BG61110B1

BG61110B1 - Метод за окисляване на метални сулфиди с помощта на термоустой- чиви бактерии

Info

Publication number: BG61110B1
Application number: BG98117A
Authority: BG
Inventors: Peter A Spencer; Julia R Budden; Jack Barrett; Martin N Hughes; Robert K Poole
Original assignee: Bac Tech Australia
Priority date: 1991-03-22
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1996-11-29
Also published as: BG98117A; CA2132440A1; CA2132440C; AP9200367A0; AP379A; US5429659A; ZA922051B; WO1992016667A1; ZW4692A1

Abstract

Методът намира приложение за получаване на благородни или неблагородни метали от труднотопими сулфидни материали. Той включва следните етапи: обработване на сулфидния материал с воден разтвор, съдържащ термоустойчива бактериална култура, способна да осъществи окисление на сулфидния материал при температура от 25 до 55°С и отделяне на окислената утайка от водния разтвор и обработване на окислената утайка и/или водния разтвор до получаване на метала. Термоустойчивата бактерия има оптимална температура за развитие от 40 до 45°С, а работната температура е от 25 до 55°С.

Description

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Настоящото изобретение се отнася до метод за обработка на метал съдържащи материали посредством бактериално окисление.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Известно е, че регенерацията на метали, по-специално на благородни и неблагородни метали, от огнеупорни сулфидни материали може да бъде увеличена посредством бактериално окисление или излугване. Бактериалната обработка подлага сулфидния материал на предварително окисление. Огнеупорните сулфидни материали могат да бъдат от най-разнообразен вид, включително минерални сулфиди, въглищни сяросъдържащи руди, сулфидни флотационни концентрати, сулфидни гравитационно обогатени продукти, сулфидни тежки фракции, сулфидни щайни и сулфидна пара.

Благородните метали и някои от неблагородните метали остават в окислената опашка от твърдо вещество и могат да бъдат извлечени посредством конвенционалния флотационен процес с концентриране на въглерода вътре в пулпа или други химически излугващи методи. Някои неблагородни метали като мед, цинк и никел отиват в разтвора и могат да бъдат извлечени непосредствено чрез конвенционална селективна екстракция с разтворител и отделяне на метала по електролитен път.

В миналото бактериалното окисление на сулфидни материали, съдържащи благородни или неблагородни метали, обикновено се осъществява с помощта на бактериите от вида ТЬюЪасШиз. Видовете ТЬюЬасШиз могат да действат само при температури до около 40°С. Освен това, окислението, извършено от бактериите ТЬюЪас111и5, е екзотермична реакция и понякога се налага да се охлади реакторът, за да се предотврати покачване на температурата, при която могат да действат бактериите ТЬюЪасШиз.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Настоящото изобретение представя метод за бактериално окисление на металсъдържащи сулфидни материали с помощта на термоустойчиви бактерии, които могат да действат при по-високи температури от тези, при които работят конвенционалните бактерии ТЬюЬасШиз. Съгласно един от аспектите на настоящото изобретение се представя метод за извличане на метали от партикулатни труднотопими сулфидни материали, съдържащи благороден или неблагороден метал, който метод включва свързване на сулфидния материал с воден разтвор, съдържащ термоустойчива бактериална култура /както е определено тук/, способна да развие окисление на сулфидния материал при температура в границите от 25 до 55°С, при което окислената утайка се отделя от водната течност и окислената утайка и/ или водната течност се обработват, при което от нея се извлича металът.

Термоустойчивите бактерии, които се използват в настоящото изобретение, са описани в /1/. В глава 1 на тази публикация /1/ фигура 1/6/ илюстрира диаграма, показваща, че термоустойчивите бактерии се развиват при температури по-ниски от тези, предпочитани от умерените и облигатните или екстремни термофили.

В контекста на настоящото изобретение термоустойчивата бактерия е такава бактерия, която има оптимална температура на развитие от 40 до 45°С и температура, при която оперира, от 25 до 55°С. За предпочитане е водният разтвор да бъде кисел. Установи се, че оптималната киселинност на водния разтвор за развитието на термоустойчивата бактериална култура, използвана в настоящото изобретение, е в рамките на рН 1,3 до 2,0, а оптималната киселинност на водната течност за работата на метода от настоящото изобретение е в рамките на рН 0,5 до 2,5.

