BG62130B1

BG62130B1 - Метод за биологично обработване на твърди материали встатичен повърхностен биореактор

Info

Publication number: BG62130B1
Application number: BG102099A
Authority: BG
Inventors: William J. Kohr
Original assignee: Geobiotics
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1997-02-03
Publication date: 1999-03-31
Also published as: JPH11509467A; BG102099A; TR199701491T1; AU6145096A; BR9608992A; EP0885170A1; AP613A; NZ310627A; JP4146896B2; EP0885170B9; EP0885170B1; HUP9900904A2; CA2222900A1; EA199700454A1; PL323668A1; CN1191521A; CN1082031C; EA000429B1; AP9600819A0; BR9608992B1

Description

Уводна част на изобретението

1. Област на техниката

Изобретението се отнася до биологично обработване на твърди метериали. По-специално изобретението се отнася до биологично обработване ex situ на твърди материали в аеробен процес, за да се разложат нежелани химични съединения, присъстващи в твърдия материал.

2. Предшестващо състояние на тех н и ката

Процесите за биологично обработване намират приложение в цялата индустрия. Такива процеси се използват при обработване на отпадъчни води, на опасни отпадъци, десулфуриране на въглища и биоокисляване на труднопреработваеми сулфидни руди.

Могат да се използват различни методи за биологично обработване на твърди материали, включващи обработване ю situ, обработване на почви в селското стопанство, торене, купно обработване и обработване в съдове чрез разбъркване или перколация. За осъществяване на биологичното обработване ех situ на твърди материали се използват няколко вида биореактори. Биореакторът може да се дефинира като съд или тяло, в който се извършват химични реакции с помощта на микроорганизми или ензими, които те произвеждат, съдържащи се в самия реактор. Основната цел на конструкцията на биореактора е да създаде оптимална работна среда за желания биологичен процес, който да се осъществява в големи мащаби и да е икономичен.

Когато един твърд материал се подлага на биологично обработване, желаните биологични реакции по принцип включват директно или индиректно разлагане на някое нежелано вещество, присъстващо в твърдия материал. За да се реализира този процес икономично, биореакторът трябва да намали концентрацията на нежеланото вещество в твърдия материал до допустимо ниво и в допустимо количество (от гледна точка на скоростта на реакцията).

Обикновено процесите на биологично обработване са бавни и ако те са аеробни, изискват големи количества кислород за аеробните микроорганизми, за да се осъществи метаболитното превръщане директно или индиректно. Затова пренасянето на кислород е значителен проблем за повечето известни методи за аеробно биологично обработване. Използваните конструкции на аеробен биореактор се опитват да осигуряват не само достъп на използваните микроорганизми до материала, който се подлага на биоокисляване или метаболитно превръщане, но също и цялата повърхност на биореактора да има достатъчно захранване с кислород и хранителна среда, както и поддържане на необходимите pH и температура за протичане на биологичните процеси.

Биореакторите от типа „съд с разбъркване“ осигуряват много добър контакт между биоизлугващата среда и твърдия материал, който се обработва. Освен това процесите в съд с разбъркване обикновено имат подходящи условия по отношение снабдяването с кислород, тъй като в съда се вдухва въздух или кислород. Когато в биореактора от типа „съд с разбъркване“ се вдухва въздух или кислород, ниската разтворимост на кислорода във вода (10 ррт) изисква голяма контактна повърхност между газа и водата. Това обикновено се постига с турбинна бъркалка и е свързано със значителни разходи на енергия. Поради високите енергийни разходи, свързани с разбъркването и аерирането на реактора, този вид биореактор е приложим за биопроцеси, които завършват относително бързо, обикновено за по-малко от седмица. За побавните биологични процеси най-доброто решение са ниски енергийни разходи, големи мащаби и обикновено статичен периодичен процес. Осигуряването на бактерия или друг микроорганизъм с оптимална околна среда обаче е от първостепенно значение.

Има три основни вида статични биореактори с периодично действие за биологично обработване на почви, замърсени с токсични органични вещества. Един от тези методи е свързан с обработването на земя. Това е качествено обработване на почва в голямо отворено пространство. Почвата се разстила върху повърхност от полиуретан с висока плътност, обикновено покрита с пясък, осигуряващ дрениране. Въздухът се въвежда с помощта на перфорирани тръби и чрез разбъркване на почвата веднъж или два пъти в седмицата. Този метод е широко внедрен за места, замърсени с полициклични аромати (ПЦА) и пентахлорфенол (ПХф). Едно ограничение на този процес е необходимостта от

голяма площ, тъй като почвата се разстила в сравнително тънък слой, за да се осигури достатъчно количество въздух. Този метод също изисква разбъркване на почвата и ако слоят от почва е твърде плътен или не се смесва добре може да бъде ограничено снабдяването с въздух.

Друга използвана технология за биологичното пречистване на замърсена почва е торенето. Торът се приготвя от замърсената почва и различни подобрители, които са необходими за неговата устойчивост, като дървени стърготини, слама или оборски тор. Тези подобрители увеличават количеството на органичните вещества, поддаващи се на разлагане, подобряват структурно основната фаза на тора чрез намаляване на теглото

му и повишават въздушните мехурчета в обема му, а така също повишават и количеството на неорганичните хранителни вещества в сместа. Торенето може да се осъществи в съд с принудително продухване на въздух или в отворени купчини, в които принудително се подава въздух през тръби, или чрез разбъркване. Недостатък на прибавянето на органични подобрители е, че при тяхното биоразлагане се отделя топлина и се изисква кислород. Торенето обикновено се провежда в периодичен режим и порция от тора се използва за инокулиране на следваща порция тор. Този метод е използван ефективно за много видове органични замърсители, включващи дизелово гориво, 2,4,6-тринитротолуол (ТНТ), полиароматни въглеводороди ( ПАВ ), бензол и ксилол.

Биологичното обработване на купчини е друг вид статичен биопроцес, използван за биопречистване на разкопани замърсени почви. При този процес от почвата се оформят купчини с височина от 2,4 до 3,7 метра от повърхнината. За да се подобри притокът на въздух, той може да се вдухва през перфорирани тръби. При това, тръбите са разположени на 31 см. от основата на замърсената почва на постоянни интервали. След това тръбите обикновено се покриват със слой от едър пясък за защита от тежкото съоръжение. Изкопаната почва след това се натрупва на купчина с височина от 2,4 до 3,7 метра, измерена от върха. Влагосъдържанието се поддържа чрез оросителна система. Почвата може да се нуждае от тор или вар за регулиране на pH, а така също от пясък, за да се увеличи порьозността. Този метод е с ниски разходи и е приложим за бавни биологични процеси. Този метод обаче може да бъде твърде бавен, ако достъпът на въздух се ограничи поради уплътняване на почвата.

Затова достъпът на въздух и течност остават важни фактори, ограничаващи значението на съществуващите статични перодични биопроцеси, използвани за пречистване на почви, като например биообработване на купчини, торене и обработване на почви. Подаването на въздух в известните методи се подобрява чрез въвеждането му през перфорирани тръби или чрез разбъркване на почвата. Но всякъкви съоръжения за подаване на газовия поток вътре в биореактора пречат на процеса. Също така, ако части от замърсената почва не се подлагат на въздействие на бактерии или друга хранителна среда като кислород, целият биопроцес ще бъде бавен или няма да протече напълно. Също така при купно биоокисление на въглища и труднопреработваеми сулфидни руди, съдържащи злато, биоокислението на сулфидите с бактерии се осъществява добре, когато металният сулфид се подлага на въздействие на бактерии, вода, хранителна среда и въздух. Ако сулфидите са впръснати в рудата или в твърдите късове въглища, биоокислението няма да протече. В допълнение на казаното, ако подаването на въздух или течност в купчината се ограничи, биоокислението също ще се ограничи. Следователно, има необходимост от усъвършенстване на конструкцията на биореактора, което ще позволи твърди материали да се подлагат на биологично обработване при подобрено подаване на въздух и флуид в целия биореактор и в твърдия материал, подлежащ на обработване.

Използуването на ацидофилни, автотрофни бактерии за биоокисление на сулфидни минерали в труднопреработваемите сулфидни руди е биологично обработване, което прогресира особено интензивно в последните 10-20 години.

Златото е един от най-рядко срещаните метали на земята. Златните руди могат да се класифицират на два вида: свободно обогатени и труднопреработваеми. Свободно обогатени руди са тези, които могат да се получат чрез обикновени гравитационни методи или чрез директно цианиране. Труднопреработваемите руди от друга страна не се поддават на конвенциална цианидна обработка. Златосъдържащите залежи се считат труднопреработваеми, ако те не могат да се получат икономично, като се използва конвенционалния метод на цианидно извличане,

тъй като недостатъчно количество от златото е разтворимо. Такива руди често са труднопреработваеми поради прекомерното съдържание на метални сулфиди (например пирит и арсенопирит) и/или органични въглеродсъдържащи вещества.

Голяма част от труднопреработваемите руди съдържат благороден метал като злато, впръснато в частиците от железен сулфид или в частиците на друг метален сулфид. Частиците от железен сулфид по принцип се състоят от пирит и арсенопирит. Благородните метали често са впръснати вътре в сулфидния минерал. Например, златото често се среща като фино разпределени субмикроскопични частици вътре в труднопреработваемия първичен сулфиден пиритен или арсенопиритен минерал. Ако златото или друг благороден метал остане впръснат вътре в първичния сулфиден минерал дори и след раздробяването, сулфидите трябва да се подложат на окисляване, за да се освободи ценният благороден метал и да стане податлив към излугващ агент. В резултат се облекчава по-нататъшната преработка на рудата.

От предшестващото състояние на техниката са известни редица методи за окисляване на сулфидни минерали, за да се освободи ценният благороден метал. Обикновено тези методи могат да се сведат до два вида: обогатяване и купно извличане. Обикновено обогатяването е скъп процес, свързан с високи експлоатационни разходи и капиталовложения. В резултат, макар че общата скорост на извличане при обогатителните процеси

като правило е по-висока, обогатителните операции обикновено не са приложими за нискокачествените руди, които съдържат злато приблизително по-малко от 2,4 g/t. Обогатителните операции са дори по-малко приложими за руди, съдържащи злато с концентрация, по-ниска от 0,68 g/t.

Два добре познати метода за окисляване на сулфиди при обогатителните операции са окисляване в автоклави под налягане и пържене.

Окисляването на сулфидите от труднопреработваемите сулфидни руди може също да се осъществи като се използват ацидофилни автотрофни микроорганизми като видовете Thiobacillus terrooxidans, SulfoIobus, Acidianus и факултативнотермофилни бактерии в микробна предварителна обработка. Тези микроорганизми използват окисляването на сулфидните минерали като източник на енергия в процеса на метаболитното превръщане. По време на окислителния процес споменатите погоре микроорганизми окисляват частиците от железен сулфид и превръщат желязото в разтворима форма - ферийон, а сулфида в сулфатен йон.

Ако труднопреработваемата руда, която се преработва, е въглеродсъдържаща сулфидна руда, са необходими допълнителни технологични операции след микробната предварителна обработка, за да се предотврати извличането на ауроцианидния комплекс ( или други комплекси, образувани от благородния метал и излугващия агент ) от природното въглеродсъдържащо вещество при обработването на рудата с излугващо средство.

При използването на термините „сулфидна руда“ или „труднопреработваема сулфидна руда“ следва да се разбира също, че тези термини включват и труднопреработваема въглеродсъдържаща сулфидна руда.

Известен метод за биоизвличане на въглеродсъдържащи сулфидни руди е описан в US патент No 4,729,788, издаден на 08.03.1988 год. ,който тук е включен за справка. Съгласно този метод термофилните бактерии, като например Sulfolobus и факултативно - термофилните бактерии се използват за окисляване на сулфидния компонент на рудата. Подложената на биоизвличане руда се обработва с очистващ агент, за да инхибира извличащата способност на въглеродосъдържащото вещество в рудата. Благородните метали се извличат от рудата, като се използват конвенционалните излугващи агенти цианид или тиокарбамид.

Друг известен метод за биоизлугване на въглеродосъдържащи сулфидни руди е описан в U.S. патент N 5,127,942, издаден на 07.07.1992 год. , който е включен тук за справка. Съгласно този метод рудата се подлага на окислително биоизлугване, за да се окисли сулфидният компонент на рудата и да се освободи ценният благороден метал. Рудата се инокулира с бактериален консорциум в присъствието на хранителна среда, за да ускори растежа на бактериалния консорциум, който се характеризира със свойството да деактивира извличащата способност на въглеродсъдържащото вещество в рудата. С други думи бактериалният консорциум действа като биологичен извличащ агент. В процеса на обработката микробният консорциум деактивира въглерода, който адсорбира благородния метал. След това рудата се излугва с подходящ излугващ агент, за да се разтвори благородният метал, съдържащ се в рудата.

Окисляването на труднопреработваеми сулфидни руди с използване на микроорганизми или както често се нарича биоокисление, може да се осъществи като обогатителен процес или обработване на купчини. В сравнение с окислението под налягане или пърженето биоокислението е по-просто за осъществяване, изисква по-малко капиталовложения и има пониски експлоатационни разходи. В действителност, биоокислението често се избира за окисляване на сулфидните минерали в труднопреработваемите сулфидни руди, тъй като този процес е икономически благоприятен в сравнение с другите начини за окисление на рудата. В сравнение с химичните и механични средства за окисление на сулфидните труднопреработваеми руди, биоокислението често е ограничителен етап в обогатителния процес, поради по-бавната скорост на окисление, дължаща се на микроорганизмите.

Един биоокислителен процес включва фино раздробяване на рудата, последвано от обработването на суспензия от рудата в биореактор с разбъркване, където микрооргнизмите могат да използват фино смлените сулфиди като енергиен източник. Такъв обогатителен процес е използван в промишлен мащаб в мина Tonkin Springs. Но минната индустрия обикновено е считала биоокислителния процес в Tonkin Springs като неуспех. Вторият вид обогатителен биоокислителен процес включва разделяне на съдържащи благородни метали сулфиди от рудата, използвайки конвенционални технологии за получаване на сулфиден концентрат, като например флотация, и след това окисляване на сулфидите в биореактор с разбъркване, за да се облекчи преработваемостта на материала в следващите етапи. Метод от този тип се използва в промишлен мащаб в Африка, Южна Америка и Австралия.

Купното биоокисление обикновено изисква оформяне на купчини от частици от разтрошена труднопреработваема сулфидна руда, последвано от инокулиране на купчината с микроорганизми, способни да окислят сулфидните минерали в рудата. След като биоокислението е достигнало до желаната крайна точка, купчината се дренира и промива няколкократно.

Тогава освободеният благороден метал е готов за извличане с подходящо излугващо средство.

Обикновено рудите, съдържащи благороден метал, се извличат с цианид, тъй като той е най-ефективният излугващ агент за извличане на ценния благороден метал от рудата. Ако в качеството на излугващо средство се използва цианид, преди това купчината трябва да се неутрализира.

Тъй като биоокислението протича при ниско, кисело pH, докато цианидната обработка трябва да протече при високо, основно pH, след купния биоокислителен процес се прилага конвенционален цианиден процес, който по същество е двустадиен. В резултат, при използване на купното биоокисление процесът следва да се раздели на два етапа. Това обикновено се прави чрез разделяне на етапите във времето. Например, при метода на купното биоокисление на труднопреработваема сулфидна руда, съдържаща злато, купчината най-напред се подлага на биоокисление и след това се промива, неутрализира и обработва с цианид. За да се осъществи това икономично и практично, в повечето случаи при купното биоокисление се използва постоянна подложка в една или няколко определени конфигурации.

В сравнение с различните достъпни биоокислителни процеси купното биоокисление има най-ниски експлоатационни разходи и капиталовложения. Това прави купният биоокислителен процес особено приложим за нискокачествени или замърсени руди, т.е. руди, които съдържат злато (или еквивалентен ценен благороден метал) в концентрация, по-малка от около 2,4 g/t. Купното биоокисление обаче е с много бавна кинетика в сравнение с обогатителните биоокислителни процеси. Купното биоокисление обикновено изисква много месеци, за окисление на сулфидните

'ί минерали в рудата в достатъчна степен, за да се осигури извличането на достатъчни количества от златото или друг ценен благороден метал при следващото цианидно извличане и процесът да е сравнително икономичен. Затова купното биоокисление е ограничено от продължителността на процеса, която е необходима за протичането на биоокислението в достатъчна степен , за да осигури икономично извличане на златото. По-голямата продължителност на биоокислителния процес изисква по-големи дълготрайни средства за подложки и по-големи капиталовложения. В местата около мините количеството на земя, подходяща за направата на подложки за купчините, е ограничено. Размерът на дълготрайните подложки може да е ограничителен фактор за количеството руда, добивана в мината, съответно рентабилността от мината. При такива обстоятелства ограничителните условия при биоокислителния процес са дори по-важни.

Ограничителните условия при купния биоокислителен процес включват достъп на инокулант, достъп на хранителна среда, достъп на въздух или кислород, депонирането на токсичните вещества и достъп на въглероден двуоксид, които се изискват, за да направят процеса по-производителен, а оттам и един привлекателен избор за обработка. Нещо повече, за целите на биоокислението индукционното време, касаещо биоокислителите, циклите за нарастване, биоцидните активности, жизнеспособността на бактерията и други подобни, са важни условия, тъй като параметрите като достъпност, размери на частиците, утаяване, уплътняване и други, са икономически необратими, след като купчината е била изградена. Това е така, тъй като веднъж изградени, купчините не могат да се поправят с изключение на границите на основата.

Руди, които имат високо съдържание на глина и/или фина фракция, са особено проблематични, когато се преработват чрез купно извличане или купно биоокисление. Причина за това е, че частиците глина и/или фината фракция могат да се придвижват през купчината и да запушват каналите за приток на въздух и течност, в резултат на което се получава: трамбоване; образуване на канали; спиране достъпа на хранителна среда, въглероден двуоксид или кислород; недостатъчно доставяне на биоокислител и други подобни. В резултат, голяма площ от купчината може да се задръсти и излугва неефективно. Това е обичаен проблем при цианидното излугване и е довел до използването на агломериране на частиците с цимент при извличане с цианид при високо pH и с полимери - при биоизвличане при ниско pH. Добавянето на полимер за агломериране може да се прилага също и при високо pH на средата, което обикновено се използва за излугване на благородни метали след окислително биоизлугване на железни сулфиди в рудата.

Биоокисляването на труднопреработваеми сулфидни руди е особено чувствително към запушените перколационни канали от глина и финозърнест материал, тъй като бактериите се нуждаят от голямо количество въздух или кислород, за да нарастват и биоокисляват частиците от железен сулфид в рудата. Притокът на въздух също е важен фактор за разсейването на топлината , образувана при биоокислителната реакция, тъй като излишната топлина може да убие растящите бактерии в една голяма слабо вентилирана купчина.

Методите, описани в US патент N 5,246,486, издаден на 21.09.1993 г., и US патент N 5,431,717, издаден на 11.07.1995 г.,на William Kohr, посочени тук за справка, са насочени към увеличаване на производителността на процеса на купното биоокисление чрез осигуряване на добър приток на флуид (газ и течност) през купчината.

Руди с ниско съдържание на сулфид или пирит или които съдържат вещества, изразходващи киселини, като например калциев карбонат или други карбонати, могат също да представляват проблем, когато се преработват чрез купно биоокисление. Причината за това е, че киселината, образувана от нискокачествените пиритни руди, е недостатъчна да поддържа ниско pH и е необходима висока концентрация на желязо за растежа на бактериите.

Запасите от разтвор и управлението на разтвора също са важна част, определяща съображенията за използване на купното биоокисление. Разтворът, който се оттича от биоокислената купчина, е кисел и съдържа бактерии и ферийони. Затова този разтвор може да се използва предимно при агломерацията на нови порции руда или да рециркулира към върха на купчината. Токсичните и инхибиторни вещества обаче могат да преминат в този разтвор. Например, ферийоните, които обикновено са полезна добавка при пиритното извличане, са инхибитори за растежа на бактериите, когато тяхната концентрация превишава 30 g/l. Други метали, които забавят биоокислителния процес, също могат да присъстват в разтвора. Метали, които често присъстват в труднопреработваемите сулфидни руди, са арсен, антимон, кадмий, олово, живак и молибден. Други токсични метали, странични продукти, получени в резултат на биоокислението, разтворени соли и бактериално получения материал могат също да бъдат инхибитори на биоокислителния процес. Когато тези инхибиторни материали присъстват в достатъчно количество в разтвора, напускащ купчината, рециркулацията на този разтвор е вредна за скоростта, при която се осъществява биоокислителния процес.

Разбира се, продължителната рециркулация на разтвор, отведен от купчината, съдържащ достатъчно количество инхибиторни материали, ще спре напълно биоокислителния процес.

Методът, описан в патентна заявка US No 08/329,002, подадена на 25.10.1994 г. от Kohr и др. .посочен тук за справка, се отнася до обработване на биоизлугващия разтвор, отведен от купчината, за постигане на минимални количества инхибиторни материали, присъстващи в разтвора. В резултат, когато биоизлугващият разтвор, отведен от купчината, рециркулира към върха й, скоростта на биоокислителния процес не намалява или намалява в по-малка степен в сравнение с рециркулацията на разтвор, който не е обработен.

