高温浸出方法技术

一种实施生物浸出方法的方法包括步骤：形成主矿堆，培养至少一种在预定的温度范围内展现出生物浸出活性的微生物，监视主矿堆的温度，该温度至少是微生物浸出活性的结果，和至少在温度达到预定温度范围之前向矿堆接种已培养的微生物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种矿堆生物浸出方法，该方法在高温下实施，从而实现高的矿物氧化率。以下具体参照回收铜的黄铜矿矿石的浸出对本专利技术进行描述。这仅是以举例的方 式说明，在相关的情况下，本专利技术的原理可应用于其他矿石的浸出以回收金属。如果矿堆的温度在高温区，即高于60°C，并优选65°C至70°C，含有黄铜矿的矿堆 可得到有效地浸出。当生物浸出方法在矿堆中开始启动时，矿堆的温度为初始的环境温度。适宜的微 生物的活性所产生的能量使矿堆的温度渐渐升高，其中微生物是引入到矿堆中的或是在矿 堆中自然产生的。但是微生物的浸出活动在50°C至60°C的温度范围内急剧减弱，使得矿堆 的温度难以升高至60°C以上，这是高温培养激活的温度水平。这种现象严重降低了对黄铜 矿实施生物浸出方法的效率。附图的图1显示了在不同温度区域运转的微生物群的相对于时间的温度背景。在 正常的中温条件下，黄铜矿的溶解性非常差。特定的微生物能在更高温的区域生长，而这些 微生物对于在高温下保持高的Eh环境以便黄铜矿浸出至关重要。图2包括表示作为温度的函数的这些微生物的生长率或活性的曲线，曲线上标 记有AT、AC、AF和SM，分别表示嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillusthiooxidans)、喜 温嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)、嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)和金属硫化叶菌(Sulfolobus metallicus)。当温度升高到中高温(50°C 至60°C )时，能够在中温(最高至40°C )生长的微生物将会死亡。相似地，中等嗜热微生 物不能在高温下(高于60°C)生存，只有嗜热微生物才能在该温度区域内生长。因此，随着 矿堆内部温度的升高，使矿堆浸出环境发生从嗜中温微生物活跃向中等嗜热微生物活跃再 向嗜热微生物活跃的转变十分重要。如果微生物群体中的一个没有出现，微生物的演替将 不能成功发生，也就不能实现高温条件。图3显示了大量作为时间函数的热或温度波动曲线，它是在模拟矿堆浸出环境过 程中得到的。空气流AS被导入矿堆中，为微生物提供了氧气和二氧化碳。虽然要求空气流 对矿堆产生冷却效果，但为了保存热量，必须降低空气的流速。残液(raff inate)的液体流LS从矿堆中排出。通过残液排出的热量随残液的流 速而增加，再一次为了在高反应速度的情况下保存热量，必须降低残液的流速。由氧化微生物产生的热量(HG)随反应速度的升高而增加。曲线AH反映了矿堆中积聚的热量，而标记有AT的曲线反映了矿堆中的平均温度。图3中标记了 4个时间区域1-4。在区域2矿堆的温度具有一个明显的下降。尽 管此后温度升高(区域3)，但在区域4温度再次明显降低。在区域1，其中热量的产生HG 超过了热量的损失AH，矿堆温度快速升高。这就导致了矿堆温度随黄铁矿氧化的增加的升 尚o由上述内容可知，在黄铁矿矿石堆的生物浸出中显然存在一个重要问题，即必须小心地过渡矿堆中50°C -60°C的温度间隙，以保证矿堆温度达到高温区，进而黄铜矿易于 有效的生物浸出。 本专利技术的目的是提供一种操作矿堆生物浸出方法的方法，其至少部分针对上述方
技术实现思路
首先，本专利技术提供了一种实施生物浸出方法从含有金属的矿石中回收金属成分的 方法，该方法包括步骤由矿石形成主矿堆，培养至少一种在预定的温度范围内展现出生物 浸出活性的微生物，监视主矿堆的温度，该温度至少是主矿堆中微生物浸出活性的结果，和 至少在矿堆温度达到预定温度范围之前向主矿堆接种至少一种培养的微生物。培养的微生物可以是中等嗜热微生物或嗜热微生物，且可至少当矿堆温度处于中 温范围或中等高温范围时将其加入到主矿堆中。培养的微生物可以被以任何适合的方式加入到主矿堆中。在本专利技术的一个优选实 施方式中通过灌溉的方式将微生物加入。至少一种微生物可被在一个或更多个建立的反应器中培养。优选使用复数个反应 器，其中的每个用于建立单独的在特定的温度范围内具有活性的微生物接种体。对于黄铜 矿的生物浸出，上述温度范围选自这样的温度，该温度以下述温度值为中心或包含该温度 值25°C、35°C、50°C、55°C、65°C。可将单个菌株接种到主矿堆中，或将特定菌株的混合物接种到矿堆中。可以批量即不连续地，或连续地实施接种。