ES2204340B1 - PROCEDURE FOR OPERATING A BIOLIXIVIATION PROCESS WITH REDOX POTENTIAL CONTROL. - Google Patents
PROCEDURE FOR OPERATING A BIOLIXIVIATION PROCESS WITH REDOX POTENTIAL CONTROL.Info
- Publication number
- ES2204340B1 ES2204340B1 ES200250034A ES200250034A ES2204340B1 ES 2204340 B1 ES2204340 B1 ES 2204340B1 ES 200250034 A ES200250034 A ES 200250034A ES 200250034 A ES200250034 A ES 200250034A ES 2204340 B1 ES2204340 B1 ES 2204340B1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- bioleaching
- suspension
- carbon dioxide
- dissolved
- concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 38
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 218
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 109
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 71
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 71
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 42
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 23
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 14
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 claims description 28
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 claims description 28
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 26
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 26
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 26
- 229910052951 chalcopyrite Inorganic materials 0.000 claims description 18
- DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N chalcopyrite Chemical compound [S-2].[S-2].[Fe+2].[Cu+2] DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims description 6
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 4
- 229910052569 sulfide mineral Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims description 3
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 26
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 21
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 14
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N copper(II) sulfide Chemical compound [S-2].[Cu+2] OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000589921 Leptospirillum ferrooxidans Species 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910052947 chalcocite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 3
- 241000605222 Acidithiobacillus ferrooxidans Species 0.000 description 2
- 241000605272 Acidithiobacillus thiooxidans Species 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 241000605118 Thiobacillus Species 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- NFMAZVUSKIJEIH-UHFFFAOYSA-N bis(sulfanylidene)iron Chemical compound S=[Fe]=S NFMAZVUSKIJEIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 241000521593 Acidimicrobium Species 0.000 description 1
- 241001464929 Acidithiobacillus caldus Species 0.000 description 1
- 108700029181 Bacteria lipase activator Proteins 0.000 description 1
- 101100283604 Caenorhabditis elegans pigk-1 gene Proteins 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000589925 Leptospirillum Species 0.000 description 1
- 101100324822 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) fes-4 gene Proteins 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001134777 Sulfobacillus Species 0.000 description 1
- 241000205101 Sulfolobus Species 0.000 description 1
- XAQHXGSHRMHVMU-UHFFFAOYSA-N [S].[S] Chemical compound [S].[S] XAQHXGSHRMHVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 229910052948 bornite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010960 commercial process Methods 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 235000020774 essential nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 229910001447 ferric ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N lead(ii) sulfide Chemical compound [Pb]=S XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- WGPCGCOKHWGKJJ-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenezinc Chemical compound [Zn]=S WGPCGCOKHWGKJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/18—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes with the aid of microorganisms or enzymes, e.g. bacteria or algae
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B15/00—Obtaining copper
- C22B15/0063—Hydrometallurgy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Un procedimiento para operar un proceso de biolixiviación de un mineral o concentrado que contiene sulfuro, que incluye someter una suspensión de biolixiviación que incluye oxígeno disuelto, dióxido de carbono disuelto, sulfuro y microorganismos a una etapa de biolixiviación, y contriolar el potencial redox de la suspensión de siolixiviación en un intervalo previamente determinado.A process for operating a bioleaching process of a sulfide-containing mineral or concentrate, which includes subjecting a bioleaching suspension that includes dissolved oxygen, dissolved carbon dioxide, sulfur and microorganisms to a bioleaching stage, and controlling the redox potential of the Siolixiviation suspension at a previously determined interval.
Description
Procedimiento para operar un proceso de biolixiviación con control del potencial redox.Procedure to operate a process bioleaching with redox potential control.
La presente invención se refiere a un procedimiento para operar un proceso de biolixiviación. En particular, se refiere a un procedimiento para operar un proceso de biolixiviación para la lixiviación de un mineral que contiene sulfuro o una suspensión concentrada.The present invention relates to a procedure to operate a bioleaching process. In In particular, it refers to a procedure to operate a process of bioleaching for leaching of a mineral that contains sulfide or a concentrated suspension.
En la actualidad se acepta generalmente que un mecanismo primario para lixiviar minerales de sulfuro en procesos de biolixiviación es la oxidación férrica (química), en la que las bacterias actúan como catalizador promoviendo la oxidación del hierro ferroso a férrico por oxígeno. La lixiviación de minerales de sulfuro en licores o suspensiones de sulfato ácidos está fuertemente influenciada por el potencial redox del licor o suspensión. En procesos de biolixiviación, el potencial redox de la suspensión o solución de lixiviación se determina en gran medida por la relación de concentración de Fe^{3+} / Fe^{2+}. Un mineral de sulfuro como pirita (FeS_{2}) tiene un potencial de reposo alto y la oxidación es, por consiguiente, extremadamente lenta a potenciales redox por debajo de 450 mV (frente al electrodo de referencia de Ag/AgCl), pero aumenta rápidamente a medida que se aumenta el potencial redox hasta aproximadamente 650 mV. Esto se puede comparar con el mineral de sulfuro de cobre, calcocita (Cu_{2}S) que tiene un bajo potencial de reposo y se lixiviará rápidamente incluso a bajos potenciales redox de aproximadamente 400 mV. La lixiviación de calcopirita (CuFeS_{2}) es más compleja. La lixiviación de este mineral se ve potenciada a bajos potenciales redox (380 a 480 mV), pero se inhibe a altos potenciales redox debido a la pasivación de la superficie del mineral.At present it is generally accepted that a primary mechanism for leaching sulfide ores in processes Bioleaching is ferric (chemical) oxidation, in which the bacteria act as a catalyst promoting oxidation of ferrous iron to ferric by oxygen. Mineral leaching of sulphide in liquor or acid sulfate suspensions is strongly influenced by the redox potential of the liquor or suspension. In bioleaching processes, the redox potential of the suspension or leaching solution is largely determined by the concentration ratio of Fe 3+ / Fe 2+. A Sulfide ore such as pyrite (FeS2) has a potential to high rest and oxidation is therefore extremely slow to redox potentials below 450 mV (versus electrode reference Ag / AgCl), but increases rapidly as increases redox potential to approximately 650 mV. This is can compare with the copper sulfide ore, chalcocite (Cu 2 S) which has a low resting potential and will be leached quickly even at low redox potentials of approximately 400 mV Chalcopyrite leaching (CuFeS2) is more complex. Leaching of this mineral is enhanced at low redox potentials (380 to 480 mV), but it is inhibited at high redox potentials due to passivation of the surface of the mineral.
Los procesos de biolixiviación emplean cultivos mixtos de microorganismos o bacterias. Estos microorganismos pueden incluir tipos de baja temperatura (mesófilos) que prefieren temperaturas en el intervalo de 30 a 45ºC, tipos termófilos moderados que prefieren temperaturas en el intervalo de 45 a 60°C y tipos termófilos extremos que prefieren temperaturas en el intervalo de 60 a 90ºC. Los cultivos bacterianos de baja temperatura, por ejemplo, están compuestos de Thiobacillus ferro-oxidants, Thiobacillus thio-oxidans y Leptospirillum ferro-oxidans. Estas bacterias individuales también presentan una actividad óptima a diferentes potenciales redox. Así, Leptospirillum presenta una actividad óptima a potenciales redox de 600 a 650 mV, mientras que Thiobacillus ferro-oxidans presenta una actividad óptima a potenciales redox de aproximadamente 450 a 500 mV.Bioleaching processes employ mixed cultures of microorganisms or bacteria. These microorganisms may include low temperature types (mesophiles) that prefer temperatures in the range of 30 to 45 ° C, moderate thermophilic types that prefer temperatures in the range of 45 to 60 ° C and extreme thermophilic types that prefer temperatures in the range of 60 to 90 ° C Low temperature bacterial cultures, for example, are composed of Thiobacillus ferro-oxidants, Thiobacillus thio-oxidans and Leptospirillum ferro-oxidans . These individual bacteria also exhibit optimal activity at different redox potentials. Thus, Leptospirillum has an optimal activity at redox potentials of 600 to 650 mV, while Thiobacillus ferro-oxidans has an optimal activity at redox potentials of approximately 450 to 500 mV.
En un proceso de biolixiviación que opere de forma continua y que trate concentrado de sulfuro finamente molido en depósitos agitados, las condiciones se ajustan normalmente de modo que se proporcionen las condiciones óptimas para la actividad bacteriana. En estas condiciones, la velocidad de crecimiento bacteriano y las actividades oxidantes serán máximas y la velocidad de lixiviación de sulfuro observada representa una condición en la que están en equilibrio la velocidad de producción de hierro férrico bacteriano y la velocidad de consumo de hierro férrico para la oxidación del sulfuro. Para procesos de biolixiviación que traten un alimento a base de pirita, normalmente se encuentra que se observa un potencial redox relativamente alto y que las bacterias que predominan en el proceso son Leptospirillum ferro-oxidans. Para un proceso de biolixiviación de piritas, esto se podría denominar como las condiciones de operación normales o "naturales" para el proceso. De hecho, un proceso comercial se diseñaría para garantizar que se proporcionen estas condiciones. Para minerales con menores potenciales de reposo, tales como calcocita, la oxidación por ion férrico se producirá a menores potenciales redox. Para calcocita, se ha especulado que las condiciones normales de operación serán a un potencial redox relativamente bajo y que en estas condiciones, pueden predominar bacterias Thiobacillus ferro-oxidans (esto se observa frecuentemente en la práctica).In a bioleaching process that operates continuously and treats finely ground sulfur concentrate in agitated tanks, the conditions are normally adjusted so that the optimal conditions for bacterial activity are provided. Under these conditions, the bacterial growth rate and the oxidizing activities will be maximum and the sulfide leaching rate observed represents a condition in which the bacterial ferric iron production rate and the ferric iron consumption rate for the equilibrium are balanced. sulfur oxidation. For bioleaching processes that treat a pyrite-based food, it is usually found that a relatively high redox potential is observed and that the bacteria that predominate in the process are Leptospirillum ferro-oxidans . For a pyrite bioleaching process, this could be referred to as the normal or "natural" operating conditions for the process. In fact, a commercial process would be designed to ensure that these conditions are provided. For minerals with lower resting potentials, such as chalcocite, ferric ion oxidation will occur at lower redox potentials. For chalcocite, it has been speculated that normal operating conditions will be at a relatively low redox potential and that under these conditions, Thiobacillus ferro-oxidans bacteria may predominate (this is frequently observed in practice).