Стадият на бактериалното окисление съгласно метода на настоящото изобретение се осъществява в присъствието на хранителни вещества, които са обикновено разтворими соли на азот, калий и фосфор. Хранителните вещества могат вече да присъстват във водния разтвор или да бъдат добавени към него. Те съдействат за развитието на термоустойчивите бактерии.

За предпочитане е термоустойчивите бактерии да са прокисели /киселофилни/ с оглед на рН условията, при които е за предпочитане да се осъществява методът от настоящото изобретение. Освен това, термоустойчивите бактерии, използвани съгласно изобретението, са типично аеробни и следователно е добре водната течност да бъде аерирана по време на действие на метода, за да се осигури наличието на необходимия поток от кислород за бактериите. Нещо повече, установи се, че термоустойчивата бактериална култура, използвана съгласно изобретението е обикновено способна на автотрофно развитие. Термоустойчивата бактериална култура обикновено не изисква повече СО₂ от това, което е обикновено достъпно от въздуха на обкръжаващата среда.

Термоустойчивата бактериална култура съгласно изобретението може да окисли арсен /111/ до арсен /у/ в кисели водни разтвори, съдържащи разтворими железни соли. Тя може също да окисли желязо /11/ до желязо /111/ в кисели водни разтвори и редуцирани серни видове до сулфатен йон в кисели водни разтвори.

Термоустойчивата бактериална култура съгласно изобретението е за предпочитане способна да окисли желязо и сулфиди във водна течност, съдържаща до 20 β/1 натриев хлорид, без към нея да бъдат добавяни специални хранителни вещества или да е необходимо използването на специални условия. Като се поддържат нивата на температурата, кислорода, азотния фосфат и калия, както е посочено по-горе, като в случая изключваме рН, окис5 лението ща се осъществи.

Определена култура термоустойчиви бактерии съдържа един или повече вида бактерии.

Методът съгласно изобретението може да бъде прилаган към събрани на куп, към раз10 бърквани системи или прегради.

След приключване на окислителния стадий окислената утайка от твърдо вещество и водния разтвор се разделят. В случая на извличане на благородни метали окислената твърда 15 утайка се довежда до ниво, което е съвместимо с използването на цианиден излугващ агент. Алтернативно може да бъде използван друг реагент като тиокарбамид в условия на киселинност, при което се избягва необходимостта от регулиране на рН.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Пример 1. Концентрат от пирит, съдържащ злато и обозначен като Ρ1, се обработва в съответствие с метода на изобретението. Концентратът съдържа пирит като основен сулфиден материал, както и незначителни количества халкопирит, сфалерит, галенит и арсенопирит. Има наличие и на минералите кварц, серисайт и сидерит.

Концентратът има следния количествен анализ.

Таблица 1.

на концентрата от пирит Р1

Количествен анализ

Елемент	Символ	Количество /по тегло/
Злато	Аи	52,0 ррм
Желязо	Ре	26,0 %
Сяра	δ	27,5 %
Никел	N1	113 ррм
Мед	Си	880 ррм
Цинк	Ζη	320 ррм
Олово	РЬ	160 ррм
Арсен	Аз	3750 ррм
Сребро	Αβ	8 ррм

Образци от концентрата се смесват с разтвор на сярна киселина при плътност на пулпа 3 % тегл., така че да се получи рН в границите на 1,2 до 1,5. Хранителните вещества, съдържащи се в киселия разтвор, са амониев сулфат 200 τηβ/1, двукалиев хидрогенфосфат 200 πΐβ/Ι и хептахидрат на магнезиев сулфат 400 πΐβ/1.

Нивото на киселинност /рН/ може да варира от началната стойност и може или да се повиши и след това да се понижи, или да се понижава от самото начало. При повечето тестове разликата може да бъде значителна с рН в края на процеса често по-малко от 1,0.

Суспензията се заразява с термоустойчива бактериална култура, обозначена като МТС 1. Заразената суспензия се разклаща в конична колба при температура от 43°С. Периодично се вземат проби и се подлагат на анализ за извлечено желязо и арсен, за да се определи развитието на обработката. Пробата се обработва посредством бактериално окисление в продъл5 жение на 30 дни, при което се получава 80 % окисление на пиритния минерал. Тегловната загуба на твърдите вещества в резултат на окислителния процес е 52 %. Утайката от твърдо вещество се отделя от остатъчния кисел разтвор. 10 Излугването й с помощта на алкален цианиден разтвор води до извличането на 92 % от златото. За сравнение, излугването с цианид може да доведе до получаването само на 74 % от златото от концентрата, когато той е в необработено състояние. Тези резултати са обобщени в таблица 2.

