Некоторые перспективные материалы и технологии обработки материалов

В последней главе пособия нам хотелось бы рассказать о некоторых перспективных материалах и технологиях. Однако сразу надо оговориться, что перспективные - это не значит только что изобретенные или, наоборот, непременно уже внедренные на предприятиях отечественной или зарубежной промышленности. Многие вопросы, рассмотренные в этой главе, известны уже на протяжении многих лет. Некоторые из них уже применяются в различных отраслях техники, но обладают таким потенциалом для дальнейшего развития или модернизации, что не перестают быть перспективными. Другие, также известные давно, до сих пор не внедрены в широкую практику ввиду каких-либо обстоятельств, среди которых главным, наверное, является экономическая составляющая, т. е. пока соответствующие материалы или технологии остаются слишком дорогими. Есть группы технологий и материалов, являющиеся результатом самых недавних исследований и научных разработок последних лет. Утверждать сейчас, что те или иные новые технологии или материалы непременно станут всеохватывающими, трудно, а зачастую невозможно, однако о перспективности некоторых технологий можно судить уже сейчас.

Из этой краткой характеристики перспективных технологий становится ясно, что охватить их все в рамках нашего учебного курса не представляется возможным. Поэтому в этой главе будет сделан обзор только некоторых, избранных вопросов, которые по разным причинам показались авторам интересными и заслуживающими внимания.

Технология бактериального выщелачивания металлов

С биологическими процессами связан один из современных способов добычи цветных металлов. В начале XX в. в Америке были закрыты медные рудники в штате Юта: решив, что запасы руды уже иссякли, хозяева рудников затопили их водой. Когда спустя два года воду откачали, в ней оказалось 12 000 т меди. Подобный случай произошел и в

Мексике, где из заброшенных рудников, на которые все махнули рукой, только за один год было «вычерпано» 10 000 т меди.

Откуда же берется эта медь? Ученым удалось найти ответ. Среди многочисленных видов бактерий есть такие, для которых любимым лакомством служат сернистые соединения некоторых металлов. Поскольку медь в природе обычно связана с серой, эти бактерии неравнодушны к медным рудам. Окисляя нерастворимые в воде сульфиды меди, микробы превращают их в легкорастворимые соединения, причем процесс протекает очень быстро. Так, если при обычном химическом окислении за 24 дня из халькопирита (одного из медных минералов) выщелачивается лишь 5 % меди, то в опытах с участием бактерий за 4 дня удалось извлечь 80 % этого элемента. Как видите, сравнение технико-экономических показателей явно в пользу микротружеников. Оговоримся, что в описанном случае им были созданы практически идеальные условия для работы: температура среды колебалась от 30 до 35 °С, минерал был измельчен и постоянно перемешивался с раствором. Но есть немало экспериментальных данных, свидетельствующих о неприхотливости бактерий: они охотно занимались любимым делом даже в суровых условиях Севера, например на Кольском полуострове.

Особенно полезно участие бактерий на завершающей стадии эксплуатации рудников: ведь в выработанных месторождениях, как правило, еще остается от 5 до 20 % руды. Но добыча этих остатков не оправдывается экономически, а подчас и вовсе невозможна. А вот бактериям ничего не стоит добраться до медных кладбищ и подобрать все крохи с барского стола.

Микроорганизмы можно использовать и для переработки отвалов. На мексиканском месторождении Кананеа, где добыча меди ведется уже более ста лет, возле шахт скопились огромные отвалы породы - десятки миллионов тонн. И хотя содержание меди в них было совсем незначительным, их попробовали орошать шахтной водой, которая затем стекала в подземные резервуары. Из каждого литра этой воды удалось извлечь по 3 грамма меди. Всего же только за месяц из «ничего» было добыто 650 т металла.

Несмотря на то что бактериальное выщелачивание руд известно с начала XX в., впервые эта технология была запатентована в США в 1958 г. применительно к извлечению меди и цинка.

Бактерии «зачислены в штат» некоторых горнорудных предприятий и в нашей стране. Первая опытная установка по бактериальному выщелачиванию меди начала действовать еще в 1964 г. на одном из крупнейших рудников Урала - Дегтярском. Здесь около отработанных карьеров и в отвалах обогатительной фабрики за много лет образовалось новое «месторождение» бедной медной руды. Ее-то и отдали во власть микроорганизмов. На их трудолюбие жаловаться не приходилось: дополнительно была добыта не одна тонна ценного металла. Сейчас в Дегтярске сооружена уже промышленная установка. В настоящее время широко используется бактериальное выщелачивание на предприятии «Полюс-золото» в Красноярском крае. Массовое «оформление» бактерий на работу происходит и на других предприятиях Урала и Сибири.

Таким образом, благодаря бактериальнму выщелачиванию, т. е. избирательному извлечению химических элементов из многокомпонентных соединений посредством их растворения микроорганизмами в водной среде, появляется возможность извлекать из руд, отходов производства и т. д. ценные компоненты (медь, уран и др.) или вредные примеси (например, мышьяк в рудах черных и цветных металлов).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >