Biodegradation of some organic reagents from mineral process effluents

The utility of a soil microbe, namely Bacillus polymyxa, in the removal of organic reagents such as dodecylamine, ether diamine, isopropyl xanthate and sodium oleate from aqueous solutions is demonstrated. Time-bound removal of the above organic reagents from an alkaline solution was investigated under different experimental conditions during bacterial growth and in the presence of metabolites by frequent monitoring of residual concentrations as a function of time, reagent concentration and cell density. The stages and mechanisms in the biodegradation process were monitored through UV-visible and FTIR spectroscopy. Surface chemistry of the bacterial cells as well as the biosorption tendency for various organics were also established through electrokinetic and adsorption density measurements. Both the cationic amines were found to be biosorbed followed by their degradation through bacterial metabolism. The presence of the organic reagents promoted bacterial growth through effective bacterial utilization of nitrogen and carbon from the organics. Under optimal conditions, complete degradation and bioremoval of all the organics could be achieved.

A Novel Property of DNA - As a Bioflotation Reagent in Mineral Processing

Environmental concerns regarding the use of certain chemicals in the froth flotation of minerals have led investigators to explore biological entities as potential substitutes for the reagents in vogue. Despite the fact that several microorganisms have been used for the separation of a variety of mineral systems, a detailed characterization of the biochemical molecules involved therein has not been reported so far. In this investigation, the selective flotation of sphalerite from a sphalerite-galena mineral mixture has been achieved using the cellular components of Bacillus species. The key constituent primarily responsible for the flotation of sphalerite has been identified as DNA, which functions as a bio-collector. Furthermore, using reconstitution studies, the obligatory need for the presence of non-DNA components as bio-depressants for galena has been demonstrated. A probable model involving these entities in the selective flotation of sphalerite from the mineral mixture has been discussed.

Clay mineral liner system for leachates containing organic contaminants

A conventional liner with a good performance against inorganic contaminants with a minimal hydraulic conductivity does not usually perform well for retention/removal of leachates containing organic contaminants. Organic modification of clay can render the naturally organophobic clay tobe organophilic. Incorporation of modified organo clay along with unmodified inorganic clay in liner systems can overcome the inherent incompatibility of conventional liners to organic contaminants and can increase organic sorption. The performance of commercially available organo clay and natural bentonite and mixtures of them in different pore fluids has been studied. It is found that the properties of mixtures improve with increase in organically modified clay particularly in non aqueous fluids from the considerations of liner application.

Microbially induced selective flotation of sphalerite from galena using mineral-adapted strains of Bacillus megaterium

The selective flotation of sphalerite from a sphalerite-galena mineral mixture has been achieved using cells and extracellular secretions of Bacillus megaterium after adaptation to the chosen minerals. The extracellular secretions obtained after thermolysis of bacterial cells adapted to sphalerite yield the highest flotation recovery of sphalerite with a selectivity index value of 24.5, in comparison to the other cellular and extra-cellular bio-reagents studied. The protein profile for the unadapted and mineral-adapted cells has been found to differ distinctly, attesting to variation in the yield and nature of extra-cellular polymeric substances (EPS). The changes induced in the bacterial cell wall components after adaptation to sphalerite or galena with respect to the contents of phosphate, uronic acid and acetylated sugars of B. megaterium have been quantified. The role of the dissolved metal ions from the minerals as well as that of the constituents of extracellular secretions in modulating the surface charge of the bacterial cells as well as the minerals under study has been confirmed using various enzymatic treatments of the bacterial cells. It has been demonstrated that the induction of additional molecular weight protein fractions as well as the higher amount of extracellular proteins and phosphate secreted after adaptation to sphalerite vis-A-vis galena are contributory factors for the selective separation of sphalerite from galena. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Basic studies on the role of components of Bacillus megaterium as flotation biocollectors in sulphide mineral separation

Studies were carried out to assess the utility of the cellular and extracellular constituents of Bacillus megaterium for the flotation of sphalerite and galena minerals. Based on the flotation results on the individual minerals, it was observed that sphalerite was preferentially floated compared to galena. A maximum selectivity index (SI) value of 11.7 was achieved in the presence of the soluble fraction of the thermolysed cells, which was higher than that obtained with the intact cells (SI of 6.5) and the insoluble fraction of the thermolysed cells (SI of 9.6). The results of the various enzymatic treatment tests revealed that extracellular DNA played a vital role in the selective flotation of sphalerite. A noteworthy finding was that the single-stranded DNA (ssDNA) had a higher biocollector capacity vis-A -vis the double-stranded DNA (dsDNA), leading to better flotation efficiency. About 95 % recovery of sphalerite could be achieved from the mineral mixture by the combined addition of the ssDNA with the non-DNA components of the bacterial cells, resulting in a maximum SI of 19.1. Calcium and phosphate components of the nutrient media were found to be essential for better selectivity of separation of sphalerite. The mechanisms of microbe-mineral interaction are discussed.