Докато горните методи подобряват скоростта, при която се осъществяват биоокислителните процеси, купното биоокисление е все още по-продължителен процес в сравнение с биоокислителното обогатяване, например провеждано в реактор с разбъркване. Както беше отбелязано по-горе, все още за нискокачествените труднопреработваеми сулфидни руди биореактор с разбъркване не е подходяща алтернатива поради високите начални капиталовложения и експлоатационни разходи.

Съществува обаче необходимост от купно биоизлугване, което може да се използва за биоокисление на благороден метал, съдържащ се в труднопреработваемите сулфидни руди, като се осигурява подобрен приток на въздух и флуид в купчината. В допълнение на това, необходимостта от купно биоизлугване е налице, когато се преработват руди с ниско съдържание на сулфидни минерали или руди, които имат високо съдържание на вещества, изразходващи киселини, като калциев карбонат.

Необходимост от биоокислителния процес е налице и когато той може да се използва за освобождаване на впръснатите в

сулфидните минерали благородни метали. Обогатителните процеси, които обикновено се използват за окисление на такива коцентрати, включват биоизлугване в биореактор с разбъркване, окисление под налягане в автоклав и пържене. При тези обогатителни процеси сулфидните минерали от концентрата се окисляват относително бързо и в резултат освобождават включенията от благородни метали. Въпреки че концентратът има висока концентрация на злато, това не може икономически да оправдае разходите за капиталовложения или високите експлоатационни разходи, съпътстващи тези процеси. И докато биоизлугващият процес е най-малко скъпият обогатителен процес от гледна точка и на началните капиталовложения, и на

експлоатационните разходи, все още не е оправдано преработването на концентрати, съдържащи по-малко от около 17 g/t злато в концентрата, което обикновено изисква рудата да съдържа повече от около 2,4 g/t злато. Затова съществува необходимост от метод, при който биоокислението на концентрати от труднопреработваеми сулфидни минерали, съдърджащи благороден метал, да се извършва със скорост, сравнима с тази на биореактор, представляващ съд с разбъркване, но който метод има капиталовложения и експлоатационни разходи, сравними с тези на купното биоизлугване.

В допълнение на казаното за концентратите от сулфидни минерали, съдържащи благороден метал, има много сулфидни руди, съдържащи метални сулфидни минерали, които могат да се обработват чрез използване на биоокислителен процес. Например, много медни руди съдържат медни сулфидни минерали. Други примери включват цинкови руди, никелови руди и уранови руди. Биоокислението може да се използва, за да се осъществи разтварянето на ценните метали като мед, цинк, никел

и уран от концентратите на тези руди. Разтворените ценни метали могат след това да се извличат, като се използват познати методи, като например течна екстракция, циментация с желязо и утаяване. Биореактор с разбъркване е много скъп процес поради обработването на целия обем сулфиден концентрат, получен от сулфидни руди, а стандартното купно извличане е твърде продължителен процес, за да е икономически приложим за извличане на желаните ценни метали. Затова е налице необходимост от икономичен метод за биоокисление на концентрати на метални сулфидни минерали, получени от сулфидни руди, който да осигури разтварянето на ценните метали така, че да могат последователно да се извлекат от биоизлугващия разтвор.

Докато съществува необходимост от метод за биоокисление, който може да се използва за преработване на сулфидни концентрати, получени от сулфидни руди, при скорост, която трябва да е по-голяма от тази на известните процеси на купно биоокисление, а освен това методът да има начални капиталовложения и експлоатационни разходи, по-ниски в сравнение с биореактора с разбъркване, тази необходимост се води за неосъществима. По-нататък, докато съществува необходимост от метод за биоокисление, който да се използва за икономично преработване на сулфидни концентрати,получени, от руди, съдържащи метални сулфиди, тази необходимост се счита за неосъществма.

Същност на изобретението

Настоящото изобретение е насочено към биологично обработване на твърди материали в биореактор без разбъркване (статичен биореактор). С тази цел първият аспект на изобретението е да се осигури метод за биологично обработване на твърди материали, за да се отстрани нежелано химично съединение, като се използва статичен повърхностен биореактор. Съгласно метода повърхността на множество едри субстрати се покрива с твърд материал, който ще се подлага на биологично обработване. В резултат се получава множество покрити едри субстрати. След това се формира статичен повърхностен биореактор чрез нареждане на купчина от множеството покрити едри субстрати или чрез поставянето на множеството покрити едри субстрати в съд така, че обемът на празното пространство в реактора да е по-голям или равен на около 25%. Реакторът се инокулира с микроорганизъм, способен да разложи нежеланото

химично съединение в твърдия материал, след което твърдият материал се подлага на биологично обработване в повърхностния биореактор, докато нежеланото химично съединение се разложи до желаната концентрация. За да се осигури подходящо празно пространство в биореактора, покритите субстрати предимно имат размери на частиците, по-големи от около 0,3 cm, а твърдият материал, който се подлага на биологично обработване, предимно има размер на частиците, по-малък от около 250 pm. Дебелината на слоя от твърд материал, покриващ множеството едри субстрати, е предимно по-малка от около 1 mm, за да се осигури необходимият достъп на използвания при биологичното обработване микроорганизъм до цялата маса от твърд материал, който се подлага на биологично обработване. По-дебелите покрития ще увеличат капацитета на биореактора, но скоростта, при която биологичното обработване напредва, ще бъде по-ниска поради ограничения достъп на микрооргнизъм до намиращите се в долния слой частици от твърд материал. За да се използва напълно капацитета на биореактора, като същевременно се осигурява подходящ достъп на микроорганизма, дебелината на покритието от твърд материал трябва да е по-голяма от около 0,5

mm и по-малка от около 1 mm. За да се увеличи достъпът на въздух и течност, обемът на празното пространство в биореактора трябва да е по-голям или равен на около 35%. Това подобрява в голяма степен скоростта, при която протича биологичното обработване.

В качеството на едри субстрати могат да се използват различни материали, включващи скала, едър пясък, вулканична скала, скала, съдържаща карбонатни минерали, клинкер, блокчета от пепел, шлака и пластмаса.

Методът съгласно първият аспект на изобретението е ефективен за много различни процеси за биологично обработване, включващи биопречистване на замърсени почви, десулфурирането на въглища и биоокислението на труднопреработваеми сулфидни руди. При биообработването нежеланото химично съединение обикновено е органично съединение. При десулфурирането на въглища и биоокислението на труднопреработваема сулфидна руда нежеланият компонент са сулфидните минерали.

Съгласно втори аспект на настоящото изобретение се осигурява метод за биоокисляване на сулфиден минерален концентрат, сътоящ се от фини частици от метални сулфиди, с цел да се освободи ценният метал, представляващ интерес, като се използва статичен повърхностен биореактор. Методът включва нанасяне на покритие от частиците на концентрата от метален сулфид върху множество едри субстрати, такива като едри рудни частици, вулканична скала, едър пясък или скала, съдържаща карбонатни минерали като източник на СО₂ за бактериите. След като частиците от метален сулфид се наслоят върху множеството субстрати, се формира статичен повърхностен реактор чрез нареждане на купчина от покритите субстрати или чрез поставянето им в съд. Частиците от метален сулфид върху повърхността на множеството покрити субстрати след това се подлагат на биоокисление, за да се освободи ценниият метал, представляващ интерес.

В зависимост от специфичните рудни залежи, които се разработват, сулфидните минерални концентрати, използвани в изобретението, могат да включват сулфидни концентрати, получени от съдържащи благороден метал труднопреработваеми сулфидни руди, или сулфидни концентрати, получени от руди, съдържащи сулфиди на неблагороден метал, като халкопирит, милерит или сфалерит. Разликата се състои в това, че в първия случай металът, който представлява интерес, е благороден метал, впръснат в сулфидните минерали, а във втория случай металът, който трябва да се извлече, е неблагороден - мед, никел или цинк, и присъства в сулфидния концентрат под формата на метален сулфид.

Съгласно трети аспект на изобретението се осигурява метод за извличане на благороден метал от труднопреработваема сулфидна руда, съдържаща благородния метал, като се използва статичен повърхностен биореактор. Методът съгласно този аспект на изобретението включва следните етапи; получаване на сулфиден минерален концентрат от труднопреработваема сулфидна руда, включващ фини частици от метален сулфид; нанасяне на покритие от частици от сулфидния концентрат върху повърхността на множество едри субстрати; изграждане на купчина от множеството покрити субстрати; биоокисляване на частиците от метален сулфид, нанесени върху повърхността на множеството субстрати; осъществяване на контакт между биоокислените частици от метален сулфид и излугващо благородни метали средство, за да се разтвори ценния

благороден метал от биоокислените сулфидни частици; извличане на ценния благороден метал от излугващото средство.

Съгласно четвърти аспект на изобретението се осигурява метод за извличане на ценен благороден метал от труднопреработваеми сулфидни руди, съдържащи благороден метал, като се използва статичен повърхностен биореактор. Методът съгласно този аспект на изобретението включва следните етапи: получаване на сулфиден минерален концентрат, съдържащ фини частици от метален сулфид, от труднопреработваема сулфидна руда, съдържаща благороден метал; нанасяне на покритие от частици от сулфидния концентрат върху повърхността на множество едри субстрати; поставяне на множеството покрити субстрати в съд; биоокисляване на частиците от метални сулфиди, нанесени върху повърхността на множеството субстрати; осъществяване на контакт между биоокислените частици от метален сулфид, подложени на биоокисление, и излугващо благородни метали средство, за да се разтвори ценният благороден метал от биоокислените сулфидни частици; извличане на ценния благороден метал от излугващото средство.

Съгласно пети аспект на изобретението се осигурява метод за извличане на ценен метал от сулфидна минерална руда, като се използва статичен повърхностен биореактор. Методът съгласно този аспект на изобретението включва следните етапи: получаване на сулфиден минерален концентрат от сулфидна минерална руда, съдържащ фини частици от метални сулфиди; нанасяне на покритие от частици от сулфидния концентрат върху повърхността на множество едри субстрати; формиране на статичен повърхностен реактор чрез изграждане на купчина от множеството покрити субстрати или чрез поставянето на множеството покрити субстрати в съд; биоокисляване на

частиците от метални сулфиди, наслоени върху повърхността на множеството субстрати, в резултат на което се получава биоизлугващ разтвор, в който се разтварят група метали от металните сулфиди; извличане на желания ценен метал, представляващ интерес, от биоизлугващия разтвор. Руди, представляващи особен интерес, които могат да се преработват, като се използва този процес, са сулфидни руди на медта, цинка, никела, молибдена, кобалта и урана.

Съгласно шести аспект на изобретението се осигурява метод за извличане на ценен благороден метал от концентрати, включващи фини частици от сулфидни труднопреработваеми минерали, съдържащи благороден метал, който включва следните етапи: а) разпределяне на концентрат, състоящ се от фини труднопреработваеми сулфидни минерали, на върха на купчина от едри носители, избрани от групата, състояща се от вулканична скала, едър пясък, безрудна скала, съдържаща карбонатни минерали, клинкер, блокчета от пепел и шлака; б) биоокисление на концентрата от труднообработваеми сулфидни минерали; в) извличане на ценния благороден метал от биоокислените труднообработваеми сулфидни минерали с излугващо средство; г) извличане на ценния благороден метал от излугващото средство. Предимство на този метод е, че скоростта на биоокисляване на сулфидните минерали е много висока в сравнение с тази, която се наблюдава при традиционното биоизлугване. Въпреки тази висока скорост на биоокисляване, началните капиталовложения и експлоатационни разходи за метода съгласно изобретението са по-ниски в сравнение с комбинирания с обогатяване биоокислителен процес.

Златото е предпочитаният благороден метал, който се извлича, като се използва метода съгласно настоящия аспект на изобретението. Също могат да се извличат и други благородни метали, включително сребро и платина. Вулканичната скала е особено предпочитан субстратен материал поради голямата си повърхност. За специалиста в областта е очевидно, че могат да се използват няколко излугващи средства в съчетание с този метод, но тиокарбамид и цианид са за предпочитане, като особено предпочитан е цианида в качеството на излугващо средство.

Съгласно седми аспект на изобретението е осигурен метод за извличане на ценен метал от сулфидни руди, включващ: (а) получаване на сулфиден минерален концентрат, съдържащ фини частици от метални сулфиди; (б) разпределяне на концентрата на върха на купчина от едри носители, които са избрани от групата, състояща се от вулканична скала, едър пясък, безрудна скала, съдържаща карбонатен минерал, клинкер, блокчета от пепел и шлака; (в) биоокисляване на концентрата; (г) извличане на ценния метал от разтвора, използван за биоокисляване на металните сулфидни минерали. Сулфидните руди, които се обработват, като се използва метода съгласно изобретението, включват например халкопирит, сфалерит, руди, съдържащи никелов сулфид, и уранови сулфидни руди. Поради факта, че този метод използва купчина от носители за биореактор, капитловложенията и експлоатационните разходи са по-ниски в сравнение с тези на обогатителния биоизлугващ процес. Поради добрия приток на въздух в купчината скоростта на биоокислението на сулфидните минерли е твърде висока и може да се доближи до скоростта, наблюдавана при обогатителните операции. В зависимост от сулфидната руда, от която се получава концентрата, ценният метал, който се извлича при използване на метода съгласно този аспект на изобретението, е мед, цинк, никел и уран. Материалът за носители, който се използва в настоящия процес, е предимно вулканична скала поради голямата си повърхност.

Горните и други цели, признаци и предимства ще станат очевидни за специалиста в областта от следващото описание на предпочитаните варианти на изпълнение на изобретението.

Кратко описание на фигурите

Фиг.1. представлява технологична схема, илюстрираща метода съгласно един вариант на изпълнение на изобретението.

фиг.2. представлява изглед при напречен разрез на субстрат на труднопреработваема сулфидна руда, покрит с концентрат от частици от метален сулфид, съгласно изобретението;

Фиг.З. представлява технологична схема, илюстрираща друг вариант на изпълнение на изобретението;

Фиг.4. предствлява технологична схема,илюстрираща и друг вариант на изпълнение на изобретението;

Фиг.5. предствлява технологична схема, илюстрираща и друг вариант на изобретението;

Фиг.6. представлява диаграма, илюстрираща процента на окисленото желязо в зависимост от времето за цялата руда, сравнена с метода,съгласно изобретението;

Фиг.7. представлява диаграма на средната дневна скорост на биоокисление на цялата руда, сравнена с метода съгласно изобретението;

Фиг.8. представлява диаграма, илюстрираща процента на биоокисление за друг процес съгласно изобретението;

Фиг.9. предствлява диаграма на средната дневна скорост на биоокисление за процеса, съответсващ на фиг.8;

Фиг.10. представлява диаграма,илюстрираща степента на биоокисление в проценти като функция от времето за пиритен концентрат, покриващ носители от безрудна скала, и същия пиритен концентрат, покриващ носител от труднопреработваема сулфидна руда с висока концентрация на минерален карбонат;

Фиг.11. представлява диаграма, илюстрираща скоростта на биоокисление на концентрат, разпределен на върха на купчина от вулканична скала при използване на метод съгласно един вариант на изпълнение на изобретенито, съпоставен с метода, провеждан в съд с разбъркване.

Подробно описание на изобретението

Следва описание на първи вариант на изобретението, в който твърд материал се подлага на биологично обработване в статичен повърхностен биореактор, за да се отстрани нежелано химично съединение. Съгласно първият вариант повърхността на множество едри субстрати с размер на частиците, по-голям от около 0,3 cm, се покрива с твърд материал, който ще се подлага на биоокисление, за да се получи множество покрити едри субстрати. Твърдият материал, който се подлага на биоокисление, е с размер на частиците, по-малък от около 250рт, така че да се получи сравнително непрекъснато покритие върху едрите субстрати. След това се формира статичен повърхностен реактор чрез нареждане на множеството покрити едри субстрати на купчина или поставяне на множеството покрити едри субстрати в съд така, че обемът на празното пространство в реактора да е поголям или равен на около 25 %. Реакторът се инокулира с микроорганизъм, способен да разложи нежеланото химично съединение, присъстващо в твърдия материал. След това твърдият материал се обработва биологично в повърхностния биореактор, докато нежеланото химично съединение в него се разложи до желаната концентрация.

Биологичното обработване може да се използва при биологичното пречистване на замърсени почви, десулфурирането

на въглища и биоокисляването на труднопреработваеми сулфидни руди. При биологичното пречистване твърдият материал обикновено е почва и нежеланото химично съединение обикновено е органично вещество, присъстващо в почвата. Затова настоящото изобретение намира приложение в много от съществуващите места със свръхзапаси. Частичен списък на органичните онечиствания, които могат да бъдат отстранени от почвата с използване на настоящото изобретение, включват: отработено масло, грес, реактивно гориво, дизелово гориво, нефт, бензол, толуол, етилов бензол, ксилол, полиароматни въглеводороди (ПАВ), полициклични ароматни (ПЦА), пентахлорофенол (ПХф), полихлорирани бифенили (ПХБ), креозот, пестициди, 2,4,6 - тринитротолуол (ТНТ), хексахидро1,3,5 - тринитро - 1,3,5 - триазин (ХТТ), октахидро -1,3,5,7 тетранитро - 1,3,5,7 - тетраазосин (ОТТ), Ν-μ€τηλ-Ν-2,4,6 тетранитроанилин и нитроцелулоза (НЦ).

Ако от друга страна настоящото изобретение се използва за десулфуриране на въглища, твърдият материал се състои от частички от въглища, а нежеланото химично съединение са частици от сулфиден минерал, съдържащи се вътре в частиците от въглища. При използването на биоокис-лителния процес за труднопреработваеми сулфидни руди твърдият материал обикновено е раздробена руда или сулфиден концинтрат, получен от рудата, а нежеланото химично съединение са частиците от метален сулфид, съдържащи се в рудата или концентрата.

В някои случаи е полезно да се получи концентрат чрез флотация или чрез други методи, при което твърдият материал, който ще се подлага на биологично обработване, се концентрира в по-малка по обем фракция. Ако този концентрат например съдържа основната част от нежелания метален сулфид или от

токсините, той може да се преработи при по-малки разходи в сравнение с преработването на целия материал.

Както специалистът в областта би оценил гореказаното и следващото описание, методът съгласно настоящото изобретение има широка приложимост, тъй като той може да се използва за биологично обработване на всякакъв твърд материал, съдържащ нежелано химично съединение, което се поддава на биооразлагане или биоокисление чрез микроорганизъм или чрез ензими, произведени от микроорганизма.

Предназначението на едрите субстрати е да осигурят носител със сравнително голяма повърхност, върху която може да се наслои твърдият материал, подлежащ на биоокисление,. Затова, когато множество покрити едри субстрати се наредят в купчина или се поставят в съд, се оформя статичен повърхностен реактор, който има много голяма активна повърхност на кубичен метър от обема на реактора. Конкретната повърхност на реактора на кубичен метър от обема му ще зависи и от едрината на частиците на използваните едри субстрати, която трябва да е поне 100 т² на кубичен метър от обема на реактора, като обикновено е 500 т²или повече на кубичен метър от обема на реактора. При това, чрез използване на едри субстрати с размер, по-голям от около 0,3 cm и ограничаване на размера на частиците на твърдия материал, който ще се обработва биологично, до по-малък от около 250 pm, реакторът ще осигури подходящият обем на празното пространство, даващ възможност на въздуха и хранителната среда да достигнат до всички части на реактора по време на биообработващия процес. От тази гледна точка обемът на празното пространство трябва да е поне около 25%. Такъв обем на празното пространство осигурява също подходящо разсейване на топлината в купчината. За увеличение на достъпа на въздух и течност, а също и за разсейване на топлината,

обемът на празното пространство в реактора следва да е поголям или равен на около 35%. Това подобрява значително скоростта на протичането на биологичното обработване.

Използването на субстрати с по-голям размер увеличава обема на празното пространство в реактора, в резултат на което се подобрява достъпът на въздух и хранителната среда, а също така и разсейването на топлината в целия реактор, но от друга страна по-едрите субстрати намаляват допустимото натоварване на реактора. Добър компромис между осигуряването на подходящ обем на празното пространство и подходящ капацитет на реактора може да се постигне като се използват едри субстрати с номинални размери, по-големи от около 0,6 cm и помалки от около 2,54 cm.

Могат да се използват различни материали за едри субстрати, включващи скала, едър пясък, вулканична скала, безрудна скала, съдържаща карбонатни минерали, клинкер, блокчета от пепел, шлака и пластмаса. Вулканичната скала е особено предпочитана поради грапавата си и неравномерна повърхност, като по този начин се увеличава повърхността за даден размер на частиците на субстрата и се подобрява цялостта на покритието от твърд материал, който се наслоява върху него. Едрозърнестата безрудна скала, съдържеща карбонатни минерали, се предпочита, ако биообработването протича в кисела среда, тъй като киселината ще реагира с карбонатните минерали, което ще доведе до бавно отделяне на въглероден двуоксид, който автотрофните микроорганизми използват като източник на въглерод за извършване метаболитния синтез. По този начин получаването на въглероден двуоксид може да се използва за ускоряване на растежа на микроорганизмите в реактора.

Когато труднопреработваема сулфидна руда или сулфиден концентрат са били подлагани на биоокисление за намаляване на сулфидния минерал, съдържащ се в тях, като едри субстрати могат да се използват едри рудни частици. Също така, ако методът е бил използван за десулфуриране на въглища, едри частици от въглища могат да се използват в качеството на едри субстрати. И в двата случая за субстрата е полезен биоокислителния процес, протичащ на повърхността му.