当以连续的原则实施接种时，接种体可具有107个细胞/ml-101(l个细胞/ml的细 胞数量。通常，细胞浓度为108个细胞/ml-109个细胞/ml的水平。建立的(build-up)反应器可在靠近矿堆的位置工作。可向每个反应器中喷射空 气，并且可向空气中补充二氧化碳。二氧化碳的补充量可在0. 1%-5% v/v的范围内。可实施接种以保持主矿堆中的细胞量处于106_1012个细胞/吨矿石的数值。在本专利技术的一个变化中，代替直接从反应器进入矿堆，每个反应器中的接种体被 导入至充气的池中，在该池中存储并保持接种体。然后在必要时将池中的接种体加入到主 矿堆中。在本专利技术的第二个变化中，例如源自一个或更多个建立的反应器的接种体，根据 需要与酸一起，被加入到粉碎的矿石中，将接种过的矿石加入到主矿堆中，从而将接种体引 入到主矿堆。在本专利技术的另一形式中，在封闭的圆形结构中运行辅助堆，该辅助堆与主矿堆相 比规模较小。使用源自一个或更多个建立的反应器的或源自所谓的接种体池的接种体灌溉 所述辅助堆。将从辅助堆排出的浸出液回流于该辅助堆。因此该辅助堆充当为接种体产生 器，将该矿堆中其自身上附着有活性微生物的矿石加入到主矿堆中，从而将活性微生物引 入到主矿堆。在本专利技术的一个变形中，将中间浸出液，即从主矿堆中提取的且未被用于金属回 收过程的溶液，和使从主矿堆排出的富集浸出溶液经过金属回收过程而产生的残液回流至 主矿堆，从而提高主矿堆中活性细胞的数量。中间浸出液可具有106个细胞/ml-108个细胞/ml的细胞数量。残液可具有相似的细胞数量。根据需要可向残液中加入酸。可向主矿堆喷射补充有二氧化碳的空气，例如含0. 1% v/v的C02。根据本专利技术的不同方面，在此提供了一种矿堆生物浸出方法，其包括当矿堆的温 度为中温温度时，向矿堆加入氧化铁和硫的中等嗜热菌和嗜热菌的步骤，因此提高矿堆中 热量的产生速度，从而使矿堆温度升高至高温区。本专利技术还提供了一种用于至少从黄铜矿矿石中回收铜的矿堆生物浸出方法，其包 括由矿石形成矿堆，和此后在矿堆温度达到高温区之前，向矿堆中加入至少氧化铁和硫的 嗜热菌的步骤。附图说明参照附图以举例方式对本专利技术进行了进一步描述，在附图中图1、2和3在此之前已被引用，因此不再说明；图4所示为与时间相对应的温度曲线，其表明矿堆再接种的效果；图5图示了在进行接种工作时加入到矿堆的活性微生物的积累量，该积累量是时 间的函数；图6和7图示了刚接种和团块的矿石以及已接种并已经团块后的矿石分别在 25°C、35°C、50°C、55°C和65°C保持90天后的矿石中微生物的摇瓶微生物活性测试(shake flask microbial activity tests)白勺；图8为矿石样品中细胞浓度水平的条形图，其中细胞浓度为由RT PCR技术测定 的，分别对于低温温菌、高温温菌、中等嗜热菌、中等嗜热本文档来自技高网...

【技术保护点】
实施生物浸出方法以从包含金属的矿石中回收金属成分的方法，该方法包括步骤：由矿石形成主矿堆，培养至少一种在预定的温度范围内展现出生物浸出活性的微生物，监视主矿堆的温度，该温度至少是主矿堆中微生物浸出活性的结果，和至少在矿堆温度达到预定温度范围之前向主矿堆接种至少一种培养的微生物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】ZA 2007-10-31 2007/09458实施生物浸出方法以从包含金属的矿石中回收金属成分的方法，该方法包括步骤由矿石形成主矿堆，培养至少一种在预定的温度范围内展现出生物浸出活性的微生物，监视主矿堆的温度，该温度至少是主矿堆中微生物浸出活性的结果，和至少在矿堆温度达到预定温度范围之前向主矿堆接种至少一种培养的微生物。2.根据权利要求1所述的方法，其中培养的微生物是中等嗜热微生物，且至少当矿堆 温度处于中温范围时将其加入到主矿堆中。3.根据权利要求1所述的方法，其中培养的微生物是嗜热微生物，且至少当矿堆温度 处于中等高温范围时将其加入到主矿堆中。4.根据权利要求1所述的用于从黄铜矿中回收铜的方法，其包括步骤使用复数个用 于接种体建立的反应器，每个反应器分别用于在特定温度范围内具有活性的微生物，其中 的温度范围选自包含如下温度值的温度25°C、35°C、50°C、55°C和65°C，并将来自至少一 个反应器中的接种体加入到主矿堆中。5.根据权利要求1所述的方法，其中连续地使用接种体对主矿堆接种，其中接种体具 有IO7个细胞/ml-io1个细胞/ml的细胞数量，实施接种从而保持主矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：D道，JW斯特恩，SH米纳尔，
申请(专利权)人：BHP比尔顿有限公司，
类型：发明
国别省市：ZA[南非]