DE69632874T2

DE69632874T2 - Rückgewinnung von nickel aus biolaugungslösung

Info

Publication number: DE69632874T2
Application number: DE1996632874
Authority: DE
Inventors: P. Willem DUYVESTEYN; A. Matt OMOFOMA
Original assignee: BHP Minerals International Inc
Current assignee: BHP Minerals International Inc
Priority date: 1995-07-17
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: EP0948655B1; CA2270079C; DE69632874D1; ATE270715T1; CA2270079A1; BR9612802A; ES2227623T3; RU2178467C2; AU720713B2; AU1288697A; OA11056A; US5626648A; EP0948655A4; EP0948655A1; WO1998026100A1

Description

Diese Erfindung betrifft die Rückgewinnung von Nickel aus Lösungen, die bei der Verarbeitung von nickelhaltigen Erzen durch Biolaugung entstehen.
Es ist bekannt, Nickel und/oder Kupfer dadurch aus sulfidischen Erzen zu gewinnen, dass das Erz zu einem feinen Pulver vermahlen wird, das fein vermahlene Erz zur Erhöhung des Metallgehalts einer Schaumflotation unterworfen wird und das Konzentrat unter Oxidationsatmosphäre zum Entfernen von Schwefel in Form von SO₂ geröstet und anschließend das oxidierte Konzentrat bei erhöhter Temperatur mit einem kohlehaltigen Material zur Bildung von geschmolzenem Nickel reduziert wird, was zu Rohnickel zur Verwendung bei der Herstellung von Edelstahl gegossen wird.
Das vorstehende Verfahren hat gewisse Nachteile, insbesondere bezüglich der Bildung von SO₂, das unerwünscht ist. Wenn SO₂ nicht vor Ort in Schwefelsäure umgewandelt wird, verursacht in die Atmosphäre freigesetztes SO₂ Umweltprobleme.
Nickelhaltige sulfidische Minerale und Laterite sind die beiden wichtigsten Rohstoffquellen für Nickel. Laterite sind in aller Welt weit verbreitet.
Im Gegensatz zu nickelhaltigen sulfidischen Erzen können Laterite jedoch nicht durch Schaumflotation oder magnetisch konzentriert werden. Im Vergleich zu anderen Erzen ist der Nickelgehalt gering und kann beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 1,5 Gew.-% Nickel liegen, wobei die Vorkommen in New Caledonia und Indonesien, in denen der Anteil an Nickel in der Größenordnung von bis zu 3 Gew.-% liegt, was relativ hoch ist, die Ausnahme bilden.
Es wurde vorhergesagt, dass sich Laterite bis zum Ende dieses Jahrhunderts zur Hauptquelle für die Nickelgewinnung entwickeln werden.
Das herkömmliche Verfahren zur Gewinnung von Nickel aus lateritischen Erzen ist relativ energieaufwändig, da Nickel durch Hochdruck-Laugung bei erhöhter Temperatur in einem Autoklav aus dem Erz extrahiert wird.
Ein Verfahren zur Rückgewinnung von Nickel und Cobalt aus lateritischen Erzen ist beispielsweise das bekannte Moa-Bay-Verfahren, das eine Säurelaugung bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck beinhaltet, wobei Eisenoxid und Aluminiumoxisulfat im Wesentlichen unlöslich sind.
Im Rahmen des Moa-Bay-Verfahrens wird lateritisches Erz mit Mesh minus 20 (95% Durchgang bei 325 mesh U.S. Standard) zu einem Gemenge mit ungefähr 45% Feststoff aufgeschlämmt und Nickel und Cobalt bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck (beispielsweise 230°C bis 250°C und 2800 bis 4000 kPa [405 bis 580 psia]) selektiv mit ausreichend Schwefelsäure ausgelaugt, sodass etwa jeweils 95% Nickel und Cobalt in etwa 60 bis 90 Minuten in Lösung gebracht werden. Nach dem Druckabfall wird das ausgelaugte Gemenge durch Gegenstromdekantieren gewaschen, wobei die gewaschene Masse den Rückstand bildet. Der pH-Wert der Laugungslösung, der relativ niedrig ist (beispielsweise zwischen 0 und 0,5), wird anschließend in einer Reihe von vier Behältern mit einer Gesamtverweilzeit von etwa 20 Minuten mit Korallenschlamm auf einen pH-Wert von etwa 2,4 neutralisiert und die derart behandelte Produktflüssigkeit (die etwa 5,65 g/l Ni, 0,8 g/l Fe und 2,3 g/l Al enthält), wird nach der Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit einer Sulfidfällung unterworfen. Die Laugungsflüssigkeit wird vorgewärmt und die Sulfidfällung mit H₂S als Fällungsreagenz in einem Autoklav bei etwa 120°C (250°F) und einem Druck von etwa 1140 kPa (150 psig) durchgeführt.