Едрите субстрати имат размери на частиците, по-големи от около 0,3 cm, но се приема и предполага, че някои от едрите субстрати фактически могат да са с по-малки размери. За специалиста в областта е очевидно, че ако едрите субстрати се получават чрез раздробяване на по-едър материал до желания размер на частиците, раздробеният материал има определено разпределение на размера на частиците. И даже ако материалът е пресят, за да се отделят частиците с размери, по-малки от 0,3 cm, в едрите субстрати ще се съдържат частици под тази граница поради присъщата неефективност на процеса на пресяване и поради триенето между частиците при манипулациите с тях. Така, когато се определя размерът на частиците, по-голям от около 0,3 cm, се подразбира, че фактически всичките едри субстрати са над тези размери, така че обемът на празното пространство в реактора по време на изграждането му и по време на протичането на процеса да е над около 25%. Предпочита се количеството на едрите субстрати с размери под 0,3 cm да е помалко от 5 мас. %.

Обикновено твърдият материал, който се подлага на биологично обработване, трябва да бъде с много по-малки размери в сравнение с едрите субстрати, върху които се нанася. Този материал трябва да бъде раздробен до такива размери, които да позволят на използвания при биологичното обработване микроорганизъм да има достъп до целия материал, така че нежеланото химично съединение да може да се биоокисли или биоразложи за време, което обикновено е по-продължително в сравнение с процеса в съд с разбъркване, но по-кратко от купното извличане на целия материал. Това време обикновено е между 14 и 90 дни и зависи от природата на нежеланото химично съединение и скоростта на неговото биоокисление или биоразлагане.

Максималният размер на частиците на твърдия материал е около 250 pm, за да може твърдият материал да образува сравнително непрекъснато покритие върху едрите субстрати, поточно да се образуват агломерати между тях. Освен това, частици, по-големи от 250 pm, не могат да прилепват много добре към повърхността на едрите субстрати без използване на свързващо вещество.

Желателно е да се образува сравнително непрекъснато покритие от фините частици върху едрите субстрати в процеса на образуване на покритието, тъй като това ще увеличи максимално цялостта между покритието и повърхността на твърдия материал, подложен на въздействие на микроорганизма, който се добавя към биореактора. Ако в процеса на образуване на покритието се образуват и агломерати от твърдия материал, частиците, които са във вътрешността на агломератите, ще бъдат изолирани от въздействието на мекроорганизма, в резултат на което обхватът на биологичното обработване ще се ограничи или няма да се осъществи. Освен това агломератите не са структурно стабилни както покритите субстрати и е възможно да се разрушат по време на изграждането на реактора или по време на биологичното обработване, което е възможно да доведе до блокиране на вътрешността на реактора и изолиране на части от него от биологичната обработка.

Обикновено когато се намали размерът на частиците на твърдия материал, който ще се подлага на биологично обработване, биопроцесът протича по-бързо и по-голямо количество твърд материал може да се наслои върху едрите субстрати. По-малкият размер на частиците спомага също за подоброто им прилепване върху повърхността на едрите субстрати. Ако размерът на частиците на твърдия материал, който се обработва, е по-малък от около 25 pm, могат да възникнат твърде много проблеми с праха по време на манипулациите и може да се получи струпване на материал при наслояването му върху субстратите.

Предпочитаният размер на частиците на твърдия материал, подлаган на обработване, има номинална стойност, по-голяма от около 75 pm и по-малка от около 106 pm. Частици с размери в този обхват прилепват добре към едрите субстрати и увеличението на скоростта на процеса при биологичното обработване с използване на по-фини частици оправдава разходите за раздробяване на материала.

Покритите субстрати могат да се получат като едрите субстрати и твърдият материал се поставят във въртящ се барабан в подходящи количества. Предпочита се едрите субстрати да са сухи, а твърдият материал да е под формата на суспензия с висока гъстота, която прилепва към едрите субстрати. При друг вариант едрите субстрати и твърдият материал са сухи, когато се подават в ротационния барабан, като в него се впръсква вода, за да стимулира адхезията на твърдия материал към едрите субстрати. По време на образуването на покритите субстрати е желателно да се поддържа съдържание на влага в твърдия материал в границите от 5 до 30 мас.%, за да се осигури необходимата адхезия между твърдия материал и едрите субстрати.

За специалиста в областта е очевидно, че могат също така да се използват различни други методи за получаване на покрити субстрати. Например, твърдият материал, който ще се подлага на биологично обработване, може да се пулверизира върху едрите субстрати под формата на суспензия с висока гъстота, като множеството покрити субстрати след това се нареждат на купчина, за да формират реактора.

Ако твърдият материал, който ще се подлага на биологично обработване, е под формата на суспензия, може да се извърши регулиране на някои параметри на материала, за да се оптимизира биологичния процес. Например, може да се регулира pH до оптималните стойности за микроорганизма, който се използва за разлагане на нежеланото химично съединение. Ако са необходими хранителни вещества, подобрители или инокуланти, те също могат да се добавят на този етап. В някои случаи е целесъобразно биопроцесът да започне в съд, а след това частиците от твърд материал да се наслоят върху едрите субстрати.

Цялостта на покритите едри субстрати предотвратява запушването на каналите на реактора по време на биологичното обработване на частиците от твърд материал, наслоени върху повърхността на едрите субстрати. Такова запушване ще намали потокът от кислород и придвижването на микроорганизма вътре в реактора, в резултат на което ще се намали скоростта на биологичното обработване. Разбира се, при по-големи размери на покритите субстрати в сравнение с размерите на частиците на твърдия материал ще има по-малко подобни запушвания, тъй като частиците на твърдия материал са много по-малки от празното пространство между покритите субстрати. Цялостта на покритите субстрати предотвратява също значителни количества от твърдия материал да се отмиват и напускат биореактора по време на биологичното обработване.

В повечето случаи вследствие на повърхностното напрежение на водата тя може да пренася частици от твърдия материал към повърхността на едрите субстрати, но ако се установи, че значителни количества от частици твърд материал се отмиват от биореактора или в него се образуват запушвания поради разрушаване на покритието, се използва свързващо вещество, което осигурява цялостта на покритието. Свързващите вещества обаче може да възпрепятстват достъпа на микроорганизъм до част от твърдия материал, който се биообработва. В резултат се увеличава необходимото време за протичане на процеса на биологично обработване до желаната крайна точка.

Дебелината на покритието от твърд материал върху множеството едри субстрати предимно е по-малка от около 1 mm, за да се осигури необходимия достъп на използвания в биопроцеса микроорганизъм до цялото количество твърд материал, който се подлага на биологично обработване. Покрития с по-голяма дебелина увеличават капацитета на биореактора, но скоростта, при която протича биологичния процес е по-ниска поради ограничения достъп на използвания микроорганизъм до вътрешните слоеве от твърд материал. За да се осигури пълно използване на капацитета на биореактора и подходящ достъп на микроорганизма, дебелината на покритието от твърд материал трябва да е по-голяма от около 0.5 mm и по-малка от около 1 mm. При използване на субстрати от скала или клинкер покритието от твърд материал е приблизително от 10 до 30 мас.%.

Статичният повърхностен реактор се формира чрез нареждане на множество покрити субстрати на купчина или поставянето им в съд. Нареждането с помощта на транспорьор намалява уплътняването на покритите субстрати в реактора. Могат да се използват и други средства за нареждане.

За предпочитане е реакторът да се инокулира с микроорганизма ( микроорганизмите ), който се използва при биологичното обработване на материала, докато множеството покрити субстрати се нареждат, за да формират статичния повърхностен реактор, или незабавно след формирането на реактора. При друг вариант, ако микроорганизмът (микроорганизмите), който се използва в биопроцеса, функционира най-добре при специфичен обхват на pH, този показател на реактора може да се регулира преди инокулирането, което е добре известно от предшестващото състояние на техниката.

Микроорганизмите, които са ефективни в настоящия процес на биологично обработване, са едни и същи с традиционно използваните за разлагане на конкретно нежелано химично съединение в известните процеси на биоразлагане и биоокисление. Например, за биоокисление на сулфидни минерали при десулфурирането на въглища и при обработването на труднопреработваеми сулфидни руди могат да се използват ацидофилни, автотрофни бактерии като Thiobacillus ferrooxidans. Leptospirillum ferrooxidans и Sulfolobus. Ha специалиста в областта са познати и други бактерии, които са подходящи за използване в горните процеси. По отношение на пречистването на почви се използват същите микроорганизми, както в съществуващите биопречистващи процеси като торене, обработване на земя биоразлагане в супензия и биопречистване на купчини. Специалистът в областта може да определи кой микроорганизъм (микроорганизми) е приложим за различните нежелани химични съединения, които могат да се отстранят от твърдия материал като се използва метода съгласно изобретението.

I

След като реакторът се инокулира с подходящ микроорганизъм, условията, като pH, температура, хранителна среда и съдържание на влага в реактора, трябва да се контролират и поддържат през времетраенето на биологичното обработване, за да се ускори растежа на микроорганизма до възможно най-пълна степен. Ако растежа на микроорганизма се осъществява в целия реактор, той се превръща в биореактор с много голяма повърхност, върху която се биоразлагат или се биоокисляват нежеланото химично съединение за много пократко време и до по-голяма степен в сравнение с известните статични периодични процеси като купно извличане, торене и обработване на земя.

Реакторът може също така да бъде снабден с перфорирани тръби, през които се вдухва или изпуска въздух, което е добре известно от предшестващото сътояние на техниката. От естеството на биопроцеса, протичащ в реактора, зависи дали въздухът да се вдухва в реактора или да се изпуска и този избор може също да се направи от специалиста в областта.

Биологичното обработване може да продължи докато нежеланото химично съединение в твърдия материал се разложи до желаната концентрация. При пречистване на почви това обикновено се определя от правителствени нормативни актове, които определят допустимите граници на конкретните замърсители. При десулфурирането на въглища допустимото количество на остатъчната сяра във въглищата също зависи до голяма степен от нормативните актове, свързани с опазването на околната среда, тъй като при горене на въглища, съдържащи сяра, се получава серен двуоксид като страничен продукт. Така, количеството сяра, което може да остане във въглищата, трябва да е по-малко от стойностите, които биха нарушили нормативните актове, отнасящи се до околната среда, когато въглищата се изгарят. Това разбира се зависи до известна степен от съоръженията, които се използват в инсталациите за изгаряне на въглища, където биообработените въглища ще бъдат използвани. По отношение на биоокислението на труднопреработваеми сулфидни руди или концентрати количеството сулфиден минерал, което е допустимо да остане в рудата, се диктува от количеството, което може да се биоокисли, за да се постигне икономично извличане на желания ценен метал от рудата или концентрата.

След като съдържанието на нежеланото химично съединение се намали до желаната концентрация, биореакторът може да се разруши и биообработеният твърд материал се отделя от едрите субстрати. След отделянето на твърдия материал едрите субстрати могат да се използват отново. След една или повече употреби в биообработващия процес върху субстратите се образува филм от използвания в процеса микроорганизъм. Този биофилм има предимството да се адаптира към всякакъв токсичен материал или инхибитор, присъстващи в твърдия материал, който се преработва. Затова е най-добре биообработеният твърд материал да се отстрани по такъв начин, че да не се унищожи или премахне биофилмът върху едрите субстрати. Биофилмът също така е ефикасен начин за инокулиране на следващото покритие от твърд материал, наслоен върху едрите субстрати. Накрая, адаптирането на микроорганизма, след като е участвал в процеса многократно, също ще увеличи скоростта, при която микроорганизмът биоразлага или биоокислява нежеланото химично съединение в твърдия материал, който се прераборва.

Настоящото изобретение допълнително ще бъде описано подробно чрез няколко варианта на изпълнение на изобретението, които могат да се използват при преработването на труднопреработваеми сулфидни руди.

Вторият вариант на изпълнение на изобретението е описан с помощта на фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 е илюстрирана технологична схема за отделяне и извличане на благороден метал от труднопреработваеми сулфидни руди, съдържащи благороден метал. За целите на описанието на процеса, илюстриран на фиг.1, сулфидният минерален концентрат 22, използван в този вариант на изпълнение на изобретението, е получен от златосъдържаща труднопреработваема сулфидна руда. От това следва, че благородният метал, който се извлича в този вариант на изпълнение на изобретението, е злато. За специалиста в областта обаче е очевидно, че и други благородни метали като платина и сребро могат също да се отделят и извлекат от труднопреработваемите сулфидни руди, като се използва процесът, илюстриран на фиг.1. Ако труднопреработваемата сулфидна руда, от която се получава сулфидният концентрат 22, съдържа повече от един благороден метал, те също могат да се извлекат, като се използва този вариант на изпълнение на метода съгласно изобретението.

Съгласно технологичната схема от фиг.1 множество субстрати 20 и сулфиден концентрат 22 се подават в ротационен барабан 24. Предпочита се сулфидният минерален концентрат 22 да е под формата на суспензия, а множеството субстрати 20 са в сухо състояние, когато се подават в ротационния барабан 24. По този начин се подобрява адхезията между субстратите 20 и концентрата 22. По избор към ротационния барабан може да се подаде свързващо полимерно вещество, въпреки че това не е необходимо. При въртенето на ротационния барабан 24 субстратите 20 се покриват с умокрения сулфиден концентрат 22, в резултат на което се образуват покрити субстрати 39. След това

покритите субстрати 39 се нареждат за формиране на статична купчина 26.

Чрез използване на супензия от концентрата в процеса на получаване на покритие върху едрите субстрати отпада необходимостта от сушене на концентрата след получаването му и свързаните с тази операция разходи. Концентратът 22 и множеството едри субстрати 20 могат да се подават в ротционния барабан 24 и в сухо състояние. В този случай след подаване на сместа в ротационния барабан 24 се пулверизира вода или воден разтвор на киселина, за предпочитане съдържаща ферийони, за да се осигури залепването на концентрата към субстратите. Ползата от използването на воден разтвор на киселина, съдържащ ферийони за свързване на концентрата към повърхността на субстратите е, че той ще започне процес на химическо окисление на сулфидния минерален концентрат. Също така киселият разтвор ще понижи pH на покритите субстрати 39 при подготовката им за биоокислителния процес. Недостатъкът от използването на кисел разтвор се сътои в това, че се увеличават рзходите за съоръжението, което се използва за получаването на покритите субстрати 39, тъй като то трябва да се изработи от киселинноустойчив материал.

Сулфидният минерален концентрат 22 се състои от множество фини частици от метален сулфид 40, които съдържат фино впръснато злато и евентуално друг ценен благороден метал, включен в минерала. Сулфидният минерален концентрат 22 обикновено съдържа и частици от пясък и друг скален примес 42, съдържащи се в труднопреработваемата сулфидна руда, от която е получен концентратът 22. В резултат, всеки покрит субстрат 39 е обвит с частици от метален сулфид 40 и ситнеж 42, както е илюстрирано на фиг.2.

Цялостта на покритите субстрати 39 би трябвало да е достатъчна за предотвратяване на многобройни запушвания на каналите вътре в купчината 26 в процеса на биоокисление на частиците от метален сулфид 40, разположени на повърхността на покритите субстрати 39 и подложени на биоокисление. Такива запушвания намаляват притока на кислород и придвижването на бактериите вътре в купчината, което води и до намаляване на скоростта на биоокислението.

Тъй като сулфидните частици 40 са хидрофобни, те се стремят да се залепят към сухите субстрати 20, без да се използва свързващ агент, като например полимерна агломерираща добавка. Допуска се обаче, че частиците от метален сулфид 40 имат подходящи размери. Ако концентратът 22 съдържа достатъчна концентрация на частици от метален сулфид 40, той ще остане прилепен към покритите субстрати 39 без да се използва свързващ агент. Това позволява да се провеждат съответните манипулации с едрите субстрати 39, докато са наредени на купчина 26 или са поставени в съд 45, както е описано по-долу при изпълнение на варианта, илюстриран на фиг.5. При това, цялостта на покритите субстрати 39 трябва да се запази през целия биоокислителен процес. Затова, когато се образуват покритите субстрати 39, без да се използва свързващ агент, е важно да се използва сулфиден минерален концентрат, който има достатъчна концентрация на частици от метален сулфид и подходящ размер на частиците.

Може да се използва полимерен свързващ агент, който подобрява цялостта на покритите субстрати 39, но това води до увеличаване на експлоатационните разходи на процеса.

Могат да се приведат поне два довода против използването на сулфиден минерален концентрат с много висока концентрация на

частици от метален сулфид 40. На първо място разходите за получаване на концентрат 22 обикновено са пропорционални на концентрацията на частици от метален сулфид. Така, ако концентрацията на частиците от метален сулфид 40 се увеличи, разходите за получаване на концентрата 22 също ще се увеличат. Допълнителните разходи за получаването на висококачествен концентрат 22 могат да не се компенсират от нарастването на концентрацията на металните сулфидни частици върху покритите субстрати 39 или от тяхната цялост. На второ място, ако се увеличи качеството на концентрата, количеството на частиците от метален сулфид 40, които остават в отпадъчната фракция на труднопреработваемата сулфидна руда, ще се увеличи. Тъй като частиците от метален сулфид съдържат включения от ценен благороден метал, оставащите в отпадъка частици от метален сулфид намаляват общата степен на извличане за процеса.

Като се вземат предвид горните съображения, сулфидният минерален концентрат трябва да съдържа поне 20 мас. % метални сулфиди, за да се осигурят отговарящи на изискванията характеристики и цялостта на покритите субстрати по време на биоокислението. За предпочитане е обаче, концентратът да съдържа поне около 40 мас.% метални сулфиди и по специално поне около 70 мас. % Обикновено концентратът 22 съдържа около 40 до 80 мас % метални сулфиди.

Обикновено когато размерът на частиците на сулфидния минерален концентрат 20 се намали, биоокислителният процес протича по-бързо. По малките размери на частиците водят до подобряване качеството на концентрата. Това е така, тъй като, при по-малък размер на частиците на рудата обикновено е полесно да се отделят частиците метален сулфид 40 от основната скална маса. Затова размерът на частиците на сулфидния

минерален концентрат обикновено е по-малък от около 250 μπι. Частици с размери, по-големи от 250 gm, могат да не залепват много добре към субстратите 20 без използването на свързващ агент. В допълнение към гореказаното, ако труднопреработваемата сулфидна руда, от която се получава концентратът 22, не е раздробена 100 % под 250 gm, е трудно да се получи добро разделяне на частиците метален сулфид 40 от оснавната скална маса по време на обогатяването. Това най-вече се отнася за флотационния метод, използван за получаване на концентрата 22, тъй като частици, по-големи от 250 gm, не се флотират много добре. От друга страна, ако размерът на частиците на концентрата 22 е по-малък от около 38 gm до 25 gm, те проявяват склонност да се слепват помежду си по време на нанасянето на покритие върху едрите субстрати вместо да формират относително непрекъснато покритие върху субстратите 39. Тези конгломерати от концентрата могат да блокират достъпа на въздух и придвижването на бактериите по време на биоокислението и по този начин да намалят скоростта на биоокислението в купчината.

За предпочитане е размерът на частиците на концентрата 22 да е около 100% по-малък от 106 gm до 75 gm. Частици с размери в този обхват прилепват добре към субстратите 20 и нарастващото повишаване на скоростта на биоокислението, което може да се постигне, а така също използването на качествен концентрат с по-фини размери на частиците, напълно оправдават допълнителните разходи за раздробяването им.

Сулфидният минерален концентрат 22 може да се получи от всяка труднопреработваема сулфидна руда, съдържаща благороден метал, като се използват добре познати от предшестващото състояние на техниката методи и затова не е необходимо да се описват подробно. Получаването на концентрат 22 обикновено включва трошене и смилане на труднопреработваемата сулфидна руда до подходящ размер на частиците, последвани от гравитационно обогатяване в един или повече стадии или сулфидна флотация в един или повече стадии.

Някои потенциално труднопреработваеми сулфидни рудни тела могат да имат задоволително качество, поради което не е необходимо обогатяване. Такива рудни тела включват отпадъци или купчини от отпадъци в съществуващите мини. Когато се преработват такива видове руда, сулфидният минерален концентрат само се транспортира до мястото на съоръженията за биоокисление и евентуално допълнително фино се раздробява за получаване на желания размер на частиците.

По отношение на концентрацията на златото методът съгласно настоящият вариант на изпълнение на изобретението, може да се осъществява икономично дори ако концентратът 22 има ниска концентрация на злато - около 5 g /t ( или еквивалентна стойност от друг ценен благороден метал). Тази цифра до голяма степен варира в зависимост от разходите за получаване на концентрата 22 и цената на златото. Специалистът в областта би могъл да прецени, че автоклавните биореактори и биореакторите, представляващи съд с разбъркване, не могат да осигурят икономично получаване на сулфиден минерален концентрат,който е с такава ниска концентрация на злато.

Много различни материали могат да се използват в качеството на субстрати 20. Предпочитани субстрати са частици от труднопреработваема сулфидна руда, вулканична скала, едър пясък и безрудна скала, която съдържа минерално карбонатно вещество. Субстратите 20 могат също да са получени изкуствено, като например пластмасови сфери, повторно използван стирофом, грайферна външна гума и други подобни. Предназначението на субстратите 20 е да изпълняват ролята на носители с относително голяма повърхност, върху които се наслоява концентратът 22. По време на биоокислението повърхността на всеки отделен субстрат 20 действа като малък повърхностен биореактор. Затова, когато голямо число покрити субстрати 39 се наредят на купчина 26, за да се проведе биоокислителният процес, се образува статичен повърхностен биореактор, който има много голяма обща повърхност.