Таблица 2.

Получаване на злато от необработен и от окислен концентрат

Проба	Извлечено желязо (% тегл.)	Получено злато чрез цианидно излугване (% тегл.)
Необработена	0	74
Бактериално
окисление	80	92

Цианидният разтвор, използван за получаването на златото, съдържа натриев цианид в концентрация 2 β/1.

Желязото в разтвора от бактериално окислителния процес може да бъде отстранено посредством регулиране на рН до над 5,0 посредством добавяне на вар, варовик, алкални фракции или натриев хидроокис.

Резултатите от този тест показват, че златото, което е капсулирано с пирит /Ре8/, може да бъде освободено от сулфидната решетка посредством частично окисление на сярата и желязото чрез термоустойчивата бактериална култура МТС 1, което прави златото податливо на цианидния разтвор.

Пример 2. Никелова сяросъдържаща руда, обозначена като N1, се обработва в съответствие с настоящото изобретение. Рудата съдържа както сулфиден никел, така и несулфидни никелови минерали, включително виоларит, лизардит и никелсъединение /ΝΙΑχ/ . Приблизително 70 % от никела е във вид на сулфиден никел. Други присъстващи минерали са сидерит, гьотит, пирит, хлорит и кварц.

Таблица 3.

Количествен анализ на никелова руда N1

Елемент	Символ	Количество /тегл.%/
Никел	Νί	2,74
Желязо	Ре	18,7

Проби от рудата се смесват с разтвор на сярна киселина с плътност на пул пата от 13 % тегл., така че да се постигне рН в рамките на 1,2 до 1,5. Хранителните вещества, съдържащи се в киселия разтвор, са амониев сул- 5 фат при 200 т£/1, двукалиев хидроген фосфат при 200 ιτΐβ/1 и хептахидрат на магнезиев сулфат при 400 гп£/1.

Нивото на киселинност /рН/ може да варира от началната стойност и може или да се увеличи и после да се понижи, или да се понижава от самото начало. При повечето тестове разликата може да бъде значителна с крайно рН, често по-малко от 1,0.

Суспензията се заразява с термоустойчивата бактериална култура, обозначена като МТС 1. Заразената суспензия се разклаща в конични колби при температура 47°С. Периодично се вземат проби и се анализират за извличането на желязо и никел, за да се опреде10 ли развитието на обработката.

При завършването на бактериално окисляващата обработка, което отнема 17 дни, разтворът се отстранява от утаените твърди вещества, които се промиват с разтвор на сярна киселина, за да се отстрани остатъчният никел. Никеловият добив е 93 %, след като остатъчният никел се отмива от утаените твърди вещества.

Никелът може да бъде извлечен от разтвора посредством повишаване на рН до стойност от около 8,5 чрез добавяне на варовик или натриев хидроокис.

За сравнение, рудата се обработва също с разтвор на железен /111/ сулфат при рН 1,0 и температура 50°С в продължение на 24 Ь, за да се извлече никела. С този метод се получават само 16 % от никела. Тези резултати са обобщени в таблица 4.

Таблица 4.

Получаване на никел от руда N1

Метод на обработка	Утаен никел /тегл. %/	Извлечен никел /тегл. %/
Излугване с желязо /111/	2,03	16
Бактериално окисление	0,60	78
Бактериално окисление и промиване	0,19	93

Резултатите от този тест показват, че неблагородните метали в рудата, като сулфидните минерали, могат да бъдат добити в резултат на действието на термоустойчивата бактериална култура МТС 1. Сулфидните минерали се окисляват, при което се освобождава никелът в киселия разтвор, след което се добива по конвенционален начин.

Пример 3. Съдържащият злато арсено40 пиритен-пиритен концентрат се обработва съгласно настоящото изобретение. Този концентрат се обозначава като АР 1. Основните сулфидни минерали са пирит-30 тегл.% и арсенопирит-35 тегл.%. Други минерали, които присъстват, са калцит, кварц и хлорит. Златото се намира почти изцяло в арсенопирита.

