Кратък обзор и резюмета на представените публикации основните направления в представените публикации включват

57. Georgiev, P.S., Groudev, S.N., Spasova, I.I. and Nicolova, M.V., Remediation of a cinnamon soil heavily polluted with radionuclides and heavy metals. In: International Conference 100 years Soil Science in Bulgaria (16-20 May, 2011), part 2, pp. 722-726, 2011.

58.Groudev, S.N., Georgiev, P.S., Spasova, I.I. and Nicolova M.V., In situ bioremediation of a heavily contaminated soil in a uranium deposit, In: Proceedings of the XXVI International Mineral Processing Congress, New Delhi, India, 24 – 28 September 2012.

Два експериментални участъка, състоящи се от слабо кисела почва тежко замърсена с радионуклиди (главно уран и радий) и цветни метали (главно мед, цинк и кадмий), бяха третирани in situ при реални полеви условия чрез използване активността на някои представители на местната микрофлора. Тази активност беше засилена чрез подходящи промени в нивата на някои съществени екологични фактори, такива като рН и съдържание на вода, кислород и съдържание на хранителни вещества в почвата. Третирането беше свързано с разтваряне и отстраняване на замърсителите от горния почвен пласт (хоризонт А) в резултат на съвместното действие на почвените микроорганизми (главно ацидофилни хемолитотрофни бактерии) и излугващи разтвори (разредена сярна киселина) използвани за оросяване на почвата. В един от участъците разтворените замърсители бяха отстранени от почвения профил чрез дренажните почвени води и бяха подложени на пречистване чрез изкуствено мочурище, разположено в близост до този участък. В другият участък разтворените замърсители бяха придвижени до дълбоко разположения почвен хоризонт В₂, където бяха утаени като съответните неразтворими форми (уранът като уранинит, а цветните метали като съответните сулфиди) в резултат на дейността на сулфатредуциращи бактерии обитаващи този почвен подхоризонт. Тази активност беше засилена чрез инжектиране на водни разтвори на ацетат, лактат, амониеви и фосфатни йони в този подхоризонт.

59. Georgiev, P.S., Spasova, I.I., Nicolova, M.V. and Groudev, S.N.,In situ treatment of polluted soil with power generation, In: Proceedings of 8^th Symposium “Recycling Technologies and Sustainable Development”, pp. 253 - 258, Borsko Jezero, 3 – 5 July 2013.

Почва замърсена с радионуклиди и тежки метали (главно уран, мед, цинк, кадмий) бе третирана in situ, чрез стимулиране на активността на местната почвена микрофлора, посредством увеличаване на пропускливостта, аерацията, влажността и хранителните вещества в горния почвен хоризонт (хоризонт А). Тази активност оказа въздействие върху разтварянето и мигрирането на замърсителите в долният почвен хоризонт В₂, където те бяха утаени като съответните неразтворими форми (UO₂ и сулфиди на цветните метали). Утаяването се дължеше на активността на сулфатредуциращите бактерии, обитаващи този анаеробен почвен хоризонт, и използващи различни органични вещества като енергийни източници. Част от електроните и протоните отнети от тези донори бяха използвани за генериране на енергия чрез конструирана микробна горивна клетка.

60. Грудев С.Н., Георгиев П.С., Спасова И.И., Николова М.В., Биотехнологично пречистване in situ на алкална почва, силно замърсена с радионуклиди и тежки метали, Научна сесия и кръгла маса "Перспективи на уранодобива в България", 2014, София, Том: Сборник с доклади, стр. 97 – 106.

Настоящата публикация съдържа някои данни от изследвания върху възможността за биотехнологично пречистване in situ на алкална почва, силно замърсена с радионуклиди и тежки метали.

61. Groudev, S.N., Georgiev, P.S., Spasova, I.I. and Nicolova, M.V., Decreasing the contamination and toxicity of a heavily contaminated soil by in situ bioremediation, Journal of Geocemical Exploration, 2014, vol. 144, pp. 374 – 379.

Експериментален участък съдържащ излужена канелена горска почва, замърсена с радионуклиди (главно U и Ra) и цветни метали (главно Cu, Zn и Cd) бе третирана in situ в реални условия, чрез използване активността на местната почвена микрофлора. Тази активност бе увеличена, чрез промяна на някои основни екологични фактори като рН, вода, кислород и хранителни вещества в почвата. Третирането бе свързано с разтварянето и отстраняването на замърсителите от горният почвен слой (хоризонт А) поради съвместното действие на почвените микроорганизми и излугващите разтвори, използвани за оросяване на почвата (главно ацидофилни хемолитотрофни бактерии и разредена сярна киселина). Разтворените замърсители мигрираха чрез дренажните разтвори в дълбоко разположения почвен хоризонт В₂, където се утаяваха в съответните неразтворими форми (урана като уранинит и цветни металите в съответните сулфиди) в резултата на активността на сулфатредуциращите бактерии обитаващи този почвен хоризонт. Разтворите от подхоризонт В₂ съдържаха ниски концентрации на неорганични замърсители, но високи концентрации на разтворени органични вещества и бяха третирани в изкуствено мочурище. Ефикасно третиране на отпадъчните води от подхоризонт B₂ може да бъде постигнато и чрез микробна горивна клетка, в която пречистването е свързано с производството на електроенергия.

62.Groudev, S. N., Georgiev, P. S., Spasova, I.I. and Nicolova, M.V., Bioremediation of an alkaline soil heavily polluted with radionuclides and heavy metals , In: Proceedings of XVI Balkan Mineral Processing Congress, Belgrade, Serbia, June 17 – 19, 2015, vol. II, pp. 1003 – 1006.

Алкална почва, силно замърсена с радионуклиди (главно U и Ra) и токсични тежки метали (Cu, Zn, Cd, Pb), бе подложена на комбинирано химично и биологично излугване за отстраняване на тези замърсители. Първоначално експериментите баха проведени в колби на шейкър, а след това в PVC перколационни колони, съдържащи по 38 кг почва. Към колоните бе добавена смес от твърди биоразградими органични субстрати (растителен компост, сено, слама) и смесена култура на хетеротрофни бактерии, продуциращи пероксиди и органични киселини. Излугващите разтвори перколиращи през колоните съдържаха карбонатни и хидрокарбонатни йони и разтворен кислород. Излугването бе извършено при температура 21°С. рН на почвата по време на третирането варираше в диапазона от 7.5 - 8.2.

