專利名稱：一種細菌輔助的黃銅礦堆浸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種細菌輔助的黃銅礦堆浸方法。更具體地說，本發(fā)明的細菌輔助的黃銅礦堆浸方法用于硫化物礦中的銅的回收，而此銅是以黃銅礦的形式存在的。
背景技術(shù)：
采用細菌輔助的堆浸法從硫化物礦回收基本金屬，目前仍限于第二類硫化銅礦物例如輝銅礦和靛銅礦。黃銅礦，一種第一類硫化銅礦物，是一種值得注意的例外，它目前不能成功地進行堆浸，用黃銅礦進行的一般實踐是用泡沫浮選法生產(chǎn)用于熔煉爐進料的濃縮液。
加入三價鐵作為氧化劑而從弱至中等強度硫酸溶液浸出黃銅礦的努力，導致黃銅礦的表面鈍化，這使得反應或者停止，或者減慢至不可接受的速度。相似地，用細菌浸出黃銅礦的努力也受相同的表面鈍化現(xiàn)象阻礙。鈍化發(fā)生的機理和鈍化層本身的性質(zhì)，還未完全清楚。
本發(fā)明的方法的一個目的是克服與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的上述問題，或者至少提供一種有用的替代辦法。
前面的
背景技術(shù)：
討論僅在于有助于對本發(fā)明的了解。應該知道，這一討論不是承認在本申請的優(yōu)先權(quán)日在澳大利亞的任何涉及的材料是普通常識的一部分。
貫通整個說明書，除非上下文需要，術(shù)語“包括(comprise)”或其變體如“comprises”或“comprising”應理解為包含已指出的總體或總體的一個組，但不排斥任何其他的總體或總體的一個組。
本發(fā)明的公開根據(jù)本發(fā)明，提供了一種細菌輔助的黃銅礦堆浸方法，此方法的特征在于下列步驟提供含黃銅礦的礦石堆以氧化其中的硫化物礦物，此堆含有硫化物氧化細菌培養(yǎng)物和/或被硫化物氧化細菌培養(yǎng)物接種，此培養(yǎng)物或者不將二價鐵氧化成三價鐵，或者這樣氧化無效；提供至少一個第一浸出溶液池(或其他適合容器)，從此池將溶液送至礦石堆，而且此池接受來自礦石堆的浸出溶液；以及放出一部分浸出溶液并將此浸出溶液送至金屬回收裝置。
優(yōu)選的是，用比二價鐵濃度低的三價鐵濃度維持第一浸出溶液池。
優(yōu)選的是，用相對于Ag/AgCl2標準參比電極低于500μV的氧化還原電位維持第一浸出溶液池。
更優(yōu)選的是，維持第一浸出溶液池，使得通行的化學環(huán)境有助于浸出黃銅礦而無助于表面鈍化。
優(yōu)選的是，礦石堆在底部或靠近底部處通氣。
黃銅礦的氧化優(yōu)選通過化能無機營養(yǎng)細菌的作用而實現(xiàn)。
本發(fā)明的方法還可包括提供一個用二價鐵氧化細菌接種的生物接觸器，以及第二浸出溶液池，由這個溶液池將浸出溶液送至生物接觸器，而且這個溶液池接受來自生物接觸器的浸出溶液。
優(yōu)選的是，來自第一浸出池的浸出溶液可以送至生物接觸器。
更優(yōu)選的是，此浸出溶液可以從第二浸出池送至第一浸出池，由此，第一浸出池中的三價鐵含量和/或pH值可被控制至大的程度。
還更優(yōu)選的是，浸出溶液從生物接觸器流出以便通到金屬回收裝置，其中的三價鐵含量促進金屬回收。
生物接觸器可以以第二堆的形式提供。第二堆由用二價鐵氧化細菌接種的相當惰性廢礦石(rock)形成。
對附圖的簡要描述現(xiàn)在，本發(fā)明將僅以實施例的形式進行描述，同時參考其中的一個實施方案和附圖
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的細菌輔助的黃銅礦堆浸方法的示意圖或工藝流程圖。
圖2是根據(jù)實施例2的含黃銅礦礦石在硝酸浸出中浸出出的銅％相對于研碎尺寸的圖解表示。
圖3是根據(jù)實施例2的銅回收的圖解表示。
實施本發(fā)明的最佳方式在說明性實施方案中，假設(shè)在流回基本金屬回收循環(huán)的溶液浸出物流中，鐵的優(yōu)選形態(tài)是三價鐵形態(tài)。通過將同一物送過生物接觸器而達到將浸出溶液中的二價鐵氧化成三價鐵，此接觸器處在由貧礦石或低級礦構(gòu)成的第二個堆的形狀。
