Способ обработки сульфидного минерала или смешанного сульфидно-оксидного минерала для извлечения меди, никеля и/или цинка
Номер патента: 22881
Опубликовано: 31.03.2016
Авторы: Раутенбах Георг Фредерик, Демергассо Сесилия Сузана, Дэвис-Белмар Кэрол Сьюзен
Формула / Реферат
1. Способ обработки сульфидного минерала или смешанного сульфидно-оксидного минерала для извлечения по меньшей мере одного из следующих металлов: медь, никель и цинк, включающий следующие стадии:
(i) построение кучи агломерированной руды сульфидного минерала или смешанного сульфидно-оксидного минерала;
(ii) орошение кучи раствором, содержащим хлорид-ион в концентрации в диапазоне от 1500 до 30000 ppm, по меньшей мере один из следующих элементов: алюминий, магний и натрий и консорциум смешанных культур микроорганизмов, причем температура раствора превышает 10°С и рН раствора составляет от 1 до 3, в результате чего происходит инокуляция кучи;
(iii) сбор выщелачивающего раствора, вытекающего из кучи,
где консорциум смешанных культур содержит:
(a) солеустойчивый штамм Leptospirillum ferriphilum, который представляет собой штамм Sp-CI, депонированный в Немецкой коллекции микроорганизмов и клеточных культур (DSMZ) под инвентарным номером DSM22399; и
(b) сероокисляющий микроорганизм, который является галофильным или галотолерантным.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание хлорид-иона в растворе составляет от 5000 до 30000 ppm, а температура раствора составляет от 25 до 45°C.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед проведением стадии (ii) по меньшей мере один микроорганизм в консорциуме культивируют по меньшей мере в одном накопительном реакторе с получением инокулята, который используют для инокуляции кучи на стадии (ii).
4. Способ по п.1 отличающийся тем, что концентрация клеток микроорганизмов в консорциуме смешанных культур составляет между 107 и 109 клеток/мл для поддержания количества клеток в минерале от 106 до 1011 клеток на 1 т руды.
5. Способ по п.3 отличающийся тем, что перед проведением стадии (ii) инокулят по меньшей мере из одного накопительного реактора направляют в пруд, который аэрируют и в котором инокулят хранят и поддерживают в активном состоянии, и затем инокулят из пруда используют для инокуляции кучи на стадии (ii).
6. Способ по п.3, отличающийся тем, что перед проведением стадии (ii) инокулят по меньшей мере из одного накопительного реактора добавляют в дробленую руду вместе с кислотой, после чего инокулированную руду используют для инокуляции кучи на стадии (ii).
7. Способ по п.3 или 5, отличающийся тем, что перед проведением стадии (ii) инокулят по меньшей мере из одного накопительного реактора или пруда используют для орошения небольшой кучи руды, затем выщелачивающий раствор, вытекающий из небольшой кучи руды, повторно вносят в небольшую кучу руды с тем, чтобы инокулировать руду небольшой кучи, и затем используют небольшую кучу руды для инокуляции кучи на стадии (ii).
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что для увеличения количества активных клеток инокулята в куче выщелачивающий раствор, полученный на стадии (iii), повторно добавляют в кучу на стадии (ii) и/или выщелачивающий раствор, полученный на стадии (iii), подвергают процессу извлечения металла с получением рафината и рафинат повторно добавляют в минерал кучи на стадии (ii).
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что микроорганизмы в консорциуме проявляют устойчивость к меди при концентрации меди выше 0,5 г/л.
10. Применение способа по любому из пп.1-9 для извлечения меди из минерала.