Отстраняването на замърсителите беше много ефикасно и след 90 дни остатъчните концентрации на всички замърсители бяха намалени под съответните допустими нива. Отстраняването на урана бе свързано с окислението на U⁴⁺до 6⁴⁺последвано от разтварянето му под формата на различни комплекси , главно с карбонат, но също и с карбонат и калций и с различни органични мономери, главно карбонови и хуминови киселини. Разтварянето на радия също бе свързано с образуването на такива комплекси. Тежките метали се разтваряха главно като комплекси с органичните киселини, генерирани от съществуващите в колоните микроорганизми.

63. Nicolova, M.V., Spasova, I.I., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., 2016. Microbial removal of toxic metals from a heavily polluted soil, In: Journal of geochemical exploration, In Press.

Проби от излужена канелена горска почва, силно замърсени с уран и някои токсични тежки метали (главно мед, цинк и кадмий), бяха подложени на пречистване чрез биологично излужване с ацидофилни хемолитотрофни бактерии. Излугването на почвата се осъществи чрез стимулиране активността на тези бактерии за извличане и отстраняване на замърсителите от хоризонта А до дълбоко разположения хоризонт В₂, в който замърсителите се утаяваха чрез стимулиране активността на местните сулфат-редуциращи бактерии. Третирането се проведе в оранжерия, разделена на няколко участъка, съдържащи по 150 кг почва. При процеса на пречистване бе изследван ефектът на някои съществени фактори на околната среда, като рН, влажност, температура и съдържание на хранителните вещества. Беше установено, че при оптимални условия и в период от 170 дни, съдържанието на замърсители намалява под съответните допустими нива. Така пречистената почва се характеризираше с много по-голямо производство на биомаса от различни растения (люцерна, детелина, червена трева, вейка), отколкото нетретирана замърсена почва.

64. Georgiev, P.S., Groudev, S.N., Spasova, I.I. and Nicolova, M. V., 2016. Remediation of a grey forest soil contaminated with heavy metals by means of leaching at acidic pH, In: Journal of Soils and Sediments, Vol. 16, pp 1288 – 1299.

Impact Factor 2.552

Целта на това изследване бе излугване на тежките метали от горен почвен слой чрез прилагане като подход на ацидолиза или комбинация от ацидолиза / комплексолиза , за in situ третиране на почвата. Изследвано бе влиянието на ацидолизата на железните хидроокиси от горния почвен слой върху извличането на тежки метали при кисело рН на почвата, понижено със сярна киселина, с или без наличието на наситнена слама

65. Georgiev, P.S., Spasova, I.I., Nicolova, M. V. and Groudev, S.N., 2016. In situ bioremediation of a soil heavily contaminated with non-ferrous metals and arsenic, Annual of the University of Mining and Geology, Sofia, vol. 59, part II, pp. 160 – 162.

Два експериментални участъка на кисела почва, тежко замърсена с цветни метали (главно мед, цинк и кадмий) и арсен бяха третирани in situ при реални полеви условия, използвайки активността на естествената почвена микрофлора. Тази активност беше повишена посредством подходящи промени на някои основни екологични фактори като рН и съдържания на вода, кислород и хранителни вещества в почвата. Третирането на почвата беше свързано с разтваряне и отстраняване на замърсители от горните почвени пластове (хоризонт А) поради съвместтното действие на почвените микроорганизми (главно на ацидофилните хемолитотрофни бактерии) и на излугващите разтвори, използвани за оросяване на почвата (разредена сярна киселина). Разтворените замърсители бяха отстранени от почвения профил на единия от участъците (№ 1) чрез дренажните води. Разтворените замърсители в участък № 2 бяха оставени да се придвижат до дълбоко разположения почвен подхоризионт В₂, където бяха утаени като съответните неразтворими сулфиди в резултат на активността на сулфатредуциращите бактерии, обитаващи този почвен подхоризонт. Тази активност беше повишена чрез инжектиране на водни разтвори на разтворени органични съединения (лактат и ацетат) и амониеви и фосфатни йони през отвесни сондажи, достигащи до този почвен подхоризонт.

Направлението включва 36 публикации, представени в 3 поднаправления.

1. 
   Комплексно оползотворяване на цветни и благородни метали от минерални суровини
   

67. Spasova, I.I., Nicolova, M.V. and Groudev, S.N., Biotechnological treatment of a polymetallic sulphide ore, In: Mineral Processing in Sustainable Development, ed. K. Fetahu, pp. 574–580, Polytechnic University, Tirana, 2005.

Насипище състоящо се от 14 тона богата на пирит медна сулфидна руда, съдържаща също злато и сребро фино впръснати в пирита, беше излужена чрез ацидофилни хемолитотрофни бактерии за разтваряне на медта и за освобождаване на благородните метали от сулфидната матрица. За 8 месеца бяха излужени 62.8% от медта. Степента на окисление на сулфидите в края на този период достигна 57%. Медта беше утаена от продукционните разтвори чрез циментация с метално желязо. Третираната руда беше промита с вода и след това беше подложена на излугване посредством алкални разтвори съдържащи аминокиселини от микробен произход и тиосулфат за разтваряне на златото и среброто. По този начин, за 35 дни, бяха излужени 77.0% от златото и 55.4% от среброто. За утаяване на благородните метали и получаване на смесени златно сребърни концентрати продукционните разтвори бяха подложени на циментация с метален цинк. Отпадните води от различните технологични етапи бяха третирани посредством изкуствено мочурище разположено в близост до насипището.

68. Spasova, I.I., Nicolova, M.V., Veglio, F. and Groudev, S.N., Leaching of gold from a polymetallic sulphide ore, Annual of the University of Mining and Geology “Saint Ivan Rilski”, vol.49, part I, pp. 213-216, Sofia, 2006.

