Сульфидли минералларни танлаб эритиш Режа

A.ferrooxidans бактериялари мовжудлигининг ва фаоллигининг энг асосий шарти: муҳит кислоталиги, температура, сувнинг ва кислороднинг мавжудиги саналади. Бакериялар ривожланиши учун рН муҳитининг оптимал кўрсаткичи – 2,0-2,4 аммо, табиий руда сувларида ушбу микроорганизмлар рН 1,2 дан 7,6 бўлганда ҳам учрайди ва ушбу шароитларлар уларнинг фаол яшашига етарли эмас. Муҳит рН 9,0 бўлганда улар нобуд бўлади. Бу бактериялар кислотали муҳитга ўта чидамлидир. Улар эритмадаги сульфат кислота миқдори 18 г/л бўлганда ҳам яшаб қолади ва концентрация 22 г/л етганда нобуд бўлади (бунда рН 0,3 бўлганда, ҳужайра ичидаги рН муҳити 4,8-5,0 атрофида сақланиб туради).
A.ferrooxidans бактериялари мезофиллар синфига мансуб бўлиб, уларнинг ўсиши ва ривожланиши учун оптимал иссиқлик даражаси 28 - 35 ⁰С га тенг. 40 ⁰С –да ўсишдан тўхтайди, 50 ⁰С –да улар таркибидаги оқсиллар денатурацияга учраб, улар нобуд бўлади (боғланиш ўзилмасдан уларнинг структураси ўзгаради ).
Бактерияларнинг нормал ўсиши ва ривожланиши учун муҳитда маълум миқдорда минерал тузлар бўлиши талаб этилади, буларга асосан азот ва фосфор бирикмалари киради ва улардан бактериялар энергетик метаболизмда фойдаланади. Олдин айтиб ўтилганидек, A.ferrooxidans бактериялари барча сульфид конларининг руда кислотали сувларида, кўмир шахталарида ва уран маъданлари йиғилган, таркибида пирит минерали бор жойларда учрайди. A.ferrooxidans нинг табиий штаммларининг бир биридан фарқи, уларнинг кислотали муҳитга, оғир металлар, ҳар хил микроэлементлар, сульфидлар ва олтингугуртни оксидлаш тезлиги ва чидамлилигидадир. Барча фарқланишлар адаптив (мослашув) характерига эга. Масалан :Дегтяр конининг нордон сувларидан ажратиб олинган микроорганизмлар, кейинчалик, уларга маълум мослашув сингдирилганидан кейин, арсенопирит, сфалерит, халькопирит ва бошқа сульфид минералларини оксидлашда қўлланилди.
Темир оксидловчи бактерияларининг яшайдиган ўзгарувчи муҳит шароитларига мослашишга (адаптация) бўлган қобилияти бактериал танлаб эритиш (БТЭ) технологиясида муҳим аҳамият касб этади. Бактериялар адаптациясида, муҳитдаги 55 г/л мис, 30-40 г/л гача рух, 8-12 г/л гача мишяк миқдорларига мослашуви кўрсатилган. Бактерияларнинг ушбу ноёб хусусиятлари, уларни саноат миқёсида қўллашга имконият яратади.
A.ferrooxidans бактериялари, аэроблар синфига мансуб бўлиб, улар яшовчи муҳитда албатта кислороднинг бўлиши шарт. Унинг кўпроқ қисми хужайра томонидан ютилади ва нафас олувчи фермент тизимлари иштирокида истеъмол этилади. Қолган қисми кимёвий жараёнларда сарфланиб, бунда хужайранинг таркибидаги кимёвий моддалар оксидланади. ( масалан: S – оқсил гуруҳлари ) .
А.ferroxidans бактериялари ёрдамида, ташқи энергетик субстрантдан электронлар ташувчи занжир бўйича молекуляр кислородга ўзатилади ва сув ҳосил қилади.
4Fe²⁺ + O₂ 4Fe³⁺ + 2O₂^2- (3) 2O₂^2- + 4H⁺ 2H₂O (4)
Бу жараёнда эрлектронларни кўчишдан ташқари эркин энергиядан ҳам фойдаланилади. Эркин энергия АДФ , ноорганик фосфордан АТФ ни синтез қилиш пайтидаги фосфат боғларининг кимёвий энергиясини ташиш орқали амалга оширилади.
