ИНТЕГРИРОВАННЫЙ СПОСОБ БИООКИСЛЕНИЯ ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ СУЛЬФИДНЫХ РУД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕЗЕРВУАРНОГО/КУЧНОГО МЕТОДОВ Российский патент 2002 года по МПК C22B3/18 C22B11/08 

1. Область изобретения
Это изобретение в основном относится к регенерированию благородных и/или неблагородных металлов из трудновосстанавливаемых сульфидных руд и/или концентратов. В частности, изобретение имеет отношение к регенерированию золота и серебра из этих трудновосстанавливаемых сульфидных руд, которые характеризуются высокими уровнями сульфидов и/или концентрируются посредством одной или более предшествующих стадий переработки руды (например, флотации, разделения по удельному весу и прочее).

2. Описание предшествующего уровня техники
Как благородные, так и неблагородные металлы часто ассоциированы с различными сульфидными минералами. Руды, содержащие эти минералы, обычно характеризуют как "трудновосстанавливаемые руды", если их содержание металла ассоциировано с металлическим сульфидным сырьем. Золото, например, часто обнаруживают в форме мелкорассеянных субмикроскопических частиц, которые связаны с трудновосстанавливаемым сульфидным сырьем колчедана или мышьякового колчедана. Следовательно, капсулирующий золото сульфидный сырьевой материал необходимо, по крайней мере, частично окислить для того, чтобы сделать золотой компонент руды более поддающимся последующим способам регенерирования, с помощью которых субмикрокристаллические частицы золота подвергают действию выщелачивающего агента, такого как цианид.

Разрабатывают различные окисляющие сульфид "предобработки", (например, обработки, которые выполняют до выщелачивания золотого компонента руды). Обычно для содержащих благородный металл трудновосстанавливаемых руд наиболее используемые предобработки представляют собой обжиг, способы окисления под давлением и/или способы бактериального окисления. К сожалению, каждый из этих способов имеет определенные недостатки. Например, для обжига необходимо поднять температуру трудновосстанавливаемой сульфидной руды до уровней (приблизительно 650^oС), при которых выжигают ее сульфидный компонент. При такой температуре компоненты серы и мышьяка таких трудновосстанавливаемых сульфидных руд реагируют с кислородом окружающего воздуха с образованием различных вредных газов, например мышьяковых газов и газов окиси серы (например, SO₂ и SO₃). Ранее эти газы просто выпускали в атмосферу. Более строгие государственные предписания ограничивают такую практику выпускания газов и принуждают к увеличению очищающих циклов для удаления этих примесей. Это значительно увеличивает стоимость создания и проведения подобных обжигов.

В способах окисления под давлением применяют высокоочищенный кислород (при высоких температурах и высоком давлении) для окисления компонентов серы трудновосстанавливаемой руды, за исключением опасностей, связанных с высокими температурами, высоким давлением и высокими требованиями к чистоте кислорода, эти способы также имеют дополнительный недостаток, заключающийся в высоких капитальных затратах. Высокие капитальные затраты обусловлены потребностью в очень дорогом, коррозийно-стойком автоклавном оборудовании для осуществления таких способов. Действительно, эта высокая стоимость затрудняет более широкое применение предобработок окислением под давлением, особенно для рудных отложений, которые являются рудами низкого сорта или с низким запасом.

Бактериальное окисление трудновосстанавливаемых руд относится к двум общим категориям: резервуарному биоокислению и кучному биоокислению. Каждое базируется на том, что определенные микроорганизмы способны окислять сульфидные компоненты сульфидного сырья металлов (например, руд, концентратов и так далее). Например, используют различные бактерии для окисления сульфидных компонентов трудновосстанавливаемых руд сернистого железа. Применение способов резервуарного биоокисления однако ограничивается использованием тех трудновосстанавливаемых руд, которые характеризуются относительно высоким содержанием благородных металлов. Вообще такие способы экономически не оправдывают предобработку тех руд или концентратов, где соотношение эквивалента золота или благородного металла (в g/t; золото/тонна), разделенного на его серный компонент (в %), составляет приблизительно менее 0,7.

Другой способ бактериального окисления, используемый для окисления трудновосстанавливаемых сульфидных руд, представляет собой кучное биовыщелачивание на открытом воздухе. Его начинают выращиванием культуры бактерий в жидкой среде. Полученную суспензию бактерий затем используют для засевания неконцентрированной формы руды, которую укладывают в кучу (на соответствующую систему подложек) на открытом воздухе и обрызгивают бактериальной суспензией. При таких условиях обычно требуются достаточно продолжительные периоды времени (например, от приблизительно 180 до приблизительно 600 дней) для окисления сульфидных компонентов трудновосстанавливаемой руды. Эти продолжительные периоды осуществления способа означают длительные остановки инвентаря, а эти простои инвентаря, в свою очередь, означают более высокую стоимость продукции. В конечном счете однако, трудновосстанавливаемые руды обрабатывают посредством этих способов кучного биоокисления на открытом воздухе. После завершения этого такие обработанные руды смешивают с известью для увеличения их рН, а затем обрабатывают с помощью общепринятых гидрометаллургических обработок, таких как кучное выщелачивание цианидом.

За исключением продолжительности осуществления, способы кучного биовыщелачивания также имеют определенные технические недостатки. Например, эти способы нельзя использовать для обработки руд, которые имеют карбонатную основу. Это обусловлено тем, что для используемых в таких способах бактерий, переваривающих сульфиды, требуется низкий рН. Кроме того, если такие способы применяют на низкосортных цельных рудах, приходится размещать большой объем таких руд на подложке для того, чтобы регенерировать даже относительно небольшие количества благородных металлов. Это обстоятельство предписывает необходимость укладывать кучи при высоте возвышения до 20 футов (около 61 см). Это, в свою очередь, приводит к проблемам, когда руда содержит глины и/или мелкие трудновосстанавливаемые сульфидные материалы, так как такие мелкие материалы имеют тенденцию закупоривать каналы для воздуха и жидкого потока в таких высоко сложенных кучах. Это приводит к пудлингованию, к неравномерному распределению тока жидкости в слое и истощению питательных веществ, двуокиси углерода и/или кислорода, а также к неравномерному распределению посевного материала. Блокированные каналы кучи оказываются особенно ослабляющими факторами относительно бактерий, переваривающих сульфиды, так как эти бактерии особенно нуждаются в больших количествах кислорода для роста и окисления сульфидных компонентов таких руд. Адекватный воздушный поток также необходим в таких кучах для рассеивания тепла, образованного в результате экзотермических реакций биоокисления, которые осуществляют бактерии, переваривающие сульфиды.