Общата повърхност на биореактора или купчината 26 може да се увеличи чрез намаляване на размера на частиците на субстратите 20, като се използват субстрати с грапава и неравномерна повърхностна морфология и / или като се увеличи количеството на покритите субстрати 39, наредени на купчината 26. Предимството от увеличението на общата повърхност на субстратите 39 в купчината 26 е, че количеството на концентрата 22, което може да се наслои върху субстратите 39, се увеличава пропорционално. С това се увеличава и количеството на концентрата 22, който се подлага на биоокисление в отделна купчина 26.

Предпочитаният размер на частиците на субстратите 20 е в границите от около + 0,62 cm до около - 2,5 cm, като частици, помалки от около 0,3 cm се отстраняват чрез пресяване или чрез друг подходящ метод. Могат да се използват обаче и субстрати 39 с размери приблизително под + 600 цт. Докато увеличението на количеството на частиците от концентрата 22 се постига чрез използване на субстрати с по-малък размер, увеличението на притока на възух, флуид и разсейването на топлината се постига с по-големи размери. При номинален обхват от + 0,62 до - 2,5 cm се постига добър компромис между количеството на концентрата и необходимия приток на въздух и флуид, както и разсейването на топлината.

Върху субстратите 20 се наслоява толкова повече концентрат

22. колкото са възможностите на уредбата за максимално

увеличение на количеството, което може да се пропусне през нея. Количеството на концентрата 22, което може да се наслои върху субстратите 20, зависи от размера на частиците и повърхностната морфология на субстратите 20. Затова едрите субстрати 20 и сулфидният минерален концентрат 22 могат да се подават към ротационния барабан 24 в такива количества, които увеличават в максимална степен количеството на сулфидния минерален концентрат 22, наслоен върху всеки субстрат 39, като в същото време намалява до минимум образуването на агломерати от частици на сулфидния минерален концентрат. Конгломерати или агломерати от частици на сулфидния минерален концентрат 22 могат да се образуват, ако частиците на концентрата са финозърнести, както беше дискутирано погоре, или когато към ротационния барабан 24 се прибави излишно количество от концентрата. За да се осигури достатъчно наслояване на субстратите 20, като същевременно се избегне образуването на агломерати от частици на концентрата, към ротационния барабан 24 се подава приблизително от 10 до 30 мас.% концентрат. В резултат, количеството на наслоения върху субстратите 39 концентрат 22 е приблизително от 10 до 30 мас.%.

При образуването на покрити субстрати 39 е желателно да се поддържа влажност на концентрата в границите от 5 до 30 мас.%. Ако влагосъдржанието в концентрата е под 5 мас.%, той няма да прилепва добре към субстратите, а ако влагосъдържанието превишава 40 мас.%, суспензията от концентрата ще бъде твърде разредена и няма да се образува достатъчно дебело покритие върху субстратите. Това би ограничило количеството на концентрат, който се залепва към субстратите 20.

Въпреки че могат да се използват и други средства за изграждането на купчината, се предпочита нареждането й да се извършва с транспортьор. Нареждането с транспортьор намалява до минимум уплътняването на покритите субстрати в купчината. Други начини за подреждане на купчината като насипване на куп откъм крайщата с помощта на дозатор или откъм върха, могат да доведат до намаляване на притока на флуид в някои участъци вътре в купчината поради уплътняване и разрушаване на покритите субстрати.

По желание купчината 26 може да бъде снабдена с перфорирани тръби 27, свързани с източник за подаване на въздух (който не е показан), за да се увеличи притока на въздух във вътрешността на купчината. Увеличението на притока на

въздух във вътрешността на купчината 26 води до увеличение на скоростта на биоокислителния процес и подобрява скоростта на разсейване на топлината от купчината. При това, източникът за подаване на въздух, свързан с перфорираните тръби, може да бъде вентилатор с ниска цена в сравнение с по-скъпия компресор, тъй като каналите за подаване на въздух и флуид, които се образуват между покритите субстрати 39, са по-големи.

Купчината 26 предимно се инокулира с бактерии, способни да биоокисляват частиците от метален сулфид 40 по време на нареждането на покритите субстрати 39 на купчина 26 или веднага след нареждането на купчината 26, или след като pH на средата в купчината се намали под 2,5. В практиката на приложение на настоящето изобретение могат да се използват следните бактерии:

Thiobacillus ferrooxidans; Thiobacillus thiooxidans:

Thiobacillus organoparus: Thiobacillus acidophilus;

Leptospi rill urn ferrooxidans; Sulfobacillus thermosulfidooxidans; SulfoIobus acidocaldarius; Sulfolobus BC:

Sulfolobus solfataricus и Acidianus brierlevi и други подобни.

Тези бактерии са на разположение от Американската културална колекция или други културални колекции. Дали ще се използва една или повече от посочените по-горе бактерии или ще се селекционира специална бактерия за настоящия метод, зависи от фактори като вида на рудата, която се обработва, и предполагаемата температура в купчината 26 по време на биоокислителния процес. Тези критерии са добре познати на специалиста в областта и не е необходимо да се описват подробно. Най-разпостранената и предпочитана бактеря за биоокисление е Thiobacillus ferrooxidans.

По време на биоокислението на частиците от метален сулфид 40, наслоени върху повърхността на покритите субстрати 39, чрез оросителна система 28 допълнително се подава инокулант и хранителен разтвор за микробите. Добавянето на тези поддържащи и биоизлугващи разтвори се извършва с помощта на уреди за измерване на съответните параметри, използвани за контрол на протичащия биоокислителен процес.

Скоростта на биоокислението се контролира предимно през целия процес на базата на измерването на параметри като скоростта на разтваряне на арсена, желязото или сярата или скоростта на окисление на сулфидите. Други параметри на биоокислителния процес, които могат да се измерват, са pH, киселинност, установена чрез титруване, и Eh. на разтвора.

За предпочитане е биоизлугващият разтвор, който се просмуква през купчината, да се събира в дренажно устройство и да се рециркулира към върха на купчината 26. Това намалява до минимум количеството на свежа вода, необходима за биоокислителния процес. Тъй като биоизлугващият разтвор, напускащ купчината, е кисел и съдържа висока концентрация на ферийони, повторното му подаване откъм върха на купчината 26 е полезно за биоокислителния процес. Изтичащият разтвор обаче, получен по-рано в биоокислителния процес, съдържа значителни количества от неблагородни и тежки метали, включително и вещества, които водят до инхибиране на микробите. Когато инхибиторите се натрупат в биоизлугващия разтвор, биоокислителният процес се забавя. Разбира се, продължителното рециркулиране на излугващия разтвор без обработването му може да доведе до натрупване на инхибитори в такова количество, което да спре изцяло биоокислителния процес.

За да се намали до минимална степен натрупването на инхибитори и влиянието им върху биоокислителния процес, преди рециркулацията излугващият разтвор се обработва в цикъла за киселинно регулиране 30 за отстраняване на инхибиторите, когато тяхната концентрация надвиши допустимото количество. Един от методите за обработване на напусналия купчината биоизлугващ разтвор преди рециркулацията му се състои в повишаване на pH над 5, отделяне на получената утайка и след това намаляване на pH до стойности, подходящи за биоокислението. За целта се използват необработени порции от напусналия купчината излугващ разтвор или друг кисел разтвор. Такъв метод за обработване с цел достигане на необходимия сътав е описан в патентна заявка U.S. N 08/547,894, подадена на 25.10.1995 г. От Kohr и др., която е включена тук за справка.

В настоящото изобретение напусналият купчината биоизлугващ разтвор става много кисел. Това е така, тъй като в сравнение с изходната руда концентратът има относително високо съдържание на метални сулфидни минерали, които се подлагат на биоокисление. В резултат, биоокислителният процес съгласно изобретението е склонен към получаването на голям излишък от киселина. При този процес се получава повече киселина, отколкото на практика се рециркулира към върха на купчината 26. Този излишък от киселина може да се изхвърли или да се използва за други цели. Една възможна употреба на излишната киселина е излугване на руда, съдържаща меден оксид, тъй като сярната киселина е ефективен излугващ агент за окислени медни руди. Полученият като страничен продукт сярнокисел разтвор обаче обикновено има висока концентрация на ферийони, поради което той е ефективен излугващ разтвор за някои сулфидни медни руди като халкоцитните. ферийоните от киселия разтвор окисляват химически минералите от меден сулфид, като ги правят разтворими. По този начин излишната киселина, получена в настоящия процес, може да се използва изгодно при излугването на мед, за да се избегнат разходите за неутрализиране на киселината, ако тя се изхвърля. Същевременно се намаляват разходите за киселина при излугването на мед.

След като биоокислителната реакция достигне икономически определена крайна точка, т.е. след като частиците от метален сулфид 40, наслоени върху повърхността на едрите субстрати 20, са биоокислени до желаната степен, купчината се разрушава и биоокисленият концентрат 22 се отделя от едрите субстрати 20. Преди да се разруши купчината тя обикновено се дренира и промива чрез няколкократно заливане с вода. Числото на промивните цикли обикновено се определя чрез подходящ индикиращ елемент, например желязо, и pH на промивния изтичащ поток.

Отделянето на концентрата може да се осъществи чрез поставяне на покритите субстрати 39 върху сито и след това чрез разпръскване на струя вода върху тях. При друг вариант едрите субстрати се обработват във водна среда във въртящ се барабан.

При следващото разделяне златото се извлича от биоокисления концентрат 22. Това може да се осъществи като се използват различни, добре познати от предшестващото състояние на техниката методи. Обикновено биоокисленият концентрат се извлича с излугващо средство, като например цианид, по методите „въглерод в пулпа“или „въглерод в разтвора“. При тези методи излугващото средство разтваря отделеното злато или друг ценен благороден метал, който след това се адсорбира върху активен въглен, което е добре известно от предшестващото състояние на техниката.

Ако в качеството на излугващо средство се използва цианид, преди излугването концентратът трябва да се неутрализира. За да се избегне необходимостта от неутрализация, в качеството на излугващо средство може да се използва тиокарбамид, който извлича златото от биоокислителния концентрат. Излугването с тиокарбамид се подобрява чрез регулиране на Eh на излугващия разтвор, като се използва натриев метабисулфит, както е описано в US патент N 4,561,947, който е включен тук за справка. Ако се използва тиокарбамид като излугващо средство, се предпочита синтетична смола, а не активен въглен, за адсорбирането на разтворения ценен благороден метал от излугващия разтвор.

След като отделеното злато или друг ценен благороден метал се извлече от биоокисления концентрат, последният се отвежда към куп за отпадъци 36, а златото се извлича от въглена или синтетичната смола , като се използват добре известни методи от предшестващото състояние на техниката.

Едрите субстрати 20, които са отделени от биоокислените концентрати, могат да се използват повторно в ротационния барабан за нанасяне на слой от нови порции сулфиден минерален концентрат 22. Субстратите 20 могат да се използват отново, докато запазват механичната си цялост. Ако едри частици от труднопреработваема сулфидна руда се използват за субстрати 20, в определен момент, предимно след един до три цикъла, те се преработват, за да се извлече освободеното злато.

Както е илюстрирано на фиг. 2, едрите сулфидни рудни субстрати 20 съдържат частици от метален сулфид 40. които включват впръснато злато и друг ценен благороден метал. След един до три цикъла на процеса много от частиците метален сулфид 40, разположени във вътрешността на едрите рудни субстрати 20, частично се биоокисляват. В този случай вместо да продължи рециркулацията на едрите рудни субстрати и по такъв начин се допусне освободеното злато да не се оползотвори, едрите рудни субстрати се преработват, за да се извлече златото. Това се осъществява предимно чрез смилане на едрите рудни субстрати в цикъл на смилане 32 до размер на частиците, който осигурява отделянето на частиците метален сулфид от общата скална маса. След това в уредбата 34 за обогатяване на сулфиди се получава концентрат от частичките метален сулфид 40, съдържащи се в раздробените едри рудни субстрати. Уредбата 34 за обогатяване на сулфиди предимно е флотационна клетка, а биоокислените едри рудни субстрати се раздробяват до размер на частиците, подходящ за сулфидна флотация и за получаване на покритие върху субстратите 20. Концентратът 22, получен от раздробените рудни субстрати, се прибавя към източника за захранване със сулфиден минерален концентрат 22, от който се

нанасят покрития върху втора порция от множество едри субстрати 20, които след това се прибавят към нова купчина 26 за следващо биоокисление.

Флотационният отпадък от уредбата 34 за обогатяване на сулфиди може да се обработи заедно с биоокисления концентрат 22 от купчината 26 в процеса на излугване, за да се извлече златото, флотационният отпадък съдържа частици от напълно или частично окислен метален сулфид, които не са флотирани. Тези окислени частици съдържат значителни количества злато и тъй като голяма част от него вече е освободено, те могат да се извлекат от флотационния отпадък, като се използва цианид или тиокарбамид. След извличането флотационният отпадък се изхвърля заедно с биоокисления концентрат, който е преминал през стадия на извличането на злато. Депонирането им се извършва в куп 36 за отпадъци.

Труднопреработваемите сулфидни едри рудни субстрати 20, които са преминали през биоокислителния процес, могат алтернативно да се преработят по по-проста схема - чрез раздробяване, последвано от излугване. Този алтернативен процес обаче води до по-ниска обща степен на извличане, тъй като много от частиците от метален сулфид 40, разположени във вътрешността на едрите рудни субстрати, не са окислени изцяло и не са освободили включенията от злато.

По отношение на избора на материал за субстрати 20 няколко са предимствата при използването на едри труднопреработваеми сулфидни рудни частици.

На първо място труднопреработваемото сулфидно рудно тяло, което се добива в мините, преминава през няколко стадия на раздробяване и смилане, за да се получат частици с подходящи размери за производството на концентрат 22. В резултат, в подходящ стадий на раздробяването могат да се отделят едри труднопреработваеми сулфидни рудни субстрати, поради което тези частици са евтин източник на субстрати 20.

На второ място, както е илюстрирано на фиг.2 и дискутирано по-горе, ако едра труднопреработваема сулфидна руда се използва за субстратен материал, той съдържа частици от метален сулфид 40. Тези частици от метален сулфид частично се окисляват в процеса на биоокисление и ако едрите рудни частици рециркулират няколко пъти, частиците от метален сулфид 40 евнтуално се окисляват в значителна степен, което позволява извличането на ценен благороден метал от тях.

Трето предимство, което до известна степен е свързано с второто, се състои в това, че фракция от железен сулфид или други частици от метален сулфид 40, съдържащи се в труднопреработваемата сулфидна руда, са толкова фини, че не могат да се флотират добре по време на обогатителния стадий. При използването на едри частици от рудата за субстрати 20, тези много фини частици от метален сулфид се окисляват през цялото време по химичен път от ферийоните, съдържащи се в биоизлугващия разтвор. И когато едрите рудни частици евнтуално се раздробят и флотират, за да се получи концентрат от частици от метален сулфид, окислените фини частици от метален сулфид ще попаднат във флотационния отпадък. Тъй като флотационният отпадък се излугва с цианид или тиокарбамид, освободеното ценно злато ще се извлече от много фините сулфидни частици. От друга страна, ако едрите рудни частици не се използват като субстрати 20 преди раздробяването и флотацията, много фините частци от метален сулфид ще попаднат във флотационния отпадък по време на получавнето на концентрат 22. Но тъй като тези много фини сулфидни частици не могат да се окислят частично в този момент, впръснато'0 в тях злато не може да се извлече.

Четвърто предимство при използване на труднопреработваема сулфидна едра руда като субстрати 20 се състои в това, че частиците от метален сулфид в биоокисления носител по-лесно се флотират след биоокислителния стадий. Това е така, тъй като повърхността на частиците от метален сулфид се изменя в стадия на биоокисление. Така, след като едрият руден носител се използва няколко пъти и след това се раздроби и флотира до получаване на сулфиден минерален концентрат, могат да се постигнат подобрени резултати при флотацията.

Ако едрите рудни частици съдържат също и карбонатно минерално вещество, е налице и пето предимство при използването на едри труднопреработваеми сулфидни рудни частици като едри субстрати 20. Карбонатните минерали имат склонност да изразходват голямо количество киселина. В резултат, руди, които съдържат такива минерали, обикновено изискват голямо количество киселина, за да се постигне необходимия състав преди биоокислението. Обработването с киселина на такива руди цели премахването или намаляването на карбонатното минерално вещество преди биоокислението, за да може да се осъществи биоокислителната реакция. И докато частиците от едра труднопреработваема сулфидна руда обикновено се биоокисляват много бавно - често в продължение на 9 месеца или повече - ако в рудата се съдържа голямо количество карбонатни минерали, без предварителна обработка за премахването им, едрите рудни частици никога няма да се окислят. При метода съгласно изобретението обаче едри труднообработваеми рудни частици, съдържащи карбонатни минерали, могат да се използват с предмство като субстрати 30. По време на биоокислителния процес киселината, която се получава при биоокислението на концентрата 22 на повърхността на едрите рудни субстрати, бавно неутрализира карбонатния минерал от субстрата. Страничен продукт от неутрализацията е въглероден двуоксид, който се използва от автотрофните бактерии в настоящото изобретение като източник на въглерод за извършване на метаболитния синтез. Поради това получаването на въглероден двуоксид ускорява растежа на бактериите в купчината 26, с което се увеличава и скоростта на биоокисляване на концентрата 22. Така, чрез използване на едра руда, съдържаща карбонатни минерали, в качеството на носител 20, едрата руда бавно се неутрализира през време на биоокислителния процес, а така също се ускорява растежа на бактериите в купчината 26. Едновременно с това се извлича полза (както е отбелязано по-горе), състояща се в биоокисляването на много фини нефлотирани сулфидни частици, съдържащи се в едрата руда.

За специалиста в областта е очевидно, че едрите труднообработваеми сулфидни рудни частици, използвани за субстрати 20, могат да не произхождат от едно и също рудно тяло, от което се получава концентрата 22. фактически, в някои случаи е изгодно да се използва едно рудно тяло за получаване на концентрат 22, а за получаване на субстрати 20 - друго. Например, дадено рудно тяло може лесно да се обогатява или поначало да отговаря на съответните желани характеристики за концентрат, а друго рудно тяло да има висока концентрация на карбонатни минерали. В този случай е полезно да се използва първото рудно тяло за получаване на концентрат 22, а второто за получаване на субстрати 20. По този начин рудата от второто рудно тяло може да бъде неутрализирана при подготовката за биоокислителния стадий, като същевременно се подобрят резултатите от биокислението на концентрата, получен от първото рудно тяло. Така например, ако рудно тяло съдържа висока концентрация на метални сулфиди, които се флотират трудно, могат да се постигнат по-добри резултати при флотацията, като най-напред рудата се използва за едри рудни субстрати 40 при осъществяване на метода съгласно изобретението.

Други предпочитани материали за субстрати 20 са вулканична скала, едър пясък и едра скала, съдържаща карбонатни минерали. Тези видове субстрати обикновено се използват, когато труднообработваемото сулфидно рудно тяло, което е добито в мина, е куп от отпадъци или флотационни отпадъци, от което следва, че рудата вече е преминала през стадиите на раздробяване.

Предимството от използване на вулканична скала е, че тя е грапава и с неравномерна повърхностна морфология, което води до увеличение на общата повърхност на субстратите 30 за определен размер на частиците. По този начин за даден размер на частиците върху вулканичната скала може да се наслои поголямо количество концентрат в сравнение с други субстрати с гладка повърхност.

Едрият пясък, който обикновено има сравнително гладка повърхност, е евтин материал за субстрати. Едрата скала, съдържаща карбонатни минерали, има предимството, че от нея бавно се получава въглероден двуоксид под формата на киселина, която по време на биоокислителния процес неутрализира карбонатните минерали, както е описано по-горе. Този вид субстрати предимно се използват многократно в процеса, но само докато в стадия на биоокислението от тях се отделя въглероден двуоксид.

Трети вариант на изпълнение на изобретението е описан с помощта на фиг.З. Методът съгласно този вариант по същество е видоизменение на варианта от фиг.1. Съобразно с това, еднаквите елементи са обозначени с едни и същи номера и описанието и обсъждането на тези елементи във връзка с фиг.1 се отнасят и за настоящия вариант на изпълнение на изобретението.

Както и във втория вариант на изпълнение на изобретението, ,методът съгласно настоящия вариант се използва за освобождаване и отделяне на ценен благороден метал от труднопреработваема сулфидна руда, съдържаща благороден метал. За целите на настоящото описание се приема, че сулфидният минерален концентрат 22 е получен от труднопреработваема сулфидна руда, съдържаща злато.

Съгласно разглежданият вариант на изпълнение на изобретението множество субстрати 20 се покриват със сулфиден минерален концентрат 22 в ротационен барабан 24, за да се получи множество покрити субстрати 39. След това множеството покрити субстрати 39 се нареждат на купчина 26, която се използва в качеството на голям статичен биореактор.

Различните дискутирани по-горе съображения по отношение на субстратите 20, сулфидния минерален концентрат 22, получаването на покрити субстрати 39 и изграждането на купчина 26 са еднакво приложими и в този случай.

