Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Bioleaching using Acidithiobacillus Thiooxidans – an option for element recovery from highly alkaline waste incineration ash?

Kasina Monika, Jarosz Kinga, Salamon Klaudiusz, Wierzbicki Adam, Mikoda Bartosz, Michalik Marek

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2022

|

T. 38, z. 3

105--120

EN

Bioleaching research considers both the bio- and anthroposphere in the search for novel ways to recover resources and elements, which is important to the concept of sustainable development. Since the efficient, cost-effective and simple recovery of resources is of increasing importance in the circular economy model, the bioleaching of metals is a method currently gaining interest. The process is also of importance considering the need for the neutralization of waste materials/resources that allow for their safe storage and use. In this study, Acidithiobacillus thiooxidans bacteria, which is commonly found and widely utilized in the bioleaching process due to its high tolerance to heavy metals, was used in a twenty-eight-day experiment. The manner in which bacteria inhabit incineration residues was observed using fluorescence optical microscopy and scanning electron microscopy. The concentration of elements in incineration residues and in the post-reaction solutions was measured using inductively coupled plasma mass spectrometry and the efficiency of element recovery was calculated based on the results. Municipal waste incineration bottom ash and sewage sludge incineration fly ash were considered in the experiment. The extraction rates were far from satisfactory, with the average 20 and 50% for bottom ash and sewage sludge ash, respectively. The obtained results were consistent with microscopic observations where the relative number of bacteria increased only slightly over time in the sewage-sludge fly ash and was barely observed in the bottom ash of municipal-waste incineration.

PL

Badania procesów bioługowania to analiza przenikania się bio- i antroposfery, w poszukiwaniu nowych sposobów na odzyskiwanie zasobów i pierwiastków. Granica tych sfer ma duży potencjał dla wdrażania modelu zrównoważonego rozwoju. Ze względu na fakt, że efektywne, tanie oraz proste metody odzyskiwania surowców mają rosnące znaczenie w gospodarce o obiegu zamkniętym, bioługowanie metali jest metodą, która obecnie cieszy się coraz większym zainteresowaniem. Jest to również proces istotny w kontekście neutralizacji surowców odpadowych umożliwiającej ich bezpieczne magazynowania i zastosowanie. W przeprowadzonym badaniu powszechnie występujące bakterie Acidithiobacillus thiooxidans, które są często używane w procesach bioługowania ze względu na fakt ich wysokiej tolerancji na metale ciężkie, zostały wykorzystane w 28-dniowym eksperymencie. Sposób i zmienność w czasie, w jaki bakterie zasiedlają osad po spalaniu, został zaobserwowany przy pomocy fluorescencyjnej mikroskopii optycznej i skaningowej mikroskopii elektronowej. Stężenie pierwiastków w osadach po spalaniu i w poreakcyjnych roztworach zostało zmierzone przy użyciu indukcyjnie sparowanej plazmowej spektrometrii mas, a efektywność odzyskiwania pierwiastków została obliczona na podstawie uzyskanych wyników. Popioły po spalaniu odpadów komunalnych oraz popioły lotne ze spalania osadów ściekowych zostały ujęte w eksperymencie. Stosunki ekstrakcji pierwiastków były dalekie od zadowalających ze średnią 20 oraz 50% dla popiołów po spalaniu odpadów komunalnych oraz popiołu z osadów ściekowych. Pozyskane wyniki są w zgodzie z obserwacjami dokonanymi przy pomocy mikroskopii, gdzie relatywna liczba bakterii wzrosła niewiele we wspomnianym czasie w przypadku popiołów ściekowych i była w zasadzie niedostrzegalna w przypadku popiołów dennych.

2

Metal Bioleaching from Spent Lithium-Ion Batteries Using Acidophilic Bacterial Strains

Marcincakova R., Kadukova J., Mrazikova A., Velgosova O., Luptakova A., Ubaldini S.