Текст
СПОСОБ ОБРАБОТКИ СУЛЬФИДНОГО МИНЕРАЛА ИЛИ СМЕШАННОГО СУЛЬФИДНО-ОКСИДНОГО МИНЕРАЛА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕДИ, НИКЕЛЯ И/ИЛИ ЦИНКА Раутенбах Георг Фредерик, ДэвисБелмар Кэрол Сьюзен, Демергассо Сесилия Сузана (ZA) Нилова М.И. (RU) Изобретение относится к способу обработки сульфидного минерала или смешанного сульфиднооксидного минерала для извлечения меди, и/или никеля, и/или цинка, включающему следующие стадии: построение кучи агломерированной руды указанного минерала; инокуляция кучи раствором, содержащим ионы алюминия, и/или магния, и/или натрия и хлора; а также консорциум смешанных культур микроорганизмов, содержащий солеустойчивый штамм Leptospirillumferriphilum Sp-CI (DSMZ, DSM22399) и галофильный или галотолерантный сероокисляющий микроорганизм; и сбор выщелачивающего раствора, вытекающего из кучи.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: КОНСОЛИДЕЙТЕД НОМИНИЗ ПРОПРЕТАРИ ЛИМИТЕД (ZA) Уровень техники Настоящее изобретение относится к способу обработки сульфидного минерала или смешанного сульфидно-оксидного минерала для извлечения содержащегося в нем металла. Изобретение описано далее на конкретном примере извлечения меди. Однако настоящее описание не следует рассматривать в качестве ограничения, а лишь как иллюстрацию принципов настоящего изобретения, которые можно применять для извлечения других основных металлов, таких как никель из никелевых сульфидных минералов, например пентландита и миллерита, и цинк из цинковых сульфидных минералов. В патенте США 2008/0026450 описан способ извлечения меди из медных сульфидных руд, содержащих халькопирит, в которых выщелачивание осуществляют с помощью сероокисляющей бактерии,устойчивой к хлорид-ионам, в выщелачивающем растворе с концентрацией хлорид-ионов от 6 до 18 г/л и рН в диапазоне от 1,6 до 2,5. Предположительно в известном способе повышается скорость выщелачивания меди за счет регулирования концентрации хлорид-ионов в выщелачивающем растворе. Кроме того, так как сера превращается в серную кислоту, становится возможным предотвратить значительное снижение скорости выщелачивания, которое в противном случае происходит под действием серы, покрывающей поверхности медной сульфидной руды. Подобный подход к вышеизложенному процессу, но ограниченный применением конкретного микроорганизма, описан в патенте США 2007/0202584. Аспект, о котором умалчивают в вышеприведенных патентных заявках и который в значительной степени игнорируется в известном уровне техники, заключается в том, что присутствие свободной меди в форме Cu2 оказывает в целом токсическое воздействие на микроорганизмы, используемые в процессах биовыщелачивания. Токсическое действие меди на организмы, связанные с биовыщелачиванием, является особенно серьезным в присутствии хлорид-ионов. Оно уменьшает эффективность извлечения металла. В заявке AU 2002254782 описан способ биовыщелачивания сульфидного минерала в растворе с содержанием хлорида выше 5000 ppm и при температуре выше 10 С путем применения по меньшей мере одного вида бактерий, выбранного из бактерий, депонированных под инвентарными номерамиDSM14175 и DSM14174. Несмотря на информацию, раскрытую в этом описании, ограниченная устойчивость бактерий к соли означает, что во многих случаях в производственных операциях при биовыщелачивании минералов по-прежнему требуются большие объемы свежей воды. Таким образом, при сравнительно низких температурах, например до 45 С, выщелачивание халькопирита в целом является неэффективным. Настоящее изобретение относится к способу биовыщелачивания, который имеет повышенную эффективность и который можно осуществить в условиях высокого содержания хлорид-ионов. Краткое описание изобретения Согласно одному аспекту настоящее изобретение основано на неожиданном обнаружении того, что применение консорциума железоокисляющих и сероокисляющих галофильных или галотолерантных микроорганизмов характеризуется тем, что, как полагают, является коммуналистической связью, улучшающей процесс биовыщелачивания. По причинам, которые в настоящее время еще не вполне поняты,по-видимому, микроорганизмы в консорциуме участвуют в симбиотической связи, в которой один микроорганизм извлекает некоторую выгоду, тогда как другой микроорганизм