След изграждането на купчина 26, тя се инокулира с биоокисляващи бактерии, за да инициират биоокислителния процес. При осъществяването на биоокислението може да се добавя сулфиден минерален концентрат 22 откъм върха на купчината 26. Придимството от прибавянето на допълнителни количества сулфиден минерален концентрат 22 откъм върха на купчината 26 през цялото времетраене на биоокислителния процес е, че количеството на преработения в купчината концентрат може да се увеличи преди тя да се разкъса и построи отново. Освен това, ако се използва едра труднопреработваема сулфидна руда за субстрати 20, концентратът 22 има склонност да се биоокислява по-бързо в сравнение с частиците от метален сулфид 40, намиращи се в едрата руда. Така, чрез прибавяне на допълнителни количества концентрат 22 откъм върха на купчината 26 скоростта на биоокисление на едрите рудни субстрати се увеличава преди купчината да се разкъса. В допълнение към казаното, при прибавянето на сулфиден минерален концентрат 22 откъм върха на купчината 26 киселината и фирийоните, които се получават по време на биоокислението, ще се придвижат към по-долните части на купчината, където растежа на бактериите може да се забави поради присъствието на токсини, които на са били промити от рудата в по-ранен стадий на биоокислителния процес, или поради липса на кислород. В резултат, биоокислението на сулфидния минерален концентрат и на едрите рудни субстрати ще се осъществи даже ако растежа на бактериите в тези части на купчината не е улеснен.

Добавянето на сулфиден минерален концентрат 22 откъм върха на купчината 26 след като е започнал биоокислителния процес има и друго предимство: увеличава се скоростта на биоокисление в купчината. В по-късни стадии на биокислението на едрите субстрати 39 повечето от подложените на въздействие и реакционноспособни сулфиди вече ще са окислени и в резултат скоростта на биоокислението ще се намали. Това намаление на скоростта на биокислението може да доведе до намаляване на съдържанието на желязо и повишаване на pH във вътрешността на купчината 26. Прибавянето на свежи порции реакционноспособен сулфиден минерален концентрат 22 откъм върха на купчината 26 може да възобнови активния биоокислителен процес поради високото съдържание на желязо, получено при биоокислението на добавените порции концентрат, което от своя страна ще увеличи индиректното химическо извличане на сулфидния минерален концентрат 22, нанесен върху субстратите 20, и на частиците от метален сулфид, включени в едрите рудни субстрати 20.

Свеж концентрат 22 може да се добавя откъм върха на купчината 26 докато каналите вътре в купчината не се запълнят с концентрат и с биоокислени остатъци от концентрата.

Второ видоизменение в настоящия вариант на изпълнение на метода съгласно изобретението в сравнение с този от фиг.1 е по отношение на начина на извличане на ценния благороден метал от купчината след стадия на биоокисление. При настоящия вариант вместо разрушаване на купчината и последващо отделяне на биоокисления концентрат от купчината за извличане на златото, то се извлича от биоокисления концентрат (и ако са използвани едри рудни субстрати - и от субстратите) чрез директно излугване от купчината с излугващо благородни метали средство. Предпочита се излугващият разтвор да действа при ниско pH, като например тиокарбамида, тъй като отпада необходимостта от неутрализиране на купчината преди стадия на излугване. Освен това при използването на тиокарбамид или друго сходно по отношение на киселинността излугващо средство, освободеното злато се извлича от купчината периодично. Например, купчината 26 се биоокислява за определено време, освободеното ценно злато се извлича с подходящо излугващо средство и след това биоокислителният процес се възобновява. Свежият концентрат 22 предимно се прибавя откъм върха на купчината 26 под формата на супензия за възобновяване на биоокислителния процес.

Златото се извлича от купчината 26 чрез първо подаване на биоизлугващия разтвор, който се оттича от купчината към цикъла на киселинно регулиране. В резултат се постига желана степен на окисление. След оттичането на разтвора от купчината подходящо кисело излугващо средство, като например тиокарбамид, поместен в източника за захранване 38, се нагнетява към оросителната система 28, която разпръсква разтвора върху купчината 26. При просмукването на излугващото средство през купчината то разтваря освободеното злато от G сулфидния минерален концентрат 22 и от едрите субстрати. След това излугващото средство се събира в дренажното отводнително устройство 29, където се отвежда от цикъла за киселинно регулиране към стадия за отделяне на златото 44, който предимно включва адсорбция на разтвореното злато върху активен въглен или синтетична смола. След това отработеното излугващо средство се рециркулира към източника за захранване с излугващо средство 38., а златото се извлича от активния въглен или синтетичната смола. Процесът на десорбция на адсорбираното от активния въглен или изкуствената смола злато е добре известен от предшестващото сътояние на

техниката и не е необходимо да се описва.

Четвърти вариант на изпълнение на изобретението е илюстриран на фиг.4.

На фиг.4 е илюстриран метод за освобождаване и извличане на ценен благороден метал от сулфидна руда. Тъй като методът съгласно този вариант на изпълнение на изобретението е подобен на варианта, илюстриран на фиг.1, еднаквите елементи са обозначени с едни и същи номера. Освен това, описанието и обсъждането на тези елементи във връзка с фиг.1 се отнасят и за настоящия вариант на изпълнение на изобретението.

Съгласно този вариант на първо място се получава сулфиден минерален концентрат 22 от сулфидна руда. Концетратът 22 съдържа множество фини частици от метален сулфид 40 и фини частици от пясък и друг скален примес 42.

За получаването на сулфидния минерален концентрат 22 могат да се използват най-различни сулфидни руди. Сред сулфидните руди, които могат да се обработват по метода съгласно настоящото изобретение, са най-вече тези, съдържащи сулфидни минерали на базата на метали като мед, цинк, никел, желязо, молибден, кобалт или уран. Ценният метал в тези руди, представляващ интерес, присъства в металната група от сулфидните минерални частици в рудата. Поради това ценният метал, който ще се отдели и извлече, се определя от вида на присъстващите сулфидни минерали в концентрата 22, получен от рудата. Например, ако сулфидната руда, от която се получава концентрата 22, съдържа халкоцит, борнит и/или халкопирит, в този случай ценният метал, който следва да се извлече, е мед. От друга страна, ако концентратът 22 съдържа сфалерит, ценният метал, който следва да се извлече, е цинк.

След получаването на концентрата 22 той се наслоява върху множество субстрати 20, за да се образуват покрити субстрати 39. Това се осъществява по начин, описан във връзка с фиг.1, чрез подаване на множество сухи субстрати 20 и супензия от концентрата 22 в ротционния барабан 24 или, алтернативно, чрез подаване на множество субстрати 20 и концентрат 22 в сухо сътояние в ротационния барабан 24 и оросяване на сместа с воден разтвор. Множеството покрити субстрати 39, получени в ротационния барабан 22, се нареждат на купчина 26, която формира голям статичен повърхностен биореактор.

Различните съображения, дискутирани по-горе в описанието във връзка със субстратите 20, сулфидния минерален концентрат 22, образуването на покритите субстрати 39 и формирането на купчината 26 са еднакво приложими и тук.

След образуването на купчината 26 тя се инокулира с биоокисляваща бактерия, която възбужда биоокислителния процес. След биоокислението на частиците от метален сулфид 40, съдържащи се в концентрата 22, металната група на сулфидните частици се разтваря в биоизлугващия разтвор по време на перколацията му през купчината. След като биоизлугващият разтвор се просмуква през купчината, той се събира в дренажното отводнително устройство 29. След това биоизлугващият разтвор се обработва, за да се извлекат един или повече от желаните ценни неблагордни метали чрез отделянето им от биоизлугващия разтвор, като се използват добре известни методи от предшестващото състояние на техниката.

След отделянето на желаните ценни метали от биоилугващия разтвор, последният се обработва в цикъла на киселинно регулиране 30, за да се отделят излишъците от токсини, както е описано във връзка с фиг.1, и след това разтворът отново се подава към върха на купчината 26.

След като биоокислителната реакция достигне икономически определена крайна точка, т.е. след като частиците от метален сулфид 40, наслоени върху повърхността на едрите субстрати 20, са биоокислени до желана степен, купчината се разваля и биоокисленият концентрат се отделя от едрите субстрати 20. След това биоокислителният концентрат се поставя на куп от отпадъци или флотационен отпадък 36. Настоящият вариант на изпълнение на изобретението описва отделянето и извличането

на ценни неблагородни метали от метална група, съдържаща се в металните сулфидни частици 40 от сулфидния минерален концентрат 22. Следва обаче да се разбира, че сулфидните частици 40 могат също да съдържат и впръснат ценен благороден метал. В този случай след биоокислението на концентрата 22 всички ценни благородни метали, които са отделени от концентрата 22, могат да се извлекат и отделят преди отстраняването на биоокисления концентрат, както е описано погоре във връзка с фиг. 1.

Едрите субстрати 20, които се отделят от биоокисления концентрат, могат да се рециркулират към ротационния барабан за нанасяне на нови покрития от сулфиден минерален концентрат 22. Алтернативно, ако се използват едри сулфидни рудни частици за субстрати 20, те се преработват предимно след един или повече цикъла на процеса и образуват сулфиден минерален концентрат от всички метални сулфидни частици 40, които остават неокислени във вътрешността на едрите субстрати. Сулфидният минерален концентрат 22 се получава от биоокислените едри рудни субстрати, както е описано във втория вариант на изпълнение на метода съгласно изобретението.

На фиг.5 е илюстриран пети вариант на изпълнение на изобретението. Методът, илюстриран на фиг.5. се отнася до освобождаване и извличане на ценен благороден метал от труднопреработваеми сулфидни руди, съдържащи благороден метал, като за целта се използва статичен биореактор. Методът включва получаване на концентрат 22, съдържащ сулфидни метални частици 40, от труднообработваема сулфидна руда, подложена на обработка. След това концентратът 22 се наслоява върху множество едри субстрати 20, в резултат на което се образуват покрити субстрати 39. За целта се използва ротационен барабан 24, както е описано във втория вариант на изпълнение на изобретението. След формирането на покритите субстрати 39 те се поставят в съд 45 за провеждане на биоокисляването. Чрез биоокислението на поставените в съда 45 субстрати 39 се образува голям статичен повърхностен биореактор, който има много голяма повъхност. Така, съдът 45 се използва вместо купчината 22 от втория вариант на изпълнение на изобретението. Съответно и различните съображения, дадени по-горе във втория вариант, по отношение на субстратите 20, сулфидния минерален концентрат 22, образуването на покритите субстрати 39, както и на купчината, са еднакво валидни и за биоокисляването на едрите субстрати 39 в съда 45 съгласно настоящия вариант.

По време на биоокисляването на концентрата 22, наслоен върху едрите субстрати 39, използваните биоизлугващи разтвори се подават в горната част на съда, като за целта се използват различни добре познати методи. Биоизлугващият разтвор се просмуква през материала в съда и след изпускането му от съда преминава през цикъла на киселинно регулиране 30, както е описано във връзка с фиг. 1. След това биоизлугващият разтвор се използва отново в процеса.

По време на биоокислителния процес съдът може да се продухва с въздух, за да се подобри кислородното съдържание в биореактора и се ускори разсейването на топлината в него. Въздухът се вдухва в съда 45 през редица перфорирани тръби 46, свързани с нагнетателен вентилатор (който не е показан).

По желание по време на биоокислителния процес може да се добавя концентрат 22 към горната част на съда 45, съдържащ покритите субстрати 39. Както е описано по-горе в третия вариант на изпълнение на изобретението, чрез прибавяне на допълнителни количества концентрат към биореактора по време на биокислителния процес се поддържа висока скорост на биокисление в реактора през цялото времетраене на процеса.

Предимството от използването на съд 45 за биореактор вместо купчина 26 е, че отделянето на биоокисления концентрат 22 от субстратите 20 е по-лесно. След като концентратът 22 се биоокисли до желаната степен, отделянето му от субстратите се осъществява като съдът се напълва с вода и след това бързо се източва от него. Биоокисленият концентрат се отнася с източената вода. Този процес се повтаря няколко пъти, за да се подобри отделянето на концентрата. Предпочита се съдът 45 да е снабден със сито, монтирано на дъното му, което има размери на отворите, по-малки от размерите на субстратите, но по-големи от размерите на частиците на концентрата. Това улеснява разделителния процес.

След разделянето биоокисленият концентрат се извлича с излугващо благородни метали средство с цел да се извлече освободеното злато или друг ценен благороден метал. След това разтвореното злато се отделя от излугващото средство чрез осъществяване на контакт между разтвора и активен въглен или синтетична смола. За предпочитане е извличането да се осъществява предимно с активен въглен или синтетична смола, тъй като разтвореното злато незабавно се отделя от разтвора. Адсорбираното от активния въглен или синтетичната смола злато се отделя чрез използване на добре известни от предшестващото състояние на техниката методи.

След извличането на ценния благороден метал от концентрата последният се отстранява, като се поставя върху куп 36 от отпадъци или флотационни отпадъци.

Както при втория вариант на изпълнение на изобретението, едрите субстрати 20, които се отделят от биоокислените концентрати, могат да се върнат отново в ротационния барабан за покриване с нови порции сулфиден минерален концентрат 22. Субстратите 20 могат да се използват многократно докато запазват механичната си цялост. Ако частици от едра труднопреработваема сулфидна руда се използват като субстрати 20, те се преработват предимно след един до три цикъла, за да се извлече освободеното злато. Това се осъществява по същия начин, както е описано във втория вариант на изобретението.

По-долу ще бъде описан друг аспект на настоящото изобретение. Съгласно този аспект на изобретението се описва метод за извличане на ценен благороден метал от концентрат от труднопреработваеми сулфидни минерали, съдържащ благородни метали. Методът включва: а) разпределяне на концентрата, съдържащ фини труднопреработваеми сулфидни минерали, на върха на купчина от покрит носител; б) биоокисляване на концентрата от труднообработваеми сулфидни минерали; в) излугване на ценния благороден метал от биоокислените труднообработваеми сулфидни минерали с помощта на излугващо средство; г) отделяне на ценния благороден метал от излугващия разтвор.

Концентратът от съдържащи благороден метал труднопреработваеми сулфидни минерали обикновено се получава от труднопреработваема сулфидна руда, съдържаща благороден метал. Получаването на концентрат от такава руда се осъществява чрез използването на добре известните методи за обогатяване чрез гравитация или флотация. Въпреки че обогатяването чрез гравитация е по-евтин метод, се предпочита да се използва флотацинното обогатяване поради селективността на процеса. Най-често използваният колектор за сулфидните минерали във флотационния процес е ксантогенат. На специалиста в областта е добре известен метода за флотационно обогатяване с използване на ксантогенат, поради което тук няма да бъде описван подробно.

Предпочита се 80-90% от частиците на концентрата да имат размери, по-малки от 100 до 45 gm,и по специално по-малки от 150 gm до 100 gm.

Оптималният размер може да варира в зависимост от вида на рудата. Обикновено операторът се стреми към размер на

частиците, които осигуряват оптимално разделяне при обогатителния процес и оптимална скорост на биоокисление, но се вземат предвид и нарастващите разходи за допълнително фино раздробяване.

При по-малък размер на частиците на сулфидните минерали концентратът се окислява по-бързо по време на биокислението. По-голямата скорост на окисление обаче не винаги оправдава допълнителните енергийни разходи, свързани с финото раздробяване или флотация на концентрата.

При изпълнение на метода съгласно настоящия аспект на изобретението разходите, свързани с подаването на концентрата към купчината и биоокислението му, са минимални. Затова за предпочитане е малко по-дългият биоокислителен период, за да се избегнат допълнителните разходи, свързани с раздробяването на концентрата. От тази гледна точка настоящият метод има предимство пред обогатителните методи. При обогатяването сулфидният минерален концентрат следва да се раздроби на много фини частици, за да се осигури висока скорост на биокислителния процес по такъв начин, че биореакторът да преработи възможно повече концентрат за възможно най-кратко време, за да се осигури икономичмост на процеса.

След получаването на сулфидния минерален концентрат той се разпределя върху купчината от носители. Предпочита се концентратът да се разпредели на върха на купчината под формата на суспензия, която се транспортира директно до купчината по тръбопровод, без да е необходимо предварително да се изсушава. Гъстотата на суспензията от концентрат се регулира така, че да има добра течливост, но от друга страна да не се промива лесно през купчината от носители. Тъй като частиците от сулфидни минерали са хидрофобни, ако са избрани подходящи носители, частиците имат склонност да прилепват към тях вместо да се придвижват през купчината от носители. Не се наблюдава запушване на каналите, ако е подбран подходящ размер на частиците на носителите.

Предназначението на носителя е да захваща и задържа сулфидните минерали, докато те се придвижват бавно надолу през купчината. По този начин носителите изпълняват ролята на голям повърхностен биореактор. Поради това се предпочитат носители с висока степен на порьозност или грапава повърхност, за да захващат и задържат концентрата. По-добри са тези скални носители, които могат да задържат повече концентрат, без да се запушват каналите за приток на флуид. В практиката на настоящия аспект на изобретението могат да се използват носители от вулканична скала, едър пясък или безрудна скала, съдържаща малки количества минерален карбонат като източник на СО₂ за биоокисляващите бактерии. Други подходящи едри субстрати са клинкер, блокчета от сгурия и шлака. Вулканичната скала е особено предпочитан носител поради грапавата си повърхност и висока степен на порьозност.

Носители, които съдържат малки количества минерален карбонат, са предпочитани не само заради получаването на СО₂, но също така спомагат за буферирането на киселия разтвор, получен в резултат на биоокислението. Това осигурява полесното контролиране на pH на биореактора по време на биоокислителния процес.

По отношение на избора на подходящ размер на частиците на носителите, на лице са няколко конкуриращи се интереси, които следва да се вземат под внимание. При по-малък диаметър на частиците на носителите повърхността им е по-голяма и по този начин се увеличава полезната площ на биореактора, създаден от купчината от носители. Получаването на носители с по-малък диаметър на частиците обаче е по-скъп и зависи от степента на раздробяване, необходима за получаване на желания размер. Освен това при по-малък диаметър на частиците на носителя може да се получи по-голям брой запушвания на каналите за достъп на флуид от концентрата, който се прибавя към върха на кучината. Носители с по-голям размер позволяват изграждането на по-високи купчини без риск от запушване на каналите.

Обикновено диаметърът на носителите е по-голям от около 0,62 cm и по-малък от около 2,54 cm. Предпочита се носителите да са с диаметър, по-голям от около 0,95 cm и по-малък от около 1,9 cm. Оптималният диаметър на носителите е около 1,27 cm .

За биоокисляване на концентрата купчината се инокулира с бактерия или микроб, които могат да окисляват сулфидните минерали в концентрата. Такава обработка с микроби е добре известна от предшестващото състояние на техниката. Бактериите, които могат да се използват за окисление на суфидните минерли, са Thiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum ferrooxidans и Thiobacillus thiooxidans. Thiobacillus ferrooxidans e особено предпочитан микроорганизъм за биоокислителния процес.

Ако биоизлугващият разтвор рециркулира, са необходими предпазни операции, за да се предотврати натрупването на токсични материали в рециркулиращия разтвор и значимото намаляване на скоростта на биоокислението. За да не се натрупват инхибиторни материали до степен, която е вредна за биокислителния процес, може да се използва метода, описан в заявка за патент US N 08/329,002, подадена на 25.10.1994г.

След като труднопреработваемият сулфиден концентрат се биоокисли в достатъчна степен, освободеният ценен благороден метал може да се извлече с излугващо средство, като например тиокарбамид или цианид. Цианидът е предпочитан излугващ агент дори когато преди извличането първо трябва да се увеличи pH на средата в купчината. Предимството на тиокарбамида е ,че не е токсичен за биоокисляващите микроорганизми. В резултат, може да се провежда периодично излугване за разтваряне на освободения ценен благороден метал, след което биоокислителният процес може да продължи.

Разтвореният ценен благороден метал се извлича от излугващия разтвор, като се използват методи, добре известни на специалиста в областта, като например методите „въглен в разтвора“ и „въглен в колоната“.

Друго предимство на настоящия метод е свързано с това, че той може да се прилага като непрекъснат процес, при който откъм върха на купчината периодично се добавят свежи порции концентрат. Предимството от добавянето на свежи порции концентрат върху купчината е, че след като купчината се изгради и биоокислителният процес се ускори, добавянето на свеж концентрат поддържа високата скорост на биоокислителния процес в купчината, без да се налага разрушаването й, за да се обработи биоокисленият материал.

Поради относително ниските капиталовложения и експлоатационни разходи на метода съгласно настоящия аспект на изобретението, той може да се използва за икономично преработване на много по-нискокачествени концентрати, съответно по-нискокачествени руди, в сравнение с обогатителния биоокислителен процес. Освен това, чрез разпределяне на концентрат от труднопреработваеми сулфидни минерали, съдържащи ценен благороден метал, на върха на купчината от носители, се постига добър приток на флуид (въздух и течност) във вътрешността й.