Todas las bacterias de biolixiviación viven y se reproducen usando únicamente nutrientes inorgánicos. Las bacterias usan la oxidación de hierro ferroso y azufre (o sulfuro) por el oxígeno como fuentes de energía que las permite crecer y sobrevivir. Además del oxígeno, otros nutrientes esenciales requeridos por las bacterias son el dióxido de carbono, el nitrógeno y el fósforo. Cuando están presentes todos estos nutrientes individuales (en solución) en exceso, las bacterias pueden crecer a una velocidad máxima y presentar las máximas velocidades de oxidación del hierro ferroso y azufre.All bioleaching bacteria live and they reproduce using only inorganic nutrients. The bacteria use the oxidation of ferrous iron and sulfur (or sulfur) by the oxygen as sources of energy that allows them to grow and survive In addition to oxygen, other essential nutrients required by bacteria are carbon dioxide, the nitrogen and phosphorus When all these are present individual nutrients (in solution) in excess, bacteria they can grow at a maximum speed and present the maximum oxidation rates of ferrous iron and sulfur.
En el diseño de la ingeniería de procesos de biolixiviación, una consideración fundamental es garantizar que el aporte de oxígeno y dióxido de carbono son suficientes, y el criterio de diseño habitual es garantizar que éstos estarán presentes siempre en exceso. El aporte primario de estos nutrientes bacterianos procede del aire suministrado al proceso. En el caso de la lixiviación en depósito de concentrados de sulfuro, el aire se burbujea en el depósito y tiene que ser transferido o disuelto en solución, de modo que quede disponible a las bacterias, por el proceso de transferencia de masa. La demanda de oxígeno por el proceso es elevada, por ejemplo, la oxidación de un kilogramo de pirita requiere el aporte de un kilogramo de oxígeno. No obstante, oxígeno y dióxido de carbono son poco solubles en agua a temperatura ambiente y presión atmosférica y, por tanto, la transferencia de masa de estos nutrientes se convierte en una variable de diseño clave y un factor en el coste.In the process engineering design of bioleaching, a fundamental consideration is to ensure that the oxygen and carbon dioxide intake are sufficient, and the usual design criterion is to ensure that these will be always present in excess. The primary contribution of these nutrients Bacterial comes from the air supplied to the process. In the case of leaching in sulfide concentrate reservoir, the air is bubbles in the tank and has to be transferred or dissolved in solution, so that it is available to bacteria, by mass transfer process. The demand for oxygen by the process is high, for example, the oxidation of a kilogram of Pyrite requires the contribution of one kilogram of oxygen. However, oxygen and carbon dioxide are poorly soluble in water at ambient temperature and atmospheric pressure and therefore the mass transfer of these nutrients becomes a key design variable and a factor in cost.
Los solicitantes conocen el documento US 5.397.380 que se refiere a un proceso para el tratamiento de materiales a base de sulfuro metálico complejo y a la recuperación de los valores metálicos de tales materiales. El proceso implica someter en primer lugar el material a un proceso de lixiviación en condiciones tales que se oxide el sulfuro-azufre a sulfato y de forma tal que el hierro oxidado y las impurezas tales como As pasen a estar en solución, después de lo cual, se funde el residuo de lixiviación para la recuperación pirometalúrgica convencional de los valores metálicos. Los solicitantes también conocen el documento JP-A-10265864 para un procedimiento de lixiviación de cobre que contiene azufre usando bacterias en condiciones de un alto potencial redox en el intervalo de 550 a 750 mV. Se usa una concentración de ácido relativamente fuerte a un potencial redox de 550 a 750 mV para aumentar la velocidad de lixiviación. Los solicitantes también conocen un artículo de P d'HUGUES et al., titulado "Bioleaching of a cobaltiferous pyrite: a continuos laboratory-scale study at high solids concentration" (Biolixiviación de una pirita cobaltiferrosa: un estudio a escala de laboratorio continuo a alta concentración de sólidos), publicado en Minerals Engineering, Vol. 10, nº 5, páginas 507 a 527 en 1997. Esta referencia se refiere a la biolixiviación de una pirita cobaltiferrosa que tiene un 20% de sólidos en una unidad a escala de laboratorio continua de cuatro reactores agitados dispuestos en serie, e investiga la optimización del proceso de biolixiviación usando reactores agitados mecánicamente y aireados. Finalmente, los solicitantes conocen el documento US 5.007.620, que se refiere al diseño mecánico y a la operación de un reactor de biolixiviación usado para procesos de biolixiviación en suspensión que proporcionan, en particular, la provisión de un mecanismo de bajo consumo de potencia específica para la aireación de la suspensión y para mantener la suspensión. Esto supone la inyección de aire como fuente de aire en el reactor a través de difusores de membrana porosa dispuestos especialmente y que operan en la base del reactor.Applicants know the US document 5,397,380 which refers to a process for the treatment of Materials based on complex metal sulfide and recovery of the metallic values of such materials. The process implies subject the material first to a leaching process in conditions such that sulfur sulfur is oxidized to sulfate and in such a way that oxidized iron and impurities such as Ace become in solution, after which, the leaching residue for pyrometallurgical recovery Conventional metal values. The applicants too know the document JP-A-10265864 for a sulfur-containing copper leaching procedure using bacteria in conditions of high redox potential in the 550 to 750 mV range. An acid concentration is used. relatively strong at a redox potential of 550 to 750 mV for increase leaching speed. The applicants too They know an article by P d'HUGUES et al., entitled "Bioleaching of a cobaltiferous pyrite: a continuous laboratory-scale study at high solids concentration "(Bioleaching of a cobaltiferrosa pyrite: a continuous laboratory scale study at high concentration of solids), published in Minerals Engineering, Vol. 10, nº 5, pages 507 to 527 in 1997. This reference refers to bioleaching of a cobaltiferrosa pyrite that has 20% solids in a continuous laboratory unit with four reactors agitated arranged in series, and investigates the optimization of bioleaching process using mechanically agitated reactors and airy Finally, applicants know the US document 5,007,620, which refers to the mechanical design and operation of a bioleaching reactor used for bioleaching processes in suspension that provide, in particular, the provision of a low power consumption mechanism specific for aeration of the suspension and to maintain the suspension. This implies the air injection as a source of air in the reactor through porous membrane diffusers specially arranged and operating at the base of the reactor.
Conforme a la invención, se proporciona un procedimiento para operar un proceso de biolixiviación para la lixiviación de un mineral que contiene sulfuro o concentrado, incluyendo el procedimientoIn accordance with the invention, a procedure to operate a bioleaching process for the leaching of a sulfide-containing mineral or concentrate, including the procedure
someter una suspensión de biolixiviación que incluye oxígeno disuelto, dióxido de carbono disuelto, sulfuro y microorganismos a una etapa de biolixiviación; ysubmit a bioleaching suspension that includes dissolved oxygen, dissolved carbon dioxide, sulfur and microorganisms at a bioleaching stage; Y
controlar el potencial redox de la suspensión de biolixiviación en un intervalo previamente determinado.control the redox potential of the suspension of bioleaching in a previously determined interval.
El procedimiento puede incluir garantizar que tanto la concentración de oxígeno disuelto como la concentración de dióxido de carbono disuelto en la suspensión de biolixiviación permanecen por encima de sus límites inferiores de concentración respectivos, seleccionándose sus límites inferiores de concentración respectivos para garantizar que el crecimiento de los microorganismos no está limitado por una concentración demasiado baja de oxígeno disuelto o de dióxido de carbono disuelto, en la suspensión de biolixiviación.The procedure may include ensuring that both the concentration of dissolved oxygen and the concentration of carbon dioxide dissolved in the bioleaching suspension they remain above their lower concentration limits respective, selecting their lower limits of respective concentration to ensure that the growth of microorganisms is not limited by too much concentration low dissolved oxygen or dissolved carbon dioxide, in the bioleaching suspension.
El potencial redox de la suspensión de biolixiviación se puede controlar en el intervalo previamente determinado controlando la concentración de al menos uno de los dos, oxígeno disuelto y dióxido de carbono disuelto en la suspensión de biolixiviación.The redox potential of the suspension of bioleaching can be controlled in the interval previously determined by controlling the concentration of at least one of the two, dissolved oxygen and dissolved carbon dioxide in the bioleaching suspension.
En una realización preferida de la invención, el potencial redox de la suspensión de biolixiviación se controla en el intervalo previamente determinado controlando la concentración de dióxido de carbono disuelto en la suspensión de biolixiviación.In a preferred embodiment of the invention, the redox potential of the bioleaching suspension is controlled in the previously determined interval controlling the concentration of carbon dioxide dissolved in the suspension of bioleaching.
De forma típica, al menos parte del dióxido de carbono y el oxígeno se aportan a la suspensión de biolixiviación como aire. El procedimiento puede incluir además aportar dióxido de carbono y oxígeno a la suspensión de biolixiviación en forma de aire enriquecido en dióxido de carbono. Por el contrario, el dióxido de carbono puede aportarse como corriente gaseosa separada. En otra realización, la suspensión de biolixiviación puede ser ácida y el procedimiento puede incluir aportar dióxido de carbono a la suspensión de biolixiviación en forma de carbonato cálcico. En una realización adicional, la suspensión de biolixiviación puede incluir microorganismos con enzimas en sus células que pueden reaccionar con urea liberando dióxido de carbono, pudiendo incluir el procedimiento entonces aportar el dióxido de carbono a la suspensión de biolixiviación en forma de urea.Typically, at least part of the dioxide carbon and oxygen are contributed to the bioleaching suspension like air The process may also include providing carbon dioxide. carbon and oxygen to the bioleaching suspension in the form of air enriched in carbon dioxide. On the contrary, the Carbon dioxide can be supplied as a separate gas stream. In another embodiment, the bioleaching suspension may be acidic and the procedure may include providing carbon dioxide to the bioleaching suspension in the form of calcium carbonate. In a further embodiment, the bioleaching suspension can include microorganisms with enzymes in their cells that can react with urea releasing carbon dioxide, and may include the procedure then contribute the carbon dioxide to the urea bioleaching suspension.