или микроорганизмы, в зависимости от обстоятельств, в основном не испытывают воздействия. На практике это приводит к улучшению эффективности биовыщелачивания при определенных конкретных условиях. В частности, в изобретении предложен способ обработки сульфидного минерала или смешанного сульфидно-оксидного минерала, который включает стадию биовыщелачивания минерала в растворе, содержащем хлорид-ионы, с помощью консорциума смешанных культур и который характеризуется тем,что:b) раствор содержит по меньшей мере один из следующих: алюминий, магний и натрий;c) температура раствора превышает 10 С;d) pH раствора находится в диапазоне от 1 до 3; е) консорциум смешанных культур содержит, по меньшей мере, штамм Leptospirillum ferriphilum и сероокисляющий микроорганизм, который является галофильным или галотолерантным. Содержание хлорид-ионов может составлять от 5000 до 30000 ppm. При применении предлагаемого способа к процессу кучного выщелачивания температура раствора в куче может составлять от 10 до 60 С или даже выше. Как правило, температура находится в диапазоне от 25 до 45 С. Консорциум может быть внесен в кучу в качестве инокулята любым подходящим способом. Согласно одному варианту изобретения консорциум добавляют путем орошения. По меньшей мере один вид микроорганизмов, включенный в консорциум, можно культивировать в одном или более накопительных реакторов. Например, можно использовать множество реакторов, каждый из которых применяют для накопления инокулята соответствующего микроорганизма, активного в некотором диапазоне. Инокуляцию может проводить как в ходе периодического (прерывистого), так и в ходе непрерывного процесса. При осуществлении инокуляции в ходе непрерывного процесса инокулят, полученный из консорциума, может иметь концентрацию клеток от 106 до 1010 клеток/мл. Как правило, концентрация клеток находится в диапазоне между 107 и 109 клеток/мл. Реакторы для накопления микроорганизмов могут быть установлены рядом с кучей. В каждый реактор можно барботировать воздух, при этом к воздуху можно добавлять диоксид углерода. Добавка диоксида углерода может составлять от 0,1 до 5 об.%. Инокуляцию можно осуществлять для поддержания количества клеток в куче на уровне от 106 до 11 10 клеток на 1 т руды. Согласно одному варианту реализации изобретения инокулят из каждого реактора, вместо непосредственного перенесения из реактора в кучу, направляют в пруд, который аэрируют и в котором инокулят хранится и поддерживается в активном состоянии. Затем, по мере необходимости, инокулят из пруда добавляют к куче. Например, согласно второму варианту изобретения инокулят из одного или более реакторов для накопления микроорганизмов, добавляют в дробленую руду вместе с кислотой, которая может быть необходима, и инокулированную руду добавляют к куче по мере необходимости. Согласно еще одному варианту реализации изобретения кучу, которая является сравнительно небольшой по сравнению с основной кучей, обрабатывают по замкнутой схеме. Инокулят из одного или более реакторов для накопления микроорганизмов или из упомянутого выше пруда с инокулятом применяют для орошения небольшой кучи. Выщелачивающий раствор, вытекающий из небольшой кучи, повторно вносят в небольшую кучу, которая, таким образом, действует как генератор инокулята. Руду из небольшой кучи, к которой микроорганизмы прикрепились сами, добавляют к основной куче для введения активных микроорганизмов в основную кучу. Согласно одному варианту реализации изобретения промежуточный выщелачивающий раствор, т.е. раствор, который экстрагируют из кучи и который не подвергают процессу извлечения металла, и рафинат, полученный при пропускании насыщенного выщелачивающего раствора, вытекающего из кучи, в процессе извлечения металла повторно добавляют к куче для увеличения количества активных клеток в куче. Промежуточный раствор может содержать клетки в количестве от 104 до 108 клеток/мл. Рафинат может содержать сходное количество клеток. При необходимости к рафинату можно добавлять кислоту. Кучу можно барботировать воздухом, к которому добавлен диоксид углерода, например от 0,03 до 2,0 СО 2 по объему, предпочтительно примерно 0,1 СО 2 по объему. Настоящее изобретение пригодно для извлечения основного металла, такого как