Study the effect of electrical and mechanical shock loading on liberation and milling characteristics of mineral materials

Milling is an energy intensive process and it is considered as one of the most energy inefficient processes. Electrical and mechanical shock loading can be used to develop a pre-treatment methodology to enhance energy efficiency of comminution and liberation of minerals. Coal and Banded Hematite Jasper (BHJ) Iron ores samples were taken for the study to know the effect of shock loading. These samples were exposed to 5 electric shocks of 300 kV using an electric shock loading device. A diaphragmless shock tube was used to produce 3 and 6 compressed air shocks of Mach number 2.12 to treat the coal and Iron ore samples. Microscopic, comminution and liberation studies were carried out to compare the effectiveness of these approaches. It was found that electric shock loading can comminute the coal samples more effectively and increases the yield of carbon by 40% at 1.6 gm/cc density over the untreated coal samples. Mechanical shock loading showed improved milling performance for both the materials and 12.90% and 8.1% reduction in the D-80 of the particles was observed during grinding for treated samples of coal and iron, respectively. Liberation of minerals in BHJ Iron ore was found unaffected due to low intensity of the mechanical shock waves and non conductivity of minerals. Compressed air based shock loading is easier to operate than electrical shock loading and it needs to be explored further to improve the energy efficacy of comminution. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Production and characterization of bioflocculants for mineral processing applications

A comparative study of two bacterial strains namely, Bacillus licheniformis and Bacillus firmus in the production of bioflocculants was made. The highest bioflocculant yield of 16.55 g/L was obtained from B. licheniformis (L) and 10 g/L from B. firmus (F). The bioflocculants obtained from the bacterial species were water soluble and insoluble in organic solvents. FTIR spectral analysis revealed the presence of hydroxyl, carboxyl and sugar derivatives in the bioflocculants. Thermal characterization by differential scanning calorimetry (DSC) showed the crystalline transition and the melting point (T-m) at 90-100 degrees C. Effects of bioflocculant dosage and pH on the flocculation of clay fines were evaluated. Highest bioflocculation efficiency on kaolin clay suspensions was observed at an optimum bioflocculant dosage of 5 g/L. The optimum pH range for the maximum bioflocculation was at pH 7-9. Bioflocculants exhibited high efficiency in dye decolorization. The maximum Cr (VI) removal was found to be 85 % for L (bioflocculant dosage at 2 g/L). This study demonstrates that microbial bioflocculants find potential applications in mineral processing such as selective flocculation of mineral fines, decolorization of dye solutions and in the remediation of toxic metal solutions. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Enhancement of Flotation Selectivity of Sphalerite Using Mineral-Stressed Paenibacillus polymyxa and Its Cellular Components

The selective flotation of sphalerite from a sphalerite-galena mineral mixture was achieved using cellular components of Paenibacillus polymyxa after adaptation to the above minerals. The soluble and insoluble fractions of the thermolysed bacterial cells adapted to sphalerite yielded higher flotation recoveries of sphalerite with selectivity indices ranging between 22 and 29. The protein profile for the unadapted and mineral-stressed cells was found to differ distinctly, attesting to variation in the yield and nature of extra-cellular polymeric substances. The changes induced in the bacterial cell wall components after adaptation to sphalerite or galena with respect to the contents of phosphate, uronic acid and acetylated sugars of P. polymyxa were quantified. In keeping with these changes, a marginal morphological transition of P. polymyxa from rods to spheres was observed. The role of the dissolved metal ions from the minerals as well as that of the constituents of extracellular secretions in modulating the surface potential of the mineral-stressed cells were demonstrated. These studies highlighted that, mineral stress led to qualitative and quantitative changes in the cellular components, which facilitated the enhancement of flotation selectivity of sphalerite.