Laut dem ursprünglichen Plan zur Behandlung der gemischten Sulfide wurde der Sulfidniederschlag gewaschen und zu einem Feststoffgehalt von 65% angedickt. Er wurde dann in einem Autoklav bei etwa 177°C (350°F) und einem Druck von 4930 kPa (700 psig) oxidiert.
Die Nickel und Cobalt enthaltende Lösung wurde anschließend mit Ammoniak auf einen pH-Wert (5,35) neutralisiert, der ausreichte, um noch vorhandene Eisen-, Aluminium- und Chromrückstände mithilfe von Luft als Oxidationsmittel auszufällen.
Der Niederschlag wurde danach von der Lösung abgetrennt und die Nickel- und Cobaltlösung auf einen pH-Wert von etwa 1,5 eingestellt. Durch die Zugabe von H₂S wurden selektiv eventuell vorhandenes Kupfer, Blei und Zink ausgefällt. Der Niederschlag wurde durch Filtrieren von der Lösung abgetrennt und Nickel durch verschiedene Verfahren gewonnen. Ein Verfahren umfasste die Behandlung der nickelhaltigen Lösung mit Wasserstoff bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck zur Herstellung von Nickelpulver.
Das vorstehende Verfahren hat, wie oben dargelegt, bestimmte wirtschaftliche Nachteile. Die Umwandlung eines gemischten Nickel-/Cobaltsulfids in verkaufsfähige getrennte Nickel- und Cobaltprodukte war sehr teuer und es gab keinen Markt für gemischte Sulfidniederschläge.
Es ist bekannt, goldhaltiges Sulfiderz einer oxidativen Biolaugung zu unterwerfen. Derartige Verfahren sind in US-Patent Nr. 4,729,788, Nr. 5,127,942 und Nr. 5,244,493 offenbart. Das sulfidische Material wird zermahlen, zu Haufen oder Halden geformt oder zu einem Gemenge aufgeschlämmt oder suspendiert und bioausgelaugt, um das Sulfidmineral mithilfe von Bakterien bei Temperaturen von etwa 15°C bis etwa 40°C zu oxidieren. Das Sulfidpartikel, das darin eingeschlossen Gold enthält, wird biooxidiert, um das Gold physikalisch freizusetzen, das anschließend durch Cyanidlaugung oder andere Arten von Laugung entfernt werden kann.
Versuche, Biolaugung zur Rückgewinnung von unedlen Metallen, wie Nickel, zu verwenden, waren nicht attraktiv genug, um den Bau einer kommerziellen Anlage zu rechtfertigen, insbesondere da zu dieser Zeit mit Ausnahme der Lösungsmittelextraktion, mit deren Hilfe höher konzentrierte Lösungen für die anschließende Rückgewinnung von Nickel erzeugt werden konnten, keine wirtschaftlich tragfähigen Techniken zur Rückgewinnung von Nickel aus der Lösung, die im besten Fall ziemlich verdünnt war, zur Verfügung standen. Die Rückgewinnung von Nickel aus minderwertigen Biolaugungslösungen mithilfe der Lösungsmittelextraktion ist mit Problemen behaftet, da (i) es organische Lösungsmittel gibt, die vorzugsweise Nickel aus gemischten Eisen(III) und Nickel enthaltenden Lösungen extrahieren, wie nachstehend in Beispiel 2 gezeigt, und (ii) die in den Biolaugungslösungen vorliegenden Mikroorganismen dazu neigen, die Trennung der organischen von der wässrigen Phase negativ zu beeinflussen.
Das Problem mit Eisen(III) ist, dass Eisen(III) sich entweder vorzugsweise an organische Lösungsmittel, wie DEPHA (Di-2-ethylhexylphosphorsäure), anlagert oder die Wirkstoffe in organischen Lösungsmitteln, wie Cyanex 272, 301 und 302, oxidiert. Diese Reagenzien werden von American Cyanamid Company mit den folgenden Wirkstoffen verkauft: Phosphor-, Phosphon- und Phosphinsäure.