медь, никель или цинк, из сульфидных или смешанных сульфидно-оксидных руд, содержащих указанный металл. В частности, в случае меди, было отмечено, что некоторые микроорганизмы обладают ограниченной переносимостью даже сравнительно низких уровней свободной меди в растворе. Следовательно, так как медь выщелачивают в раствор при микробиологическом воздействии, процесс выщелачивания становится самоограничивающимся. При вышеупомянутых условиях настоящее изобретение также предпочтительно характеризуется тем, что микроорганизмы проявляют устойчивость к меди при концентрации меди выше 0,5 г/л. Верхний предел устойчивости к меди составляет по меньшей мере 6 г/л, но предпочтительно микроорганизмы устойчивы к концентрациям меди до 20 г/л. Способ согласно настоящему изобретению можно также применять в процессе чанового выщелачивания. В этом случае биовыщелачивание можно проводить при температуре в диапазоне от 25 до 55 С и,в зависимости от микроорганизмов в консорциуме, как правило, при температуре в диапазоне от 30 до 45 С. Чан можно оборудовать мешалкой. Консорциум может быть внесен непосредственно в чан или его можно добавить в раствор хлорида. Раствор хлорида можно добавить к концентрату минерала, который затем подается в чан, или смешать с ним. По меньшей мере один из микроорганизмов, содержащихся в консорциуме смешанных культур,может быть адаптирован с целью увеличения устойчивости консорциума к хлориду и меди. Консорциум смешанных культур может содержать, по меньшей мере, следующие микроорганизмы: устойчивую к хлориду или галофильную сероокисляющую бактерию (например, Acidithiobacillus илиThiobacillus sp.) и Leptospirillum ferriphilum Sp-CI. Заявитель установил, что штамм Sp-CI, который является ацидофильным и устойчивым к хлориду,подходит для биовыщелачивания сульфидных минералов в средах с высоким содержанием растворимых хлоридов и металлов. Организм был выделен из насыщенного выщелачивающего раствора, применяемого на руднике компании Minera Spence S.A. в регионе Антофагаста в Чили. Штамм Sp-CI организмаLeptospirillum ferriphilum 2 марта 2009 г. был депонирован в виде чистой культуры в Немецкой коллекции микроорганизмов и клеточных культур GmbH (DSMZ) под инвентарным номером DSM 22399. Штамм Sp-CI представляет собой автотрофную и хемолитотрофную железоокисляющую бактерию со способностью к росту в двухвалентном железе как единственном источнике энергии в отсутствие соединений восстановленной серы и при высоких концентрациях растворимых хлоридов и металлов. Штамм Sp-CI окисляет железо в чистой или в смешанной культуре посредством ацидофильной устойчивой к хлориду или галофильной сероокисляющей бактерии.Kinnunen и Puhakka [2004] оценили устойчивость к хлориду культуры, которая, как было установлено, представляет собой смешанную культуру с доминированием Leptospirillum ferriphilum. Авторы сообщили о значительном уменьшении скорости окисления железа при концентрации [CI-] 10 г/л и полном подавлении окисления при 20 г/л, по сравнению со скоростью окисления железа, имеющей место в отсутствие хлорид-ионов. Однако в статье не приведено никаких данных, подтверждающих доминирование вида Leptospirillum ferriphilum в смешанной культуре или указывающих, является ли штаммLeptospirillum ferriphilum действительно ответственным за катализ окисления железа в присутствии хлорид-ионов. Более того, не были упомянуты ни скорости окисления железа, ни микробное подавление в присутствии хлорида и растворимой меди. Единственные автотрофные, ацидофильные, устойчивые к хлориду железоокисляющие штаммы,описанные на сегодняшний день, о которых известно автору патентной заявки, принадлежат к родуThiobacillus, в частности к видовой группе "prosperus" - Thiobacillus prosperus [Huber и Stetter, 1989]. Эти организмы обладают характерной потребностью в хлориде для их оптимального роста (галофильные организмы). Группы Thiobacillus prosperus (типовой штамм, штамм V6 и другие штаммы, присутствующие в виде смешанных культур) [Huber и Stetter, 1989; Simmons и Norris, 2004; Norris 2007; Davis-Belmaret al., 2008] представляют собой ацидофильные, железоокисляющие и сероокисляющие галотолерантные бактерии, способные к росту при концентрации [CI-] до 28 г/л на двухвалентном железе (с