Бактерии, добывающие золото: рассказываем, как промышленность приручила биологию

Много веков назад, постигая окружающий мир с помощью наблюдения и интуиции, человек обнаружил связь золота и бактерий. Первыми использовать бактерии для переработки руды догадались еще древние римляне. Но действительно эффективным процесс, получивший название «бактериальное выщелачивание», стал только в наши дни. Сегодня вместе с золотодобывающей компанией «Полюс» мы расскажем, как микроскопические бактерии помогают металлургам извлекать из руды тонны золота.

Союзу бактерий и золота миллионы лет. Еще задолго до появления на земле первых рыб и насекомых бактерии жили на золотых жилах, питаясь энергией окисления окружающих золото сульфидов. Тысячелетиями никто не вмешивался в эту работу, предоставляя бактериям спокойно окислять золотые залежи. Но в 20-м веке этот процесс взял под контроль человек.

Дело в том, что золотые руды бывают двух типов. Простые, где золото находится в свободном виде, и упорные, где атомы золота скрыты сульфидной оболочкой. Расколоть этот «орех» непросто, поэтому долгое время с упорными рудами предпочитали не связываться.

Изучая происхождение упорных и простых руд, ученые обнаружили, что последние — результат работы бактерий. Окисляя окружающие золото сульфиды, бактерии освобождают драгоценный элемент от шелухи, делая металл доступным для извлечения. В природе этот процесс занимает миллионы лет, и ученые задумались, нельзя ли научить бактерии работать быстрее.

Первая в мире установка по биогидрометаллургической переработке упорных золотосодержащих концентратов была запущена в СССР в 1974-м году. С тех пор было разработано три вида бактериального выщелачивания: подземное, кучное и чановое.

Последнее, как несложно догадаться, проходит в специальных емкостях — чанах. До того, как отправиться в чаны, руда измельчается, обогащается, «купается» в пенной ванне, проходя процесс флотации, и наконец превращается в концентрат, с которым и работают бактерии.

Именно такую технологию используют в компании «Полюс». Разрабатывая Олимпиадинское месторождение в Северо-Енисейском районе Красноярского края, металлурги очень скоро столкнулись с упорными рудами. Золота в них много, но добыть его непросто.

«В упорной сульфидной руде золота не видно даже под микроскопом, хотя там может быть 5-10 граммов золота на тонну. Но золото там невидимое, так как размеры частиц составляют от десятков до тысячных долей микрона. Микронное золото при измельчении руды даже до 20-микронной крупности обычным цианированием не извлекается. И к таким упорным труднообогатимым рудам нашли подход с помощью бактерий, которые помогают это золото извлекать», — рассказывает заведующий лабораторией биотехнологии минерального сырья исследовательского центра компании «Полюс» Александр Белый.

Именно Александр и стал инициатором использования технологии биовыщелачивания на Олимпиаде. Выяснилось, что лучше всего с местными рудами справляются местные же бактерии. Именно здесь были открыты новые группы микроорганизмов, играющие ключевую роль в технологическом процессе. Например, бактерии рода Sulfobacillus: Sulfobacillus olympiadicus и Sulfobacillus sibiricus. Дикие бактерии, пройдя «обучение» в лабораториях «Полюса», отлично справляются со своей задачей.

Переработка упорных золотосодержащих руд по технологии биовыщелачивания, работающая на Олимпиадинском месторождении, находится на самом высоком мировом уровне. Сегодня здесь в промышленном режиме работает четыре установки чанового биовыщелачивания: «БИО-1» (пять линий по шесть реакторов емкостью 450 м3 каждый), «БИО-2» (три линии по шесть биореакторов емкостью по 1000 м3), «БИО-3» (одна линия из шести биореакторов емкостью 1000 м3 каждый) и БИО-4 с открытыми реакторами (одна линия из восьми биореакторов емкостью по 1000 м3). БИО-4 запустили в 2017 году. Биореакторы дают возможность извлечь из руды до 93% золота. Это очень высокий показатель.

Сегодня у «Полюса» есть собственный исследовательский центр, в который в том числе входят нескольких лабораторий. Коллектив ученых центра занимается научным сопровождением всех процессов добычи, переработки руды и производства золота.

«Как раньше добывали золото — вручную, драгами, и как мы делаем это сейчас, — два принципиально разных процесса. Исследовательский центр «Полюса» находится в Красноярске и занимается научно-техническим обеспечением и технологическим сопровождением производства, разрабатывает новые технологии и совершенствует имеющиеся, проводит испытания технологического процесса на пилотных установках, разрабатывает технологические регламенты. Одним словом, множество новых технологий, которые внедрены на производствах разных бизнес-единиц «Полюса», рождаются именно здесь. Наш Исследовательский центр - единственный в России, выполняющий полный цикл исследований: от геологии месторождения до золота в слитках», — заключил Александр Белый.

Начиная с 2004 года, исследовательским центром получено более 30 патентов на изобретения, сделано более 500 научно-исследовательских работ, 80% которых успешно используются на производстве.