Биометаллургия

Самая необычная сталь выплавлена недавно в Японии. В качестве легирующего элемента в сплав добавили ванадий, который получен не из руды, а из ...асцидий. Оказывается, эти морские животные впитывают ванадий из воды. Асцидий собирают, высушивают, а потом сжигают. Из пепла и получают редкий металл. Конечно, метод хлопотливый. Но в стране, где недра бедны рудами, его считают даже выгодным.

Способность некоторых растений и простейших живых существ накапливать химические элементы из окружающей среды иногда просто поразительна. В некоторых организмах концентрация железа оказывается в 6000 раз больше, чем в воде. В крови осьминогов обнаружено много меди, а моллюски поглощают ее в 200 раз больше, чем содержится в окружающей среде. Асцидии накапливают до 0,5% ванадия, медузы собирают цинк, олово, свинец, радиолярии - стронций. Растения тоже участвуют в процессах поглощения элементов: фикусы и ламинарии накапливают алюминий, болотная ряска - радий. Многие водоросли богаты иодом, бромом и другими ценнейшими элементами.

В рудниках всегда образуются дренажные воды. В условиях водно-воздушной обстановки в рудных шахтах минералы окисляются и обогащают рудничную воду железом и серной кислотой. При откачке вод на поверхности везде можно видеть желто-коричневый осадок гидратов окиси железа. Железо в этих водах окислялось намного быстрее, чем это было в лабораторных условиях. Виновниками оказались бактерии из рода Тиобациллус и по своей способности окислять закисное железо в кислых растворах были названы ферроксиданс (железоокисляющая). Впервые о них сообщил еще в 1888 г. русский микробиолог С. Н. Виноградский. Потребовалось немало времени для их изучения. Но результаты заслужили того.

Биометаллургия

Для создания 1 г органических соединений своей протоплазмы железобактерии перерабатывают 464 г углекислой закиси железа, переводя ее в окисные соединения. Ученые выяснили важную роль железобактерий в круговороте железа на земле. Благодаря бактериям железо перекачивается из глубин земли на поверхность и откладывается в виде железной руды. Так образовалось знаменитое Криворожское месторождение у нас и железорудное месторождение в районе Великих озер в США.

Загадку образования железных и марганцевых залежей на дне озер раскрыли микробиологи Ленинграда. "Подводными металлургами" называют они не известные ранее виды бактерий, которым, как оказалось, принадлежит роль главных производителей рудных пластов и конкреций.

"Производственный цикл" металлогенических бактерий, изученных в озерах Карельского перешейка и Кавказа, заключается в окислении растворенных в воде ионов металлов, которые затем осаждаются на дне. Ученым удалось выделить чистую культуру этих удивительных микроорганизмов, едва различимых в сверхмощных электронных микроскопах.

В лабораторных условиях бактерии показали завидную работоспособность: конкреции марганца размером со спичечную головку они создавали за две-три недели. Ученые полагают, что именно таким путем в течение многих тысяч и миллиардов лет скапливались мощные залежи железняка и марганцевых руд.

Открытие и детальное изучение металлогенических бактерий позволяет не только объяснить происхождение рудных месторождений, но и более обоснованно прогнозировать их.

Высказываются предложения об использовании железобактерий для металлургической переработки в качестве живой руды. Английские исследователи отмечают, что микро-организмы типа азобактер и ферробактер можно использовать для целей химического синтеза и превращения солей железа в растворимые соединения. Это дает возможность вести гидрометаллургический процесс. На этом пути предстоит решить еще многие задачи для изыскания технологически эффективных способов переработки руд для избирательного их обогащения при помощи микроорганизмов. Однако нет сомнений в целесообразности новых методов микробиологической добычи минерального сырья.

Различные бактерии приспособились к переработке строго определенных химических соединений. Избирательное их действие положено в основу нового направления, названного рудной микробиологией.

В 1964 г. создана первая в СССР бактериальная установка - на Дегтярском месторождении, она проработала лишь три летних месяца и на ней получили несколько десятков тонн первой "бактериальной" меди. Первый промышленный опыт дал многое: внесли поправки в конструкцию установки и в режим ее работы. На этом руднике появилась новая установка.

Мы рассмотрели некоторые возможные пути развития металлургии будущего. Приведенные факты свидетельствуют о том, что ученые и инженеры уже сейчас работают над созданием новых способов добычи железа. Мы можем быть спокойны за судьбу металла-труженика. Он еще долго будет служить человечеству.