Извлечение цветных металлов из хвостов обогащения полиметаллических руд с применением биовыщелачивания

Представлены результаты экспериментального направленного вещественного преобразования материала из массива хвостов обогащения полиметаллических руд. Эксперименты проведены на лабораторной установке, имитирующей режим восходящего выщелачивания in situ в условиях капиллярного фильтрационного подъема растворов и иммобилизации на испарительном барьере на дневной поверхности. В качестве окислительного компонента выщелачивающего агента использовали растворы пероксида водорода с концентрацией 0,5%, 3,0%, 10,0% в сопоставлении с аборигенным бактериальным преобразованием. Аборигенный тип бактерий выделен непосредственно из исследуемых хвостов обогащения. Для культивирования аборигенных микроорганизмов инокулировали питательную среду в фильтрационный поток. В рамках эксперимента установлена зависимость уровня концентрации ионов цветных металлов в растворе от исходного окислительно-восстановительного потенциала и получены экспериментальные данные по кинетике процесса преобразования при восходящем фильтрационном массопереносе. Установлено идентичное с пероксидом водорода окислительное влияние бактерий на процесс. Подтверждено активное участие автохтонной микрофлоры в фильтрационном окислительном выщелачивании, когда минеральное сырье выступает как единственный субстрат роста для микроорганизмов. Отмечено отличное по скорости выделение в жидкую фазу ионов кобальта по сравнению с ионами меди и никеля в зависимости от состава выщелачивающего раствора.

Гуревич Ю. Л., Михайлов А. Г., Усманова Н. Ф., Теремова М. И., Зуев А. Е. Извлечение цветных металлов из хвостов обогащения полиметаллических руд с применением биовыщелачивания // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 10. – С. 126–140. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_10_0_126.

Исследование выполнено при поддержке гранта Российского фонда науки № 25-17-20016 (гос. рег. №7125061006884-7), гранта Красноярского краевого фонда науки с использованием оборудования Красноярского регионального центра коллективного пользования ФИЦ КНЦ СО РАН.

Гуревич Юрий Леонидович¹ — д-р техн. наук, главный научный сотрудник, e-mail: btchem@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0250-845X,
Михайлов Александр Геннадьевич^1,2 — д-р техн. наук, главный научный сотрудник, e-mail: mag@icct.ru, ORCID ID: 0000-0001-5537-7479,
Усманова Наталья Фергатовна² — к-т техн. наук, научный сотрудник, Сибирский федеральный университет, e-mail: usman@icct.ru, ORCID ID: 0000-0002-0430-535X,
Теремова Маргарита Ивановна¹ — ведущий технолог, e-mail: mterem@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-5982-2960,
Зуев Алексей Евгеньевич¹ —ведущий инженер, e-mail: alex_corp85@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0912-4395,
¹ Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН» (ФИЦ КНЦ СО РАН),
² Институт химии и химической технологии СО РАН — обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН.

Михайлов А.Г., e-mail: mag@icct.ru.

1. Юркевич Н. В., Ельцов И. Н., Гуреев В. Н., Мазов Н. А., Юркевич Н. В., Еделев А. В. Техногенное воздействие на окружающую среду в Российской Арктике на примере Норильского промышленного района // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2021. — Т. 332. — № 12. — С. 230—249. 

2. Calvo G., Mudd G., Valero A., Valero A. Decreasing ore grades in global metallic mining: A theoretical issue or a global reality? // Resources. 2016, vol. 5, article 36. DOI: 10.3390/resources5040036.

3. Макаров Д. В., Семенова Е. П., Зоренко И. В., Меньшиков Ю. П. Исследование возможности использования хвостов обогащения вермикулитовых руд как сырья для получения соединений магния // Вестник МГТУ. — 2009. — Т. 12. — № 1. — С. 97—100.

4. Latyuk E., Goryachev A., Makarov D. Processing of alluvial deposit sands with a high content of copper and nickel using combined enrichment technology // Metals. 2023, vol. 13, no. 8, article 1493.

5. Голик В. И., Титова А. В., Титов Г. И. К утилизации хвостов обогащения руд цветных металлов // Горная промышленность. — 2023. — № 5. — С. 96—101. DOI: 10.30686/1609-9192-2023-5-96-101.

6. Schoenberger E. Environmentally sustainable mining: The case of tailings storage facilities // Resources Policy. 2016, vol. 49, pp. 119—128. DOI: 10.1016/j.resourpol.2016.04.009.

7. Päivi H., Kinnunen M., Kaksonen A. H. Towards circular economy in mining: Opportunities and bottlenecks for tailings valorization // Journal of Cleaner Production. 2019, vol. 228, pp. 153—160. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.04.171.

