بازیابی نیکل از کانسارهای ارسنیدی (نیکلین) کم‌عیار و پرعیار بر مبنای مقایسه عملکرد باکتری‌های شیمیولیتوتروفیک و هتروتروفیک و بررسی تاثیر انواع افزودنی‌ها

در این پژوهش، انحلال میکروبی عنصر نیکل از سنگ معدنی آرسنید نیکل (نیکلین) کم‌عیار و پرعیار به‌طور دقیق مورد ارزیابی قرار گرفت. انحلال میکروبی نیکلین با میکس باکتری‌های شیمیولیتوتروفیک مزوفیل  (acidithiobacillus ferrooxidans, acidithiobacillus thiooxidans, leptospirillum ferrooxidans) در مقیاس فلاسک شیک با درصد جامدهای مختلف 0/5، 1 و 5 % برای نمونه ‌های کم‌عیار و پرعیار انجام شد. بازیابی بیش از 99 درصد توسط باکتری‌های مزوفیل نمونه‌های کم‌عیار و پر عیار پس از 10 و 28 روز به ترتیب در دو درصد جامد 0/5٪ و 1٪ به دست آمد، درحالی‌که بازیابی در آزمودن‌های کنترلی و شیمیایی بسیار کمتر بود (به ترتیب 6/9 درصد و 26/7 درصد برای نمونه کم‌عیار، 10/3 درصد و 16/9 درصد برای نمونه پر عیار). در این پژوهش همچنین از باکتری‌های هتروتروفیک برای نخستین بار استفاده شد. توانایی سه سویه باکتری (bacillus cereus, glutamicibacter nicotianae, bacillus zhanghouensis) در انحلال عنصر نیکل از نمونه‌های نیکلین در درصد جامدهای (0/5٪، 0/8، 1/1٪ و 3٪) مورد بررسی قرار گرفت. هر 3 باکتری یاد شده‌ قابلیت انحلال را نشان دادند، باکتری glutamicbacter nicotiana موثرتر نسبت به سویه‌های دیگر عمل نمود، به‌طوری‌که 100 درصد عنصر نیکل از نمونه کم‌عیار و 70 درصد نیکل از نمونه پر عیار بازیافت شد. در آزمایش فروشویی (لیچینگ) شاهد، انحلال نیکل تنها 0/33 درصد بود. آنالیزهای مختلفی مانند sem-eds، fe-sem، xrd برای توصیف دقیق نمونه‌های باقیمانده شاهد و میکروبی استفاده شد. اثر کاتالیزوری و تعامل گالوانیکی افزودنی‌ های مختلف بر روی انحلال نمونه‌ ها، مورد بررسی قرار گرفت به‌طوری‌که به ازای درصد جامد 50 گرم برلیتر (5 درصد) از نمونه کم و پرعیار مقدار مشخصی از پیریت (0/75 گرم برلیتر)، گرافیت (0/8 گرم برلیتر)، ال سیستئین (0/48 گرم برلیتر) و نیترات نقره (0/0504 گرم برلیتر) برای باکتری‌های مزوفیل به محیط اضافه گردید. در نمونه کم‌عیار، هر چهار افزودنی در هر دو نمونه کم‌عیار در حضور آهن فرو و گوگرد و بدون حضور آهن فرو و گوگرد، کارایی مثبتی در انحلال از خود نشان دادند، به‌طوری‌که در روز 28 میزان انحلال به بیش از 90 درصد رسید. در نمونه پرعیار سه افزودنی از چهار افزودنی (نقره- پیریت و ال سیستئین) در نمونه بدون حضور آهن و گوگرد کارایی مثبتی در انحلال نیکل داشته‌اند و توانستند بازیابی را به بالای 90 درصد پس از گذشت 28 روز برسانند، در مورد نمونه با حضور آهن و گوگرد، نیز سه افزودنی (پیریت، نقره و ال سیستئین) بیشترین تاثیر را داشته اما حضور آهن و گوگرد نه‌تنها مفید نبوده بلکه بازیابی را به زیر 90 درصد کاهش داده است؛ که این می‌ تواند به دلیل غلظت بالایی عناصر در محیط و تاثیر منفی آن بر عملکرد باکتری ‌ها باشد. در این پژوهش باکتری ‌های مزوفیل با تشکیل و رسوب کانی ‌های زیستی ثانویه آرسنیک مانند اسکوردیت و جاروسیت، محیط را برای ادامه فعالیت خود مهیا نمودند و در نتایج آنالیز xrd نیز این موضوع ثابت گردید.

recovery of nickel from low-grade and high-grade arsenide (nickel) deposits based on comparing the performance of chemolithotrophic and heterotrophic bacteria and investigation about the effect of different types of additives

in this study, microbial leaching of nickel from two arsenide ores (low-and high-grade samples) was precisely investigated. the microbial leaching of nickeline was accomplished with the admixture of mesophilic (acidithiobacillus ferrooxidans, acidithiobacillus thiooxidans, leptospirillum ferrooxidans) cultures in shake flasks with pulp densities of 0.5, 1, and 5% for low- and high grade samples. the nickel content was over 99% dissolved by mesophilic bacteria of low-grade and high-grade samples after 10 and 28 days respectively at two 0.5% and 1% pulp densities, while the nickel content of the chemical and abiotic control tests was much lower than biotic tests (about 6.9% and 26.7% for low-grade, 10.3% and 16.9% for high-grade). this study marks the inaugural utilization of heterotrophic bacteria in such dissolution processes. evaluation of three bacterial strains, (bacillus cereus, glutamicibacter nicotianae, and bacillus zhanghouensis), revealed their proficiency in nickel dissolution from nickeline samples across a range of solid percentages (0.5%, 0.8%, 1.1%, and 3%). notably, glutamicibacter nicotianae demonstrated superior dissolution capabilities compared to its counterparts, resulting in 100% nickel recovery from low-grade samples and 70% recovery from high-grade samples. control leaching experiments corroborated these findings, albeit with notably inferior dissolution rates (0.33%). characterization of remaining samples and microbial activity was conducted through various analytical techniques including sem-eds, fe-sem, and xrd analysis. the catalytic effect and galvanic interaction of different additives on the dissolution of the samples were investigated so that for the solid density of 50 grams per liter of low and high-grade samples, a specific amount of pyrite (0.75 g/l), graphite (0.8 g/l), l-cysteine (0.48 g/l) and silver nitrate (0.0504 g/l) were added to the medium. in the low-grade sample, the nickel dissolution, all four additives in both low-grade samples with iron (ii) and sulfur additives and without iron (ii) and sulfur additives showed a positive efficiency so that the dissolution rate exceeded 90% on day 28. in high-grade, three of the four additives (silver-pyrite and l-cysteine) in the high-grade sample without iron (ii) and sulfur additives had a positive effect on the dissolution of nickel, and were able to increase the recovery to over 90% after 28 days, in the sample with iron (ii) and sulfur additives, three additives (pyrite, silver, and l-cysteine) had the greatest, but in the presence of iron (ii) and sulfur was not benefiting but also reduced the recovery below 90%. that can be due to the high concentration of elements in the culture and its negative effect on the preformation of bacteria. in this study, mesophilic bacteria, by forming and depositing secondary arsenic minerals such as scorodite and jarosite, prepared the environment for their continued activity, which was also confirmed in the xrd analysis results.