тетратионатом) и при концентрации [CI-] до 36 г/л в присутствии пирита, в виде смешанной культуры с сероокисляющими ацидитиобациллами [Simmons и Norris, 2004]. Указанные организмы требуют добавления соединений восстановленной серы, что было проверено в частном случае тетратионата, для хорошего роста на двухвалентном железе в качестве единственного источника энергии [Davis-Belmar et al., 2008;Simmons и Norris, 2002]. Для этих организмов не описаны ни допустимые уровни, ни высокая резистентность к металлам при биовыщелачивании, в частности к концентрациям меди выше 1 г/л-1, или к другим примесям (например, алюминию) [Davis-Belmar et al., 2008]. Бактерии, принадлежащие к родам Thiobacillus/Halothiobacillus, Thioalkalimicrobium иThiomicrospira [KellyWood, 2000; Sorokin et al., 2001] самым тесным образом филогенетически связаны с группой Thiobacillus prosperus, а не с видом Acidithiobacillus (необходима реклассификация из родаThiobacillus). В отличие от Thiobacillus prosperus-подобных штаммов, указанные хемолитотрофные организмы окисляют неорганические соединения серы в соляных щелочных условиях и, таким образом, не могут ни развиваться в кислых условиях, ни использовать двухвалентное железо в качестве единственного источника энергии. Краткое описание чертежей Изобретение далее описано посредством примеров со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: на фиг. 1 представлена частичная последовательность 16S rDNA и филогенетический анализ, основанный на алгоритме метода присоединения соседа и эволюционном расстоянии, показанный в виде нуклеотидных заместителей на пару оснований (отсчтная линейка); на фиг. 2 изображена структурная схема биопроцесса кучного выщелачивания, с возможными его вариациями, проводимого в соответствии с принципами настоящего изобретения; на фиг. 3 дано схематическое изображение процесса чанового биовыщелачивания, проводимого в соответствии с принципами настоящего изобретения; на фиг. 4 представлена графическая иллюстрация уравнения Нернста, демонстрирующая связь процентного содержания окисленного железа (Fe3+) и потенциала раствора (милливольты относительно эталонной ячейки Ag/AgCl/3M KCl при 25 С); на фиг. 5 показаны три графика, на которых показаны рабочие параметры и физические/химические характеристики биореакторной системы с непрерывной подачей медного концентрата (расходный чан,первичный и вторичный биореактор), используемой для выращивания смешанного консорциума, применяемого в качестве инокулята в способе согласно настоящему изобретению; на фиг. 6 показаны результаты анализа методом ПЦР (полимеразной цепной реакции) в реальном масштабе времени, выполненного с применением консорциума, выращенного в биореакторной системе,показанной на фиг. 5; на фиг. 7 показана способность биовыщелачивающей мезофильной культуры к окислению железа в диапазоне концентраций хлорида от 0 до 12 г/л в питательной среде, содержащей 3 г/л двухвалентного железа; на фиг. 8 показана способность штамма Sp-CI Leptospirillum ferriphilum к окислению железа в диапазоне концентраций хлорида от 0 до 12 г/л в питательной среде, содержащей 3 г/л двухвалентного железа; на фиг. 9 представлена способность штамма Sp-CI Leptospirillum ferriphilum к окислению железа в присутствии сероокисляющего штамма в диапазоне концентраций хлоридного иона от 0 до 30 г/л в питательной среде, содержащей 3 г/л двухвалентного железа; на фиг. 10 показаны результаты анализа способом ПЦР в реальном масштабе времени, выполненного при концентрации CI- 21 г/л, как показано на фиг. 9, приблизительно через 11 дней после инкубации; и на фиг. 11 показана способность к окислению железа штамма Sp-CI Leptospirillum ferriphilum в виде смешанной культуры в присутствии 5 г/л Cu2+, 12 г/л CI-1 и 3 г/л Fe2+. Описание предпочтительных вариантов реализации Основываясь на филогении 16S rDNA (фиг. 1) штамм Sp-CI принадлежит роду Leptospirillum, видуferriphilum (Leptospirillum группа II). Последовательность 16S rDNA образует кластеры в пределах отдельной подгруппы Leptospirillum группа II с неизвестными культивируемыми представителями. Выделенный штамм Sp-CI, называемый Leptospirillum ferriphilum Sp-CI, 2 марта 2009 г. был депонирован в виде чистой культуры в Немецкую коллекцию микроорганизмов и