Efecto de fertilización mineral y orgánica y control de malezas en el cultivo de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) bajo sistemas de callejón con madero negro (Gliricidia sepium) y convencional, Sabana Grande, Managua

El presente trabajo se realizó en época de postrera del 2000 (Octubre-Diciembre) en la finca "El Picacho" ubicada en el municipio de Sabana Grande, departamento de Managua, Nicaragua. Con el propósito de determinar el efecto de la fertilización mineral y orgánica (Factor A) y control de malezas (Factor 8) en los componente' de crecimiento y rendimiento del cultivo de frijol común (Phaseolus vulgaris L.); establecido en sistemas de callejón (Gliricidia sepium) y convencional. En un suelo perteneciente a la serie de Sabana Grande de origen volcánico y que pertenece a la zona de vida de bosque seco tropical. El diseño experimental utilizado fue el de un bifactorial con parcelas arregladas en bloques completamente al azar (BCA), con seis tratamientos y cinco repeticiones evaluando el factor fertilización y control de malezas. La fertilización tanto química como orgánica se realizó basándose en el análisis de suelo y los requerimientos del cultivo, a los 15 días después de la siembra. Para la fertilización química se adicionó (Urea 46 %), con dosis de 128 kg/ha y 134 kg/ha en callejón y convencional respectivamente y para la fertilización orgánica se adicionó gallinaza al suelo con dosis que consistían en 3636.36 kg/ha y 3787.87 kg/ha de gallinaza en callejón y convencional respectivamente. Las malezas fueron controladas y no controladas y su combinación con el factor fertilización corresponden a los tratamientos evaluados. Las variables evaluadas en ambos sistemas fueron: variables de crecimiento dentro de ésta están, altura de la planta, número de ramas por planta. Área foliar, y variables de rendimiento en donde se evaluó, número de vainas por planta, número de grano por vaina, peso de cien granos y rendimiento del grano. La variedad utilizada (INTA-Masatepe) fue liberada por el INTA en Diciembre de 1999 para condiciones de zonas secas. A los datos obtenidos de las variables de crecimiento y rendimiento del cultivo se les realizó análisis de varianza en el programa estadístico SAS; para determinar diferencias estadísticas se utilizó un grado de significancia (p>0.05). Las separaciones de medias se realizaron utilizando las pruebas de rangos múltiples de Tukey. Con respecto a los resultados de las variables evaluadas en ambos sistemas, altura de planta no presentó diferencias estadísticas significativas en el factor fertilización. No obstante el factor maleza únicamente presentó diferencias estadísticas significativas en la última medición (43 días después de la siembra) en sistema convencional. Las variables número de ramas por planta y área foliar evaluadas en ambos sistemas no presentaron diferencias estadísticas significativas en los tratamientos en estudio. En la variable vaina por planta evaluada en sistemas de callejón y convencional el factor fertilización no presentó diferencias significativas; el factor maleza, presentó diferencias estadísticas significativas únicamente para el sistema convencional. Las variables grano por vaina y peso de cien granos evaluadas en ambos sistemas no presentaron diferencias estadísticas significativas para los tratamientos en estudio. Para la variable de rendimiento, el factor fertilización no presentó diferencias significativas en los sistemas de callejón y convencional, el factor maleza presentó diferencias significativas únicamente en el sistema convencional Según el análisis económico el mejor beneficio neto se obtiene en el sistema convencional para el tratamiento fertilización química con control de malezas, con un resultado de US$ 193.72 por hectárea.

Respuesta de cuarenta y nueve genotipos de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) de fertilización mineral bajo condiciones de La Compañía, Carazo

El ensayo se realizó en el Centro Experimental La Compañía, San Marcos, Carazo en la época de primera (Junio-Agosto) del 2001, los suelos se caracterizan por ser de origen volcánico y con bajo contenido de fósforo (1l.O ppm). Se evaluaron 49 genotipos de fríjol con y sin fertilización, con el objetivo de seleccionar genotipos eficientes al fósforo y nitrógeno nativo; y que además presenten respuesta a la aplicación de fertilizantes. El ensayo se estableció en parcelas pareadas en un diseño de latice 7 x 7 con 6 repeticiones de las que 3 fueron fertilizadas y 3 no fertilizadas. Se estudió el rendimiento, sus componentes y las variables fenológicas días a floración y días a madurez fisiológica, se realizó análisis de varianza para las variables en estudio y se clasifico a los genotipos según su eficiencia a fósforo y nitrógeno y su respuesta a la aplicación de dos dosis de fertilizante mineral (O y 129 kg/ha de la fórmula 18-46-00). Los genotipos en estudio mostraron diferentes tipos de respuesta a la aplicación de fertilizantes, que incluyen comportamientos superior, similar e inferior al compararse con la condición sin fertilizante para las distintas variables estudiadas. Las variables fenológicas no presentaron diferencias bajo ambas condiciones de fertilización. El rendimiento de grano vario entre 1 883 kg/ha hasta 3 353 kg/ha en condiciones con fertilizante y 1 591 kg/ha hasta 2 878 kg/ha en condiciones sin fertilizante. El genotipo EAP 9508-41 mostró los mayores rendimientos en ambas condiciones. En el sistema sin fertilizante 18 genotipos superaron en rendimiento promedio al INTA Jinotepe, 26 al INTA Canela, 30 al INTA Masatepe, y 34 al DOR 364. En el sistema con fertilizante 15 genotipos superaron en rendimiento promedio al DOR 364, 31 al INTA Jinotepe, 33 al INTA Canela y 46 al INT A Masatepe. Según la eficiencia en la absorción de fósforo y nitrógeno nativo y respuesta a aplicaciones de fertilizante se identifican 1 2 genotipos eficientes con respuesta, l3 genotipos eficientes sin respuesta, 11 genotipos ineficientes con respuesta y 13 genotipos ineficientes sin respuesta.