Халда, състояща се от 5 тона богата на пирит медна руда, съдържаща също злато и сребро фино впръснати в пирит и арсенопирит, бе излужена посредством смесена култура на ацидофилни хемолитотрофни бактерии, за да се разтвори медта и да се освободят благородните метали от сулфидната матрица. 70,1% от медта бе излужена от рудата за осем месеца. Степента на окисление на сулфидите в края на този период достигна около 59%. Тази предварително окислена руда бе промита с вода, след което бе излужена посредством алкални разтвори, съдържащи аминокиселини от микробен произход и тиосулфат, за да разтворят златото и среброто. 79.4% от златото и 59.4% от среброто бяха излужени по този начин за 30 дни. Набогатените на тези метали разтвори, изтичащи от халдата, бяха обработени чрез циментация с метален цинк (Zn⁰), за да се утаят благородните метали като смесени златно-сребърни концентрати. Отпадните води от различните технологични етапи бяха третирани посредством конструирано мочурище, разлоложено в близост до халдата.

69. Spasova, I.I., Nicolova, M.V. and Groudev, S.N., Microbial processing of a sulphide gold-bearing copper ore, In: Valorisation and Recycling of Industrial Wastes Conference, VARIREI 2009, 21 – 23 September, L’Aquila, Italy, 2009.

Сулфидна руда, съдържаща 0.32% мед и 4.2 g/t злато, беше подложена на бактериално излугване за извличане на медта и освобождаване на златото от сулфидната матрица. За 135 часа 84.2% от медта беше излужена чрез смесена култура на ацидофилни хемолитотрофни бактерии в реактор с разбъркване от рудна проба смляна до под 37 µm. Степента на сулфидно окисление в края на излугването достигна 82%. Последвалото излугване на златосъдържащия твърд остатък посредством алкален разтвор съдържащ тиосулфат и амино киселини от микробен произход като златокомплексиращи агенти постигна извличане на златото по-високо от 90%. Сходен подход спрямо рудна проба с размер на частиците под 10 mm беше приложен в перколационни колони съдържащи натрошената руда. 68.4% беше излужена за 10 месеца чрез ацидофилни хемолитотрофни бактерии и 77.4% от златото беше излужено за 25 дни посредством алкален разтвор, съдържащ тиосулфат и микробни амино киселини като комплексиращи агенти.

70. Спасова, И., Николова, М., Грудев, С., Извличане на мед и благородни метали от сулфидна руда посредством комбинирано биологично и химично излугване, Годишник на МГУ, “Св. Иван Рилски”, т.52, св.ІІ, стр. 215 -218, 2009.

Сулфидна руда от находище Злата, съдържаща 0.32% мед, 4.2 g/t злато и 9.1 g/t сребро, първоначално бе подложена на бактериално излугване в перколационни колони посредством ацидофилни хемолитотрофни бактерии, за да се разтвори медта и да се освободят благородните метали, капсулирани в сулфидната матрица. 68.0% от медта бе извлечена за 10 месеца по този начин от рудна проба с едрина под 10 mm. Продукционните медсъдържащи разтвори бяха третирани чрез циментация с метално желязо (Fe^o), като бяха получени циментационни медни концентрати, съдържащи 80 – 82% мед. След излугването на медта, рудата бе подложена на комбинирано алкално химико-биологично излугване за извличане на благородните метали чрез разтвори, съдържащи тиосулфат и аминокиселини от микробен произход като комплексиращи агенти и купри йони като окислители спрямо тези метали. 77.7% от златото и 55.5% от среброто бяха извлечени за 25 дни посредством това излугване. Продукционните разтвори след излугването бяха третирани с метален цинк (Zn^o), за да се получат смесени златно-сребърни концентрати

71. Spasova, I.I., Nicolova, M.V., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Comparative variants of biological and chemical leaching of three different copper concentrates, In: Annual of University of Mining and Geology “Saint Ivan Rilski”, vol. 54, pp. 183 – 186, 2011.

Два медни сулфидни концентратата и един меден концентрат съдържащ мед главно в елементарна форма, бяха подложени на различни варианти на бактериално и химично излугване в периодичен режим биореактор с механично разбъркване. Най-ефикасно излугване на мед от сулфидните концентрати бе постигнато посредством смесена култура на мезофилни химолитотрофни бактерии, развиващи се в присъствие на концентрата. Разтварянето на медта от третия концентрат бе ефикасно чрез химично излугване (посредством сярна киселина и фери йони), както и чрез хемолитотрофните бактерии при кисело рН, поддържано чрез сярна киселина добавена отвън. Различните варианти на биологично и химично излугване на третия концентрат постигнаха сходни извличания на медта.

72. Spasova, I.I., Nicolova, M.V., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Bacterial pretreatment of gold-bearing pyrite/arsenopyrite concentrate for improving the subsequent gold extraction, In: XIV Balkan Mineral Processing Congress, June 14 – 16, Tuzla, Bosnia and Herzegovina, pp.600 – 603, 2011.

Златосъдържащ пиритен и арсенопиритен концентрат, съдържащ 35 g/t злато и 82 g/t сребро беше ефикасно третиран посредством смесена култура на мезофилни ацидофилни хемолитотрофни бактерии в система за непрекъснато култивиране състояща се от четири биореактори с разбърквани серийно свързани. Установено беше че окислението на около 95% от арсенопирита и 20% на пирита след 132 часа на излугване при 38оС беше достатъчно за да се освободят почти напълно благородните метали от сулфидната матрица. Цианирането на предварително третирания концентрат доведе до извличане на 91.8% от златото и 80.2% на среброто, докато цианирането на нетретирания концентрат даде извличане 28.4% на златото и 24.0% на среброто.

73. Spasova, I.I., Nicolova, M.V., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Two-stage combined biological and chemical leaching of a refractory gold-bearing sulphide ore, In: Annual of the University of Mining and Geology, Vol. 55, pp. 166 – 171, 2012.

Сулфидна руда съдържаща 4.1 g/t злато, по-голяма част от което финно впръснато в пирита, бе подложена на двустадиална обработка за извличане на благородните метали. Първата фаза бе свързана с окисление на сулфидите чразе ацидофилни хемолитотрофни бактерии и разкриване на златото и среброто от сулфидната матрица. През втората фаза се извършваше разтваряне на разкирите злато и сребро черз разтвори съдържащи тиосулфат и амино киселини като комплексиращи агенти. За 15 дни бяха извлечени около 90 % от златото и 65 % от среброто от 10 kg проба в перколационни колони

74. Spasova, I.I., Nicolova M.V., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Bacterial pretreatment and thiosulphate leaching of a refractory gold-bearing sulphide ore, In: Analele Universitati Targu Jiu, Romania, No 3, pp. 356 – 365, 2012.

