияси (х11400)2-расм. Суюқликда эритиб ажратилган

эритмада

Sulfobacillus sp.

ҳўжайрасининг

электрон микрофотографияси (x22000)

Уран кони микрофлораси

Ишлаб чиқилаётган уран конларида микроблар туркуми ривожланишини

ўрганиш мақсадида, Кетмончи кони суюқлигидан олинган кернлар (ер ости
суюқлигидан олинган тупроқ ёки жинс намунаси), ҳамда ушбу коннинг
қатлам суви текширилди.

4-жадвал

Кернлар ва тозаланган сувлар микробиологик текширувлари

N
намуна

Керн 5
Керн 6
Керн 7
Керн 8

Тозалан

ган сув

9

Микроорганизмлар миқдори, кл/мл,г

Баалсруда 9К Маннинга Летена Лондона Постгейта

Гильтая РПА

2,5х10

2

- - - 7х10

3

2,5х10

3

2,5х10 - 2,5х10

2

- - 2,5х10

2

2,5х10

3

- 2,5х10

2

3,7х10

4

- 2,5х10

3

- 2,5х10

3

2,5х10

2

- - 4,6х10

5

- 2,5х10

3

2,5х10

3

7х10

2

2,5х10

2

- - 7,9х10

5

2х10

2

- 2,5х10

2

- 7х10

3

- 2,5х10

3

7,8х10

5


Геокимёвий фаолияти характерига кўра, кон микрофлорасини ўзига хос

ва ўзига хос бўлмаган хусусиятлиларга ажратиш мумкин. Ўзига хос
хусусиятли микрофлорага тион ацидофиллари, ҳамда тион нейтралларини
киритиш мумкин. Ушбу худуд микроб экосистемаларини кўриб чиқиб, шуни

15

таъкидлаш керакки, темир ва олтингугурт оксидловчигеокимёвий фаол
микроорганизмлар, фақатгина айрим намуналардагина ва кам миқдорда
аниқланди. Ўзига хос хусусиятли микроорганизмлардан органик қўшимчалар
иштирокида

тиосульфатни

оксидлаш

хусусиятига

эга

миксотроф

микроорганизмлар мавжудлигини таъкидлаш керак.

Thiobacillus denitrificans

турига мансуб бактериялар кам миқдорда ажратиб олинди. Анча кўп
миқдорда органотрофлар, ҳамда микроскопик замбуруғлар аниқланди.

Урантаркиблимаъданни суюқликда эритиб ажратиб фильтрлашда


background image

микробиоталарни ўрганиш

Маълумки, ер остидан суюқликда эритиб ажратиб олиш, комплекс ҳосил

қилувчи реагентлар (кислотали ва ишқорли) ва оксидловчи компонентлар
(кислород ва перекис водород) қўшилиши билан содир бўлади. Барча турдаги
суюқликда эритиб ажратиб олиш микробиотасини ўрганиш,
микроорганизмларни уранни ерости суюқликда эритиб ажратиб олишда
қўллаш имконияти мавжудлиги катта қизиқиш уйғотади.

Ўтказилган тадқиқотлар, тортиб олинган эритмаларга ҳаво юборишда

тион бактериялар устунлигини кўрсатди, олигонитрофилларга мансуб
микроорганизмлар миқдори ошди, ҳамда

Pseudomonas

турига мансуб

бактериялар ажратиб олинди. Бунда, миксотроф тион бактерилар ва
гетеротроф микроорганизмлар, ҳамда микромицетлар орасида устунлик
қилган

Aspergillus,

Penicillium

авлодига

мансуб

замбуруғлар

ривожланишининг жадаллашуви юз берди. Бу эритмалар

Т.

denitrificans

туригамансуб микроорганизмлар мавжудлиги билан

характерланади.

Ҳаво юборилмаган шароитда тортиб олинган эритмаларнинг микроб

биоталари ривожланиши тахлил қилинганда, микроорганизмлар сони
сезиларли даражада камайгани ва улар миқдори экологик аҳамиятга эга
эмаслиги кузатилди. Тадқиқотларда тортилган эритмаларда реагентсиз
суюқликда эритиб ажратиш, ҳаводан кислород берилиши уюмдан тортилган
уранни олиб чиқишини жадаллаштиради,ҳамда тион нейтрофиллар гуруҳига
мансуб ва

Pseudomonas

авлодига мансуб бактериялар, микроорганизмлар

ўсишини сезиларли даражада кўпайишига олиб келади (3-расм).

Маълумки, кўпгина микроорганизмлар қисқа занжирли органик

кислоталарни ва ўзига хос-элемент лигандаларни ишлаб чиқаради, улар рН
муҳитини ўзгартириши ва хелатларни синтезлаши мумкин, маъданларнинг
майда зарраларимиқдори таркибидаги кўпгина элементларни суюқликда
эритиб ажратишнинг ошишига олиб келади. Уранни ажратиб олиш,
шубҳасиз, пиовердин хелатларининг маҳсулидир, қайсики типик лиганда,
псевдомананд маҳсули бўлиб, ҳисобланади.

Ушбу гуруҳ микроорганизмларининг интенсификацияси фаолияти

эритмада ураннинг концентрацияси ошишига имкон беради.

16

ҳўжайралар миқдори

lg

6
5,6

5

3,6 3,6

4

4,91

4,25
4,88

2,6 2,6
3

2

1


background image

0

2,55 2,6 2,75

0

тион
денитрификаторлари

тиосульфат оксидловчи

тион миксотрофлар

олигонитрофиллар
денитрификаторлар МПА озуқа
муҳитида ўсувчи бакбериялар

ҳаво бериб тортиб олинган эритма ҳаво бермасдан тортиб олинган эритма

3-расм. Реагентсиз тортиб олинган эритма суюқлигидан эритиб ажратиб олинган

микроорганизмлар

Ер остида кислотали суюқликда эритиб ажратиб тортиб олинган

эритмаларнинг барча ўрганилаётган намуналарида

A.ferrooxidans

,

А.thiooxidans нинг доминантлиги ва эритмаларда кислотанинг меъёри ошиб
борганда уларнинг миқдори ортиши кузатилди (4-расм).

3,5

3,25

ҳўжайра миқдори, lg

3

2,45

2,5 2
2,25
2,25
2,25

1,15 1,25

1,5 1
0,5
1,25

0

1,25 1,25 0

0

S.Thermosulfidooxidans A.ferrooxidans A.thiooxidans МПА Тионо Тион

pH 2,85 pH 2,58 pH 2,15

денитрификаторлари

тиосульфатоксидловчи

4-расм. Ер остида кислотали суюқликда эритиб ажратиб тортиб

олинганэритмаларда микроорганизмлар сони

Шунингдек, қолдиқэритмаларда

Aspergillus, Fusarim

ва

Penicillium

авлодига мансуб деб топилган микроскопик замбуруғлар ажратиб олинганини
таъкидлаш керак.

Шундай қилиб, реагентсиз ёки кислотали ҳолда ер остида суюқликда

эритиб ажратиб тортиб олинган эритмаларда микроорганизмларнинг
ривожланиши тахлил қилинганда турли хил микроорганизмлар гуруҳлари
мавжудлиги аникланди.

A.ferrooxidans бактериясининг ўсиши ва ривожланишига металлар

ионларининг таъсири

Суюқликда эритиб ажратиб тортиб олиш жараёнида эритмага

маъданлардан металларни бактериологик суюқликда эритиб ажратиб тортиб

17

олишда иштирок этувчи бактерияларнинг фаолиятига позитив ёки негатив


background image

таъсир қилувчи металлар ўтади.

A.ferrooxidans

микроорганизмлари, айникса таркибида темир миқдори

юқори бўлган эритмаларга чидамли. Бироқ, суюқликда эритиб ажратиб олиш
жараёнида, темир ионларининг таркиби, культуранинг нормал ҳаётчанлигига
мос концентрациясидан сезиларли даражада ошиб кетишимумкин. Биз
бирин-кетин мослаштириш усули орқали, Fe

3+

30 г/л ва ундан ортиқ бўлган

эритмада фаол ўсиш қобилиятига эга культуралар олишга эришдик (5-расм).

Концентрация

Fe(III), г/л

35 30 25 20 15 10 5
0


1
2
3

4

01234

Вақт, сутка

5-расм. Юқори концентрацияли темир эритмаларида сақлангандан сўнг,

A.ferrooxidans

(1–К-1;2–КСБ;3 – 3-9М; 4 – В-12) нинг турли штаммларида

темирнинг оксидланиши

Шунингдек,

A.ferrooxidans

К-1 саноат штаммининг ўсиши ва

ривожланишига олтин ва кумуш ионларининг таъсири ўрганилди. Олиб
борилган тадқиқотлар натижасида, таркибида 100 мг/л кумуш ва 2,5 мг/л
олтин аралашмаси бўлган эритмалар микроорганизмларнинг ўсиши ва
ривожланишини шу билан бирга оксидланиш фаоллигини ҳам батамом
тўхтатди.

9К озуқа муҳитига 60 мг/л уран ионлари қўшилиб,

A.ferrooxidans

К-1

штаммининг ўсишига уран ионларининг таъсири, ушбу концентрация
бактерияларнинг ривожланишини тўхтатмай, балки бир оз даражада уларнинг
ўсишини стимуллашини кўрсатди. Бундан кейинги озуқа муҳити таркибида
уран

ионларининг

миқдори

100

мг/л

гача

оширилиши

A.ferrooxidans

К-1штаммининг ўсишига негатив таъсир кўрсатади. Тажриба

вариантида ўстиришнинг учинчи суткасида ҳужайралар сони 6,0x10

4

кл/мл га

камайди ва фақат 6 суткада ҳужайралар сони назоратда ўсган
микроорганизмлар миқдори билан тенглашди (6-расм).

Маълумки, оғир металл ионларига нисбатан микроорганизмларнинг

турғунлиги плазмидлар мавжудлиги билан аниқланади. Плазмидаларнинг
трансмиссив ролидан келиб чиқиб, тахмин килиш мумкинки, турли
бактерияларда металл ионларига турғунлик кенг тарқалган адаптив
хусусиятлардан бири ҳисобланади. Бирок,

A.ferrooxidans

генетик тадқиқотлар

учун мураккаб объект ҳисобланади. Rawlings D.E.

ҳаммуаллифлар билан бирга,

A.ferrooxidans

нинг генетик системасини

18

ўрганишда плазмидалар мавжуд ёки мавжуд эмаслигига, уларнинг сони ва


background image

ўлчамига, генетик элементларнинг бор ёкийўқлигига қараб штаммларнинг
хилма – хиллигини аниқлаганлар, улар яшаш муҳитининг ўзгаришларига
мослашишда рол ўйнайди.

Таркибида 100 мг/л уран бўлган озуқа муҳитига мослашган

A.ferrooxidans

К-1 штаммидан ДНК плазмидасини ажратиб олиш бўйича олиб борилган
тадқиқотлар натижасида Rf 0,07 мегаплазмидаси табиий ҳамда уран ионларига
мослашган

А.ferrooxidans

штаммларида мавжудлиги аниқланди. Ҳамда қуйи

молекуляр плазмидаларнинг Rf 0,24 мм 5,8 т.п.н.,

мавжудлигианиқланган, унинг пайдо бўлиши уран ионларининг таъсиридан
далолат беради.

Концентрация Fe(III), г/л

1 2 3 4

ҳўжайра миқдори, lg

16

8


14

7
12

6
10

5
8

4
6

3
4

2
2

1
0
0
0123456

Вақт, сутка


background image

6-расм.

A. ferrooxidans

К-1 штаммининг таркибида 100 мг/л уран бўлган озуқа

муҳитидаги геокимёвий фаоллиги:1- назоратдаги оксидланган темирнинг

концентрацияси; 2- уранли озуқа муҳитида оксидланган темирнинг концентрацияси;3-

назоратда

микроорганизмҳужайраларининг миқдори; 4- уранли озуқа муҳитида

микроорганизм ҳужайраларининг сони; Ι –назорат ва тажриба орасида темир

таркиби бўйича аниқ фарқнинг борлиги

A.ferrooxidans

К-1 бактериясининг ҳужайраларидаи уран ионлари

таъсирида содир бўлаётган ўзгаришларни тахлил қилиш учун, биз мураккаб
биологик системаларни ўрганишда ва ҳужайраларни қиёсий ўрганишда
фойдаланадиган тебранма спектроскопия усулини қўлладик.

Спектрал эгри чизиқ кўриб чиқилганда таркибида уран ионлари бўлган

озуқа муҳитида ўсган бактерия ҳужайраларининг, антисимметрик валентли
тебранишлар чизиқларида CH дан СН

3

-группаларга ва симметрик валентли

тебранишларда эса, CH дан СН

3

- ва СН дан СН

2

-группаларга (2850 см

-1

)

интенсивлигининг кучайиши аниқланди (7-расм).

Таркибида 1130-1070 см

-1

уран ионлари бўлган озуқа муҳитларида

ривожланган бактерия ҳужайраларининг интенсивлиги пасайиши кузатилди,
бу полифосфатлар даражасининг камайишини тасдиқлаши мумкин.

Шундай килиб,танлаб олинган фаол

A.ferrooxidans

К-1 культураси

темирни юкори тезликда оксидлаш ва эритмада кўп миқдорда турли хил
металл ионларига чидамлилик хусусиятига эга.

19

2

1

7-расм.

A. ferrooxidans

бактерия ҳужайраларининг 9К озуқа муҳитида (1) ва таркибида 100 мг/л

уран бўлган озуқа муҳитларидаги(2) ИК–спектори

Бунда, бундай нокулай шароитларда ҳам ушбу культуранинг оксидланиш

фаоллиги камаймайди ва бу

A.ferrooxidans

К-1 культурасидан саноат

шароитида фойдаланиш учун ижобий омил ҳисобланади.

Диссертациянинг

«Олтин таркибли маъданларнисуюқликда эритиб

ажратиб олиб фильтрлаш»

деб номланган тўртинчи бобида олтин таркибли

маъданларнисуюқликда эритиб ажратиб олиб фильтрлаш бўйича тадқиқотлар
натижалари келтирилган.

Суюқликда эритиб ажратиб олиш жараёнига полимерлар таъсирини


background image

ўрганиш

Майдаланган маъданни суюқликда эритиб ажратиб олиш одатда,

эритмаларни фильтрашнинг текис кетишига халақит беради ва бу олтин олиш
даражасининг камайишига олиб келади.Фракциялар мавжудлиги, ҳамда кўп
миқдордаги майда фракциялар, маъданларнинг текис тахланишига халақит
беради. Уюмларни суюқликда эритиб ажратиб олиш жараёнида маъдан
материалининг ўзига хос хусусиятларига қараб, аввалдан уларни
агломерациялаш кўлланилади.

Brierley ҳаммуаллифлар билан бирга майдаланган маъдан ва

ҳужайраларни агломерация қилиш учун синтетик полимердан фойдаланган,
бу таркибида 2,5% камрок карбонат таркибли маъданлар ва
микроорганизмларни агломерация қилиш усулини яратишга сабаб бўлди. Кўп
миқдорда карбонат таркиблимаъданлар учун эса, аввал уларни кислота билан
эритиб, сўнгра эритмага микроорганизмлар қўшилади.

Биз ЎзР ФА Полимерлар кимёси ва физикаси институти томонидан

тақдим этилган полимерларни ўргандик. Бактериянинг культурал суюқлигида
эрувчи

полимерларни

топишга

қаратилган

тажрибалар,

уларнинг

микроорганизмлар ҳаёти фаолиятига ва геокимёвий фаоллигига таъсири,
бактерияларни маъданларнинг ташқи қисмига бирикиш (биокапсула)
даражасини ошириши поливинил асосида полимер танлаб олиш имконини
берди.

Маъданга тажриба намуналарига полимер қўшиб олиб борилган

микробиологик тахлил килинганда, назорат вариантига нисбатан (фақат

20
бактерияли эритма билан), бактерия + полимер вариантида маъданларнинг
агломерацияси анча интенсив равишда содир бўлади (8-расм).

Бакт

.

раствор

без

полимера

0,10% 0,05%

ҳўжайра миқдори, lg

5

4

3

2

1

0

15 30 45 60

Вақт, мин

8-расм. Маъдан ва микроорганизм ҳужайраларининг агломерацияланишига Р

10 полимерининг таъсири

Лаборатория тажрибаларида полимерлардан фойдаланиш, олтинни 8-

10% га кўпроқ ажратиб олиш имконини берди. Шубҳасиз,
биокапсулалашнинг афзаллиги намлантиришнинг дастлабки даврида


background image

сульфидли минераллар юзасида микроорганизмлар адсорбциясини оширади,
микроорганизм-полимер-маъдан тизимида полимер юзаси структураси
орасида ва минералларнинг кристалл панжарали элементига эга бактериялар
орасида ўзаро кимёвий алоқа ҳосил бўлиши билан боғлиқ.

Уюмли суюқликда эритиб ажратиб фильтрлашнинг лаборатория

тажрибалари Кокпатас олтин конидан олиб келинган намуналарда ўтказилди.
Маъдан 20 мм гача майдаланди. Ушбу маъданнамунасирационал анализ
қилинганда, пирит ва арсенопирит таркибида олтин миқдори 33% ни ташкил
этиши маълум бўлди. Бу кон маъданлари учун пирит (2,95%) ва арсенопирит
(1,87%) га эга бўлган сульфид минералларининг устунлиги характерли бўлиб,
айнан шу минераллар олтиннинг асосий концентраторлари ҳисобланади.

Лаборатория тажрибаларида, оксидланиш фаоллиги 100 суткада

максимал даражага(25г/л) етиши аниқланди (9-расм). Шуни таъкидлаб ўтиш
керакки, Fe (III) 18-20 г/л га етганда бактерияларнинг ўсиши ва геокимёвий
фаоллигига якуний маҳсулотнинг чеклов таъсирини камайтириш учун биз
эритмани қисман алмаштириб турдик.

Жами тажриба мобайнида маъданга бириккан микроорганизмларнинг

миқдори бир грамм маъданга 2,5х10

6

гача 6,0х10

7

ҳужайра оралиғида бўлди.

Маъдангаадсорбция бўлган бактериялар орасида

Acidithiobacillus ferrooxidans

ва

Acidithiobacillus thiooxidans

кўпроқ устунлик қилиб,

Sulfobacillus

thermosulpfidooxidans

ҳужайраларининг кўпайиши фақат 50 чи суткада

кузатилди. К-1 бактериялар ассоциациясини намлантириш билан, олтинни

21

ажратиб олиш 120 кун ичида 67,71% (дастлабкинамунани тўғридан-тўғри

цианидлаш- 25,9%) етди.

30

25

Fe(III), г/л

20

15

10

5

0

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 106

Вақт, сутка

9-расм. К-1 ассоциациясининг фильтрлаш режимида темирнинг оксидланиш

жараёни мониторинги


background image

A.ferrooxidans

ва бошқа бактерияларнинг сульфид минераллари билан

ўзаро

таъсирининг

биринчи

босқичи,

уларнинг

ташқи

юзага

адсорбцияланиши бўлиб, шундан сўнг оксидланаётган субстратга нисбатан
биокимёвий жараёнлар бошланади. Шу сабабдан биз, сульфидларнинг
микробиологик парчаланиш жараёнини ва парчаланишлар характерини статик
режимда ўргандик. 10-12-расмларда бактериялар билан ишлов берилгандан
сўнг аншлифнинг ташқи юзасини сканерлаш тасвирланган, бунда аншлиф
юзасининг кўп қисмини коплаган ярозит плёнка мавжудли кўрсатилган. Пирит
фақат кичик «ойналар»да намоён бўлган, бунда унинг парчаланиши аниқ
кўринган.

10-расм. Бактерия билан

ишлов берилгандан сўнг

ювишдан олдин ҳудудларнинг

ташқи

кўриниши. Аншлифнинг

ташқи юзасида ярозит билан

бирга бактерия

колонияларининг ҳосил

бўлиши.

11-расм. Аншлиф ташқи

юзасини қоплаган

ярозитнинг тангача

қопламалари.

12-расм. Ярозит

пленкалари билан

қопланган аншлиф ташқи

юзаси, ярозит

плёнкаларда

биооксидланишга учраган

пирит.

JED-2200 микрорентгеноспектрал анализатор ёрдамида моддаларнинг

қисмлари ва алоҳида фазалари кимёвий таркиби тахлил килинганда,
олтингугурт сульфиди, мишяк ва бошка элементларнинг камайганини
кўрсатди.

Лаборатория тажрибаларида бактериал эритмалар таъсиридаги

минераллар деструкция жараёни ярозит ҳосил бўлиши ҳисобига секин рўй

22
берди. Шу сабабли, биз маъданларга бактериал эритмаларни сепишда,

уларнинг рН ини 1,7-1,5 гача пасайтирдик, бу ярозит ҳосил бўлишини
тўхтатишга олиб келди.

Фильтрлаш режимида сульфидлар деструкцияси тахлил килинганда,

аншлифнинг ташқи юзасидаги колонка моделларининг юқори қисмида
карбонатларнинг катта қисми эриб кетди, дастлабки пирит ноаниқ тўрсимон
шаклли агрегат ҳолатига айланди (расм.13, фото 3). Қолдиқ пиритнинг
миқдори 0,5-0,7% ни ташкил этди. Арсенопирит учрамади.

1

2

3

13-расм.


background image

Маъдан пробаларининг аншлифи(колоннанинг юқори қисми) 1,2- бактериялар билан

ишлов беришдан аввалги аншлиф; 3- бактериялар билан ишлов бергандан сўнг

Колонналарнинг пастки қисмидаги аншлифлар бактериялар таъсирига

камроқ

учради.

Бактериялар

билан

ишлов

бериш,

шуни

кўрсатдики,аншлифларнинг бир қисмига бактериал ишлов бериш таъсир
қилди, аншлифнинг юзасининг 50% ўзгаришсиз қолди. Пирит тўрсимон
ҳолатда тўпланиб колиб, унинг ташқи юзасига бактериал оксидловчилар
таъсир қилмади (расм.14, расм.3). Арсенопирит ингичка игнасимон кристалл
кўринишида қисман карбонат томирларида сақланиб қолди. Ишлов берилган
ҳудудларда сульфидлар умуман учрамади (14-расм, 4-расм).

1 2 3 4

14-расм. Маъдан намуналарининг аншлифи(колоннанинг пастки қисми)

1,2-бактериялар билан ишлов беришдан аввалги аншлиф;

3,4- бактериялар билан ишлов бергандан сўнг;

Тадқиқотлардан олинган натижалар, суюқликда эритиб ажратиб

фильтрлаш жараёнида сульфидларнинг бактериал оксидланиши турли
даражадаги

жадалликда

рўй

беришини

тасдиқлайди.

Сульфидлар

парчаланишининг минерал тахлили, пирит ва арсенопиритларнинг интенсив
парчаланиши колоннанинг юқори қисмида содир бўлишини кўрсатди.
Колоннанинг пастки қисмда эҳтимол, қисман коналирования рўй беради,
бактерияларнинг сульфид минераллари юзаси ўртасида тўлиқ контакт
кузатилмайди. Бу колоннанинг бутун баландлигида олтин ажратиб олишнинг
турли даражаларини олдиндан белгилаб беради.