Cuando el potencial redox se controla controlando la concentración de oxígeno disuelto en la suspensión de biolixiviación, la concentración de oxígeno disuelto se puede controlar controlando la velocidad de aporte de aire a la suspensión de biolixiviación o controlando la velocidad de aporte de una corriente de gas oxígeno separada.When the redox potential is controlled by controlling the concentration of dissolved oxygen in the suspension of bioleaching, the dissolved oxygen concentration can be control by controlling the speed of air supply to the bioleaching suspension or controlling the contribution rate of a separate oxygen gas stream.
En una realización de la invención, la concentración de dióxido de carbono disuelto o de oxígeno disuelto en la suspensión de biolixiviación es controlada manteniendo una velocidad de alimentación constante de dióxido de carbono o de oxígeno a la suspensión de biolixiviación, y manipulando el tiempo de residencia medio del producto molido en la etapa de biolixiviación. La velocidad de crecimiento de los microorganismos y, por tanto, la velocidad de oxidación del sulfuro, cambia con el tiempo de residencia, aumentando por lo general a medida que disminuye el tiempo de residencia.In an embodiment of the invention, the concentration of dissolved carbon dioxide or dissolved oxygen in the bioleaching suspension is controlled by maintaining a constant feed rate of carbon dioxide or oxygen to the bioleaching suspension, and manipulating time of medium residence of the ground product at the stage of bioleaching. The growth rate of microorganisms and, therefore, the oxidation rate of sulfur changes with the residence time, usually increasing as Residence time decreases.
En otra realización de la invención, se controla la concentración de dióxido de carbono disuelto o la concentración de oxígeno disuelto en la suspensión de biolixiviación manteniendo una velocidad de alimentación constante de dióxido de carbono u oxígeno a la suspensión de biolixiviación, y un tiempo de residencia medio del producto molido constante en la etapa de biolixiviación, y añadiendo mineral o concentrado, en forma de sólidos secos, a la suspensión de biolixiviación. El aporte de sólidos de sulfuro adicionales actúa creando una mayor demanda de oxígeno y dióxido de carbono, proporcionando de este modo un medio para controlar la concentración de dióxido de carbono o de oxígeno en la suspensión de biolixiviación.In another embodiment of the invention, it is controlled the concentration of dissolved carbon dioxide or the concentration of dissolved oxygen in the bioleaching suspension while maintaining a constant feed rate of carbon dioxide or oxygen to the bioleaching suspension, and a time of average residence of the constant ground product at the stage of bioleaching, and adding mineral or concentrate, in the form of dry solids, to the bioleaching suspension. The contribution of Additional sulfide solids acts creating a greater demand for oxygen and carbon dioxide, thereby providing a medium to control the concentration of carbon dioxide or oxygen in the bioleaching suspension.
Se puede agitar la suspensión de biolixiviación. Así, en una realización adicional de la invención, la concentración de dióxido de carbono disuelto o de oxígeno disuelto en la suspensión de biolixiviación se controla manteniendo constante una velocidad de alimentación de dióxido de carbono u oxígeno en la suspensión de biolixiviación y, manipulando la agitación de la suspensión de biolixiviación, controlando de este modo la velocidad de disolución del dióxido de carbono u oxígeno en la suspensión. Para un tipo de impulsor dado, el coeficiente de transferencia de masa gas-líquido para dióxido de carbono u oxígeno depende principalmente de la velocidad del agitador.The bioleaching suspension can be agitated. Thus, in a further embodiment of the invention, the concentration of dissolved carbon dioxide or dissolved oxygen in the bioleaching suspension is controlled by maintaining constant a feed rate of carbon dioxide u oxygen in the bioleaching suspension and, manipulating the agitation of the bioleaching suspension, controlling this mode the dissolution rate of carbon dioxide or oxygen in the suspension For a given impeller type, the coefficient of gas-liquid mass transfer for dioxide carbon or oxygen depends mainly on the speed of the agitator.
El mineral o concentrado puede incluir pirita como componente indeseable, en cuyo caso el potencial redox se puede controlar en el intervalo de 380 mV a 450 mV, con respecto al del electrodo de referencia de Ag/AgCl, inhibiendo de este modo la lixiviación de la pirita, lixiviando de forma selectiva los minerales de sulfuro presentes en el mineral o concentrado con un potencial de reposo que es menor que el potencial de reposo de la pirita.The mineral or concentrate may include pyrite as an undesirable component, in which case the redox potential is It can control in the range of 380 mV to 450 mV, with respect to of the Ag / AgCl reference electrode, thereby inhibiting the leaching of pyrite, selectively leaching the sulphide minerals present in the mineral or concentrated with a resting potential that is less than the resting potential of the pyrite.
El mineral o concentrado de mineral puede incluir calcopirita como componente adecuado predominante, en cuyo caso, el potencial redox puede controlarse en el intervalo de 380 mV a 480 mV con respecto al electrodo de referencia de Ag/AgCl promoviendo de este modo la velocidad y la extensión de la oxidación de calcopirita.The mineral or mineral concentrate may include chalcopyrite as the predominant suitable component, in which case, the redox potential can be controlled in the 380 mV range at 480 mV with respect to the Ag / AgCl reference electrode thereby promoting the speed and extent of the chalcopyrite oxidation.
Los microorganismos pueden seleccionarse de mesófilos tales como Thiobacillus ferro-oxidants, Thiobacillus thio-oxidans, Thiobacillus caldus y Leptospirillum ferro-oxidans, termófilos moderados tales como especies Sulfobacillus y Acidimicrobium, termófilos extremos tales como especies Sulfolobus y Acidianus y mezclas de los mismos.Microorganisms can be selected from mesophiles such as Thiobacillus ferro-oxidants, Thiobacillus thio-oxidans, Thiobacillus caldus and Leptospirillum ferro-oxidans , moderate thermophiles such as Sulfobacillus and Acidimicrobium species, extreme thermophiles such as Sulfolobus and Acid mixtures of the same.
El límite inferior de concentración del dióxido de carbono disuelto en la suspensión de biolixiviación puede ser de al menos 0,15 ppm. De forma típica, la concentración de dióxido de carbono disuelto en la suspensión de biolixiviación se mantiene a o por encima de al menos 0,2 ppm para un cultivo de bacterias moderadamente termófilas. El límite inferior de la concentración de oxígeno disuelto en la suspensión de biolixiviación puede ser de al menos 0,2 ppm para un cultivo de bacterias moderadamente termófilas. El limite inferior de concentración del dióxido de carbono disuelto en la suspensión de biolixiviación puede ser al menos 0,6 ppm, de forma típica al menos 0,7 ppm, para un cultivo de bacterias extremadamente termófilas. El límite inferior de oxígeno disuelto en la suspensión de biolixiviación puede ser de al menos 0,5 ppm, de forma típica de al menos 0,7 ppm para un cultivo de bacterias extremadamente termófilas. Sin embargo, se apreciará que los límites inferiores para la concentración de oxígeno disuelto y de dióxido de carbono disuelto dependen de factores tales como los microorganismos usados y las condiciones de la suspensión de biolixiviación (pH, temperatura) y que los límites inferiores apropiados pueden establecerse para cada proceso de biolixiviación por medio de experimentación de rutina.The lower limit of dioxide concentration of dissolved carbon in the bioleaching suspension can be at least 0.15 ppm. Typically, the concentration of dioxide of dissolved carbon in the bioleaching suspension is maintained at or above at least 0.2 ppm for a culture of bacteria moderately thermophilic The lower limit of the concentration of dissolved oxygen in the bioleaching suspension may be at minus 0.2 ppm for a moderately bacterial culture thermophilic The lower concentration limit of the dioxide of dissolved carbon in the bioleaching suspension can be at minus 0.6 ppm, typically at least 0.7 ppm, for a culture of Extremely thermophilic bacteria Lower oxygen limit dissolved in the bioleaching suspension can be at least 0.5 ppm, typically at least 0.7 ppm for a crop of Extremely thermophilic bacteria However, it will be appreciated that the lower limits for the concentration of dissolved oxygen and of dissolved carbon dioxide depend on factors such as used microorganisms and suspension conditions of bioleaching (pH, temperature) and that the lower limits appropriate can be established for each bioleaching process through routine experimentation.