Сулфидна руда, съдържаща 4.1 г/т злато по-голямата част от което фино впръснато в пирит, беше подложена на двустадийна обработване за извличане на тези благородни метали. Първият етап беше свързан с освобождаването на златото и среброто от сулфидната матрица в резултат на сулфидното окисление чрез ацидофилни хемолитотрофни бактерии. Освободените злато и сребро бяха разтворени през вторият етап чрез разтвори, съдържащи тиосулфат и аминокиселини като комплексиращи агенти. Около 90.0% и 70.0% от среброто бяха извлечени по този начин за 20 дни от 100 кг проби излугвани в перколационни колони.

75. Spasova, I.I., Nicolova M.V., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Combined biological and chemical treatment of copper and precious metals-bearing sulphide concentrate, In: 16^th Conference on Environment and Mineral Processing, Ostrava, Check Republic, 7 – 9 June 2012.

Сулфиден концентрат, съдържащ основно пирит и халкопирит, както и 32 г/т злато и 80 г/т сребро, фино впръснати в сулфиди(главно пирит), беше подложен първоначално на бактериално излугване чрез умерено термофилни ацидофилни хемолитотрофни бактерии, за да се разтвори медта и да се освободят благородните метали от сулфидната структура. 86.5% от медта беше разтворена по този начин и 55.4% от пирита беше окислен за 7 дни при непрекъснато излугване при 55оС. Разтворената мед беше извлечена от продукционния разтвор чрез течностна екстракция плюс електролиза. 92.7% от златото и 81.1% от среброто бяха извлечени от твърдия остатък след бактериалното излугване посредством разтвори съдържащи тиосулфат и аминокиселини като комплексиращи агенти за тези благородни метали. Смесени златно сръбърни концентрати бяха получени чрез третиране на продукционните разтвори чрез циментация с метален цинк.

76. Spasova, I.I., Nicolova, M.V., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Biological leaching of chalcopyrite by means of extremely thermophilic archaea, Annual of the University of Mining and Geology, Sofia, vol. 56, part II, pp.61 - 64, 2013.

Халкопиритен концентрат, съдържащ 31.1% мед, 29.3% желязо и 32.9% сяра като главни компоненти, беше подложен на биологично излугване чрез смесена култура на екстремално термофилни археи, отнесени към родовете Sulfolobus, Acidianus и Metallosphaera . Излугването беше проведено при условия на периодичен и непрекъснат режим в реактори с прегради и с механично разбъкване и усилена аерация с възлух, обогатен с въглероден двуокис, при 80^оС и плътност на пулпа в границите от 5 – 20%. Най-ефикасното извличане на мед от 88.4% беше постигнато при непрекъсното излугване с контактно време 10 денонощия и плътност на пулпа 10%. Разтворената мед беше извлечена от продукционния разтвор чрез течностна екстракция и електролиза.

77. Groudev, S.N., Spasova, I.I., Georgiev, P.S. and Nicolova M.V., Bacterial leaching of copper sulphide ore at low temperatures, Annual of the University of Mining and Geology, Sofia, vol. 56, part II, pp.58 – 60, 2013.

Сулфидна руда съдържаща 0.82 % мед, представена главно в халкопирит и във вторичните сулфиди ковелин и халкозин, беше подложена на бактериално излугване при различни температури (от 7 до 28 ^оС) в реактори с прегради и с механично разбъркване и усилена аерация. При 7 ^оС най-високото извличане на мед от 32.5 % за 30 дни бе постигнато черз нетипична психротолерантна смесена култура на Acidithiobacillus ferrooxidans и Acidithobacillus thiooxidans. Извличането на мед чрез тази култура при 14 ^оС достигна 51.2 %, но беше почти същото при 21 ^оС и беше понижено до 44.2 % при 28 ^оС. Същевременно една много активна типична мезофилна култура, състояща се от бактерии от същите таксономични видове, излужи 82.8 % от медта при 28 ^оС, но само 21.2 % при 7 ^оС. Тези данни показват, че някои природни психротолерантни щамове могат да бъдат ефикасно използвани в операции за излугване на насипища и in situ при ниски температури

78. Spasova, I.I., Nicolova, M.V., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Biotechnological processing of a refractory gold-bearing sulphide ore, In: Proceedings of XV Balkan Mineral Processing Congress, vol. II, pp. 838 - 839, Sozopol, Bulgaria, 12 – 16 June, 2013.

Сулфидна руда съдържаща 3.2 g/t злато и 14.0 g/t сребро, по-голямата част от които, фино впръснати в сулфидните минерали (главно пирит, арсенопирит и галенит) бе подложена на дву-стадийно третиране с цел извличането на тези метали. преработването бе осъществено в перколационни колони съдържащи 10 kg проба с едрина минус 15 mm. Първият етап бе свързан с разкриването на златото и среброто от сулфидната матрица, в резултат на сулфидното окисление от ацидофилните хемолитотрофни бактерии. Бе установено, че са необходими 90 дни за разкриването на благородните метали. През втория етап разкритите благородни метали бяха третирани, посредством разтвори съдържащи тиосулфат и аминокиселини като комплексиращи агенти. 91.8% от златото и 73.4% от среброто бе извлечено за 15 дни. Продукционните разтвори бяха подложени на циментация с метален цинк.

79. Groudev, S.N., Spasova, I.I., Georgiev, P.S. and Nicolova M.V., Biological leaching of copper from a chalcopyrite concentrate at different temperatures, In: Proceedings of XV Balkan Mineral Processing Congress, vol. II, pp. 773 - 775, Sozopol, Bulgaria, 12 – 16 June, 2013.