23

Намлантирадиган эритмалардан турли хил ҳажмда фойдаланиш шуни

кўрсатдики, олтинни максимал ажратиб олиш 8%ли намлантирадиган
эритмали шароитда кузатилди (15-расм).

68

олтин олиниши,%

66
64

62

60
58

56

54
123


background image

15-расм.Бактериал намлантиришнинг турли ҳажмларида суюқликда эритиб

ажратиб фильтрлаш режимидан ўтган Кокпатас кони маъданларидан олтин

ажратиб олиш (1- 10%; 2- 15%; 3-8%).

Шундай қилиб, олинган натижалар Кокпатас кони сульфидли маъданлар

уюмини суюқликда эритиб ажратиб олишда микроорганизмлардан
фойдаланиш самарадорлигидан далолат беради.

Кокпатас

кони

сульфидли

маъданларини

уюмли

усулда

биооксидлашнинг

яримсаноат ҳолидаги синовлари

Навоий тоғ-кон

металлургия комбинати билан биргаликда олиб борилди.

Фаол режимдаги лаборатория тажрибалари натижалари Кокпатас кони

сульфидли маъданларидан ажратиб олинган намуналар, уюмларни суюқликда
эритиб ажратиб олишда биооксидлашга яроқли эканлигини кўрсатди.
Перколяцион режимдаги лаборатория тажрибаларида аниқланишича,
бактериал оксидлаш орқали 150 чи суткада олтинни ажратиб олиш
лаборатория тажрибаларининг турли вариантларида 45 дан 52 % гача етди.

Лаборатория

тажрибалари

Кокпатас

кони

маъданларидаги

карбонатларнинг мавжудлиги биооксидланиш жараёнида керакли рН
кўрсаткичига етказишни таъминлашда, дастлабки декарбонизациялашни
талаб қилади.

Лаборатория тажрибаларида олинган натижаларни тасдиқлаш мақсадида,

(Учқудуқ шаҳар ГМЗ-3) уюмларни биооксидлаш учун саноат тажриба
ускунаси яратилди. Дастлабки маъданда олтин микдори 2,9 г/т; олтинни
ажратиб олиш эса 26,5 % ни ташкил этди.

Тажриба ускунаси ўрнатилгандан кейин, уюм материалининг

концентрацияси

2;

10;

30

г/л

бўлган

сульфат

кислота

эритмаларининамлантиришорқали, кетма-кет pHтушириш маҳсулотлари
билан кольматацияни камайтириш мақсадида декарбонизация қилиш жараёни
ўтказилди.Намлантиришнинг зичлиги 0,12-0,15 л/мин/м

2

ни ташкил этди.

Уюмларни кислотали эритмалар билан намлантириш рН кўрсаткичлари

24
стабил 2,0-2,5 бўлгунга қадар давом эттирилди. Декарбонизация жараёни 52

кун давом этди, 21кг/ткислота миқдори сарф қилинди.

Саноат-тажриба синовлари шароитида бактериал эритма олиш учун

ҳажми 5 м

3

ва 35 м

3

бўлган иккита ферментерлар ишга туширилди. Озуқа

муҳитлари техник сувлар асосида майдалаш культивацияси усулида
тайёрланди. 7 кун давомида 55 м

3

миқдорда културал суюқлик иккита идишда

тайёрланди. Таклиф қилинаётган микроорганизмларни майдалаб культивация
қилиш усули, бактериялар биомассасини тайёрлаш вақтини қисқартирди, бу
бактерияларни кенг кўламда ўстириш учун муҳим аҳамиятга эга эканлиги
аниқланди.

рН туширишжараёнини тугагандан сўнг, уюмлар намлантиришнинг ўша

зичлигида бактериал эритмалар билан намлантириш бошланди. Бунинг учун
ацидофил темирни оксидловчи

A.ferrooxidans

К-1 ассоциациясидан

фойдаланилди. Чуқурликга оқиб тушаётган бактериал эритмаларнинг Fe

3+

,


background image

Fe

2+

, As

5+

, As

o6щ.

таркиби, микроорганизмлар миқдори, эритмаларнинг pH ва

Eh текшириб тахлил қилинди, бу билан уюмлардан фойдаланиб биооксидлаш
жараёни назорат қилиб турилди.Биринчи икки ой давомида суюқ фазада Fe

3+

ва As

5+

концентрацияси секин-аста ошиб борганлиги кузатилди. Иккинчи

ойнинг охирида уларнинг энг юқори концентрацияси, яъни3,0-4,0 г/л Fe

3+

ва

1,0-2,0 г/л As

5+

бўлганлиги кузатилди. Бу вақтда атроф-муҳит ҳарорати

пасайганига қарамасдан, уюмнинг ички ҳарорати 17-19°С дан 23-25°С гача
кўтарилди.90 чи суткада ускуна иши тўхтатилди.

Намлантириш

тўхтатилган

даврда

штабелнинг

турли

нуқталаридамикроорганизмлар

ривожланишининг

тахлилида

микроорганизмлар тарқалиши ҳар хил тақсимланмаган бўлиб, улар маъданга
нисбатан 2,5х10

6

– 6,0х10

7

кл/г миқдорда тебранди. Атроф-муҳит ҳарорати

пасайганда аниқланган бактерияларнинг миқдори экологик кўрсаткичлардан
юқори даражани (2,5х10

5

– 2,5х10

6

кл/г) ташкил этди (5-жадвал).

5-жадвал

90 кун биооксидлашдан сўнг маъдан намуналарини цианирлашнинг

сорбцион кўрсаткичлари

№

1
2
3
4
5
6
7
8

намуна

ларрак

ами

3-1
3-2
3-3
3-4

1с-н
2с-н
3с-н
4с-н

Олтинни ажратиб олиш, %

Биооксидлашнинг

Биооксидлашнинг

43суткаси

90 суткаси

37,8 41,6
40,6 45,2
48,3 75,6
40,0 46,9
40,0 43,3

- 54,3
- 39,3
- 51,6

Микроорганизмлар сони,

кл/гБиооксидл
ашнинг

Биооксидлаш
нинг43суткаси

90 суткаси

2,0х10

4

6,0х10

4

1.3х10

4

2,1х10

4

6,0х10

5

6,0х10

5

6,0х10

3

2,0х10

5

2,1х10

4

6,0х10

4

- 2.5х10

5

- 2,5х10

4

- 2,5х10

5


Олинган натижалар, уюмда бактериал жараёнлар бир текисда

кетмаётганлигидан, яъни маълум зоналарда (КБ) интенсив ва бошқа

25

зоналарда (КС) паст гиокимёвий фаолликда кетганлигидан далолат бермоқда

(6-жадвал).

6-жадвал

Маъдан намуналарини цианирлаш натижалари

Намуна

Au бошлангич микдори,

г/т

Ажратиб олиш, %

КБ

3,19

53,76


background image

КС

3,04

36,67


Диссертациянинг

«Уранни биологик суюлтириб ажратиб олиш»

деб

номланган бешинчи бобида ер ости скваженаларида уран ионларини
биологик суюқликда суюлтириб ажратиб олиш бўйича тадқиқот натижалари
келтирилган.

Лаборатория тажрибаларида таркибида олтингугурт сульфид бўлган

уранли

маъданларни

суюқликда

суюлтириб

ажратиб

олишда

микрорганизмлардан фойдаланиш мумкинлиги кўрсатилган.

Дастлабки тажрибалардан олинган натижалар модел колонкаларда

тажрибалар олиб бориш мақсадга мувофиклигини кўрсатди. Суюқликда
суюлтириб ажратиб олиш натижаларининг тахлили, турли хил вақтлар
кўрсаткичларда маъдандан уранни ажратиб олиш 96–98% ни ташкил
этганлигини кўрсатди. Бактериал эритмалардан фойдаланиш турли хил
вариантларда суюқликда суюлтириб ажратиб олиш жараёнини 40 дан 77

соатга қисқартирди.

Кам маъданлардан уранни биологик суюқликда эритиб ажратиб олиш

жараёнининг технологик кўрсаткичларини қиёсий таққослаш натижасида
кучсиз кислотали суюқликда эритиб ажратиб олишга нисбатан биологик
суюқликда суюлтириб ажратиб олиш усулининг афзаллиги аниқланди (16-
расм).

уран кислота сарфланиши, кг/кг умумий уран олиниши, %

Продолжительность

выщелачивания

,

час

500

400

300

200

100

0

12345

16-расм. Лаборатория тажрибаларида уранни суюқликда эритиб

ажратиб олишнинг солиштирма тахлили

1 – назорат,кучсиз кислотали суюқликда эритиб ажратиб олиш;2 – олдиндан ивитилган

сульфат кислотали суюқликда эритиб ажратиб олиш ва сўнгра бактериялар билан

намлантириш; 3–олдиндан ивитилган сульфат кислотали суюқликда эритиб ажратиб олиш

ва сўнгра суюлитирилган бактериялар билан намлантириш;4–бактериологик

намлантиришдан фойдаланиб суюқликда эритиб ажратиб олиш;5–суюлтирилган

бактериологик намлантиришдан фойдаланиб суюқликда эритиб ажратиб олиш.

26

Лаборатория тадқиқотларининг ижобий натижалари асосида йирик

масштабли тадқиқотларига ўтилди. Уранни бактериологик суюқликда
суюлтириб ажратиб олиш тажриба ишлари «пушпул» режимида ер ости
суюқликда суюлтириб ажратиб олишнинг саноат ҳудудларида олиб борилди.
Бу ерда тажриба ҳудуд сифатида эксплуатацияддан чиқарилган сўриб олувчи


background image

скваженалардан фойдаланилди. Скважена синовдан ўтган бўлиб, қатламли
эритманинг кислота миқдори 4,9 г/л, ураннинг миқдори 25 мг/л ни ташкил
этди. Скваженага юборишдан олдин бактериал эритмалар икки карра
суюлтирилди. Скваженага юборилган суюқликнинг умумий миқдори, техник
сувларни қатлам ичига 0,7 м масофага, бактериал эритмаларни(0,4 м

3

) эса 0,3

м масофагача юборилди.

Икки ҳафта тургандан сўнг, эрлифт сўриб олишўтказилди, ҳамда бир соат

давомида суюлтирилган қатламли ва бактериологик эритмалар синаб кўрилди.
Синовнинг бошида тортиб чиқариб олиш миқдори 0,5-0,7 м

3

/соат, сўнгра

1м

3

/соатни ташкил этди.

Олинган натижалар,

Acidithiobacillus ferrooxidans

нинг культурал

суюқлиги 0,4 м

3

бўлганда қатламда талаб қилинган кислотали режимни ҳосил

қилишга эришилди, культура қатлами ичига тўлиқ кириб, ишлов берилган
сўриб олинувчи скваженадан ураннинг қолдиқ миқдори ажратиб олинганини
кўрсатди. Сўриб олишнинг аниқ вақт оралиғида унинг концентрацияси 773
мг/л га етди (расм. 17).

Биринчи тажриба синовларидан олинган натижалар 80%ишлаб бўлинган

ташландиқ ерларда саноат-тажриба синовларига ўтишга замин яратди.
Тўхтовсиз режим билан «Пушпул» вариантида тажриба ишлари олиб борилди.
Бактериал суюқликда суюлтириб ажратиб олиш ишларини олиб бориш учун
қулай ҳудудлар танлаб олинди ва

A.ferrooxidans

К-1нинг култивацияси кенг

масштабда бошлаб юборилди.

рН

pH

8
7

6
5
4
3
2
1
0
5 25 30 50 60
U, мг/л 900

800
700
600
500
400
300
200
100
0

Вақт, мин

17-расм. «Пушпул» усулида олиб борилган, уранни бактериологик суюқликда суюлтириб

ажратиб олишнинг табиий тажрибаларда кўрсаткичларнинг ўзгариши.

Тажрибалар

олиб бориш учун

A.ferrooxidans

К-1 микроорганизмлар бошланғич

ассоциациясининг дастлабки эритмаси 550 литр ҳажмда тайёрланди.

Бактериал эритмаларнинг кейинги тайёрланиши, «К» маъдан конининг

тажриба стационар ускунасида амалга оширилди (18- расм).

27

Поз

.6

Поз

.1

Поз

.4


background image

Поз

.1

а

Поз

.8

Сжатый

атм

.

воздух

Хвостовой

р

-

р

(

рН

=1,8)

Вода

техническая

Отгрузка

раствора

наавтомобиль

Поз

.10

18-расм. Микроорганизм культураларини ўстиришнинг принципиал схемаси («К»

кони)

1а поз. –озуқа муҳитини тайёрлаш учун идиш сиғими (V = 1,5 м

3

);

1поз – биокультурани ўстириш учун идиш сиғими (V = 6,0 м

3

);

4поз – йиғувчи идишнинг сиғими (V = 96,0 м

3

);

6Поз –дағал тозалаш фильтри;
8Поз – узатувчи (тортувчи) насос;
10 Поз- зумпф;
- ёпувчи вентиль;

- диспергатор.

Бактерияларни ўстириш учун озуқа муҳити тайёрлаш учунқолдиқ

эритмалардан ва икки валентли темир тузларидан, шу билан бирга
микроорганизмларнингўсиши ва ривожланиши учун зарур булган К

2

НРО

4

,

(NН

4

)

2

SO

4

минерал тузларидан фойдаланилди. Озуқа муҳитлари 1,5 м

3

сиғимли идишда (поз.1а) тайёрланиб, у ердан насос орқали бункерга (поз.1)
ватўпловчимахсус идишга (поз.4) юборилди. Бактерияларнинг бирламчи
культивацияси ҳавони тақсимлаб ўтказиш билан таъминланган (поз.1) 6 м

3

сиғимли бункерда олиб борилди. Тайёрланган бактерия эритмалари 96
м

3

ҳажмли тўпловчи махсус идишга (поз.4) қуйилди.

Насос билан тортиб олиниб ва маълум вақт тургандан сўнг «пушпул»

режимида бактериал эритмалар юбориб сўриб олинди, бир вақтнинг ўзида 4
та скважена ячейкаларга 42 м

3

ҳажмда, бактериал эритмалар юборилди.

Маълум вақтда сўриб олинадиган коннинг (ўртача) миқдори 1,5 м

3

/с. ни

ташкил этди (19-расм).

Уранни эритмага чиқарилиши ва эритма самарадорлиги бўйича олинган

натижалар тахлили шуни кўрсатдики, насос билан тортиб олишнинг 3-10
суткаларида ураннинг максимал концентрацияси 88мг/л ни ташкил этди. Бир
вақтда 20 м

3

ҳажмли бактериал эритмалар тортиб олиш, ва биооксидловчи

иштирокида қатламларни отдачасиниоширди.

Эритмалар самарадорлигини оширишда бактериялар иштирокининг

далилларидан бири, кислотали суюқликда эритиб ажратиб олишнинг
дастлабки эритмасида сульфат-ионлар концентрацияси 8,6 г/л дан таркибида
биооксидловчилар

бўлган

эритмалар

самарадорлиги

10,8г/л

га

оширилишидир. Сульфат-ионлар концентрациясининг ошиши шубҳасиз,

28

пиритнинг бактериологик оксидланиш жараёнида содир бўлиши маъдан
қоришмаси зонаси қатламлари оксидланиши юқори сеноман чўкмаларида


background image

аниқланган.

U, мг/мл

180
160
140
120
100
80
60
40
20
0

исх. 2 4 6 8 10 12 14 16 18 … 30 35 37 39 41 43

45 47 49 51 53 55 57

Вақт, сутка

19-расм.214-02 скваженадаги эритмаларнинг самарадорлиги

214-02 скваженасида олиб борилган тажриба ва тадқиқотларнинг

натижалари тахлили, бактериал эритмалар қатламлардан уранни ажратиб
олиш жараёнини кучайтиришини кўрсатди. Скваженаларда «пушпул»
режимида иш олиб борилганда, 17 суткада 31,9 кг уран ва 1,5 м

3

/соат дебитда

ажратиб олинди. Кислотали вариант шароитида, ураннинг дастлабки
концентрацияси 13 мг/л бўлганда 2,5 м

3

/соат дебитда 13,2 кг, 1,5 м

3

/соат

дебитда эса, атиги 7,95 кг уран ажратиб олинди (20-расм). Шундай қилиб,
бактериялар металл ажралиб чиқишини 2,4 марта, дебитга тенг эса 4 марта
кўпайтирди.

Суюқликда эритиб ажратиб олишнинг динамик режимида сўриб олинган

эритмаларга бактериал культуралар юборилганда уран энг кўп миқдорда(158
мг/л) ажралиб чиқиб, эритма самарадорлиги 40-50 мг/л даражада кейинчалик
хам стабил сақланиб колиши кузатилиб, сульфат кислотали суюқликда эритиб
ажратиб олиш кўрсаткичларига нисбатан 3,8 марта кўпайганлиги аниқланди.
Шуни таъкидлаб ўтиш керакки, тажрибанинг ҳар бир этапларидаги
микробиологик тахлилларда

A.ferrooxadans

экологик аҳамиятга эга миқдорда

учради.

пушпул динамика

U чиқарилиши, кг

40

30

20

10

0
Bio k

20-расм. 20.214-02 скваженасидан уранни «пушпул» режимида бактериал эритмалар

иштирокида ажратиб олиш (дебит 1,5 м

3

/час), бактериал эритмаларнинг динамик режимида

(дебит 2,5 м

3

/час) ва кислотали суюқликда эритиб ажратиб олишнинг солиштирма тахлили.


background image

29

Шундай қилиб, олиб борилган тадқиқотлар бактериал эритмалардан

фойдаланиб ишлатилган ПВ блокларидан уранни ажратиб олиш
мумкинлигини кўрсатди. Скваженаларни ускуналаш ва бурғалашга, ҳамда
маъданли майдонларга кислота билан ишлов беришга кетадиган
харажатларнинг

камайиши,

шубҳасиз

унинг

иқтисодий томондан

афзаллигини кўрсатади.

ХУЛОСА

«Ғарбий Ўзбекистон конларининг кам миқдордаги сульфид маъданларига

фильтрацион ишлов беришнинг микробиологик технологияси» мавзусидаги
докторлик диссертацияси бўйича олиб борилган тадқиқотлар натижасида
қуйидаги хулосалар тақдим этилди:

1. Кокпатас олтин кони ва Кетмончиуран конларининг микробиологик

экосистемаси ўрганилди. Кокпатас олтин конининг микробиологик
тахлилида, турли физиологик гуруҳларга мансуб микроорганизмлар кўп
миқдорда аниқланди, уларнинг орасида органотрофлар доминантлик
қилиб,улар орасида

Bacillus

туркуми нисбатан кўп миқдорда учраши

аниқланди. Пиритга бой бўлган маъданларда автотроф тион бактериялар
ассоциацияси кўпрок учради. Шунингдек уран кони микроб экосистемасида
турли хил микрооганизмлар намоён бўлди, геокимёвий фаол олтингугурт ва
темир оксидловчи микроорганизмлар мавжудлиги аниқланди. Миксотроф ва
органотроф микроорганизмларнинг учраши ҳам қайд қилинди.

2. Уюмли бактериал суюқликда эритиб ажратиб олиш жараёнида маъдан

материалининг табиий микрофлораси бир қанча ўзгаришларга учраши
аниқланди. Кислота билан ишлов бериш даврида, устун бўлган гетератроф
микроорганизмларнинг ацидофил тион микроорганизмлари билан ўрин
алмашиши содир бўлди.Биоуюм

A.ferrooxidans, A.thiooxidans

ва бошқа унга

турдош бактериялар культуралари аралашмаси билан инокуляция қилинган
бўлса ҳам,

A.ferrooxidans

нинг доминант формалари майдон нисбатида ва шу

билан бирга уюмдаги жараёнларнинг турли хил босқичларида уларнинг сони
сезиларли даражада ўзгариб турди.

Sulfobacillus thermosulfidooxidans

асосан

суюқликда эритиб ажратиб олишнинг сўнгги этапларида аниқланди.

3.

Тортиб олинган эритмаларда микроорганизмларнинг ривожланишини

тахлил қилинганда, ер остида реогентсиз ёки кислотали ҳолда суюқликда
эритиб ажратиб олишда турли хил микроорганизмлар гуруҳлари учраганлиги
аниқланган. Скваженаларга насос билан кислородли ҳаво юборилганда
ураннинг оқиб чиқиши тезлашган ва

Pseudomonas

авлодига мансуб

бактериялар хамда тион нейтрафил микроорганизмлар гуруҳи сони
кўпайган.Тортиб олинган эритмаларни кислотали суюқликда эритиб ажратиб
олишда

Acidithiobacillus

авлодига мансуб ацидофил темир ва олтингугуртни

оксидловчи тион микроорганизмларкўп учраган.


background image

30

4. Бирин-кетин мослаштириш усули орқали эритмада Fe

3+

30 г/л ёки

ундан ортиқ бўлганда фаол ўсиш қобилиятига эга

А. ferrooxidans

К-1

культураси танлаб олинган.Таркибида 100 мг/л кумуш ва 2,5 мг/л олтин бўлган
эритмалар аралашмаси микроорганизмларнинг ўсиши ва ривожланишини шу
билан бирга оксидланиш фаоллигини ҳам батамом тўхтатиши маълум бўлган.
Таркибида 100 мг/л уран бўлганда муҳит

A.ferrooxidans

К-1 нинг ўсишига

негатив таъсир қилиши аниқланган. Текширилаётган культураларнинг
плазмидлари таркиби ўрганилган. Уран ионларига мослашган

А.ferrooxidans

К-1 штаммида қуйи молекуляр плазмидлар Rf 0,24 мм 5,8 т.п.н. мавжудлиги,
уран ионларининг таъсиридан далолат берди. Дастлабки ва таркибида уран
ионлари ( 100 мг/л) бўлишига мослашган

A.ferrooxidans

К-1 штаммларининг

ИК-спектрларида фарқ бўлиши кўрсатилган.

5. Тажриба моделларида Кокпатас кони минерал маъданларининг

биодеструкцияси ўрганилган, бактерия билан ишлов бериш жараёнида
минераллар ташқи юзасида ярозит ҳосил бўлиши билан сульфидларнинг
биодеструкцияси камайганлиги аниқланган. Маъданларни бактериал
эритмалар билан намлантиришда уларнинг рН кўрсаткичи 1,7-1,5 гача
туширилиши, ярозит ҳосил бўлишини тўхташига олиб келган. Фильтрлаш
режимидаги лаборатория тажрибалари, микроорганизмлар таъсирида
арсеноперит максимал даражада, пирит эса қуйи даражада парчаланиши
маълум бўлган.

6. Кокпатас конидаги сульфид маъданларни бактериологик оксидлашнинг

оптимал параметрлари: К-1 ассоциациясидан фойдаланиш, намлантириш
зичлиги 8%, дастлабки рН 1,7-1,8 эканлиги аниқланган. Бактериал эритмалар
билан намлантиришда сувда эрувчи полимерлардан фойдаланиш маъдан
массасида доминант микроорганизмлар ҳўжайраси концентрациясининг
кўпайишига олиб келган ва олтин ажратиб олишни 8- 10% га оширган.

7. Суюқликда эритиб ажратиб олиб фильтрлаш шароитида олтин

таркибли сульфид маъданларни бактериал оксидлаш бўйича кенг масштабда
тажрибалар олиб борилди (маъданнинг умумий ҳажми 1200т). Биооксидлаш
орқали олтин ажратиб олиш 90 суткада 36,67 - 53,76%, дастлабки намунани
цианидлаганда эса 26,5% ни ташкил этган.