Inżynieria Mineralna

|

2016

|

R. 17, nr 1

117--120

EN

In this present work lithium and cobalt recovery from spent lithium-ion batteries (27.5% LiCoO2) by bioleaching was investigated. The experiments were carried out using the consortia of acidophilic bacteria of Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans. For the Li and Co bioleaching two different media were used. A rich nutrient medium was consisted of all minerals needed for bacterial growths, whereas a low nutrient medium contained only sulphuric acid and elemental sulphur as an energy source. In the rich nutrient medium the overall lithium and cobalt bioleaching efficiency was 80% and 67%, respectively, whereas in the low nutrient environment only 35% Li and 10.5% Co were released. The experimental results revealed that the presence of nutrients in the bioleaching medium influenced, to a large extent, lithium and cobalt dissolution from LIBs.

PL

W prezentowanym artykule zbadano odzysk litu i kobaltu ze zużytych baterii litowo-jonowych (27.5% LiCoO2) za pomocą bioługowania. Eksperymenty zostały przeprowadzone za pomocą kultur bakterii kwasolubnych Acidithiobacillus ferrooxidans oraz Acidithiobacillus thiooxidans. Dla bioługowania Li i Co zastosowano dwa różne ośrodki: ośrodek bogaty we wszystkie minerały potrzebne do wzrostu bakterii oraz ośrodek o niskiej zawartości substancji odżywczych, którym był ośrodek zawierający jedynie kwas siarkowy oraz siarkę pierwiastkową jako źródło energii. W pierwszym ośrodku ogólna efektywność bioługowania litu i kobaltu wyniosła, odpowiednio, 80% i 67%. Dla drugiego ośrodka wyniki te były, odpowiednio, 35% Li oraz 10.5% Co. Wyniki eksperymentalne ukazały, że obecność substancji odżywczych w bioługowaniu wpływa znacząco na odzyskanie litu i kobaltu z baterii litowo-jonowych.

3

The Effect of Aeration and Stirring on Metal Recovery from Printed Circuit Boards

Mrazikova A., Szucsova J., Oros L., Marcincakova R., Kadukova J., Velgosova O.

Inżynieria Mineralna

|

2015

|

R. 16, nr 2

7--10

EN

The present research was aimed at studying the bioleaching processes used to mobilize non-ferrous metals (Cu, Ni, Zn and Al) from waste printed circuit boards (PCBs) with biologically generated ferric iron-containing sulphuric acid solutions. The used bacterial strains Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans were recovered from an acidic mine drainage. These bacteria were sub-cultured and acclimated in medium containing PCBs. Biologically oxidized Fe3+ from Fe2+ in presence of A. ferrooxidans caused the mobilization of metals. This study evaluated the influence of three different conditions on Cu, Zn, Ni and Al bioleaching from PCBs by metal-adapted mixed bacterial culture of Acidithiobacillus ferrooxidans and A. thiooxidans. The experimental results demonstrate, that aeration and stirring had pronounced effect on copper, nickel and zinc bioleaching. It was revealed that the highest Zn (76%) and Cu (40%) recovery was obtained under combined conditions of both stirring and aeration. For nickel recovery (63%) aeration was found to be the most effective. On the other hand, no investigated condition was effective for Al bioleaching. The pH changes in all three different conditions during bioleaching were very similar and on day 7 reached pH over 2. It is concluded, that mixed bacterial culture of A. ferrooxidans and A. thiooxidans were able to grow in the presence of electronic waste. The results also pointed out the importance of Fe3+ on Cu, Zn and Ni recovery. Our experiments confirmed significant influence of different conditions on ferric ions concentration. Aeration had the most pronounced effect on the rapidly increase of Fe3+ concentrations after 12th day and reached the highest concentrations at the end of experiment.