La invención se describe a continuación por medio de los siguientes ejemplos no limitantes y de los dibujos acompañantes.The invention is described below by means of the following non-limiting examples and of the drawings companions
En los dibujos:In the drawings:
La Figura 1 muestra un gráfico del consumo de dióxido de carbono (r_{CO2}) frente a la concentración másica de dióxido de carbono disuelto (C_{CO2}) en una suspensión de biolixiviación de un primer concentrado de minerales de sulfuro, que resulta del trabajo de ensayo expuesto en el Ejemplo 1 más adelante;Figure 1 shows a graph of the consumption of carbon dioxide (r_ {CO2}) versus the mass concentration of dissolved carbon dioxide (C CO2) in a suspension of bioleaching of a first sulfide mineral concentrate, resulting from the test work set forth in Example 1 plus ahead;
La Figura 2 muestra un gráfico del consumo de dióxido de carbono (r_{CO2}) frente a la concentración másica de dióxido de carbono disuelto (C_{CO2}) en una suspensión de biolixiviación de un segundo concentrado de minerales de sulfuro, que resulta del trabajo de ensayo expuesto en el Ejemplo 1 más adelante;Figure 2 shows a graph of the consumption of carbon dioxide (r_ {CO2}) versus the mass concentration of dissolved carbon dioxide (C CO2) in a suspension of bioleaching of a second sulfide mineral concentrate, resulting from the test work set forth in Example 1 plus ahead;
La Figura 3 muestra un gráfico del consumo de oxígeno (r_{O2}) frente a la concentración másica de oxígeno disuelto (C_{O2}) en la suspensión de biolixiviación del segundo concentrado de minerales de sulfuro, que resulta del trabajo de ensayo expuesto en el Ejemplo 1 más adelante;Figure 3 shows a graph of the consumption of oxygen (r O2) versus mass oxygen concentration dissolved (C2) in the bioleaching suspension of the second sulphide mineral concentrate, which results from the work of test set forth in Example 1 below;
La Figura 4a muestra un gráfico del potencial redox y del flujo de aire frente al tiempo, que resulta del trabajo de ensayo expuesto en el Ejemplo 2 más adelante;Figure 4a shows a graph of the potential redox and air flow versus time, which results from test work set forth in Example 2 below;
La Figura 4b muestra un gráfico del potencial redox y la concentración másica de dióxido de carbono disuelto frente al tiempo, resultante del trabajo de ensayo expuesto en el Ejemplo 2 más adelante;Figure 4b shows a graph of the potential redox and mass concentration of dissolved carbon dioxide versus time, resulting from the test work exposed in the Example 2 below;
La Figura 4c muestra un gráfico del potencial redox y la concentración másica de oxígeno disuelto frente al tiempo, resultante del trabajo de ensayo expuesto en el Ejemplo 2 más adelante;Figure 4c shows a graph of the potential redox and the mass concentration of dissolved oxygen against the time, resulting from the test work set forth in Example 2 later;
La Figura 4d muestra un gráfico del potencial redox y la absorción de oxígeno frente al tiempo, resultante del trabajo de ensayo expuesto en el Ejemplo 2 más adelante;Figure 4d shows a graph of the potential redox and oxygen absorption over time, resulting from test work set forth in Example 2 below;
La Figura 4e muestra un gráfico del potencial redox y la concentración de cobre frente al tiempo, resultante del trabajo de ensayo expuesto en el Ejemplo 2 más adelante;Figure 4e shows a graph of the potential redox and copper concentration versus time, resulting from test work set forth in Example 2 below;
La Figura 5a muestra un gráfico del potencial redox y la absorción de oxígeno frente al tiempo, resultante del trabajo de ensayo expuesto en el Ejemplo 2 más adelante;Figure 5a shows a graph of the potential redox and oxygen absorption over time, resulting from test work set forth in Example 2 below;
La Figura 5b muestra un gráfico de la concentración másica de oxígeno disuelto y la concentración másica de dióxido de carbono disuelto frente al tiempo, resultante del trabajo de ensayo expuesto en el Ejemplo 3 más adelante;Figure 5b shows a graph of the mass concentration of dissolved oxygen and mass concentration of carbon dioxide dissolved against time, resulting from test work set forth in Example 3 below;
La Figura 5c muestra un gráfico de la concentración de cobre lixiviada y la concentración de hierro lixiviada frente al tiempo, resultante del trabajo de ensayo expuesto como se muestra en el Ejemplo 3 más adelante;Figure 5c shows a graph of the leaching copper concentration and iron concentration leached against time, resulting from the test work set forth as shown in Example 3 below;
La Figura 6 muestra un gráfico del consumo de oxígeno (r_{O2}) frente a la concentración másica de oxígeno disuelto (C_{O2}) en la suspensión de biolixiviación del segundo concentrado de minerales de sulfuro, que resulta del trabajo de ensayo expuesto en el Ejemplo 4 más adelante;Figure 6 shows a graph of the consumption of oxygen (r O2) versus mass oxygen concentration dissolved (C2) in the bioleaching suspension of the second sulphide mineral concentrate, which results from the work of test set forth in Example 4 below;
La Figura 7 muestra un gráfico del consumo de dióxido de carbono (r_{CO2}) frente a la concentración másica de dióxido de carbono disuelto (C_{CO2}) en una suspensión de biolixiviación de un segundo concentrado de minerales de sulfuro, que resulta del trabajo de ensayo expuesto en el Ejemplo 4 más adelante;Figure 7 shows a graph of the consumption of carbon dioxide (r_ {CO2}) versus the mass concentration of dissolved carbon dioxide (C CO2) in a suspension of bioleaching of a second sulfide mineral concentrate, resulting from the test work set forth in Example 4 plus ahead;
Se llevaron a cabo una serie de ensayos en una planta piloto continua a pequeña escala tratando concentrados de sulfuro de cobre. A los efectos de los ensayos descritos en los Ejemplos, la planta se hizo funcionar como un reactor de 2 ó 25 litros de volumen en una única etapa. Normalmente, se hicieron funcionar tres de estas instalaciones como una serie de reactores operando en serie. Los reactores de 25 litros son de diseño convencional con un agitador de velocidad variable que proporciona la mezcla del producto molido en el reactor a través de una turbina Rushton de paletas planas y 6 paletas convencional en la parte inferior de un eje de agitación combinado con un impulsor axial de 45º de 6 paletas situado por encima. El reactor de 2 litros es similar, pero con una turbina Rushton de paletas planas de 6 paletas sencilla en la parte inferior del eje de agitación. La aireación se realizó mediante un conducto de burbujeo situado por debajo de la turbina Rushton. El depósito estaba totalmente lleno de deflectores. El control de la temperatura de operación en el reactor se consiguió usando un controlador de temperatura a través de una sonda de temperatura y un calentador de inmersión en el reactor. Para la operación continua, se alimentó una suspensión de concentrado finamente molido al reactor desde un depósito de alimentación a través de una bomba peristáltica. El rebosamiento del producto molido del reactor de 25 litros se producía a través de un rebosamiento por gravedad a un depósito de recepción. Para el reactor de 2 litros, el rebosamiento del producto molido se bombeaba desde el reactor al mismo caudal que la suspensión de alimentación a través de una bomba peristáltica. El aire suministrado al depósito se suplementaba, si era necesario, con dióxido de carbono gas adicional. El gas de entrada al reactor y el gas de salida por encima del producto molido en el reactor se analizaron para determinar el contenido de oxígeno y de dióxido de carbono usando analizadores de gases. Esto permite calcular la velocidad a la cual se consumieron estos gases en el reactor a partir de sencillos balances de materia. El contenido de oxígeno disuelto en la masa se midió usando una sonda de oxígeno disuelto. El potencial redox y el pH del producto molido se determinaron usando sondas sumergidas en el producto molido. Las concentraciones de cobre (y hierro) se obtuvieron por análisis de las muestras de licor extraído del reactor.A series of trials were carried out in a small-scale continuous pilot plant trying concentrates of copper sulfide For the purposes of the tests described in the Examples, the plant was operated as a 2 or 25 reactor liters of volume in a single stage. Normally, they were made operate three of these facilities as a series of reactors operating in series The 25 liter reactors are design conventional with a variable speed stirrer that provides the mixture of the ground product in the reactor through a turbine Rushton flat pallets and 6 conventional pallets on the part bottom of a stirring shaft combined with an axial impeller of 45º of 6 pallets located above. The 2 liter reactor is similar, but with a Rushton turbine with flat blades of 6 Single blades at the bottom of the stirring shaft. The aeration was performed by a bubbling duct located by under the Rushton turbine. The tank was completely full of baffles. The control of the operating temperature in the reactor was achieved using a temperature controller through of a temperature probe and immersion heater in the reactor. For continuous operation, a suspension of finely ground concentrate to the reactor from a tank feeding through a peristaltic pump. Overflow of the ground product of the 25 liter reactor was produced through from a gravity overflow to a receiving tank. For the 2 liter reactor, the overflow of the ground product is pumped from the reactor at the same flow rate as the suspension of feeding through a peristaltic pump. The air supplied to the deposit was supplemented, if necessary, with carbon dioxide additional gas. The inlet gas to the reactor and the Exhaust gas above the ground product in the reactor is analyzed to determine the oxygen and dioxide content of Carbon using gas analyzers. This allows to calculate the speed at which these gases were consumed in the reactor at from simple material balances. Oxygen content Dissolved in the mass was measured using a dissolved oxygen probe. The redox potential and the pH of the ground product were determined using probes immersed in the ground product. Concentrations Copper (and iron) were obtained by analyzing samples of liquor extracted from the reactor.
En este ejemplo se llevaron a cabo un primer grupo de ensayos para determinar el efecto de los niveles de oxígeno disuelto y de dióxido de carbono disuelto en las velocidades de oxidación de sulfuro y de crecimiento bacteriano para un cultivo de bacterias moderadamente termófilas a 45ºC. Se usaron dos concentrados en estos ensayos. El primer concentrado consistía en un concentrado de sulfuro polimetálico que contenía (en masa) 42% de calcopirita, 24,5% de esfalerita (ZnS), 16% de galena (PbS), 4% de pirita, 2% de bornita (Cu_{5}FeS_{4}), 2% de covelita (CuS), comprendiendo el resto de masa fundamentalmente minerales de ganga. El segundo concentrado (concentrado 2) comprendía fundamentalmente concentrado de calcopirita que contenía (en masa) 60% de calcopirita (CuFS_{2}) y 20% de pirita (FeS_{2}), comprendiendo el resto de la masa fundamentalmente metales de ganga.In this example, a first test group to determine the effect of levels of dissolved oxygen and dissolved carbon dioxide in the sulphide oxidation and bacterial growth rates for a culture of moderately thermophilic bacteria at 45 ° C. Be They used two concentrates in these trials. The first concentrate consisted of a polymetallic sulfide concentrate containing (by mass) 42% chalcopyrite, 24.5% sphalerite (ZnS), 16% galena (PbS), 4% pyrite, 2% bornite (Cu 5 FeS 4), 2% Covelite (CuS), comprising the rest of the dough mainly Bargain minerals. The second concentrate (concentrate 2) comprised mainly chalcopyrite concentrate that contained (by mass) 60% chalcopyrite (CuFS2) and 20% pyrite (FeS_ {2}), comprising the rest of the mass fundamentally bargain metals
Se usó el reactor de 25 litros en esta serie de ensayos. Los concentrados alimentados al reactor se habían molido dando un d_{90} = 10 a 12 \mum. La suspensión concentrada alimentada al reactor de biolixiviación desde el depósito de alimentación contenía un 10% (en base en masa) de concentrado en una solución nutriente inorgánica. Esta solución nutriente contenía (NH_{4})_{2}SO_{4}, 3 g/l, K_{2}HPO_{4}, 0,5 g/l MgSO_{4}, 0,2 g/l y Ca(NO_{3})_{2}), 0,05 g/l.The 25 liter reactor was used in this series of essays. The concentrates fed to the reactor had been ground giving a d_ {90} = 10 to 12 µm. The concentrated suspension fed to the bioleaching reactor from the tank feed contained 10% (based on mass) of concentrate in an inorganic nutrient solution. This nutrient solution contained (NH 4) 2 SO 4, 3 g / l, K 2 HPO 4, 0.5 g / l MgSO 4, 0.2 g / l and Ca (NO 3) 2), 0.05 g / l.
