Таинственность очевидного - Новиков Энергий Алексеевич
Минерал, который тает
Стекла домов не всегда прозрачны. Особенно зимой. Как избавиться от этого, знают многие хозяйки. Напомним: положить между рамами окна кусочки или пакетики соли. Она жадно вбирает в себя воду. Стекла не запотевают. Речь идет об обычной поваренной соли — хлористом натрии.
Но вот однажды принесли в комнату другую соль. Розовые, сиреневые и дымчатые кристаллы сверкали в плотно закупоренной банке. Открыли ее. Кристаллы начали быстро таять. Твердое исчезло. Остались прозрачные капли. Этот минерал — горький «родственник» поваренной соли. Растворимость его очень высокая. Отбирает влагу даже из воздуха. А состоит из того же хлора и металла магния. Называют минерал бишофитом. Месторождений его на поверхности земли не ищут. Бесполезно. А вот сюрпризы разведчикам недр он может приносить.
Несколько лет назад геологи изучали подземные отложения древнего моря под Волгоградом. Искали в Поволжье нефть и газ. Как положено, бурили скважины, вынимали керны — образцы пород, пока не достигли глубины около 1800 метров. Там начиналась пустота, инструмент проваливался. Встревожились нефтяники, обратились к специалистам. Те не поверили. Не может быть такого. Работайте внимательнее. Действительно, «пустота» была не совсем пустой. В один из удачных дней достали из нее сероватый песок. Быстро поехали за геологами, а когда приехали с ними, то увидели не кучу песка — мокрое место. Пришлось взять на анализ пробу. Так открыли бишофит. Семидесятиметровая толща этого минерала залегает под землей среди плотных, не пропускающих воздух и воду пород от Калмыкии до Саратовской области. Ее создала 150 млн. лет назад и надежно укрыла чудесница-природа.
Тающий минерал добыть шахтным способом почти невозможно. Зато растворить его нетрудно. Это и сделали. Каждый кубический метр рассола бишофита приносил на поверхность до 450 килограммов хлористого магния. Магний необходим во многих отраслях промышленности. Ей нужны бром и бор, тоже содержащиеся в рассоле бишофита. Да и сам он ценен. В Поволжье построен крупнейший в Европе завод белково-витаминных концентратов. Бишофит для него привозили издалека. Добыча и доставка капризного минерала раньше стоила недешево. Теперь экономят миллионы рублей. Рассол добавляют в топливо и энергетики. Чудесные свойства бишофита позволяют энергетическим котлам работать без ремонта значительно дольше. Притом они меньше используют мазута, не загрязняют окружающую среду. Это тоже немаловажно.
Гидрометаллургия
Около рудника огромная груда руды. Ее поливают водой. Воду собирают в бассейн, на дне которого лежат… к примеру, жестянки из-под консервов. А спустя некоторое время извлекают отсюда ценный металл — медь. Не правда ли, для непосвященного это кажется удивительным? Но если пояснить, что речь идет о медной руде, притом сульфидной, то знающим элементарные основы химии многое станет ясным. Вода, омывая руду, превращается в раствор медного купороса. В бассейне, где лежат жестяные банки, происходит химическая реакция: образуются сернокислое железо и медь. Такова суть одного из гидрометаллургических способов.
Есть в нашей стране Дегтярский рудник. Медную руду там добывали в шахте, обрушая слои, теряя много полезного сырья. И вот предложили экономный метод — растворять руду под землей, через скважины откачивать раствор наверх. Таким образом 1 рабочий выдавал в смену почти 100 килограммов меди.
Те, кто бывал в горнорудных районах, видел уродливые и к тому же загрязняющие окрестности отвалы так называемых пустых пород. Казалось бы, они никому не нужны. Но так ли это?
В Мексике на руднике «Кананеа» в отходах было «захоронено» 80 тыс. тонн меди. Еще больше — около 1 млн. тонн ценного металла оставлено в отвалах месторождения Бкнгамского каньона в США. Извлечь медь из искусственных гор с помощью растворителей вполне возможно. Это и дешевле, чем добыча ее шахтным способом, да и затраты труда в несколько раз меньше. Теперь сотни тысяч тонн дефицитного металла добывают из когда-то никому не нужных отвалов.
