回收金属的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于从水溶液或例如矿石和废料的固体原料中回收金属的方法。具体来说，本发明专利技术涉及一种使用微生物回收目标金属并且通过所述过程再循环耗尽的生长培养基或耗尽的浸滤剂的方法。

METHODS FOR RECOVERY OF METAL

The present invention relates to a method for recovering metals from aqueous solutions or solid raw materials such as ores and wastes. Specifically, the present invention relates to a method for recovering target metals using microorganisms and recycling depleted growth media or depleted leaching agents through the process.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】回收金属的方法专利
本专利技术涉及一种用于从水溶液或例如矿石和废料的固体原料中回收金属的方法。具体地说，在所述方法期间使用生物冶金技术。
技术介绍
全世界有大量含有痕量金属的材料，包括水溶液和固体材料。然而，由于相对于非金属基质，金属组分相对稀少，因此以有效、环境上安全的方式回收这些金属极具挑战性。举例来说，从水性液体废料流中去除毒性金属离子为广泛范围的工业的重大难题。类似地，随着用于开采和精炼原生金属的矿石等级降低，人们越来越关注从例如低级开采矿石、熔炼厂尾矿和电子废料的来源中获得金属。然而，从这些原料中回收金属常常在经济上令人望而却步。影响任何回收方法可行性的因素包括原料的金属浓度(和因此用于处理所需的原料的量)；耐火材料的存在；和所产生废液的体积。因此，替代溶液有了一席之地，其旨在减轻这些问题中的至少一些，从而提高从低级或顽固原料中回收金属的经济性。用于精炼金属的传统技术包括火法冶金和湿法冶金。在火法冶金中，在高温下(通常在合适的还原剂和/或催化剂存在下)熔炼原料。这需要大量的能量输入(和相关排放)，并且因此原料中需要有实际最小金属浓度。在湿法冶金中，原料用浸滤剂溶液处理，所述浸滤剂溶液将所需金属(特定地或以其它方式)浸出成离子或络合可溶形式。需要后续步骤以从溶液中回收目标金属(例如，电解沉淀)。视浸出的温度和压力要求而定，这种方法与火法冶金相比可处理更低级原料。需要考虑可能使用腐蚀性(例如酸性)或毒性(例如氰化物)溶液；原料处理期间任何溶液组分的消耗；和适当处理废液。火法冶金和湿法冶金技术不相互排斥，并且可在多个步骤中依序使用以精炼特定金属。从含有金的矿石中回收金为具有多种问题的湿法冶金方法的典型实例。带有金的矿石中的金的量已经下降超过一百年，由于更容易回收，通过大规模开采已耗尽了金含量较高的资源。因此，湿法冶金技术已用于从大体积的岩石中回收痕量金。已成功地使用基于氰化物的浸滤剂多年，但有着毒性问题和处理某些矿石类型的难题。废弃电子设备，例如来自计算机、手机、笔记本计算机和LCD显示器的印刷电路板也含有可观量的贵金属(包括金)。虽然已对使用火法冶金和湿法冶金方法从电子废料中回收金做出大量努力，但尚未取得可持续的成功。生物冶金为最新的方法，其使用微生物以在环境条件下从原料中暴露、浸出、结合和/或回收金属(Zhuang等人，《生物技术新见(CurrentOpinioninBiotechnology)》33，第327-335页(2015))。使用微生物可以进一步降低原料所需的最低等级，或者更好地实现对火法冶金和/或湿法冶金工艺耐火的原料的经济处理。然而，常见的权衡是反应时间：生物冶金通常需要数周至数年才能从原料中回收金属(例如使用硫还原细菌对耐火的铜矿石进行生物氧化)。本专利技术的目的为提供一种使用生物冶金技术回收金属的方法，其补充或替代传统的火法冶金和湿法冶金方法。希望这将导致从目前被忽视的低级或废弃金属流中获取价值，或者至少为公众提供这方面的有用选择。
技术实现思路