Inicialmente, se hizo operar el reactor de biolixiviación en condiciones en las que se estimaba que el dióxido de carbono y el oxígeno estarían presentes en concentraciones en exceso, en otras palabras, que las velocidades de oxidación del sulfuro y de crecimiento bacteriano no estarían limitadas por las concentraciones de estos componentes. El aporte de oxígeno y de dióxido de carbono del suministro de aire a los reactores en la solución de lixiviación se produjo por el proceso de transferencia de masa gas-líquido. En condiciones de operación estacionarias, las velocidades de transferencia de masa gas-líquido de oxígeno y de dióxido de carbono serán iguales a las velocidades a las cuales se consumen estos componentes por las bacterias para desplazar las reacciones de oxidación y crecimiento que se producen en el reactor.Initially, the reactor was operated bioleaching under conditions in which it was estimated that the dioxide of carbon and oxygen would be present in concentrations in excess, in other words, than the oxidation rates of sulfide and bacterial growth would not be limited by concentrations of these components. The contribution of oxygen and carbon dioxide from the air supply to the reactors in the leaching solution was produced by the transfer process of gas-liquid mass. Under operating conditions stationary, mass transfer speeds gas-liquid oxygen and carbon dioxide will be equal to the speeds at which these are consumed components by bacteria to displace the reactions of oxidation and growth that occur in the reactor.
Las velocidades de transferencia de masa gas-líquido para el oxígeno sigue la siguiente ecuación:Mass transfer speeds gas-liquid for oxygen follow this equation:
(1)r_{O2} = K_{LO2} (C^*_{O2} - C_{02})(1) r_ {O2} = K_ {LO2} (C ^ * O2 - C_ {02})
en la que r_{02} = la velocidad de oxígeno transferido y consumido (kgO_{2}/m^{3} \cdot día), K_{LO2} = el coeficiente de transferencia de masa gas-líquido total para el oxígeno, C*_{O2} = concentración de oxígeno que estaría en equilibrio con la presión parcial de oxígeno en la fase gas en el reactor (kg/m^{3}) y C_{O2} = concentración másica de oxígeno medida en la suspensión en el reactor (kg/m^{3}). El coeficiente de transferencia de masa, K_{LO2}, dependerá fundamentalmente del tipo, tamaño y diseño del sistema impulsor empleado, de la velocidad de agitación del impulsor y del caudal de aire. El término (C*_{02} - C_{02}) en la ecuación (1) representa una fuerza impulsora por diferencia de concentración, en la que la magnitud de esta fuerza impulsora puede aumentarse aumentando la presión parcial de oxígeno en el gas suministrado al reactor, puesto que ésta aumentará a su vez el valor de C*_{O2}.in which r_ {02} = the oxygen velocity transferred and consumed (kgO2 / m3 \ day), K_ {LO2} = mass transfer coefficient Total gas-liquid for oxygen, C * O2 = oxygen concentration that would be in balance with the pressure partial oxygen in the gas phase in the reactor (kg / m3) and C_2 = mass oxygen concentration measured in the suspension in the reactor (kg / m 3). The transfer coefficient of mass, K_ {LO2}, will depend fundamentally on the type, size and drive system design, stirring speed of impeller and air flow. The term (C * 02 - C_ {02}) in equation (1) represents a driving force by concentration difference, in which the magnitude of this force booster can be increased by increasing the partial pressure of oxygen in the gas supplied to the reactor, since this will increase to its time the value of C * O2.
Para el consumo de dióxido de carbono se puede escribir una ecuación similar:For the consumption of carbon dioxide you can write a similar equation:
(2)r_{CO2} = K_{LCO2} (C^*_{O2} - C_{CO2})(2) r_ {CO2} = K_ {LCO2} (C ^ * O2 - C_ {CO2})
En el caso del dióxido de carbono, la dificultad estriba en que, a diferencia del oxígeno disuelto, el dióxido de carbono disuelto en la suspensión, C_{CO2}, no se puede medir directamente. Sin embargo, se ha encontrado que:In the case of carbon dioxide, the difficulty is that, unlike dissolved oxygen, the dioxide of carbon dissolved in the suspension, C_ {CO2}, cannot be measured directly. However, it has been found that:
(3)K_{LCO2} = 0,89 K_{LO2}(3) K_ {LCO2} = 0.89 K_ {LO2}
Las ecuaciones (1), (2) y (3) se pueden combinar dando:Equations (1), (2) and (3) can be combined giving:
(4)C_{CO2} = C^*_{O2} - [1, 124 (r_{CO2}/r_{/o2}) (C^*_{O2}-C_{02})](4) C_ CO2 = C ^ * O2 - [1, 124 (r CO2 / r / o2) (C ^ * O2 -C 02)]
Puesto que r_{CO2} y r_{O2} se estiman a partir de los balances de materia de dióxido de carbono y de oxígeno, los valores de C*_{CO2} y C*_{O2} se estiman a partir del análisis de los gases de salida, y el C_{O2} se mide, la ecuación (4) permite realizar una estimación de la C_{CO2}. Este fue el procedimiento usado para estimar la C_{CO2} en todos los resultados de los ensayos descritos.Since r_ {CO2} and r_ {O2} are estimated at from carbon dioxide matter balances and from oxygen, the values of C * CO2 and C * O2 are estimated from of the analysis of the exhaust gases, and the C_ {2} is measured, the Equation (4) allows an estimate of C_ {CO2}. This it was the procedure used to estimate C_ {CO2} in all Results of the described trials.
Una vez que se ha conseguido la operación estacionaria en estos ensayos, se cambió el suministro de transferencia de masa de oxígeno variando el caudal de aire y manteniendo el resto de condiciones de operación constantes. El suministro de transferencia de masa de dióxido de carbono al reactor se cambió por medio de cambios en el caudal de aire y en el contenido de dióxido de carbono en el aire de entrada. Se dejó que el reactor alcanzara las condiciones de operación estacionarias una vez más y se midieron entonces las velocidades de oxígeno y de dióxido de carbono a partir de balances de materia en el oxígeno y dióxido de carbono a través del reactor. Los resultados de estos ensayos se muestran en las Figuras 1 y 2 en términos de r_{CO2} frente a C_{CO2} (concentrados 1 y 2, respectivamente) y en la Figura 3 en términos de r_{O2} frente a C_{O2} (concentrado 2). Es evidente a partir de las Figuras 1 y 2 que para ambos concentrados la r_{CO2} no se ve afectada por la disminución en la C_{CO2} hasta que la concentración cae hasta un valor de 0,15 a 0,2 ppm. Por debajo de este valor crítico, se produce un descenso aproximadamente lineal en la r_{CO2}.Once the operation has been achieved stationary in these trials, the supply of oxygen mass transfer by varying the air flow and maintaining the rest of constant operating conditions. He carbon dioxide mass transfer supply to reactor was changed by means of changes in the air flow and in the Carbon dioxide content in the intake air. It was left that the reactor will reach stationary operating conditions a again and then the rates of oxygen and of carbon dioxide from balances of matter in oxygen and carbon dioxide through the reactor. The results of these tests are shown in Figures 1 and 2 in terms of r_ {CO2} against C_ {CO2} (concentrates 1 and 2, respectively) and in the Figure 3 in terms of r_ {O2} versus C_ {2} (concentrate 2). It is evident from Figures 1 and 2 that for both concentrated r_ {CO2} is not affected by the decrease in C_ {CO2} until the concentration drops to a value of 0.15 at 0.2 ppm. Below this critical value, a decrease occurs approximately linear in r_ {CO2}.
Para el oxígeno en la Figura 3 se aprecia un tipo de tendencia similar. En este caso, la r_{O2} no se ve afectada por la disminución en la C_{O2} hasta aproximadamente 0,2 ppm. Esto acerca la concentración menor que se puede determinar usando de forma precisa la sonda de oxígeno disuelto que se usa. Como conclusión se puede decir a partir de este resultado que el valor crítico para la C_{O2} es menor que 0,2 ppm para el cultivo bacteriano usado y las condiciones empleadas en el ensayo. Se apreciará sin embargo que a la concentración de oxígeno disuelto por debajo del nivel crítico el proceso era relativamente inestable. Por ello, el procedimiento preferido de control es el basado en el control del aporte de dióxido de carbono, en el que el proceso presenta un mayor nivel de estabilidad.For oxygen in Figure 3 a type can be seen of similar tendency. In this case, r_ {O2} is not affected by the decrease in C2 to approximately 0.2 ppm. This brings the lowest concentration that can be determined using precisely the dissolved oxygen probe that is used. How conclusion can be said from this result that the value Critical for CO2 is less than 0.2 ppm for culture bacterial used and the conditions used in the test. Be you will appreciate however that at the concentration of dissolved oxygen below the critical level the process was relatively unstable. Therefore, the preferred control procedure is the based on the control of the contribution of carbon dioxide, in which the process presents a higher level of stability.
Los valores críticos para C_{CO2} y C_{O2} identificados antes se considerarán característicos del cultivo bacteriano moderadamente termófilo para biolixiviación de concentrados de cobre usados en las condiciones de lixiviación específicas usadas. Estas concentraciones críticas se pueden identificar para cultivos bacterianos diferentes y los procesos de biolixiviación específicos usados en cada caso.Critical values for C_ {CO2} and C_ {O2} identified above will be considered characteristic of the crop moderately thermophilic bacterial for bioleaching of copper concentrates used under leaching conditions specific used. These critical concentrations can be identify for different bacterial cultures and the processes of Specific bioleaching used in each case.