Сулфиден концентрат съдържащ 21.7 % мед (включително 17.0 % в халкопирит), 25.5 % желязо и 32.9 % сяра, като главни компоненти, беше подложен на бактериално излугване чрез различни култури на ацидофилни хемолитотрофни бактерии и археи. Излугването беше проведено в реактори с механично разбъркване с хранителна среда 9К (без желязо), при 10 % плътност на пулпа и при различни температурни режими (37, 50 и 75 ^oC) съответно за мезофилните, умерено термофилните и екстремно термофилните бактерии. Мезофилните и умерено термофилните култури ефикасно излугваха медта от сулфидните минерали (халкозин, ковелин), които също присъстваха в концентрата, но в по-ниски концентрации (3.8% от общото съдържание на мед). Извличането на медта от халкопирита от тези бактери бе относително ниско (между 44 – 48 %). Археите (отнасящи се към родовете Sulfolobus и Metallosphaera) бяха много по-ефикасни и за 10 дни излужиха 75.2% от медта съдържаща се в халкопирита. Тези резултати показаха, че в бъдеще биологичното излугване на халкопиритни концентрати чрез екстремно термофилни археи, може да бъде подходящо за прилагане в промишлен мащаб.

80. Spasova, I.I., Nicolova, M.V., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Biotechnological processing of a gold-bearing pyrite concentrate., Annual of the University of Mining and Geology, Sofia, 2014, vol. 57, part II, pp.130 - 132.

Златосъдържащ пиритен концентнрат с 10.4 g/t злато и 18.5 g/t сребро фино впръснати в сулфидната матрица беше подложен на окисление на пирита чрез смесена култура на екстремално термофилни хемолитотрофни археи за да освободят и разкрият тези благородни метали. Окислението беше проведено в система от четири биореактора с разрбъркване при 75 ^oC и условия на непрекъснат поток. Разкритите злато и сребро бяха след това ефикасно извлечени от третирания концентрат чрез тиосулфат и аминокиселини като комплексиращи агенти. Разтворените благородни метали бяха извлечени от продукционните разтвори посредством течностна екстракция и електролиза. Това преработване водеше до утаяването на златото и среброто като сплавта дорé.

81. Nicolova, M.V., Spasova, I.I., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Participation of microorganisms in leaching the copper mixed ore using the sulphuric acid, In: Proceedings 47^th International October Conference on Mining and Metallurgy – IOC 2015, Bor, Serbia, pp. 307 – 310.

Медна руда, съдържаща 0.34% мед, от която 19% присъстваща в сулфиди, бе подложена на излугване чрез сярна киселина в колби на шейкър и в перколационни колони, съдържащи по 100 kg руда. Освен химичното излугване при отсъствие на микроорганизми, бяха проведени експерименти с рудни проби, съдържащи жизнеспособни микроорганизми от естествената микрофлора и/или с проби, инокулирани с ацидофилни хемолитотрофни бактерии. Установено бе, че излугването в присъствието на такива бактерии се характеризира с увеличаване на добива на мед и намаляване на потреблението на сярна киселина в сравнение с нивата на тези параметри при химичното излугване.

82. Spasova, I.I., Nicolova, M.V., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Comparative variants of joint chemical and biological extraction of precious metals from sulphide concentrate, In: Proceedings/47^th International October Conference on Mining and Metallurgy – IOC 2015, 4^th - – 6^th October 2015, Bor, Serbia, Mining and Metallurgy Institute, pp. 299 - 302, October, 2015.

Пиритен флотационен концентрат, съдържащ 22.60 g/t злато и 1243.80 g/t сребро, бе подложен на излугване по два различни начина: чрез разтвори, съдържащи различни химични окислители (KMnO₄, NaOH, H₂O₂) и разтворители (NaCN, тиосулфат, протеинов микробен хидролизат), както и чрез двустадиен процес, включващ разкриване на благородните метали, капсулирани в пирита, чрез предварително микробно третиране с хемолитотрофни бактерии, последвано от излугване с посочените по-горе разтворители. Най-добри резултати баха постигнати чрез втория подход, използващ бактериално окисление при непрекъснат режим, последвано от разтваряне на разкритите благородни метали чрез разтвор, съдържащ както тиосулфат, така и протеинов микробен хидролизат. При този начин бе постигнато извличане на златото и среброто съответно 92.7% и 79.0%.

83. Spasova, I.I., Nicolova, M.V., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Comparative variants of microbial pretreatment of a gold-bearing sulphide concentrate under different growth and technological conditions, In: Proceedings of XVI Balkan Mineral Processing Congress, Belgrade, Serbia, June 17 – 19, 2015, vol. II, pp. 787 – 790.

Сулфиден концентрат, съдържащ 16.8 g/t злато и 29.7 g/t сребро, фино диспергирани в пирит и арсенопирит, беше подложен на предварително микробно третиране за разкриване на благородните метали от сулфидната кристална матрица. В тези експерименти бяха използвани три различни вида микробни култури, способни да окисляват сулфидите: мезофилни хемолитотрофни бактерии с температурен оптимум за техния растеж и активност около 30-35°C; умерени термофилни бактерии с оптимум около 50 - 55^oC и екстремно термофилни археии с температурен оптимум 70 - 80^oC.

Предварителното микробно третиране на концентрата бе извършено в реактори с механично разбъркване и допълнително аериране. Окислителната активност на културите, освен температурата, бе повлияна и от някои екологични, т.е. технологични фактори като рН, степен на аерация (с въздух, обогатен с CO₂), съдържание на разтворени компоненти и плътност на пулпата на минералните суспензии. Установено бе, че по време на последващото излугване на предварително обработения концентрат с различни реагенти, разтварящи злато (цианид, тиокарбамид, тиосулфат), окисление на сулфидите от около 35-40% е достатъчно за постигане степен на извличане на златото по-високо от 90%).

Най-високата степен на окисление на сулфидите бе постигната при използването на смесена култура екстремно термофилни археи при 80°С, но при относително ниска плътност на пулпа (в рамките на 5-7%). При по-висока плътност на пулпа (в рамките на 10 - 25%) най-високите стойности бяха постигнати чрез умерено термофилни бактерии при 50 - 55°C.

2. 
   Преработване и оползотворяване на минерални и техногенни отпадъци
   

85. Spasova, I.I., Nicolova M.V., Georgiev P.S., Groudev S.N., Biological and chemical leaching of metals from electronic scrap, in: XII Balkan Mineral Processing Congress, Delphi, Greece, 10 – 14 June, 2007, Proc. ed. G.N. Anastassiakis, pp.571-576.