Различные способы биологического переваривания составляют содержание ряда патентов. Например, патент Южной Африки 90/2244 предлагает резервуарный способ биовыщелачивания для обработки трудновосстанавливаемых сульфидных руд. Этот способ включает стадии приготовления шлама из трудновосстанавливаемой руды, подвергая шлам биологическому окислительному действию определенных видов Thiobacillus ferrooxidans, отделяя твердый компонент шлама, а затем регенерируя благородный металл из названного твердого компонента посредством, например, цианирования.

Патент США 5246486 предлагает способ предобработки, основанный на биоокислении сульфидного компонента трудновосстанавливаемой руды. Способ начинают покрытием частиц трудновосстанавливаемой сульфидной руды посредством высевания бактерий, которые способны разрушать сульфидный компонент такой руды. После различных других обработок из этих частиц конструируют кучу и подвергают действию выщелачивающего раствора цианида.

Патент США 5143543 предлагает улучшенный способ смешивания компонентов биологического превращения (например, питательных веществ и кислорода) в биомассу. С этой целью порцию биомассы удаляют из реакционного резервуара и отправляют в зону введения, где компоненты переработки вводят в реактор. Полученную смесь затем направляют в статический смеситель, где смесь перемешивают с другими потоками. Полученный материал затем возвращают в реакционный резервуар.

Патент США 5021088 предлагает способ для предобработки золотосодержащих углистых или углистых пиритных руд одним или более гетеротрофными микроорганизмами для поглощения углеродного компонента руд. Получающуюся в результате руду засевают, по крайней мере, одним видом микроорганизма, способность которого переваривать сульфид способствует повышению чувствительности руд к последующим способам планирования.

Патент США 4530763 рекомендует метод для удаления металлической примеси из отработанной жидкости с помощью способа, который начинают инкубированием бактерий, которые связывают определенный тип металлической примеси. Отработанную жидкость, содержащую металлическую примесь, затем вносят в резервуар, а пористые детали подложек, с которыми связаны бактерии, медленно передвигаются через отработанную жидкость, что позволяет бактериям прикрепляться к металлическому компоненту примеси отработанной жидкости. Полученную в результате примесь бактерии/металл затем отделяют от пористого материала опоры.

Патент США 5573575 предлагает способ, с помощью которого различия в сцепляющих свойствах разного размера частиц трудновосстанавливаемых руд используют, чтобы увеличить общую эффективность регенерирования открытого кучного способа выщелачивания. Первой стадией описываемого способа является дробление трудновосстанавливаемой руды и разделение ее на компонент мелких частиц и компонент крупных частиц. Из компонента крупных частиц составляют кучи. Из компонента мелких частиц готовят большой концентрированный материал частиц, который затем добавляют к куче из крупных частиц. Полученную смесь крупные частицы / большой концентрат частиц подвергают кучному способу биоокисления.

Эти способы предыдущего уровня техники часто страдают недостатком, заключающемся в непозволительно высокой стоимости, когда их применяют для низкосортных руд вообще, и особенно высокая стоимость оказывается при использовании относительно небольших рудных масс. Действительно, имеются большие количества идентифицированных низкосортных трудновосстанавливаемых руд, а также небольшие массы руд более высокого сорта и/или большие запасы разработанной руды, которые следует отвергнуть, так как не представляется возможным их экономически разработать, используя текущие технологии регенерирования. Поэтому целью данного изобретения является обеспечение способами предобработки биоокислением, которые особенно эффективны при разработке руд, подвергающихся выщелачиванию при экономически допустимой стоимости.

Краткое изложение изобретения
Данное изобретение представляет экономически выгодные способы регенерирования содержания металлов (благородных металлов и/или неблагородных металлов) из трудновосстанавливаемых сульфидных руд. Эти способы особенно выгодны, когда рудные массы, из которых такие руды получают, оказываются небольшими по общему объему и/или характеризуются достаточно низким содержанием металла, чтобы рассматривать их как неэкономичные при использовании ранее упомянутых способов предобработки обжигом, окислением под давлением и/или бактериальным окислением. Способы заявителя особенно выгодны при обработке определенных трудновосстанавливаемых сульфидных минералов, таких как колчедан, магнитный колчедан и мышьяковый колчедан, которые содержат золото, серебро и платину. Способы этого патентного описания также используют для регенерования благородных металлов и неблагородных металлов, которые ассоциированы с различными медесодержащими минералами, такими как халкопирит. Таким образом, для целей этого патентного описания медесодержащие руды следует рассматривать в соответствии с использованием заявителем терминов "руда", "трудновосстанавливаемая руда" и "трудновосстанавливаемая сульфидная руда". Считают, что эти термины также включают углеродсодержащие трудновосстанавливаемые руды. Однако, если данная руда также является трудновосстанавливаемой вследствие присутствия углистого вещества, содержащегося в ней, дополнительные стадии переработки, известные специалистам в данной области, также применяют для обработки углеродсодержащих компонентов таких руд.

Далее следует отметить, что способы этого патентного описания осуществляют как периодическую операцию или на непрерывной основе, или в способах, в которых чередуют использование различных сочетаний прерывистого и непрерывного способов. Кроме того, эти способы используют для обработки большого разнообразия физических форм и сортов руд. Например, их применяют для обработки рудных концентратов из таких различных источников с помощью флотационных устройств, устройств для разделения по удельному весу и гидроциклона. Однако способы этого патентного описания особенно полезны при обработке форм флотационного концентрата тех трудновосстанавливаемых руд, которые нельзя экономически регенерировать посредством применения способов предыдущего уровня техники, способов резервуарного биовыщелачивания, способов кучного выщелачивания и способов окисления под давлением - или потому, что количество благородного металла руды слишком низкое, или потому, что объем массы данной трудновосстанавливаемой сульфидной руды не оправдывает капитальные расходы, необходимые для создания оборудования, требуемого для осуществления этих способов предыдущего уровня техники, или так как матрикс руды не допускает кучного биоокисления. Например, способы этого патентного описания особенно эффективны, когда количество благородного металла оказывается низким и составляет приблизительно 0,02 эквивалентных унций золота/тонну и/или когда масса данной трудновосстанавливаемой сульфидной руды содержит мало, приблизительно 50000 эквивалентных унций (28,3 г) золота.