En este ejemplo, se llevó a cabo un ensayo usando el concentrado 1 descrito en el Ejemplo 1 anterior. El concentrado alimentado al reactor se había molido dando un d_{90} = 10 \mum. La concentración de la suspensión de alimentación fue de 10% y el tiempo de residencia medio del producto molido en el reactor fue de 2 días. Se usó el cultivo bacteriano moderadamente termófilo a una temperatura de 45°C y la solución nutriente inorgánica usada fue la misma que para el Ejemplo 1. En este ensayo se usó el reactor de 25 litros.In this example, an assay was carried out using the concentrate 1 described in Example 1 above. The concentrate fed to the reactor had been ground giving a d 90 = 10 µm. The concentration of the feed suspension was 10% and the Average residence time of the ground product in the reactor was 2 days. The moderately thermophilic bacterial culture was used at a temperature of 45 ° C and the inorganic nutrient solution used was the same as for Example 1. In this test the reactor of 25 was used liters
Después de ponerse en funcionamiento, se dejó que el ensayo alcanzara la operación estacionaria en condiciones en las que ni el oxígeno disuelto ni el dióxido de carbono disuelto limitaban la velocidad de la biolixiviación. En las Figuras 4A-E se muestran los datos para este ensayo durante un período de 25 días. Los datos para los días 20 a 28 representan el período inicial de operación estacionaria en el que el potencial redox es alto (575 a 625 mV). Las Figuras 4B, 4C, 4D y 4E muestran los datos correspondientes para C_{CO2}, C_{02}, r_{O2} y concentración de cobre durante el período de potencial redox alto inicial. El caudal de aire se mantuvo de 200 a 230 litros / hora con el contenido de dióxido de carbono en el aire de entrada fijo a 1800 ppm. Durante este período, el oxígeno disuelto fue alto, con concentraciones mayores que 2 ppm. La concentración de dióxido de carbono disuelto también fue generalmente alta en el intervalo de 0,15 a 0,44 ppm.After it was put into operation, it was allowed to the test will reach stationary operation in conditions in which neither dissolved oxygen nor dissolved carbon dioxide limited the speed of bioleaching. In the figures 4A-E data is shown for this test during A period of 25 days. Data for days 20 to 28 represent the initial period of stationary operation in which the potential Redox is high (575 to 625 mV). Figures 4B, 4C, 4D and 4E show the corresponding data for C_ {CO2}, C_ {02}, r_ {O2} and copper concentration during the period of high redox potential initial. The air flow rate was maintained from 200 to 230 liters / hour with the carbon dioxide content in the fixed inlet air at 1800 ppm During this period, the dissolved oxygen was high, with concentrations greater than 2 ppm. The dioxide concentration of dissolved carbon was also generally high in the range of 0.15 to 0.44 ppm.
El día 27, se redujo el caudal de aire hasta 140 litros/hora y luego hasta 90 litros/hora el día 30. El objetivo fue manipular el caudal de aire como base para controlar el suministro de transferencia de masa de dióxido de carbono con el fin de reducir el potencial redox hasta aproximadamente 430 a 440 mV. Se puede apreciar que la C_{CO2} se mantuvo a un valor igual o superior a su valor crítico. Esto garantiza que la velocidad de crecimiento bacteriano no estaba nunca limitada por la C_{CO2} por lo que la velocidad máxima de biolixiviación se mantuvo siempre. Se usó este intervalo de potencial redox bajo puesto que los resultados de los trabajos de laboratorio preliminares han indicado que éste proporciona las condiciones óptimas para la lixiviación de cobre a partir de un componente de calcopirita en este concentrado.On day 27, the air flow rate was reduced to 140 liters / hour and then up to 90 liters / hour on day 30. The objective was manipulate the air flow as a base to control the supply mass transfer of carbon dioxide in order to reduce the redox potential to approximately 430 to 440 mV. Be you can see that the C_ {CO2} remained at an equal value or exceeds its critical value. This guarantees that the speed of bacterial growth was never limited by C_ {CO2} by what the maximum bioleaching speed was always maintained. Be used this low redox potential range since the results Preliminary laboratory work has indicated that this provides the optimal conditions for copper leaching to from a chalcopyrite component in this concentrate.
Los resultados de las Figuras 4A-E muestran que el día 30 el potencial redox cayó hasta aproximadamente 410 mV, que se considera demasiado bajo y el caudal de aire se aumentó de nuevo. El día 33, y hasta el día 43, se pudo fijar el caudal de aire a un valor estacionario de 170 litros/hora, con el potencial redox estacionario en el intervalo de 430 a 460 mV. Durante este período, se promedió la C_{CO2} aproximadamente a 0,15 ppm (su valor crítico), mientras que la C_{O2} fue siempre de 0,3 ppm (por encima de su valor crítico de 0,2 ppm). También durante este período, se puede apreciar que la velocidad de oxidación del sulfuro, medida por r_{O2} (Figura 4D) y la concentración de cobre lixiviado (Figura 4E) habían disminuido significativamente ambas comparadas con el período inicial de alto potencial redox. Esto se consigue con una C_{CO2} mantenida a o por encima de su valor crítico.The results of the Figures 4A-E show that on the 30th the redox potential fell up to approximately 410 mV, which is considered too low and the air flow rate was increased again. On day 33, and until day 43, the air flow could be set at a stationary value of 170 liters / hour, with the stationary redox potential in the range of 430 to 460 mV. During this period, the C_ {CO2} was averaged at approximately 0.15 ppm (its critical value), while the C_ {O2} was always 0.3 ppm (above its critical value of 0.2 ppm). Also during this period, it can be seen that the sulphide oxidation rate, measured by r O2 (Figure 4D) and the concentration of leached copper (Figure 4E) had significantly decreased both compared to the period Initial high redox potential. This is achieved with a C_ {CO2} maintained at or above its critical value.
Los datos de la Figura 4A muestran que el día 43, el caudal de aire se elevó hasta 185 litros/hora. Este mostró ser un incremento demasiado grande. Se puede apreciar que la C_{CO2} aumentó significativamente (muy por encima de su valor crítico; Figura 4B) y por consiguiente el potencial redox aumentó por encima del valor fijado, r_{O2} disminuyó (Figura 4D) y la concentración de cobre disminuyó (Figura 4E).The data in Figure 4A shows that on day 43, the air flow rose to 185 liters / hour. This showed to be An increase too large. It can be seen that C_ {CO2} increased significantly (well above its critical value; Figure 4B) and therefore the redox potential increased above of the set value, r_2 decreased (Figure 4D) and the concentration Copper decreased (Figure 4E).
En este ejemplo se llevó a cabo también un ensayo usando el concentrado 1 descrito antes. El objetivo de este ensayo fue valorar con más detalle el potencial redox óptimo para la biolixiviación de este concentrado usando el cultivo bacteriano moderadamente termófilo.In this example, an assay was also carried out. using the concentrate 1 described above. The objective of this essay was to assess in more detail the optimal redox potential for bioleaching of this concentrate using bacterial culture moderately thermophilic
En este ensayo se usó el reactor de 2 litros. El concentrado alimentado al reactor se había molido dando un d_{90} = 10 \mum. La concentración de la suspensión alimento fue del 10% y el tiempo de residencia medio del producto molido en el reactor fue de 1,25 días. La solución nutriente inorgánica usada fue como la que se ha descrito en el Ejemplo 1. El objetivo de este ensayo fue controlar el potencial redox a diferentes valores de consigna controlando la transferencia de masa en el aporte de dióxido de carbono, manteniendo al mismo tiempo la máxima velocidad de biolixiviación posible al potencial redox específico. En este ensayo, se sumergió de forma permanente un electrodo de platino y uno de referencia de Ag/AgCl en el reactor y se conectó a un medidor y a un controlador. La salida del controlador ajustaba la velocidad de agitación del impulsor controlando el suministro de transferencia de masa de dióxido de carbono, manteniendo de este modo el potencial redox en el punto de consigna. Cuando se obtuvieron cambios considerables en la velocidad de biolixiviación, se realizaron también cambios en el caudal de aire, pero se realizaron manualmente. El contenido de dióxido de carbono en la entrada en el aire se mantuvo constante a 2000 ppm.In this test the 2 liter reactor was used. He concentrate fed to the reactor had been ground giving a d 90 = 10 µm. The concentration of the food suspension was 10% and the average residence time of the ground product in the reactor It was 1.25 days. The inorganic nutrient solution used was as the one described in Example 1. The purpose of this test was to control the redox potential at different setpoints controlling the transfer of mass in the dioxide supply of carbon, while maintaining the maximum speed of possible bioleaching to the specific redox potential. In this test, a platinum electrode was permanently immersed and one of Ag / AgCl reference in the reactor and connected to a meter and to a controller. The controller output adjusted the stirring speed of the impeller controlling the supply of mass transfer of carbon dioxide, keeping this mode the redox potential at the set point. When obtained considerable changes in bioleaching speed, changes were also made in the air flow, but it They performed manually. The carbon dioxide content in the Air intake remained constant at 2000 ppm.
Los resultados de este ensayo se muestran en la Figura 5A-C. El potencial redox se modificó de forma escalonada en el intervalo de 420 a 520 mV. Los datos de la Figura 5A muestran que la velocidad de biolixiviación (consumo de oxígeno o velocidad de absorción) cambiaron cuando el potencial redox cambiaba en este intervalo. La velocidad máxima de biolixiviación se obtuvo en el intervalo de potencial redox de 460 a 470 mV, como se indicó por la velocidad de consumo de oxígeno (Figura 5A) y las concentraciones de cobre y hierro lixiviados (Figura 5C). La velocidad de oxidación (consumo de oxígeno) observada en estas condiciones de lixiviación fue muy alta. Los valores de C_{CO2} y C_{O2} mostrados en la Figura 5B son medidas diarias. Sin embargo, un análisis más detallado mostró que los valores de C_{CO2} y C_{O2} presentaron cambios cíclicos considerables (durante varias horas) a pesar de las condiciones de operación en estado estacionario nominal. Esto se relacionó con los cambios en la velocidad del agitador necesarios para que el controlador mantuviera el potencial redox en el valor de consigna asociado con los elevados caudales de aire requeridos para mantener la elevada velocidad de oxidación obtenida. Los valores de C_{CO2} mostrados en la Figura 5B indican, sin embargo, que la C_{CO2} estuvo siempre en exceso respecto a la concentración crítica. Los valores de C_{O2} se mantuvieron siempre muy por encima del valor crítico.The results of this test are shown in the Figure 5A-C The redox potential was modified in a way staggered in the range of 420 to 520 mV. The data in Figure 5A show that the bioleaching rate (oxygen consumption or absorption rate) changed when the redox potential It changed in this interval. The maximum bioleaching speed it was obtained in the range of redox potential from 460 to 470 mV, as was indicated by the rate of oxygen consumption (Figure 5A) and the leached copper and iron concentrations (Figure 5C). The oxidation rate (oxygen consumption) observed in these Leaching conditions was very high. The values of C_ {CO2} and C_ {O2} shown in Figure 5B are daily measurements. Without However, a more detailed analysis showed that the values of C_ {CO2} and C_ {O2} presented considerable cyclic changes (for several hours) despite the operating conditions in nominal steady state. This was related to changes in the agitator speed needed for the controller maintain the redox potential in the setpoint value associated with the high air flow rates required to maintain the high oxidation rate obtained. The C_ {CO2} values shown in Figure 5B they indicate, however, that the CO2 was always in excess of the critical concentration. The values of C_ {O2} always remained well above the value critical.