8. Лаборатория шароитида кам уранли маъдандан уран олиш учун

бактериал суюқликда эритиб ажратиб олиш усулининг фойдалилиги ва
афзаллиги кўрсатилди. Колонка модели тажрибаларида маъданлардан уранни
олиш 96-98% га етиши кузатилди. Лаборатория тажрибаларида олинган
натижаларга кўра, биологик суюқликда эритиб ажратиб олиш, паст кислотали
суюқликда эритиб ажратиб олишга нисбатан рақоботбардошлиги аниқланди.

9. «Пушпул» режимида ер остида уранни суюқликда эритиб ажратиб

олишда бактериал эритмаларни қўллаш, қатламда талаб қилинган кислотали
режим ва ишланган скваженадан уран қолдиқ миқдорини олиш имконини

31


background image

берди, унинг концентрацияси тортиб олишнинг маълум вақт оралиғида 773

мг/л етди.

10. Қайта ишланган ер ости блокларидан (СЭАО) уранни олиш учун

бактериал эритмаларини қўллаш самарадорлиги кўрсатилди. Бактерия
металларни олишни 2,4 мартага оширди, дибетга тенг бўлганда 4 мартага,
суюқликда эритиб ажратиб олиш динамикаси режимида бактериал культурани
тортиб олинган эритмаларга солинганда уран олиниши 3,8 марта сульфат
кислотали суюқликда эритиб ажратиб олиш кўрсаткичларидан ошади.

11. Бажарилган тадқиқотлар тахлилига кўра, биогеотехнология ва

микробиологик технология усуларини Ўзбекистонда уюмли сульфид
маъданларидан олтинни суюқликда эритиб ажратиб олишда, ҳамда уранни
қайта ишланган майдонлардан ер ости суюқликда эритиб ажратиб олишда
(СЭАО) қўлланилиши имконини беради.

32

НАУЧНЫЙ СОВЕТ по ПРИСУЖДЕНИЮ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ

ДОКТОРА НАУК 14.07.2016.B.01.03 ПРИ НАЦИОНАЛЬНОМ


background image

УНИВЕРСИТЕТЕ УЗБЕКИСТАНА и ИНСТИТУТЕ

МИКРОБИОЛОГИИ

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ИНСТИТУТ

МИКРОБИОЛОГИИ

ЗАЙНИТДИНОВА ЛЮДМИЛА ИБРАХИМОВНА

МИКРОБНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ФИЛЬТРАЦИОННОГО

ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ БЕДНЫХ СУЛЬФИДНЫХ РУД

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗАПАДНОГО УЗБЕКИСТАНА

03.00.04 – Микробиология и вирусология

(биологичские науки)

АВТОРЕФЕРАТ ДОКТОРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ

ТАШКЕНТ – 2016

33

Тема докторской диссертации зарегистрирована в Высшей аттестационной комиссии при

Кабинете Министров Республики Узбекистан за № 14.07.2016/B2016.3.B35.


background image

Докторская диссертация выполнена в Институте микробиологии.

Автореферат диссертации на трех языках (узбекский, русский, английский) размещен на веб

странице

по адресу www.ik-bio.nuu.uz и на Информационно-образовательном портале «Ziyonet

»

по адресу

www.ziyonet.uz

Научный консультант: Арипов Тахир Фатихович

доктор биологических наук, академик

Официальные оппоненты: Мавлоний Машхура Игамовна

доктор биологических наук, академик

Давранов Кахрамон Давранович

доктор биологических наук, профессор

Ахунов Али Ахунович

доктор биологических наук, профессор

Ведущая организация: Институт генофонда растительного и животного мира

Введение (аннотация докторской диссертации)

Актуальность и востребованность темы диссертации.

Во всем мире


background image

бактериальное выщелачивание является признанным способом переработки
сульфидных руд для получения цветных металлов и урана. Метод позволяет
вовлечь в отработку руды, которые экономически нецелесообразно
перерабатывать другими способами. В мировом масштабе промышленное
применение бактериального выщелачивания было начато с кучного и
подземного извлечения металлов из бедных забалансовых медных и урановых
руд и отвалов в США, Канаде, Болгарии, ЮАР и других странах

1

.

С обретением независимости республики достигнуты весомые

результаты и проведены мероприятия по развитию горной металлургии, в том
числе, усовершенствования разработки биотехнологии извлечения из
сульфидных руд цветных металлов. Следует особо отметить, что разработаны
микробиологические методы для переработки сульфидных руд, получена
геохимически активная железоокисляющая ацидофильная ассоциация
микроорганизмов использование которой позволит повысить степень
извлечения цветных металлов из руд данного типа.

В

мировом

масштабе

возрастает

важность

бактериального

выщелачивания

руд,

как

альтернативы

существующим

гидрометаллургическим методам. Особую актуальность представляет
изучение воздействия микроорганизмов на субстрат, направленного
использования популяции, биогеохимических реакций, протекающих в
системе микроорганизм-руда, в связи со спецификой местных руд.
Полученные результаты позволят полноценно и максимально провести
фильтрационное биовыщелачивание упорных золотосульфидных руд и
отработанных участков подземного выщелачивания (ПВ) урана. В связи с
этим, проведение научно-исследовательских работ по микробиологической
переработке руд является актуальной задачей и имеет как научно
практическую, так и экологическую значимость.

Данное диссертационное исследование в определенной степени служит

выполнению задач, предусмотренных в постановлениях Кабинета Министров
Республики Узбекистан № 216 от 5 августа 2014 года «О порядке
осуществления государственного экологического контроля», № 295 от 27

октября 2014 года «О порядке осуществления государственного учета и

контроля в области обращения с отходами», а также в других нормативно
правовых документах, принятых в данной сфере.

Соответствие исследования приоритетным направлениям развития

науки и технологий Республики Узбекистан.

Данное исследование

выполнено в соответствии приоритетного направления развития науки и

1

Schippers A

,

Hedrich S

,

еt al. Biomining

:

metal recovery from ores with microorganisms

.

Adv Biochem Eng

Biotechnol

.

2014

;

141:1-47. doi: 10.1007/10_2013_216.

35

технологий республики V. «Сельское хозяйство, биотехнология, экология и

охрана окружающей среды».


background image

Обзор зарубежных научных исследований по теме диссертации

2

.

Научные исследования, направленные на использование ацидофильных
автотрофных микроорганизмов в процессах извлечения металлов из
сульфидных руд, осуществляются в ведущих научных центрах и высших
образовательных учреждениях мира, в том числе, Department of Biological
Sciences, University of Southern California (США), Department of Physics,
Northern Arizona University (США), Geomicrobiology, Federal Institute for
Geosciences and Natural resources (Германия), School of Biological Sciences,
University of Wales (Великобритания), Department of Microbiology, University
of Stellenbosch (Южная Африка), Институт микробиологии РАН (Россия),
Московский институт стали и сплавов (Россия), Центральный Научно
Исследовательский Геологоразведочный Институт Цветных и Благородных
Металлов (ЦНИГРИ) (Россия), Институт биофизики СО РАН (Россия),
Институт микробиологии (Узбекистан).

В результате исследований, проведенных в мире по биодеструкции

сульфидных минералов, получены ряд научных результатов, в том числе:
проведено генетическое определение различных групп микроорганизмов
(Department of Biological Sciences, University of Southern California); выявлены
некоторые аспекты механизма бактериального окисления минералов и
систематизированы данные по генетическому анализу ацодофильных
микроорганизмов (School of Biological Sciences, University of Wales);
разработаны методы промышленного применения микроорганизмов для
извлечения металлов из сульфидных руд (Department of Microbiology,
University of Stellenbosch); установлены фенотипические и генотипические
особенности термофильных микроорганизмов (Институт микробиологии
РАН).

В мире по микробному выщелачиванию металлов по ряду приоритетных

направлений проводятся исследования, в том числе: выявление широкого
разнообразия рудных микроорганизмов в природе; выявление роли
микроорганизмов в процессах окисления сульфидных минералов и
выщелачивании цветных, благородных и редких металлов; разработка
методов

промышленного

использования

новых

видов

умеренно

термофильных ацидофильных микроорганизмов для повышения извлечения
металлов.

Степень изученности проблемы.

В последние годы отмечается бурное

развитие геологической микробиологии. Многочисленные исследования
посвящены изучению микроорганизмов, участвующих в окислении сульфидов
до ионов металлов и сульфата (Johnson D.B., Gericke M., Hallberg

K.B. Schippers A. Заварзин Г.А., Каравайко Г.И., и др.), изучению

2

Обзор по теме диссертации разработано на основе http://www.ibp.ru/labs/hab.php; http://www.tsnigri.ru; Uranium – Past

and Future Challenges, B.J. Merkel and A.Arab, Eds./2015, International Journal of Research in Environmental Science and
Technology 5(1)/2015 и других источников.

36
фенотипических и генотипических особенностей вновь выделяемых


background image

микроорганизмов, таких как

Ferroplasma cupricumulans sp. nov

. (Hawkes R.B.,

Franzman P.D. et al),

Ferroplasma acidiphilum gen. nov., sp. nov

. (Пивоварова

Т.А., Кондратьева Т.Ф. и др.),

Sulfobacillus thermotolerans sp.nov

. (Богданова

Т.И., Цаплина И.А. и др.),

Sulfobacillus disulfidooxidans sp. nov

. (Dufrense S.,

Bousquet J. et al),

Sulfobacillus thermoferrooxidans sp. nov

. (Головачева P.C. и

др.),

Sulfobacillus sibiricus sp. nov

. (Меламуд В.С., Пивоварова Т.А. и др.), а

также практическому применению этих микроорганизмов (Rawlings D.E. et al;
Norris P.R. et al).

Детально изучен механизм выщелачивания (Schipers A., Sand W. Gehrke

T., Tributsch H. et al).

Несмотря

на

выявление

широкого

разнообразия

рудных

микроорганизмов в природе, недостаточно изучены закономерности
распространения их в различных месторождениях. В связи с этим изучение
роли геохимически активных микроорганизмов в процессах фильтрационного
выщелачивания и закономерностей функционирования микробных сообществ
при изменяющихся факторах среды не теряет своей актуальности и является
одним из важных направлений в современной микробиологии и
биогеотехнологии.

В научной литературе имеются многочисленные данные, посвященные

проблемам кучного выщелачивания упорных сульфидных руд с
использованием микроорганизмов. Большинство из них касаются отработки
технологических параметров, в то время как микробиологическим аспектам
уделяется меньше внимания.

За последние годы рядом исследователей проводились опыты по

изучению влияния тионовых бактерий на выщелачивание урана из руд.
Однако, целый ряд вопросов, направленных на выявление оптимальных
условий для течения данного процесса остается открытым.

Следует отметить, что работы по изучению возможности использования

бактерий

A.ferrooxidans

для доизвлечения урана, а также золота кучным

способом в Республике Узбекистан до настоящего времени не проводились.

Связь темы диссертации с научно-исследовательскими работами

института, где выполнена диссертация.

Диссертационное исследование

выполнено в рамках плана научно-исследовательских работ фундаментальных
проектов Института микробиологии: 5Ф -

«Биогеохимические закономерности развития микроорганизмов в

экстремальных экосистемах и процессах разрушения сульфидного сырья»
(2000–2002); Ф-4.1.18. - «Экологическое разнообразие развития
микроорганизмов в условиях выщелачивания сульфидных руд» (2003–2006), а
также хоздоговорных работ: Контракт 2/20 с НГМК «Подземное
выщелачивание урана с использованием микроорганизмов. Проведение
опытно-промышленных испытаний» (2000-2001); Контракт 5/01 с НГМК
«Проведение исследований по разработке технологии извлечения золота из руд
Кокпатаса с предварительным окислением сульфидов» (2001-2003);

37


background image

Контракт 8/03 с НГМК «Проведение лабораторных исследований по
биоокислению сульфидных руд месторождения Марджанбулак» (2003–2005).
Контракт 11/06 с НГМК «Проведение опытных работ по доизвлечению урана
из отработанных блоков подземного выщелачивания (ПВ) рудника К с
использованием бактериальных растворов» (2006-2007); Контракты 22/09, и
3/11 с НГМК «Проведение опытных работ по доизвлечению урана из
отработанных блоков подземного выщелачивания (ПВ) с использованием
бактериальных растворов (2009-2011).

Целью исследования

является выявление развития микроорганизмов в

условиях кучного выщелачивания золотосодержащего сырья и подземного
выщелачивания урана, а также применение бактерий

Acidithiobacillus

ferrooxidans

для интенсификации процесса.

Задачи исследования

:

изучить микробные экосистемы золоторудных и урановых

месторождений;

изучить сукцессии микроорганизмов в процессе кучного выщелачивания

и определить культуры микроорганизмов, доминирующие при биоокислении
сульфидных руд;

исследовать микробиоту откачных растворов подземного выщелачивания

урана;

определить влияние ионов металлов на окислительную активность

микроорганизмов.

Выявить

изменения,

происходящие

в

клетках

микроорганизмов под воздействием высоких концентраций ионов металлов в
среде;

изучить и проанализировать микробиологическое разрушение сульфидов

в процессе их биоокисления;

провести лабораторные исследования фильтрационного выщелачивания

золотосодержащих

руд

и

показать

возможность

использования

водорастворимых полимеров в процессе выщелачивания;

провести полупромышленные испытания бактериального окисления

сульфидных

золотосодержащих

руд

в условиях фильтрационного

выщелачивания;

в лабораторных условиях исследовать возможность применения

бактериальных растворов в процессах подземного выщелачивания; в
натурных условиях отработать применение бактериальных растворов в
режиме «пушпул» из отработанных скважин;

провести

опытно-промышленные

испытания

по

подземному

выщелачиванию урана с использованием микроорганизмов на отработанных
блоках ПВ.

Объектом исследования

служили золотосодержащая сульфидная руда

месторождения Кокпатас, а также урансодержащая руда месторождений
Бешкак и Кетменчи.

Предметом исследования

являлись ацидофильные железоокисляющие

ассоциации бактерий и микробные ценозы в процессе выщелачивания.


background image

38

Методы исследования.

При выполнении исследований были

использованы классические микробиологические, молекулярно генетические,
химические, а также биотехнологические методы.

Научная новизна исследования

заключается в следующем: получены

местные штаммы бактерий, устойчивые к высоким концентрациям урана и на
основании ИК-спектров клеток выявлены изменения состава веществ клеток
под влиянием ионов урана; впервые показано микробное разнообразие в
процессе кучного выщелачивания руды месторождения Кокпатас, выявлены
термофильные археи, участвующие в процессах биоокисления и определен
процесс микробиологического разрушения сульфидов на аншлифах данной
руды; впервые доказано, что использование водорастворимых полимеров в
бактериальных орошающих растворах позволило увеличить прикрепляемость
микроорганизмов к руде и, соответственно, вскрытие золота;

определена пригодность золотосульфидных руд месторождения Кокпатас

к переработке кучным способом, а также урановых руд Кызылкумской
урановой геологической провинции для бактериального выщелачивания;

впервые показана возможность отработки выведенных из эксплуатации

скважин бактериальными растворами при одноразовой закачке.

Практические результаты исследования:

выявлена сукцессия микроорганизмов в процессе выщелачивания

сульфидной руды. Установлено, что микробиоценозы рудного материала
претерпевают значительные изменения в процессе бактериального
выщелачивания;

показано, что добавление полимеров увеличивает прикрепляемость

бакетрий к руде и, следовательно, увеличивает степень разрушения
минералов, что повышает успех коммерческого применения данного метода;

проведены

опытно-промышленные

испытания

биоокисления

сульфидных руд месторождения Кокпатас, которые показали возможность
применения бактерий для увеличения выщелачивания золота из руд данного
месторождения;

проведены

опытно-промышленные

испытания

по

подземному

выщелачиванию урана из руд месторождения Бешкак и крупномасштабные
испытания подземного выщелачивания урана на отработанных участках
месторождения Кетменчи, которые показали, что применение бактерий
позволило извлечь дополнительные концентрации металла, а также сократить
расход кислоты.

Достоверность результатов исследования

обосновывается тем, что каждый

эксперимент исследования провед

ˈ

н не менее, чем в 3 повторностях, что

позволило найти средний наиболее достоверный и стабильный результат.

Статистическую обработку экспериментальных данных осуществляли c

помощью компьютерной программы STATISTICA 6.0 и стандартными

39


background image

методами расчета ошибок, средних, доверительных интервалов, стандартных
отклонений. При выборе подходящего метода математического анализа,
примен

ˈ

нного к результатам конкретного эксперимента, руководствовались

рекомендациями, приведенными в соответствующей литературе. Для
определения статистической значимости результатов, вычисляли t-критерий
Стьюдента.

Научная и практическая значимость результатов исследования.

Научная значимость результатов исследования заключается в том, что у
полученного местного активного штамма

A.ferrooxidans

К-1 изучены

некоторые свойства, показано наличие плазмид, что говорит о высоком
потенциале изменчивости и очевидной лабильности генома этих бактерий в
условиях изменяющейся среды. Изучение сукцессий микроорганизмов в
процессе фильтрационного выщелачивания позволит подобрать наиболее
благоприяные условия для использования их в процессах кучного
выщелачивания золота и извлечения урана методом подземного скважинного
выщелачивания.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные

фундаментальные данные позволят в дальнейшем использовать их для
решения существующих проблем применения микроорганизмов для
процессов извлечения золота из бедных сульфидных руд кучным способом, а
также доизвлечения урана из отработанных скважин подземного
выщелачивания. Внедрение данных технологий в нашей Республике позволит
вовлечь в переработку некондиционные руды и отходы производства, а также
снизить экологическую нагрузку на окружающую среду и уменьшить
загрязнение территорий и грунтовых вод.

Внедрение результатов исследования.

Геохимически активная,

адаптированная, железоокисляющая ассоциация бактерий

A.ferrooxidans

К-1

внедрена в Навоинском горно-металллургическом комбинате (справка

Государственного предприятия Навоийского ордена «Дустлик» горно

металургического комбината от 28 октября 2016 года, № 02-03-04/11672).

Полученные научные результаты позволили снизить расход серной кислоты и
увеличить процент извлечения. Проведенные полупромышленные испытания

биоокисления сульфидных руд месторождения Кокпатас на базе ГМЗ-3

(Учкудук) показали возможность повышения извлечения золота до 53,76%, по

сравнению с иходными 25,7%. Также проведены крупномасштабные

испытания подземного выщелачивания урана с применением выделенной

ассоциации на выведенной из эксплуатации откачной скважине

промышленного участка месторождения Кетменчи, что позволило извлечь

остаточные количества урана и определить оптимальные параметры

культивирования микроорганизмов в натурных условиях.

Опытно-промышленные испытания на отработанных участках месторождения

Кетменчи в варианте «пушпул», совмещенные с непрерывным режимом

показали, что бактерии увеличивают вынос металла.


background image

40
Показана пригодность бактериального выщелачивания для доизвлечения
урана из руд данного участка

Апробация

результатов

исследования.

Основные

положения

диссертации представлены на 20 научно-практических конференциях, в том
числе 12 международных cимпозиумах, конгрессах, конференциях, в
частности: Международной конференции «Биология-наука XXI века»: 6-ой
конференции молодых ученых в Пущинской школе (Пущино, 2002);
Международном симпозиуме «Хth International Congress of Bacteriology and
Applied Microbiology» (Paris, 2002); Международном конгрессе “Biotechnology
– state of the art and prospects of development” (Москва, 2002); Международном
форуме «Биотехнология и современность» (Санкт– Петербург, 2003);
Международном симпозиуме «International workshop on biotechnology
commercialization and security» (Tashkent, 2003); III и V съезд микробиологов
Узбекистана (Ташкент, 2005, 2012); 16th International Biohydrometallurgy
Symposium, (Cape Town, South Africa 2005); Международной конференция
“Биотехнология: состояние и перспективы развития” (Москва, 2007, 2009);
XII. International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology, (Istanbul,
2008); Республиканская конференция «Проблемы современной
микробиологии и биотехнологии» (Ташкент, 2009); «Biotech 2011 & 5th
Czech-Swiss Symposium with Exibition» (Prague, 2011); Международном
симпозиуме «Микроорганизмы и биосфера – Microbios 2015» (Ташкент, 2015).

Опубликованность результатов исследования.

По теме диссертации

опубликованы всего 86 научных работ. Из них 28 научных статей, в том числе
23 в республиканских и 5 в зарубежных журналах рекомендованных Высшей
аттестационной комиссией Республики Узбекистан для публикации основных
научных результатов докторских диссертаций.

Структура и объем диссертации.

Структура диссертации состоит из

введения, пяти глав, заключения, выводов, списка использованной
литературы, приложений. Объем диссертации составляет 204 страницы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении

обосновывается актуальность и востребованность

проведенного исследования, цель и задачи исследования, характеризуются
объект и предмет, показано соответствие исследования приоритетным
направлениям развития науки и технологий республики, излагаются научная
новизна и практические результаты исследования, раскрываются научная и
практическая значимость полученных результатов, внедрение в практику
результатов исследования, сведения по опубликованным работам и структуре
диссертации.

В первой главе диссертации

«Бактериальное фильтрационное

выщелачивание металлов и микроорганизмы, участвующие в данных


background image

процессах»

представлен широкий анализ современного состояния

41

исследований по бактериальному фильтрационному выщелачиванию
металлов из сульфидных руд. Даны описание и характеристики
микроорганизмов, участвующих в данных процессах.

Во второй главе диссертации

«Методы изучения экосистем

фильтрационного выщелачивания и свойств геохимически активных
микрооргнизмов»

описаны методы изучения микробных экосистем

фильтрационного

выщелачивания,

изучения

влияния

урана

на

микроорганизмы, выявления плазмидной ДНК, определения ИК-спектров
микроорганизмов, спектрального анализа проб руды. Даны характеристики
золотосульфидной руды месторождения Кокпатас и бедной урановой руды
Кызылкумской провинции.

В

третьей

главе

диссертации

«Микробные

экосистемы

фильтрационного выщелачивания»

представлено изучение микробных

экосистем

рудных

месторождений

и

процессов

фильтрационного

выщелачивания, а также изучение некоторых свойств отобранной ассоциации
геохимически активных микроорганизмов.

Микробные экосистемы фильтрационного выщелачивания

месторождения Кокпатас

Благоприятной экологической нишей для жизнедеятельности многих

специфических микроорганизмов являются рудные месторождения.
Присутствие в рудах большого числа химических элементов, имеющих
различные свойства, обуславливает развитие многих микроорганизмов, а
также разнообразие протекающих здесь биогеохимических процессов.
Учитывая этот фактор, проведено обследование золоторудного месторождения
Кокпатас.

Анализируя распределение микроорганизмов в отобранных образцах

различных экологических ниш можно отметить, что доминируют

органотрофы, cреди которых преобладают представители рода

Bacillus

.

Максимально во всех исследуемых пробах выявлялись олигонитрофилы,

способные расти на скудных концентрациях органического вещества (табл.1).

Автотрофные ассоциации тионовых бактерий наиболее представительны

в богатой пиритом руде. Отмечается присутствие тиосульфатокисляющих и
миксотрофных

микроорганизмов.