Evaluación de dos tipos de fertilizantes orgánicos (gallinaza y estiércol vacuno) y fertilizante mineral sobre el crecimiento y rendimiento del frijol común (Phaseolus vulgaris L.) establecido en postrera, 2001

El presente trabajo fue realizado en la Estación Experimental "La Compañía", San Marcos, Carazo, en época de postrera 2001, en suelos jóvenes de origen volcánicos. El suelo es franco-limoso con altos contenidos de potasio y deficiente en fósforo. De acuerdo a sus propiedades, este suelo puede ser considerado como adecuado para la mayoría de los cultivos. El propósito del experimento fue la evaluació de dos tipos de fertilizantes orgánicos (gallinaza,estiércol vacuno) y fertilizante mineral (fórmula completo 18-46-0), cada uno con dos niveles de aplicación (6363.6 kg/ha, 3181.8 kg/ha de gallinaza; 5227.2 kg/ha, 2613.6 kg/ha de estiércol vacuno y 136.36 kg/ Ha, 68.18 kg/ha de fertilizante mineral) en comparación con un tratamiento testigo sin aplicación de fertilizante. Las Parcelas experimentales tuvieron un tamaño de 20 m 2. La variedad evaluada fue DOR 364 De frijol común. Se utilizó un diseño unifactorial de bloques completos al azar (B.C.A.) con siete tratamientos y cuatro repeticiones. La variables evaluadas fueron: altura de planta, promedio de hojas por planta, área foliar, promedio de ramas por planta, altura de inserción de la primera vaina, promedio de vainas por planta, promedio de granos por vaina, peso de cien granos y rendimiento en kg/ha. Los datos se procesaron usando análisis de varianza (ANDEVA), y se utilizó la prueba de rangos múltiples de Tukey al 0.05% de margen de error, se realizó un análisis químico de suelo y análisis económico para evaluar la rentabilidad de los tratamientos y de esta forma ofrecer alternativas económicas a pequeños y medianos productores. Los resultados obtenidos indican que bajo la aplicación de fertilizante orgánico (gallinaza en dosis alta) y fertilizante mineral en dosis alta, se obtuvieron los mejores resultados para las diferentes variables evaluadas a excepción de promedio de ramas por planta, vainas por planta, granos por vaina y peso de cien granos. El mayor rendimiento se obtuvo en el tratamiento con aplicación de fertilizante mineral dosis alta con 2845.19 kg/ha, seguido por el tratamiento con fertilizante mineral en dosis media con 2606.06 kg/ha, lo cual indica que haciendo un buen manejo de la fertilización se obtienen buenos resultados o sea que si aumentamos las dosis de aplicación del fertilizante se produce un aumento de los costos de producción. El análisis económico indica que el tratamiento mineral en dosis media resulto ser el más rentable.