Способы заявителя базируются на применении интегрированного, резервуарного/кучного способа биоокисления. В некоторых из более специфических и более предпочтительных направлений этого способа последовательно применяют отдельный "резервуарный" способ биоокисления и кучный способ биовыщелачивания на открытом воздухе. Термины "резервуар" и "реактор" используют как взаимозаменяющие для целей этого патентного описания. Однако не следует считать, что эти термины подразумевают, что такие резервуары или реакторы неизбежно полностью закрыты от окружающего воздуха.

Как бы то ни было, способы этого патентного описания более определенно характеризует тот факт, что данную трудновосстанавливаемую сульфидную руду (например, поток шлама такой руды) разделяют на две или более отдельных порций. Первая порция предпочтительно составляет от приблизительно 5 до приблизительно 95% процентов по весу навески или потока трудновосстанавливаемой сульфидной руды, подвергнутой обработке, и вторая порция тоже составляет от приблизительно 95 до приблизительно 5 % по весу вышеназванной руды. Первую порцию трудновосстанавливаемой сульфидной руды подают в реактор биоокисления, где ее сульфидный компонент, по крайней мере, частично переваривают одним или более видами микроорганизмов, переваривающих сульфиды, например, Thibacillus ferrooxidans, для создания получающейся в результате системы биоокисления. Этот процесс переваривания также служит для акклиматизации видов микроорганизмов, переваривающих сульфиды, к "диете", обеспеченной данной трудновосстанавливаемой рудой. Заявитель установил, что этот вид акклиматизации резервуарного способа биоокисления значительно повышает способность микроорганизмов более эффективно переваривать сульфидный компонент второй порции трудновосстанавливаемой сульфидной руды, если первую и вторую порции трудновосстанавливаемой сульфидной руды впоследствии рекомбинируют.

Эта рекомбинация имеет место, когда, по крайней мере, порцию материала, полученную посредством биоокислительного способа переваривания, которое проводят в реакторе биоокисления с, по крайней мере, некоторым количеством второй порции трудновосстанавливаемой сульфидной руды, то есть порции, которую не отправляют в реактор биоокисления, а скорее размещают вокруг названного реактора. Эта рекомбинация предпочтительно происходит в резервуаре сгущения/перемешивания, где акклиматизированный микроорганизм удобно смешивать и инокулировать неокисленную трудновосстанавливаемую сульфидную руду во второй порции, и таким образом, получают более полноинокулированный продукт трудновосстанавливаемой сульфидной руды. Эта рекомбинация также годится для более легкого сгущения (например, посредством фильтрации) такого продукта.

Этот более полноинокулированный продукт трудновосстанавливаемой сульфидной руды затем обезвоживают. Жидкий компонент этой процедуры обезвоживания включает суспензию акклиматизированных микроорганизмов, переваривающих сульфиды. Эту суспензию подают на подложку кучного биоокисления, где ее применяют по способу, который более полно описывают в дальнейшем. Твердый компонент, полученный с помощью этой процедуры обезвоживания, аггломерируют (но не обязательно) в определенную форму - предпочтительно с использованием фактора агломерации. Невзирая на то, агломерирован ли он или нет, твердый компонент, полученный обезвоживанием, затем укладывают в кучу, а суспензию акклиматизированных микроорганизмов, переваривающих сульфиды, которую предварительно получают в результате обезвоживания, вносят в вышеупомянутую кучу. В вышеупомянутой куче также используют другие суспензии микроорганизмов, которые более подробно описывают в дальнейшем.

Кислоты, образовавшиеся при кучном методе биоокисления, выщелачивают различные неблагородные металлы, которые содержатся в твердом компоненте, полученном при обезвоживании. Эти неблагородные металлы регенерируют с помощью определенных способов экстракции растворами, известными специалистам в данной области, таких как экстракция растворителем или способы регенерирования смолами, но не ограничиваются ими. Невзирая на то, что неблагородные металлы регенерируют из материала твердого компонента кучи, после того как твердый компонент (в или агломерированной, или не агломерированной форме) окажется достаточно биологически переваренным микроорганизмами, переваривающими сульфидную руду, содержащимися в суспензии, полученной при обезвоживании, данный кучный биологически переваренный твердый продукт готовят для процесса выщелачивания, в котором содержание благородного металла твердого компонента контактирует и солюбилизируется в агенте, выщелачивающим благородный металл, таким как цианид, тоисульфат аммония или тиомочевина, но не ограничивается ими. Этот способ выщелачивания осуществляют согласно резервуарного способа или кучного способа выщелачивания на открытом воздухе.

Техническим результатом является повышение экономичности процесса.

Этот технический результат достигается с помощью интегрированного резервуарного/кучного способа биоокисления для регенерирования металла из трудновосстанавливаемой сульфидной руды, включающего:
(1) разделение материала трудновосстанавливаемой сульфидной руды на первую порцию и вторую порцию;
(2) размещение первой порции в реакторе биоокисления для переваривания, по крайней мере, одним видом переваривающего сульфид микроорганизма сульфидного компонента первой порции для его биологического размножения и для акклиматизации к использованию исходного материала трудновосстанавливаемой сульфидной руды в качестве источника питания с получением в результате системы биоокисления;
(3) смешивание порции полученной системы биоокисления, по крайней мере, с некоторым количеством второй порции в резервуаре сгущения /перемешивания для предоставления возможности акклиматизировавшимся видам переваривающих сульфид микроорганизмов, которые содержатся в полученной системе биоокисления, инокулировать сульфидный компонент второй порции, и таким образом получить более полноинокулированный продукт трудновосстанавливаемой сульфидной руды;
(4) обезвоживание более полноинокулированной системы продукта трудновосстанавливаемой сульфидной руды для получения обезвоженного продукта реактора биоокисления и жидкой суспензии акклиматизированных видов микроорганизмов, переваривающих сульфиды;
(5) размещение обезвоженного продукта биоокисления в куче;
(6) обработку кучи порцией жидкой суспензии акклиматизировавшихся видов микроорганизмов, переваривающих сульфиды; и
(7) регенерирование биологически переваренного твердого продукта кучи из кучной системы биопереваривания.