Смесена проба от електронен скрап, получен от различни източници, бе смляна до размер на частиците < 100µn и бе подложена на излугване чрез различни излугващи разтвори в реактори с механично разбъркване. Най-добри резултати бяха получени при първоначално третиране с подкислени разтвори на ферисулфат разтваряне на цветните метали (основно мед, цинк и никел). Третирането бе извършено при плътност на пулпа 20% и температура 37°С. Излугващият разтвор бе получен в резултат на предварително бактериално окисление на двувалентните железни йони до тривалентни чрез смесена култура на ацидофилните хемолитотрофи Acidithiobacillus ferrooxidans и Leptospirillum ferrooxidans. За 120 часа беше постигнато над 98% разтваряне на металите. Твърдият остатък след киселинното третиране се промиваше с вода и се подлагаше на алкално излугване за разтваряне на златото и среброто. Опитите бяха проведени с разтвори съдържащи тиосулфат като комплексиращ агент за благородните метали, амониеви, медни и сулфитни йони. В рамките на 72 часа бе получено 98.1% разтваряне на златото и 97.4% на среброто. За утаяване на благородните метали, като смесен златно-сребърен концентрат, продукционния разтвор след излужването се третираше чрез циментация с прахообразен метален цинк.

86. .Groudev, S.N., Spasova, I.I., Nicolova, M.V., Georgiev, P.S., and Angelov, A.T., Biological and chemical leaching of non-ferrous and precious metals from electronic scrap, Annual of University of Mining and Geology “Saint Ivan Rilski”, vol. 50, part I, 2007, pp. 191-194.

Проба от смесен електронен скрап от различни източници бе смлян до размер на частиците под 100 микрона и бе подложена на излугване посредством различни излугващи разтвори в реактори с механично разбъркване. Най-добри резултати бяха постигнати когато скрапът бе първоначално излужен посредством подкиселени разтвори на феросулфат, за да се разтворят цветните метали (главно мед, цинк и никел). Тези разтвори бяха генерирани в резултат на окисление на феройони в биореактор с имобилизирани хемолитотрофни бактерии. Посредством такива разтвори за 120 часа излугване бе постигнато извличане на металите над 98 %. Разтворените метали могат да бъдат извлечени посредством екстракция с органични реагенти и електролиза или посредством утаяване като съответните сулфиди. Твърдият остатък след излугването в кисела среда бе промит с вода и бе подложен на алкално излугване с тиосулфат, за да се разтворят златото и среброто. 98.1 % от златото и 97.4 % от среброто бяха разтворени за 72 часа. Продукционните разтвори след излугването бяха обработени посредством цинков прах (Zn⁰ ), за да се утаят благородните метали като смесен златно- сребърен концентрат.

87. Spasova, I.I., Nicolova, M.V. and Groudev, S.N., Extaction of non-ferrous and precious metals from electronic scrap by means of a combined biological and chemical leaching, In: 14^th European Congress on Biotechnology, v.25/s, 13 – 16 September, Barcelona, Spain, 2009.

Проба от смесен електронен скрап от различни източници беше смляна до размер на частиците под 100 µm и беше подложена на двустадийно излугване в реактори с механично разбъркване. За разтваряне на цветните метали (главно мед, цинк и никел) , първоначално скрапа беше излужен посредством подкислени разтвори на фери сулфат. Тези разтвори бяха получени в резултат на предварителното бактериално окисление на феро йони до фери йони посредством ацидофилни хемолитотрофни бактерии. Извличане над 98% на металите беше постигнато за 84 часа и плътност на пулпа 20% при 37^оС. Разтворените цветни метали бяха извлечени от продукциония разтвор посредством течностна екстракция и електролиза, както и чрез утаяване на съответните неразтворими сулфиди. Твърдият остатък след киселинното излугване беше промит с вода и беше подложен на алкално излугване за разтваряне на златото и среброто. Това излугване беше проведено чрез разтвор съдържащ тиосулфат и аминокиселини от микробен произход, като комплексиращи агенти за благородните метали. 98.3% от златото и 97.5% от среброто бяха разтворени за 72 часа. Продукционният разтвор след излугването беше третиран чрез циментация с прахообразен метален цинк за утаяване на благородните метали като смесен златно-сребърен концентрат.

88. Spasova, I.I., Nicolova, M.V., Georgiev, P.S., Groudev, S.N., Two-stage leaching of copper and silver from clinker, an waste product from the zink Metallurgy In: Annual of University of Mining and Geology “Saint Ivan Rilski”, vol. 53, pp.176 – 179, 2010

Проба от клинкер – отпадъчен продукт от пирометалургията на цинка, бе подложена на гравитационно третиране за отделяне на ценните метали (главно мед и сребро) от кокса. Тежката фракция (с едрина на частиците под 0.074 mm), съдържаща 1.20% мед и 95 g/t сребро, бе подложена на двустадийно излугване в реактори с разбъркване за извличане на тези метали. Първият стадий бе проведен посредством различни ацидофилни хемолитотрофни бактерии и 88.0% от медта бе разтворена за 168 часа чрез култура на екстремни термофили при 70 ^оС. Медта беше извлечена от продукционния разтвор чрез течна екстракция и електролиза. Остатъчната неразтворена минерална маса след биологичното излугване бе подложена на излугване чрез алкален разтвор, съдържащ тиосулфат и аминокиселини от микробен произход., като комплексиращи агенти за среброто. 86.2% от среброто бе извлечено по този начин за 48 часа. Среброто бе извлечено от продукционния разтвор чрез циментация с метален цинк (Zn^o).

89. Groudev, S.N., Spasova, I.I., Georgiev, P.S. and Nicolova, M.V., Desulphurization of rich-in-pyrite coals by means of different biotechnological methods, In: 15^th Conference on Environment and Mineral Processing, Ostrava, pp.77 – 82, 2011.