Die Bildung einer "dritten Phase" während Lösungsmittelextraktionen begrenzt gelegentlich die Anwendung der Lösungsmittelextraktion bei Laugungsvorgängen, insbesondere in einem Biolaugungskreis, da Bakterien und organische Lösungsmittel nicht miteinander kompatibel sind. Beispielsweise ist Thiobacillus ferroxidans im Wesentlichen eine Bakterie, die Schwefel bevorzugt, was bei der Lösungsmittelextraktion Probleme aufwirft, insbesondere wenn das organische Lösungsmittel, wie Dinonylnaphthylsulfonsäure, Schwefel enthält. Da viele Nickelsulfiderzmassen eine Bauwürdigkeitsgrenze von etwa 0,2% bis 0,5% Ni aufweisen, ist es offensichtlich, dass ein Verfahren benötigt wird, dass die Herstellung von Nickellösungen mit einer ausreichend hohen Konzentration ermöglicht, aus der Nickel wirtschaftlich tragfähig gewonnen werden kann. Somit können minderwertige Nickelerze im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie hochwertiges Erz und mit denselben wirtschaftlichen Vorteilen behandelt werden.
Jüngste Arbeiten in Verbindung mit der Biolaugung von Erzen lassen vermuten, dass minderwertige Erze wirtschaftlich tragfähig mithilfe von Bakterien als Mittel zum Aufschluss von Metall, beispielsweise Nickel und oder Cobalt, in einer wässrigen Säurelösung ausgelaugt werden können.
Ein Vorteil der Biolaugung ist trotz der Zeitabhängigkeit die Tatsache, dass sie nicht energie- und kostenintensiv ist. Die erhaltene Frischlauge ist jedoch ziemlich verdünnt.
Ein Verfahren zur Biolaugung, das zur Rückgewinnung von Nickel aus Sulfiderzen vorgeschlagen wurde, ist im Kanadischen Patent Nr. 2,065,491, erteilt am 9. Oktober 1992, offenbart.
Gemäß dem kanadischen Patent wird ein Verfahren offenbart, das das Zermahlen des Sulfiderzes umfasst, das anschließend zu einem Haufen geformt wird, wobei der Erzhaufen mit einer Eisensulfatlösung perkoliert wird, die gegebenenfalls Bakterien, wie Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans oder Leptospirillum ferroxidans, enthält. Aufgrund der Oxidation des Sulfiderzes kommt es zur Bildung von Schwefelsäure, sodass eine Sulfatlösung gebildet wird.
Die Lösung wird, falls erforderlich, mit Schwefelsäure oder einem Alkali, wie Kalk, versetzt, um den pH in einem Be reich von etwa 1,2 bis 3, vorzugsweise von 2,3 bis 2,5, zu halten.
Zu der Sulfatlösung wird eine anaerobe Bakterie gegeben, um das Ausfällen des aufgeschlossenen Metalls in Form eines unlöslichen Sulfids zu verursachen, wodurch das Metall zu einer hochkonzentrierten Form angereichert wird, die anschließend zur Rückgewinnung des Metalls, z. B. Nickel, behandelt werden muss.
Zur Bewerkstelligung der Sulfidbildung des aufgeschlossenen Metalls (beispielsweise Nickel) kann eine Bakterie, die als Desulforvivrio Desulfuricans bezeichnet wird, zur Lösung gegeben werden. Nach Ausfällen von Nickelsulfid wird dieses von der Lösung abgetrennt und stellt ein nickelreiches Konzentrat dar, das weiter behandelt werden muss, wie durch Hochdruck-Laugung bei erhöhter Temperatur in Gegenwart von Schwefelsäure, um eine Nickelsulfatlösung zu ergeben, aus der Nickel mittels bekannter herkömmlicher Verfahren extrahiert werden kann.
In einem Artikel mit dem Titel "The Solubilization of Nickel, Cobalt and Iron From Laterites by Means of Organic Chelating agents" (Denis I. McKenzie et al., International Journal of Mineral Processing' 21 (1987), S. 275–292), wurde eine Gruppe Carbonsäuren, einschließlich u. a. Oxalsäure, Zitronensäure, Weinsäure, als Chelatbildner erwähnt. Dabei wurde die Wirksamkeit der organischen Säuren bei natürlichem pH mit H₂SO₄ (15 mM Endkonzentration) verglichen. Innerhalb eines Zeitraums von 456 Stunden zeigten Oxal-, Zitronen- und Weinsäure unter Verwendung einer Konzentration von 15 mM bei 2 Gramm Erz (westaustralisches Erz) in 150 ml H₂O im Vergleich zu H₂SO₄ relativ günstige Ergebnisse. Die Menge an aufgeschlossenem Nickel in ppm betrug 30,3 bei H₂SO₄, 18,5 bei Oxalsäure, 20,2 bei Zitronensäure und 16,3 bei Weinsäure.