А также тем, что более полноинокулированный продукт трудновосстанавливаемой сульфидной руды обезвоживают фильтрацией.

А также тем, что более полноинокулированный продукт трудновосстанавливаемой сульфидной руды обезвоживают добавлением сухой руды к более полноинокулированному продукту трудновосстанавливаемой сульфидной руды.

А также тем, что он дополнительно включает экстракцию раствором для регенерирования неблагородного металла из слива раствора, полученного из кучи.

А также тем, что он дополнительно включает обработку биологически переваренных твердых продуктов кучи агентом, выщелачивающим благородный металл, для солюбилизирования и регенерирования благородного металла из вышеупомянутого биологически переваренного твердого продукта кучи.

А также тем, что выщелачивание биологически переваренного твердого продукта кучи достигают выщелачиванием вышеназванного продукта цианидным выщелачивателем.

А также тем, что металл представляет собой золото.

Также тем, что металл представляет собой серебро.

Также тем, что металл представляет собой металл группы платины.

Также тем, что металл представляет собой медь.

Также тем, что металл представляет собой никель.

Также тем, что вид микроорганизмов, переваривающих сульфиды, выбирают из группы, состоящей из Thiobacillus thiooxidans, Thiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum ferroxidans, Thermosulfidooxidans, Sulfolobus brierlevi, Sulfalobus acidocaldarius, Sulfolobus ВС и Sulfolobus solfactaricus.

А также тем, что видом микроорганизма, переваривающего сульфиды, является вид Thiobacillus ferrooxidans,
А также тем, что вид микроорганизма, переваривающего сульфиды, представляет собой вид Thiobacillus thiooxidans.

Также тем, что видом микроорганизма, переваривающего сульфиды, является вид Leptospirillum ferroxidans.

Также тем, что видом микроорганизма, переваривающего сульфиды, является смесь видов микроорганизмов.

Также тем, что видом микроорганизма, переваривающего сульфиды, является смесь видов Thiobacillus thiooxidans, Thiobacillus ferrooxidans и Leptospirillum ferroxidans.

Также тем, что соотношение эквивалента золота (золото/тонну) трудновосстанавливаемой сульфидной руды, разделенного на содержание серы в руде (в %), составляет приблизительно менее 0,7.

Также тем, что материал трудновосстанавливаемой сульфидной руды разделяют на первую порцию, которая составляет от приблизительно 5% до приблизительно 95%, по весу материала трудновосстанавливаемой сульфидной руды, и вторую порцию, которая составляет от приблизительно 95% до приблизительно 5% по весу вышеназванного материала.

Также тем, что первую порцию переваривают видом Thiobacillus ferrooxidans в реакторе биоокисления в течение периода от приблизительно 16 до приблизительно 96 часов при рН от приблизительно 0,7 до приблизительно 2,2.

А также тем, что первую порцию переваривают видом Thiobacillus ferrooxidans в реакторе биоокисления в течение периода от приблизительно 16 до приблизительно 96 часов при рН от приблизительно 1,1 до приблизительно 1,7.

А также тем, что обезвоженный продукт реактора биоокисления агломерируют.

А также тем, что обезвоженный продукт реактора биоокисления агломерируют посредством применения битумного агломерирующего агента.

Также тем, что биологически переваренный твердый продукт кучи смешивают с щелочным агентом перед обработкой его выщелачивающим агентом.

Также тем, что биологически переваренный твердый продукт кучи нагревают до температуры от приблизительно 50 до 60^oС в течение приблизительно 1 часа до 12 часов перед обработкой его выщелачивающим агентом.

Также тем, что биологически переваренный твердый продукт кучи обрабатывают в резервуаре цианидным выщелачивающим агентом.

Также тем, что биологически переваренный твердый продукт кучи формируют в кучу и обрабатывают ее цианидным выщелачивающим агентом.

Некоторые дополнительные и часто предпочтительные процедуры, которые применяются в вышеописанном способе, включают агломерирование обезвоженного продукта реакции биоокисления, полученного на стадии (4), и/или регенерирование неблагородных металлов из раствора кислоты, полученного в результате обработки кучи жидкой суспензией акклиматизированных видов микроорганизмов, переваривающих сульфиды, применяемой на стадии (6), и/или обработку биологически переваренного твердого продукта кучи, регенерированного на стадии (7) агентом, выщелачивающим благородные металлы для того, чтобы регенерировать содержание благородного металла из вышеупомянутого биологически переваренного твердого продукта кучи.

Краткое описание чертежей
На фигуре 1 изображают схему прохождений цикла предпочтительного направления способа этого патентного описания.

Подробное описание изобретения
С целью иллюстрации фиг. 1 описания изображает в основном непрерывный способ 10, с помощью которого данный источник трудновосстанавливаемой сульфидной руды 12 рассматривают как существующий в форме шлама вышеназванной руды. Такой шлам получают из необработанной руды или из продукта(ов), полученного посредством разнообразных операций: предшествующего дробления, разделения и/или концентрирования. В одном особенно предпочтительном воплощении этого изобретени, источником трудновосстанавливаемой сульфидной руды 12 оказывается продукт флотации предшествующего процесса флотации.