Богати на пирит кафяви въглища от две български находища бяха подложени на десулфуризация посредством два различни биотехнологични метода с използване на ацидофилни хемолитотрофни бактерии. Първият метод беше свързан с бактериалното окисление на пирита до разтворими продукти (железен сулфат и сярна киселина). Окислението беше осъществено по различни начини: в Ерленмайерови колби и биореактори, съдържащи фино смляни въглища (-0.2 мм), и в перколационни колони и насипища, съдържащи съответно 100 кг и 10 тона въглища натрошени до -2.5 см. Най-висока скорост на отстраняване на сярата беше постигната в биореакторите с разбъркване като 79.0% и 68.0 % от тази сяра бяха отстранени при контактни времена съответно 55 и 59 часа. Излугването на насипищата даде 69% и 59.7% отстраняване на сярата за 70 дни. Вторият метод беше свързан с кратко предварително третиране на въглищата (15 мин бяха достатъчни) с бактерии и техни метаболити (разтворени екзополизахариди и протеини) за да превърнат пиритната повърхност от хидрофобна в хидрофилна. Последващата флотация на така третираните въглища доведе до отстраняване на сярата от 79.6% и 69.0%.

90. Spasova, I.I., Georgiev, P.S., Nicolova, M.V. and Groudev, S.N., Biotechnological extraction of non-ferrous and precious metals from electronic scrap, In: Proceedings of 8^th Symposium “Recycling Technologies and Sustainable Development”, pp. 27 – 32, Borsko Jezero, 3 – 5 July 2013.

Проба от електронен скрап (компютри, принтери, копирни машини) бе подложена на дву-стадиално излугване, с цел извличането на цветни (Cu, Zn) и благородни (Au, Ag) метали. Първият етап бе осъществен в три последователно свързани биореактора с разбъркване и непрекъснат режим на култивиране при 70 ^oC, чрез археи и разтвори съдържащи сярна киселина, железни йони и хранителни вещества. Извличането на медта и цинка надвишаваше 98 % и бе постигнато за 96 часа, при 20 – 25 % плътност на пулпа. Разтворените цветни метали бяха извлечени от продукционните разтвори чрез течностна екстракция и електролиза. Златото и среброто бяха извлечени чрез алкални разтвори съдържащи тиосулфат в ректори с разбъркване и последваща циментация с метален цинк.

91. Groudev, S.N., Nicolova, M.V., Spasova, I.I.and Georgiev, P.S.,Bioleaching for extraction of metals and detoxification of activated sludges, Advanced Materials Research, vol. 825, pp. 504 – 507, 2013.

Проби на анаеробно третирана активна утайка съдържаща различни токсични метали (Cu, Zn, Ni, Co, Cr, Mn, Fe), органични и биологични замърсители (главно бактерии от родовета Escherichia, Klebsiella, Streptococcus и Clostridium) бе подложена на различни процедури за детоксикация с цел използването и в селското стопанство. Установено бе, че биологичното излугване на тези утайки при 70 ^oC чрез смесени култури на екстремни термофилни хемолитотрофни бактерии е най-ефикасният начин за намаляване концентрацията на замърсителите под пределно допустимите нива. Излугването бе проведено в реактори с механично разбъркване и повишена аерация (чрез въздух обогатен на CO₂) при периодичен и непрекъснат режим на култивиране. Извличането на някой метали (главно мед и цинк), бе много ефикасно и достигна 90 % при контактно време от 96 – 120 часа. Разтворените мед и цинк бяха извлечени чрез течностна екстракция последвана от електролиза. В същото време, биоусвояемите форми на N, P, K и някои жизнено важни микроелементи бяха налични в третираната утайка, което я правеше подходяща за използване като почвен подобрител. Това бе потвърдено и от проведените експерименти в оранжерии с растения използвани за възстановяване на пост-минни терени.

92. Spasova, I.I., Nicolova, M.V., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Biotechnological processing of electronic scrap, In: Proceedings of XV Balkan Mineral Processing Congress, vol. II, pp. 857 – 859, Sozopol, Bulgaria, 12 – 16 June, 2013.

Проба от смесен електронен скрап (компютри, принтери, копирни машини) бе наситнена до едрина на частиците < 100 микрона, бе подложена на дву-стадиално излугване с цел извличане на цветните (Cu, Zn, Ni) и благородни (Au, Ag) метали. Първият етап бе осъществен в биоректори с разбъркване при различни температурни режими (от 35 до 70^oC) посредством кисели разтвори съдържащи сярна киселина, фери- йони и ацидофилни хемолитотрофни бактерии. Най-добри резултати бяха постигнати при 70 ° С, чрез разтвори съдържащи екстремни термофилни бактерии, като извличането на Cu, Zn и Ni бяха по-високи от 98% в рамките на 120 часа при плътност на пулпа от 20-25%. Разтворените цветни метали бяха извлечени от продукционните разтвори чрез течностна екстракция и електролиза. Твърдият отпадък от първия етап бе подложен на алкално излугване с разтвор съдържщ тиосулфат и аминокиселини с микробен произход като комплексиращи агенти на благородните метали. По този начин 98.4% от златото и 96.5% сребро бе излужено в рамките на 72 часа. Продукционният разтвор бе третиран, чрез циментация с метален цинк, с цел утаяването на благородните метали като смесен златно-сребърен концентрат

93. Groudev, S.N., Spasova, I.I., Georgiev, P.S. and Nicolova, M.V., High quality kaolin produced by microbial treatment., Annual of the University of Mining and Geology,

Различни щамове на „силикатни” бактерии бяха използвани за да подобрят качеството на каолин чрез различни начини на въздействие. Всички щамове образуваха големи слизести капсули, състоящи се от екзополизахариди и бяха отнесени към различни видове на род Bacillus, главно към B. circulans и B. mucilaginosus. Установено беше, че дори кратък контакт от няколко часа на добре развили се култури на тези бактерии водеше до подобряване на якостта на огъване и други керамични свойства на каолина. Подобряването беше свързано с действието на някои секретирани микробни метаболити, като разтворими хетерополизахариди, монозахариди и органични киселини. Най-добрите резултати бяха постигнати чрез продължително култивиране на бактериите в присъствието на каолин с висока относителна влажност и подложен на периодично разбъркване.

94. Spasova, I.I., Nicolova, M.V., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N. 2016. Bioleaching of metals from a waste ore in connection with copper recovery, environment protection and electricity generation, Annual of the University of Mining and Geology, Sofia, vol. 59, part II, pp. 167 – 171.

95. Groudev, S.N., Spasova, I.I., Georgiev, P.S., Nicolova, M.V and Bratcova, S.G., Bioleaching of Polish black shales, In: BIOPROCOP 'O6 Conference, Wroclaw, Poland, 19 June 2006, pp. 79-94.

