Физико-биохимическая горная технология

ФИЗИКО-БИОХИМИЧЕСКАЯ ГОРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (а. physiсоbiochemical mining technology; н. physikalischbiochemische Bergbautechnologie; ф. technologie miniere physiсоbiologique; и. technologia minera fisiсо-bioquimica) — научное направление, изучающее вопросы извлечения полезных ископаемых из недр путём перевода главным образом твёрдых компонентов в газы, жидкости или их смеси под действием физических, химических и биологических процессов. Включает: изучение полезных ископаемых и их оценку с позиций возможности использования физического, химического, биологического или комбинированного воздействия на них; выделение и изучение морфологических свойств живых веществ, способствующих извлечению полезных ископаемых из недр и полезных компонентов из минерального сырья (биохимическая горная технология); определение возможных экологических последствий разработки месторождений и оценку экономической эффективности физико-биохимической горной технологии.

В качестве биологических рабочих агентов в физико-биохимической горной технологии используются бактерии, микроорганизмы, грибки, иммобилизованные клетки, биологические катализаторы, а также вещества из трав, водорослей и т.п. Горные работы при физико-биохимической горной технологии выполняются общепринятыми способами (подземным, открытым или скважинным), но с учётом тех особенностей, которые накладывают применяемые способы перевода твёрдых полезных ископаемых в требуемое физическое состояние. При вскрытии месторождений и горно-подготовительных работах создаётся доступ рабочим агентам (растворителям, теплоносителям, микроорганизмам и др.) к залежам полезным ископаемым с одновременной выдачей добытого полезного ископаемого или его компонентов. При этом обычно используются скважины различного диаметра, шахтные стволы, наклонные и горизонтальные горные выработки. При подземной разработке применяется предварительная подготовка массива (воздействие взрывом, нарезка щелей и т.п.) для улучшения фильтрационных характеристик горных пород; при открытой — подготовка площадок и создание специальных условий для улучшения контактов реагентов с полезными ископаемыми, хранящимися в отвалах или складах. Добычные работы заключаются в использовании методов физико-биохимического воздействия (растворение, выщелачивание, воздействие физическими полями, использование волновых процессов, применение биохимических средств и др.) на полезных ископаемых в недрах или на поверхности.

Физико-биохимическая горная технология развивается применительно к задачам рудной, угольной и нефтяной промышленности, а также для биологической рекультивации земель, нарушенных ведением горных работ, биологической очистки вод и газов, биохимических и микробиологических поисков. Методы рудной физико-биохимической горной технологии используются главным образом для выщелачивания подземного металлов из руд и выщелачивания концентратов (см. Бактериальное выщелачивание, Кучное выщелачивание), биосорбции металлов, улучшения флотируемости руд, очистки стоков предприятий горнорудной промышленности и др. Угольная физико-биохимическая горная технология используется для обессеривания углей, снижения концентрации метана в угольных пластах и выработанных пространствах, биоконвертирования угля в жидкие и газообразные энергоносители, рекультивации земель, очистки шахтных вод и газовых смесей, выделения из твёрдых отходов угледобычи ценных минеральных веществ, получения белково-витаминных концентратов и др. Нефтяная физико-биохимическая горная технология применяется для вторичной добычи нефти.

Физико-биохимическая горная технология, по сравнению с другими горными технологиями, обладает наименьшими капитальными и эксплуатационными затратами, способствует рациональному использованию недр и позволяет значительно повысить эффективность природоохранительных мероприятий и комплексного использования полезных ископаемых.

Истоки физико-биохимической горной технологии восходят к 16 веку, когда в Венгрии была использована система орошения для получения меди из руд. Зарождение физико-биохимической горной технологии связано с установлением немецким учёными В. Рудольфсом и А. Хальброннером факта бактериального выщелачивания металлов из руд. Практическое выщелачивание меди из руд начато в США в 20-е гг., урана — в 60-е гг. в Канаде.

В CCCP физико-биохимическая горная технология начала применяться с конца 30-х гг. для борьбы с метаном в угольных шахтах, с 40-х гг. для извлечения меди на Урале. В 60-е гг. начато использование методов физико-биохимической горной технологии для микробиологической очистки фенольных вод на предприятиях "Подземгаза", а также для микробиологической рекультивации земель на предприятиях угольной промышленности. В 70-80-е гг. физико-биохимическая горная технология применяется для биохимического окисления метана в угольных пластах и выработанных пространствах. С 80-х годов независимо друг от друга в CCCP и США начато биоконвертирование угля в жидкие и газообразные энергоносители. Значительный вклад в физико-биохимическую горную технологию в CCCP внесли Н. В. Мельников, М. В. Иванов, В. В. Ржевский, С. А. Христианович, В. Ж. Аренс.

На основе физико-биохимической горной технологии в 70-х гг. сформировалось новое научное направление — биогеотехнология.