En este ejemplo se llevó a cabo un ensayo usando un cultivo bacteriano extremadamente termófilo a 70ºC. El ensayo empleó concentrado 2 molido hasta d_{90} = 25 \mum. Se usó un reactor de 25 litros con la misma solución nutriente que se ha descrito para el Ensayo 1. El tiempo de residencia medio del producto molido en el reactor fue de 1,8 días. La concentración de sólidos en el alimento fue del 5%.In this example an assay was carried out using an extremely thermophilic bacterial culture at 70 ° C. Essay used 2 milled concentrate until d 90 = 25 µm. A 25 liter reactor with the same nutrient solution as described for Trial 1. The average residence time of the ground product in the reactor was 1.8 days. The concentration of solids in the food was 5%.
Al iniciarse este ensayo, se hizo operar el reactor durante un período de tiempo suficiente (varias semanas) hasta que se consiguió una operación estacionaria en las condiciones en las que la transferencia de masa de oxígeno y de dióxido de carbono no limitaban la velocidad. Una vez que se hubo conseguido esto, se investigó el efecto de los cambios en la C_{O2} y C_{CO2} sobre las velocidades de oxidación y de crecimiento. En el caso de la C_{O2}, esto se realizó únicamente por cambios en el caudal de aire al reactor, manteniendo la velocidad del agitador y el contenido de dióxido de carbono en el aire de entrada constantes. En el caso de la C_{CO2}, esto se realizó por una combinación de cambios en el caudal de aire al reactor y de la concentración de dióxido de carbono en el aire de entrada, de nuevo manteniendo la velocidad del agitador constante. La técnica fue llevar a cabo estos cambios durante cortos períodos de tiempo (técnica de estado no estacionario). Sin embargo, los períodos de tiempo se mantuvieron suficientemente cortos (menos de una hora) para que los cambios en las concentraciones celulares en estado estacionario fueran prácticamente despreciables.At the beginning of this trial, the reactor for a sufficient period of time (several weeks) until a stationary operation was achieved in the conditions under which the transfer of oxygen mass and of Carbon dioxide did not limit speed. Once there was achieved this, the effect of the changes in the C_ {O2} and C_ {CO2} on oxidation rates and increase. In the case of C_ {O2}, this was done only due to changes in the air flow to the reactor, maintaining the agitator speed and carbon dioxide content in the constant input air. In the case of C_ {CO2}, this is performed by a combination of changes in air flow at reactor and the concentration of carbon dioxide in the air of input, again keeping the stirrer speed constant. The technique was to carry out these changes for short periods. of time (non-stationary state technique). However, the periods of time remained short enough (less than one hour) so that changes in cell concentrations in steady state were virtually negligible.
Los resultados de estos ensayos se muestran en las Figuras 6 y 7 para el oxígeno y el dióxido de carbono, respectivamente. La Figura 6 indica que el valor crítico de C_{O2} para el cultivo extremadamente termófilo usado está en el intervalo de 0,5 a 0,7 ppm. La Figura 7 indica que el valor crítico de C_{CO2} para el cultivo extremadamente termófilo usado está en el intervalo de 0,6 a 0,7 ppm.The results of these tests are shown in Figures 6 and 7 for oxygen and carbon dioxide, respectively. Figure 6 indicates that the critical value of C_2 for the extremely thermophilic culture used is in the 0.5 to 0.7 ppm range. Figure 7 indicates that the critical value of C_ {CO2} for the extremely thermophilic culture used is in the range of 0.6 to 0.7 ppm.
Después de los ensayos anteriores, se hizo operar el reactor en condiciones en las que el suministro de dióxido de carbono y de oxígeno eran de nuevo suficientes para mantener la C_{CO2} y la C_{O2} bastante por encima de sus valores críticos respectivos. En estas condiciones se mantuvo en el proceso un alto potencial redox. Después de esta fase inicial, se volvió a hacer operar de nuevo el reactor en condiciones en las que el suministro de dióxido de carbono se limitó en la transferencia de masa con el fin de controlar y mantener el potencial redox a un valor bajo. En la Tabla 1 se presenta un resumen de los resultados obtenidos. El objetivo de estos ensayos fue valorar el efecto de estas condiciones de operación sobre los niveles de oxidación de los componentes calcopirita y pirita en el concentrado.After the previous tests, it was operated the reactor under conditions in which the supply of dioxide of carbon and oxygen were again sufficient to maintain the C_ {CO2} and C_ {O2} well above their critical values respective. Under these conditions a high was maintained in the process redox potential After this initial phase, it was done again operate the reactor again under conditions in which the supply of carbon dioxide was limited in mass transfer with the in order to control and maintain the redox potential at a low value. In Table 1 presents a summary of the results obtained. He objective of these trials was to assess the effect of these operating conditions on oxidation levels of Chalcopyrite and pyrite components in the concentrate.
Durante la fase inicial "no limitada", las condiciones usadas permitieron mantener la C_{CO2} y la C_{O2} por encima de sus valores críticos. Los datos mostrados en la Tabla 1 muestran que esto se consiguió, y que el potencial redox fue alto (578 mV). En estas condiciones, se obtuvieron altos niveles de oxidación tanto para calcopirita como para pirita (76 y 83%, respectivamente). Durante la segunda fase con la transferencia de masa de dióxido de carbono limitada, se mantuvo la C_{CO2} a, o próxima al valor crítico (0,6 a 0,7 ppm) y se mantuvo el potencial redox a 437 mV. Se observó que al menor potencial redox se producía un menor aumento en el nivel de calcopirita lixiviada comparado con el observado a mayor potencial redox. Si el potencial redox menor tiene un efecto potenciador sobre la biolixiviación de calcopirita a 70ºC, no parece ser tan pronunciado como el que se observa a menor temperatura. El mayor efecto del potencial redox menor está en la biolixiviación de pirita. La pirita lixiviada a 437 mV fue solo del 35% comparada con el 83% a 578 mV. Para un proceso que trate el presente concentrado (concentrado 2), la capacidad para controlar el potencial redox y, por ello, la cantidad de pirita oxidada, proporcionaría una mejor ventaja de proceso. Para la oxidación completa de todo el sulfuro de calcopirita y de pirita, el proceso produciría un exceso de ácido que sería necesario neutralizar con un agente neutralizante como carbonato cálcico. Se pueden evitar los costes añadidos de potencia para promover el suministro de transferencia de masa de oxígeno requerido para la oxidación de pirita y para la carga correspondiente de enfriamiento adicional empleando el procedimiento de la invención.During the initial "non-limited" phase, the conditions used allowed to maintain the C_ {CO2} and the C_ {O2} above its critical values. The data shown in the Table 1 show that this was achieved, and that the redox potential was high (578 mV). Under these conditions, high levels of oxidation for both chalcopyrite and pyrite (76 and 83%, respectively). During the second phase with the transfer of mass of limited carbon dioxide, the CO2 was maintained at, or close to the critical value (0.6 to 0.7 ppm) and the potential was maintained redox at 437 mV. It was observed that at the lowest redox potential there was a lower increase in the level of leached chalcopyrite compared to the observed to greater redox potential. If the redox potential is lower It has a potentiating effect on the bioleaching of chalcopyrite at 70 ° C, it does not appear to be as pronounced as the one observed at lower temperature The greatest effect of the minor redox potential is in the bioleaching of pyrite. The pyrite leached at 437 mV was only 35% compared to 83% at 578 mV. For a process that treat the present concentrate (concentrate 2), the ability to control the redox potential and, therefore, the amount of pyrite oxidized, it would provide a better process advantage. For the complete oxidation of all chalcopyrite and pyrite sulfide, the process would produce an excess of acid that would be necessary neutralize with a neutralizing agent such as calcium carbonate. Be they can avoid the added power costs to promote the oxygen mass transfer supply required for the pyrite oxidation and for the corresponding cooling load additional using the method of the invention.
Los ejemplos descritos antes muestran cómo se puede usar el control de transferencia de gas-masa de dióxido de carbono de forma ventajosa para mantener la concentración de dióxido de carbono disuelto en o por encima de un límite inferior crítico como medio de controlar el potencial redox de la suspensión a un valor elegido. De forma ventajosa, esto se puede realizar manteniendo simultáneamente la velocidad de biolixiviación en su máximo. Así, el procedimiento de la invención permite una manipulación eficaz de un proceso de biolixiviación para conseguir un nivel deseado de potencial redox.The examples described above show how to you can use the gas-mass transfer control of carbon dioxide advantageously to maintain the concentration of dissolved carbon dioxide at or above a critical lower limit as a means of controlling redox potential of the suspension at a chosen value. Advantageously, this is can perform while maintaining the speed of bioleaching at its maximum. Thus, the process of the invention allows an efficient manipulation of a bioleaching process to achieve a desired level of redox potential.
En el caso de la lixiviación de calcopirita, el procedimiento de la invención proporciona una estrategia de control de la transferencia de masa que mantiene la concentración de dióxido de carbono disuelto en todo momento en, o por encima de su límite inferior crítico, reduciendo de este modo el potencial redox desde su nivel normalmente alto (600 mV) hasta un nivel inferior (430 mV), consiguiendo ventajosamente una operación estable. También se apreciará que, puesto que la velocidad de lixiviación de la calcopirita mejoró de forma significativa a niveles de potencial redox menor, el nivel de control final para el suministro de transferencia de masa de dióxido de carbono que es necesario mantener es significativamente mayor que el requerido a niveles de potencial redox alto.In the case of leaching chalcopyrite, the method of the invention provides a control strategy of mass transfer that maintains the concentration of carbon dioxide dissolved at all times in, or above its critical lower limit, thereby reducing redox potential from its normally high level (600 mV) to a lower level (430 mV), advantageously achieving a stable operation. It will also be appreciated that, since the leaching rate of chalcopyrite significantly improved to potential levels minor redox, the level of final control for the supply of carbon dioxide mass transfer that is necessary maintain is significantly higher than required at levels of high redox potential.