Evaluación de tres tipos de fertilizantes (gallinaza, estiércol vacuno y un fertilizante mineral) en el cultivo de maiz (Zea mays L.) variedad NB-6

El presente trabajo fue realizado en el departamento de Carazo en la unidad experimental La Compañía, ubicada en el km. 45 de la carretera San Marcos–Masatepe durante la época de primera (2001). Los suelos de esta estación son originados a partir de cenizas volcánicas de textura franco-limosa su pH es considerado de medio ácido a neutro, buena profundidad y buena permeabilidad. El propósito del experimento fue la evaluación del cultivo de maíz (Zea mays L.), ante la aplicación de tres tipos de fertilizantes (gallinaza, estiércol vacuno y un fertilizante mineral de la formula 18-46-0). Las dosis utilizadas fueron calculadas a partir de los requerimientos del cultivo y apoyados en un análisis de suelo realizado previo a la siembra, de tales resultados se aplicaron las dosis de 2772.84 y 1386.42 kg/ha de gallinaza, 2303.59 y 1151.79 kg/ha de estiércol y para el fertilizante mineral las dosis de 249.56 y 124.78kg/ha respectivamente. Las parcelas experimentales tuvieron un tamaño de 20 m2. La variedad de maíz evaluada fue la variedad NB-6, de la cual se utilizó semilla certificada, se usó un arreglo unifactorial con un diseño de bloques completos al azar (B.C.A), con siete tratamientos y cuatro repeticiones. Las variables evaluadas fueron: Altura de planta, Número de hojas, Diámetro del tallo, la Altura de la hoja bandera, Altura de inserción de la mazorca, Número de fruto por planta y Componentes del rendimiento como son: número de hileras por mazorca, largo de la mazorca, número de granos por hilera y el diá metro de la mazorca. A los datos obtenidos se le realizó un análisis estadístico usando el análisis de varianza utilizando el comparador de Tukey al 95 % de confiabilidad. Este análisis se realizó en el programa estadístico MINITAB y SAS. También se realizó un análisis económico para conocer la tasa de retorno marginal, que se obtiene con la inversión de cualquiera de los tratamientos evaluados. Los mejores resultados en cuanto al rendimiento agrícola, así como la mayor tasa de retorno marginal, se obtuvieron con la aplicación de 2772.84 kg/ha de gallinaza obteniéndose un rendimiento de 5848.86 kg/ha, y una tasa de retor no marginal de 662 %.

Evaluación del efecto de la fertilización mineral y orgánica (gallinaza) en el crecimiento y rendimiento del cultivo del maiz (Zea mays L.) variedad NB-S en la estación experimental "La Compañía" época de primera 2002

El presente estudio se realizó en la estación experimental “La Compañía ”, San Marcos, Carazo, durante la época de primera 2002. El estudio se llevó a cabo en dos áreas experimentales analizadas por separado; para los tratamientos minerales se hizo uso del fertilizante mineral completo (12-30-10) complementado con urea (46%) y un testigo; como fuente de abono orgánico se utilizó gallinaza, con aplicaciones de 20 y 10 t/ha y su respectivo testigo. Los tratamientos fueron arreglados en un experimento unifactorial con diseño de Bloques Completos al Azar (BCA) con tres tratamientos y cuatro repeticiones para cada área experimental, la variedad de maíz (Zea maysL.) evaluada fue NB-S. Las variables evaluadas fueron: altura de plantas (cm), altura del último nudo (cm), número de hojas, diámetro del tallo(cm), área foliar(cm2), diámetro de mazorca(cm), número de hileras por mazorca, número de granos por hilera, peso de 100 granos en gramos (g) y rendimiento en kg/ha. Los datos se procesaron usando Análisis de Varianza y con la prueba de rangos múltiples de Tukey al 95 % de confiabilidad. Se realizó un análisis económico utilizando la metodología planteada por el CIMMYT (1988) para evaluar la rentabilidad de los tratamientos. Los resultados obtenidos con la dosis de 150 kg N/ha se obtuvieron los mayores resultados para las variables área foliar, diámetro del tallo, número de hileras por mazorca, diámetro de mazorca y peso de 100 granos. La aplicación de 75 kg N/ha produjo superiores resultados para altura de planta, número de hojas, altura del último nudo, número de granos por hileras y rendimiento en kg/ha, así mismo resultó ser la más rentable, obteniéndose valores adicionales de 0.43 dólares por cada dólar invertido. En tanto para el ensayo orgánico la aplicación de 20 t/ha de gallinaza obtuvo mejores resultados para las variables altura de planta, área foliar, número de hojas; altura del último nudo y número de granos por hileras y los mayores rendimientos en kg/ha. Sin embargo la aplicación de 10 t/ha de gallinaza registró el mayor diámetro del tallo, número de hilera por mazorca, diámetro de mazorca y peso de 100 granos en gramos. La dosis de 10 t/ha de gallinaza resulto ser la más rentable reflejando una ganancia de 1.21 dólar por cada dólar invertido en el tratamiento.