In Verbindung mit indonesischem Erz ergaben dieselben Säuren die folgenden Mengen an aufgeschlossenem Nickel:
Zitronensäure 863 ppm, Weinsäure 708 ppm, Oxalsäure 318 ppm usw.
In einem Artikel mit dem Titel "Microbial Leaching of Nickel from Low Grade Greek Laterites," Mineral Bioprocessing, TMS, 1991, Seite 191–205, nennen die Autoren eine Reihe heterotropher Mikroorganismen, die solche organischen Säuren erzeugen. Dazu gehören: Konzentrationen von Aspergillus- und Penicillia-Konzentrationen von etwa 40 Gramm organische Säure, die problemlos von diesem Mikroorganismen erzeugt wurden.
Fast 70% Ni und weniger als 5% Fe waren nach einem Laugungszeitraum von 51 Tagen aus einem Lateriterz, das etwa 1% Ni und 30% Fe enthielt, solubilisiert. Diese Arbeit zeigte auch eine verbesserte Extraktion, wenn die Organismen und die Nährlösung mit dem Lateriterz vermischt wurden. Es wurde folgende Erklärung abgegeben: "Wenn sich die Organismen auf der Oberfläche der Mineralkörner niederlassen, finden sie einen hohen Metallkonzentrationsgradienten vor, der für die Organismen toxisch sein kann, was sie zur Erzeugung von mehr Zitronensäure (möglicherweise als eine Verteidigungsreaktion) anregt, die anschließend mehr Ionen aus den Mineralkörnern laugt." Wenn das toxische Metall entweder während des Laugungsverfahrens oder dadurch unterbrochen aus der Lösung entfernt würde, wie dies gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, würde die Laugungskinetik erheblich verstärkt werden, solange eine niedrige Konzentration des toxischen Metalls aufrechterhalten wird.
Ein Verfahren zur Laugung von Haufen mit Nährstofflösungen, die wenigstens einen Mikroorganismus enthalten, schließt diejenigen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus den Pilzen Aspergillus Niger, Penicillium Sp., Aspergillus Sp., Penicillium Simplicissimus und den Bakterien Enterobacter Spp., Bacillus Spp. und Achromobacter Spp., ein.
Weitere Verfahren, die in der Patentliteratur zur Rückgewinnung von Nickel vorgeschlagen wurden, können wie folgt zusammengefasst werden:
GB-A-2291869 und 2291870 beschreiben die Herstellung von Ferronickel aus Sulfiderzen durch Laugung von Aufschlämmungen oder Haufen, die die Biooxidation mit Thiobacillus ferrooxidans und die Rückgewinnung von Eisen(III) und Nickel durch Ionenaustausch beinhaltet.
US-A-4,320,099 und 5,571,308 betreffen die Verwendung von 2-Picolylamin-Ionenaustauscherharzen bei Metallrückgewinnungsvorgängen; Erstere beschreibt die Entfernung mittels Ionenaustausch von u. a. Nickel bei der Herstellung von hoch reinem Cobalt, während Letztere die Rückgewinnung von Nickel im Rahmen der Biooxidation von ausgelaugten Lösungen lateritischer Erze mit hohem Magnesiumgehalt beschreibt.
Darüber hinaus sollte erwähnt werden, dass US-A-5,127,942 in ihrem Beispiel 3 die Verwendung spezifischer Biolaugungsbedingungen, einschließlich bakterieller Bedingungen und Nährflüssigkeit, für die Biooxidation von sulfidischen Erzen beschreibt, dies jedoch im Rahmen der Rückgewinnung von Edelmetallen, wie Gold und Silber.