По-долу ще бъде описан друг аспект на настоящото изобретение. Съгласно този аспект на изобретението се осигурява извличане на ценни неблагородни метали от сулфидни руди. Например, такива руди са халкопиритни, сфалеритни, сулфидни никелови руди и сулфидни уранови руди. Медодът съгласно този аспект на изобретението включва: а) получаване на сулфиден минерален концентрат, съдържащ фини частици от метален сулфид; б) разпределяне на концентрата на върха на купчината от едри носители; в) биоокисляване на концентрата; г) извличане на ценния метал от разтвора, използван за биоокисление на металните сулфидни минерали. Подобно на метода, описан във връзка с предишния аспект на изобретението, отнасящ се до преработването на концентрати от сулфидни минерали, съдържащи благороден метал, при използването на купчина от едри носители в качеството на биореактор капиталовлиженията и експлоатационните разходи са по-ниски в сравнение с обогатителния биоизлугващ метод. Поради добрият приток на въздух в купчината скоростта на биоокисление на сулфидните минерали е твърде висока и може да се приближи до скоростта, която се наблюдава при обогатителния метод.

В зависимост от сулфидната руда, от която е получен концентрата, ценният неблагороден метал, който се извлича съгласно настоящия аспект на изобретението, е цинк, никел и уран.

Параметрите на процеса и обсъждането на метода съгласно настоящия аспект на изобретението са еднакви с описаните погоре във връзка с предишния аспект на изобретението, отнасящ се до преработването на концентрати от труднопреработваеми сулфидни минерали, съдържащи благороден метал. Найсъщественото различие между двата процеса е, че при настоящия аспект на изобретението неблагородният метал, предствляващ интерес, се разтваря по време на биоокислителния процес. В резултат ценният метал се извлича директно от разтвора, използван за биоокисление на концентрата от сулфидни метални минерали. Използваните методи за извличане на ценния метал от биоизлугващия разтвор се определят от специфичния метал, предствляващ интерес. На специалистта в областта е известно, че тези методи включват екстракция с разтвор, циментация с желязо и утаяване чрез регулиране на pH. Екстракцията с разтвор е особено подходяща за извличане на мед от биоизлугващия разтвор.

Както при метода съгласно предишния аспект на изобретението, настоящият метод може да се провежда в непрекъснат режим и периодично добавяне на концентрат. Например, концентратът може да се добавя ежедневно или ежеседмично. Както е описано по-горе, допълнителното подаване на концентрат осигурява поддържането на висока скорост на биоокисление на концентрата, разпределен върху купчината и придвижващ се през нея.

За специалиста в областта е очевидно, че методът съгласно настоящия аспект на изобретението може да се комбинира с метода съгласно предишния аспект, с цел да се извлече и ценният благороден метал от труднообработваемия сулфиден минерален концентрат. Ценният неблагороден метал от труднообработваемите сулфидни минерали се разтваря в биоизлугващия разтвор по време на биокислителния процес, като същевременно се освобождава впръснатият в сулфидните минерали ценен благороден метал. Тези метали след това по желание се извличат чрез методи, описани по-горе.

Предпочитаните описани по-горе варианти на изпълнение на изобретението и различните аспекти на изобретението са развити в следващите примери. С тях се илюстрира тук описаното изобретение, без да се ограничава неговия обхват.

Пример 1

Проба от нискокачествена златна руда ( 3,4 ppm ), която е труднопреработваема чрез извличане с цианид, тъй като е сулфидна, се подлага на раздробяване. След това рудата се разделя на фракции -0,62 cm (47,4 мас.%) и -0,31 cm (останалото ). Фракцията -0,31 cm се смила така, че 95 % от материала да преминава през сито с отвори 75 ттт, и се прибавя към получения чрез флотация труднообработваем пиритен концентрат.

Към раздробената проба се прибавя вода докато се образува пулп с гъстота 30 %. След това pH на пулпа от рудата се регулира на 10 и пулпът се обработва с Na₂SiO₃ в количество 6 kg/t руда в продължение на 12 часа за отстраняване на глината. Последната се отстранява като фракция, която не се утаява за 12 часа.

Тъй като глината създава проблеми при флотацията, се прилага допълнителна операция за утаяването й, за да се отстрани преди пробата да се флотира.

Фракцията от глина е под 3 % от общата маса на рудата, но тя съдържа почти 5 % от златото в рудата. В резултат на отделянето и последващата флотация на фракцията от глина се получава много малка по количество фракция ( 0,1% от общата маса на рудата ), но тя съдържа над 17 ppm злато. При цианидното излугване на глинестия флотационен отпадък се извличат 76 % от съдържащото се в него злато. Общото количество на златото, което се съдържа в глинестия флотационен отпадък, е 1,08 ppm.

Основната фракция от раздробената руда ( от +5 ттт до -75 ттт ) преди флотацията се обработва с CaSO₄ в количество 2,0 kg/t в продължение на 10 минути чрез смесване във флотационна клетка Wemco. Следва 10 минутно смесване с ксантогенат в количество 100 g/t, след което се прибавя Dowforth D-200 в количество 50 g/t и се смесва в продължение на 5 минути. След това пробата се филтрира при гъстота на пулпа 30 % в продължение на 20 минути. Преработват се 4 kg от основната фракция на 8 отделни порции, всяка от които е по 500 д. Получените при тези флотации сулфидни концентрати се събират и смесват, след което се подлагат на повторна флотация в колона.

Събират се три фракции: отпадъкът от флотционната клетка Wemco, отпадъкът от флотацията в колона и сулфидният концентрат, като всяка от тези фракции предварително се изсушава и претегля. Отпадъкът от флотационната клетка Wemco е 35,4 мас.% от общата маса на рудата и съдържа 1,88 ppm злато. Добивът при цианидното излугване на тази фракция е 67 % от съдържащото се в нея злато. Тази степен на извличане е повисока в сравнение с цианидното излугване на цялата руда, която е 63 %. Отпадъкът от флотацията в колона съдържа 3,56 ppm злато. При цианидното излугване на тази фракция се извлича 76,6 % от златото.

Сулфидният концентрат е с маса 753 д, което представлява 8,8 % от цялата руда ( фракциите +0,31 cm и -0,31 cm ). Анализът на малка част от концентрата показва, че той съдържа 6,5 ppm злато. Тази фракция се наслоява върху 47,4 мас.%. от рудата с размер +0,31 cm. Изсушеният пиритен концентрат се нанася върху повърхността на едрата руда при въртенето на ротационния барабан със скорост 30 оборота в минута, като се оросява със смес от 2000 ppm ферийони и 1% Nalco #7534, представляващ агломерационна добавка. Разтворът е с pH 1,8.

Сместта от концентрата, наслоен върху носители от едра руда, се поставя в 7,62 cm колона. От горния край на колоната се подават въздух и течност. Колоната се инокулира с 10 ml бактерии Thiobacillus ferrooxidans при O.D. 2,6 или около 1,1 х 1О¹⁰бактерии на ml.

Бактериите нарастват в киселия хранителен разтвор, съдържащ 5 g/l амониев сулфат и 0,83 g/Ι хептахидратен магнезиев сулфат. pH на разтвора се поддържа със сярна киселина ( H₂SO₄) в границите от 1,7 до 1,9. Разтворът съдържа също и желязо под формата на фери- и феросулфат в количество 20 g/l.

Бактериите се подават от горния край на колоната след регулирането на pH на 1,8. Течността, която се подава от горния край на колоната през цялото времетраене на опита, е с pH 1,8 и съдържа 0,2 х 9 К соли и 2000 ppm ферижелязо. Степента на окисление на желязото се определя чрез анализ на елюирания от колоната разтвор, като от получения резултат се извади подаденото в колоната желязо с разтвора, съдържащ 2000 ррт ферижелязо.

Съставът на стандартната 9 К солна среда за T.ferrooxidans е дадена по-долу. Концетрацията е в д/1.

(NH₄)SO₄	5
KCL	0,17
К₂НРО₄	0,083
MgSO₄.7H₂O	0,833
Ca(NO₃).4H2O	0,024

Обозначението 0,2 х 9К соли означава, че концентрацията на солите в разтвора е 20% от тази на стандартната 9К солна среда.

След 60 дни количеството на извлеченото от колоната желязо показва, че около 50% от пирита е окислен. Експериментът се прекратява и сместта се разделя на фракции +600 μτη и -600 pm. Всяка от тези фракции се раздробява, като 95 % от частиците са под минус 75 gm и след това се излугва с разтвор, съдържащ 500 ррт цианид при 96 часов анализ във въртящ се цилиндър. Към пробата във въртящия се цилиндър се добавя активен въглен, за да се абсорбира всичкото разтворено злато.

Степентта на извличане на златото от фракция -600 μητ е 83,7 %. При материала от фракция -600 μητ се наблюдава повишено общо увеличаване на златото - 8,87 ррт, което се дължи на загуба на тегло на пирита. Едрата фракция +600 ррт е 57 %, а общото извличане на златото е 2,24 ррт. Това показва, че пиритният концентрат, наслоен върху повърхността на едрите скали, се окисляват по-бързо в сравнение с едрата фракция на скалата.

Пример 2

Извършен е друг сравнителен опит. В този пример се сравняват скоростите на биоокисление в зависимост от размерите на частиците на фракциите. Получената от Ramrod Gold Corporation руда се раздробява до размери 1,9 cm. Рудната фракция -0,31 cm се отделя и се използва за получаване на концентрат. Пробата от рудата съдържа по-малко от 2,7 g злато на тон руда (2,7 ppm ). Пробата съдържа арсенопирит и пирит. Концентратът се получава чрез смилане в топкова мелница на 5 kg руда от фракция -0,31 cm до рамери -75 цт. След това смляната руда се подлага на флотация с ксантогенат, за да се получи пиритен концентрат. Преди флотацията се отделя глината чрез утяване с Na₂SiO₃ в количество 6 kg/t руда в продължение на 8 часа или повече, флотацията се провежда на порции руда от по 500 g всяка в лабораторна флотационна клетка Wemco. За колектор се използва калиев амил ксантогенат с концентрация 100 g/t заедно с натиев сулфид 1,5 Kg/t и Dowfroth D-200 50 g/t. Пиритният концентрат съставлява 4,5 мас.% от фракция -0,31 cm на рудата. Тази фракция обаче съдържа над 80% от златото и пирита в смляната руда. Концентратът съдържа приблизително 17,4 % желязо, 15,7 % сяра и 40 ppm злато. Фракцията +0,31 cm от рудата съдържа 0,9 % желязо и 0,18 % сяра.

Проба от 140 g от горния концентрат се наслоява върху 560 g едра руда от фракция +0,31 cm. Концентратът се прибавя към едрата руда под формата на сух прах. Полепването на сухия концентрат върху скалния носител се извършва в малък пластмасов въртящ се барабан при скорост 30 об/мин. Върху сместта се пулверизира течност, съдържаща 2000 ppm ферийони и 1 % Nalco #7534, докато цялото количество концентрат се наслои върху носителите. Течността се поддържа с pH 1,8. Количеството на използваната течност се изчислява в границите 5 -10 % от масата на едрата руда и концентрата. Получената смес от концентрат, наслоен върху едри рудни субстрати, в количество 700 д, се поставя в 7,62 cm колона. Височината на рудата, поставена в колоната, е приблизително 12,7 cm. От горния край на колоната се подават въздух и течност. Концентратът, наслоен върху едрите рудни субстрати, намиращ се в колоната, се инокулира с около 10 ml бактериална култура при О. D. 2,0 или около 8 х 10⁹ бактерии на ml.

Бактериалната култура представлява културална смес от Thiobacillus ferrooxidans, която произхожда от щамове на Американската щамова колекция ATCC per.N 19859 и 33020. Бактериите нарастват в кисела хранителна среда, съдържаща 5 g/l амониев сулфат и 0,83 g/l хептахидратен магнезиев сулфат. pH на разтвора се поддържа в границите от 1,7 до 1,9 чрез регулиране със сярна киселина ( H₂SO₄ ). Разтворът съдържа също и желязо под формата на фери- и феросулфат в количаство

Бактериите се подават от горния край на колоната, след като pH е регулирано на 1,8. Подаваната от горния край на колоната течност по време на опита има pH 1,8 и съдържа соли в количество 0,2 х 9К и 2000 ppm фрийони. Степента на окисление на желязото се определя чрез анализ на елюирания от колоната разтвор, като от получения резултат се извади количеството желязо, подадено със захранващия разтвор, съдържащ 2000 ppm ферийони.

Тази руда е с ниско съдържание на сулфиди - по-малко от 1 % от масата на рудата. При получаване на концентрат от едрата

рудна скала в количество 20 мас.% съдржанието на пирит и злато се увеличава над 10 пъти. Това води до увеличаване на степента на биоокисление в сравнение с биоокислението на цялата руда. Получените резултати са представени на фиг.6 и фиг.7. При този метод не само голяма част от пирита се подлага на въздействието на въздух и вода, но се увеличава и количеството на ферийоните и киселината, получени в единица обем от рудата в колоната, от която се моделира купчина.

На фиг.6 е показана степента на окисление, определена чрез процента на желязото, извлечено от пиритния концентрат, получен от едрата руда +0,31 cm, и от цялата руда. Както показва диаграмата, около 40 % от обработения концентрат се биоокислява през първите 30 дни и над 65 % през първите 60 дни, докато само 24 % от цялата руда се биоокислява за 84 дни. Средните дневни скорости на биоокисление са показани на фиг.7. Най-високата дневна средна скорост на биокисление на наслоения върху носителите концентрат е 1,8 % на ден, докато средната дневна скорост за цялата руда е само 0,5 %. Както е показано на фиг.7, не след дълго време пробата от наслоен концентрат започва да се биокислява. Това означава, че използването на наслоен концентрат е по-подходящо за постигане на пълно биоокисляване за сравнително кратко време.

В таблица 1 са дадени характерните данни, показани графично на фиг.6 и фиг.7, получени при обработката на концентрат, наслоен върху едра руда, и за сравнение - при обработката на цялата руда.

След 68 дни покритите с концентрат едри рудни носители се разрушават. Биоокисленият материал се разделя на фракция плюс 180 gm и фракция минус 180 gm. Масата на финозърнестия материал се е увеличила от 140 д на 150 д. Общото количество на извлеченото от системата желязо, подложено на биоокисление в продължение на 68 дни, е 21,5 д, което съответства на 46 д пирит. Масата на едрата руда намалява с 54 д. Предполага се, че това се дължи на разрушаването на скалата до по-фин материал вследствие на биоокислителния процес. Общата маса след биоокислението е 656 д, което е с 44 д по-малко в сравнение с изходния материал. Това съответства на изчислените 46 д окислен пирит.

Таблица 1

Обработка на концентрата Обработка на цялата руда

време в дни	извлЕе%	Ре/ден,%	време в дни	извлЕе% Ре/ден.%
0	0.0	0.00	0	0	0.00
9	8.4	0.93	13	0.2	0.01
16	18.5	1.44	21	2.5	0.29
20	25.5	1.76	28	5.1	0.38
23	31.0	1.82	35	8.6	0.50
28	37.5	1.30	42	11.7	0.44
33	41.7	0.84	49	13.8	0.29
37	46.1	1.10	56	15.9	0.31
43	51.8	0.95	62	18.4	0.42
51	60.7	1.11	70	21.5	0.39
58	66.7	0.86	77	23.1	0.23
65	70.9	0.60	84	24.3	0.16

Две проби от материала, фракция -180 gm и една проба от фракция +180 gm се излугват с цианид. Излугването на пробите се извършва в продължение на 96 часа в цилиндрични съдове. В излугващия разтвор се поддържа концентрация на цианид 500 ррт. Преди обработването им в цилиндричните съдове едрите рудни носители с размери +180 gm се раздробяват, като 95 % от материала е с едрина -75 gm. Към излугващия разтвор във всичките цилиндрични съдове се добавя активен въглен.

След 68 дневно биоокисление на фракцията -180 μητ анализите за сулфиди показват, че пробата съдържа още 8,8 % сулфиди, което е 56% от изходното съдържание. Това е по-нисък процент на окисление в сравнение с определения чрез извлеченото желязо при опита с използване на колона. Извличането на златото се увеличава до 84,3 % за висококачествената фракция минус 180 μητ ( 38 ppm ) и 79,5 % за нискокачествената фракция плюс 180 μιη (3 ppm ). Това представлява съществено увеличение в сравнение с 45,6 % извличане от неокислена руда.

Пример 3

Проба от златна руда, взета от мина в Доминиканската република, 70 % от която е с размери -75 μηη, се използва за получаване на сулфиден флотационен концентрат. Рудната проба се взема от куп от флотационни отпадъци в мината, който вече е излугван с цианид. Рудната проба все още съдържа ценно злато в количество 2 g/t, което е впръснато в сулфидите и не може да се извлече директно с цианид.

За получаване на сулфиден концентрат няколко килограма от тази проба се раздробяват, като 95 % от нея е минус 75 μπη. След това раздробената проба се подлага на флотация, за да се получи сулфиден концентрат, флотацията се провежда на малки порции от по 500 g всяка от тях в лабораторна клетка Wemco. Преди флотацията от пробата от раздробена руда се подготвя суспензия с гъстота 30 %. След това суспензията от руда се смесва с натриев сулфид ( Na₂S ) в количество 1,5 kg/t в продължение на 5 минути при pH 8,5. За колектор се използва калиев амил ксантогенат в количество 100 g/t, който се смесва в продължение на 5 минути. Прибавя се и Dowfroth D-200 в количество 50 g/t и се смесва в продължение на 5 минути. Накрая се вкарва въздух за получаване на сулфиден концентрат, съдържащ 17,4 мас.%

желязо, 19,4 мас.% сулфид и 14 g злато на тон от концентрата. Получените покрити субстрати се изготвят чрез наслояване на 140 g сулфиден концентрат върху 560 g гранитна скала с размери от +0,31 cm до -0,62 cm. Концентратът се прибавя към гранитната скала под формата на сух прах. След това сместа се обработва в малък ротационен пластмасов барабан при скорост 30 об./мин.,в резултат на което сухите пиритни частици полепват върху повърхността на носителите. Върху сместа се разпръсква течност, съдържаща 2000 ppm ферийони и 1 % Nalco #7534, улесняващ агломерацията, докато целият сулфиден концентрат се наслои върху умокрените носители от гранитна скала. pH на разтвора се поддържа на 1,8. В този случай гранитната скала не съдържа желязо или злато. Скалата обаче съдържа малки количества минерален карбонат, който от една страна поддържа високо pH, а от друга осигурява СО₂ като въглероден източник за бактериите.

Покритите скални носители, върху които е наслоен 700 g концентрат, се поставят в колона. От горния край на колоната се подава разтвор, съдържащ 0,2 х 9К соли и 2000 ppm ферийони, като pH на разтвора е 1,6. Дебитът на подавания разтвор е 300 ml на ден. След това колоната се инокулира с 10 ml бактериална култура, както е описано в Пример 2. След като pH на средата с покритите с концентрат скални субстрати се регулира на 1,8, pH на вливащия се разтвор се установява също на 1,8. Също така от горния край на колоната се вкарва въздух.

На фиг.8 графично е илюстриран процентът на биоокисление, определен чрез процента на извличане на желязо от концентрата. Изчислен е средният дневен процент на биоокисление, който е даден в Таблица 2 и е илюстриран графично на фиг. 9. Процентното биоокисление е определено като общото извлечено желязо се раздели на общото съдържащо

се в концентрата желязо. В началото скоростта на биоокисление е малка докато се регулира pH и се осъществи изграждането и адаптирането на бактериите. След около две седмици обаче скоростта се увеличава рязко и достига максимума си след 30 дни. За това време почти 50 % от общото желязо е биоокислено. Процесът продължава, като постепенно се забавя с изразходването на останалия пирит. След 64 дни приблизително 97 % от желязото е биоокислено. Дори когато концентратът е почти напълно биоокислен и скоростта на биоокисленито към края на процеса пада, средната дневна скорост е все още приблизително 1 % на ден. След 70 дни биоокислението спира. Биоокисленият концентрат се разделя на фракция плюс 180 цт и фракция минус 180 μιη. Масата на биоокисления концентрат е намаляла от 140 g до 115 д. Общото количество на отделеното от системата желязо при времетраене на биокислителния процес 70 дни е 25,9 д, което представлява 55,5 g пирит. Масата на гранитната скала е намаляла с 98,8 д. Предполага се, че това се дължи на взаимодействието на съдържащия се в скалата калциев карбонат с киселината, а така също и на разрушаването на скалата до по-финозърнест материал. Общата маса намалява с 123,3 д, което е с 67,8 д повече в сравнение с изчисленото при биоокислението на самия пирит.

% на % биоокисл./ден

Таблица 2

Време в дни биоокисление

5	2,590	0,288
15	10,270	1,100
22	24,70	2,100
27	37,250	2,450
32	49,700	2,490
36	58,610	2,230
42	68,580	1,660
50	82,580	1,750
57	90,870	1,180
64	96,820	0,850

Проба от материала -180 pm се излугва с 500 ppm цианиден разтвор в цилиндричен съд в продължение на 96 часа. Също така на излугване с 500 ppm цианиден разтвор се подлага и гранитната скала, фракция +180 pm, за да се установи какво количество злато може да се полепи върху скалните носители при използването на нерудна скала като субстрати. Анализът на материала от фракция -180 pm показва, че той все още съдържа 9,7 % сулфид, което означава само около 50 % окисление.

Извличането на злато от фракцията -180 μητ е 77 %. Това злато се извлича от златна руда, която вече е била излугвана с цианид. Това показва, че методът съгласно настящото изобретение е приложим дори за руди, които до този момент са считани за отпадък. И докато всяко извличане би се считало като подобрение на процеса, който обикновено се практикува в мината, методът съгласно изобретението дава възможност да се извлече 77 % злато от материала, предимно считан за отпадък.