Автотрофные

денитрификаторы

присутствуют только в рудничной воде и общем стоке. В точках
микрозонального

окисления

пирита

и

арснопирита

выявлены

микроорганизмы, отнесенные нами к

A. ferrooxidans

и

S. thermosulfidooxidans

,

которые сформировали активный консорциум.

Для переработки руд с использованием микроорганизмов в зависимости от

типа руд применяют кучное либо подземное фильтрационное выщелачивание.

Обе эти технологии можно отнести к фильтрационным, т.к. при этом

происходит просачивание растворов сквозь руду. Исходя из этих


background image

представлений, изучение микробных экосистем в процессе фильтрационного

42
выщелачивания и их связь с окислением сульфидных минералов и металлов
представляет интерес.

Таблица 1

Численность микроорганизмов в рудах и водах месторождения Кокпатас (кл/г, мл)

№

Ассоциации микроорганизмов

Пробы

сток

арсенопир

и

т

-ный

Пирит-

участок

Сульфид

на

я

жила

Пуст

ая

порода

проходя

ща

я

чере

з

Рудничная

сульфидны

й

у

часток

вода,

1.

Автотрофные

тиосульфат

окисляющие

нейтрофилы

2,5х10

2

2

2,5х10

3

-

-

2,5х10

2

Автотрофные
денитрификаторы

2,5х10

-

-

-

2,5х10

2

2.

Миксотрофные

тиосульфат

окисляющие

нейтрофилы

2,5х10

3

2,5х10

3

-

6,0х10

4

-

3.

Ацидофильные
серуокисляющие

-

-

2

-

2

-

2,5х10

2

4.

Ацидофильные
железоокисляющие

-

2,5,0х10

2,5х10

-

-

5.

Сульфатредуцирующие

-

5

-

3

-

3

-

4

-

6.

Аммонифицирующие

3,4х10

4

8,0х10

2

3,6х10

2

1,1х10

3

2,5х10

3

7.

Денитрифицирующие

1,1х10

5

1,1х10

3

2,5х10

5

2,5х10

5

2,5х10

2

8.

Олигонитрофилы

1,9х10

3

8,7х10

4

5,6х10

3

2,1х10

2

-

9.

Микроскопические грибы

2,5х10

2,5х10

2,0х10

5,0х10

3,5х10

1


background image

Биоокисление минералов происходит в аэрируемых, орошаемых кучах,

которые характеризуются весьма гетерогенной средой изменяющейся на
протяжении времени и вследствие этого колонизирующихся большим
количеством разнообразных микроорганизмов.

С целью выявления сукцессии микроорганизмов в пространственном

отношении нами в колоночных условиях проанализирован состав
микроорганизмов в процессе прохождения бактериальных растворов сквозь
толщу руды. В результате проведенных исследований установлено, что
естественная микрофлора рудного материала претерпевает значительные
изменения в процессе бактериального выщелачивания (табл. 2, 3).

Предварительный микробиологический анализ руды перед закислением

показал наличие в ней различных групп микроорганизмов, среди которых
преобладали гетеротрофные бактерии, тионовые тиосульфат окисляющие
микроорганизмы. Тионовые нейтрофилы и тионовые миксотрофные
микроорганизмы выявлялись как в исходной пробе, так и по мере плавного
закисления. Среди гетеротрофных микроорганизмов преобладали
представители родов

Bacillus

,

Pseudomonas

,

Arthrobacter,

в меньшем

количестве бактерии, отнесенные к роду

Micrococcus

. Отмечалось наличие

микроскопических грибов, относящихся к родам

Penicillium, Aspergillius,

Mucor, Cladosporium.

По мере закисления растворов до рН 4 количество гетеротрофных

микроорганизмов снижалось и изменялся родовой состав – оставались в
основном представители родов

Bacillus

,

Pseudomonas

и микроскопические

43

Таблица 2

Сукцессии микроорганизмов в

процессе закисления и

бактериального выщелачивания

(БВ) (твердая проба, верхний

сегмент)

Г

е

т

е

р

о

т

р

о

ф

ы

Чапе

к

1

,

5

х

1

0

5

1

,

6

9

х

1

0

5

г

р

и

б

ы

Паре

8

,

0

5

,

7

-

8

х

1

0

6

х

1

0

4

РПА

1

,

5

2

х

1

0

6

6

,

7

2

х

1

0

5

-

Д

е

н

и

т

р

и

ф

и

Гете

ротр

офы

6

,

0

х

1

0

3

6

,

0

х

1

0

2

2

,

5

х

1

0

1

к

а

т

о

р

ы

Авто

троф

ы

6

,

0

х

1

0

4

2

,

5

х

1

0

1

-

Миксотро

фы

2

,

5

х

1

0

7

г

р

и

б

ы

,

1

0

5

2

,

5

х

1

0

3

А

в

т

о

т

р

ок

ис

л

я

ю

щ

6

,

0

х

1

0

3

н

/

о

-

о

ф

ы

ие

Т

и

о

с

у

л

ь

ф

а

т

ок

ис

л

я

ю

щ

ие

С

е

р

у

н

/

о

н

/

о

-

-

-

2

,

5

х

1

0

2


background image

терм

офи

льн

ые

Ум

ере

нн

о

аци

доф

ил

ы

-

-

-

A.fer

rooxi

dans

н

/

о

н

/

о

2

,

5

х

1

0

1

рН

~

8

,

0

4

,

2

5

1

,

9

5

Сутки

И

с

х

П

р

о

м

.

1


* выявлялись

микроорганизмы, отнесенные

нами к роду

Ferroplasma

.

Таблица 3

Сукцессии микроорганизмов в

процессе закисления и БВ (твердая

проба, нижний сегмент)

Г

е

т

е

р

о

т

р

о

ф

ы

Чап

ек

1

,

5

х

1

0

5

1,

6

9

х

1

0

5

г

р

и

б

ы

Пар

е

8

,

0

8

х

1

0

6

5,

7

х

1

0

4

-

РП

А

1

,

5

2

х

1

0

6

6,

7

2

х

1

0

1

-

Д

е

н

и

т

Гете

рот

роф

ы

6

,

0

х

1

н

/

о

н

/

о

р

и

ф

и

к

а

т

о

р

ы

0

2

Авт

отр

офы

6

,

0

х

1

0

4

2,

5

х

1

0

1

2

,

5

х

1

0

1

Миксотро

фы

2

,

5

х

1

0

7

г

р

и

б

ы

,

1

0

5

-

А

в

т

о

т

р

о

ф

ы

Т

и

о

с

у

л

ь

ф

а

т

о

к

и

с

л

я

ю

щ

и

е

н

/

о

2,

5

х

1

0

2

2

,

5

х

1

0

2

о

к

и

с

л

н

/

о

н

/

о

2

,

5

х

1

0

я

ю

щ

и

е

С

е

р

у

1

тер

моф

иль

ные

Ум

ер

ен

но

аци

до

фи

лы

-

-

2

,

5

х

1

0

2

6

,

0

х

1

0

2

6

,

0

х

1

0

2

6

,

0

х

1

0

2

A.fe

rroo

xida

ns

н

/

о

н

/

о

2

,

5

х

1

0

4

2

,

5

х

1

0

3

2

,

5

х

1

0

2

2

,

5

х

1

0

5

рН

~

8

,

0

4,

2

4

2

,

3

1

2

,

3

3

2

,

1

8

2

,

1

0

Сутки

И

с

х

П

р

о

м

.

1

5

2

9

3

7

5

0


* выявлялись микроорганизмы,

отнесенные нами к роду

Ferroplasma

.

44
грибы родов

Penicillium, Aspergillius.

Дальнейшее закисление резко изменило

картину микробного сообщества, где лидирующие позиции заняли
ацидофильные тионовые микроорганизмы и в незначительных количествах
гетеротрофы, выявлялись микроскопические грибы.

Предварительный микробиологический анализ руды перед закислением


background image

показал наличие в ней различных групп микроорганизмов, среди которых
преобладали гетеротрофные бактерии, тионовые тиосульфат окисляющие
микроорганизмы. Тионовые нейтрофилы и тионовые миксотрофные
микроорганизмы выявлялись как в исходной пробе, так и по мере плавного
закисления.

Среди

гетеротрофных

микроорганизмов

преобладали

представители родов

Bacillus

,

Pseudomonas

,

Arthrobacter,

в меньшем

количестве бактерии, отнесенные к роду

Micrococcus

. Отмечалось наличие

микроскопических грибов, относящихся к родам

Penicillium, Aspergillius,

Mucor, Cladosporium.

По мере закисления растворов до рН 4 количество гетеротрофных

микроорганизмов снижалось и изменялся родовой состав – оставались в
основном представители родов

Bacillus

,

Pseudomonas

и микроскопические

грибы родов

Penicillium, Aspergillius.

Дальнейшее закисление резко изменило

картину микробного сообщества, где лидирующие позиции заняли
ацидофильные тионовые микроорганизмы и в незначительных количествах
гетеротрофы, выявлялись микроскопические грибы.

По мере отмирания гетеротрофов, сопровождавшееся увеличением

физиологически активных соединений, происходило изменение на
поверхности дробленой руды, что дало возможность укорениться поздним
сукцессионным видам. В нашем случае закисление руды привело к сукцессии
микроорганизмов с последующим доминированием ацидофильных тионовых
микроорганизмов.

Так, титр клеток

A. ferrooxidans

, адсорбированных на руде менялся от

2,5х10

1

до 10

5

кл/мл/г,

A. thiooxidans

– от 2,5х10

1

до 10

2

кл/мл/г.

Незначительные изменения динамики развития наблюдались у гетеротрофных
микроорганизмов родов

Bacillus

, выявляемых в условиях слабокислотного

выщелачивания, а также некоторых микроскопических грибов представителей
родов

Aspergillius

и

Penicillium.

Следует отметить, что в процессе фильтрационного выщелачивания

изменение микробного сообщества происходило по всей длине колонки.
Установлено, что в процессе прохождения раствора через руду происходило
как бы перераспределение внесенного консорциума в верхней и нижней
частях колон в зависимости от условий. При этом преобладающими
микроорганизмами были

A.ferrooxidans.

Микробиологический анализ аборигенной популяции модельного опыта

кучного выщелачивания показал, что здесь может присутствовать
значительное разнообразие ацидофилов. Несмотря на то, что биокуча может
быть инокулирована смесью культур

A.ferrooxidans, A.thiooxidans

и других

родственных им бактерий, очевидно, что те участки кучи, которые

45

превышают температурный оптимум для этих бактерий, имеют другую
микробную флору. Кучу колонизируют экстремофилы, такие как различные
виды архей и сульфобацилл (рис. 1, 2).


background image

Рис. 1. Электронная микрофотография

клеток

термофильных бактерий (х11400)

Рис. 2. Электронная
микрофотография

клеток

Sulfobacillus sp.

в

выщелачивающем растворе (x22000)

Микрофлора месторождения урана

С целью изучения развития микробных сообществ на разрабатываемых

урановых месторождениях, нами обследованы керны из скважин
месторождения Кетменчи, а также пластовая вода этого месторождения (табл.
4).

Таблица 4

Микробиологическое обследование кернов и пластовой воды

N
пробы

Керн 5
Керн 6
Керн 7
Керн 8

Пласто

вая

вода 9

Количество микроорганизмов, кл/мл,г

Баалсруда 9К Маннинга Летена Лондона Постгейта

Гильтая РПА

2,5х10

2

- - - 7х10

3

2,5х10

3

2,5х10 - 2,5х10

2

- - 2,5х10

2

2,5х10

3

- 2,5х10

2

3,7х10

4

- 2,5х10

3

- 2,5х10

3

2,5х10

2

- - 4,6х10

5

- 2,5х10

3

2,5х10

3

7х10

2

2,5х10

2

- - 7,9х10

5

2х10

2

- 2,5х10

2

- 7х10

3

- 2,5х10

3

7,8х10

5


Как видно, по характеру геохимической деятельности, микрофлору

месторождений можно разделить на специфическую и неспецифическую. К
специфической микрофлоре можно отнести как тионовые ацидофилы, так и
тионовые нейтральщики.

Рассматривая микробные экосистемы данного участка, следует отметить,

что геохимически активные микроорганизмы, как железо-, так и
серуокисляющие, выявлялись лишь в отдельных пробах и в незначительных
количествах. Из специфических микроорганизмов, следует отметить
присутствие

миксотрофных

микроорганизмов,

способных

окислять

тиосульфат в присутствии органических добавок. В незначительных
количествах выделялись бактерии, отнесенные к

Thiobacillus denitrificans

. В

гораздо больших количествах отмечается наличие органотрофов, также
выявлялись микроскопические грибы.

Изучение микробиоты фильтрационного выщелачивания

урансодержащих руд

Как известно, подземное выщелачивание происходит с добавлением


background image

комплексообразующих реагентов (кислых или щелочных) и окисляющих

46
компонентов (кислорода или перекиси водорода). Изучение микробиоты всех
типов выщелачивания представляет значительный интерес в связи с
возникающей возможностью применения микроорганизмов в ПВ урана.

Проведенные исследования показали, что при подаче воздуха в откачные

растворы выявилось преобладание тионовых бактерий, увеличивалось
количество микроорганизмов, относящихся к олигонитрофилам, а также
выделялись бактерии рода

Pseudomonas

. При этом происходила стимуляция

развития

миксотрофных

тионовых

бактерий

и

гетеротрофных

микроорганизмов, а также микромицетов, среди которых преобладали
представители родов

Aspergillus, Penicillium

. В этих растворах характерным

было наличие микроорганизмов, относящихся к

Т. denitrificans.

Анализ развития микробной биоты в откачных растворах без подачи

воздуха показал, что число микроорганизмов заметно снижалось и их
количество не являлось экологически значимым.

Исследования на откачных растворах безреагентного выщелачивания

установили, что при подаче кислорода воздуха в закачные скважины
отмечается интенсификация выноса урана, которая сопровождается
значительным увеличением роста микроорганизмов, относящихся к группе
тионовых нейтрофилов и бактерий рода

Pseudomonas

(рис. 3).

Известно, что многие микроорганизмы продуцируют короткоцепочечные

органические кислоты и элемент-специфические лиганды, которые могут
изменять рН и способствовать синтезу хелатов, что может привести к
увеличению выщелачивания многих элементов,

содержащихся в следовых количествах в рудах. Высвобождение урана,

очевидно, объясняется продукцией пиовердиновых хелатов, которые являются
типичными лигандами, продуцируемыми псевдомонадами. Интенсификация
деятельности этих групп микроорганизмов может способствовать увеличению
концентрации урана в растворе.

Откачной

раствор

с

подачей

воздуха

Откачной

раствор

без

подачи

воздуха

lg

количества

клеток

5,6
6

5

3,6 3,6

4

4,91

4,25
4,88

2,6 2,6
3

2

1

0
0

2,55 2,6 2,75


background image

тионовые

денитрификацторы

тиосульфатокисляющие

тионовые

миксотрофы

олигонитрофилы

денитрификаторы

бактерии

,

растущие

на

МПА

Рис. 3. Микроорганизмы откачных растворов безреагентного выщелачивания

В

откачных растворах кислотного подземного выщелачивания наблюдалось

доминирование во всех исследуемых пробах

A. ferrooxidans, А.

47

thiooxidans

и их количественное увеличение по мере повышения кислотности

растворов (рис. 4).

pH 2,85 pH 2,58 pH 2,15

lg

количества

клеток

3,5 3

2,5 2

1,5 1

0,5

2,25

0
3,25

2,25

2,25

1,25

2,45

1,25 1,25

1,15

1,25

0

0

S.Thermosulfidooxidans A.ferrooxidans A.thiooxidans

МПА

Тионовые

денитрификаторы

Тионовые

тиосульфатокисляющие

Рис. 4.

Микроорганизмы откачных растворов кислотного выщелачивания

Следует отметить, что в хвостовых растворах выявлялись также

микроскопические грибы, отнесенные нами к родам

Aspergillus, Fusarim

и

Penicillium.

Таким образом, анализ развития микроорганизмов в откачных растворах

подземного выщелачивания как безреагентного, так и кислотного, установил
наличие различных микроорганизмов.

Влияние ионов металлов на рост и развитие бактерий A.ferrooxidans

В

процессе выщелачивания в раствор переходят металлы, которые могут
оказывать как позитивное, так и негативное влияние на жизнедеятельность
бактерий, участвующих в процессах бактериального выщелачивания
металлов из руд. В связи с этим, изучено влияние ионов металлов на рост и
развитие бактерий

A. ferrooxidans

.

Микроорганизмы

A. ferrooxidans

наиболее устойчивы к высокому

содержанию железа в растворе. Однако в процессе выщелачивания
содержание ионов железа может значительно превышать концентрации,
приемлемые для нормальной жизнедеятельности данных культур. Методом
последовательной адаптации нами получены культуры, способные к
активному росту до 30 г/л Fe

3+

в растворе и выше (рис. 5).


background image

Концентрация

Fe(III), г/л

40

30

20

10

0
01234 1 2 3 4

Время, сутки

Рис. 5. Окисление железа различными штаммами

A. ferrooxidans

(1 – К-1; 2 –

КСБ; 3 – 3-9М; 4 – В-12) после хранения на повышенных концентрациях железа

48

Изучено также влияние ионов золота и серебра на рост и развитие

промышленного штамма

A. ferrooxidans

К-1. В результате исследований

показано, что смесь растворов золота и серебра в концентрации 100 мг/л
серебра и 2,5 мг/л золота полностью ингибируют рост и развитие
микроорганизмов, а также их окислительную активность.

Воздействие ионов урана на рост штамма

A. ferrooxidans

К-1 на среде 9К

с добавлением ионов урана в количестве 60 мг/л показало, что данная
концентрация не подавляет развитие бактерий, и даже, в некоторой степени,
стимулирует их рост. Дальнейшее увеличение количества урана в среде до 100
мг/л оказывает негативное влияние на рост

A. ferrooxidans

К-1. На третьи

сутки культивирования количество клеток в опытном варианте снижается до
6,0x10

4

кл/мл и лишь на 6 сутки число клеток достигает значений,

соответствующих количеству микроорганизмов, выросших в контрольном
варианте. Аналогичные изменения наблюдаются и по результатам
окислительной активности бактерий (рис.6).

Известно, что устойчивость микроорганизмов к ионам тяжелых

металлов определяется наличием плазмид. Исходя из роли трансмиссивности
плазмид можно предположить, что устойчивость к ионам металлов у
различных бактерий является распространенным адаптивным свойством.

Концентрация

Fe(III),

г

/

л

1 2 3 4

lg

количества

клеток

15

8

6
10

4
5

2

0

0
0123456

Время

,

сутки

Рис. 6. Геохимическая активность

A. ferrooxidans

штамм К-1 на среде с ураном (100

мг/л): 1–концентрация окисленного железа в контроле; 2–концентрация

окисленного железа на среде с ураном; 3–количество клеток микроорганизмов в

контроле; 4– количество клеток микроорганизмов на среде с ураном; Ι – наличие


background image

достоверных различий в содержании железа между контролем и опытом.

Однако

A. ferrooxidans

является сложным объектом для генетических

исследований. Rawlings D.E. с соавторами при изучении генетической
системы

A. ferrooxidans

обнаружили штаммовое разнообразие по наличию

или отсутствию плазмид, их количеству и размерам, по наличию или
отсутствию генетических элементов, которые играют роль в адаптации к
изменяющимся условиям среды обитания.

Проведенные исследования по выделению плазмидной ДНК из штамма

A.

ferrooxidans

К-1 адаптированного к 100 мг/л урана показали наличие

мегаплазмиды Rf 0,07 как у природного, так и у штамма

А. ferrooxidans

,

адаптированного к ионам урана. Для последнего выявлено наличие также

низкомолекулярной плазмиды Rf 0,24 мм 5,8 т.п.н., появление которой

49

свидетельствует о воздействии ионов урана.

Для анализа изменений, происходящих в клетках

A. ferrooxidans

К-1 под

влиянием ионов урана в растворе, мы использовали методы колебательной
спектроскопии, которые применяются при изучении сложных биологических
систем, и при сравнительном изучении клеток. Рассмотрение спектральных
кривых показывает, что у клеток бактерий, выросших на среде с ионами
урана, отмечается усиление интенсивности в полосе антисимметричных
валентных колебаний CH в СН

3

-групп и симметричных валентных колебаний

CH в СН

3

- и СН в СН

2

-группе (2850 см

-1

) (Рис. 7).

Наблюдается снижение интенсивности для клеток бактерий на среде с

ураном в области 1130-1070 см

-1

, что, возможно, свидетельствует о снижении

уровня полифосфатов.

Таким образом, отобранная наиболее активная культура бактерий

A.ferrooxidans

К-1, обладает высокой скоростью окисления железа и

устойчивостью к повышенным содержаниям ионов различных металлов в
растворе. При этом в таких неблагоприятных условиях окислительная

2

1

Рис. 7. ИК–спектры клеток

бактерий

A. ferrooxidans

на среде 9К (1) и на среде с ураном (100 мг/л) (2

).

активность данной культуры не снижается, что является благоприятным

фактором для использования

A. ferrooxidans

К-1 в промышленных условиях.

В четвертой главе

«Фильтрационное выщелачивание золотосодержащих


background image

руд»

приведены результаты исследований по фильтрационному

выщелачиванию золотосодержащих руд.

Изучение влияния полимеров на процесс выщелачивания

Вышелачивание дробленной рудной массы, обычно создает проблему

фильтрации растворов в штабеле, что приводит к уменьшению степени
извлечения золота. Содержание глинистой фракции, а также большое
количество мелкой фракции, способствует плохой проницаемости штабеля
руды. В процессах кучного выщелачивания в связи с особенностями рудного
материала применяется предварительная агломерация руды.

Brierley с соавторами для агломерации клеток и измельченной руды

использовали синтетический полимер, что позволило разработать метод

50
агломерации микроорганизмов и руды с содержанием карбонатов меньше

2,5%. Для руды с более высоким содержанием карбонатов необходимо
предварительное подкисление и только затем внесение микроорганизмов с
орошающим раствором.

Нами изучались полимеры, любезно предоставленные Институтом

химии и физики полимеров АН РУз. Проведенный поиск растворимых в
культуральной

жидкости

бактерий

полимеров,

их

влияние

на

жизнедеятельность и геохимическую активность микроорганизмов, а также
возможность увеличивать степень прикрепления бактерий к поверхности
руды (биокапсулирование) позволил отобрать полимер на основе поливинила.

Микробиологический анализ опытных образцов руды с добавлением

полимера показал, что в отличие от контрольного варианта (только с
бактериальным раствором), в варианте бактерии + полимер агломерация с
рудой происходит более интенсивно (рис. 8).

lg количества клеток

5

4

3

2

1

0
15
30
45 60

Бакт

.

раствор

без

полимера

0,10% 0,05%

Время, мин

Рис. 8. Влияние полимера Р-10 на агломерацию клеток микроорганизмов с рудой

Применение полимеров в лабораторных опытах позволило повысить
извлечение золота на 8-10%. Очевидные преимущества биокапсулирования в
первоначальный период орошения связанны с увеличением адсорбции


background image

микроорганизмов на поверхности сульфидных минералов, обусловленной
образованием химических связей в системе микроорганизм-полимер-руда
между поверхностными структурами полимера и бактерий с элементами
кристаллической решетки минералов.