8. Johnson D. B., Grail B. M., Hallberg K. B. A new direction for biomining: Extraction of metals by reductive dissolution of oxidized ores // Minerals. 2013, vol. 3, no. 1, pp. 49—58. DOI: 10.3390/min3010049.

9. Falagán C., Grail B. M., Johnson D. B. New approaches for extracting and recovering metals from mine tailings // Minerals Engineering. 2017, vol. 106, pp. 71—78. DOI: 10.1016/j.mineng.2016.10.008.

10. Валиев Н. Г., Разоренов Ю. И., Голик В. И., Лебзин М. С. Комбинирование технологий выщелачивания с традиционными технологиями горного передела руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2024. — № 4. — С. 33—43. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_4_0_33.

11. Vardanyan N., Sevoyan G., Navasardyan T., Vardanyan A. Recovery of valuable metals from polymetallic mine tailings by natural microbial consortium // Environmental Technology. 2019, vol. 40, no. 26, pp. 3467—3472. DOI: 10.1080/09593330.2018.1478454.

12. Василькова А. О., Бывальцев А. В., Хмельницкая О. Д., Войлошников Г. И. Разработка технологии извлечения золота из хвостов обогащения полиметаллических руд // Polytech Journal. — 2024. — № 1. — С. 139—148.

13. Размахнин К. К., Василюк П. А. Технолого-экологические особенности кучного выщелачивания золотосодержащих руд «Дельмачикского» месторождения // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2020. — Т. 7. — № 1. — С. 234—238. DOI: 10.15372/FPVGN2020070136.

14. Василькова А. О., Васильков Н. В., Хмельницкая О. Д., Войлошников Г. И. Анализ современного состояния способов переработки техногенного золотосодержащего сырья // Polytech Journal. — 2021. — № 1. — С. 97—107.

15. Сачков В. И., Лущаева И. В., Дайбова Е. Б., Медведев Р. О., Сусид М. В. Биовыщелачивание золота из отходов горнодобывающей промышленности // Вестник Томского государственного университета. Химия. — 2025. — № 37. — С . 84—99. DOI: 10.17223/24135542/37/6.

16. Mikhailov A. G., Vashlaev I. I., Kharitonova M. Yu., Gurevich Yu. L., Usmanova N. F. Fluid mass-exchange process in the near-surface zone of massif // WSEAS Transactions on Fluid Mechanics. 2025, vol. 20, pp. 73—81. DOI: 10.37394/232013.2025.20.8.

17. Karacharov A. A., Borisov R. V., Mikhlin Y. L., Likhatsk M. N., Teremova M. I., Gurevich Yu. L. The study of bacterial leaching of synthetic valleriite-containing materials // Journal of Siberian Federal University. Chemistry. 2023, vol. 16, no. 2, pp. 300—311. 

18. Kaksonen A. H., Deng X., Bohu T., Zea L., Khaleque H. N., Gumulya Y., Cheng K. Y. Prospective directions for biohydro-metallurgy // Hydrometallurgy. 2020, vol. 195, article 105376.

19. Mäkinen J., Heikola T., Salo M., Kinnunen P. The effects of milling and pH on Co, Ni, Zn and Cu bioleaching from polymetallic sulfide concentrate // Minerals. 2021, vol. 11, no. 3, article 317.

20. Roberto F. F., Schippers A. Progress in bioleaching: Part B, applications of microbial process by the mineral industries // Applied Microbiology and Biotechnology. 2022, vol. 106, pp. 5913—5928. 

21. Rouchalova D., Rouchalova K., Janakova I., Cablik V., Janstova S. Bioleaching of iron, copper, lead, zinc from the sluid mining sediment at different particle sizes, pH, and pulp density using acidithiobacillus ferrooxidans // Minerals. 2020, vol. 10, article 1013.

22. Калашникова О. Б., Кашевский А. В., Варданян Н. С., Эрдэнэчимэг Д., Жданова Г. О., Топчий И. А., Понаморева О. Н., Вятчина О. Ф., Стом Д. И. Ацидофильные хемолитотрофные микроорганизмы: перспективы применения в биогидрометаллургии и микробных топливных элементах // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. — 2021. — № 11(1). — C. 34—52. DOI: 10.21285/2227-2925-2021-11-1-34-52.

23. Ju J., Feng Y., Li H., Xu C., Xue Z., Wang B. Extraction of valuable metals from minerals and in-dustrial solid wastes via the ammonium sulfate roasting process: A systematic review // Chemical Engineering Journal. 2023, vol. 457, pp. 141—197.