Цианидното излугване на гранитните скални носители показва, че полепналото по тях злато е 0,15 ppm, което представлява 3,4 % от общото злато.

Пример 4.

Подготвя се проба от златосъдържаща труднопреработваема сулфидна руда, която се използва в този експеримент като скален носител.Рудата се раздробява до степен, при която 80% от материала е -0,62 cm. Рудата е от мина от Западните щати, намираща се в Невада, и съдържа висока концентрация на карбонатни минерали под формата на варовик, финият материал ( под 0,31 cm ) се отделя, за да се осигури добър приток на въздух. Върху проба от скала с маса 4 килограма с размери от +0,31 cm до -0,62 cm се наслоява един килограм златосъдържащ пиритен концентрат, доставен от друга минна компания. Наслояването се извършва в малък ротационен барабан, в който се поставят едрите рудни субстрати и изсушения концентрат. Върху сместта се разпръсква течност, която съдържа 2000 ppm ферийони и 1 % Naco #7534 за улесняване на агломерацията, докато целият сулфиден концентрат се наслои върху умокрената гранитна скала.

Анализът на желязо на две проби показва, че концентратът съдржа 210 g желязо, а четирите килограма от скалните носители съдържат 42,8 g желязо.

Петте килограма от покритите рудни субстрати се поставят в 7,62 cm колона. За да започне биоокислителният процес, през колоната преминава разтвор с pH 1,3, съдържащ 2000 ppm ферийони. Дебитът на разтвора, преминаващ през колоната, е около 1 литър на ден. След 7 дни pH на разтвора, отведен от колоната, е под 2,5. Тогава колоната се инокулира с 10 ml културален разтвор, съдржащ бактерията Thiobacillus ferrooxidans I както в пример 2 /. След това pH на захранващия разтвор се повишава до pH 1,8. След общо 14 дни в колоната се получава киселина до pH 1,7 и Eh 700 mV. С напредването на биоокислителния процес се измерва количеството на желязото, което може да се извлече от концентрата, наслоен върху рудата с номинални размери 0,62 cm. Тези данни се сравняват с данните, получени при експеримента, в който същият концентрат се наслоява върху субстрати от нерудна скала. Скоростите на извличане при двата случая са сравнени на диаграмата от фиг.10. Фактът, че опитът с проба от Западните щати протича по-бързо, подсказва, че едрите рудни носители до известна степен също се окисляват.

Опитът с проба от Западните щати, провеждан в колона, протича общо за 74 дни и се извличат общо 166 g желязо извън рудната система, което представлява 66 % от общото желязо, съдържащо се в концентрата и скалния носител. По-голямата част от желязото се излугва от концентрата, но известна част и от рудния носител. Масата на концентрата се изменя от 1000 g на 705,8 g след биоокислението. Пробата от едрите рудни носители от Западните щати в количество 4 kg намалява масата си до 3695,5 д, което съответства на загуба от 304,5 д или 7,6% от

неговата маса след биоокислението. Намаляването на масата на едрите рудни носители се дължи на комбинацията от биоокислението на съдържащия се в тях пирит, киселинното извличане на карбоната от рудата и физическото износване при триене на рудата.

705,8 g биоокислен концентрат, който е от друга мина в Невада, се подлага на изпитание за извличане на злато с цианид, като опитът се провежда в експериментален цилиндричен съд. Извличането на злато преди биоокислението е 46 %. След биоокислението то се увеличава до 86 %. Това извличане на златото се постига чрез биоокисление на концентрата до същата степен, както едрите носители.

Разходът на киселина се измерва преди и след използването на рудата от Западните щати като носител за биоокислителния процес. Количеството на сярната киселина, необходимо за регулиране на pH под 2 преди биоокислението, е 31,4 g за 100 g руда. Количеството киселина, необходимо за регулиране на pH под 2 след биоокислението, е 11 g на 100 g руда. Това означава, че около 20 % от масата на рудния носител е неутрализирана с киселина по време на 74 дневното биоокисление. Това е повече в сравнение със 7,6 %-ната загубата на маса на скалния носител. Това вероятно се дължи на образуване на утайка от рудата след биоокислението или на разлика в процентното съдържание на варовик в отделните проби.

В резултат на този опит могат да се направят няколко извода. Първо, осъществява се биоокислителен процес при ниско pH върху повърхността на руда с високо съдържание на карбонат. На второ място, при използването на носители от руда, фракция от +0,31 до -0,62 cm, неутрализирането с киселина с pH 1,8 е достатъчно бавен процес, така че карбонатът в рудата да не се отстрани изцяло след 74 дни. Процесът на бавно протичане на неутрализирането на киселината е полезно за бактериите, тъй като неутрализирането на варовика в рудата осигурява необходимия СО₂ като източник на въглерод за биоокисляващите бактерии. На трето място едрият руден носител е полезен за процеса, тъй като се биоокисляват по-дребнозърнестите, неподдаващи се на флотация сулфиди, съдържащи се в руди от Западните щати.

Като се вземе под внимание степента на неутрализация на едрите рудни носители с размери от +0,31 cm до -0,62 cm в продължение на около 2 месеца, за осъществяване на процеса в пълен мащаб би било най-добре да се използват едри рудни носители с размери от +0,62 cm до -1,9 cm. При използването на едър руден носител с по-големи размери за биоокислителния процес, провеждан в купчина, са необходими от 90 до 120 дни с цел да се използва по-добре варовика за неутрализация и да се биоокислят по-малките флотируеми сулфиди, съдържащи се в едрия руден носител. Необходимото време за биоокисление на наслоените сулфиди върху външната повърхност на едрия руден носител обикновено е по-малко от 90 дни. Поради това едрият руден носител може да се използва няколко пъти, след което се раздробява и се подлага на флотационно обогатяване до получаване на пиритен концентрат, който се биоокислява върху повърхността на едър руден носител.

Преди биоокислението се провеждат два опита за получаване на концентрат от руда от Западните щати чрез флотация. При единия опит се използва само ксантогенат и в резултат се получава ниска степен на извличане на златото ( по-малко от 12%) от пиритния концентрат. Флотационният отпадък все още съдържа 4 g/t злато. При излугването на флотационния отпадък с цианид се извлича само 17% от съдържащото се в него злато.

При втория опит се използва керосин при флотацията, в резултат на което се получава въглеродсъдържащ концентрат, след което се добавя ксантогенат, за да се получи пиритен концентрат. Общата маса на тези концентрати се изчислява на 18 мас.% от рудата, което е двойно повече от концентрата ( 7,4 мас.%), получен при използването само на ксантогенат. Общото извличане на злато от двата концентрата се увеличава до 53,8 % от съдържащото се злато. Съдържанието на златото във флотационния отпадък намалява на 2,12 g/t. При излугването на флотационния отпадък с цианид се отделя само 34,5 % от златото, останало в отпадъка след флотацията на двата концентрата.

Провежда се трети опит, при който на флотация се подлага руда от Западните щати, след като е била използвана като скален носител при биоокислителния процес в настоящия пример. Рудните субстрати с размери от +0,31 cm до -0,62 cm се раздробяват до -75 цт и след това се подлагат на флотация, като в качеството на колектор се използва ксантогенат. Получава се пиритен концентрат, който е 7,9 % от първоначалната маса на рудата, и съдържа злато в количество 33,4 g/t. Флотационният отпадък от тази флотация съдържа злато в количество 1,09 g/t. Извличането на златото от пиритния концентрат е 72,4 %. При цианидното излугване на флотационния отпадък, съдържащ злато в количество 1,09 g/t, се отделят 48,7% от златото, в резултат на което се получава краен отпадък със съдържание на злато 0,56 g/t.

Пиритният концентрат, съдържащ злато 33,4 g/t, се подлага на биоокисление в колба при разклащане. След биоокислението се провежда цианидно излугване, в резултат на което се извлича 99 % от златото. Този резултат показва, че концентратът представлява златосъдържащ пирит,който може да се подлага на биоокисление заедно с друг концентрат, наслоен върху едрия субстрат.

Както може да се види от получените при флотацията резултати, дадени по-долу в Таблица 3, при флотацията на руда от Западните щати, след използването й като носител в биоокислителния процес, може по-лесно да се получи висококачествен пиритен концентрат. От друга страна, флотационният отпадък е по-лесно преработваем при цанидно излугване. Това вероятно се дължи на химична промяна на пирита при биоокислението в продължение на 74 дни в условия на ниско pH и висока концентрация на ферижелязо. Алтернативно, нефлотираните сулфиди могат да станат по-лесно преработваеми, ако се комбинира окисление на ферижелязото и бактериално окисление.

Таблица 3. Резултати от флотацията разпрсбяЕзне реагенти за флотацията пиритен концентоат мас.% въглеродосъдър жаш концентрат, мас.% обша маса на концентрата,% качество на концентрата %съд.на злато в концентрата съд.на злато в отпадъка препи CN излугване съд.на злато s отпадъка след CN излугване извлечено злато при CN излугване на отпадъка обшо извлимане качество на пробата ¹ 'Г' г ·-, пиоитна •флотация

Т ..т ксантогенат

Do'.vTrotn

7.4%

6.4 g't

11.3%

4.0 at

3.32 g-t

V.2%

26.4%

18 a-t ”5 m......

кеоосинксантсгенат.

NaSO,

2%

и.e% ^8.0%

26.4 g/t

53.8%

2.12 a/t ο Ί

34.5%

69.2%

3.77 gT ‘ ’VT.'i +. · r* т ** · »· -t q r* л c. π τ?·το'^;4ΐ€.'.~Β3Ηε .75 . _trn

NaS,Cu ксантс^г

Dowrroth

7.9% ф to

7.9%

33.4 g/t

72.4

1.09 g/t

0,56 g/t

48.7

85.4%

3.64 g/t

Пример 5.

Едновременно се провеждат два опита за изследване на скоростта на биоокисление на златосъдържащ пиритен руден концентрат. Първият опит се провежда в колона, която се използва за моделиране на купно извличане, а вторият опит се извършва в колба при разклащане, който се използва за моделиране на процеса, провждан в съд с разбъркване.

Изходният концентрат и за двата опита е получен от мината Jamestown, Tuolumne County, California. Мината е собственост на Sonora Gold corporation и е разположена по продължение на система от главни рудни жили. Концентратът се получава чрез флотация с ксантогенат и съдържа 39,8 % сулфиди и 36,6 % желязо. Сулфидните минерали в концентрата са главно от пирит. Гранулометричният анализ показва, че над 76 % от концентрата е от частици, по-малки от 75 цт. Концетратът е с високо съдържание на злато ( окло 70 g на тон от концентрата ) и е известно, че е труднопреработваем чрез цианидно излугване.

Процентът на биоокисление за всеки от опитите се определя чрез анализ на концентрацията на желязо в целия разтвор, отведен от колоната, а при опита, провеждан при разклащане - на концентрацията на желязо в разтвора плюс всичкото желязо, отделено от разтвора.

За биоокисление на сулфидния минерален концентрат и при двата опита се използва култура от Thiobacillus ferrooxidans. Тази култура произхожда от Американската щамова колекция АТСС per.No 19659 и 33020. Културата нараства в кисел хранителен разтвор с pH от 1,7 до 1,9, който съдържа 5 g/l амониев сулфат ((NH₄)₂SO₄)), 0,833 g/l хептахидратен магнезиев сулфат (MgSO₄.7H₂O) и 20 g/l желязо под формата на феро- и ферисулфат. Регулирането на pH на разтвора се извършва със сярна киселина (H₂SO₄).

Преди използване на културата бактериите, окисляващи

10 сулфидни минерали, нарастват до плътност от 4 х 10 до 1 х 10 клетки на 1 ml.

Опитът, провеждан в колона, започва с инокулиране на проби от 150 g концентрат с около 10⁸ клетки на 1 g от концентрата. Това се извършва като 3 ml бактериална култура при 5 х 10⁹ клетки на милилитър се прибавят към 150 g проба от пиритен концентрат. Тази проба от 150 g пиритен концентрат под формата на суспензия се излива в колона с размери 7,62 cm на 1,83 т, напълнена наполовина с 3 литра вулканична скала с размери на частиците 0,95 cm. За носител е избрана вулканична скала, тъй като тя има голяма повърхност и е подходяща в условията на кисела среда по време на биоокислението.

По време на инокулирането и последващото подаване на разтвор пиритният концентрат не се измива от колоната. Поголяма част от притния концентрат се задържа от първите 30 cm вулканична скала. От горния край на колоната се подават въздух и течност. Биоилугващият разтвор рециркулира докато pH на средата в колоната падне по-ниско от около 1,8. След започването на биоокислителния процес в колоната се подава разтвор с концентрация на соли в него 0,2 х 9К, който има pH 1,8 и съдържа 2000 ppm желязо, предимно под формата на ферийони. Това количество желязо - 2000 ppm, се изважда от общия анализ на желязо в разтвора, напускащ колоната.

След 26 дни на биоокисление около 35 % от желязото в пиритния концентрат е окислен. От този момент нататък опитът става непрекъснат процес чрез ежедневно добавяне на 3 g нов концентрат в колоната. След 9 дни количеството на добавения пирит се увеличава на 6 g на ден.

Опитът в колба, провеждан при разклащане, започва по едно и също време с опита в колоната. За започване на опита проба от 50 g пиритен концентрат се инокулира с 1 милилитър бактериална култура. След това към пиритния концентрат, поставен в голяма колба, се добавя 1 литър разтвор, съдържащ соли с концентрация 0,2 х 9К и който има pH 1.8. Инокулирането се извършва със същите бактерии и при същата концентрация на клетки на 1 д.

Въздухът се въежда в биоизлугващия разтвор чрез орбитално разклащане на колбата при около 250 об./мин. От време на време разтворът се изважда от колбата, за да се поддържа концентрация на ферижелязото, по-висока от тази при опита в колоната.

Когато на 26-тия ден опитът, провеждан в колона, се превърне в непрекъснат процес, провежданият в колба опит също се превръща в непрекъснат процес чрез добавяне на 1 g на ден пиритен концентрат. След деветия ден количеството на прибавяния концентрат се увеличава на 2 g на ден.

След 58 дни се преустановява прибавянето на пирит към колоната и към колбата. След това биоокислението на материала в колоната и в колбата продължава още 20 дни. В този момент 76 % от концентрата в колоната е окислен, а в колбата - 89 %. След това материалът в колоната се излугва с тиокарбамид в продължение на 10 дни, за да се извлече освободеното злато. Тиокарбамидът излугва само около 30% от златото. 3 дни след като се възобнови прибавянето на разтвор с концентрация на соли 0,2 х 9К, който има pH 1,8 и съдържа 2000 ррт ферийони, концентрацията на желязо и Eh на изтичащия от колоната разтвор се повишава. Това показва, че тиокарбамидът не е

токсичен за бактериите и от време на време може да се провежда тиокарбамидно излугване, без да се унищожават бактериите.

На фиг. 11 е показана степента на биоокисление в зависимост от продължителността в дни за опитите, проведени в колона и в колба. Терминът „ТК излугване“ от фиг.8 означава излугване с тиокарбамид. Данните за построяването на диаграмата на фиг.8 са дадени в Таблица 4 и Таблица 5 в края на този пример.

Както беше отбелязано по-горе, опитът, проведен в колба, е предназначен за моделиране на процес в съд с разбъркване. Когато опитът в колба се превърне в непрекъснат процес чрез еждневното прибавяне на пирит, той е предназначен за моделиране на процес в голям мащаб, при който нови порции пирит периодично се добавят към съда в момент, в който боокислението рязко се е повишило и голямо количество от бактериите вече са се адаптирали към рудата. Ежедневното прибавяне на пирит към колоната се прави, за да се изпробва осъществимостта на непрекъснатия процес, при който откъм върха на купчината се добавят непрекъснато или периодчно сулфидни минерали, съдржащи благородни метали. Купчината в случая е изградена от носители, като например от вулканична скала, като върху нея е разпределен концентрат, подлаган на биоокисление.

Както показват описаните по-горе опити, няма съществена разлика в скоростите на биоокисление на материала в колоната и в колбата. Биоокислителният процес при опита в колоната започва малко по-късно. Това вероятно се дължи на забавянето с около 10 дни, свързано с регулиране на pH в колоната под 1,8. След това скоростта на биоокисление в колоната се повишава и е една и съща, както в колбата. По-късно скоростта започва отново да намалява. Това вероятно се дължи на липсата на смесване на свежите порции пирит с биоокисляващия се пирит. Все пак, скоростите на биоокисление в двата експеримента са близки и показват приложимостта на метода съгласно изобретението. Приложимостта на настоящия метод е свързана главно с много ниските капитловложения и експлоатационни разходи при използването на купчини за осъществяване на процеса в сравнение с метода, провеждан в съд с разбъркване.

Таблица 4. Данни, получени при опита за биоокисл. в колона

Време в дни	Желязо, прибавено към колоната, g	Общо количество на извлеченото желязо, g	% на биоокисление на пирита,изчислен на базата на Fe	Концентрация на Fe, g/l
0	54,400	2,830	5,200	1,884
15	54,400	5,500	10,100	2,840
20	54,400	12,617	23,180	4,470
23	54,400	14,480	26,620	4,976
26	55,540	19,230	34,620	9,088
27	56,630	20,430	36,070	9,432
28	57,720	22,329	38,700	9,800
29	58,800	23,987	40,800	6,400
30	59,900	25,176	42,000	5,964
31	61,000	27,075	44,380	5,876
32	62,070	28,337	45,650	6,508
33	63,160	29,285	46,360	6,212
34	64,250	30,257	47,080	4,900
35	65,340	31,824	48,700	7,224
36	69,700	32,970	47,300	5,428
37	69,700	34,066	48,900	5,265
38	74,050	35,184	47,500	5,620
39	74,050	36,302	49,000
40	76,320	37,420	49,100	5,120

41	78,410	38,425	49,000	5,000
42	80,590	39,453	48,000	5,024
43	82,760	40,744	49,200	5,536
44	84,940	42,172	49,600	5,808
45	89,300	43,602	48,800	5,964
46	89,300	45,032	50,400
47	91,480	46,462	50,800	5,976
48	93,660	47,932	51,180	6,200
49	95,836	49,650	51,800	6,896
50	98,014	50,582	51,600	7,328
51	100,192	52,142	52,040	8,240
53	104,548	55,591	53,170	9,664
54	106,726	58,012	54,360	8,052
55	108,896	59,835	64,950	8,288
56	111,066	61,571	55,440	8,200
57	113,236	63,136	55,760	7,304
58	115,406	65,370	56,640	8,384
59	115,406	67,640	58,610	8,484
61	115,406	70,806	61,350	8,208
62	115,400	72,344	62,690	7,128
63	115,400	72,777	63,930	6,776
64	115,400	75,013	65,000	5,852
65	115,400	76,169	65,000	5,728
66	115,406	77,325	67,000	5,728
68	115,406	79,668	69,030	5,748
69	115,406	80,468	69,730	4,668
70	115,400	81,043	70,220	4,740
71	115,400	81,828	70,904	4,856
72	115,400	82,716	71,674	5,064
73	115,400	83,781	72,590	4,804

75	115,400	84,975	73,630	4,488
76	115,400	85,609	74,180	4,112
90	115,400	87,170	75,533	2,892
93	115,400	88,754	76,900	3,476

Таблица 5. Биоокисление в колба

Време, % биоокисл. Fe в дни колба

4,930

18,890

29,850

37,400

39,790

45,370

46,890

52,310

54,510

58,380

62,010

62,630

65,400

72,110

81,410

83,300

89,440

Въпреки че изобретението е описано във връзка с предпочитаните варианти на изпълнение на метода и чрез характерни примери, специалистът в областта веднага би преценил, че са възможни много варианти и адаптиране на изобретението, без да се отклонява от същността и обхвата на изобретението съгласно патентните претенции. Например, методът съгласно изобретението е описан по-горе във връзка с извличането на злато от труднопреработваеми сулфидни или труднопреработваеми въглеродсъдържащи сулфидни руди, но той еднакво е приложим и за други благородни метали, съдържащи се в тези руди, като сребро и платина. Също така специлистът в областта би преценил веднага, че методът съгласно настоящото изобретение може да се използва за биоокисление на сулфидни концентрати, получени от метални сулфидни руди, съдържащи халкопирит и сфалерит.

Claims

1. Метод за биологично обработване на твърд материал с използване на статичен повърхностен биореактор за отстраняване на нежелано химично съединение, включващ следните етапи:

а) нанасяне на покритие от твърд материал, който ще се подлага на биологично обработване, върху повърхността на £». множество едри субстрати с размер на частиците, по-голям от около 0,3 cm, и вследствие на това образуване на множество покрити едри субстрати, като твърдият материал, който ще се подлага на биологично обработване, има размер на частиците, по-малък от около 250 gm, и съдържа нежелано химично съединение;

б) формиране на статичен повърхностен реактор чрез нареждане на множеството покрити едри субстрати на купчина или чрез поставяне на множеството покрити едри субстрати в съд, като обемът на празното пространство в споменатия реактор е по-голям или равен на около 25 %;

в) инокулиране на споменатия реактор с микроорганизъм, способен да разложи нежеланото химично съединение, съдържащо се в твърдия материал, като по този начин се формира статичен повърхвностен биореактор;

г) биологично обработване на твърдия материал в споменатия биореактор, докато нежеланото химично съединение от твърдия материал се разложи до желана концентрация.