Лабораторные эксперименты кучного фильтрационного выщелачивания

проводились на образцах руд золоторудного месторождения Кокпатас. Руда
была раздробленна до класса –20 мм. Рациональный анализ данной пробы
руды свидетельствует о том, что золото, заключенное в пирите и
арсенопирите составляет 33%. Для руды этого месторождения характерно
преобладание таких сульфидных минералов как пирит (2,95%) и арсенопирит,
(1,87%) и именно эти минералы являются основными концентраторами
золота.

51

В лабораторных испытаниях установлено, что окислительная активность

достигала максимальных показателей (25г/л) на 100 сутки (рис. 9). Следует
отметить, что обычно при достижении 18-20 г/л Fe (III), мы проводили
частичную замену раствора, чтобы снизить ингибирующее действие
конечного продукта на рост и геохимическую активность бактерий.

30

Fe(III), г/л

25

20

15

10

5

0

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 106 Время, сут

Рис. 9. Мониторинг процесса окисления железа в режиме

фильтрации ассоциацией К-1

Количество микроорганизмов, закрепленных на руде на протяжении всего

опыта колебалось от 2,5х10

6

до 6,0х10

7

клеток на грамм руды. Среди

выявленных бактерий, адсорбированных на руде, преобладали

Acidithiobacillus

ferrooxidans

и

Acidithiobacillus thiooxidans

, увеличение клеток

Sulfobacillus

thermosulpfidooxidans

наблюдалось после 50 суток орошения руды. Извлечение

золота за 120 дней орошения ассоциацией бактерий К-1 достигало 67,71%
(прямое цианирование исходной пробы – 25,9%).


background image

Первым этапом взаимодействия

A. ferrooxidans

и других бактерий с

сульфидными минералами является адсорбция их на поверхности, после чего
начинается процесс биохимического воздействия на окисляемый субстрат. В
связи с этим нами изучен процесс микробиологического разрушения
сульфидов и характер этих разрушений в статическом режиме. Сканирование
поверхности аншлифа после бактериальной обработки, представленное на
рисунках 10–12, выявило наличие ярозитной пленки, покрывающей большую
часть поверхности аншлифа. Пирит выявлялся лишь в небольших «окнах»,
где его разрушение отчетливо видно.

Анализы химического состава отдельных фаз и участков вещества,

произведенные на микрорентгеноспектральном анализаторе JED-2200,
показывают уменьшение сульфидной серы, мышьяка и других элементов.

Деструкция минералов под воздействием бактериальных растворов в

лабораторных опытах происходила слабо из-за образующегося ярозита. В
связи с этим, нами предложено снижение рН бактериальных растворов в
период орошения руды до 1,7-1,5, что позволило затормозить образование
ярозита.

52

Рис. 10. Внешний вид
участка после
бактериальной
обработки до отмывки.
Бактериальные
колонии совместно с

ярозитом,
образующиеся на
поверхности аншлифа.

Рис. 11. Чешуйки ярозита,
покрывающие
поверхность аншлифа.

Рис. 12. Поверхность
аншлифа, покрытая
ярозитными пленками, в
окне ярозитных пленок
пирит, подвершийся
биоокислению.

Анализ деструкции сульфидов в фильтрационном режиме показал, что

на поверхности аншлифа в верхней части модельных колонок большая часть
карбонатов растворилась, первичный пирит превратился в агрегат неясного
кружевного строения (рис. 13, фото 3). Количество остаточного пирита - 0,5-
0,7 %. Арсенопирит не отмечается.

1 2 3

Рис. 13. Аншлиф пробы руды (верхняя часть колонны):


background image

1, 2 – исходный аншлиф до обработки бактериями; 3 – после обработки бактериями

Гораздо меньшему воздействию бактерий подверглись аншлифы
установленные в нижнях частях колонн. Обработка бактериями показала, что
часть аншлифа подвержена бактериальной обработке, но 50% поверхности
сохранилось без изменения. Пирит остался в виде кружевных скоплений,
поверхность его не затронута бактериальным окислением (рис. 14, фото 3).
Арсенопирит в виде тонких игольчатых кристаллов частично сохранился в
карбонатных прожилках. В обработанных участках сульфиды практически
отсутствуют (рис. 14, фото 4).

1 2 3 4

Рис. 14. Аншлиф пробы руды (нижняя часть колонны):

1, 2 – исходный аншлиф до обработки бактериями;

3, 4 - аншлиф после обработки бактериями

53

Полученные результаты исследований свидетельствуют о том, что в

процессе фильтрационного выщелачивания бактериальное окисление
сульфидов

происходит

с

различной

степенью

интенсивности.

Минералогический анализ разрушения сульфидов показал, что наиболее
интенсивно разрушение пирита и арсенопирита происходит в верхних частях
колонны. В нижних ее частях, очевидно, происходит частичное каналирование
и не наблюдается полного контакта бактерий с поверхностью сульфидных
минералов. Это предопределяет различную степень вскрытия золота по всей
высоте колонны.

Применение различных объемов орошающих растворов показало, что

максимальное извлечение золота наблюдается при равных условиях в
варианте с объемом орошающего раствора 8% (рис. 15).

Таким образом, полученные нами результаты свидетельствуют о

возможности и эффективности применения микроорганизмов при кучном
выщелачивании сульфидных руд месторождения Кокпатас.

68

Извлечение золота,%

66
64
62
60
58


background image

56
54

123

Рис. 15. Извлечение золота из руды месторождения Кокпатас, прошедшей режим

фильтрационного выщелачивания при разных объемах бактериального

орошения (1 – 10%; 2 -15%; 3 – 8%)

Полупромышленные испытания

биоокисления сульфидных руд

месторождения Кокпатас кучным способом были проведены совместно с
Навоийским горно-металлургическом комбинатом (НГМК).

Результаты лабораторных опытов в активном режиме показали

пригодность отобранных образцов сульфидных руд месторождения Кокпатас к
биоокислению в режиме кучного выщелачивания. Лабораторные опыты в
перколяционном режиме установили, что извлечение золота за 150 сут.

бактериального окисления составило в различных вариантах лабораторных

опытов от 45 до 52 %. Лабораторные исследования показали, что наличие
карбонатов в рудах месторождения Кокпатас требует предварительного
закисления (декарбонизации) для обеспечения заданного значения pH при
биоокислении.

Для подтверждения результатов, полученных в лабораторных

исследованиях, была создана опытно-промышленная установка (ОПУ) по

54

кучному биоокислению (на базе ГМЗ-3, г. Учкудук). В исходной руде
содержание золота составило 2,9 г/т; извлечение золота составило 26,5%. По
завершении формирования опытной установки был проведен процесс
декарбонизации материала кучи путем орошения ее растворами серной
кислоты концентрацией 2; 10; 30 г/л последовательно с целью уменьшения
кольматации продуктами закисления. Плотность орошения составила
0,12-0,15 л/мин/м

2

. Орошение кучи кислыми растворами продолжалось до

установления стабильных значений pH 2,0-2,5. Продолжительность процесса
декарбонизации составила 52 дня, расход кислоты – 21 кг/т.

Для получения бактериальных растворов в условиях опытно

промышленных испытаний были задействованы ферментеры объемом 5 м

3

и

два по 35 м

3

. Питательную среду готовили на основе технической воды

методом дробного культивирования. В течение 7 суток было наработано 55
м

3

культуральной жидкости в двух емкостях. Установлено, что предлагаемым

методом дробного культивирования микроорганизмов сокращается время
наработки биомассы бактерий, что является особо важным при
крупномасштабном культивировании бактерий.

По окончании процесса закисления было начато орошение кучи

бактериальными растворами с той же плотностью орошения. Использовалась

ацидофильная железоокисляющая ассоциация

A. ferrooxidans

К-1.

Вытекающие в приямок бактериальные растворы анализировали на

содержание Fe

3+

, Fe

2+

, As

5+

, As

o6щ.

, количество микроорганизмов, pH и Eh

растворов, по которым осуществляли контроль процесса биоокисления в

период эксплуатации кучи. В течение первых двух месяцев наблюдали


background image

постепенное увеличение концентрации Fe

3+

и As

5+

в жидкой фазе. Самая

высокая их концентрация – 3,0-4,0 г/л Fe

3+

и 1,0-2,0 г/л As

5+

отмечалась в конце

второго месяца эксплуатации. При этом температура внутри кучи увеличилась

с 17-19 до 23-25°С несмотря на понижение температуры окружающей среды.

На 90-е сутки работа установки была остановлена.

Анализ развития микроорганизмов в различных точках штабеля в период

остановки орошения показал неоднозначную картину распределения
микроорганизмов, количество которых колебалось от 2,5х10

6

– 6,0х10

7

кл/г

руды. При этом выявляемое количество бактерий в период понижения
температуры окружающей среды оставалось выше экологически значимых
показателей (2,5х10

5

– 2,5х10

6

кл/г) (табл. 5).

Полученные результаты свидетельствуют о неравномерности протекания

бактериальных процессах в куче, с определенной интенсивностью в одних
зонах (зонах КБ) и низкой геохимической активностью в других (зоны КС)
(табл. 6).

55

Таблица 5

Показатели сорбционного цианирования проб руды кучи после 90 дней

биоокисления

№

Номер

пробы

Извлечение золота, %

Количество микроорганизмов, кл/г

43 сутки

биоокислени

я

90 сутки

биоокисления

43 сутки

биоокисления

90 сутки

биоокисления

1

3-1

37,8

41,6

2,0х10

4

6,0х10

4

2

3-2

40,6

45,2

1.3х10

4

2,1х10

4

3

3-3

48,3

75,6

6,0х10

5

6,0х10

5

4

3-4

40,0

46,9

6,0х10

3

2,0х10

5

5

1с-н

40,0

43,3

2,1х10

4

6,0х10

4

6

2с-н

-

54,3

-

2.5х10

5

7

3с-н

-

39,3

-

2,5х10

4

8

4с-н

-

51,6

-

2,5х10

5



background image

Таблица 6

Результаты цианирования проб руды

Проба

Исходное содержание Au,
г/т

Извлечение, %

КБ

3,19

53,76

КС

3,04

36,67


В пятой главе

«Биовыщелачивание урана»

приведены исследования

биовыщелачивания урана подземным скважинным методом. В лабораторных
опытах была показана пригодность урановых руд, содержащих сульфидную
серу, к выщелачиванию с использованием микроорганизмов.

Полученные результаты предварительных исследований показали

целесообразность проведения исследований в модельных колонках. Анализ
результатов выщелачивания показал, что извлечение урана из руды достигает
96–98% при различных временных показателях. Применение бактериальных
растворов сократило период выщелачивания в разных вариантах опыта от 40
до 77 часов.

Сравнительный

анализ

технологических

показателей

процесса

биовыщелачивания урана из бедных руд показывает очевидные преимущества
метода бактериального выщелачивания в сравнении со слабокислотным
выщелачиванием (рис. 16).

Положительные результаты лабораторных исследований позволили нам

перейти к крупномасштабным экспериментам. Опытные работы по
бактериальному выщелачиванию урана в режиме «пушпул» были проведены
на промышленном участке подземного выщелачивания, где в качестве
опытного участка была использована откачная скважина, выведенная из
эксплуатации. Скважина была опробована, установлена кислотность
пластового раствора 4,9 г/л, содержание урана 25 мг/л. Было проведено
двукратное разбавление бактериального раствора перед вводом в скважину.
Общее количество жидкости, поданной в скважину, позволило продвинуть
техническую воду в пласт на расстояние 0,7 м, в том числе бактериальных
растворов (0,4 м

3

) на расстояние 0,3 м.

56

Расход

кислоты

,

кг

/

кг

урана

Общее

извлечение

урана

, %

Продолжительность

выщелачивания

,

час

450

400


350
300


background image

250
200
150
100

50

0

12345

Рис. 16. Сравнительный анализ показателей выщелачивания

урана в

лабораторных испытаниях. 1 – контроль, слабокислотное выщелачивание; 2 –

выщелачивание с предварительным закислением серной кислотой и последующим

бактериальным орошением; 3 – выщелачивание с предварительным закислением

серной кислотой и последующим орошением разбавленным бактериальным

раствором; 4 – выщелачивание с использованием бактериального орошения; 5 –

выщелачивание разбавленным бактериальным раствором.

После двухнедельного выстаивания проведена эрлифтная откачка и

опробование разбавленного пластового и бактериального растворов в течение
часа. Дебет откачки в начале опробования составил 0,5-0,7 м

3

/час, затем

1м

3

/час.

Полученные данные свидетельствуют о том, что удалось создать в пласте

требуемый кислотный режим и при наличии 0,4м

3

культуральной жидкости

Acidithiobacillus ferrooxidans

, он полностью попал в пласт и позволил из

отработанной откачной скважины извлечь остаточные количества урана,
концентрация которого достигала в определенные промежутки времени
откачки до 773 мг/л (рис. 17).

pH

рН
8

7

6

5

4

3

2

1

0

5 25 30 50 60 Время, мин

900
U, мг/л 800
700
600
500
400
300
200
100
0

Рисунок 17. Изменение показателей натурного опыта по бактериальному

выщелачиванию урана, выполненного «пушпульным» способом

.

57

Полученные результаты первых опытных испытаний позволили нам

перейти к опытно-промышленным испытаниям, которые проводились на
отработанной на 80% залежи. Были проведены опытные работы в варианте
«пушпул», совмещенные с непрерывном режимом. Отобраны участки
наиболее благоприятные для проведения работ по бактериальному


background image

выщелачиванию и начато крупномасштабное культивирование бактериальных
растворов

A. ferrooxidans

К-1.

Для проведения работ подготовлен маточный раствор исходной ассоциации

микроорганизмов

A. ferrooxidans

К-1 в количестве 550 литров. Дальнейшее

приготовление бактериального раствора осуществлялось на опытной

стационарной установке, изготовленной рудником «К» (рис.18).

Питательные растворы для культивирования бактерий готовились на

основе хвостовых растворов и с применением соли двухвалентного железа, а
также с добавками минеральных солей К

2

НРО

4

, (NН

4

)

2

SO

4

, необходимых для

роста микроорганизмов. Подготовка питательной среды производилась в 1,5
м

3

емкости (поз.1а), откуда она насосом подавалась в бункер (поз.1) и

накопительную емкость (поз.4). Первоначальное культивирование бактерий
проходило в бункере объемом 6 м

3

, оснащенном распределителем подачи

воздуха (поз.1). Наработанные бактериальные растворы сливались в
накопительную емкость (поз.4) объемом 96 м

3

.

После закачки и выстаивания была начата откачка бактериальных

растворов в режиме «пушпул» с одномоментной подачей 42 м

3

бактериальных

растворов в четыре закачные скважины ячейки. Дебит откачной скважины (в
среднем) составлял 1,5 м

3

/ч.

Поз

.1

Поз

.4

Поз

.1

а

Поз

.6

Поз

.8

Сжатый

атм

.

воздух

Хвостовой

р

-

р

(

рН

=1,8)

Вода

техническая

Отгрузка

раствора

на

автомобиль

Поз

.10

Рис 18. Принципиальная схема блока наращивания культуры микроорганизмов

(рудник «К»).

Поз.1а – емкость для приготовления питательной среды (V = 1,5 м

3

);

Поз.1 – емкость для наращивания биокультуры (V = 6,0 м

3

);

Поз.4 – накопительная емкость (V = 96,0 м

3

);

Поз.6 –фильтр грубой очистки;
Поз.8 – погружной насос;
Поз.10 - зумпф;

- запорный вентиль;

- диспергатор.

58

Анализ полученных результатов по продуктивности растворов и выносу

урана в раствор показывает, что максимальные концентрации урана


background image

наблюдаются на 3-10 сутки откачки (до 88 мг/л), что коррелирует по времени
не только с откачкой 20 м

3

бактериальных растворов, но и свидетельствует о

повышении отдачи пласта в присутствии биоокислителя (рис. 19).

Одним из доказательств участия бактерий в повышении продуктивности

растворов является рост концентрации сульфат-иона с 8,6 г/л в исходном
растворе кислотного выщелачивания до 10,8 г/л в продуктивных растворах,
содержащих биоокислитель. Не вызывает сомнения, что повышенные
концентрации сульфат-иона образуются в процессах бактериального
окисления пирита, обнаруженного в рудовмещающей зоне пластового
окисления верхнесеноманских отложений.

Анализ полученных результатов исследований и опытных работ по

скважине 214-02 показывает, что бактериальные растворы являются
интенсификаторами процесса извлечения урана из пласта. Так, при работе
скважины в режиме «пушпул» извлечено за 17 суток 31,9 кг урана при дебите
1,5 м

3

/час. В кислотном варианте при исходной концентрации

180

U, мг/мл

160 140 120
100 80
60

40
20

0

исх. 2 4 6 8 10 12 14 16 18 … 30 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57

Время, сутки

Рис. 19. Продуктивность растворов из скважины 214-02.

урана 13 мг/л и дебите 2,5 м

3

/час было бы извлечено 13,2 кг, а при дебите 1,5

м

3

/час всего 7,95 кг урана (рис. 20). Следовательно, бактерии увеличивают

вынос металла в 2,4 раза, а при равных дебитах в - 4 раза.

Вынос

U,

кг

40 30 20 10 0

пушпул

динамика

Bio k

Рис.20. Сравнительный анализ выноса урана из скважины 214-02 в варианте

«пушпул» с бактериальными растворами (дебит 1,5 м

3

/час), в динамическом режиме

с бактериальными растворами (дебит 2,5 м

3

/час) и при кислотном выщелачивании.

59

В динамическом режиме выщелачивания при внесении бактериальной

культуры в закачные растворы отмечен пик выноса урана (158 мг/л) с
последующей стабилизацией продуктивности растворов на уровне 40-50 мг/л,
что в 3,8 раза превышает аналогичные показатели сернокислотного
выщелачивания. Следует отметить, что микробиологический анализ на всех
этапах опыта выявил наличие

A. ferrooxadans

в экологически значимых


background image

объемах.

Таким образом, проведенные исследования показали возможность

применения бактериальных растворов для доизвлечения урана из
отработанных блоков ПВ. Очевидны и экономические преимущества, т.к.
исключаются затраты на бурение и оснастку самих скважин и закисление
рудного поля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе проведенных исследований по докторской диссертации на

тему «Микробные технологии фильтрационного выщелачивания бедных
сульфидных руд месторождений западного Узбекистана» представлены
следующие выводы:

1. Изучены микробные экосистемы золоторудного месторождения

Кокпатас и уранового месторождения Кетменчи. Микробиологический анализ
золоторудного месторождения Кокпатас выявил большое количество
разнообразных физиологических групп микроорганизмов, среди которых
доминировали органотрофы, с преобладанием представителей рода

Bacillus.

Автотрофные ассоциации тионовых бактерий наиболее представительны в
богатой пиритом руде. Установлено, что микробные экосистемы уранового
месторождения

также

представлены

большим

разнообразием

микроорганизмов, выявлялись геохимически активные микроорганизмы
железо- и серуокисляющие. Отмечено присутствие миксотрофных
микроорганизмов и органотрофов.

2. Показано, что в процессе кучного бактериального выщелачивания

естественная микрофлора рудного материала претерпевает значительные
изменения. В период закисления происходит смена лидирующих
микроорганизмов от гетеротрофных форм к ацидофильным тионовым
микроорганизмам. Несмотря на то, что биокуча инокулирована смесью
культур

A. ferrooxidans, A. thiooxidans

и других родственных им бактерий,

установлено, что доминантные формы

A. ferrooxidans

значительно

варьировали как в пространственном отношении, так и на разных стадиях
функционирования кучи.

Sulfobacillus thermosulfidooxidans

, в основном,

проявлялись на последнем этапе выщелачивания.

3. Анализ развития микроорганизмов в откачных растворах подземного

выщелачивания как безреагентного, так и кислотного, установил наличие
микробного разнообразия. При подаче кислорода воздуха в закачные
скважины отмечается интенсификация выноса урана, которая сопровождается
значительным увеличением роста микроорганизмов,

60
относящихся к группе тионовых нейтрофилов и бактерий рода

Pseudomonas

.

В откачных растворах кислотного выщелачивания чаще выявляются тионовые
ацидофильные железо- и серуокисляющие микроорганизмы, относящиеся к
роду

Acidithiobacillus.

4.

Методом

последовательной

адаптации

получена

культура


background image

A.ferrooxidans

К-1, способная к активному росту при 30 г/л Fe

3+

в растворе и

выше. Определены концентрации смеси растворов золота (2,5 мг/л) и серебра
(100

мг/л),

ингибирующие

рост

и

окислительную

активность

микроорганизмов. Показано, что 100 мг/л урана в среде оказывают негативное
влияние на рост

A. ferrooxidans

К-1. Определен плазмидный состав

исследуемых культур. У штамма

А. ferrooxidans

К-1, адаптированного к ионам

урана показано наличие низкомолекулярной плазмиды Rf 0,24 мм 5,8 т.п.н.,
появление которой свидетельствует о воздействии ионов урана. Отмечены
различия в ИК-спектрах исходного и адаптированного к ионам урана (100
мг/л) штаммов

А. ferrooxidans

К-1.

5. Изучение биодеструкции минералов руды месторождения Кокпатас в

модельных опытах установило возможность образования ярозита на
поверхности минералов в процессе бактериальной обработки, что снижало
биодеструкцию сульфидов. Снижение рН бактериальных растворов в период
орошения руды до 1,5-1,7 позволило затормозить образование ярозита. В
лабораторных исследованиях в режиме фильтрации показано, что под
действием микроорганизмов максимальное разрушение наблюдается у
арсенопирита и в меньшей степени разрушается пирит.

6. Определены оптимальные параметры проведения бактериального

окисления сульфидной руды месторождения Кокпатас: использование

ассоциации К-1, плотность орошения 8%, исходный рН 1.7-1,8. Установлено,

что применение водорастворимого полимера в орошающих бактериальных

растворах позволяет увеличить концентрацию клеток доминантных форм на

рудной массе и, соответственно, повысить извлечение золота на 8-10%.

7. Проведены крупномасштабные испытания бактериального окисления

сульфидных

золотосодержащих

руд

в условиях фильтрационного

выщелачивания (общий объем руды 1200 т). Извлечение золота за 90 суток
биоокисления составило от 36,67 до 53,76%, при цианировании исходной
пробы - 26,5%.

8. В лабораторных условиях показана пригодность и преимущества

метода бактериального выщелачивания для извлечения урана из бедных
урановых руд. Исследования в модельных колонках установили, что
извлечение урана из руды достигает 96-98%. Полученные результаты
лабораторных

испытаний

показывают

конкурентноспособность

биовыщелачивания по отношению слабокислотного выщелачивания.

9. Применение бактериальных растворов при подземном выщелачивании

урана в режиме «пушпул» позволило создать в пласте требуемый кислотный
режим и извлечь остаточные количества урана из

61

отработанной откачной скважины, концентрация которого достигала в
определенные промежутки времени откачки 773 мг/л.

10. Показана эффективность применения бактериальных растворов для

доизвлечения урана из отработанных блоков ПВ. Установлено, что бактерии


background image

увеличивают вынос металла в 2,4 раза, а при равных дебитах в - 4 раза, в
динамическом режиме выщелачивания при внесении бактериальной культуры
в закачные растворы вынос урана в 3,8 раз превышает аналогичные
показатели сернокислотного выщелачивания.

