cong nghe sinh hoc trong khai khoang

CHÀO MỪNG CÔ VÀ CÁC BẠN ĐẾN VỚI BÀI THUYẾT TRÌNH CỦA NHÓM 14! CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG KHAI KHOÁNG Giảng viên: Võ Thị Phương Khanh Sinh viên: Tống Thị Thu Thảo Uông Vũ Thị Mỹ Ngọc Đặng Thị Thu Hường NỘI DUNG I II III IV V Mở đầu Các khái niệm Quá trình tích lũy biến đổi KL nhờ VSV Công nghệ tuyển quặng nhờ VSV Đánh giá hiệu kinh tế I MỞ ĐẦU Khoảng 40.000 năm trước công nguyên, người biết sử dụng thứ xung quanh mình, kể đá dùng làm công cụ khai thác khoáng sản Sau thời gian sử dụng hết đá tốt bề mặt trái đất, người bắt đầu đào bới để tìm thứ họ cần Những mỏ hố nông sau họ buộc phải đào sâu thêm để tìm kiếm Ngày nay, nguồn tài nguyên dần cạn kiệt, nhu cầu người không ngừng gia tăng Vấn đề đặt làm để tăng hiệu khai thác nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng người Trước tình hình đó, người buộc phải hướng tới công nghệ khai thác đại hơn, hiệu Sau bao nỗ lực nghiên cứu tìm phương pháp đem lại hiệu cao “Công nghệ sinh học khai khoáng” II CÁC KHÁI NIỆM KHAI KHOÁNG LÀ GÌ? - Là hoạt động khai thác khoáng sản vật liệu địa chất từ lòng đất (các quặng, mạch vỉa than).Các vật liệu khai thác kim loại bản, kim loại quý, sắt, uranium, than… - Khai khoáng nghĩa rộng bao gồm việc khai thác nguồn tài nguyên không tái tạo dầu mỏ, khí thiên nhiên CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG KHAI KHOÁNG LÀ GÌ? - Là sử dụng VSV sống sản phẩm khai thác khoáng sản - Công nghệ sinh học có nhiều ứng dụng tiềm ngành công nghiệp khai thác khoáng sản bao gồm: lọc kim loại, phục hồi kim loại, loại bỏ tạp chất nâng cấp sản phẩm, xử lý thoát nước đá acid sử dụng khác để kiểm soát môi trường SỰ PHÁT HIỆN VSV TRONG CÁC GIẾNG KHOAN DẦU KHÍ - Từ trước công nguyên, người La Mã sử dụng VSV khai thác đồng từ dịch khoáng chưa biết đến tồn - Đến năm 1901, kĩ sư Seiko (Liên Xô) lần phát tồn vi khuẩn bẫy dầu vùng Bacu - Năm 1947 lần phân lập vi khuẩn Thiobacillus ferrooxidans từ nước thải hầm mỏ Việc phát tồn VSV độ sâu hàng ngàn mét đặt câu hỏi lớn: VSV sống điều kiện áp suất, nhiệt độ cao thiếu dinh dưỡng vậy? • VSV có khả sử dụng thành phần hữu (hydrocacbon) trường làm nguồn Vì saomôi sử VSVtố dinh dưỡng Vì dụng nguyên quan trọng cần thiết để vi sinh vật khai sốngkhoáng??? như: cácbon, oxy, hydro, silic, magiê, photpho, canxi, sắt, mangan thành phần phổ biến khoáng- vi sinh • VSV có chế thích nghi để sống điều kiện nhiệt độ, áp suất cao III QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI VÀ TÍCH LŨY KIM LOẠI NHỜ VSV - Trong tự nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật có khả biến đổi, phân tách tích lũy KL - Vi sinh vật thông qua nhiều phản ứng khác tạo thành nhiều loại trầm tích khoáng vật sa lắng - Trong thực tế, người lợi dụng khả để làm nước thải công nghiệp chứa KL nặng tận dụng nguồn KL Một số vi khuẩn có khả tích luỹ kim loại B.megaterium; Micrococcus