Регистрация / Вход
Прислать материал

«Разработка перспективной экологически безопасной биотехнологии
извлечения металлов из никелевого минерального сырья»

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0040
Организация
ИБФМ РАН
Руководитель работ
Вайнштейн Михаил Борисович

Информация отсутствует

Соисполнители

Организация
НИТУ "МИСиС", МИСиС

Этапы проекта

1
15.06.2009 - 15.12.2009
Первый этап проекта был посвящен изучению микрофлоры бактериального сообщества сульфидных никелевых руд и изучению состава образцов этих руд. Объектом исследования служили образцы сульфидных никелевых руд и обитающие в них микроорганизмы, а также культуры окисляющих сульфиды бактерий из рабочей коллекции исполнителей.
Цель работы в рамках этапа заключалась в выделении и изучение культур и штаммов бактерий, населяющих никельсодержащие руды, а также изучение состава никелевого минерального сырья. Достижение цели осуществлялось путем решения следующих задач: изучение микробного разнообразия в образцах минерального сырья; выделение и селекция бактерий из образцов; изучение особенностей состава образцов; а также сравнительная селекция бактерий для извлечения никеля из образцов руд.
В ходе изучения микробного сообщества образцов никельсодержащих руд были применены современные методы молекулярной биологии. При изучении минерального состава и текстурно-структурных характеристик образцов руд использованы методы: оптико-минералогический, петрографический, минералографический, автоматический анализ изображений и микрозондовых исследований элементного состава.
В процессе работы проводили экспериментальные исследования и обобщение полученных данных. Основные полученные результаты на первом этапе выполнения НИР являются необходимыми и базовыми для разработки биотехнологии в целом: изучен состав минерального никельсодержащего сырья, на переработку которого ориентирована разрабатываемая технология; изучено бактериальное разнообразие образцов сульфидных никелевых руд; проведена сравнительная селекция коллекционных культур бактерий, способных извлекать никель из руд. Исследованы образцы российского никельсодержащего минерального сырья и российских и канадских сульфидных никелевых руд; установлено наличие в природных образцах некультивируемых, ранее неизвестных тионовых бактерий; при изучении коллекционных культур подобран штамм бактерий, выщелачивающий никель при значениях рН, близких к нейтральным.
Развернуть
2
01.01.2010 - 30.06.2010
Второй этап выполнения проекта был посвящен исследованию технологии обогащения сырья, сравнению перспективных штаммов бактерий по их активности в биовыщелачивании металлов из образцов руд и развитию рабочей коллекции бактерий, изучению влияния различных параметров на извлечение металлов из никелевых концентратов бактериями, в том числе влияния субстратов на рост и выщелачивающую активность штаммов бактерий. Соответственно, сырьевыми объектами исследования на этом этапе служили никель-пирротиновый концентрат, выделяемый по схеме обогащения медно-никелевых руд, и образцы сульфидных никелевых руд. Микробиологическими объектами исследования служили штаммы бактерий из развиваемой рабочей коллекции и микробиота исходных природных источников для пополнения коллекции.
На данном этапе изучена возможность применения физико-механических методов обогащения для предварительной переработки никель-пирротинового концентрата, исследовано влияние основных физико-химических параметров на бактериальное выщелачивание материала, а также влияние субстратной специфичности на рост бактерий и выщелачивание никеля из руд.
В ходе работы изучены и в отчете представлены результаты гравитационного, магнитного и флотационного обогащения никель-пирротинового концентрата, рассмотрены основные факторы вещественного состава никель-пирротинового концентрата, определяющие технологические показатели его переработки. Представлены результаты анализа влияния физико-химических параметров на бактериальное выщелачивание сульфидного сырья и исследований по влиянию ионного состава пульпы и кислотности среды на активность применяемой биомассы и на показатели выщелачивания никель-пирротинвого концентрата, а также результаты селекции культур для разных руд, анализов влияния флотирующих реагентов на выщелачивающих тионовых бактерий. Показано влияние субстратных добавок - органических одноуглеродных соединений на стимуляцию роста и на выщелачивание никеля отобранным бактериальным штаммом.