在圖1中，表示的是根據(jù)本發(fā)明，利用化能無機營養(yǎng)細菌的作用，細菌輔助對礦物的全部或其一部分進行堆浸的工藝流程圖。
將已分散的硫化物礦堆到一個置于不可透過的浸出墊12上的堆10之中。觀察到已分散的硫化物礦可能已進行過一次或多次預處理，例如聚結(jié)，以改善其透過性，或者可能經(jīng)歷一些提升工序提高其基本金屬含量。
堆10有一些插進堆10底部中的帶槽的通氣管14，以便為存在于已分散硫化物礦中的細菌提供氧氣源和碳源。這些細菌被促使將堆繁殖和增殖，因而使硫化物礦物氧化。
觀察到本發(fā)明的方法可能需要不同種類的細菌以便使礦堆比其天然礦藏增殖。這種細菌種類應要用接種法進行引入。這可以通過在堆積堆10之前、之中或之后，往物料中加入含有優(yōu)選細菌的溶液而做到。
堆10用不會使二價鐵氧化，或這樣氧化無效的細菌培養(yǎng)物進行接種，它可包括但不限于熱氧化硫化桿菌(Sulfobacillus thermosulfidooxidans)及Thiobacillus caldus。優(yōu)選的細菌培養(yǎng)物保藏在澳大利亞政府分析實驗室中，入藏登記號為NM 99/07541。
生物接觸器，例如由相對惰性的廢礦石形成的第二堆16，在更不可透過的浸出墊18上提供。第二堆16相似地在接近其底部裝有帶槽的通氣管20。堆16用二價鐵氧化細菌例如氧化二價鐵硫芽孢桿菌進行接種，這些細菌對堆16來說可以是或可以不是土著的。
提供兩個池，包括一個惰性礦石池40(第二池)和一個礦石池42(第一池)。礦石池42通過重力供料線44接收來自礦石堆10的浸出溶液。礦石堆10通過供料線28接收來自池42的浸出溶液。任何不供至堆10的浸出溶液回送到池42。
廢礦石堆16通過供料線32接收來自惰性礦石池40的浸出溶液。任何不送到堆16的浸出溶液回轉(zhuǎn)到池40，池40通過配有泵48的重力輸送線46接收來自堆16的浸出溶液。
來自惰性礦石池40的溢流通過溢流線50流向礦石池42。通過對流經(jīng)線50的溶液體積進行控制，使得能對礦石池42的三價鐵水平進行控制。
來自礦石池42的液體除了被送至堆10之外，還通過中間線52和供料線32，被送至堆16。
流出線52提供在來自堆16的重力輸送線46之內(nèi)，并被用于浸出溶液流出圖1中所示的環(huán)線，進入金屬回收裝置，而現(xiàn)在的浸出溶液當與池42的浸出液相比較時缺少二價鐵。然后可使用通常的濕法冶金法來從這一浸出溶液回收基本金屬。
采用分開的池40和42能使得在環(huán)線中具有比單一池更大的伸縮性。例如，兩個堆可以在不同的pH和二價鐵及三價鐵濃度條件下運作。如上指出的，對通過線50運送的溶液體積進行控制，使得能對礦石池42中的三價鐵水平予以控制。
采用這種方法，礦石堆溶液池能夠維持，使得流行的化學環(huán)境對浸出黃銅礦是有益的，但對表面鈍化是無益的。這包括但不限于在溶液中保持低的三價鐵濃度。溶液的ORP(氧化還原電位)在一些情況下可作為二價鐵和三價鐵相對濃度的指示。
觀察到在圖1所示工藝流程圖的一些點，對浸出溶液進行加熱或冷卻，可能會證明是有益的。
另一方面，觀察到生物接觸器可以填充柱或旋轉(zhuǎn)生物接觸器的形式提供。
還觀察到浸出溶液可優(yōu)選多于一次通過堆10和16進行再循環(huán)，以增大已溶解金屬的水平，此外，某些pH控制形式可能會證明是有益的。
本發(fā)明的方法提供了從它們的礦物經(jīng)濟地回收銅和其他基本金屬硫化物，例如鈷、鎳和鋅。觀察到用本發(fā)明的方法生產(chǎn)基本金屬的資本和操作費用與通常的回收方法相比是有利的。此外，觀察到比采用普通方法或現(xiàn)有技術(shù)方法會一般地是經(jīng)濟上可行的，本方法可用于低含量基本金屬礦藏。
本發(fā)明下面將參考兩個實施例進行描述。但是，應該明白，下列實施例并不限制本發(fā)明的上述普遍性。