Как изображают на фигуре 1, материал, который представляет источник трудновосстанавливаемой сульфидной руды 12, разделяют на, по крайней мере, две отдельные порции. К тому же это разделение осуществляют или непрерывно, или периодически. Например, на фигуре 1 изображают поток 14 шлама сырья трудновосстанавливаемой сульфидной руды, который разделяют на два изолированных и отдельных потока 16 и 18, с образованием соответственно первой порции руды и второй порции такой руды. Первый поток 16 (первая порция) направляют в реактор биоокисления 20. Второй поток 18 (вторая порция) размещают около реактора биоокисления 20. Первая порция трудновосстанавливаемой сульфидной руды, которую доставляют через поток 16 в реактор биоокисления 20, взаимодействует там (предпочтительно в течение периода времени от приблизительно 16 часов до приблизительно 96 часов) с одним или более видами микроорганизмов, способных окислять и иным способом переваривать, по крайней мере, порцию сульфидного компонента трудновосстанавливаемой сульфидной руды, содержащейся в первой порции.

Оказывается, некоторые концентраты трудновосстанавливаемой сульфидной руды (например, магнитный колчедан) легче окисляются и из них высвобождают содержание благородного металла за период менее 16 часов (например, приблизительно за 8 часов). Наоборот, для концентратов других руд, например концентратов колчедана и мышьякового колчедана, и особенно концентратов, которые получают из минерального халкопирита, для биоокисления требуется время уже 6 дней. В одном из наиболее предпочтительных направлений этого изобретения процесс биологического переваривания, проводимый в реакторе биоокисления 20, осуществляют с помощью вида Thiobacillus ferrooxidans в течение периода от приблизительно 16 до приблизительно 96 часов при рН от приблизительно 0,7 до приблизительно 2,2 (и более предпочтительно, при рН от приблизительно 1,1 до приблизительно 1,7). Индивидуальность микроорганизма(ов), переваривающего сульфиды, как таковых обуславливает то, что во время этого процесса биоокисления микроорганизм не только имеет (имеют) возможность переваривать сульфиды, которые закрывают содержание благородного металла руды, он (они) также во время его (их) репродуктивного процесса клеточного деления имеет (имеют) возможность акклиматизироваться к сульфидной "диете", обеспеченной особой трудновосстанавливаемой сульфидной рудой данных способов.

Также следует понимать, что используют ряд резервуаров биоокисления (20А, 20В, 20С и так далее, не представленых на фигуре 1) в соответствии с определенными местными требованиями и потребностями. Действительно, во многих предпочтительных воплощениях данного изобретения применяют больше одного такого реактора биоокисления, даже если только один изображен на фигуре 1. Такие реакторы биоокисления наиболее предпочтительно используют скорее в параллельных циклах, чем в серии циклов. То есть этот способ в основном не требует, чтобы продукт реактора биоокисления загружали в другой реактор биоокисления прежде, чем полученный продукт отправят (через линию 22) в резервуар сгущения/перемешивания 24, в котором полученную в результате систему биоокисления смешивают со второй порцией трудновосстанавливаемой сульфидной руды. Шлам трудновосстанавливаемой сульфидной руды, введенный в реактор биоокисления 20, предпочтительно перемешивают с помощью некоторых соответствующих механических устройств, не показанных на фигуре 1, например с помощью механических приводных мешалок или распределяемой воздушной струи, так, что твердые компоненты трудновосстанавливаемой руды сохраняются в суспензии. Воздух или кислород также распределяют в реакторе биоокисления 20, чтобы обеспечить необходимым растворенным кислородом, когда процесс переваривания, проводимый в нем, осуществляют аэробные бактерии.

Также в реактор биоокисления 20 добавляют питательные вещества, такие как азот, фосфат, карбонат и калий в тех формах, концентрациях и способах, которые известны в данной области. Кроме того, так как в процессе биопереваривания, проводимого в реакторе биоокисления 20, образуется тепло, предпочтительно обеспечить теплообменником (например, охлаждающим змеевиком) сохранение температуры реактора 20 при температуре, которая поддерживает жизнь используемых видов микроорганизмов. В случае Thiobacillus ferrooxidans, например, такую температуру реактора предпочтительно поддерживают в диапазоне от приблизительно 30^oС до приблизительно 45^oС, и более предпочтительно при температуре приблизительно 40^oС.

рН шлама в реакторе биоокисления 20 поддерживают добавлением кислоты, извести или известняка в вышеназванный реактор так, что рН материала сохраняют на соответствующем уровне, например, между приблизительно 0,7 и приблизительно 2,2 (более предпочтительно величина рН составляет от приблизительно 1,1 до приблизительно 1,8) в тех случаях, когда употребляют виды Thiobacillus ferrooxidans в качестве бактерий, переваривающих сульфиды. В любом случае, известь или известняк более предпочтительно добавляют к материалу в реакторе 20 в виде шлама гашеной извести или известняка.

После проводимого в реакторе 20 процесса биопереваривания, протекающего в течение некоторого предписанного времени, порцию полученного продукта биоокисления (включающего частично окисленную трудновосстанавливаемую сульфидную руду, суспензию микроорганизмов, переваривающих сульфиды, растворенный кислород, пищу для микроорганизмов и отработанные продукты и так далее) переносят (например, посредством слива) в резервуар сгущения/перемешивания 24.

В еще одном предпочтительном направлении данного изобретения, порцию (например, от приблизительно 5 до приблизительно 95%, но более предпочтительно приблизительно одну половину) полученной системы биоокисления, произведенной в реакторе биоокисления 20, смешивают со второй порцией неокисленной руды (например, флотационный концентрат) в резервуаре сгущения/перемешивания 24, который достаточно большой для того, чтобы также служить в качестве уравнительного резервуара, который требуется до процедур обезвоживания или фильтрации, описываемых в дальнейшем. Это перемешивание в резервуаре сгущения/перемешивания 24 способствует как предварительному подкислению, так и инокулированию объединенного материала до его обезвоживания. При смешивании неокисленного материала, содержавшегося во второй порции трудновосстанавливаемой сульфидной руды, с продуктом биоокисления из реактора биоокисления 20 также получают материал, который впоследствии фильтруется значительно легче, чем несмешанный продукт биореактора. В некоторых предпочтительных воплощениях данного изобретения в реактор биоокисления 20 непрерывно подают новое питание через загрузочную линию 16. В реакторе биоокисления 20 эту новую пищу засевают активными бактериями, а посевной материал и частично окисленную пищу перемещают из биореактора 20 в резервуар сгущения/перемешивания 24 через линию 22. Размер реактора биоокисления 20 и норма питания в реакторе определяют время удерживания в реакторе и, следовательно, определяют степень окисления, которое происходит в реакторе биоокисления 20.