PL

Obecnie prowadzone badania mają na celu sprawdzenie wyników zastosowania procesów bioługowania do mobilizacji metali nieżelaznych (Cu, Ni, Zn oraz Al) pochodzących z obwodów drukowanych (ang. skrót PCBs) z biologicznie wytwarzanymi żelazowymi roztworami kwasu siarkowego zawierającego żelazo. Użyto w tym celu szczepy bakterii Acidithiobacillus Ferrooxidans oraz Acidithiobacillus Thiooxidans, bakterie wydzielono z kwaśnego drenażu kopalnianego. Bakterie wyhodowano i przystosowano do medium zawierającego elementy obwodu drukowanego. W obecności bakterii A. ferroxidsans biologicznie utleniono Fe2+ do Fe3+, co spowodowało mobilizację metali. W trakcie badań oceniono wpływ trzech różnych warunków bioługowania Cu, Zn, Ni oraz Al pochodzących z obwodów drukowanych, przy pomocy mieszanych kultur bakterii z rodziny Acidithiobacillus ferrooxidans oraz A. Thiooxidans przystosowanych do warunków panujących w roztworze. Wyniki eksperymentu wykazały, że napowietrzanie oraz mieszanie mają znaczący wpływ na bioługownie miedzi, niklu oraz cynku. Odkryto, że największy udzysk Zn (76%) oraz Cu (40%) uzyskano dzięki połączeniu procesów zarówno mieszania, jak i napowietrzania. Największy wpływ na uzysk niklu (63%) miało napowietrzanie. Jednakże, nie odkryto żadnego warunku mającego wpływ na bioługowanie Al. Zmiany pH podczas bioługowania były porównywalne we wszystkich trzech przypadkach i podczas siódmego dnia ługowania pH wzrosło powyżej 2. Wywnioskowano, że mieszane kultury bakterii A. ferroxidans oraz A. thiooxidans są w stanie wzrastać w obecności odpadów elektronicznych. Wyniki również wykazały potrzebę obecności Fe3+ w procesie odzysku Cu, Zn oraz Ni. Przeprowadzone badania potwierdziły istotny wpływ różnych warunków na stężenie jonów żelazowych. Najbardziej zauważalny wpływ na dynamiczny wzrost stężenia Fe3+ po dwunastym dniu procesu miało napowietrzanie, stężenie Fe3+ osiągnęło największe stężenie pod koniec eksperymentu.

4

Nickel Recovery from Printed Circuit Boards Using Acidophilic Bacteria

Mrazikova A., Marcincakova R., Kadukova J., Velgosova O.

Inżynieria Mineralna

|

2014

|

R. 15, nr 2

51--54

EN

Electronic waste consists of a mixture of various metals particularly copper, aluminium, nickel, iron and steel. In addition to various hazardous materials, e-waste also contains valuable and precious materials but also different types of plastics and ceramics. Mechanical and pyrometallurgical recycling of electronic waste are not only energy and cost intensive but also generate atmospheric pollution through the release of dioxins and furans or high volumes of effluents. It is of real interest to find new technologies on metal recovery from e-waste which are not only economically appropriate but also environmentally friendly. One of the promising technologies for metal extraction from primary and secondary sources appears to be biohydrometallurgy. Acidophilic bacteria from genera Acidithiobacillus are among the most utilized bacteria in metal dissolution from low-grade ores and waste. The mixed bacterial culture of Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans were investigated in nickel bioleaching from printed circuit boards (PCBs). As the leaching medium a nutrient medium wit the initial pH 1.5 was used. Ferrous iron and elemental sulphur served as energy sources for microbial growth. The acidophilic bacteria were isolated from acid mine drainage water in Smolnik in Slovakia and prior to bioleaching process they were grown in the presence of PCB waste. The highest nickel bioleaching efficiency (86 %) was reached on day 10 using the mixture of the acidophilic bacteria. In the absence of bacteria 36 % Ni at most was dissolved. The results from these studies demonstrate that nickel may be recovered from printed circuit boards by microbial leaching using mixed adapted consortium of mesophilic bacteria. Pre-adaptation of microorganisms to PCBs waste can enhance bioleaching process since this kind of waste is too toxic for them.