lysodeikticus Streptococcus mutans Thành phần dung dịch ngâm chiết vào (O2 CO2 hòa tan chất dinh dưỡng khác, độ acid, tỷ lệ Fe2+ /Fe 3+ , quần thể vi sinh vật) mỏ đồng Kennecott (Bingham canyon) CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG URANIUM NHỜ VSV - Về chất không khác nhiều so với công nghệ tuyển quặng đồng - Hóa học chiết biểu diễn thay đổi từ uranium không tan hóa trị bốn sang dạng hóa trị sáu hòa tan môi trường ngâm chiết có tính acid: UO2 +Fe2(SO4)3+ 2H2SO4  H4[UO2(SO4)3]+ 2FeSO4 Quy trình: + Bơm nước acid hóa vào vỉa quặng chứa uranium thông qua mũi khoan khai thác (đầu vào) + Sau 3-4 tháng VK T.ferrooxidans từ từ oxy hóa sắt quặng thành Fe3+ tạo muối chứa uranium tan dd khai thác UO2SO4 UO2 + Fe2(SO4 )3  UO2SO4 + FeSO4 + Hút dịch khỏi vỉa quặng, tách muối uranium từ dịch khai thác pp trao đổi ion hay chiết dung môi Điển hình: sản xuất Uranium Canada, Nga CÔNG NGHỆ NGÂM CHIẾT SINH HỌC QUẶNG BẠC - Về khả Thiobacillus ferrooxidans sử dụng sunfua bạc làm nguồn lượng tranh cãi Một số tác giả cho (Ag 2S) tổng hợp tự nhiên không vi khuẩn ngâm chiết phân giải bạc độc với T ferrooxidans - Song vào năm 1986 nghiên cứu khác phát T ferrooxidans thúc đẩy chiết chọn lọc bạc từ loại quặng sunfua hỗn hợp Trong 49 ngày ngâm chiết, khoảng 75% bạc hòa tan từ quặng hỗn hợp có mặt VK có 50% vắng mặt VK CÔNG NGHỆ THỦY LUYỆN KIM SINH HỌC VÀNG Ngay từ năm 1960 người ta phát vi khuẩn dị dưỡng có khả hòa tan vàng từ khoáng vật laterit Trong nghiên cứu này, hàm lượng vàng cực đại không vượt 1,5mg/dm3 Tuy nhiên sau 283 ngày ngâm chiết tách tới 82% vàng chứa quặng Các đặc điểm trình ngâm chiết KL quý NGOÀI RA CÒN SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ NGÂM CHIẾT SINH HỌC CHO NHIỀU KL KHÁC - Ngâm chiết sinh học sunfua kẽm: nhờ Thiobacillus ferrooxidans tạo nồng độ kẽm dịch mang (pregnant solution) tới 120g/dm3 tốc độ giải phóng kẽm vào dung dịch tới 1300mg/dm3/giờ Hiệu tới khoảng 80% - Tách chiết coban niken từ quặng sunfua : Trong thực nghiệm với bình ngâm chiết, >80% Ni tách khỏi pentlandit 12 tuần, thực nghiệm bể ngâm chiết >97% Ni tách chiết ngày Quá trình ngâm chiết sunfua Co nhờ T ferrooxidans thí nghiệm có cấy giống diễn với tốc độ 75 lần nhanh so với mẫu đối chứng vô trùng (Karavaiko, 1985) nồng độ đạt lên tới 30g/dm3 (Torma, 1978) TRONG CÔNG NGHỆ KHAI THÁC DẦU KHÍ - Sử dụng VSV để tìm kiếm dầu mỏ: phương pháp Magilevaki Tagata (1939,1941) phát hiện, số nước ứng dụng: Liên Xô dùng VSV sử dụng metal propan, Trung Quốc dùng VSV sử dụng etan, ethanium… - Sử dụng VSV khai thác dầu lần 2: thực tế khai thác lần đạt 30% Pp khai thác lần sử dụng VSV Zobell phát năm 1946 Phương pháp: - Bơm hỗn hợp VK (109 VK khử sunfat, 108 VK pseudomonas) + 0,8% rỉ đường xuống giếng khoan - Sau tháng thấy sản lượng khai thác tăng rõ rệt, tăng từ 35%  50% - Hiện người ta sử dụng VK phân lập từ giếng khoan Do sử dụng trực tiếp dầu thô làm nguồn dinh