На пути к бионике

В своей жизнедеятельности серобактерии выступают, подобно двуликому Янусу, сразу в двух амплуа: в роли создателей месторождений серы и в роли рудных браконьеров. Они разрушают вскрытые месторождения сульфидных руд, окисляя нерастворимые в воде сульфиды металлов и превращая их в легкорастворимые соединения. Разумеется, сульфоредуцирующие микробы об этом даже не подозревают. Добывая себе энергию за счет реакции окисления, они, как отмечалось выше, хищнически разоряют залежи сернистых руд. Переведенные в растворимую форму соединения металла вымываются дренажными и почвенными водами. Ценный продукт беспрепятственно уходит из руды и теряется безвозвратно.

А можно ли рудных браконьеров перевоспитать, превратить из хищников в обогатителей бедных руд, в деятельных металлургов? Можно! Продукты собственного химического производства не интересуют железо- и серобактерии. Неорганические молекулы для них лишь своеобразные "дрова". Сжигая их в "пламени химического костра", они получают необходимую для себя энергию. Следовательно, не ущемляя интересов бактерий, с ними можно заключить взаимовыгодный договор: вам - вершки, а нам - корешки, вам - тепло "химического костра", а нам - его золу. Именно с этой целью и вступили уральские ученые в союз с серобактериями. Они разработали схему первой опытно-промышленной установки по бактериальному (подземному) выщелачиванию металла из медных и цинковых руд. Она оказалась предельно простой. По трубопроводу в скважины подается бактериальный раствор. Он увлажняет руду. Бактерии окисляют металл, и он переходит в раствор (концентрат), который выкачивается на поверхность в специальные желоба. На этом производство концентрата заканчивается. Содержание металла в нем достигает 80%. Только за время опытов на Дегтярском месторождении с помощью бактериального выщелачивания были добыты десятки тонн меди, причем руда бралась с отработанных участков месторождения. Полученная этим способом медь почти втрое дешевле, чем при использовании других методов.

Рис. 3. Схема бактериального выщелачивания металла из сернистых руд (по А. Шибанову)

Технико-экономическая эффективность бактериального выщелачивания всецело зависит от условий, в которых проходит процесс. В суровом Заполярье бактерии проявляют себя очень слабо, зато они весьма активны в тропическом и умеренном климате. Кроме того, в темноте процесс идет иногда лучше, чем на свету. В целом же эксперименты показали, что бактерии могут ускорить окисление минералов в 5, 20 и 100 раз! Примером может служить выщелачивание халькопирита*, одного из самых "неподдающихся". За 400 суток обычного химического окисления из халькопирита удавалось извлечь только 18% меди. За такое же время, но с участием бактерий в первых опытах из руды извлекалось 58% металла. Позднее, при более благоприятных условиях, темпы работы бактерий значительно возросли: за 75 суток они извлекали из халькопирита 30-40% меди. Сейчас, в новых "творческих условиях", они за 35 часов переводят из этого минерала в раствор 90% металла. И это не предел. При таких показателях процесса бактериального выщелачивания нет нужды доказывать необходимость быстрейшей организации в каждом руднике микробиологической обогатительной фабрики, а может быть, и металлургического цеха.

* (Халькопирит (медный колчедан) - минерал латунно-желтого цвета, химическое соединение меди с железом и серой (главная руда для получения меди).)

Не секрет, что металлургам все чаще и чаще приходится иметь дело с бедными рудами, волей-неволей приходится затрачивать огромные средства на сооружение больших комбинатов, единственное назначение которых - увеличить содержание металла в руде. От всего этого нас освободит будущая высокоскоростная биометаллургия, фундамент которой закладывается сегодня. При широком использовании в горнорудной промышленности живых обогатительных фабрик не нужно будет держать под землей шахтеров, отпадет необходимость в строительстве заводов по обжигу медной руды и ее обогащению.