PL

Odpady elektroniczne składają się z mieszaniny różnych metali szczególnie miedzi, aluminium, niklu, żelaza i stali. Oprócz różnych materiałów niebezpiecznych, odpady elektroniczne zawierają również cenne i szlachetne materiały, ale również różne rodzaje tworzyw sztucznych i ceramiki. Recykling mechaniczny i pirometalurgiczny odpadów elektronicznych są nie tylko energochłonne i kosztowne, ale także generują zanieczyszczenia powietrza poprzez uwalnianie dioksyn i furanów oraz dużej ilości ścieków. Szczególnie ważnym jest więc znalezienie nowych technologii w zakresie odzysku metali z odpadów elektronicznych, które są nie tylko właściwe z ekonomicznego punktu widzenia, ale również przyjazne dla środowiska naturalnego. Jedną z obiecujących technologii ekstrakcji metali ze źródeł pierwotnych i wtórnych wydaje się być biohydrometalurgia. Kwasolubne bakterie z rodzaju Acidithiobacillus są jednymi z najczęściej wykorzystywanych bakterii w rozpuszczaniu metalu z rud niskiej jakości oraz odpadów. Mieszana kultur bakterii Acidithiobacillusferrooxidans i Acidithiobacillusthiooxidans zbadana została w procesie bioługowaniu niklu z obwodów drukowanych (PCB). Jako czynnik ługujący zastosowano pożywkę o pH początkowym 1,5. Jony żelaza (II) i siarka elementarna służyły jako źródło energii dla wzrostu drobnoustrojów. Kwasolubne bakterie wyizolowano z kwaśnej drenażowej wody kopalnianej w Smolniku na Słowacji i przed procesem ługowania biologicznego były hodowane w obecności odpadów PCB. Najwyższą skuteczność bioługowania niklu (86%) osiągnięto w dniu 10 stosując mieszaninę kwasolubnych bakterii. W przypadku braku bakterii rozpuszczano maksymalnie 36% Ni. Wyniki tych badań wskazują, że nikiel można odzyskać z płytek obwodów drukowanych przez wymywania z użyciem mieszaniny przystosowanych drobnoustrojów - bakterii mezofilnych. Wstępna adaptacja drobnoustrojów do odpadów PCB może poprawić proces ługowania biologicznego, ponieważ ten rodzaj odpadów jest dla nich zbyt toksyczny.

5

Influence of bacterial culture to copper bioleaching from printed circuit boards

Mrazikova A., Marcincakova R., Kadukova J., Velgosova O.

Inżynieria Mineralna

|

2013

|

R. 14, nr 2

59--62

EN

Copper bioleaching from printed circuit boards (PCBs) by acidophilic bacteria of Acidithiobacillus ferrooxidans and mixed bacterial culture of Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans was investigated. The bacteria were isolated from the acid mine drainage in Smolnik in Slovakia, grown and acclimated in the presence of PCB waste and consequently were used as bioleaching bacteria to solubilize copper from PCBs. The higher copper solubilization was mainly achieved by mixed bacterial culture. The higher copper bioleaching rate was observed in the first 14 days using mixed culture, when 60% of Cu bioleaching efficiency was achieved. In the case of the pure bacterial culture only 22% Cu was solubilized up to this day.

PL

Zbadano bioługowanie miedzi z obwodów drukowanych (PCB – printed circuit board) za pomocą kwasolubnych bakterii Acidithiobacillus ferrooxidans oraz mieszanych kultur bakterii Acidithiobacillus ferrooxidans i Acidithiobacillus thiooxidans. Bakterie wyodrębniono z kwaśnego drenażu kopalń w Smolniku na Słowacji, wyhodowano oraz zaklimatyzowano w obecności odpadów PCB i w konsekwencji użyto jako czynnika bioługującego w celu roztworzenia miedzi z PCBs. Wyższy stopień bioługowania miedzi został zaobserwowany w pierwszych 14 dniach używając kultur mieszanych, gdy to osiągnięto wydajność równą 60%. W przypadku czystych kultur bakterii wynik ten wyniósł jedynie 22%.

6

Microenvironments determining growth of acidophilic bacteria in Zn-Pb flotation tailings of neutral reaction

Cwalina B., Pacholewska M., Sozańska M., Cabała J.

Environment Protection Engineering

|

2009

|

Vol. 35, nr 2

114-121

EN

Zinc and lead ore flotation tailings deposited in the Olkusz region show a neutral reaction. They are composed of dolomite-type minerals (alkaline), mostly CaMg(CO3)2 and Ca,Mg,Fe(CO3)2 (70%), and other minerals including sulphides (acid), mainly pyrite and marcasite (FeS2; up to 20%). Sulphur and iron concentration in tailings reaches the levels of 7-14% and of 8-16%, respectively. The microenvironments rich in sulphide minerals present in waste materials which indicate almost neutral reaction allow the metabolic activity of acidophilic sulphur- and iron-oxidizing bacteria of Acidithiobacillus thiooxidans and Acidithiobacillus ferrooxidans species to be grown and developed, in spite of the alkaline character of basic mineral components in the tailings examined.

