Техника - молодёжи 1967-06, страница 6

ШАХТЕРЫ и МЕТАЛЛУРГИ БУДУЩЕГО

А. ШИБАНОВ, инженер

Вскрывая угольный пласт, шахтеры уподобляются порою незадачливой Пандоре, 'выпустившей из ящика беды и заботы. В извлеченном на поверхность угле начинают окисляться соединения серы. И вот результат: огромные количества серной кислоты в дренажных водах начинают угрожать рельсам, трубам и другому шахтному оборудованию. Такую «кислую» воду приходится откачивать. В 1937 году в реки Питтсбургского округа США ежедневно .сливалось с рудничными водами до 9 тыс. т серной кислоты. А в во-дах реки Огайо ее содержалось до 3 млн. т. Водные растворы H2SO4 превращались в настоящее бедствие для некоторых угольных районов.

Виновники этой «химической диверсии» были обнаружены с помощью микроскопа. То, что раньше принимали за обычную химическую реакцию, оказалось биологическим процессом. Химическое окисление серы .протекало бы гораздо медленнее, если бы в дело не вмешивались сероокисляющие бактерии.

У рудничных вод было еще одно неприятное свойство: стоило такой воде постоять два-три дня на воздухе, как из нее выпадал ржавый осадок. Растворенные в воде соединения железа удивительно быстро окислялись. И опять виновниками оказались микроорганизмы. За несколько дней вездесущие бактерии умудрялись соединять с кислородом воздуха такое количество железа, которое химическим путем окислялось лишь за 'многие месяцы.

Так человечество 'познакомилось с железо- и серобактериями, существование которых было 'предугадано еще в 1888 году русским микробиологом С. Виноградским. Эти бактерии характерны необыкновенным .пристрастием к неорганическим веществам. Тело свое они строят из углекислого газа и воды, а энергию для жизненных процессов черпают из реакции окисления .неорганических соединений.

ПЕРЕВОСПИТАНИЕ РУДНЫХ БРАКОНЬЕРОВ

ернистых соединений металлов в земной коре не так уж ^ много — меньше одной тысячной доли процента. И 1все-таки они главные поставщики многих цветных и редких металлов: меди, цинка, свинца, «икеля, кобальта, молибдена, сурьмы и т. д. Бактерии, неравнодушные к соединениям серы, каждодневно разрушают вскрытые месторождения этих сульфидных руд. Окисляя нерастворимые в воде сульфиды металлов, микроорганизмы .превращают wx в легко растворимые соединения. Конечно, серобактерии об этом даже не подозревают. Их цель — добыть себе энергию за счет реакции окисления. И тут они стараются вовсю. Ускоряемая ими реакция протекает 'порой настолько бурно, что на рудниках вспыхивают подземные пожары. Но угрожает месторождениям не огонь, а вода. Переведенные в растворимую форму соединения (металла уже беззащитны перед дренажными и почвенными (водами. Ценный 'продукт вымывается из руды и безвозвратно уносится.

'В погоне за «жизненной энергией» микробы хищнически разоряют залежи сернистых руд. Металл буквально утекает сквозь 'пальцы. Подсчитано, что в Дегтярском колчеданном руднике за один только год бактерии «растворяют» 2,5 тыс, т меди. Каждый литр шахтной воды уносит 1—2 г этого металла. Месторождение тает прямо на глазах...

Между тем продукты собственного химического производства не интересуют железо- и серобактерий. Неорганические молекулы для них лишь «дрова». Сжигая их в «пламени химического костра», они получают необходимую для себя энергию. Ученые решили заключить с микробами взаимовыгодный договор: вам — -вершки, а нам — корешки, вам — тепло «химического костра», а нам его золу.

Наиболее горячие сторонники такого союза — металлурги. Для них наступают трудные времена: все чаще приходится иметь дело с бедными рудами, иногда на 99% состоящими

из пустой породы. А на очереди — разработка месторождений, считающихся пока что непромышленными. Но металлургическая печь, к сожалению, не всеядна. Между нею и рудником 'необходим посредник — обогатительная фабрика.

Вот и воздвигаются целые комбинаты, единственная цель которых увеличить содержание металла в руде. Только «концентраты», доведенные до нормы флотационными, гравитационными, магнитными, электрическими и другими методами обогащения, поступают в печь.

Но разве бактерии не микроскопические обогатительные установки? Они но собственному почину помогают освободить уголь от соединений серы: за месяц они окисляют до 30% серы м удаляют ее в виде серной кислоты. Процесс этот, конечно, слишком медленный, чтобы применять его в промышленности. Но зато он не требует никакого специального оборудования. Так почему бы не очищать уголь прямо в шахте или на складе? Таким же путем можно почти полностью избавиться от нежелательных примесей серы и в бокситовой руде. Разве ме заманчиво в каждом руднике разместить микробиологическую обогатительную фабрику, а может быть, и металлургический цех.

До сих пор никому еще .не удавалось полностью вылечить зараженное серобактериями месторождение. Зато известно •много случаев, когда болезнь месторождения намеренно усугублялась.

В 1919 году заброшенные медные рудники штата Ют (США), на которые махнули рукой, начали вновь давать медь. Перед этим рудники затопили, а когда через два года воду откачали, в «ей оказалось 12 тыс. т меди. Никто и не догадывался, что под землей, словно сказочные гномы, без устали трудятся бактерии, переводя металл из невыработан-ных остатков руды в раствор. Таким же путем на мексиканском руднике из старых, заброшенных забоев за один только год было «вычерпано» 10 тыс. т меди. Новый способ назвали «подземным выщелачиванием». В нашей стране подобные работы были начаты в 1938 году «а многих рудниках Урала: Белореченском, Ново-Левинском, Северо-Карпушинском, Дегтярском и других.

Почти полувековой опыт подземного выщелачивания показывает, что на одном и том же месторождении бактерии могут превратиться из «болезнетворных микробов» ib горнодобытчиков. Особенно незаменимы бактерии на последней, завершающей стадии эксплуатации рудника. В выработанных месторождениях остается еще, как правило, от 5 до 20% руды. Единственная возможность добраться до этого подземного кладбища меди — мобилизовать многомиллиардную армию бактерий. Словно трудолюбивые муравьи, помогут они подобрать все крохи уже «съеденного пирога». По крайней мере три четверти оставшихся запасов медной руды можно вернуть с их 'помощью, И не только 'вернуть. У «возбудителей геологических болезней» вдруг проявились незаурядные таланты металлургов.

«МИКРОБЫ, СЛУШАЙ МОЮ КОМАНДУ!»

ТРажется, нет понятий более несовместимых, чем вода и -"^пламя. Но металлурги научились заменять горнило металлургических печей водой. Вместо того чтобы переплавлять всю массу руды, они иногда извлекают из нее нужный металл водным раствором химических реагентов. Металл переходит из руды в раствор, а затем выкристаллизовывается из него. Так, наряду с пирометаллургией, уходящей корнями в глубокую древность, родилась современная гидрометаллургия.