Предпочтительно, резервуар сгущения/перемешивания 24 служит, главным образом, местом смешивания материалов, содержавшихся первоначально в первой и второй порциях трудновосстанавливаемой сульфидной руды. Если требуется, этот резервуар 24 (или линию 26, ведущую от него) используют также для сгущения материала, составляющего полученную систему биоокисления. Эту операцию сгущения завершают, например, добавлением сухой или "высушенной" формы данной трудновосстанавливаемой руды в резервуар перемешивания 24 или более предпочтительно на линию 26, по которой сгущенный компонент шлама удаляют из названного резервуара 24, например, по линии 25. Таким образом, резервуар 24 представляет собой или "сгуститель", или "камеру смешивания", или резервуар сгущения/перемешивания для целей этого патентного описания и соответственно часто упоминается как "резервуар сгущения/перемешивания". Оставляя терминологию в стороне, поток 18 трудновосстанавливаемой руды, который был размещен около реактора биоокисления 20, наиболее предпочтительно доставляют непосредственно в резервуар сгущения/перемешивания 24 (в противоположность доставляемому по линии 22) так, что материалы, содержащиеся в потоках 18 и 22, лучше смешиваются.

Жидкий материал (бактериальная суспензия) слива из резервуара сгущения/перемешивания 24 (например, слив, получающийся от добавления высушенного материала через линию 25) применяют (например, через линию 27) в способе кучного выщелачивания 32, более полно описываемом в дальнейшем. Остаток жидкого материала, перемешенного из резервуара сгущения/перемешивания 24, утилизируют другими способами (например, его нейтрализуют известью, сгущают и освобождают), которые не представлены в фигуре 1. Подобным образом раствор после этого процесса нейтрализации повторно используют в способе или направляют в сливной бассейн (не показывают на фигуре 1). Согласно этому твердые материалы после такой стадии нейтрализации/сгущения используют предпочтительно в сочетании с размещением отходов флотации и цианирования с помощью непрерывных циклов, которые не представляют на фигуре 1.

Это патентное описание также рассматривает добавление других микроорганизмов в резервуар сгущения/перемешивания 24. Эти добавленные микроорганизмы могут быть из тех же видов, которые применяют в реакторе биоокисления 20, или они могут быть из совершенно других видов. Резервуар сгущения/перемешивания 24 также снабжают соответствующими инструментами и материалами, необходимыми для питания, перемешивания, контроля за температурой и так далее микроорганизмов, применяемых в названном резервуаре 24.

В любом случае, полученный более полноинокулированный продукт трудновосстанавливаемой сульфидной руды затем обезвоживают, чтобы получить обезвоженный продукт биоокисления. Как ранее отмечали, это обезвоживание происходит в резервуаре сгущения/перемешивания 24 посредством введения относительно сухого материала через линию 25 или, в более предпочтительном направлении этого способа, это обезвоживание осуществляют посредством перевода полученного более полноокисленного продукта трудновосстанавливаемой руды через линию 26 в изолированный и отдельный процесс обезвоживания 28. Здесь этот процесс обезвоживания завершают добавлением относительно "высушенного" или более концентрированного компонента, такого как более концентрированная руда, к полученному более полно окисленному продукту трудновосстанавливаемой руды (например, через линию 29), или его завершают фильтрованием воды из более полно окисленного продукта трудновосстанавливаемой руды.

В любом случае, этот процесс обезвоживания создает твердый компонент S и жидкий компонент L, который включает жидкую суспензию микроорганизмов, переваривающих сульфиды. Жидкий компонент L пускают через линию 30 в кучный процесс биовыщелачивания 32, где его используют для обработки материала, содержащегося в упомянутой куче.

Твердые компоненты, полученные посредством процесса обезвоживания 28, пускают непосредственно (через линию 35) в кучный процесс биовыщелачивания 32, или, более предпочтительно, их направляют (через линию 34) в агломерационный агрегат 36. Предпочтительно стадию агломерации (если ее применяют) осуществляют посредством смешивания обезвоженного продукта со связующим агентом (например, битумом, различными полимерами и так далее), наиболее предпочтительно в глиномялке, агломерационном барабане или ремне для образования гранул, которые не вальцуют, если жидкий компонент L последовательно наносят на них. Агломерированный материал затем пускают (через линию 38) в кучный способ биовыщелачивания 32. Предпочитают агломерированные формы, так как они допускают увеличенную перколяцию и/или поток воздуха через биологически выщелачиваемый материал кучи. Это существенно уменьшает время, необходимое для кучного способа биоокисления.

Высоту кучи варьируют для достижения оптимальной перколяции и скоростей потока воздуха. Несмотря на то, агломерирован он или нет, материал, полученный из твердого компонента S в процессе обезвоживания, затем нагромождают на подложку кучи биоокисления в неагломерированной или агломерированной форме. Высоту кучи изменяют, чтобы увеличить перколяцию и скорость потока воздуха. Обработка материала после кучного биовыщелачивания жидким компонентом L из способа обезвоживания 28 (и предпочтительно, с жидким сливом из резервуара сгущения/перемешивания 24) и посредством способа биоокисления 32, то есть биоокисления сульфидного компонента материала, содержащегося в твердых компонентах, полученных после процесса обезвоживания 28, дает кучный твердый биологически переваренный продукт, который в конечном итоге пускают (через линию 40) в процесс выщелачивания (такой как процесс планирования 42, изображенный на фигуре 1). Процесс биоокисления 32 усиливают применением растворов, содержащих бактерии, полученных из рециркулирующего слива раствора, полученного в процессе кучного биовыщелачивания 32.