Метод растворения медных руд, особенно бедных, т. е. содержащих мало металла, весьма перспективен. Могут внедряться и комплексные способы. Так, для месторождения Удокан в Восточной Сибири был разработан проект: дробить руду взрывами, потом обжигать ее и растворять. Обжиг и растворение должны осуществляться через одну и ту же систему нагнетательных и разгрузочных скважин. При обжиге горячий воздух вдувается в нагнетательные скважины. Из других скважин выводятся газообразные продукты сгорания, в основном сернистые газы. Они пойдут для приготовления серной кислоты, добавление которой в воду ускоряет процесс последующего растворения руд. Здесь используется буквально все. Разве это не лучший путь?
Что же такое гидрометаллургия? Ответить на этот вопрос теперь легче. Хотя секреты гидрометаллургии таят в себе и другие варианты.
Бактерии-рудокопы
Риотинто — месторождение с красивым названием. Находится в Испании. Еще в средние века здесь начали поливать водой медные руды. Раствор собирали в бассейны, извлекали из него металл. Этим делом занималось не так уж много людей. Основную работу за них выполняли неисчислимые и невидимые армии добросовестных «рудокопов». Узнали о них сравнительно недавно, в 20-х годах нашего столетия, притом не горняки, не химики, а микробиологи.
Главным помощником добытчиков меди оказалась бактерия. Ее научное название Тиобациллус феррооксиданс (Thiobacillus ferrooxidans). Это — живая химическая фабрика. Производит серную кислоту высокой концентрации. Именно прибавка этой кислоты к воде в сотни раз ускоряла вымывание меди из руды. На языке специалистов это называется активным биокатализом. Как же он происходит? Всякое живое существо нуждается в пище и энергии. Необходимы они и тионовым бактериям. Только они питаются углекислым газом и минеральными солями. А в качестве источников энергии используют процессы окисления сульфидных руд, превращающие их в растворимые соли. Микроорганизмы очень быстро размножаются. Так возникают незримые армии удивительных добытчиков меди, урана и других цветных и редких металлов. Они могут растворять даже золото. Догадался об этом в 1900 году исследователь Лунгвиц. Он заметил, что в растворе, содержащем остатки гниющих растений, благородный металл может раствориться, хотя отлично знал: только «царская водка» способна на такое. Другие растворители бессильны перед золотом. Знал он, что среди гниющих растений привольно развиваются микроорганизмы. Может быть, они — причина? Однако догадка исследователя так и не была ничем обоснована. Впоследствии об исследованиях Лунгвица позабыли.
И снова вспомнили
Произошло это на золотоносных копях Ити. Они находятся в африканской стране Сенегал. Здесь рудное тело имеет форму холма, рядом с которым протекает река. Сюда и приходили промывальщики золота. Притом посещали только известные им участки. Почему? Вероятно, потому, что золото, растворяясь, переносится водой вниз по течению и в отдельных местах осаждается на дно. Таковы были предположения. Но как их объяснить? И вот тут вспомнили о догадке Лунгвица. Стали искать возможных «виновников». Микробиологи изучили под микроскопом огромное количество различных бактерий. Их собирали из проб почвы и воды месторождения Ити, из других районов Сенегала, исследовали и специальные коллекции, полученные из Пастеровского института в Париже. «Кормили» бактерии различными рудными породами. Потом запатентовали новый способ добычи золота. Представляете, не изобретатели горных машин, а специалисты, далекие от вопросов разработки полезных ископаемых, решились обратиться в патентное бюро с таким предложением! И его официально признали.
Микробиологи, в том числе И. Парес, работавшая у холма Ити, утверждали: драгоценный металл можно получать с помощью бактерий, находящихся в почве, воде и воздухе. На всех золотоносных месторождениях проживают армии невидимых рудокопов. Ныне стало известно, что знакомые многим плесневые грибки пенициллиумы (Penicillium notatum, P. chrysogenum), из них приготовляют пенициллин, также способны «есть» золото. Леечная плесень эспергиллус, грибок леечник черный, бактерия микрококк киноварно-красный питаются драгоценным металлом. Значит, и золото, не поддающееся растворению природными водами, можно вымывать из горных пород с помощью мельчайших живых существ.