đưỡng mà không cần cung cấp nguồn dinh dưỡng bên (rỉ đường) V ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ - Hiện nay, khai khoáng sử dụng VSV chưa phổ biến thực chậm tốn nhiều diện tích, có số ưu điểm định nên tương lai sử dụng rộng rãi - Ưu điểm: + Thu kim loại có tính chọn lọc đặc hiệu + Ít gây hại vỏ trái đất + Ít ảnh hưởng sinh giới + Có thể thu nhận kim loại từ quặng phế thải Tránh lãng phí + Có thể khai thác kim loại độ sâu lớn - Dự kiến dùng phương pháp để xử lí than đá, lấy bớt lưu huỳnh than đá, đốt than đá giảm độc hại - Hiện luyện kim VSV chưa phổ biến có nhiều hứa hẹn Khả công nghệ sinh khai khoáng rộng, can thiệp vào ngành luyện kim TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Uyển, 2001, Những kiến thức Công Nghệ Sinh Học Phạm Thành Hổ, 2005, Nhập môn công nghệ sinh học, NXB GD PGS PTS Nguyễn Kim Bảng, 1990, Đề tài: “nghiên cứu VSV phục vụ khai thác, chế biến, sử dụng dầu mỏ sản phẩm dầu mỏ” Bền Văn Minh, 2008, Vi sinh vật học công nghiêp http://vi.wikipedia.org/wiki/Khai_th%C3%A1c_m%E 1%BB%8F http://google.com ( hình ảnh) XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN SỰ CHÚ Ý LẮNG NGHE CỦA CÔ VÀ CÁC BẠN! [...]... thông qua mũi khoan khai thác (đầu vào) + Sau 3-4 tháng VK T.ferrooxidans sẽ từ từ oxy hóa sắt trong quặng thành Fe3+ tạo muối chứa uranium tan trong dd khai thác là UO2SO4 UO2 + Fe2(SO4 )3  UO2SO4 + FeSO4 + Hút dịch này ra khỏi vỉa quặng, tách muối uranium từ dịch khai thác bằng pp trao đổi ion hay chiết bằng dung môi Điển hình: sản xuất Uranium ở Canada, Nga 3 CÔNG NGHỆ NGÂM CHIẾT SINH HỌC QUẶNG BẠC... dạng cặn tủa hay bùn trong bồn chứa • Vd: tạo tủa nhờ H2S do VK kị khí khử sulphate ở bùn ao hồ, sông ngòi đầm lầy H2SO4+8H  H2S+ 4H2O - Chất này sau đó được dùng để tủa KL Hiện tượng này thường xảy ra ngoài tự nhiên QUÁ TRÌNH TỦA KIM LOẠI TRONG TỰ NHIÊN Khí CO2 Quang năng Sinh khối tảo phát triển ↓ ↓ Tảo chết tạo tủa ↓ Tủa Giai đoạn 1: Sinh khối tảo phát triển, khi chết tạo ra tủa sinh khối Nước nhiễm... 2UO2SO4 + 2FeSO4 Sau đây chúng ta xét tới một số công nghệ sản xuất KL bằng phương pháp tuyển quặng nhờ vi sinh vật 1 CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG ĐỒNG NHỜ VSV - Quặng khai thác được chứa hàm lượng đồng rất thấp (< 0,4%) - Do đó, sử dụng VSV sẽ giúp khai thác 1 cách hiệu quả - Điển hình nhất là công nghệ khai thác đang áp dụng ở mỏ Bingham Canyon (Mĩ), nơi có trữ lượng tới 3,6.109 tấn quặng đồng - VSV được sử... các phương thức trao đổi chất trực tiếp hay gián tiếp của VSV Trong tuyển KL trực tiếp: 4FeSO4 + O2 + H2S04  2Fe2(SO4)3 + 2H2O 8S + 12O2 + 8H2O  8H2S04 Trong tuyển quặng pyrite: FeS2 + 15O2 + 2H2O  2Fe2(SO4)3 + 2H2S04 Hoặc: ZnS + 2O2  ZnSO4 Fe3+ được tạo thành bởi VSV sẽ đóng vai trò làm chất OXH mạnh làm tan nhiều loại quặng khác nhau trong quá trình tuyển KL gián tiếp: 2Fe2(SO4)3 + Cu2S  2CuSO4... đẩy sự chiết chọn lọc bạc từ một loại quặng sunfua hỗn