Таблица 5.

Количествен анализ на арсенопиритен концентрат АР1

Елемент	Символ	Кол.анализ /тегл.%/
Злато	Аи	80 ррм

Арсен	Аз	16,7
Желязо	Ре	28,1
Сяра	5	30,0
Никел	N1	1,5

Образци от концентрата се смесват с разтвор на сярна киселина при гъстота на пулпата 3 % тегл., при което се получава рН в рамките на 1,0 до 1,3. Хранителните вещества, съдържащи се в киселия разтвор, са амониев сулфат 200 т£/1, двукалиев хидрогенфосфат 400 πΐβ/1 и хептахидрат на магнезиев сулфат 400 ιτίβ/Ι.

Нивото на киселинност /рН/ може да варира от началната стойност и може или да се повиши и след това да се понижи, или да се понижи от самото начало. В повечето тестове разликата може да бъде значителна с крайно рН, често по-малко от 1,0.

Суспензията се заразява с термоустойчивата бактериална култура, обозначена като МТС 1. Заразената суспензия се разклаща в конични колби при температура 40°С. Периодически се вземат проби и се анализират за екстракцията на желязо и арсен, за да се опре10 дели развитието на обработката. Образецът се обработва посредством бактериално окисление в продължение на 12 дни, при което се получава 90 % разрушаване на арсенопиритния материал. Загубата на тегло на твърдите 15 вещества в резултат на процеса на окисление е 30 %. След това утаените твърди вещества се отделят от киселия разтвор. Излугването на отделената твърда утайка с помощта на разтвор на алкален цианид води до получаването на 90 % от златото. За сравнение, цианидното излугване може да доведе до получаването на само 21 % от златото от концентрат, който е в необработено /от бактериално окисление/ състояние. Тези резултати са обобщени в таблица 6.

Таблица 6.

Образец	Извлечен арсен /тегл. %/	Злато, получено чрез цианидно излугвани /тегл. %/
Необработен	0	21
Бактериално
окисление	90	95

Цианидният разтвор, използван за получаването на златото, съдържа натриев цианид в концентрация от 2 β/1.

Арсенът и желязото в разтвора от бактериално окислителния процес може да бъдат отстранени посредством регулирането на рН над 5,0 чрез добавяне на вар, варовик, алкални фракции и натриев хидроокис.

Резултатите от този тест показват, че златото, капсулирано с арсенопирита /РеА$5/ , може да бъде освободено от сулфидната решетка посредством поне частично окисление на арсена, сярата и желязото чрез термоус40 тойчивата бактериална култура МТС 1, така че да се получи златото и да е достъпно за цианидния разтвор.

Пример 4. Съдържащ злато арсенопирит-пиритен концентрат се обработва съгласно настоящото изобретение. Този концентрат се обозначава АР 2. Основните сулфидни минерали са пирит, 90 тегл.% и арсенопирит-9 тегл.%. Други присъстващи минерали са калцит, кварц и хлорит. Златото е разпределено както в арсенопирита, така и в пирита.

¹¹¹ ·«.

Таблица 7.

Количествен анализ на арсенопирит - пиритен концентрат АР 2

Елемент	Символ	Количествен анализ /тегл. %/
Злато	Аи	54 ррм
Арсен	Αδ	4,2
Желязо	Ре	35,7
Сяра	8	40,0

Образци от концентрата се смесват с разтвор на сярна киселина с плътност на пулпа 10 % тегл, при което се получава рН в рамките на от 1,0 до 1,3. Хранителните вещества, съдържащи се в киселия разтвор, включват амониев сулфат при 200 т£/1, двукалиев хидрогенфосфат 400 т£/1 и хептахидрат на магнезиев сулфат 400 ш£/1.

Нивото на киселинност /рН/ може да варира от началната стойност и може или да се повиши и после да се понижи, или да се понижава от самото начало. При повечето тестове разликата може да бъде значителна с крайно рН, често по-малко от 1,0.