Этот слив раствора также содержит популяцию активных бактерий. Следовательного, его рН предпочтительно поддерживают между 0,7 и 2,2 (более предпочтительно между 1,1 и 1,8), предпочтительно посредством использования кислоты, извести или известняка, когда необходимо. Предпочтительно этот раствор слив, через рециркулирующую линию 33 повторно окисляют в продуваемом воздухом реакторе 37, в который добавляют воздух (и дополнительную пищу). Аэрированный раствор затем предпочтительно возвращают через линию 39 для орошения в кучном способе биовыщелачивания 32. В действительности Fe²⁺ и As³⁺ в сливе раствора окисляются в реакторе-насытителе 37 до Fе³⁺ и As⁵⁺. Это делает эти шламы приемлемыми для эффективной нейтрализации. Сливной раствор также содержит высокие концентрации неблагородных металлов, таких как As³⁺, которые достигают таких уровней, что оказываются токсичными для бактерий.

Следовательно, предпочтительно контролировать уровни Fe³⁺ и As⁵⁺ в этих растворах, а при необходимости из этого отбирают порции для нейтрализации и заменяют новым раствором, если концентрации таких металлов становятся выше допустимых уровней. Раствор слива также содержит другие неблагородные металлы, такие как свинец, цинк и так далее, которые регенерируют посредством направления рециркулированного сливного раствора из устройства биоокисления 32 (через линию 33) в агрегат экстракции неблагородных металлов 44, согласно способу изображенному на фигуре 1. Необязательно кислотный раствор (например, через линию 44) удаляют из реактора-насытителя 37 и направляют в агрегат кислотной нейтрализации 48. К тому же, такое регенерирование, осуществляемое посредством применения любого количества процедур (например, экстракция растворителем, регенерирование смолой и так далее), известны специалистам в данной области.

Биокучу (или биокучи), которые применяют в способах заявителя, сооружают согласно методам, применяемым для сооружения общепринятых повторно используемых систем подложек для кучного выщелачивания цианидом. В любом случае, как только твердый компонент S укладывают (на подложку, используя способы, известные специалистам в данной области) в соответствующую кучу, борозды нанесения раствора предпочтительно размещают на вершине кучи и один или более растворов, обогащенных бактериями (наряду с соответствующей пищей), наносят на упомянутую кучу. Воздух также вводят через эти борозды в покрытии подложки, чтобы поставлять пищу, кислород, двуокись углерода и подобное в кучу (и охлаждают ее, если необходимо). После того как происходит достаточное окисление с учетом последующего регенерирования содержания металла из материала кучи, биологически переваренный твердый продукт кучи удаляют с подложки, чтобы завершить наиболее существенную часть описанного здесь способа. Согласно этого, биологически переваренный твердый продукт кучи нейтрализуют (например, посредством использования щелочного агента) и другим способом готовят для выщелачивания. На фигуре 1 это выщелачивание изображают как линию потока 40, который доставляет биовыщелачиваемый материал кучи из кучного способа биовыщелачивания 32 к цианированию 42.

Следует отметить, что, если в качестве выщелачивающего агента выбирают цианид, то часть этой процедуры включает высокотемпературную щелочную обработку материала кучи. Установлено, что такая процедура высокотемпературной щелочной обработки снижает расходование цианида посредством денатурации остаточного Rhodenese фермента, который присутствует в системе. Такая стадия нагревания также служит для других целей, таких как увеличение регенерирования серебра посредством превращения аргентогеросайтов (argentogerosites) в более поддающуюся выщелачиванию форму. Такую высокотемпературную щелочную обработку предпочтительно проводят посредством повторного шламирования материала кучи и нагревания его в резервуаре до температуры, колеблющейся между приблизительно 50 и 60^oС. Температуру шлама доводят до температуры и добавляют достаточное количество щелочного агента для создания рН, величина которого предпочтительно располагается в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 12. Щелочной шлам предпочтительно нагревают в течение приблизительно 1 и 12 часов. После такого нагревания к материалу добавляют достаточное количество щелочного агента для создания рН, величина которого предпочтительно колеблется от приблизительно 10 до приблизительно 12. Эти способы обычно завершают некоторые из наиболее предпочтительных "предобработок" данной трудновосстанавливаемой сульфидной руды согласно данному изобретению. Затем трудновосстанавливаемую руду подготавливают для обработки в общепринятом способе выщелачивания благородных металлов (например, способом цианирования) для того, чтобы солюбилизировать и, в конечном счете, регенерировать благородный металл, содержащийся в вышеупомянутой руде.

В качестве заключительного замечания относительно способов этого патентного описания следует понимать, что эффективность бактерий, используемых в этих способах сульфидного окисления, также повышают посредством одновременного применения многочисленных видов микроорганизмов. Например, применяют смеси бактерий, содержащие Thiobacillus thiooxidans, Thiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum ferrooxidans, Thermosulfidooxidans, Sulfolobus brierlevi, Sulfolobus acidocaldarius, Sulfolobus ВС и/или Sulfolobus solfataricus. В одном особенно предпочтительном направлении этого изобретения применяют смеси трех отдельных видов бактерий, а именно штаммов Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans и Leptospirillum ferrooxidans, для повышения общей эффективности этих способов. Thiobacillus ferrooxidans особенно эффективен при окислении сульфидного компонента трудновосстанавливаемых руд. Также они оказываются особенно предпочтительными при обработке руд мышьякового колчедана, так как при помощи избирательных методов и акклиматизации увеличивают резистентность к мышьяку Thiobacillus ferrooxidans от приблизительно 1 грамм на литр вплоть до 15 грамм на литр. Другие бактерии, переваривающие сульфиды, который используют в практике этого изобретения, включают виды Acidianus. Используют только их или в смеси из всех вышеупомянутых других бактерий, переваривающих сульфиды. Также следует отметить, что любой один или все из этих видов микроорганизмов добавляют в любой подходящий момент в общем процессе, например, в реактор биоокисления 20 и/или резервуар сгущения/перемешивания 24.

Хотя способы этого патентного описания представляют с упоминанием определенных предпочтительных направлений и специфических примеров, специалисты в данной области без труда оценят, что возможны многочисленные модификации и дополнения к этим способам без отклонения от духа и компетенции изобретения, как заявляют в дальнейшем. Например, в то время как способы данного изобретения описывают, главным образом, на примерах регенерирования золота и серебра из формы флотационного концентрата трудновосстанавливаемой сульфидной руды, эти способы одинаково применимы для регенерирования содержания другого благородного металла и неблагородного металла, обнаруженных в таких рудах (например, металлы группы платины), а также в других типах руд (медесодержащих руд) и в других физических формах (частицы дробленных руд).