實施例1用300g相同黃銅礦的樣品進行兩個攪動容器浸出實驗。將礦物研細(79％通過200目的篩)并用3升含細菌的溶液將礦物制成稀漿。除了用于試驗的細菌類型外，所有其他條件均相同，即溫度45°和pH1.00。結(jié)果列于表1和表2中。
參看表1，在第一個試驗中，細菌培養(yǎng)物含有對于礦物是土著的細菌，并具有鐵的氧化性能。其結(jié)果是，在第一試驗過程中，三價鐵是占優(yōu)勢的鐵種類，而36天之后浸出的銅僅是起初存在于礦物中的34.22％。
參看表2，在第二個試驗中，使用非鐵氧化細菌。因此，二價鐵是在浸出過程中存在的占優(yōu)勢的鐵種類，而浸出19天后，98.78％的銅被浸出。
實施例2將與實施例1中所用相同的含黃銅礦的礦物樣品研碎至不同細度水平，并進行濃硝酸浸出試驗，以測試含在礦物中的黃銅礦的釋放特性。試驗結(jié)果示于圖2。
結(jié)果表明，在100％通過6.25mm的研碎尺寸下，50％的黃銅礦被曝露并可供浸出。
隨后構(gòu)建一個相同礦物的標稱5000噸礦堆，此礦物的研碎尺寸為100％通過7.5mm。如上面所述按照本發(fā)明操作此礦堆。所得到的銅浸出速度示于圖3。最終的銅浸出萃取接近于上面指出的硝酸浸出試驗所預期的。這樣可以認為供浸出的全部或幾乎全部黃銅礦在這些條件下均被成功地浸出。
例如本領(lǐng)域技術(shù)熟練的人員都會了解的改進和改變，均被認為落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
表1供料300g已分散的礦物(79％通過200目)，3升土著培養(yǎng)物頂級Fe(％)Cu(％)Ni(％) Co(ppm) S(％) 溫度45℃ 操作中的pH1.0012.5 0.9 0.62 238 4.05溶液 萃取天數(shù) ORP DO pH1 pH2 加入的 累積的 Fe++ Fe+++ FeTot Ni Co Cu Fe Ni Co CumV (mg/L)酸(ml) 酸(ml) (g/l) (g/l) (g/l)(mg/L) (mg/L) (mg/L) (％)(％)(％)(％)0408 2.19 0.94 31.0 31.0 3.07 1.24 4.31 47 1.81226 0.000.000.000.001(lam) 419 3.2 1.07 0.95 8.0 39.01(lpm) 422 1.02 0.95 5.0 44.02432 2.8 1.06 0.96 8.0 52.03452 3.9 1.02 0.96 5.0 57.04464 3.1 1.06 1.00 3.0 60.05470 3.2 1.03 1.00 2.0 62.02.85 5.38 8.23 207 4.81286 31.36 25.81 12.61 6.676474 4.0 1.03 1.00 2.0 64.07475 3.2 1.02 1.02 0.0 64.08474 2.2 1.10 1.00 6.0 70.02.96 6.12 9.08 293 7.32301 38.16 39.6823.15 8.339476 2.7 0.99 0.99 0.0 70.010 475 2.7 1.00 1.00 0.0 70.011 475 3.5 1.00 1.00 0.0 70.012 476 3.3 1.03 1.00 2.0 72.02.79 6.74 9.53 390 9.24387 41.76 55.3231.22 17.8913 1.03 1.03 0.0 72.014 479 2.5 1.02 1.02 0.0 72.015 478 4.9 1.04 1.00 3.0 75.02.34 7.28 9.62 43110.08427 42.48 61.9434.75 22.3316 480 5.0 1.01 1.01 0.0 75.017 484 6.7 1.03 1.0 2.0 77.0