клеточных культур GmbH(DSMZ) под инвентарным номером DSM 22399. На фиг. 2 показан процесс кучного выщелачивания, осуществляемый с помощью упомянутого консорциума. Куча 30 построена из агломерированной руды на подкладках 32 и 34 с применением обычных технических методов. Воздух 36 барботируют через вентилятор 38 в трубопровод 40 на нижнем участке кучи. В воздушный поток с контролируемой скоростью добавляют диоксид углерода из источника 42,как правило, 0,1% СО 2 по объему. Промежуточный раствор 44 из кучи, собранный в подкладке 32, можно повторно вводить в оросительную систему 46, установленную выше кучи. Насыщенный выщелачивающий раствор 48, собранный в подкладке 34, подвергают процессу 50 экстракции растворителем/электрохимического извлечения на катодах 52 для извлечения содержания меди из насыщенного выщелачивающего раствора. В таблице в качестве примера приведены некоторые химические элементы в насыщенном выщелачивающем растворе, полученном в результате процесса кучного биовыщелачивания, содержащем хлорид-ионы, при этом преобладающими катионами в цикле выщелачивания являются алюминий, магний,натрий, железо и медь. Анализ выщелачивающего раствора, полученного в процессе кучного биовыщелачивания методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП) Рафинат, полученный в процессе 50, собирают в пруд 54 и добавляют серную кислоту 56 по мере необходимости. По меньшей мере часть рафината 58 с концентрацией клеток от 104 до 108 клеток/мл повторно используют в оросительной системе 46. Для обеспечения достаточного объема консорциума с приемлемым количеством клеток можно использовать одну или более известных методик. Согласно одному подходу можно использовать по меньшей мере один накопительный реактор, в котором проводят культивирование консорциума. В этом способе концентрат 60 подают во множество реакторов для накопления инокулята 62 А-62 Е, в которых происходит культивирование консорциума. Реакторы могут работать в различных подходящих интервалах температур для достижения оптимального размножения консорциума. В случае необходимости, содержимое каждого реактора можно перемешивать с помощью соответствующего лопастного колеса 64 А-64 Е. Воздух 66 направляют в нижний участок каждого реактора и к воздуху добавляют диоксид углерода 68 для повышения и контроля накопления инокулята в каждом реакторе. Содержание диоксида углерода находится в диапазоне от 0,1 до 5 об.%. Инокулят 70 извлекают из каждого реактора, по мере необходимости, для инокулирования кучи. Инокулят можно добавлять через постоянные интервалы на периодической основе, но предпочтительно добавляют с контролируемой и непрерывной скоростью. Концентрация клеток в инокуляте зависит от функционирования каждого реактора и от разбавления, которое может иметь место, но, как правило, лежит в диапазоне от 107 до 1010 клеток/мл, при этом предпочтительное значение находится в диапазоне от 107 до 109 клеток/мл. В этом отношении цель состоит в сохранении количества клеток в куче в диапазоне от 106 до 1012 клеток/тонна руды. При другом подходе инокулят 72 из одного или более реакторов подают в пруд для инокулята 74,который аэрируют (76). Пруд представляет собой резервуар для хранения и поддержания инокулята в активном состоянии и, по мере необходимости, инокулят 78 с концентрацией клеток, как правило, от 105 до 108 клеток/мл подают в оросительную систему. Согласно еще одному варианту реализации инокулят 78 или из пруда, или из любого из реакторов подают в небольшую отдельную кучу 80, которая функционирует в условиях замкнутой схемы. Раствор,вытекающий из кучи, собирают в пруд 82 и/или непосредственно повторно добавляют к куче или хранят и поддерживают в активном состоянии в инокуляционном пруде 74. Руду 84, содержащую инокулят,отделяют от кучи 80 и затем агломерируют с рудой в куче 30, чтобы способствовать поддержанию популяции консорциума в куче на подходящем уровне. Также можно подавать рафинат 58 и промежуточный выщелачивающий раствор 44 или их смесь в оросительную систему для поддержания количества клеток в куче. В другом подходе, показанном в верхней правой части фиг. 2, инокулят 86 из одного или более реакторов 68 используют для инокулирования дробленой руды 88, агломерированной в процессе 90. К