11. Анализ выполненных исследований показывает возможность

применения методов биогеотехнологии или микробных технологий в
Узбекистане как в кучном выщелачивание золота из сульфидных руд, так и в
подземном выщелачивании для доизвлечения урана из отработанных
площадок ПВ.

62

SCIENTIFIC COUNCIL No 14.07.2016.B.01.03 ON AWARD OF

SCIENTIFIC DEGREE OF DOCTOR OF SCIENCES AT THE NATIONAL
UNIVERSITY OF UZBEKISTAN AND INSTITUTE OF MICROBIOLOGY

------

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------

INSTITUTE OF MICROBIOLOGY


background image

ZAYNITDINOVA LYUDMILA IBRAHIMOVNA

MICROBIAL TECHNOLOGIES OF FILTRATIONAL LEACHING OF

BASE SILPHIDE ORES OF DEPOSITS OF THE WESTERN

UZBEKISTAN

03.00.04 – Microbiology and virology

(Biological sciences)

ABSTRACT OF DOCTORAL DISSERTATION

TASHKENT – 2016

63

The theme of the doctoral dissertation is registered at the Supreme Attestation Commission of the

Cabinet of Ministers of the Republic of Uzbekistan with number14.07.2016/B2016.3.B35

The doctoral dissertation is carried out at the Institute of Microbiology

The abstract of the dissertation is posted in three (Uzbek, Russian, English) languages on the website of

the Scientific Council www.ik-bio.nuu.uz and on the website of «ZiyoNet» information and educational portal
(www.ziyonet.uz).


background image

Scientific consultant: Aripov Takhir Fatikhovich

doctor of sciences in biology, academician

Official opponents: Mavloniy Mashkhura Igamovna

doctor of sciences in biology, academician

Davranov Kahramon Davranovich

doctor of sciences in biology, professor

Ahunov Ali Ahunovich

doctor of sciences in biology, professor

Leading organization: Institute of the Gene Pool of Plants and Animals

INTRODUCTION (annotation of the doctoral dissertation)

Topicality and demand of the theme of dissertation.

Bacterial leaching is a

recognized method of processing of sulphide ore for production of nonferrous
metals and uranium all over the world. The method allows to involve into


background image

processing ores that economically are inadvisable to process by other methods. The
importance of the method as alternative to existing hydrometallurgical approaches
grows daily.

With acquisition of independence by the republic the great results are

achieved and measures are undertaken on development of mining industry,
including improvement of biotechnology of extraction of nonferrous metals from
sulphide ores. It is necessary to note that microbiological methods for processing of
sulphide ores are developed, geochemically active iron-oxidizing acidophilic
association of microorganisms, application of which will allow to increase degree
of nonferrous metals extraction from such type of ores, is obtained.

On a global scale, industrial application of the bacterial leaching was started

from heap and underground extraction of metals from base off-balance copper and
uranium ores and wastes in the USA, Canada, Bulgaria, SAR and other countries

1

.

Study of action of microorganisms upon substrate, directed application of
population, biogeochemical reactions taking place in the system microorganism-ore
are of special interest due to specificity of the local ores. Obtained results will allow
fully and maximally conduct filtrational bioleaching of persistent gold sulphide ores
and wasted sites of underground leaching (UL) of uranium. In these regards,
implementation of research activity on microbiological processing of ores is an
actual goal and possesses both scientific-practical and ecological value.

This dissertation research to some extent serves to carry out the tasks provided

in the Decrees of the Cabinet of Ministers of the Republic of Uzbekistan № 216
from August 5 2014 “On order of conducting state ecological control”, № 295 from
October 27 2014 “On order of conducting state record and control in the field of
wastes treatment”, and in other legal documents adopted in this area as well as

Relevance of the research to priority directions of development of science

and technologies of the Republic of Uzbekistan.

This research was carried out

according to priority directions of science and technology development of the
republic V. «Agriculture, biotechnology, ecology and environmental protection».

Review of international research on the topic of dissertation

2

.

The

scientific research activities directed on application of acidophilic autotrophic
microorganisms in the processes of metal extraction from sulphide ores are
conducted in the leading centers and higher educational institutions of the world
including Department of Biological Sciences, University of Southern California
(USA), Department of Physics, Northern Arizona University (USA),

1

Schippers A

,

Hedrich S

,

еt al. Biomining

:

metal recovery from ores with microorganisms

.

Adv Biochem Eng Biotechnol

.

2014

;

141:1-47.

doi: 10.1007/10_2013_216.

2

Review of foreign scientific researches by the theme of dissertation was made on the base:

http://www.ibp.ru/labs/hab.php; http://www.tsnigri.ru; Uranium – Past and Future Challenges, B.J. Merkel and A.Arab,
Eds./2015, International Journal of Research in Environmental Science and Technology 5(1)/2015

and other issues.

65

Geomicrobiology, Federal Institute for Geosciences and Natural resources

(Germany), School of Biological Sciences, University of Wales (UK), Department
of Microbiology, University of Stellenbosch (SAR), Institute of Microbiology RAS
(Russia), Moscow Institute of Steel and Alloys (Russia), Central Scientific
Research Geological Surveyance Institute of Nonferrous and Noble Metals


background image

(Russia), Institute of Biophysics SD RAS (Russia), Institute of Microbiology
(Uzbekistan).

As result of research activities conduected all over the world on biodestruction

of sulphide minerals a number of scientific results was obtained, including: genetic
determination of different groups microorganisms is conducted (Department of
Biological Sciences, University of Southern California); some aspects of the
mechanism of bacterial oxidation of minerals are established and data on genetic
analysis of acidophilic microorgansims are systematized (School of Biological
Sciences, University of Wales); methods of industrial application of
microorganisms for metal extraction from sulphide ores are developed (Department
of Microbiology, University of Stellenbosch); phenotypic and genotypic
peculiarities of thermophilic microorgansims are established (Institute of
Microbiology, RAS, Russia).

In the world, the research activities are carried-out on a number of priority

directions of microbial leaching of metals, including: determination of vast
diversity of ore microorganisms in the nature; establishment of the role of
microorgansims in the processes of oxidation of sulphide minerals and leaching of
nonferrous, noble and rare metals; development of methods of industrial
application of the new species of moderate thermophilic acidophilic
microorganisms for increase of metal extraction.

The extent of study of the problem.

A rapid development of geological

microbiology is observed lately. Numerous studies are devoted to study
microorganisms participating in oxidation of sulphides to ions of metals and
sulphate (Johnson D.B., Gericke M., Hallberg K.B., Schippers A., Zavarzin G.A.,
Karavako G.I. et al), to study of phenotypic and genotypic peculiarities of newly
isolated microorganisms such as

Ferroplasma cupricumulans sp. nov

. (Hawkes

R.B., Franzman P.D. et al),

Ferroplasma acidiphilum gen. nov., sp. nov

.

(Pivovarova T.A., Kondrat’eva T.F. et al),

Sulfobacillus thermotolerans sp.nov

.

(Bogdanova T.I., Tsaplina I.A. et al),

Sulfobacillus disulfidooxidans sp. nov

.

(Dufrense S., Bousquet J. et al),

Sulfobacillus thermoferrooxidans sp. nov

.

(Golovacheva R.S. et al),

Sulfobacillus sibiricus sp. nov

. (Melamud B.S.,

Pivovarova T.A. et al) and to practical application of these microorganisms
(Rawlings D.E. et al; Norris P.R. et al).

The mechanism of leaching was studied in details (Schipers A., Sand W.

Gehrke T., Tributsch H. et al).

Despite of revelation of diversity of ore microorganisms in the nature the

pattern of their distribution in the different deposits is not studied in details. In
these regards, study of the role of geochemically active microorgansims in the
processes of filtrational leaching and regularities of functioning of the microbial

66

communities at changing environmental factors do not lose its topicality and is one
of the important directions in the modern microbiology and biogeotechnology.
Numerous data is available in scientific literature devoted to the problem of heap
leaching of persistent sulphide ores with use of microorganisms. Majority of them


background image

related to development technology parameters, whereas microbiological aspects
receive less attention.

During last years, a number of researchers conducted studied influence of

thionic bacteria on uranium leaching from ores. However, a number of questions
related to optimal conditions for this process remains unanswered.

It is necessary to note that works on study of possibility of application of

A.ferrooxidans

bacteria for additional extraction of uranium and gold by heap

method in the Republic of Uzbekistan were not conducted till now.

Connection of the theme of thesis with the scientific-research works of

higher educational institution, where the thesis is conducted.

The dissertational

research is carried out within the framework of the fundamental projects of the
Institute of Microbiology: 5F – “Biogeochemical regularities of development of
microorganisms in extreme ecosystems and processes of disintegration of sulphide
raw material” (2000–2002); F-4.1.18. – “Ecological diversity of microorganisms’
development in conditions of leaching of sulphide ores” (2003–2006), and within
contractual works: contract 2/20 with the Navoyi Mining and Smelting Enterprise
(NMSE) “Underground leaching of uranium with use of microorganisms.
Implementation of experimental-industrial trials” (2000-2001); contract 5/01 with
NMSE “Conducting study on development of technology of gold extraction from
Kokpatas ores with preliminary oxidation of sulphides” (2001-2003); contract 8/03
with NMSE “Implementation of laboratory study on biooxidation of sulphide ores
of Marjanbulak deposit” (2003–2005); contract 11/06 with NMSE “Implementation
of trails on additional extraction of uranium from waste blocks of undeground
leaching (UL) of the deposit K with use of bacterial solutions” (2006- 2007);
contracts 22/09 and 3/11 with NMSE “Implementation of trails on additional
extraction of uranium from waste blocks of underground leaching (UL) with use of
bacterial solutions” (2009-2011).

The aim of the research

is determination of microorganisms’ development in

conditions of heap leaching of gold-containing raw material and underground
leaching of uranium, and application of

Acidithiobacillus ferrooxidans

bacteria for

the process intensification as well.

The objectives of the research:

to study microbial ecosystems of gold and uranium deposits;
to study successions of mn the process of heap leaching and to determine

microbial cultures dominating at biooxidation of sulphide ores; to study microbial
biota of pumping-out solutions of uranium undegroung leaching;

to determine influence of metals’ ions on oxidative activity of

microorganisms. To determine changes taking place in the cells of mciroorganisms
under action of high concentrations of metals’ ions in the medium;

67

to study and analyse microbiological disintegration of sulphides in the process

of their biooxidation;

to conduct laboratory study of filtrational leaching of gold-containing ores and

reveal ossibilty of application of water-soluble polymers in the process of leaching;


background image

to conduct semi-industrial trails of bacterial oxidation of sulphide gold

containing ores in conditions of filtrational leaching;

to study in laboratory conditions possibility of application of bacterial

solutions in the processe of underground leaching;

to testify application of bacterial solutions in the “push-pull” mode on waste

wells in natural conditions;

to conduct experimental-industrial trials on uranium underground leaching

with application of microorganisms on wasted blocks of UL.

The objects of the research

were gold-containing sulphide ore of Kokpatas

deposit and uranium-containing ores of Beshkak and Ketmenchi deposits.

The

subject of the research

was acidophilic iron-oxidizing associations of bacteria and

microbial cenoses in the process of leaching.

The methods of the research

. In the course of research classic

microbiological, molecular-genetic, chemical and biotechnological methods were
used.

Scientific novelty of research

consists in the following:

indigenous bacterial strains resistant to high concentrauon of uranium were

received and based of IR-spectra of cells changes in compounds composition of
cells under action of uranium ions was determined;

for the first time, the microbial diversity of the process of heap leaching of ore

from Kokpatas deposit was established, thermophilic Archea participating in
biooxidation processes were determined and process of microbiological
disintegration of sulphides on polished section of this ores was determined;

for the first time, water-soluble polymers were used in bacterial irrigating

solutions, which allowed to increase adhesivity of microorganisms to ore and
respectively increase gold extraction;

availability of gold-sulphide ores of Kokpatas deposit for processing by heap

method and uranium ores of Kyzylkum uranium geological province for bacterial
leaching was established;

for the first time possibility of treatment of wasted wells with bacterial

solutions at single time pump-down was revealed.

Practical results of the research are as follows:

Microbial succession in the process of leaching of sulphide ore was revealed.

It was established that microbiocenoses of ore material go through considerable
changes in the process of bacterial leaching;

it was determined that addition of polymers increses level of bacterial

adhesion to ore and, therefore, increases level of minerals’ disintegration, which
increases success of commercial application of this approach;

68

experimental-industrial trails of biooxidation of sulphide ores of Kokpatas

deposit were conducted, which revealed possibility of application of bacteria for
increased leaching of gold from ores of this deposit;

experimental-industrial trails of uranium UL from ores of Beshkak deposit and


background image

large-scale trails of uranium UL on waste blocks of Ketmenchi deposit were
conducted, which revealed that application of bacteria allowed to extract additional
cocentrations of metal and to decrease consumption of acid.

The reliability of the results

is proved by that each experiment of research is

conducted not less than in 3 replications that allowed finding average most reliable
and stable result. The statistical analysis of experimental data is carried out with
STATISTICA 6.0 computer program and standard methods of calculation of errors,
average, confidence intervals and standard deviations. While choosing the suitable
method of mathematical analysis, applicable to results of concrete experiment, we
were guided by recommendations presented in appropriate literature. For definition
of results statistical significance, calculated Student's t criterion.

Scientific and practical significance of research results.

The scientific

significance of the research results consists of following data. Some features of
isolated indigenous active strain

A.ferrooxidans

К-1 were studied, presence of

plasmids was reveald, which stipulates high potential of changeability and obvious
lability of genome of this bacteria in conditions of changing medium. Study of
microbial successions in process of filtrational leaching will allow to select the
most favorable conditions for their use in processes of heap leaching of gold and
uranium extraction by method of underground well leaching.

Practical significance of the work is in obtained fundamental results which

will allow in the future use them for solution of existing problemsof application of
microorgansims for processes of gold extraction from base sulphide ores by heap
method and additional extraction of uranium from wasted well of UL. Introduction
of these technologies in our Republic will allow to include into processing
nonconditional ores and industrial wastes, and also to decrease ecological burden
on environment and to decrease pollution of territory and underground water.

Implementation of the research results.

Application of adapted association

A.ferrooxidans

K-1 allowed to decrease expenditures of the sulphuric acid and

increase per cent of extraction. Conducted semi-industrial trials of biooxidation of
sulphide ores of Kokpatas deposit on base of GMZ-3 (Uchkuduk) revealed
possibility of increase of gold extraction by 53.76% compared to initial 25.7%.
Large scale trials of uranium UL with application of isolated association on wasted
pumping-out well of the industrial block of Ketmenchi deposit were conducted as
well, which allowed to extract remaining quantities of uranium. Trials allowed to
identify optimal parameters for microorganisms cultivation in natural conditions.
Experimental-industrial trials on wasted sites of Ketmenchi deposit in “push-pull”
mode combined with uninterrupted mode revealed that bacteria increase metal
extraction. Availability of bacterial leaching for additional extraction of uranium

69

from ores of this site was revealed (certificate № 02-03-04/11672 from the State
enterprise “Navoyi Mining and Smelting Plant” from October 28, 2016).

Approbation of the research results.

The main provisions of dissertation were

presented at 20 scientific-practical conferences, including 12 international


background image

symposiums, congresses, conferences, in particular: International conference
“Biology – science of XXI century», 6

th

conference of young scientists in Puschino

(2002); Х

th

International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology

(Paris, 2002); International Congresses “Biotechnology – state of the art and
prospects of development” (Moscow, 2002, 2007, 2009); International forum
“Biotechnology and contemporaneity” (St-Peterburg, 2003); International
workshop on biotechnology commercialization and security (Tashkent, 2003); III
and V meetings of Uzbekistan’s microbiologists (Tashkent, 2005, 2012); 16th
International Biohydrometallurgy Symposium (Cape Town, South Africa, 2005);
XII International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology (Istanbul,
2008); Republican conference “Problems of modern microbiology and
biotechnology” (Tashkent, 2009); “Biotech 2011 & 5th Czech-Swiss Symposium
with Exibition” (Prague, 2011); International symposium “Microorganisms and
biosphere – Microbios-2015» (Tashkent, 2015).

Publication of the research results.

On the theme of the dissertation a total

of 86 scientific papers were published. 28 of them are the articles which were
published in the journals recommended by the Supreme Attestation Commission of
the Republic of Uzbekistan for publishing the main scientific results of doctoral
dissertations, including 23 in republican and 5 in international journals.

The structure and volume of the dissertation.

The dissertation consists of

introduction, five chapters, conclusions, list of references and appendix. The size of
the dissertation is 204 pages.

THE MAIN CONTENT OF THE DISSERTATION

In the introduction

the topicality and demand of the conducted research is

proved, the aim and objectives are formulated, the object and subject of the
research are characterized, the conformity of the research to priority directions of
development of science and technologies of the Republic of Uzbekistan is shown,
the scientific novelty and practical results of the research are stated, the scientific
and practical significance of the received results, implementation of the research
results, data on published papers and dissertation structure are presented.

In the first chapter of dissertation entitled “

Bacterial filtrational leaching of

metals and microorganisms participating in these processes

” the extended

analysis of the current state of researches on bacterial filtrational leaching of metals
from sulphide ores. Description and characteristics of microorganisms participating
in these processes are given.

In the second chapter of dissertation entitled “

Methods of study of

ecosystems of filtrational leaching and properties of geochemically active
microorganisms”

the methods of study of microbial ecosystems of filtrational

70
leaching, influence of uranium on microorganisms, isolation of plasmid DNA,
determination of IR-spectra of microorganisms, spectral analysis of ore samples are
described. Characteristics of gold-sulphide ore of Kokpatas deposit and base


background image

uranium ore of Kyzylkum province are given.

The third chapter of dissertation entitled

“Microbial ecosystems of

filtrational leaching"

represents results of study of microbial ecosystems of ore

deposits and processes of filtrational leaching, and results of study of some features
of selected association of geochemically activemicroorganisms.

Microbial ecosystems of filtrational leaching ofKokpatas deposit

Ore

deposits are favorable ecological niche for activity of many specific
microorganisms. Presence of large number of chemical elements in ore, possessing
different properties, stipulates development of many microorganisms and variety of
biogeochemical processes that take place here. Considering this factor, the survey
of gold-ore deposit Kokpatas was conducted.

Analyzing microorganisms’ distribution selected samples of different

ecological niches it maybe noted that organotrophic bacteria dominate, among
which representatives of

Bacillus

genus prevail. Oligonitrophilic bacteria, capable

to grow on scarce concentrations of organic matter, were maximally present in all
studied samples (table 1).

Table 1

Number of microorganisms in ores and water of Kokpatas deposit (cells per g or ml)

№ Microorganisms associations

Samples

Drai

nage

Sire

with

pyrite

-

arsenop

yrite

Sulphid

e vein

Rock

Mine water

passing

through

sulphiide

site

1.

Autotrophic

thiosulphate
oxidizing
neutrophiles

2.5х10

2

2

2.5х10

3

-

-

2.5х10

2

Autotrophic denitrifying

2.5х10

-

-

-

2.5х10

2

2.

Mixotrophic

thiosulphate
oxidizing
neutrophiles

2.5х10

3

2.5х10

3

-

6.0х10

4

-

3.

Acidophilic sulphur

oxidizing

-

-

2

-

2

-

2.5х10

2

4.

Acidophilic iron oxidizing

-

2.5.0х10

2.5х10

-

-

5.

Sulphate-reducing

-

5

-

3

-

3

-

4

-


background image

6.

Ammonifying

3.4х10

4

8.0х10

2

3.6х10

2

1.1х10

3

2.5х10

3

7.

Denitrifying

1.1х10

5

1.1х10

3

2.5х10

5

2.5х10

5

2.5х10

2

8.

Oligonitrophilic

1.9х10

3

8.7х10

4

5.6х10

3

2.1х10

2

-

9.

Filamentous fungi

2.5х10

2.5х10

2.0х10

5.0х10

3.5х10

1


Autotrophic associations of thionic bacteria were most present in ore enriched

with pyrite. Presence of thiosulphate-oxidizing and mixotrophic microorganisms
was observed. Autotrophic denitrifying was present only in mine water and general

71

drainage. Microorganisms forming active consortium were observed on sites of

microzonal oxidation of pyrite and arsenopyrite and were identified as

A.

ferrooxidans

and

S. thermosulfidooxidans

.

Depending on ore type, heap or underground filtrational leaching is applied for

ore processing with use of microorganisms. Both technologies maybe considered as
filtrational, since the percolation of solution through ore takes place. Baed on this
understanding, study of microbial ecosystems in the process of filtrational leaching
and their linkage to oxidation of sulphide minerals and metals represents certaim
interest.

Minerals’ biooxidation takes place in aerated irrigated heaps, which are

characterized by reatively heterogenous medium changing withtime and due to this
being colonized by huge number of different microorganisms.

Aiming determination of succession of microorganisms in spatial relation we

analysed in column conditions composition of microorganisms in the process of
bacterial solutions going through depth of ore. As result of conducted study, it was
established that natural microbiota of ore material goes through considerable
changes in the process of bacterial leaching (tables 2 and 3).

Preliminary microbiological analysis of ore before acidulation revealed

presence of different groups of microorganisms in it, among which prevailing were
heterotrophic bacteria, thionic thiosulphate oxidizing microorganisms. Thionic
neutrophils and thionic mixotrophic microorganisms were isolated from both initial
sample and as far as gradual acidulation. Among heterotrophic microorganism’s
representatives of genera

Bacillus

,

Pseudomonas

,

Arthrobacter

were prevailing,

bacteria identified as

Micrococcus

species were present at low number. Presence of

filamentous fungi related to genera

Penicillium, Aspergillius, Mucor, Cladosporium

was observed as well.

As acidulation of solutions went down to pH 4 number of heterotrophic

microorganisms decreased and generic composition changed – mainly
representatives of genera

Bacillus

and

Pseudomonas

and filamentius fungi


background image

Penicillium

and

Aspergillius

remained

.

Further acidulation sharply changed pattern

of microbial community, where leading positions were taken by acidophilic thionic
microorganisms, while heterotrophic microorganisms and filamentous fungi were
observed in small amounts.

As heterotrophic withered away accompanied by increase of physiologically

active compounds, the change on surface of ground ore took place, which provided
opportunity for late succession species to root. In our case acidulation of ore led to
succession of microorganisms with subsequent domination of acidophilic thionic
microorganisms.

Thus, cells titer of

A. ferrooxidans

adsorbed on ore changed from 2.5х10

1

to

10

5

cells/ml/g,

A. thiooxidans

– from 2.5х10

1

to 10

2

cells/ml/g. Inconsiderable

changes of development dynamics were observed at heterotrophic microorganisms
of

Bacillus

species isolated in conditions of subacid leaching, as well as some

filamenous fingi representating

Aspergillius

and

Penicilliumi

genera

.

72

Table 2

Table 3

Czapek

1.69х10

5

1.5х10

5

1.7х10

1

3.6х10

1

Fungi

H

e

t

e

r

o

t

r

o

p

h

i

c

Cza

pek

1

.

5

х

1
0

5

1

.

6

9

х

1
0

5

F

u

n

g

i

-

F

u

n

g

i

2

.

