174255. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ferri-vegyületek mikróbás oxidációval történő folytonos előállítására
3 174255 4 fedezik. Ilyen mikroorganizmus pl. a Thiobacillus ferro-oxidans, melyet Colmer és Hinkle savanyú bányavizekből izolált 1947-ben. [A. Colmer, K. Temple, M. Hinkle: J. Bacteriol. 59, 317 (1950)]. Az 1 409 486 számú brit szabadalmi leírásban olyan eljárásról olvashatunk, amely szerint feno-vegyületeket adott ferroion-koncentráció szinten oxidálnak ferri-vegyületekké Thiobacillus ferro-oxidans mikroorganizmus segítségével. Ekkor ferri-ionokat' tartalmazó változó összetételű oldatot és ferri-vegyületeket tartalmazó csapadékot kapnak. A fermentáció szakaszos, bizonyos idő eltelte után újra kell kezdeni. Az eljárás nem alkalmas állandó minőségű termék előállítására. A termék hidrometallurgiai célra közvetlenül nem használható, mert redoxpotenciálja nem kielégítő, másrészt az oldatot csapadék szennyezi. A találmány célja, hogy ferri-vegyületek hidrometallurgiában közvetlenül használható, nagy redo xpotenciálú oldatának előállítását tegye lehetővé optimális fermentativ körülmények között, állandó minőségben. Felismertük, hogy hidrometallurgiai célokra is felhasználható, csapadékmentes és nagy redoxpotenciálú ferrisó-oldatokat állíthatunk elő, ha a ferro-vegyületek mikrobás oxidációját olyan folytonos eljárással hajtjuk végre, ahol a fermentáció közben a reaktorban egy adott minimális állandó sejtkoncentrációt tartunk fenn, és az átáramoltatás sebességét egy adott kritikus érték alatt tartjuk. A találmány szerint hidro metallurgiai célra közvetlenül használható ferri-vegyületeket állíthatunk elő legalább 700 mV redoxpotenciálú csapadékmentes oldatban, ha FenXm általános képletű vegyületeket, ahol Fe kétértékű ferro-iont, X szervetlen vagy szerves savak savmaradékát jelenti és n és m jelentése pozitív egész szám, savas közegben, vasoxidáló mikroDák segítségével, a metabolízishez szükséges biogén elemek és adott esetben serkentő anyagok jelenlétében folyamatos fermentációval oly módon oxidálunk, hogy a fermentáció közben a reaktorban legalább 100 000 sejt/mm3 állandó sejtkoncentrációt tartunk fenn, és az átáramoltatást legfeljebb 0,14 liter/liter • óra sebességgel végezzük. A találmány szerinti eljárás a következők szerint valósítható meg. Egy kád (fermentor) alkalmazása esetén a fermentorba, több kád alkalmazása esetén célszerűen csak az első fermentorba tápoldatot öntünk annak egyharmadáig. A tápoldat tartalmazza az oxidálandó ferro-sót, továbbá ammóniumsót, foszfort egy szervetlen vagy szerves savat és esetenként serkentő anyagokat. A tápoldathoz hozzáadjuk a laboratóriumban előkészített inokulumot, és biztosítjuk a levegőztetést. Mire a tápoldat ferro-tartalma ferrivé alakul, a vasoxidáló mikroba jelentősen elszaporodik, és megkezdhetjük a ferroszulfát-tartalmú tápoldat folytonos beadagolását. A ferro-vegyület oldatának befolyatását úgy célszerű szabályozni, hogy egy edényből álló rendszerben a fermentorból, több edényből álló rendszerben az utolsó fermentorból gyakorlatilag tisztán ferri-só tartalmú lé folyjon el. Az elfolyó létől az oxidálást végző sejteket szükség esetén szeparáljuk & az oxidálás sebesség növelésére a fermentorba/fermentorokba visszavihetjük. A fenti úton a ferri-só tartalmú oldat igen egyszerűen, folytonosan és állandó minőségben nyerhető. Több fokozatú rendszerben az egymást követő reaktorokban a sejtkombináció egyre nagyobb. így például egy három fermentoros rendszerben az első fermentorban 100 000 sejt/mm3 a másodikban 160 000, előnyösen 180 000 sejt/mm3, a harmadikban 200 000, előnyösen 230 000 sejt/mm3 a minimális sejtkoneentráció. A találmány szerinti eljárás előnyeit az alábbiakban foglaljuk össze: 1. Az eljárás igen egyszerű, jól kézbentartható. A mikrobák felszaporítása után csak a ferro-só tartalmú oldat (ill. egyéb tápanyagok) és a levegő beadagolását kell meghatározott szinten tartani. 2. Az eljárásnál folytonos, állandó minőségű oldat nyerhető. 3. Esetleges üzemzavar esetén a rendszer nem kényes a folytonosság biztosítására. A hiba elhárítása után a fermentáció az eredeti paramétereknek megfelelően folytatható. 4. Az oxidáció rendkívül gyors, viszonylag kis térfogatú fermentorokkal nagy termelékenység érhető el. A spontán levegőztetéses oxidációhoz képest esetenként egy ill. két nagyságrenddel gyorsabb az oxidáció. 5. A mikrobák állandó, gyors szaporodása következtében a helyesen működtetett rendszerbe csak egyszer, az indulásnál szükséges oltóanyagot juttatni. Az oxidáció további gyorsítása érdekében az elfolyó léből szeparált és a fermentorba újra visszajuttatott mikroba tömeg ilyen szempontból nem tekinthető inokulumnak. (A mikrobás tevékenység e nélkül is biztosított.) 6. A megvalósítás eszközigénye kicsi, a folyamat igen egyszerűen szabályozható. 7. A korábbi módszerekkel előállított ferri-só tartalmú oldatokban hidrolízis folytán még savas közegben is jelentős kiválások, elsősorban FeOOH (goethit) képződnek. Ez technológiailag is jelentős probléma. A találmány szerinti eljárásnál a mikroorganizmusok anyagcseretermékei gyakorlatilag megakadályozzák a kiválásokat, tiszta oldat nyerhető helyes kivitelezés esetén. 8. Az alkalmazott oldott Fe2+ koncentrációja a kívánalomnak megfelelően széles határok között (0,1 g Fe2+/liter - 30 g Fe2+/liter) változtatható. 9. Az eljárással kapott ferrisó-oldat hidrometallurgiai célokra közvetlenül, változtatás nélkül alkalmas. A találmányt az alábbi példákban világítjuk meg közelebbről az oltalmi kör korlátozása nélkül. 1. példa 5 db 20 liter hasznos terű fermentort helyezünk egymás alá úgy, hogy a felső egységből elcsorgó oldat túlfolyón át az alatta levőbe kerülhessen. A legfelső fermentorba töltünk 7 liter alábbi összetételű oldatot: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