hợp Trong 49 ngày ngâm chiết, khoảng 75% bạc đã được hòa tan từ quặng hỗn hợp khi có mặt VK và chỉ có 50% khi vắng mặt VK 4 CÔNG NGHỆ THỦY LUYỆN KIM SINH HỌC VÀNG Ngay từ những năm 1960 người ta đã phát hiện được các vi khuẩn dị dưỡng có khả năng hòa tan vàng từ các khoáng vật laterit Trong các nghiên cứu này, hàm lượng vàng cực đại không vượt... sulphite ↓ VK khử sulphate phân hủy tủa dần dần Giai đoạn 2:Tạo và tích lũy muối sulphite của KL trong tủa Dựa vào hiện tượng trên  2 hệ thống công nghệ cho phép tách KL ở dạng Sulphite Hệ thống công nghệ 1 giai đoạn: • VK khử sulphate + nước thải nhiễm KL+ dinh dưỡng: vào bể cùng 1 lúc • Tạo tủa sulphite KL trong cùng hệ thống Hệ thống công nghệ 2 giai đoạn: • GĐ 1: tạo khí H2S nhờ VK khử sulphate •... dinh dưỡng khác, độ acid, tỷ lệ Fe2+ /Fe 3+ , quần thể vi sinh vật) mỏ đồng Kennecott (Bingham canyon) 2 CÔNG NGHỆ TUYỂN QUẶNG URANIUM NHỜ VSV - Về bản chất không khác nhiều so với công nghệ tuyển quặng đồng - Hóa học của sự chiết này có thể được biểu diễn bằng một sự thay đổi từ uranium không tan hóa trị bốn sang dạng hóa trị sáu hòa tan trong môi trường ngâm chiết có tính acid: UO2 +Fe2(SO4)3+ 2H2SO4... ngoài tế bào Bản chất: dựa vào các nhóm VSV có khả năng tổng hợp 1 số phức chất đặc hiệu với Fe, Mo, V, Để tích lũy cúng ở bên trong tế bào Gồm 2 gđ: • Gđ 1: gắn KL lên bề mặt tế bào xảy ra nhanh chóng, không phụ thuộc vào năng lượng • Gđ 2: chuyển và tích lũy KL vào bên trong tế bào, cần có hệ thống chuyển vận đặc hiệu và tiêu tốn năng lượng; thường xảy ra chậm và luôn ở trạng thái cân bằng ion Dung...1 CƠ CHẾ CỦA SỰ TÍCH LŨY KL NHỜ VSV - Sự hấp thu sinh học không phụ thuộc vào trao đổi chất: thuật ngữ “hấp thu sinh học” được dùng để mô tả những mối tương quan lý- hóa không định hướng có thể tồn tại giữa các loại kim loại/ nuclit phóng xạ và các thành phần của tế bào - Sự tích... tích lũy nội bào phụ thuộc vào trao đổi chất: Ở vi khuẩn lam Anabaena cylindrica người ta đã ghi nhận được hệ thống vận chuyển Ni2+ có tính đặc hiệu cao Ni được tập trung nhiều hơn khoảng 2.700 lần ở bên trong tế bào Vi khuẩn lam Anabaena cylindrica 2 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ a Tạo dạng bay hơi của kim loại - Thực hiện phản ứng Methyl hóa Hg, As,Se,và Fe tạo ra những dạng hợp chất bay hơi chứa KL nặng Kim Kim ... than… - Khai khoáng nghĩa rộng bao gồm việc khai thác nguồn tài nguyên không tái tạo dầu mỏ, khí thiên nhiên 2 CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG KHAI KHOÁNG LÀ GÌ? - Là sử dụng VSV sống sản phẩm khai thác... cao “Công nghệ sinh học khai khoáng” II CÁC KHÁI NIỆM KHAI KHOÁNG LÀ GÌ? - Là hoạt động khai thác khoáng sản vật liệu địa chất từ lòng đất (các quặng, mạch vỉa than).Các vật liệu khai thác kim...CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG KHAI KHOÁNG Giảng viên: Võ Thị Phương Khanh Sinh viên: Tống Thị Thu Thảo Uông Vũ Thị Mỹ Ngọc Đặng Thị Thu Hường