Изобретение относится к гидрометаллургии. Содержащую металл трудновосстанавливаемую сульфидную руду разделяют на первую порцию и вторую порцию. Первую порцию подвергают частичному биоперевариванию микроорганизмом, переваривающим сульфиды, в реакторе биоокисления, в котором микроорганизм акклиматизируется. Частично переваренную руду затем смешивают со второй порцией. Полученный материал затем обезвоживают, биологически окисляют и подвергают процессу биовыщелачивания. Способ позволяет повысить экономичность процесса. 26 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Интегрированный резервуарный/кучный способ биоокисления для регенерирования металла из трудновосстанавливаемой сульфидной руды, включающий: (1) разделение материала трудновосстанавливаемой сульфидной руды на первую порцию и вторую порцию; (2) размещение первой порции в реакторе биоокисления для переваривания, по крайней мере, одним видом переваривающего сульфид микроорганизма сульфидного компонента первой порции для его биологического размножения и для акклиматизации к использованию исходного материала трудновосстанавливаемой сульфидной руды в качестве источника питания с получением в результате системы биоокисления; (3) смешивание порции полученной системы биоокисления, по крайней мере, с некоторым количеством второй порции в резервуаре сгущения/перемешивания для предоставления возможности акклиматизировавшимся видам переваривающих сульфид микроорганизмов, которые содержатся в полученной системе биоокисления, инокулировать сульфидный компонент второй порции и таким образом получить более полноинокулированный продукт трудновосстанавливаемой сульфидной руды; (4) обезвоживание более полноинокулированной системы продукта трудновосстанавливаемой сульфидной руды для получения обезвоженного продукта реактора биоокисления и жидкой суспензии акклиматизированных видов микроорганизмов, переваривающих сульфиды; (5) размещение обезвоженного продукта биоокисления в куче; (6) обработку кучи порцией жидкой суспензии акклиматизировавшихся видов микроорганизмов, переваривающих сульфиды; и (7) регенерирование биологически переваренного твердого продукта кучи из кучной системы биопереваривания. 2. Способ по п.1, в котором более полноинокулированный продукт трудновосстанавливаемой сульфидной руды обезвоживают фильтрацией. 3. Способ по п.1, в котором более полноинокулированный продукт трудновосстанавливаемой сульфидной руды обезвоживают добавлением сухой руды к более полноинокулированному продукту трудновосстанавливаемой сульфидной руды. 4. Способ по п.1, который дополнительно включает экстракцию раствором для регенерирования неблагородного металла из слива раствора, полученного из кучи. 5. Способ по п.1, который дополнительно включает обработку биологически переваренных твердых продуктов кучи агентом, выщелачивающим благородный металл, для солюбилизирования и регенерирования благородного металла из вышеупомянутого биологически переваренного твердого продукта кучи. 6. Способ по п. 5, в котором выщелачивание биологически переваренного твердого продукта кучи достигают выщелачиванием вышеназванного продукта цианидным выщелачивателем. 7. Способ по п.1, в котором металл представляет собой золото. 8. Способ по п.1, в котором металл представляет собой серебро. 9. Способ по п. 1, в котором металл представляет собой металл группы платины. 10. Способ по п.1, в котором металл представляет собой медь. 11. Способ по п.1, в котором металл представляет собой никель. 12. Способ по п.1, в котором вид микроорганизмов, переваривающих сульфиды, выбирают из группы, состоящей из Thiobacillus thiooxidans, Thiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum ferroxidans, Thermosulfidooxidans, Sulfolobus brierlevi, Sulfalobus acidocaldarius, Sulfolobus ВС и Sulfolobus solfactaricus. 13. Способ по п.1, в котором видом микроорганизма, переваривающего сульфиды, является вид Thiobacillus ferrooxidans. 14. Способ по п.1, в котором вид микроорганизма, переваривающего сульфиды, представляет собой вид Thiobacillus thiooxidans. 15. Способ по п.1, в котором видом микроорганизма, переваривающего сульфиды, является вид Leptospirillum ferroxidans. 16. Способ по п.1, в котором видом микроорганизма, переваривающего сульфиды, является смесь видов микроорганизмов. 17. Способ по п.1, в котором видом микроорганизма, переваривающего сульфиды, является смесь видов Thiobacillus thiooxidans, Thiobacillus ferrooxidans и Leptospirillum ferroxidans. 18. Способ по п.1, в котором соотношение эквивалента золота (золото/т) трудно восстанавливаемой сульфидной руды, разделенного на содержание серы в руде (%), составляет приблизительно менее 0,7. 19. Способ по п.1, в котором материал трудновосстанавливаемой сульфидной руды разделяют на первую порцию, которая составляет приблизительно 5-95%, по весу материала трудновосстанавливаемой сульфидной руды, и вторую порцию, которая составляет приблизительно 95-5% по весу вышеназванного материала. 20. Способ по п.1, в котором первую порцию переваривают видом Thiobacillus ferrooxidans в реакторе биоокисления в течение приблизительно 16-96 ч при рН приблизительно 0,7-2,2. 21. Способ по п.1, в котором первую порцию переваривают видом Thiobacillus ferrooxidans в реакторе биоокисления в течение периода приблизительно 16-96 ч при рН приблизительно 1,1-1,7. 22. Способ по п.1, в котором обезвоженный продукт реактора биоокисления агломерируют. 23. Способ по п.1, в котором обезвоженный продукт реактора биоокисления агломерируют посредством применения битумного агломерирующего агента. 24. Способ по п.1, в котором биологически переваренный твердый продукт кучи смешивают с щелочным агентом перед обработкой его выщелачивающим агентом. 25. Способ по п.1, в котором биологически переваренный твердый продукт кучи нагревают до температуры приблизительно 50-60^oС в течение приблизительно 1-12 ч перед обработкой его выщелачивающим агентом. 26. Способ по п.1, в котором биологически переваренный твердый продукт кучи обрабатывают в резервуаре цианидным выщелачивающим агентом. 27. Способ по п.1, в котором биологически переваренный твердый продукт кучи формируют в кучу и обрабатывают ее цианидным выщелачивающим агентом.