PL

Odpady poflotacyjne rud cynku i ołowiu zdeponowane w okolicach Olkusza wykazują odczyn obojętny. Zawierają one minerały typu dolomitu (alkaliczne), głównie Ca,Mg(CO3)2 i Ca,Mg,Fe(CO3)2 (70%), oraz inne minerały, włączając siarczki (kwaśne), głównie piryt i markasyt (FeS2; do 20%). Stężenia siarki i żelaza w odpadach osiągają poziomy odpowiednio 7-14% oraz 8-16%. Pokazano, że obecność mikrośrodowisk bogatych w minerały siarczkowe w materiałach odpadowych wykazujących generalnie odczyn obojętny umożliwia rozwój i aktywność metaboliczną kwasolubnych bakterii utleniajacych siarkę i żelazo, a należących do gatunków Acidithiobacillus thiooxidans i Acidithiobacillus ferrooxidans pomimo alkalicznego charakteru podstawowych składników mineralnych w badanych odpadach.

7

The influence of flotation reagents on sulfur-oxidizing bacteria Acidithiobacillus thiooxidans

Pacholewska M., Cwalina B., Steindor K.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2008

|

Vol. 42

37-46

EN

It has been demonstrated that various flotation reagents influence, in a different manner, the metabolic activity of the sulfur-oxidizing bacteria Acidithiobacillus thiooxidans (strain C1 being isolated from the Fe-Zn tailings water) growing in the Waksman/Joffe (W/J) liquid culture medium that contains thiosulfate as a sole energy source for bacteria growth. The ethyl- and amyl xanthates as well as the frothing reagent stimulated, to a limited extent, the tested C1-bacteria metabolic activity. The very well documented bacterially-influenced acidification of the W/J solution supplemented with the ethylor the amyl xanthates suggests the possibility of these substances effective acid-degradation in the post-industrial environments rich in various flotation reagents, mainly xanthates. Both the activator containing the carbamate ethyl-derivative and the modifier composed of Cu(II)-ions caused a complete inactivation of the A. thiooxidans C1-metabolism. It is suggested that some unexpected chemical reactions may proceed in the tested systems, as a result of interactions between the culture medium components, flotation reagents, their decomposition products, and also the products of bacterial metabolism.

8

Microbial leaching of blende flotation concentrate using Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans

Pacholewska M.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2003

|

Vol. 37

57-68

EN

Bacterial leaching of blende flotation concentrate from Zakłady Górniczo-Hutnicze „Bolesław" was carried out using single cultures and mixed cultures of acidophilic sulphur- and iron- oxidizing bacteria Acidithiobacillus thiooxidans and Acidithiobacillus ferrooxidans. The accelerating effect of mixed cultures of bacteria on the metal leaching was amplified by correcting pH leaching medium to low values. The overall conversion of zinc exceeded 35-40%. The leaching rates of ZnS depended on redox potential, concentration of Fe(III)/Fe(II) and pH. X-ray analysis and electron scanning microscopy showed that in inoculated solution new solid phases: jarosite, elemental sulphur and anglesite were formed.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad mikrobiologicznym ługowaniem krajowych siarczkowych koncentratów blendy flotacyjnej pochodzących z ZGH"Bolesław" przy użyciu szczepów bakterii Acidithiobacillus ferrooxidans oraz Acidithiobacillus thiooxidans w roztworach 2K stosowanych jako pożywki dla wzrostu bakterii żelazowych. Stopień roztworzenia cynku z koncentratu blendowego do roztworu wyniósł 40,28 % dla prób biologicznych z udziałem mieszanych kultur bakteryjnych oraz 22,69 % dla prób prowadzonych w warunkach sterylnych. Stwierdzono, że reakcja roztwarzania cynku ulega zahamowaniu przez powstające stałe produkty reakcji jarosyty i siarkę elementarną. Prowadzenie ługowania koncentratu blendowego przy stałej korekcie pH2,0 roztworu umożliwia częściowe zachowanie związków żelaza w roztworze, przeciwdziałając w ten sposób osadzaniu się stałych produktów reakcji. W toku badań zaobserwowano, że stosowane mieszane kultury bakteryjne wykazują sukcesję w odniesieniu do procesu roztwarzania minerałów siarczkowych utleniając początkowo jony siarczkowe a następnie jony żelaza (II) a ponadto są odporne na obecność jonów cynku w roztworze.