本专利技术响应于本领域的需要。本专利技术提供了从含有金属离子的水溶液或含有金属的固体原料中回收金属的方法。在第一方面中,本专利技术提供一种回收目标金属的方法，所述方法包含：(a)溶解步骤，其包含用浸滤剂溶解来自固体原料的目标金属以形成含有目标金属离子的水性富液；(b)培养步骤，其中微生物在生物反应器中的生长培养基中培养；(c)分离步骤，其包含将培养的微生物与生长培养基分离以得到耗尽的培养基和培养的微生物；(d)生物吸附步骤，其包含使培养的微生物与水性富液接触以使得至少一部分目标金属离子生物吸附到微生物上，其中所述微生物变得金属满载，并且所述水性富液变成贫液；(e)分离步骤，其包含将金属满载微生物与贫液基本上分离；和(f)回收步骤，其包含从金属满载微生物中回收目标金属；其中至少一部分耗尽的培养基或贫液返回到步骤(a)以用作用于溶解目标金属的浸滤剂或其中至少一部分贫液返回到步骤(b)以用作用于培养微生物的生长培养基。在一些实施例中，将至少一部分耗尽的培养基和贫液返回到步骤(a)以用作用于溶解目标金属的浸滤剂。在第二方面中，本专利技术提供一种回收目标金属的方法，所述方法包含：(a)溶解步骤，其包含用浸滤剂溶解来自固体原料的目标金属以形成含有目标金属离子的水性富液；(b)生物吸附步骤，其包含使微生物与水性富液接触以使得至少一部分目标金属离子生物吸附到微生物上，其中所述微生物变得金属满载，并且所述水性富液变成贫液；(c)分离步骤，其包含将金属满载微生物与贫液基本上分离；和(d)回收步骤，其包含从金属满载微生物中回收目标金属；其中至少一部分贫液返回到步骤(a)以用作用于溶解目标金属的浸滤剂。应了解，贫液可含有金属离子，并且在一些情况下甚至可包括目标金属离子。在一些实施例中，可以在返回到步骤(a)之前处理贫液以去除过量的金属离子或其它化合物。在一些实施例中，在返回到步骤(a)之前将至少一部分贫液与补充水混合。进一步认识到可能需要将其它组分添加到贫液中以使其可充当浸滤剂。举例来说，在其中浸滤剂为硫代硫酸盐或氰化物或硫脲或氯的某些实施例中，活性浸滤剂可能需要至少部分地再补给以使目标金属能够进一步溶解。优选地，其它组分选自以下的一种或多种：硫脲、硫代硫酸盐、硫氰酸盐、氰化物、卤素、硝酸、盐酸。优选地，用氯气处理贫液。优选地，气体通过贫液鼓泡。在某些实施例中，在返回到步骤(a)之前将其它组分添加到贫液中。另外或可替代地，可能需要处理贫液以调节pH、氧化还原电位(ORP)、温度或本领域技术人员可能已知的任何其它物理特性以使其成为合适的浸滤剂。在特定实施例中，至少25％的贫液返回到步骤(a)。在其它实施例中，至少35％，或至少45％，或至少55％，或至少65％，或至少75％，或至少85％，或至少95％的贫液返回到步骤(a)。在第三方面中，本专利技术提供一种回收目标金属的方法，所述方法包含：(a)溶解步骤，其包含用浸滤剂溶解来自固体原料的目标金属以形成含有目标金属离子的水性富液；(b)培养步骤，其中微生物在生物反应器中的生长培养基中培养；(c)分离步骤，其包含将培养的微生物与生长培养基分离以得到耗尽的培养基和培养的微生物；(d)生物吸附步骤，其包含使培养的微生物与水性富液接触以使得至少一部分目标金属离子生物吸附到微生物上，其中所述微生物变得金属满载，并且所述水性富液变成贫液；(e)分离步骤，其包含将金属满载微生物与贫液基本上分离；和(f)回收步骤，其包含从金属满载微生物中回收目标金属；其中至少一部分耗尽的培养基返回到步骤(a)以用作用于溶解目标金属的浸滤剂。在一些实施例中，在返回到步骤(a)之前将至少一部分耗尽的培养基与补充水混合。进一步认识到可能需要将其它组分添加到耗尽的培养基中以使其可充当浸滤剂。优选地，其它组分选自以下的一种或多种：硫脲、硫代硫酸盐、硫氰酸盐、氰化物、卤素、硝酸、盐酸。优选地，用氯气处理贫液。优选地，气体通过贫液鼓泡。在某些实施例中，在返回到步骤(a)之前将这些其它组分添加到耗尽的培养基中。另外或可替代地，可能需要处理耗尽的培养基以调节pH、氧化还原电位(ORP)、温度或本领域技术人员可能已知的任何其它物理特性以使其成为合适的浸滤剂。在特定实施例中，至少25％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种回收目标金属的方法，所述方法包含：(a)溶解步骤，其包含用浸滤剂溶解来自固体原料的所述目标金属以形成含有目标金属离子的水性富液；(b)培养步骤，其中微生物在生物反应器中的生长培养基中培养；(c)分离步骤，其包含将所述培养的微生物与所述生长培养基分离以得到耗尽的培养基和所述培养的微生物；(d)生物吸附步骤，其包含使所述培养的微生物与所述水性富液接触以使得至少一部分所述目标金属离子生物吸附到所述微生物上，其中所述微生物变得金属满载，并且所述水性富液变成贫液；(e)分离步骤，其包含将所述金属满载微生物与所述贫液基本上分离；和(f)回收步骤，其包含从所述金属满载微生物中回收所述目标金属；其中至少一部分所述耗尽的培养基或所述贫液返回到步骤(a)以用作用于溶解所述目标金属的浸滤剂或其中至少一部分所述贫液返回到步骤(b)以用作用于培养所述微生物的生长培养基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.03 NZ 7258991.