руде добавляют серную кислоту 92 и инокулированную и агломерированную руду 94 вводят в кучу 30, по мере необходимости. На фиг. 3 отображено применение консорциума при выщелачивании в чане. Реактор 100 оборудован мешалкой 102 и кольцом для барботирования воздуха 104. Раствор сульфидного концентрата 106,который предполагают выщелачивать, вносят в чан контролируемым способом. Солевой раствор 108,содержащий питательные вещества, вводят в питающую линию 110, проходящую от источника концентрата к чану, или непосредственно в концентрат 106. В случае необходимости, раствор 112, содержащий консорциум, полученный вне описываемой системы, вводят в раствор, находящийся в чане, для достижения требуемого количества клеток. Воздух 114 и диоксид углерода 116 барботируют в чан через систему барботирования 118 в нижнем участке чана, как это необходимо. Стадии обработки минерала, выполняемые перед и после фазы биовыщелачивания для извлечения содержания металла из выщелачивающего раствора, не показаны, так как эти аспекты известны в данной области техники. На фиг. 5 показана способность к выращиванию консорциума в системе на основе реактора, изображенной на фиг. 2, до концентраций клеток в диапазоне от 107 до 109 клеток/мл при концентрации CI10-12 г/л и концентрации ионов меди, превышающей 5 г/л, при времени удерживания в реакторе приблизительно 4 дня, а также при поддержании окислительно-восстановительного потенциала выше 600 мВ(Ag/AgCl) в первичном и вторичном реакторах. Первичный и вторичный реакторы поддерживали при температуре приблизительно 35 С и рН, в том числе в расходном чане, в диапазоне между 1 и 2. Медный сульфидный концентрат подвергался обработке в реакторной системе и служил в качестве основного источника представленных величин растворимой меди. На фиг. 6 показаны результаты анализов ПЦР в реальном времени, проведенных на консорциуме,используемом в способе согласно настоящему изобретению для того, чтобы установить концентрацию клеток в образце биовыщелачивающего раствора. Концентрация клеток в консорциуме складывается из соответствующих концентраций штаммов, которые содержатся в консорциуме, а именно штамма Sp-CILeptospirillum ferriphilum и сероокисляющего штамма. На фиг. 7 и 8 показаны результаты тестов со встряхиваемой колбой, которые выполняли для сравнения способности к окислению железа обычной мезофильной культуры, полученной из биореактора с медным концентратом, с чистой культурой штамма Sp-CI Leptospirillum ferriphilum при различных концентрациях смеси хлорида натрия и хлорида магния и концентрации CI- 1 г/л. Обычная биовыщелачивающая культура приводила к сильному подавлению при концентрациях CI-1 между 0 и 2,4 г/л, при этом не наблюдалась активность при тестируемых концентрациях хлорид-иона выше 4,8 г/л (фиг. 7) на протяжении 11-дневного периода роста. Штамм Sp-CI Leptospirillum ferriphilum не приводил к подавлению(полное окисление железа менее чем за 8 дней) при концентрациях CI-1 в диапазоне между 0 и 12 г/л. На фиг. 9 показаны результаты, полученные с помощью тестов со встряхиваемой колбой, которые демонстрируют способность консорциума, применяемого в настоящем изобретении, к окислению железа в зависимости от концентрации смеси хлорида магния, хлорида натрия и хлорида алюминия (0-30 г/лCI-1). Консорциум демонстрировал способность к полному окислению железа при концентрации до 12 г/л менее чем за 11 дней, при этом микробная активность наблюдалась при концентрациях CI-1 до 30 г/л по сравнению с негативным контролем. Фиг. 10 подтверждает, что штамм Sp-CI Leptospirillum ferriphilum представляет собой организм, катализирующий окисление железа при высоких концентрациях хлорида, таких как указано на фиг. 9. Фиг. 11 подчеркивает сопротивляемость консорциума по отношению к хлориду и высокую переносимость меди в присутствии хлорида, в сочетании с полученными удивительными скоростями окисления железа (менее чем 150 ч) при концентрациях Cu2+ 12 и 5 г/л. Пробы для тестов со встряхиваемой колбой на способность окислять железо были инокулированы (10% инокулята относительно среды) культурой из вторичного биореактора, показанного на фиг. 5. Тесты на окисление железа выполняли на протяжении периода работы биореакторной