96. Groudev, S.N., Spasova, I.I., Georgiev, P.S., Nicolova, M.V and Kuzev L. V., Bioflotation of Polish black shales, In: BIOROCOP 06 Conference, Wroclaw, Poland, 19 June 2006, pp. 65-76.

97. Groudev, S.N., Spasova, I.I., Nicolova, M.V., Chmielewski, T. and Luszczkiewicz, A., Recovery of copper by flotation of microbially pretreated black shales, In: Biohydrometallurgy 07, Falmouth, UK, 30 April – 2 May 2007 (published in Minerals Engineering).

Междинен продукт, от флотацията на медна руда от черни шисти бяха подложени на предварително третиране чрез различни микроорганизми с цел да се подобри извличането на мед при последвалата флотация. В това изследване бяха използвани както оригинални така и предварително третирани с киселина междинни продукти. Изходните междинни продукти бяха богати на карбонати и се характеризираха с фино разпространение и диспесгиране на малки по размер медни сулфиди във вместващата скала. Предварително третираните с кисели междинни продукти, бяха почти очистени от карбонати и се характеризираха с много по-добро разкриване на медните сулфиди. При предварителното третиране на междинните продукти бяха използвани следните микроорганизми: ацидофилни и базофилни хемолитотрофни бактерии способни да окисляват Fe²⁺и/или S⁰ и някои неорганични серни съединения, „силикатни” и сулфат-редуциращи бактерии. В повечето случаи предварителното третиране с микроорганизми оказваше положителен ефект върху добива на мед по време на последвалата флотация.

98. Spasova, I., Nicolova, M. and Groudev, S., Bioflotation of a black shale copper ore, In: (IBS 2007), Biohydrometallurgy:From the Single Cell to the Environment, Frankfurt, Germany, 2-5 September, 2007, eds., A. Schippers, W. Sand, F. Glombitza, S. Willsher, In: Advanced Materials Research, vols. 20-21, 2007, pp 358 – 361.

99. Groudev, S.N., Spasova, I.I., Nicolova, M.V., and Georgiev, P.S., Bacterial leaching of black shale copper ore, Annual of University of Mining and Geology “Saint Ivan Rilski”, vol. 50, 2007, pp. 187-190.

Фракция черни шисти от медна руда от находище Любин, Полша, бе излужена в перколационни колони първоначално посредством сярна киселина и после посредством смесена култура на мезофилни, ацидофилни хемолитотрофни бактерии. Фракцията съдържаше 6.64 % мед, 3.05 % сяра, 315 g/t сребро, 10.94 % органичен въглерод и 22.5 % карбонати. Излугващи разтвори, съдържащи фери-йони, сярна киселина, разтворен кислород и бактерии, бяха използвани да оросяват рудата със скорости между 40-120 л/т. 24 часа. 80.2% от медта бе излужена за 150 дни по този начин. Медта беше извлечена от продукционните разтвори посредством циментация с елементарно желязо (Fe⁰) и по този начин бяха получени циментационни медни концентрати, съдържащи около 82 % мед. След излугването в кисела среда рудната фракция бе промита с вода и бе подложена на излугване с тиосулфат, за да се разтвори среброто. За 30 дни бяха излужени 51.6 % от този метал. Среброто бе извлечено от продукционните разтвори посредством циментация с елементарен цинк (Zn⁰).

100. Groudev, S.N., Spasova, I.I., Nicolova, M.V. and Georgiev, P.S., Biological and chemical leaching of copper and silver from black shales, In: 12^th Conference on Environment and Mineral Processing, eds., P. Fecko and V. Cablik, part I, pp. 161 – 166, Ostrava, Check Republic, 2008.

Проба от черни шиски съдържаща 1.04 % мед, 80 g/t сребро, 1.19 % сяра, 1.2 % органичен въглерод и 22.5 % карбонати бе подложена на биологично и химично излугване с цел установяване на възможностите за извличане на злато и сребро. Излугването бе проведено в колби на шейкър и в колона. Първоначално рудата бе третирана със сярна киселина за неутрализиране на карбонатите и с цел разкриване на мед-съдържащите сулфидни минерали от карбонатната матрица, а също така и за да се достигнат стойности на рН благоприятни за развитие на хемолитотрофните бактерии. Така обработената руда бе инокулирана със смесена култура на мезофилни, ацидофилни хемолитотрофни бактерии съдържащи Acidithiobacillus ferrooxidans и Leptospirillum ferooxidans като преобладаващи видове. За 150 дни бе излужена 85.5 % от медта и посредством течностна екстракция и електролиза бе извлечена от продукционните разтвори. Получената катодна мед бе с висока чистота над 99 %. След киселинното излугване, рудата бе промита с вода и подложена на алкално тиосулфатно излугване с цел разтваряне на среброто. За 30 дни бе постигнато 59.4 % разтваряне на този метал. Среброто беше извлечено от продукционните разтвори посредством циментация с метален цинк.

101. Spasova, I.I., Nicolova, M.V. and Groudev, S.N., Extraction of copper and silver from a black shale ore by means of chemical and biological leaching, In: XIII Balkan Mineral Processing Congress, vol. II, pp. 576-581, 2009.

Проба от добита руда черни шисти съдържаща 1.4% мед, 80 g/t сребро, 1.19% сяра, 1.2% органичен въглерод и 22.5% карбонати беше излужена в перколационна колона, съдържаща 12 кг руда натрошена до -8 mm. Рудата беше първоначално излужена със сярна киселина за да разгради карбонатите и след това беше третирана чрез смесена култура на ацидофилни хемолитотрофни бактерии, съдържаща Acidithiobacillus ferrooxidans и Leptospirillum ferrooxidans, като доминантни видове. По този начин 87.3% от медта беше излужена от рудата за период от 150 дни. Катодна мед с чистота по-висока от 99%, беше добита от продукционните разтвори чрез течностна екстракция, последвана от електролиза. След киселинното излугване рудата беше промита с вода и беше подложена на алкално излугване за разтваряне на среброто чрез разтвори съдържащи тиосулфат и микробен белтъчен хидролизат като комплексиращи агенти. 70.7% от този благороден метал бяха излужени за 30 дни. Среброто беше извлечено от продукционните разтвори чрез циментация с метален цинк.

Направление ІV.