一种回收目标金属的方法，所述方法包含：(a)溶解步骤，其包含用浸滤剂溶解来自固体原料的所述目标金属以形成含有目标金属离子的水性富液；(b)培养步骤，其中微生物在生物反应器中的生长培养基中培养；(c)分离步骤，其包含将所述培养的微生物与所述生长培养基分离以得到耗尽的培养基和所述培养的微生物；(d)生物吸附步骤，其包含使所述培养的微生物与所述水性富液接触以使得至少一部分所述目标金属离子生物吸附到所述微生物上，其中所述微生物变得金属满载，并且所述水性富液变成贫液；(e)分离步骤，其包含将所述金属满载微生物与所述贫液基本上分离；和(f)回收步骤，其包含从所述金属满载微生物中回收所述目标金属；其中至少一部分所述耗尽的培养基或所述贫液返回到步骤(a)以用作用于溶解所述目标金属的浸滤剂或其中至少一部分所述贫液返回到步骤(b)以用作用于培养所述微生物的生长培养基。2.根据权利要求1所述的方法，其中至少一部分所述耗尽的培养基与所述贫液返回到步骤(a)以用作用于溶解所述目标金属的浸滤剂。3.一种回收目标金属的方法，所述方法包含：(a)溶解步骤，其包含用浸滤剂溶解来自固体原料的所述目标金属以形成含有目标金属离子的水性富液；(b)生物吸附步骤，其包含使微生物与所述水性富液接触以使得至少一部分所述目标金属离子生物吸附到所述微生物上，其中所述微生物变得金属满载，并且所述水性富液变成贫液；(c)分离步骤，其包含将所述金属满载微生物与所述贫液基本上分离；和(d)回收步骤，其包含从所述金属满载微生物中回收所述目标金属；其中至少一部分所述贫液返回到步骤(a)以用作用于溶解所述目标金属的浸滤剂。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将其它组分添加到所述贫液中以使其可充当浸滤剂。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述其它组分选自以下中的一种或多种：硫脲、硫代硫酸盐、硫氰酸盐、氰化物、卤素、硝酸、盐酸。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述贫液用氯气处理。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中至少25％的所述贫液返回到步骤(a)。8.一种回收目标金属的方法，所述方法包含：(a)溶解步骤，其包含用浸滤剂溶解来自固体原料的所述目标金属以形成含有目标金属离子的水性富液；(b)培养步骤，其中微生物在生物反应器中的生长培养基中培养；(c)分离步骤，其包含将所述培养的微生物与所述生长培养基分离以得到耗尽的培养基和所述培养的微生物；(d)生物吸附步骤，其包含使所述培养的微生物与所述水性富液接触以使得至少一部分所述目标金属离子生物吸附到所述微生物上，其中所述微生物变得金属满载，并且所述水性富液变成贫液；(e)分离步骤，其包含将所述金属满载微生物与所述贫液基本上分离；和(f)回收步骤，其包含从所述金属满载微生物中回收所述目标金属；其中至少一部分所述耗尽的培养基返回到步骤(a)以用作用于溶解所述目标金属的浸滤剂。9.根据权利要求8所述的方法，其中将其它组分添加到所述耗尽的培养基溶液以使其可充当浸滤剂。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述其它组分选自以下中的一种或多种：硫脲、硫代硫酸盐、硫氰酸盐、氰化物、卤素、硝酸、盐酸。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述贫液用氯气处理。12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中至少25％的所述耗尽的培养基返回到步骤(a)。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述水性贫液含有小于1ppm的所述目标金属。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中从所述水性富液到所述微生物的所述目标金属的浓度系数大于5。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述生物吸附步骤中，所述微生物与所述水性富液接触约0.5到48小时。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述目标金属是金。...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·巴克，O·克鲁斯，
申请(专利权)人：新技术管理创新公司，
类型：发明
国别省市：新西兰,NZ