天數(shù)ORPDOpH1 pH2 加入的 累積的 Fe++ Fe+++FeTotNiCoCu Fe Ni Co CumV (mg/L)酸(ml)酸(ml)(g/l)(g/l)(g/l)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(％)(％)(％)(％)18 4865.7 1.04 1.00 2.5 79.519 4884.9 0.98 0.98 0.0 79.5 1.96 8.14 10.10448 18.00 356 46.32 64.68 68.03 14.4420 491 1.03 1.03 0.0 79.521 4944.5 1.03 1.00 2.0 81.522 497 0.99 0.99 0.0 81.5 1.73 8.57 10.30479 19.00 393 47.92 69.68 72.2318.5623 5014.5 1.02 1.02 0.0 81.524 5043.8 1.01 1.01 0.0 81.525 5073.4 1.00 1.00 0.0 81.526 508 1.04 1.00 3.0 84.527 5094.9 1.01 1.01 0.0 84.528 5095.5 1.02 1.02 0.0 84.529 509 1.01 1.01 0.0 84.5 1.40 9.1010.50 555 23.00 450 49.5281.94 89.0324.8930 509 1.02 1.02 0.0 84.531 5084.5 1.01 1.01 0.0 84.532 5084.8 0.99 0.99 0.0 84.533 5084.6 1.05 1.01 3.0 87.534 5074.9 1.04 1.00 3.0 90.535 5084.9 0.98 0.98 0.0 90.536 5054.7 0.83 0.83 0.0 90.5 1.12 9.7810.90 574 22.00 534 52.7285.00 84.8334.22
表2供料300g已分散的礦物(79％通過200目)，3升活化的黃銅礦培養(yǎng)物頂級Fe(％)Cu(％)Ni(％)Co(ppm)S(％) 溫度45℃操作中的pH1.0012.5 0.9 0.62 2.38 4.05溶液 萃取天數(shù)ORPm DOpH1 pH2加入的累積的Fe++ Fe+++FeTotNiCo Cu Fe Ni Co CuV(mg/L) 酸(ml)酸(ml)(g/l) (g/l)(g/l) (mg/L)(mg/L) (mg/L) (％)(％)(％)(％)0 392 2.28 0.94 33.0 33.0 3.630.97 4.60 371.73 561 0.000.000.000.001(lam) 409 3.1 1.03 0.95 6.0 39.01(lpm) 410 1.02 0.95 6.0 45.02 411 2.8 1.04 0.95 7.0 52.03 415 3.2 1.01 0.96 3.0 55.04 418 3.6 1.08 1.00 5.0 60.05 422 3.0 1.01 1.01 0.0 60.0 5.032.49 7.52 122 3.33 624 23.3613.71 6.727.006 423 4.1 1.02 1.02 0.0 60.07 425 3.2 1.04 1.00 3.0 63.08 426 2.1 1.06 1.00 3.0 66.0 5.533.018.54 155 4.2 669 31.5219.03 10.38 12.009 427 2.6 1.01 1.01 0.0 66.010 426 2.8 1.04 1.00 2.0 68.011 427 2.8 1.01 1.01 0.0 68.012 463 3.1 1.03 1.00 2.0 70.0 6.09 3.079.16 214 5.22 987 36.4828.55 14.66 47.3313 10.3 1.03 0.0 70.014 422 2.7 1.05 1.05 0.0 70.015 420 5.5 1.08 1.00 5.0 75.0 7.21 2.579.78 243 5.54 1400 41.4433.23 16.01 93.2216 424 4.8 1.03 1.00 2.0 77.017 427 5.4 0.98 0.98 0.0 77.018 427 5.6 1.02 1.00 1.0 78.019 430 4.8 1.01 1.01 0.0 78.0 5.87 4.2310.10 234 5.96 1450 44.0031.77 17.77 98.78