5

х

1
0

1

-

-

1

.

7

2

х

1
0
4

-

-

-

-

8.

8х

10

1

F

un

gi

Par

e

8

.

0

8

х

1
0

6

5

.

7

х

1
0

4

-

-

-

2

.

5

х

1
0

1

-

-

6

.

1

х

1
0

4

-

-

2

.

8

х

1
0

1

3

.

7

х

1
0

2

6.

9х

10

2

FP

A

1

.

5

2

х

1
0

6

.

7

2

х

1
0

-

-

-

2

.

5

х

1
0

1

-

-

7

.

3

х

1
0

3

-

5

.

1

х

1
0

2

-

-

6.

4х

10

3


background image

6

5

D

e

n

i

t

r

i

f

y

i

n

g

Het

erot

rop

hic

6

.

0

х

1
0

3

6

.

0

х

1
0

2

2

.

5

х

1
0

1

-

-

-

-

-

N

o

t

o

b

s

e

r

v

e

d

-

-

-

-

N

ot

ob

se

rv

ed

Aut

otro

phic

s

6

.

0

х

1
0

4

2

.

5

х

1
0

1

-

-

-

-

-

-

2

.

5

х

1
0

1

-

-

2

.

5

х

1
0

1

2

.

5

х

1
0

1

2.

5х

10

1

Mixotrop

hic

2

.

5

х

1
0

7

F

u

n

g

i

1
0

5

2

.

5

х

1
0

3

2

.

5

х

1
0

3

6

.

0

х

1
0

2

2

.

5

х

1
0

2

-

-

2

.

5

х

1
0

1

-

2

.

5

х

1
0

1

2

.

5

х

1
0

2

2

.

5

х

1
0

1

N

ot

ob

se

rv

ed

A

u

t

o

t

r

p

h

e

s

Thi

osul

pha

te

oxid

izin

g

6

.

0

х

1
0

3

N

o

t

o

b

s

e

r

v

e
d

-

-

-

-

-

6

.

0

х

1
0

3

2

.

5

х

1
0

3

2

.

5

х

1
0

3

2

.

5

х

1
0

3

2

.

5

х

1
0

3

2

.

5

х

1
0

2

N

ot

ob

se

rv

ed

Sul

phu

r

oxid

izin

g

N

o

t

o

b

s

e

r

v

N

o

t

o

b

s

e

r

v

-

-

-

2

.

5

х

1
0

2

2

.

5

х

1
0

1

2

.

5

х

1
0

2

н

/

о

-

6

.

0

х

1
0

1

-

-

N

ot

ob

se

rv

ed


background image

e

d

e
d

ther

mop

hilic

M

od

er

ate

ly

aci

dop

hile

s

-

-

-

6

.

0

х

1
0

1

-

2

.

5

х

1
0

2

2

.

5

х

1
0
2

-

-

-

6

.

0

х

1
0

3

6

.

0

х

1
0
3

*

6

.

0

х

1
0
4

*

6.

0х

10

4

A.fe

rroo

xida

ns

N

o

t

o

b

s

e

r

v

e

d

N

o

t

o

b

s

e

r

v

e
d

2

.

5

х

1
0

1

2

.

5

х

1
0

2

6

.

0

х

1
0

2

5

.

0

х

1
0

5

2

.

0

х

1
0
4

2

.

5

х

1
0

5

2

.

5

х

1
0

4

6

.

0

х

1
0

4

6

.

0

х

1
0

4

2

.

0

х

1
0

4

2

.

5

х

1
0

3

5.

0х

10

3

pH

~

8

.

0

4

.

2

5

1

.

9

5

2

.

1

1

2

.

0

6

2

.

3

3

2

.

3

1

2

.

3

3

2

.

1

8

2

.

1

0

2

.

0

9

2

.

0

8

2

.

0

7

2.

07

Days

I

n

i

t

i

a

l

A

c

i

d

u

l

a

t

i

o

n

1

2

3

1

5

2

2

2

9

3

7

5

0

7

5

1

0

0

1

2

5

15

0


Fungi

Fungi

грибы

грибы


background image

грибы

грибы

Successions of microorganisms in the process of acidulation and

bacterial leaching (BL) (solid sample, upper segment)

Successions of microorganisms in the process of acidulation and

BL (solid sample, lower segment)

* microorganisms, identified as

Ferroplasma

species, were isolated

H

e

t

e

r

o

t

r

o

p

h

i

c

Pare

8

.

0

8

х

1
0

6

5.

7

х

1

0

4

-

-

1

.

3

5

х

1
0

5

-

1

.

4

х

1
0

3

2

6

х

1
0

2

FPA

1

.

5

2

х

1
0

6

6.

7

2

х

1

0

1

-

-

1

.

1

5

х

1
0

2

-

3

.

1

х

1
0

1

3

6

х

1
0

1

D

e

n

i

Heter

otrop

hic

6

.

0

х

N

ot

o

b

N

o

t

o

N

o

t

o

N

o

t

o

2

.

5

х

2

.

5

х

2

5

х

t

r

i

f

y

i

n

g

1
0

2

se

rv

e
d

b

s

e

r

v

e

d

b

s

e

r

v

e

d

b

s

e

r

v

e

d

1
0

1

1
0

1

1
0

1

se

rv

e
d

Autot

rophi

cs

6

.

0

х

1
0

4

2.

5

х

1
0
1

2

.

5

х

1
0

1

6

.

0

х

1
0

1

2

.

5

х

1
0

1

2

.

5

х

1
0

1

-

2

.

5

х

1
0

1

-

2.

5

х

1
0
1

Mixotrophi

c

2

.

5

х

1
0

7

F

u

n

gi

1

0

5

-

-

F

u

n

g

i

-

-

-

-

F

u

n

gi

1

0

4

A

u

t

o

t

r

p

h

e

s

Thios

ulpha

te

oxidiz

ing

N

o

t

o

b

s

e

r

v

e
d

2.

5

х

1
0
2

2

.

5

х

1
0

2

2

.

5

х

1
0

1

2

.

5

х

1
0

1

2

.

5

х

1
0

1

2

.

5

х

1
0

1

2

.

5

х

1
0

1

2

.

5

х

1
0

1

2.

5

х

1
0
1

Sulph

ur

oxidiz

ing

N

o

t

o

b

s

e

r

v

e
d

N

ot

o

b

se

rv

e
d

2

.

5

х

1
0

1

-

-

-

-

-

-

-


background image

therm

ophili

c

Mo

der

atel

y

acid

ophi

les

-

-

2

.

5

х

1
0

2

6

.

0

х

1
0

2

6

.

0

х

1
0

2

6

.

0

х

1
0

2

2

.

5

х

1
0

2

2

5

х

1
0
4

*

A.ferr

ooxid

ans

N

o

t

o

b

s

e

r

v

N

ot

o

b

se

rv

e

d

2

.

5

х

1
0

4

2

.

5

х

1
0

3

2

.

5

х

1
0

2

2

.

5

х

1
0

5

2

.

5

х

1
0

4

2

5

х

1
0

3

e

d

pH

~

8

.

0

4.

2

4

2

.

3

1

2

.

3

3

2

.

1

8

2

.

1

0

2

.

1

0

2

.

0

9

2

.

0

8

2.

0

7

Days

I

n

it

i

a

l

A

ci

d

ul

at
i

o

n

1

5

2

9

3

7

5

0

7

5

1

0

0

1

2

5

1

5
0


* microorganisms, identified as

Ferroplasma

species, were isolated

73

It is necessary to note that in the process of filtrational leaching change in

composition of microbiota was observed through the whole length of the column. It
was established that in the process of solution going through ore sort of reallocation
of the introduced consortium in the upper and lower parts of the column took place
depending on conditions. At this, the prevailing microorganisms

were

A.ferrooxidans.

Microbiological analysis of aborigenous population of the model experiment

of heap leaching revealed that considerable variety of acidophiles may be present.
Despite that bioheap maybe inoculated by mixture of cultures of

A.ferrooxidans,

A.thiooxidans

and other related bacteria, obviously, those sites of heap that increase

temperature optimum for these bacteria, possess different microbiota. Heap is
colonized by extremophiles, such as different species of Archea and sulfobacilli
(figure 1 and 2).

Figure 1. Electron microphotography of
cells of thermophilic bacteria (х11400)

Figure 2. Electron microphotography of

cells of

Sulfobacillus

sp. In leaching solution

(x22000)

Microbial biota of uranium deposit

Aiming study of development of microbial communities on processed


background image

uranium deposits we studied core samples from wells and local water of Ketmenchi
deposit (table 4).

Table 4

Microbiological study of core samples and local water

Sample

#

Core 5
Core 6
Core 7
Core 8

Local

water 9


Microorganisms’ quantity, cells per g/ml

Baalsrude 9K Manning Leten London Postgate Giltay FPA

2.5х10

2

- - - 7х10

3

2.5х10

3

2.5х10 - 2.5х10

2

- -

2.5х10

2

2.5х10

3

- 2.5х10

2

3.7х10

4

- 2.5х10

3

-

2.5х10

3

2.5х10

2

- - 4.6х10

5

- 2.5х10

3

2.5х10

3

7х10

2

2.5х10

2

- - 2х10

2

-

2.5х10

2

- 7х10

3

- 2.5х10

3

7.9х10

5

7.8х10

5


According to character of geochemical activity, microbiota of deposits may be

distinguished as specific and non-specific. Both thionic acidophies and thionic
neutrophils may be considered as representatives of specific microbiota.

Considering microbial ecosystems of this site, it is necessary to note that

geochemically active microorganisms, both iron- and sulphur-oxidizing, were
isolated only in single probes and in inconsiderable quantities. From specific
microorgansims, presence of mixotrophic microorganisms capable to oxidize
thiosulphate at presence of organic additives should be noted. In inconsiderable
quantities were isolated bacteria identified as

Thiobacillus denitrificans

. Presence

74

of organotrophes was observed at higher quantities, filamentous fingi were isolated
as well.

Study of microbiota of filtrational leaching of uranium-contaning ores

It is

known that UL is conducted with addition of complex forming reagents (acidic or
alkali) and oxidizing components (oxygen or hydrogen peroxide). Study of
microbiota of all types of leaching represents considerable interest in regards of
appearing possibility of microorganisms’ application in uranium UL. Conducted
study revealed that at air supply to pumping-out solutions the predominance of
thionic bacteria was observed, number of microorganisms related to
oligonitrophilic increased, and

Pseudomonas

species were isolated as well. at the

same time, stimulation of development of mixotrophic thionic bacteria and
heterotrophic microorganisms took place, as well as of micromycetes, among
which prevailing were

Aspergillus

and

Penicillium

species. Presence of

microrganisms related to

Т.denitrificans

in these solutions was characteristic.

Analysis of development of microbial biota in pumping-out solutions without aur
supply revealed that number of microorganisms was notably lower and their
quantity was not ecologically considerable.


background image

Study on pumping-out solutions of reagent-free leaching revealed that at air

oxygen supply into pumping-down wells the intensification of uranium yield takes
place, which s accompanied by considerable increase of growth of microorganisms
related to group of thionic neutrophils and bacteria from

Pseudomonas

genus

(figure 3).

6 pumping-out solution with air supply pumping-out solution without air supply5,6

5 4

3,6 3,6

4,8

4,25

4,8

3
2,6 2,6

2

1

0

0

2,6 2,6 2,8

Figure 3. Microorganisms of pumping-out solutions of reagent-free leaching

It is known, that many microorganisms produce short-chained organic acids

and element-specific ligands, which may change pH and promote to synthesis of
chelates, which may lead to increased leaching of many elements present in trace
quantities in ores. Uranium release, obviously, is sipulated by production of
pyoverdine chelates, which are typical ligands produced by pseudomonades.
Intensification of activity of these groups of microorganisms may promote to
increased concentration of uranium in solution.

75

In pumping-out solutions of acid UL dominance of

A. ferrooxidans

and

А.

thiooxidans

and their quantitative increase with raising acidity of solutions was

observed in all studied samples (figure 4).

3,5 3

3,25

рН

2,85

рН

2,58

рН

2,153,25


background image

lg of cells

concentration

2,5 2

1,5 1

0,5

2,25

2,25

2,25

1,25
2,4

2,25 2,25

1,25 1,25

1,25 1,25

000

0

0

0

S.thermosulfidooxidans A.ferrooxidans A.thiooxidans BEPA thionic denitrifying thionic thiosulphate oxidizing

Figure 4. Microorganisms of pumping-out solutions of acid leaching

It is necessary to note that filamentous fungi identified as

Aspergillus,

Fusarim

and

Penicillium

species were observed in tail solutions as well. Thus,

analysis of development of microorganisms in pumping-out solutions of both
reagent-free and acid UL revealed presence of different microorganisms.

Influence of metals’ ions on growth and development of bacteria A.ferrooxidans

Metals, which in the process of leaching trasnfer to solutions, may cause both
positive and negative influence on vital activity of bacteria participating in the
process of bacterial leaching of metals from ore. In these regards, influence of
metals’ ions on growth and development of bacteria

A. ferrooxidans

was studied.

Microorganisms

A. ferrooxidans

are the most resistant to high content of iron in

solution. But, in the process of leaching content of iron ions may considerably
exceed concentrations acceptable for normal activity of these cultures. Applying
method of gradual adaptation we obtained cultures capable to active growth at 30
g/l Fe

3+

and above in solution (figure 5).

Influence of ions of gold and silver on growth and development of industrial

strain

A. ferrooxidans

K-1 was studied as well. It was established that mixture of

solutions of gold and silver at concentration 100 mg/l silver and 2.5 mg/l gold
totally inhibit growth and development of microorganisms and their oxidizimg
activity as well.

76

Concentration Fe(III), g/l

35

30

25

20

15

10

5

0
12345 1 2 3 4

Time, days

Figure 5. Iron oxidation by different strains of

A. ferrooxidans

(1 – K-1; 2 – KSB; 3 – 3-9M;

4 – V-12) after preservation on higher concentrations of iron


background image

Influence of uranium ions on growth of strain

A. ferrooxidans

K-1 on medium

9K with addition of uranium ions at concentration 60 mg/l revealed that this
concentration does not inhibit development of bacteria, even stimulates their
growth to some extent. Further increase of uranium concentration in medium up to
100 mg/l exerts negative action on growth of

A. ferrooxidans

K-1. On the third day

of cultivation number of cells in test variant decreases to 6.0x10

4

cell per ml and

only on sixth day the number of cells reaches values corresponding to number of
cells in control variant. Similar changes are observed on results of oxidizing
activity of bacteria (figure 6).

Concentration Fe(III), g/l

35
30
25

1
20
15

2
10

3
5

4
0
12345

Time, days

Figure 6. Geochemical activity of strain

A. ferrooxidans

K-1 on medium with uranium (100

mg/l): 1 – concentration of oxidized iron in control; 2 – concentration of oxidized iron in

medium with uranium; 3 – number of microbial cells in control; 4 – number of microbial

cells in medium with uranium; Ι – presence of reliable differences in iron content between

control and experiment.

It is known that resistance of microorganisms to ions of heavy metals is

determined by presence of plasmids. Considering role of plasmids’ transmission it
may be concluded that resistance to metals’ ions at different bacteria is widespread
adaptive feature. However,

A. ferrooxidans

is complex object for genetic study.

77

Rawlings D.E. et al at study of genetic system of

A. ferrooxidans

discovered

strain diversity by presence or absence of plasmids, their number and size, presence
of absence of genetic elements, which play role in adaptation to changing
conditions of environment.

Study conducted on isolation of plasmid DNA from strain

A.ferrooxidans

K-1


background image

adapted to 100 mg/l of uranium revealed presence of megaplasmid Rf 0.07 mm at
both natural and adapted to uranium ions strain

А. ferrooxidans

. For the latter,

presence of low molecular plasmid Rf 0.24 mm (5800 bp) was determined, which
appearance testifies influence of uraium ions.

To analyze changes taking place in cells of

A.ferrooxidans

K-1 under

influence of uranium ions in solution we used methods of oscillatory spectroscopy,
which are used at study of complex biological systems and at comparative study of
cells. Analysis of spectral curves reveals that cells of bacteria grown on medium
with uranium ions exert strengthening of intensity in the band of antisymmetric
valent oscillations CH in CH

3

-groups and symmetric valent oscillations CH in CH

3

-

and CH in CH

2

-group (2850 cm

-1

) (figure 7).

Intensity decrease for bacterial cells on medium with uranium is observed in

region 1130-1070 cm

-1

, which, probably, testifies lowering of polyphosphates level.

Thus, selected the most active culture of bacteria

A.ferrooxidans

K-1

possesses high velocity of iron oxidation and resistance to increased concentrations
of ions of different metals in solution. Even at this unfavorable conditions the
oxidizing activity of this culture does not decrease, which is favorable factor for
application of

A. ferrooxidans

K-1 in industrial conditions.

2

1

Figure 7. IR–spectra of cells

A. ferrooxidans

on medium 9K (1) and on medium with

uranium (100 mg/l) (2

)

In the fourth chapter of dissertation entitled “

Filtrational leaching of gold

contaning ores

” results of study on filtrational leaching of gold-containing ores are

presented.

78

Study of influence of polimers on leaching process

Leaching of ground ore mass usually creates problem of solution filtration

through stack, which results in decreased degree of gold extraction. Content of
loamy fraction and large quantity of small fraction leads to bad penetrability of the
ore stack. Due to peculiarities of ore material, preliminary ore agglomeration is
used in the processes of heap leaching.


background image

Brierley et al used a synthetic polimer for agglometion of cells and ground

ore, which allowed to develop method of agglomeration of microorganisms and ore
with carbonates content below 2.5%. It is necessary to preliminarily acidify and
only then to introduce microorganisms with irrigating solution for the ore with
higher content of carbonates.

We studied polimers kindly provided by the Institute of Chemistry and

Physics of Polimers of the AS RUz. Conducted search for polimers soluble in the
cultural broth of bacteria, their impact on vital and geochemical activity of
microorganisms, and possibility to increase degree of bacteria adhesion to the
surface of ore (biocapsulation) allowed to select polimer on basis of polyvinyl.

Microbiological analysis of test samples of ore with addition of polimer

revealed that in contrast to control variant (bacterial solution only) the
agglomeration with ore occurs more intensively in variant bacteria+polimer (figure
8).

Bacterial soultion without polimer 0,10% 0,05%

4,5

lg of cells concentration

4

3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
15 30 45 60

Figure 8. Influence of polimer P-10 on agglomeration of microbial cells with ore

Application of polimers in laboratory conditions resulted in 8-10% surplus of

gold exraction. Obvious advantages of biocapsulationi initial period of irrigation
are linked with increased adsorption of microorganisms on surface of sulphide
minerals stipulated by formation of chemical links in the system microorganism
polimer-ore between superficial structures of polimer and bacteria with elements of
crystal lattice of minerals.

Laboratory experiments of heap filtrational leaching were conducted on

samples of ore from gold-containing deposit Kokpatas. Ore was ground till class
–20 mm. Rational analysis of this ore sample testifies that gold contained in pyrite

79


background image

and arsenopyrite comprises 33%. Dominance of such sulphide minerals as pyrite

(2.95%) and arsenopyrite (1.87%) is characteristic for the ore from this deposit and
in particular these minerals are main gold concentrators.

In laboratoty contidions it was established that oxidizing activity reached

maximum values (25 g/l) on 100 day (figure 9). It is necessary to note that usually
after reaching 18-20 g/l Fe (III) we conducted partial replacement of the solution to
decrease inhibiting action of the final product on growth and geochemical activity
of bacteria.

30

Fe(III), g/l
25

20

15

10

5

0

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 106 Time,

days

Figure 9. Dynamics of iron oxidation process in the filtration mode by association K-1

Quantity of microorganisms sticked on ore during all period of tests was

between 2.5х10

6

and 6.0х10

7

cells per 1 g of ore.

Acidithiobacillus ferrooxidans

and

Acidithiobacillus thiooxidans

prevailed among isolated bacteria adsorbed on ore,

increased number of cells of

Sulfobacillus thermosulpfidooxidans

was observed

after 50 days of ore irrigation. Gold extraction for 120 days of irrigation with
bacterial association K-1 reached 67.71% (whereas direct cyanidation of initial
sample resulted in 25.9%).

The first stage of interaction of

A. ferrooxidans

and other bacteria with

sulphide minerals is their adsorption on surface after which the process of
biochemical action on oxidizing substrate starts. In these regards, we studied
process of microbiological disintegration of sulphides and character of these
destruction in static mode. Scanning of surface of polished section after bacterial
treatment (figures 10–12) revealed presence of jarosite film covering larger part of
surface of polished section. Pyrite was observed only in small “windows” where its
distruction is clearly established.

Analyses of chemical composition of separate phases and sites of compound

conducted on microroentgenspectral analyzer JED-2200 revealed decrease of


background image

sulphide sulphur, arsenium and other elements.

Minerals’ destruction under action of bacterial solutions in laboratory

conditions was weak due to forming jarosite. In these regards, we proposed to
decrease pH of bacterial solutions at the period of ore irrigation to 1.7-1.5, which
allowed to slow down jarosite formation.

80

References

Хужакулов А.П., Зайнитдинова Л.И., Айропетова Ж.С., Садиков А.А., Куканова С.И. Отработка методов крупномасштабного культивирования геохимически активных бактерий Thiobacillus ferrooxidans// Вестник ГулГУ, 2002. -№3 - С. 13-18 (03.00.00; №3).

Толстов Е.А., Латышев В.Е., Лильбок Л.А., Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И. Возможности применения биогеотехнологии при выщелачивании бедных и упорных руд// Горный журнал - Москва (Россия), 2003. - №8 -С. 63-65 (04.00.00; 03.00.00; №14).

Толстов Е.А., Лильбок Л.А., Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И. Выбор перспективного направления при выщелачивании бедных и упорных руд// Горный вестник Узбекистана, 2003. - № 2# 13 - С.6-9 (04.00.00; 03.00.00; №3).

Куканова С.И., Борминский С.И., Зайнитдинова Л И., Айропетова Ж.С., Латышев В.Е., Лильбок Л.А., Николаенко Н.И. Биотехнологические аспекты переработки отходов горных предприятий// Горный вестник Узбекистана, 2003. - 2(13) - С.66-68 (04.00.00; 03.00.00; №3).

Толстов Е.А. Лильбок Л.А. Колпакова Е В. Есаулов В.Н. Куканова С.И. Зайнитдинова Л И. Применение микроорганизмов в условиях подземного выщелачивания урана// Горный Вестник Узбекистана, 2003. - №4 - С.40-42 (04.00.00; 03.00.00; №3).

Зайнитдинова Л.И., Куканова С.И., Колпакова Е.В., Лильбок Л.А., Саттаров Г.С. Оптимизация процесса бактериального окисления сульфидов в режиме кучного выщелачивания// Горный вестник Узбекистана, 2004. - № 3(18) - С. 66-68 (04.00.00; 03.00.00; №3).

Л.И.Зайнитдинова, Э.Л. Кристаллович, Н.А.Лазутин, С.И.Куканова, Инфракрасные спектры клеток Acidithiobacillus ferrooxidans на среде с ураном// Доклады Академии Наук Республики Узбекистан, 2004. - №2 -С.90-93 (03.00.00; №6).