Es wäre wünschenswert, ein Verfahren zur Biolaugung von relativ minderwertigen und relativ hochwertigen nickelhaltigen lateritischen Erzen in Kombination mit einem neuen Verfahren zur Konzentrierung der Nickelionen in Lösung bereitstellen zu können, sodass die Rückgewinnung von Nickel wirtschaftlich tragfähig ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Biolaugung zur direkten Herstellung von Nickelmetall in wirtschaftlicher und effizienter Weise durch die Behandlung von nickelhaltigen lateritischen Erzen oder nickelhaltigen sulfidischen Erzen ohne das Durchlaufen einer Nickelsulfid-Produktionszwischenstufe.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Biolaugung zur Rückgewinnung von Nickel aus nickelhaltigem lateritischem Erz bereitgestellt, das umfasst:

– die Zugabe wenigstens eines Mikroorganismus, der selektiv lateritisches Erz auslaugt, zu einer wässrigen Aufschlämmung davon, die auf einem pH von ungefähr 1–3 gehalten wird, einschließlich eines Nährstoffs für den Mikroorganismus, wobei der Mikroorganismus ein Pilz oder eine Bakterie ist, der bzw. die systemisch eine Carbonsäure erzeugt, die förderlich für die Chelatbildung des Nickels im Erz ist und so eine Nickel enthaltende Lösung erzeugt,
– die Biolaugung der Erzaufschlämmung über einen Zeitraum, der für den Aufschluss des Nickels im Erz und zur Bildung einer Frischlauge davon und eines Rests ausreicht,
– das Trennen der Nickellösung vom Rest,
– das Kontaktieren der abgetrennten Nickellösung mit einem Ionenaustauscherharz, das als Wirkstoff Bis-Picolylamin enthält, welches spezifisch für die Absorption von Nickel ist und so ein mit Nickel beladenes Harz ausbildet,
– das Extrahieren des absorbierten Nickels aus dem Harz durch Kontaktieren des Harzes mit einer Mineralsäurelösung und
– die Rückgewinnung des Nickels aus der Mineralsäurelösung.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise gemäß der genaueren Beschreibung durchgeführt.
Es wird wenigstens ein Mikroorganismus, der systemisch eine organische Säure erzeugen kann, die selektiv nickelhaltiges lateritisches Erz auslaugt, dispergiert in einer wässrigen Lösung, die Nährstoffe enthält, bereitgestellt und das Erz mit dieser Lösung kontaktiert.
Das lateritische Erz kann auf verschiedene Weisen mit der Auslaugungslösung kontaktiert werden. Ein Verfahren ist das Laugen in situ, d. h. durch Kontaktieren der Erzmasse im Boden mit einer Mikroorganismen enthaltenden Laugungslösung, wobei Zugangsöffnungen in die Erzmasse gebohrt werden und die Lösung in der Erzmasse perkolieren gelassen und danach darin gehalten wird, wobei die Verweilzeit ausreicht, um ein Auslaugen des Erzes durch die Mikroorganismen zu bewirken. Diese Art der Laugung ist zeitabhängig, da die Mikroorganismen enthaltende Lösung für einen erheblich langen Zeitraum in der Erzmasse gehalten wird. Ein weiteres Verfahren ist der Einsatz von Haufenlaugung, Rührlaugung, Reaktorlaugung oder dergleichen.
Der Mikroorganismus, der zur Laugung von lateritischem Erz ausgewählt wird, ist einer, der systemisch eine organische Säure erzeugt, die zur Bildung eines Komplexes mit Nickel förderlich ist, wobei der ausgewählte Mikroorganismus vorzugsweise ein solcher ist, der organische Säuren wie u. a. Oxalsäure, Brenztraubensäure, Zitronensäure, Weinsäure, Malonsäure erzeugt.
Beispielhaft für solche Mikroorganismen seien Aspergillus Niger und Penicillium Simpliccimus genannt. Diese Mikroorganismen werden als Pilze bezeichnet, die systemisch orga nische Säuren absondern. Diese Pilze vermehren sich gut in einer Glucoselösung.
Es wurde gesagt, dass lateritische Erze mit diesen Pilzen in einer Glucoseumgebung ausgelaugt werden können. Die Pilze können zur Herstellung von Lösungen verwendet werden, die organische Säuren enthalten, und die organischen Säuren können dann zusammen mit anorganischen Säuren zum Laugen und Komplexieren von Nickel und Cobalt aus Laterit verwendet werden.