Шундай қилиб тион темир-оксидловчи бактерияларнинг ноорганик субстрантларни, икки валентли темир, элементар олтингугурт ва сульфидли минераларини оксидлашда иштироки сульфидли рудаларидан металларни ажратиш учун имконият яратади.
Бу бактериялариниг ўсиши ва активлигини жадаллаштириш, учун уларнинг ҳаёт фаолияти учун оптимал шарт-шароитлар яратилишини талаб этилади қайсики, булар тегишли параметрлар (омиллар) ва танлаб эритиладиган маҳсулотлар хоссалари билан аниқланади.
Бактерияларнинг сульфидли минераллар билан ўзаро таъсирлашиши масаласи бактериал танлаб эритиш назариясининг асосидир.
Бу масалани чуқурроқ ўрганилиши жараёнининг мураккаб механизмини англаб етишга, ҳамда бактериал оксидлаш реакцияларини жадаллаштириш ва уни бошқариш имкониятларини беради.
Ушбу механизмнинг ўрганилишидаги қийинчиликлар, шу билан тушунтириладики, жараёнда учта ўзаро таъсирлашувчи фазадан (газ, қаттиқ ва суюқ) ташқари тирик организм бактериялар ҳужайралари ҳам, актив иштирок этиб, ўз фаолиятида учала фаза компонентларидан ҳам фойдаланади.
Бундан ташқари жараёнда бактерия метоболизми (модда алмашинуви ) оралиқ маҳсулотлари-ноорганик ва органик моддалар ҳам иштирок этади.
Ҳозирги вақтда A.ferrooxidans микроорганизмларининг сульфид минералларини оксидлаш ва танлаб эритишдаги роли ҳақида бир нечта ёндашишлар мавжуд. Дастлабки қарашларга асосан сульфид минералларининг оксидланиши ва танлаб эриши микроорганизмлар иштириокида ўтиб, жараён бактериялар сульфид олтингугуртни оксидлаб, ҳосил бўлган маҳсулотлар таъсирида қуйи темир сульфати ва сульфат кислотаси иштирокида кечади.
Шундай қилиб, қуйи темир (II) сульфатининг ва элементар олтингугуртнинг оксидланиш реакциялари натижасида, сульфид минералларининг оксидловчилари – юқори темир (III) сульфати ва сульфат кислотаси ҳосил қилади. Сульфид минералларининг оксидланиши ва танлаб эритиш реакцияларидан ташқари, минераллар юза қисмига ҳужайраларнинг фермент тизимлари ҳам таъсир кўрсатади. Бу сульфидларнинг бактериал оксидланишининг туғри борадиган механизми, ёки “тўғри”, (тўғридан-тўғри) механизми дейилади.
Бактериялар сульфид минералларини темир оксидловчи тизимлари ишламай қолган шароитларда ҳам оксидлаши мумкин. Бундай ҳолатларда, микроорганизмлар томонидан минералларнинг кристалик панжарасига тўғридан туғри таъсир этиши натижасида оксидланади.Сульфид минералларининг бундай оксидлаш механизми ҳал қилувчи ҳисобланиб, оксидланмаган темирни, сульфид ва элементар олтингугуртни оксидланишида биокимёвий реакциялар иккинчи даражали билвосита ролини бажаради.
Лекин, ушбу механизмларнинг сульфид минералларининг оксидланишидаги ҳиссасини аниқлаш қийин. Бунда, микроорганизмлар иштирокида, анорганик бирикмаларнинг реакциялар натижасидаги ўзгариши бир хил табиатга эга бўлгани ҳисобга олинади ва улар минерал юзасида, ёки бўтананинг суюқ фазасида кечади.
Шунинг учун бактериал оксидланиш жараёни ва минерал субстратнинг танлаб эришини шартли равишда ўзаро таъсирлашувчилар сифатида тасаввур қилиш мумкин:
ҳужайралар ва уларнинг чиқинди-метаболитларини минерал юзасидаги кристаллик панжара элементлари билан таъсири;
ҳужайраларни, юқоридаги элементлар ва суюқ фазадаги чиқинди-метаболит маҳсулотлари билан таъсири;