權(quán)利要求
1.一種細菌輔助的黃銅礦堆浸方法，此方法的特征在于下列步驟提供含黃銅礦的礦石堆以氧化其中的硫化物礦物，此堆含有硫化物氧化細菌培養(yǎng)物和/或被硫化物氧化細菌培養(yǎng)物接種，此培養(yǎng)物或者不將二價鐵氧化成三價鐵，或者這樣氧化無效；提供至少一個第一浸出溶液池(或其他適合容器)，從此池將溶液送至礦石堆，而且此池接受來自礦石堆的浸出溶液；以及放出一部分浸出溶液并將此浸出溶液送至金屬回收裝置。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于用比二價鐵濃度低的三價鐵濃度維持第一浸出溶液池。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于用相對于Ag/AgCl2標準參比電極低于500mv的氧化還原電位維持第一浸出溶液池。
4.按照權(quán)利要求1-3中的任一項的方法，其特征在于維持第一浸出溶液池，使得通行的化學環(huán)境有助于浸出黃銅礦，無助于表面鈍化。
5.按照前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其特征在于礦石堆在其底部或接近底部處通氣。
6.按照前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其特征在于黃銅礦的氧化通過化能無機營養(yǎng)細菌的作用而實現(xiàn)。
7.按照前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其特征在于此方法還包括提供一個用二價鐵氧化細菌接種的生物接觸器，以及第二浸出溶液池，由這個溶液池將浸出溶液送至生物接觸器，而且這個溶液池接受來自生物接觸器的浸出溶液。
8.按照權(quán)利要求7的方法，其特征在于來自第一浸出池的浸出溶液可以送至生物接觸器。
9.按照權(quán)利要求7的方法，其特征在于此浸出溶液可以從第二浸出池送至第一浸出池，由此，第一浸出池中的三價鐵含量和/或pH值可被控制至大的程度。
10.按照權(quán)利要求7至9中的任一項的方法，其特征在于浸出溶液從生物接觸器流出以便通到金屬回收裝置，其中的三價鐵含量促進金屬回收。
11.按照前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其特征在于此生物接觸器以第二堆的形式提供。
12.按照權(quán)利要求11的方法，其特征在于此第二堆由用二價鐵氧化細菌接種的相對惰性廢礦石形成。
13.一種實際上如前面參考實施例而描述的細菌輔助的堆浸黃銅礦的方法。
14.一種實際上如前面參考附圖而描述的細菌輔助的堆浸黃銅礦的方法。
全文摘要
一種細菌輔助的黃銅礦堆浸法，此方法的特征在于下列步驟提供含黃銅礦的礦石堆以氧化其中的硫化物礦物，此堆含有硫化物氧化細菌培養(yǎng)物和/或被硫化物氧化細菌培養(yǎng)物接種，此培養(yǎng)物或者不將二價鐵氧化成三價鐵，或者這樣氧化無效；提供至少一個第一浸出溶液池(或其他適合容器)，從此池將溶液送至礦石堆，而且此池接受來自礦石堆的浸出溶液；以及放出一部分浸出溶液并將此浸出溶液送至金屬回收裝置。
文檔編號C12N1/20GK1509341SQ02806130
公開日2004年6月30日 申請日期2002年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月6日
發(fā)明者科林·J·亨特, 科林 J 亨特 申請人:太平洋礦產(chǎn)技術(shù)澳大利亞有限公司