Суспензията се заразява с термоустойчивата бактериална култура, обозначена като МТС 1. Заразената суспензия се разклаща в конични колби при температура от 53°С. Периодично се вземат проби и се анализират за извличането на желязо и арсен, за да се определи развитието на обработката. Образецът се обра20 ботва посредством бактериално окисление в 15 продължение на 12 дни, при което се получава % окисление на арсенопиритния материал и в продължение на още 21 дни за получаване на 70 % окисление на пирита, както и на арсенопирита. Загубата на тегло в резултат на окислителния процес е 25 % за арсенопирита и 78 % за 100 % арсенопирит плюс 70 % пирит. След това утайката от твърди вещества се отделя от киселия разтвор.

Излугването на твърдата утайка с помощта на алкален цианиден разтвор води до получаването на 79 % от златото при окисление на 90 % от арсенопирита и 87 % от златото при пълно окисление на арсенопирита и 70 % на пирита. За сравнение, цианидното излугване може да доведе до получаването само на 53 % от златото от концентрата, когато той не е обработен съгласно настоящия метод за окисление.

Тези резултати са обобщени в таблица 8.

Таблица 8.

Образец	Арсен извлечен, тегл. %	Желязо извлечено, тегл. %	Злато получено, тегл. %
Необработен	0	0	53
Бактериално окислен	90	25	79
Бактериално окислен	100	70	87

Цианидният разтвор, използван за получаването на златото, съдържа натриев цианид в концентрация 2 §/1.

Арсенът и желязото в разтвора от бактериално окислителния метод могат да бъдат отстранени посредством регулирането на рН над 5,0 чрез добавяне на вар, варовик, алкални фракции или натриев хидроокис.

Резултатите от този тест показват, че златото, капсулирано с арсенопирита /РеАх5/ и пирита (Ре$₂), може да бъде освободено от сулфидната решетка посредством поне частичното окисление на арсена, сярата и желязото, 5 постигано чрез термоустойчивата бактериална култура МТС 1, да да може златото да бъде достъпно за цианидния разтвор. Този пример показва също, че културата МТС 1 е способна да работи съгласно настоящото изобретение при 10 температура 53°С.

Термоустойчивата бактериална култура МТС 1 се изолира от въглищна мина в Западна Австралия. Взетите проби от утайката и водата се използват да бъдат заразени обеми от 15 модифицирана 9К среда, съдържаща екстракт от дрожди. Инкубацията на пробите се осъществява при температура от 30°С и след изтичането на 7 дни се наблюдава развитие на културата. След това тези проби се култиви- 20 рат в модифицирана 9К среда, в която този път няма екстракт от дрожди.

Модификациите и вариациите, които могат да бъдат очевидни за специалистите от областта, са приемливи, ако са в рамките на 25 настоящото изобретение.

Claims

Патентни претенции

1. Метод за окисление на метални сул- 30 фиди за получаване на метали от партикулатен труднотопим благороден или неблагороден метал, съдържащ сулфиден материал, чрез бактериално окисление, характеризиращ се с това, че включва обработване на сулфидния мате- 35 риал при температура от 25 до55⁰С с воден разтвор, съдържащ термоустойчива бактериална култура, която се развива оптимално при температура от 40 до 45°С, при което се осъществява окисление на сулфидния материал при температура от 25 до 55°С, окислената утайка и водният разтвор се разделят и окислената утайка и/или водният разтвор се обработват до получаване на метала.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че водният разтвор е киселинен.
3. Метод съгласно претенция 2, характеризиращ се с това, че водният разтвор има рН в границите от 0,5 до 2,5.
4. Метод съгласно претенциите от 1 до 3, характеризиращ се с това, че термоустойчивите бактерии са прокисели.
5. Метод съгласно всяка от претенциите от 1 до 4, характеризиращ се с това, че термоустойчивите бактерии са аеробни.
6. Метод съгласно претенция 5, характеризиращ се с това, че водната течност се аерира по време на действие на метода.
7. Метод съгласно всяка от претенциите от 1 до 6, характеризиращ се с това, че термоустойчивите бактерии са способни на автотрофно развитие.
8. Метод съгласно всяка от претенциите от 1 до 7, характеризиращ се с това, че по време на действието на метода към термоустойчивите бактерии не се подава СО₂, освен достъпния от въздуха на заобикалящата среда.
9. Метод съгласно всяка от претенциите от 1 до 8, характеризиращ се с това, че водната течност съдържа натриев хлорид в количество до 20 β/Ι.