Los concentrados de sulfuro de cobre contienen frecuentemente cantidades significativas de pirita (FeS_{2}). A potenciales redox altos (> 500 mV), el componente de pirita se lixiviará rápidamente y contribuirá significativamente al nivel general de oxidación (consumo de hierro férrico) observado. En condiciones de potencial redox bajo (< 450 mV), el nivel de oxidación de piritas es despreciable. El control del potencial redox proporciona por tanto un procedimiento eficaz para controlar la oxidación de este sulfuro. El componente de pirita no es normalmente un componente valioso de los concentrados de cobre y la ventaja que se obtiene al evitar la oxidación de pirita sería una reducción en los costes de potencia del proceso para el suministro de aire y de enfriamiento. Además, si se deja lixiviar la pirita, el proceso puede producir un exceso de ácido y sería un coste añadido neutralizar y desechar este ácido. Por otro lado, otros concentrados de cobre pueden ser deficientes en ácido y la capacidad para controlar la lixiviación de pirita produciendo ácido "justo el suficiente" resulta de forma ventajosa un beneficio económico.Copper Sulfide Concentrates contain frequently significant amounts of pyrite (FeS2). TO high redox potentials (> 500 mV), the pyrite component is will leach quickly and contribute significantly to the level general oxidation (ferric iron consumption) observed. In low redox potential conditions (<450 mV), the level of Pyrite oxidation is negligible. Control of the potential redox therefore provides an effective procedure to control the oxidation of this sulfide. The pyrite component is not normally a valuable component of copper concentrates and the advantage obtained by avoiding the oxidation of pyrite would be a reduction in process power costs for supply of air and cooling. Also, if the pyrite is allowed to leach, the process can produce an excess of acid and would be a cost added neutralize and discard this acid. On the other hand, others copper concentrates can be acid deficient and the ability to control the leaching of pyrite producing acid "fair enough" is advantageously a benefit economic.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ZA996790 | 1999-10-28 | ||
ZA99/6790 | 1999-10-28 | ||
ZA997057 | 1999-11-11 | ||
ZA99/7057 | 1999-11-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2204340A1 ES2204340A1 (en) | 2004-04-16 |
ES2204340B1 true ES2204340B1 (en) | 2005-01-01 |
Family
ID=27145399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES200250034A Expired - Fee Related ES2204340B1 (en) | 1999-10-28 | 2000-10-23 | PROCEDURE FOR OPERATING A BIOLIXIVIATION PROCESS WITH REDOX POTENTIAL CONTROL. |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
AP (1) | AP1479A (en) |
AU (1) | AU773999B2 (en) |
BR (1) | BR0015071A (en) |
CA (1) | CA2388990C (en) |
ES (1) | ES2204340B1 (en) |
MX (1) | MXPA02004178A (en) |
PE (1) | PE20010875A1 (en) |
WO (1) | WO2001031072A1 (en) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AUPR354701A0 (en) * | 2001-03-06 | 2001-04-05 | Bhp Billiton Innovation Pty Ltd | Improved, high yield bioheap leaching of chalcopyrite copper ores |
AUPR355101A0 (en) | 2001-03-06 | 2001-04-05 | Pacific Ore Technology (Australia) Ltd | A method for the bacterially assisted heap leaching of chalcopyrite |
AU2002233033B2 (en) * | 2001-03-06 | 2006-03-09 | Bioheap Limited | A method for the bacterially assisted heap leaching of chalcopyrite |
AUPR855201A0 (en) * | 2001-10-29 | 2001-11-29 | Technological Resources Pty Limited | Recovery of copper from chalcopyrite |
AU2003900604A0 (en) * | 2003-02-11 | 2003-02-27 | Australian Nuclear Science & Technology Organisation | Methods and Systems for Measuring Rate of Change in Gaseous Oxygen Concentration and for Measuring Intrinsic Oxidation Rate in a Pile of Material |
WO2005118894A1 (en) * | 2004-06-03 | 2005-12-15 | The University Of British Columbia | Leaching process for copper concentrates |
CA2721709A1 (en) | 2008-05-06 | 2009-11-12 | The University Of British Columbia | Leaching process for copper concentrates containing arsenic and antimony compounds |
GB2461743A (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-20 | Smith & Nephew | Medical device or composition comprising at least two inorganic components |
RU2467081C1 (en) * | 2011-07-01 | 2012-11-20 | Сергей Юрьевич Абрамовский | Tower for recovery of mineral stock leaching solutions by iron-oxidising microorganisms |
WO2018202691A1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-11-08 | Linnaeus University | Method for performing a bioleaching process of chalcopyrite |
CN115552047A (en) * | 2020-03-18 | 2022-12-30 | Bhp智利股份有限公司 | Oxidative bioleaching of base metals |
CN112280980B (en) * | 2020-11-09 | 2021-08-20 | 紫金矿业集团股份有限公司 | Method for regulating and controlling potential of biological heap leaching system |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2011691C1 (en) * | 1991-05-05 | 1994-04-30 | Уральский научно-исследовательский и проектный институт медной промышленности "УНИПРОМЕДЬ" | Apparatus for biochemically leaching ores |
SE468286B (en) * | 1991-06-19 | 1992-12-07 | Boliden Mineral Ab | PROCEDURES FOR THE TREATMENT OF COMPLEX METAL SULPHIDE MATERIAL |
AU731640B2 (en) * | 1997-03-03 | 2001-04-05 | Mintek | A process for the leaching of chalcopyrite |
JP4360696B2 (en) * | 1997-03-27 | 2009-11-11 | 日鉱金属株式会社 | Copper leaching method from copper sulfide ore using bacteria |
-
2000
- 2000-10-23 ES ES200250034A patent/ES2204340B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-10-23 WO PCT/ZA2000/000196 patent/WO2001031072A1/en active IP Right Grant
- 2000-10-23 CA CA002388990A patent/CA2388990C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-10-23 BR BR0015071-1A patent/BR0015071A/en not_active Application Discontinuation
- 2000-10-23 AU AU11078/01A patent/AU773999B2/en not_active Ceased
- 2000-10-23 AP APAP/P/2002/002491A patent/AP1479A/en active
- 2000-10-23 MX MXPA02004178A patent/MXPA02004178A/en active IP Right Grant
- 2000-10-24 PE PE2000001139A patent/PE20010875A1/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PE20010875A1 (en) | 2001-08-14 |
WO2001031072A1 (en) | 2001-05-03 |
CA2388990C (en) | 2009-09-01 |
AP2002002491A0 (en) | 2002-06-30 |
MXPA02004178A (en) | 2003-08-20 |
CA2388990A1 (en) | 2001-05-03 |
AU1107801A (en) | 2001-05-08 |
AP1479A (en) | 2005-10-21 |
ES2204340A1 (en) | 2004-04-16 |
AU773999B2 (en) | 2004-06-10 |
BR0015071A (en) | 2002-11-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2204340B1 (en) | PROCEDURE FOR OPERATING A BIOLIXIVIATION PROCESS WITH REDOX POTENTIAL CONTROL. | |
Witne et al. | Bioleaching of Ok Tedi copper concentrate in oxygen-and carbon dioxide-enriched air | |
AU775042B2 (en) | Bioleaching of sulphide minerals | |
US7837760B2 (en) | Process to increase the bioleaching speed of ores or concentrates of sulfide metal species, by means of continuous inoculation with leaching solution that contains isolated microorganisms, with or without presence of native microorganisms | |
US8491701B2 (en) | Methods and systems for leaching a metal-bearing ore for the recovery of a metal value | |
US8070851B2 (en) | Chloride heap leaching | |
US10767242B2 (en) | Methods and systems for leaching a metal-bearing ore using a bio-augmentation process | |
CA1292709C (en) | Chemical/biological process to oxidize multimetallic sulphide ores | |
ES2460592T3 (en) | Improved bacterial oxidation of ores and sulfur concentrates | |
Gericke et al. | Bioleaching of copper sulphide concentrate using extreme thermophilic bacteria | |
Acevedo et al. | Process engineering aspects of the bioleaching of copper ores | |
Gomez et al. | Leaching capacity of a new extremely thermophilic microorganism, Sulfolobus rivotincti | |
Muñoz et al. | Silver-catalyzed bioleaching of low-grade copper ores. Part II: Stirred tank tests | |
USH2140H1 (en) | Bio-oxidation process and apparatus | |
AU617332B2 (en) | Chemical/biological process to oxidize multimetallic sulphide ores | |
RU2637204C1 (en) | Method of bioleaching solid gold-containing sulfide flotoconcentrates | |
Astudillo et al. | Effect of CO2 air enrichment in the biooxidation of a refractory gold concentrate by Sulfolobus metallicus adapted to high pulp densities | |
ZA200202427B (en) | A method of operating a bioleach process with control of redox potential. | |
Jaworska et al. | The influence of carbon dioxide concentration in liquid medium on elemental sulphur oxidation by Thiobacillus thiooxidans | |
RU2099432C1 (en) | Method of biooxidation of mineral raw material | |
US20040023350A1 (en) | Method for biological oxidation of elemental sulfur-bearing materials for sulfuric acid production | |
US20040022698A1 (en) | Apparatus for processing elemental sulfur-bearing materials to produce sulfuric acid and methods of using same | |
Groza et al. | Application of the BIOX process to the pretreatment of refractory sulphide gold ores and concentrates in order to increase Au and Ag recovery rate in hydrometallurgical extraction process [articol] | |
RU2336341C1 (en) | Method of heap bacterial leaching of sulphide containing products | |
Gonzalez et al. | Continuous biooxidation of a refractory gold concentrate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20040416 Kind code of ref document: A1 |
|
FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2204340B1 Country of ref document: ES |
|
FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20211122 |