2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че допълнително включва следните етапи:

д) разделяне на биообработения твърд материал от множеството едри субстрати, след като нежеланото химично съединение е разложено до желаната концентрация;

е) повторение на етапите а - г, като се използват множеството едри субстрати.

3. Метод съгласно претенция 1 или 2, характеризиращ се с това, че споменатото нежелано химично съединение е органичен вреден примес.

4. Метод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че споменатият твърд материал е почва.

5. Метод съгласно претенция 4, характеризиращ се с това,че споменатият органичен вреден примес е поне един, избран от групата, включваща: отработено масло, грес, реактивно гориво, дизелово гориво, нефт, бензол, толуол, етилов бензол, ксилол, полиароматни въглеводороди (ПАВ), полициклични ароматни (ПЦА), пентахлорофенол (ПХф), полихлорирани бифенили (ПХБ), креозот, пестициди, 2,4,6тринитротолуол (ТНТ), хексахидро-1,3,5-тринитро-1,3,5-триазин (ХТТ), октахидро 1,3,5,7-тетранитро - 1,3,5,7-тетразосин (ОТТ), Nметил-М-2,4,6-тетранитроанилин и нитроцелулоза (НЦ).

6. Метод съгласно претенция 3, 4 или 5, характеризиращ се с това,че споменатите множество едри субстрати са от пластмаса.

7. Метод съгласно претенция 1 или 2, характеризиращ се с това, че споменатото нежелано химично съединение е сулфиден минерал.

100

8. Метод съгласно претенция 7, характеризиращ се с това, че споменатият твърд материал е въглища.

9. Метод съгластно претенция 8, характеризиращ се с това, че споменатите множество едри субстрати са едри частици от въглища.

10. Метод съгласно претенция 7, характеризиращ се с това, че споменатият твърд материал е труднопреработваема сулфидна руда.

11. Метод съгласно претенция 10, характеризиращ се с това, че споменатите множество едри субстрати са частици от едра труднопреработваема сулфидна руда.

12. Метод съгласно претенция 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8 или 10, характеризиращ се с това че споменатите множество едри субстрати са поне от един материал, избран от групата, включваща скала, вулканична скала, едър пясък, скала, съдържаща карбонатни минерали, клинкер, блокчета от пепел и шлака.

13. Метод съгласно всяка от претенциите от 1 до 12, характеризиращ се с това, че едрите субстрати имат номинален размер на частиците, по-голям или равен на около 0,6 cm и помалък или равен на около 2,54 cm.

14. Метод съгласно всяка от претенциите от 1 до13, характеризиращ се с това, че количеството на твърдия материал, наслоен върху множеството едри субстрати, е приблизително от 10 до 30 мас.%.

101

15. Метод съгласно всяка от претенциите от 1 до 14, характеризиращ се с това, че споменатият твърд материал е с размер на частиците, по-голям или равен на около 25 μητ.

16. Метод съгласно всяка от претенциите от 1 до 14, характеризиращ се с това, че споменатият твърд материал има номинален размер на частиците, по-голям или равен на 75 gm и по-малък или равен на 106 μητ.

17. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че споменатият етап на биологично обработване включва поне една от следващите операции: снабдяване на биореактора с хранителна среда, необходима за нарастването на микроорганизма, поддържане на съдържанието на влага в биореактора над желаното ниво, вдухване на въздух в биореактора през перфорирани тръби, поддържане на pH в биореактора в предварително установени граници и поддържане на температурата в биореактора в предварително установени граници.

18. Метод съгласно всяка от претенциите от 1 до 17, характеризиращ се с това, че дебелината на покритието от твърд материал върху множеството субстрати е по-малка от около 1 mm.

19. Метод съгласно всяка от претенциите от 1 до 18, характеризиращ се с това, че обемът на споменатото празно пространство е по-голям или равен на около 35 %.

20. Метод съгласно всяка от претенциите от 1 до19, характеризиращ се с това, че не повече от 5 мас.% от едрите субстрати са по-малки от 0,3 cm.

102

21. Метод за биоокисляване на сулфиден минерален концентрат, съдържащ фини частици от метален сулфид, с цел да се освободи ценен метал, представляващ интерес, като се използва статичен повърхностен биореактор, който включва следните етапи:

а) нанасяне на покритие от концентрата върху повърхността на множество едри субстрати с размер на частиците,по-голям от около 0,3 cm, и вследствие на това образуване на множество покрити с концентрат едри субстрати;

с

б) формиране на статичен повърхностен реактор чрез нареждане на множеството покрити с концентрат едри субстрати на купчина или чрез поставяне на множеството покрити с концентрат едри субстрати в съд;

в) биоокисляване на фините частици от метален сулфид, наслоен върху повърхността на множеството едри субстрати, докато се освободи ценният метал, представляващ интерес.

22. Метод съгласно претенция 21, при който статичният повърхностен реактор се формира чрез нареждане на множеството покрити с концентрат едри субстрати на купчина, характеризиращ се с това, че включва допълнително следните етапи:

г) разрушаване на купчината, след като частиците от метален сулфид, наслоени върху повърхността на множеството едри субстрати, са се биоокислили до желаната степен;

д) разделяне на биоокислените частици от метален сулфид от множеството едри субстрати;

103

е) повторение на етапите а - в, като се използват множеството едри субстрати.

23. Метод съгласно претенция 21. при който статичният повърхностен биореактор се формира чрез поставяне на множеството покрити с концентрат едри субстрати в съд, характеризиращ се с това, че включва допълнително следните етапи:

г) разделяне на биоокислените частици от метален сулфид от множеството едри субстрати;

д) повторение на етапите а - в, като се използват множеството едри субстрати.

24. Метод съгласно претенция 21. характеризиращ се с това, че множеството едри субстрати са едри рудни частици, съдържащи частици от метален сулфид.

25. Метод съгласно претенция 24. характеризиращ се с това, че включва допълнително следните етапи:

г) разделяне на биоокислените частици от метален сулфид от множеството едри субстрати, след като частиците от метален сулфид, наслоени върху пвърхността на множеството едри субстрати, са се биоокислили до желаната степен:

д) раздробяване на множеството едри субстрати до размер на частиците, който е достатъчен да осигури отделянето на частиците от метален сулфид;

е) получаване на втори сулфиден минерален концентрат, съдържащ фини частици от метален сулфид, от множеството раздробени едри субстрати;

104

ж) нанасяне на покритие от втория концентрат върху второ множество едри субстрати;

з) изграждане на втора купчина от второто множество покрити субстрати;

и) биоокисляване на втория концентрат, съдържащ частици от метален сулфид.

26. Метод съгласно претенции 24 и 25, характеризиращ се с това, че едрите рудни частици съдържат също минерален карбонат.

27. Метод съгласно претенция 21, 22 или 23, характирзиращ се с това, че матералът, използван за споменатите множество едри субстрати, е поне един материал, избран от групата, включваща: вулканична скала, едър пясък и скала, съдържаща минерален карбонат.

28. Метод съгласно всяка от претенциите от 21 до 27, характеризиращ се с това, че едрите субстрати имат номинален размер на частиците, по-голям или равен на около 0,6 cm и помалък или равен на около 2,5 cm.

29. Метод съгласно всяка от претенциите от 21 до 28, характеризиращ се с това, че количеството на концентрата, наслоен върху множеството едри субстрати, е приблизително от 10 до 30 мас.%.

30. Метод съгласно всяка от претенциите от 21 до 29, характеризиращ се с това, че концентратът съдържа поне 20 мас.% частици от метален сулфид.

105

31. Метод съгласно всяка от претенциите от 21 до 29, характеризиращ се с това, че концентратът съдържа поне около 40 мас.% частици от метален сулфид.

32. Метод съгласно всяка от претенциите от 21 до 29, характеризиращ се с това, че концентратът съдържа поне около 70 мас.% частици от метален сулфид.

33. Метод съгласно всяка от претенциите от 21 до 29, характеризиращ се с това, че концентратът съдържа между 40 и 80 мас.% частици от метален сулфид.

34. Метод съгласно всяка от претенциите от 21 до 33, характеризиращ се с това, че концентратът има размер на частиците, по-малък от около 250 gm.

35. Метод съгласно претенция 34, характеризиращ се с това, че концентратът има размер на частиците, по-голям от около 25 gm.

36. Метод съгласно всяка от претенциите от 21 до 33, характеризиращ се с това, че концентратът има размер на частиците, по-малък от около 106 gm.

37. Метод съгласно всяка от претенциите от 21 до 33, характеризиращ се с това, че концентратът има номинален размер на частиците, по-малък от около 75 gm.

38. Метод съгласно всяка от претенциите от 21 до 37, характеризиращ се с това, че ценният метал, представляващ интерес, е поне един благороден метал, избран от групата, включваща злато, сребро и платина.

106

39. Метод съгласно всяка от претенциите от 21 до 37, характеризиращ се с това, че ценният метал, представляващ интерес, е неблагороден метал от метална група, съдържаща се в частиците от метален сулфид.

40. Метод за извличане на ценен благороден метал от съдържаща благороден метал труднопреработваема сулфидна руда с използване на статичен повърхностен биореактор, включващ следните етапи:

а) получаване на сулфиден минерален концентрат от труднопреработваема сулфидна руда, съдържащ фини частици от метален сулфид;

б) нанасяне на покритие от концентрата върху повърхността на множество едри субстрати и вследствие на това образуване на множество покрити с концентрат едри субстрати;

в) формиране на статичен повърхностен реактор чрез нареждане на множеството покрити с концентрат едри субстрати на купчина или чрез поставянето на множеството покрити с концентрат едри субстрати в съд;

г) биоокисляване на частиците от метален сулфид, наслоени върху повърхността на множеството едри субстрати;

д) осъществяване на контакт на биоокислените частици от метален сулфид с излугващо благородни метали средство, за да се разтвори ценният благороден метал, съдържащ се в биоокислените частици от метален сулфид;

е) извличане на ценния благороден метал от излугващото средство.

107

41. Метод съгласно претенция 40, характеризиращ се с това, че статичният повърхностен реактор се формира чрез нареждане на множеството покрити с концентрат едри субстрати на купчина, като методът допълнително включва етапите:

ж) разрушаване на купчината след биоокисляването до желаната степен на частиците от метален сулфид, наслоен върху повърхността на едрите субстрати;

з) разделяне на биоокислените частици от метален сулфид от множеството едри субстрати преди осъществяването на контакт с излугващо средство.

42. Метод съгласно претенция 41, характеризиращ се с това, че допълнително включва повторение на етапите б - е, като се използват множеството едри субстрати, отделени от биоокислените частици от метален сулфид.

43. Метод съгласно претенция 41 или 42, характеризиращ се с това,че разделянето на биоокислените частици от метален сулфид от множеството едри субстрати включва поставянето на покритите с концентрат едри субстрати върху сито и след това разпръскване на струя вода върху тях.

44. Метод съгласно претенция 41 или 42, характеризиращ се с това, че разделянето на биоокислените частици от метален сулфид от множеството едри субстрати включва обработването на множеството покрити с концентрат едри субстрати във въртящ се барабан.

45. Метод съгласно претенция 40, характеризиращ се с това, че статичният повърхностен реактор се формира чрез поставяне на множеството покрити с концентрат едри субстрати в съд, като допълнително процесът включва следният етап:

108

ж) разделяне на биоокислените частици от метален сулфид от множеството едри субстрати преди осъществяването на контакт с излугващото средство.

46. Метод съгласно претенция 45, характеризиращ се с това, че допълнително включва повторение на етапите б - е , като се използват множеството едри субстрати, отделени от биоокислените частици от метален сулфид.

47. Метод съгласно претенция 45 или 46, характеризиращ се с това, че разделянето на биоокислените частици от метален сулфид от множеството покрити субстрати включва напълване на съда с воден разтвор и след това рязко отводняване на съда, като по този начин биоокислените частици от метален сулфид напускат съда с водния разтвор.

48. Метод съгласно претенция 40, характеризиращ се с това, че множеството едри субстрати са от частици от едра труднопреработваема сулфидна руда, съдържаща ценен благороден метал, впръснат в частиците от метален сулфид.

49. Метод съгласно претенция 48, характеризиращ се с това, че включва допълнително етапите:

ж) разделя не на биоокислените частици от метален сулфид от множеството покрити субстрати преди осъществяването на контакт с излугващото средство;

з) раздробяване на множеството едри субстрати до размер на частиците, достатъчен да осигури отделянето на частиците от метален сулфид от материала;

109

и) получаване на втори сулфиден минерален концентрат от множеството раздробени едри субстрати, включващ фини частици от метален сулфид;

к) нанасяне на покритие от втория концентрат върху второ множество едри субстрати;

л) формиране на втори статичен повърхностен реактор чрез нареждане на второто множество покрити едри субстрати на купчина или поставянето на второто множество покрити едри субстрати в съд;

м) биоокисляване на втория концентрат, съдържащ частици от метален сулфид;

н) осъществяване на контакт на биоокисления втори концентрат с излугващо благородни метали средство, за да се разтвори ценният благороден метал, съдържащ се в биоокисления втори концентрат;

о) извличане на разтворения от втория концентрат ценен благороден метал от излугващото средство.

50. Метод съгласно претенция 48, характеризиращ се с това, че частиците от едра труднопреработваема сулфидна руда произхождат от труднопреработваема сулфидна руда, съдържаща благороден метал, използвана за получаване на концентрата.

51. Метод съгласно претенция 48, характеризиращ се с това, че частиците от едрата труднопреработваема сулфидна руда съдържат също минерален карбонат.

52. Метод съгласно всяка от претенциите от 40 до 47, характеризиращ се с това,че материалът, използван за

110 споменатите множество едри субстрати, е поне един материал, избран от групата, включваща вулканична скала, едър пясък и скала, съдържаща минерален карбонат.

53. Метод съгласно претенции 40-52, характеризиращ се с това, че множеството едри субстрати имат размер на частиците, по-голям от около 0,3 cm.

54. Метод съгласно претенции 40-53, характеризиращ се с това, че множеството едри субстрати имат номинален размер на частиците, по-голям или равен на около 0,6 cm и помалък или равен на около 2,5 cm.

55. Метод съгласно претенции 40-54, характеризиращ се с това, че количеството на концентрата, наслоен върху множеството едри субстрати, е приблизително от 10 до 30 мас. %

56. Метод съгласно всяка от претенциите от 40 до 55, характеризиращ се с това,че сулфидният минерален концентрат съдържа поне около 20 мас. % частици от метален сулфид.

57. Метод съгласно всяка от претенциите от 40 до 55, характеризиращ се с това, че сулфидният минерален концентрат съдържа поне около 40 мас. % частици от метален сулфид.

58. Метод съгласно всяка от претенциите от 40 до 55, характеризиращ се с това,че сулфидният минерален концентрат съдържа поне около 70 мас.% частици от метален сулфид.

59. Метод съгласно всяка от претенциите от 40 до 55, характеризиращ се с това, че сулфидният минерален концентрат съдържа между 40 и 80 мас.% частици от метален сулфид.

111

60. Метод съгласно всяка от претенциите от 40 до 59, характеризиращ се с това, че концентратът има размер на частиците, по-малък от около 250 μητ

61. Метод съгласно претенция 60 , характеризиращ се с това, че концентратът има размер на частиците, по-голям от около 25 μητ.

62. Метод съгласно всяка от претенциите от 40 до 59, характеризиращ се с това, че концентратът има размер на частиците по-малък от около 106 μητ.

63. Метод съгласно всяка от претенциите от 40 до 59, характеризиращ се с това, че концентратът има размер на частиците, по-малък от около 75 μητ.

64. Метод съгласно всяка от претенциите от 40 до 63, характеризиращ се с това, че извлеченият благороден метал е поне един, избран от групата, включваща сребро, злато и платина.

65. Метод съгласно всяка от претенциите от 40 до 64, характеризиращ се с това, че излугващото средство е избрано от групата, включваща тиокарбамид и цианид.

66. Метод за извличане на ценен метал от сулфидна минерална руда с използване на статичен биореактор, включващ следните етапи:

а) получаване на сулфиден минерален концентрат от сулфидна минерална руда, съдържащ фини частици от метален сулфид.

112

б) нанасяне на покритие от концентрата върху повърхността на множество едри субстрати с размер на частиците, по-голям от около 0,3 cm, и вследствие на това образуване на множество покрити с концентрат едри субстрати;

в) формиране на статичен повърхностен реактор чрез нареждане на множеството покрити с концентрат едри субстрати на купчина или поставяне на множеството покрити с концентрат едри субстрати в съд;

¢4, г) биоокисляване на частиците от метален сулфид, наслоени върху повърхността на множеството едри субстрати, в резултат на което се получава биоизвличащ разтвор, в който се разтварят група метали, съдържащи се в частиците от метален сулфид;

д) извличане на желания ценен метал от биоизвличащия разтвор.

67. Метод съгласно претенция 66, характеризиращ се с това, че концентратът от частици от метален сулфид съдържа частици от медни сулфидни минерали и извлеченият метал е мед.

68. Метод съгласно претенция 67, характеризиращ се с това, че за извличането на медта от биоизвличащия разтвор се използва поне един процес, избран от групата, включваща екстракция, циментация на медта и отделяне на медта чрез електролиза.

69. Метод съгласно претенция 66, характеризиращ се с това, че концентратът от частици от метален сулфид съдържа минерали на цинков сулфид и извлеченият метал е цинк.

113

70. Метод съгласно претенция 66, характеризиращ се с това,че концентратът от частици от метален сулфид съдържа минерали на никелов сулфид и извлеченият метал е никел.

71. Метод за извличане на ценен благороден метал от концентрат, включващ фини частици от съдържащ благороден метал труднопреработваем сулфиден минерал, който включва етапите:

а) разпределяне на концентрата от труднопреработваеми сулфидни минерали на върха на купчина от едри носители, като материалът за едрите носители е избран от групата, включваща вулканична скала, едър пясък, безрудна скала, съдържаща карбонатни минерали, клинкер, блокчета от пепел и шлака;

б) биоокисляване на концентрата от труднопреработваеми сулфидни минерали;

в) излугване на ценния благороден метал от окислените труднопреработваеми сулфидни минерали с излугващо средство;

г) извличане на ценния благороден метал от излугващото средство.

72. Метод съгласно претенция 71, характеризиращ се с това, че ценният благороден метал, извлечен от излугващото средство, е поне един, избран от групата, включваща злато, сребро и платина.

73. Метод съгласно претенция 71, характеризиращ се с това, че благородният метал, извлечен от излугващото средство, е злато.

114

74. Метод съгласно претенция 71, 72 или 73, характеризиращ се с това, че материалът за едрите субстрати е избран от групата, включваща вулканична скала, едър пясък и безрудна скала, съдържаща карбонатни минерали.

75. Метод съгласно претенция 71, 72 или 73, характеризиращ се с това, че материалът за носители е вулканична скала.

76. Метод съгласно всяка от претенциите от 71 до 75, характеризиращ се с това, че излугващото средство е избано от групата, включваща тиокарбамид и цианид.

77. Метод съгласно всяка от претенциите от 71 до 75, характеризиращ се с това, че излугващото средство е тиокарбамид.

78. Метод съгласно всяка от претенциите от 71 до 77, характеризиращ се с това, че допълнително включва периодично доставяне на свеж концентрат на върха на купчината.

79. Метод съгласно претенция 78, характеризиращ се с това, че ценният благороден метал се извлича периодично от биоокислените труднопреработваеми сулфидни минерали с тиокарбамид.

80. Метод съгласно всяка от претенциите от 71 до 79, характеризиращ се с това, че едрите носители имат размер на частиците, по-голям от около 0,6 cm.

81. Метод съгласно всяка от претенциите от 71 до 80, характеризиращ се с това,че концентратът има размер на частиците, по-малък от около 150цт.

115

82. Метод за извличане на ценен метал от сулфидна руда, който включва следните етапи:

а) получаване на сулфиден минерален концентрат от сулфидна руда, съдържащ фини частици от метален сулфид;

б) разпределяне на концентрата на върха на купчина от едри носители, като материалът за едрите носители е избран от групата, включваща вулканична скала, едър пясък, безрудна скала, съдържаща кабронатни минерали, клинкер, блокчета от пепел и шлака;

в) биоокисляване на концентрата;

г) извличане на ценния метал от разтвора, използван за биоокисляване на минералите от метален сулфид.

83. Метод съгласно претенция 82, характеризиращ се с това, че извлеченият ценен метал е избран от групата, включваща мед, цинк, никел и уран.

84. Метод съгласно претенция 82, характеризиращ се с това, че извлеченият метал е мед.

85. Метод съгласно всяка от претенциите 82 и 83, характеризиращ се с това, че материалът за едри носители е избран от групата, включваща вулканична скала, едър пясък и безрудна скала, съдържаща карбонатни минерали.

86. Метод съгласно всяка от претенциите от 82 до 84, характеризиращ се с това, че материалът за носители е вулканична скала.

- 116 < — t

87. Метод съгласно всяка от претенциите от 82 до 86, характеризиращ се с това, че допълнително включва периодично добавяне на свеж концентрат на върха на купчината.

88. Метод съгласно всяка от претенциите от 82 до 87, характеризиращ се с това, че едрите носители имат размер на частиците, по-голям от около 0,6 cm.

89. Метод съгласно всяка от претенциите от 82 до 88, характеризиращ се с това,че концентратът има размер на частиците, по малък от около 150 μητ