Es ist zwar bekannt, dass die vorstehend genannten Pilze ein Potenzial bei der Biolaugung von Lateriten zur Bildung eines metallhaltigen Laugungsmittels aufweisen, es beschäftigen sich aber wenn überhaupt nur wenige mit dem Bedarf nach einer Rückgewinnung von Nickel aus dem Laugungsmittel und der Trennung von Nickel und Eisen(III) zur Bereitstellung von Lösungen, die eine ausreichende Menge Metall, beispielsweise Nickel, zur Rückgewinnung mittels Elektrolyse oder anderer Verfahren enthalten.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Extraktion von Nickel aus der Biolaugungslösung unter gleichzeitiger Erhöhung ihrer Konzentration ist die Absorption von Nickel in einem Harz, das speziell für die Absorption von Nickel selektiv ist.
Das bevorzugte Harz ist eines, in dem der Wirkstoff Bis-Picolylamin ist. Derartige Harze werden von Dow Chemical unter den Handelsbezeichnungen Dow XFS 4195, Dow XFS 4196 und Dow XFS 43084 hergestellt. Wir haben herausgefunden, dass diese Harze nicht nur für die Rückgewinnung von Metall, sondern auch für die Trennung von Metall, wie die Trennung von Nickel von Cobalt und Eisen(III) und Eisen(II), besonders günstig sind.
Herkömmliche Biolaugung zur Rückgewinnung von Metall verlangt im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung die Verwen dung von geringen Feststoffkonzentrationen in Biolaugungsreaktoren, da eine zu hohe Metallkonzentration der Biolaugungslösung einen negativen Einfluss auf die bakterielle Aktivität der Biolaugungslösung hat.
Allgemein gesagt wird die nickelhaltige Biolaugungslösung einer Harzabsorption unterworfen, um Nickel selektiv aus der Lösung zu entfernen. Somit kann die Lösung durch ein Bett eines der vorstehend genannten Harze von Dow, beispielsweise XFS 4195, geleitet oder die Nickelextraktion unter Verwendung des Verfahrens Harz-in-Gemenge durchgeführt werden, das das Zermahlen des Erzes oder die Konzentrierung auf eine bestimmte Größe, die geringer ist als die Größe des verwendeten Harzes (von 20 mesh bis 50 mesh), das Vermischen des Harzes mit dem Erz und der Mikroorganismen enthaltenden Lösung bzw. eines solchen Konzentrats, das Aufrechterhalten der Suspension der aufgeschlämmten Mischung über einen vorher festgelegten Zeitraum und schließlich das Absieben des gröberen Harzes vom Laugungsrückstand umfasst.
Das mit Nickel beladene Harz wird dann mit einer Mineralsäure, z. B. Schwefelsäure, gestrippt. Die Menge oder das Volumen der verwendeten Schwefelsäure sollte ausreichen, um eine Nickelkonzentration zu ergeben, die etwa 10 g/l bis 25 g/l entspricht. Ein bevorzugtes Verfahren zur Rückgewinnung von im Wesentlichen reinem Nickel ist die Elektrolyse.
Das folgende Beispiel dient zur Veranschaulichung der Erfindung:
BEISPIEL
Ein lateritisches Erz, dessen Analyse 2,2% Ni, 10% Mg, 18% Fe und 30% SiO₂ ergab, wird einer Biolaugung unter Verwendung eines Mikroorganismus unterworfen, der syste misch eine Carbonsäure erzeugt, die selektiv das Nickel im Erz komplexiert.
Das Erz wird in einer wässrigen Nährstofflösung, die als Nährstoffe 100 g/l Zucker, 1,2 g/l NH₄H₂PO₄, 0,5 g/l KCl, 0,5 g/l MgSO₄ 7H₂O enthält, in Gegenwart des Pilzes Aspergillus Niger etwa 120 Stunden lang zu einer Gemengedichte von etwa 30% aufgeschlämmt. Der Pilz erzeugt systemisch die Carbonsäure Zitronensäure, die das Nickel unter Bildung von Nickelcitrat komplexiert.
Wenn in Verbindung mit den hierin offenbarten Bakterien oder Pilzen sowie anderen zur Biolaugung verwendeten Mikroorganismen der Begriff "Nährstoff" verwendet wird, ist es selbstverständlich, dass dessen Bedeutung dem Fachmann bezüglich der zu verwendenden herkömmlichen Nährstoffe gut bekannt ist.
Nach der Biolaugung des lateritischen Erzes wird die erhaltene Biolaugungsaufschlämmung in einen festen Laugungsrückstand und eine wässrige nickelhaltige Lösung getrennt.