Толстов Е.А., Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Лильбок Л.А., Колпакова Е.В., Хужакулов ATI. Микробиологическое выщелачивание урана: лабораторные эксперименты// Горный вестник Узбекистана, 2005. - №2(21) - С. 22-25 (04.00.00; 03.00.00; №3).

Лазутин Н.А., Зайнитдинова Л.И. Развитие микроорганизмов в процессе кучного выщелачивания золотосульфидных руд// Узбекский биологический журнал, 2006. -№1-2 - С.87-91 (03.00.00; №5).

Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Сатаров Г.С., Лильбок Л.А., Колпакова Е.В., Дубровина О.В. Опыт биовыщелачивания бедных золотосодержащих руд// Горный вестник Узбекистана, 2006ю - №2(25) -С.25-29 (04.00.00; 03.00.00; №3).

Веклов В.А., Митраков O.E., Зайнитдинова Л.И., Куканова С.И., Лильбок Л.А., Эргашев У .А. Лабораторные исследования по биоокислению сульфидной руды перколяционным способом в шихте с флотоконцентратом// Горный вестник Узбекистана, 2006. - №3(26) -С.50-52 (04.00.00; 03.00.00; №3).

Петухов О.Ф., Лильбок Л.А., Колпакова Е.В., Саттаров Г.С., Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И. Кинетика биоокисления железа (+2) в сернокислых растворах// Горный вестник Узбекистана, 2007.- № 1(28) -С.99-101 (04.00.00; 03.00.00; №3).

Ежуров Д.О., Зайнитдинова Л.И., Занин Р.Г., Ильин П.А. Бактериальная интенсификация процессов подземного выщелачивания// Горный журнал. Специальный выпуск, 2008. - № 8 - С. 76-78 (04.00.00; 03.00.00; №14).

Ежуров Д.О., Зайнитдинова Л.И., Занин Р.Г., Ильин П.А.Интенсификация процессов подземного выщелачивания// Горный вестник Узбекистана, 2008. - №33 - С. 59-61 (04.00.00; 03.00.00; №3).

Зайнитдинова Л.И., Хужакулов А.П., Куканова С.И., Саттаров Г.С. Микроорганизмы в процессах безреагентного выщелачивания урана// Доклады Академии наук Республики Узбекистан, 2008. - №4 - С. 70-72 (03.00.00; №6).

Зайнитдинова Л.И. Биотехнология переработки сульфидных руд// Узбекский биологический журнал, Спец. Выпуск, 2010. - С.55-58 (03.00.00; №5).

Игнатиков Е.Н., Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Колпакова Е.В., Лазутин П.А. Бактериальная деструкция сульфидных минералов// Горный вестник Узбекистана, 2010. - № 43 - С. 26-29 (04.00.00; 03.00.00; №3).

Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Лазутин Н.А., Рашидова С.Ш. Повышение прикрепляемое™ микроорганизмов с помощью полимеров// Вестник Каракалпакского отделения Академии наук Республики Узбекистан, Нукус, 2011. -№3 - С.27-28 (03.00.00; №10).

0.М.Пулатова, М.Н.Мирзабоева, С.И.Куканова, Л.И.Зайнитдинова. Использование отходов производства для культивирования микроорганизмов// Доклады Академии Наук Республики Узбекистан, 2011ю-№1 - С.72-74 (03.00.00; №6).

Zaynitdinova L.I., Kukanova S.I., Aripov T.F. Application of methods of bacterial leaching for gold-sulphidc ores of Uzbekistan// European science review - Austria (Vienna), 2014. - № 3 - P.7-9 (03.00.00; №6).

Зайнитдинова Л.И., Куканова С.И., Арипов Т.Ф. Биоокисление шихты проб месторождений Кокпатас и Даугызтау// Доклады Академии Наук Республики Узбекистан, 2014. - №3 - С.71-74 (03.00.00; №6).

Zaynitdinova L.I., Kukanova S.I., Aripov T.F. Influence of different metals on growth and development of Acidithiobacillus ferrooxidans// Biotechnology. An Indian Journal (BTAIJ), 2015. - Volume 11 - Issue 11 - P.436-440.

Zaynitdinova L., Kukanova S., Aripov T. Microorganisms in the processes of underground leaching// Mediterranean Journal of Biosciences, 2016. - № 1(2) -P.69-74.

Kukanova S.I., Zainitdinova L.I., Khujakulov A.P., Esaulov V.N., Tolstov E.A. Biotechnological processing of old platforms of underground uranium leaching// 16th International Biohydrometallurgy Symposium - Cape Town (South Africa), 2005. - P. 203-207.

Zainitdinova L.I., Kukanova S.I., Koroleva I., Tolstov E.A. Heap biolcaching of Kockpatas refractory gold ores// 16th International Biohydrometallurgy Symposium - Cape Town (South Africa), 2005. - P. 146-152.

Зайнитдинова Л.И., Исматов А., Куканова С.И., Хужакулов А.П. Биотехнология обогащения различных пром продуктов// Umumiy va Noorganik Kimyo Institutiga 75 yil - Ташкент (Узбекистан), 2008. - С.322-325.

Зайнитдинова Л.И., Куканова С.И., Лазутин Н.А. Сукцессии микроорганизмов в процессе кучного выщелачивания// Труды Института микробиологии Национальной Академии наук Азербайджана, Баку (Азербайджан) - 2012.-том 10-№ 1 - С. 116-120.

Л.И.Зайнитдинова, С.И.Куканова, Т.Ф.Арипов. Ассоциации микроорганизмов в процессах биовыщелачивания и деструкции сульфидных минералов// Микробиология жэне вирусология, Mirobiology and virology, Алматы (Казахстан), 2014. №1(4) - С.32-38.

Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Айропетова Ж.С., Пулатова О.М. Отбор активных штаммов Thiobacillus ferrooxidans и возможность культивирования их на средах с пластовой водой// Труды Международной конференции Узбекистан-Израиль "Биотехнология-2000", Ташкент (Узбекистан), 2001.-С. 143-145.

Куканова С И., Пулатова О.М., Зайнитдинова Л.И., Айропетова Ж.С., Кутлиев Дж. Влияние загрязнителей на развитие микроорганизмов в техногенных средах// Труды Международной конференции Узбекистан-Израиль "Биотехнология-2000", Ташкент (Узбекистан), 2001. - С. 89-92.

S.Kukanova, L.Zaynitdinova, J.Airopetova, Rashidova S.Sh., Voropaeva N.L., Ruban I.N. To the question of effective metals extraction by alkaline from the rock with the use of microorganisms, biocapsulated by water-soluble polymers// Proceedings of the XIth International Workshop on Bioencapsulation, State of Art of Bio&Encapsulation Science and Technology, Illkirch (France), 2003. - P. 25-27.

Рашидова С.Ш., Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Айропетова Ж.С., Воропаева Н.Л., Рубан И.Н. К вопросу кучного выщелачивания металлов из породы с использованием микроорганизмов в присутствии водорастворимых полимеров// 2-я Российская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными природными ресурсами и создания функциональных продуктов», Москва (Россия), 2003. -С.79-82.

Kukanova S.I., Zainitdinova L.I. Treatment of the magnetic fiaction of the gold-containing ores with an application of biotechnological methods// C6. докладов Международной научно-практической конференции «Инновации и информационные технологии -2004», Ташкент (Узбекистан), 2004. - С. 143-144.

S.Sh.Rashidova, N.L. Voropaeva, S.I.Kukanova, N. A.Lazutin, J.S.Airopctova, L.l.Zainitdinova, I.N.Ruban. Using of polymeric compounds at the filtrating biolcaching of sulfide ores// XII International Workshop on Bioencapsulation, Vitoria (Spain), 2004. - P.335-338.

Зайнитдинова Л.И. Проблемы и перспективы бактериального выщелачивания в Узбекистане// Y Конгресс обогатителей стран СНГ, Моссква (Россия) 2005. -том 1 - С. 27-31.

Зайнитдинова Л.И. Настоящее и будущее методов бактериального выщелачивания для переработки золотосодержащих руд и флотоконцентратов// Материалы Республиканского научно-технического семинара «Проблемы переработки минерального сырья Узбекистана», Ташкент (Узбекистан), 2005 - С.57-58.

Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Сатаров Г.С., Лильбок Л.А., Колпакова Е.В., Шмакина М.Г., Лазутин Н.А. Опыт биовыщелачивания золотосодержащих руд месторождения Марджанбулак// Материалы Республиканского научно-технического семинара «Проблемы переработки минерального сырья Узбекистана», Ташкент (Узбекистан), 2005 - С.58-59.

Эргашев У.А., Митраков О.Г., Зайнитдинова Л.И., Куканова С.И. Оптимизация процесса выщелачивания руды месторождения Кокпатас с использованием микроорганизмов// Материалы Республиканского научно-технического семинара «Проблемы переработки минерального сырья Узбекистана» - Ташкент (Узбекистан), 2005. - С.59-60.

Зайнитдинова Л.И. Биовыщелачивание высокоуглеродистых руд. Сб. докладов Международной научной конференции «ИННОВАЦИЯ-2005», Ташкент (Узбекистагн), 2005, с. 172-173.

Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Лазутин Н.А., Лильбок Л.А., Сатаров Г.С. Биодеструкция сульфидных минералов в процессе бакетриального выщелачивания золотосодержащих руд// Сб. докладов Международной научной конференции «ИННОВАЦИЯ-2005» - Ташкент (Узбекистан), 2005.-С. 173-174.

Сатаров Г.С., Лильбок Л.А., Хужакулов А.П., Зайнитдинова Л.И., Куканова С И. Роль микроорганизмов в интенсификации окисления в процессах безреагентного выщелачивания урана// В сб. научных статей Международной научно-практической конференции «ИННОВАЦИЯ-2006», Ташкент (Узбекистан), 2006. - С. 191-193.

Зайнитдинова Л.И., Игнатиков Е.Н., Куканова С.И. Биоокисление сульфидных минералов месторождения Маржанбулак// Материалы научной конференции «Актуальные проблемы геологии и геофизики»,посвященной 70-летию Института и 95-летию академика Хабиба Абдуллаева, Ташкент (Узбекистан), 2007. - том II - С.118-120.

3айнитдинова Л.И. Агломерация в процессе фильтрационного биовыщелачивания сульфидных руд// В сб. научных статей Международной научной конференции «ИННОВАЦИЯ-2008», Ташкент (Узбекистан), 2008. - С. 224-226.

3айнитдинова Л.И. Применение микробиологических методов при выщелачивании шихты руд месторождений Кокпатас и Даугызтау// Материалы YII Конгресса обогатителей стран СНГ, Москва (Россия), 2009.-С.45-48.

Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Куглиев Д.К. Интенсификация процессов подземного выщелачивания урана с использованием микроорганизмов// Конф. "Проблемы современной микробиологии и биотехнологии", посвященной 60-летию акад. А.Г.Халмурадова, Ташкент (Узбекистан), 1999. - С.73-75.

Zainitdinova L.I., Kukanova S.I., Airopctova J.S. The intensification of the process of underground leaching of uranium with the microorganisms// 7th International Symp. On the Microbiology of Area Plant Surfaces, Phyllosphere, California (USA), 2000. - P. 110.

Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Колпакова Е.В., Толстов Е.А., Латышев В.Е., Лильбок Л.А. К вопросу использования микроорганизмов для ПВ урана// Республиканская Научно-техническая Конференция «ISTIQLOL», Навои (Узбекистан), 2000. - С. 104-105.

Zainitdinova L.I., Kukanova S.I., Airapetova Zh.S., Pulatova O.M. The grows of industrial strains of Thiobacillus ferrooxidans on media with plaste water and technological solution// International Symposium. On the Microbiology, Spain, 2001.-P.80-83.

Pulatova O.M., Kukanova S.I., Zainitdinova L.I., Airapetova Zh.S., The influence of polluters on the grows of microorganisms in yechnogenous media// International Symposium. On the Microbiology, Spain, 2001. - P.42-44.

Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Пулатова О.М., Айропетова Ж.С., Кутлиев Дж. Влияние загрязнителей на развитие микроорганизмов в техногенных средах// Международная конференци «Микробиология настоящее и будущее», Самарканд (Узбекистан), 2001. - С. 16.17.

Зайнитдинова Л.И., Куканова С.И., Борминский С.И., Айропетова Ж.С., Пулатова О.М., Толстов Е.А., Латышев В.Е., Лильбок Л.А., Колпакова Е.В. Применение биотехнологических методов в горно-металлургической промышленности// «Biotexnologiyaniong amalty istiqbollary», Ilmiy anjuman, Toshkent (Uzbekistan), 2002. - C.42.

Зайнитдинова Л.Т., Куканова С.И., Айропетова Ж.С., Хужакулов А.П., Толстов Е.А., Латышев В.Е., Лильбок Л.А., Есаулов В.Н. Thiobacillus ferrooxidans в процессах подземного выщелачивания урана// «Биология-наука XXI века» 6-я Пущинская школа-конференция молодых ученых, Пущино (Россия), 2002. - том 3 - С. 110.

Zainitdinova L., Kukanova S., Airapetova J., Pulatova O., Tolstov E.A., Latishev V.E., Lilbok L.A., Esaulov V.N., KolpakovaE.V. Using bacterial solutions in underground leaching of uranium// I-st International Congress biotechnology -state of the art, prospects of development, Moscow (Russia), 2002. - P.467.

Zainitdinova L.I., Kukanova S.I., Airapetova J.S., Khujakulov A.P., Tolstov E.A., Lilbok L.A., Kolpakova E.V. Application of biotechnological methods from filtration leaching of poor and tenacious ores// International forum “Biotehnology and present”, S-Pererburg (Russia), 2003, - P. 30-31.

Лазутин Н А., Зайнитдинова Л.И., Куканова С.И., Воропаева Н.Л., Рубан И.Н., Рашидова С.Ш. Применение синтетического полимера в процессах биовыщелачивания сульфидных руд// Сб. тезисов докладов Конференции молодых ученых, «Биологически активные полимеры: синтез, свойства, применение», 2010. - С.4.

S.I.Kukanova, L.I.Zainitdinova, A.A.Sadykov, V.N.Easulov, L.A.Lilbok. Biotechnological Approaches To Improving Old Underground Uranium Leaching Platforms// International Workshop on Biotechnology Commercialization and Security. Dedicated to the 90,h Anniversary of Academician Sadykov, Tashkent, (Uzbekistan), 2003. - P. 15-16.

L.I. Zainitdinova, S.I. Kukanova, A.N. Bondarenko, V.B. Aparin. Uranium Pollution And The Natural Ecosystems Of Desert Areas// International Workshop on Biotechnology Commercialization and Security. Dedicated to the 90th Anniversary of Academician Sadykov, Tashkent, (Uzbekistan), 2003. -P.95.

S.I. Kukanova, L.I. Zainitdinova, A.P. Khujakulov, A.A. Sadykov, V.N. Esaulov, L.A. Lilbok. Biotechnological Approaches To Improving Old Underground Uranium Leaching Platforms// International Workshop on Biotechnology Commercialization and Security. Dedicated to the 90th Anniversary of Academician Sadykov. Tashkent (Uzbekistan), 2003. - P.95-96.

Kukanova S., Borminsky S, Zainitdinova L., Lilbok L., Nikolaenko I. Biotechological approaches for solving the problems of the industrial waste processing// International forum “Biotechnology and present” S-Pctcrburg (Russia), 2003. - P. 31-32.

Лазутин НА., Зайнитдинова Л.И., Куканова С.И., Воропаева Н.Л., Рубан И.Н., Рашидова С.Ш. Применение синтетического полимера в процессах биовыщелачивания сульфидных руд// Конференциг молодых ученых, «Биологически активные полимеры: синтез, свойства, применение», 2004. -С.4.

Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Лазутин Н А., Айропетова Ж.С., Толстов Е.А., Лильбок Л.А., Колпакова Е.В. Извлечение золота из смеси руд месторождений Кокпатас и Даугызтау в режиме кучного окисления//Третий Московский Международный Конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития, Москва (Россия), 2005. - С. 238.

Зайнитдинова Л.И. Применение методов фильтрационного выщелачивания для переработки золотосульфидных и урановых руд// III съезд микробиологов Узбекистана, Ташкент (Узбекистан), 2005. - С. 42.

Зайнитдинова Л.И., Митраков О.Е., Эргашев У.А., Куканова С.И. Лабораторные исследования по биоокислению сульфидного флотоконцентрата перколяционным способом в шихте с сульфидной рудой месторождения Кокпатас// III съезд микробиологов Узбекистана, Ташкент (Узбекистан), 2005. - С. 43.

Kukanova S.I., Voropaeva N.L., Zainitdinova L.I., Ruban I.N., Airopctova J.S., Lazutin N.A., Rashidova S.Sh. The Screening Of Water-Soluble Polymers For Microorganisms biocapsulation// III съезд микробиологов Узбекистана, Ташкент (Узбекистан), 2005. - С. 65.

Лазутин Н.А., Зайнитдинова Л.И. Развитие микроорганизмов в процессе кучного выщелачивания золотосульфидных руд// III съезд микробиологов Узбекистана, Ташкент (Узбекистан), 2005. - С. 69-70.

S.S.Rashidova, N.L.Voropaeva, I,N,Ruban, S.I.Kukanova, L.I.Zainitdinova, N.A.Lazutin. Water-Soluble Polymers in The Process of Bacterial Alcalynization of Ores// International Workshop on Biotechnology Commercialization and Security. Dedicated to the 90,h Anniversary of Academician Sadykov. Tashkent (Uzbekistan), 2003. - P.93.

Хужакулов А.П., Зайнитдинова Л.И., Куканова С.И. Выделение микроорганизмов из растворов безреагентного выщелачивания урана// Республиканская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы биологии, экологии и почвоведения», Ташкент (Узбекистан), 2006.-С. 151.

Зайнитдинова Л.И., Куканова С.И., Лильбок Л.А., Колпакова Е.В., Хужакулов А.П., Петухов О.Ф. Проблемы и перспективы применения микроорганизмов при выщелачивании урана// Четвертый Московский международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития», Москва (Россия), 2007. - часть 2 - С.351.

S.Kukanova, L.Zaynitdinova, I.Koroleva . Biooxidation of sulphide minerals of Maijanbulak deposit// XII. International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology, Istanbul (Turkey), 2008/ - P. 77-78.

Зайнитдинова Л.И., Хужакулов А.П., Лазутин H.A., Куканова С.И.Действие ионов металлов на Acidithiobacillus ferrooxidansl/ III Международная конференция «Микробное разнообразие: состояние, стратегия сохранения, биотехнологический потенциал, ICOMID-2008, Новгород-Пермь (Россия), 2008. - С. 34.

Zaynitdinova L.I., Khuzhakulov A.P., Lazutin N.A., Kukanova S.I. Metal ion action on Acidithiobacillus ferrooxidansll III International Conference on Microbial Diversity: current situation, conservation strategy and biotechnological potential, Novgorod-Perm (Russia), 2008. - P.209-210.

Зайнитдинова Л.И. Биотехнология переработки сульфидных руд и флотоконцентратов// IY Съезд микробиологов Узбекистана, Ташкент (Узбекистан), 2008. - С. 35.

3айнитдинова Л.И. Влияние плотности орошения на процессы выщелачивания золотосульфидных руд в фильтрационных условиях// IY Съезд микробиологов Узбекистана, Ташкент (Узбекистан), 2008. - С. 37.

Лазутин Н.А., Зайнитдинова Л.И., Куканва С.И., Королева И.В., Игнатиков Е.Н. Биоокисление сульфидных минералов различных месторождений Узбекистана// IY Съезд микробиологов Узбекистана, Ташкент (Узбекистан), 2008. - С. 49-50.

Хужакулов А.П., Зайнитдинова Л.И, Куканова С.И. Развитие микроорганизмов при высоких концентрациях металлов// IY Съезд микробиологов Узбекистана, Ташкент (Узбекистан), 2008. - С. 84.

Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Хужакулов А.П. Микроорганизмы откачных растворов подземного выщелачивания// Пятый Московский международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития», Москва (Россия), 2009. - часть 2 - С. 213-214.

Скрипко С.В., Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Колпакова Е.В., Бердыкулов Л.Т., Саттаров Г.С. Возможности применения бактериальных растворов при подземном выщелачивании урана// YI Московский Международный конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития», Москва (Россия), 2011. - часть 2 - С.301-302.

S.V.Skripko, S.I.Kukanova, L.I.Zaynitdinova, E.V.Kolpakova. Bacterial solutions in the process of underground leaching// In Book of Abstracts “Biotech 2011 & 5th Czech-Swiss Symposium with Exibition”, Prague (Czech Republic), 2011.-P.57.

Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Саттаров Г.С., Колпакова Е.В., Шмакина М.Г., Лазутин Н.А. Биовыщелачивание золотосодержащих руд месторождения Маржанбулак в режиме кучного выщелачивания// Материалы научно-практической конференции «Инновационные технологии горно-металлургической отрасли», Навои (Узбекистан), 2011. -С. 138-140.

Зайнитдинова Л. И., Лазутин Н.А. Микробиоценозы в процессах фильтрационного выщелачивания/ZY Съезд микробиологов Узбекистана, Ташкент (Узбекистан), 2012. - С. 18.

Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И., Хужакулов А.П. Биоразнообразие растворов подземного выщелачивания месторождения Кетменчи// Y Съезд микробиологов Узбекистана, Ташкент (Узбекистан), 2012. - С. 24-25.

Хужакулов А.П., Зайнитдинова Л.И., Куканова С.И. Микробное разнообразие отвальных хвостов цианирования золотосульфидных концентратов// Y Съезд микробиологов Узбекистана, Ташкент (Узбекистан), 2012. - С. 49.

Куканова С.И., Зайнитдинова Л.И. Биоокисление сульфидов отвальных руд месторождения Маржанбулак// YII Московский Международный конгресс «Биотехнологиясостояние и перспективы развития», Москва (Россия), 2013.-С. 187-188.

Зайнитдинова Л И., Куканова С.И.Сравнительный анализ применения различных ассоциаций микроорганизмов в процессах кучно выщелачивания// YII Московский Международный конгресс «Биотехнология состояние и перспективы развития», Москва (Россия), 2013.-С. 194-195.

Зайнитдинова Л.И., Куканова С.И., Арипов Т.Ф. Микроорганизмы в процессах подземного выщелачивания// Международный симпозиум «Микроорганизмы и биосфера» Microbios-2015, Ташкент (Узбекистан), 2015.-С.127-128.

Лобанова И.В., Зайнитдинова Л.И. Микробные экосистемы золоторудного месторождения Кокпатас// Республиканская научно-практическая конференция молодых ученых, Ташкент (Узбекистан), 2015. -С.328-329.

inLibrary — is a scientific electronic library built on the paradigm of open science (Open Science), the main tasks of which are the popularization of science and scientific activities, public quality control of scientific publications, the development of interdisciplinary research, a modern institute of scientific review, increasing the citation of Uzbek science and building a knowledge infrastructure.

CONTACTS:

Republic of Uzbekistan, Tashkent, Parkent street 51, floor 2

(+998) 99-006-61-10

info@inscience.uz

NAVIGATION:

Journals
Conferences
Organizations
Authors
Blog
Contact
© Copyright 2025 in Science All Rights Reserved | Developed by in Science | Site create by in Designer