системы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обработки сульфидного минерала или смешанного сульфидно-оксидного минерала для извлечения по меньшей мере одного из следующих металлов: медь, никель и цинк, включающий следующие стадии:(i) построение кучи агломерированной руды сульфидного минерала или смешанного сульфиднооксидного минерала;(ii) орошение кучи раствором, содержащим хлорид-ион в концентрации в диапазоне от 1500 до 30000 ppm, по меньшей мере один из следующих элементов: алюминий, магний и натрий и консорциум смешанных культур микроорганизмов, причем температура раствора превышает 10 С и рН раствора составляет от 1 до 3, в результате чего происходит инокуляция кучи;(iii) сбор выщелачивающего раствора, вытекающего из кучи,где консорциум смешанных культур содержит:(a) солеустойчивый штамм Leptospirillum ferriphilum, который представляет собой штамм Sp-CI,депонированный в Немецкой коллекции микроорганизмов и клеточных культур (DSMZ) под инвентарным номером DSM22399; и(b) сероокисляющий микроорганизм, который является галофильным или галотолерантным. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание хлорид-иона в растворе составляет от 5000 до 30000 ppm, а температура раствора составляет от 25 до 45C. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед проведением стадии (ii) по меньшей мере один микроорганизм в консорциуме культивируют по меньшей мере в одном накопительном реакторе с получением инокулята, который используют для инокуляции кучи на стадии (ii). 4. Способ по п.1 отличающийся тем, что концентрация клеток микроорганизмов в консорциуме смешанных культур составляет между 107 и 109 клеток/мл для поддержания количества клеток в минерале от 106 до 1011 клеток на 1 т руды. 5. Способ по п.3 отличающийся тем, что перед проведением стадии (ii) инокулят по меньшей мере из одного накопительного реактора направляют в пруд, который аэрируют и в котором инокулят хранят и поддерживают в активном состоянии, и затем инокулят из пруда используют для инокуляции кучи на стадии (ii). 6. Способ по п.3, отличающийся тем, что перед проведением стадии (ii) инокулят по меньшей мере из одного накопительного реактора добавляют в дробленую руду вместе с кислотой, после чего инокулированную руду используют для инокуляции кучи на стадии (ii). 7. Способ по п.3 или 5, отличающийся тем, что перед проведением стадии (ii) инокулят по меньшей мере из одного накопительного реактора или пруда используют для орошения небольшой кучи руды,затем выщелачивающий раствор, вытекающий из небольшой кучи руды, повторно вносят в небольшую кучу руды с тем, чтобы инокулировать руду небольшой кучи, и затем используют небольшую кучу руды для инокуляции кучи на стадии (ii). 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что для увеличения количества активных клеток инокулята в куче выщелачивающий раствор, полученный на стадии (iii), повторно добавляют в кучу на стадии (ii) и/или выщелачивающий раствор, полученный на стадии (iii), подвергают процессу извлечения металла с получением рафината и рафинат повторно добавляют в минерал кучи на стадии (ii). 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что микроорганизмы в консорциуме проявляют устойчивость к меди при концентрации меди выше 0,5 г/л. 10. Применение способа по любому из пп.1-9 для извлечения меди из минерала.
МПК / Метки
МПК: C22B 3/10, C22B 15/00, C22B 3/18, C22B 3/08
Метки: минерала, сульфидного, сульфидно-оксидного, способ, смешанного, никеля, меди, обработки, извлечения, цинка
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/13-22881-sposob-obrabotki-sulfidnogo-minerala-ili-smeshannogo-sulfidno-oksidnogo-minerala-dlya-izvlecheniya-medi-nikelya-i-ili-cinka.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ обработки сульфидного минерала или смешанного сульфидно-оксидного минерала для извлечения меди, никеля и/или цинка</a>
Предыдущий патент: Способы лечения с применением длительной непрерывной инфузии белиностата
Следующий патент: Способы и системы для формирования изображения трехмерного объема из данных геометрически нерегулярной сетки, представляющих пространственную сетку
Случайный патент: Автомобильное бензиновое топливо для двигателя внутреннего сгорания, способ работы двигателя и способ снижения выбросов