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

Abstract

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 نمونه­‌های 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 مؤثرتر 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 افزودنی‌­های مختلف بر روی انحلال نمونه‌­ها، 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 می‌­تواند به دلیل غلظت بالایی عناصر در محیط و تاثیر منفی آن بر عملکرد باکتری­‌ها باشد. در این پژوهش باکتری­‌های مزوفیل با تشکیل و رسوب کانی­‌های 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.