Die wässrige nickelhaltige Lösung wird anschließend unter Verwendung eines beliebigen bekannten Verfahrens zur Rückgewinnung von Elementen aus Lösungen mittels Ionenaustausch (Festbettionenaustausch, kontinuierlicher Gegenstrom-Ionenaustausch, kurze Säulen mit Umkehrstrom oder des Karusselverfahrens) mit einem Harz kontaktiert, das darin dispergiert den Wirkstoff Bis-Picolylamin aufweist.
Das vorstehende Verfahren der Biolaugung von Erz kann auch mittels Haufenlaugung durchgeführt werden, wobei die Biolaugungslösung über einen Zeitraum gravimetrisch durch die Zwischenräume eines Haufens sickern gelassen wird und der Ablauf davon, falls erforderlich, erneut durch den Haufen geführt wird.
Auch kann die Reaktorlaugung verwendet werden, wobei das Erz in einer großen Wanne angebracht und mit der Biolaugungslösung gesättigt wird, die mit dem nickelhaltigen Erz über einen längeren Zeitraum reagiert, um den Aufschluss des Nickels im Erz zu bewirken.
Nachdem eine Bestimmung durchgeführt wurde, dass eine wesentliche Menge Nickel aufgeschlossen ist, wird die Nickelfrischlauge beispielsweise durch Filtrieren geklärt und die geklärte Nickellösung dann mit einem Ionenaustauscherharz, das für die Absorption von Nickel spezifisch ist, kontaktiert, wobei es sich, wie vorstehend beschrieben, bei dem Harz um eines handelt, das Bis-Picolylamin als Wirkstoff enthält.

Claims

Verfahren zur Biolaugung zur Rückgewinnung von Nickel aus nickelhaltigem lateritischem Erz, das umfasst: die Zugabe wenigstens eines Mikroorganismus, der selektiv lateritisches Erz auslaugt, zu einer wässrigen Aufschlämmung davon, die auf einem pH von ungefähr 1–3 gehalten wird, einschließlich eines Nährstoffs für den Mikroorganismus, wobei der Mikroorganismus ein Pilz oder eine Bakterie ist, der bzw. die systematisch eine Carbonsäure erzeugt, die förderlich für die Chelatbildung des Nickels im Erz ist und so eine Nickel enthaltende Lösung erzeugt, die Biolaugung der Erzaufschlämmung über einen Zeitraum, der für den Aufschluss des Nickels im Erz und zur Bildung einer Frischlauge davon und eines Rests ausreicht, das Trennen der Nickellösung vom Rest, das Kontaktieren der abgetrennten Nickellösung mit einem Ionenaustauscherharz, das als Wirkstoff Bis-Picolylamin enthält, welches spezifisch für die Absorption von Nickel ist und so ein mit Nickel beladenes Harz ausbildet, das Extrahieren des absorbierten Nickels aus dem Harz durch Kontaktieren des Harzes mit einer Mineralsäurelösung und die Rückgewinnung des Nickels aus der Mineralsäurelösung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erz zu einem Haufen geformt wird und die Biolaugung durchgeführt wird, indem eine Lösung mit dem Mikroorganismus gravimetrisch über einen Zeitraum durch den Haufen geleitet wird, der für den Aufschluss des Nickels im Erz und zur Bildung einer Frischlauge davon ausreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erz in Teilchenform in eine Wanne gefüllt wird und die Biolaugung durchgeführt wird, indem die Charge mit der Biolaugungslösung über eine Verweilzeit gesättigt wird, die für den Aufschluss des Nickels im Erz und zur Bildung einer Frischlauge davon ausreicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die systematisch von dem Pilz erzeugte Carbonsäure ausgewählt ist aus Zitronensäure, Weinsäure, Brenztraubensäure, Oxalsäure, Milchsäure, Glycolsäure und Malonsäure.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zur Behandlung des lateritischen Erzes verwendete Mikroorganismus ausgewählt ist aus den Pilzen Aspergillus Niger, Penicillium Aspergillus Sp., Penicillium Simplicissimus und den Bakterien Enterobacter Spp., Bacillus Spp. und Achromobacter Spp.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Bis-Picolylamin als Wirkstoff enthaltende Ionenaustauscherharz in Teilchenform zur Auslaugaufschlämmung gegeben wird, um dadurch ein mit Nickel beladenes Harz zu bilden, und das teilchenförmige, mit Nickel beladene Harz anschließend durch Sieben aus der Aufschlämmung entfernt wird.