При исследованиях влияния физико-химических параметров на извлечение металлов с использованием микроорганизмов установлено влияние концентрации флотационных реагентов попадающих в процесс с флотационной пульпой, концентрации ионов Ni2+, Cu2+, Fe3+ в растворе и кислотность среды на окислительную активность железоокисляющей биомассы и извлечение основных ценных компонентов в раствор при выщелачивании никель-пирротинового концентрата. В результате исследований установлено, что в пределах, достигаемых при выщелачивании концентраций, ионы металлов оказывают незначительное ингибирующее действие на жизнедеятельность микроорганизмов, а по прохождению времени активность популяции бактерий восстанавливается. Установлен оптимальный максимум значений pH при котором достигается максимальная скорость окисления двухвалентного железа строго ацидофильными бактериями в растворе, а также наиболее высокая дыхательная активность используемой биомассы. При выщелачивании непосредственно никель-пирротинового концентрата показано, что данный максимум отражает только наиболее активный рост клеток, а выщелачивание концентрата следует проводить в более кислой среде, где кинетика процесса возрастает за счет большей концентрации кислоты. Оптимальные показатели выщелачивания строго ацидофильными бактериями достигнуты при значениях pH в пределах 1,6-1,8.
Как показали эксперименты с рабочей коллекцией штаммов микроорганизмов наиболее перспективными может оказаться сочетание природных аборигенных бактерий с вносимыми дополнительно в качестве инокулята лабораторными коллекционными культурами (штаммами), которые должны подбираться индивидуально для каждого типа выщелачиваемой руды. Настоящая работа продолжила раннее начатые исследования и подтвердила, что бактерии могут выщелачивать руды никеля при умеренно-кислых значениях pH. Показано, что умеренно ацидофильные тионовые бактерии Halophilus halophilus 6132 могут выщелачивать 75% никеля без сильного подкисления среды, при этом их рост может быть стимулирован внесением в среду субстратных добавок формиата или метанола в конечной концентрации 0,3%. Эти субстраты могут быть рекомендованы для культивирования бактерий, имеющих соответствующую субстратную специфичность.
Развернуть
3
01.07.2010 - 15.12.2010
1. Таксономическая
идентификация штаммов
бактерий.
2. Экзогенная изоляция
плазмид резистентности
к никелю.
3. Получение
биовыщелачивающих
штаммов, устойчивых к
повышенным
концентрациям никеля,
путем переноса плазмид
резистентности.
4. Определение
основных
биохимических путей
метаболизма, связанных
с трансформацией серы и
никеля.
5. Исследование
технологических
режимов и схем
биохимического
извлечения металлов
6. Подготовка
дополнений к
лекционных курсам и
методическим
материалам
1 . Изучение активности
бактерий, участвующих
в извлечении металлов,
разработка способов ее
повышения
Развернуть
4
01.01.2011 - 30.06.2011
1 . Изучение способов
повышения
интенсивности
биовыщелачивания
металлов из
никельсодержащих
минералов
2. Масштабирование
процесса
культивирования
бактерий для
укрупненных испытаний
биотехнологии
3. Выполнение технико-
экономических расчетов
(ТЭР) применения
разработанной
биотехнологии
4. Разработка
рекомендаций по
извлечению металлов из
продуктов
биовыщелачивания в
товарные продукты
5. Разработка программы
внедрения результатов
НИР в образовательный
процесс.
1 . Монтаж установки для
проведения укрупненных
испытаний
биотехнологии
Развернуть
5
01.07.2011 - 15.11.2011
1 . Разработка
предложений по
коммерциализации
результатов научно-
технической
деятельности (РНТД)
2. Патентные
исследования.
Подготовка заявок на
правовую охрану новых
промышленных штаммов
и технологических
решений
3. Разработка программы
внедрения результатов
НИР в образовательный
процесс.
4. Подготовка итогового
отчета
1 . Укрупненные
испытания
биотехнологии
извлечения металлов из
никелевого
минерального сырья
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2007 - 2008, 15 мес.
Бюджетные средства
45,5 млн
Организация
НИТУ "МИСиС", МИСиС
профинансировано
Тема
Разработка методов переработки руд с низким содержанием тяжелых металлов с использованием геохимических барьеров
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
4,5 млн
Количество заявок
3
Тема
Разработка инновационной технологии получения бериллийсодержащих концентратов и гидроксида бериллия из минерального и техногенного сырья
Продолжительность работ
2015 - 2017, 28 мес.
Бюджетные средства
140 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка и опытно-промышленные испытания технологий освоения минеральных ресурсов Сибирского и Дальневосточного регионов.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 25 мес.
Бюджетные средства
105 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка технологии нанодиспергирования органо-минерального сырья и экстракции биологически-активных веществ.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 26 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка метода комплексной переработки рудного сырья для обеспечения производства редких металлов с использованием отечественной ресурсной базы.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
2