在堆摊生物浸析中的加速热量产生制造技术

在颗粒状黄铜矿矿物的堆摊上进行微生物浸析工艺，这通过如下来实现：至少当堆摊处于中温时将二氧化碳添加到被引导至堆摊的空气流中以刺激生长和在堆摊中获得足够高浓度的喜中温的微生物菌株，从而以超过从堆摊中热损失的速率的速率在中等高温下产生热量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在堆摊生物浸析中的加速热量产生
技术介绍
本专利技术一般性涉及堆积和堆摊浸出方法，在这里总称为堆摊浸出， 并且特别地涉及在堆摊内热量的产生以便在高温下实现金属回收。它特别适用于对于在矿物中含有较低浓度的总硫化物(即1-5%疏化 物)的堆摊来说超过60°C的热量产生。本专利技术特别参考含有黄铜矿的边缘性硫化铜矿物的浸析来进行描 述，但是可以理解的是这一仅仅是非限制性例子。本专利技术的原理能够以 与其它金属如镍、金、钴和锌的回收同等的效力来应用。 与次生的硫化铜矿物不同，黄铜矿在喜中温的细菌生物浸析条件下不容 易浸析，虽然黄铜矿堆摊浸析能够在高温下，优选超过55。C下成功地进 行。在堆摊中占优势的温度是热量产生和热损失/保持系数的最后结果。 热量产生主要是硫直接或间接微生物氧化成硫酸酯的结果。该微生物也 被要求将二价铁转化成三价铁并因此控制该溶液氧化还原电位。大部 分的硫和因此该热量产生能力典型地与在矿物中所含的黄铁矿有关。随着在堆摊中温度的提高，在相继的温度范围中顺序地存活的生物 浸析用微生物的群体是所需要的。这是需要的，因为在堆摊启动时在 环境温度下占该群体的主导地位的微生物不能生长并且有助于在高温 下的生物浸析过程。该顺序的群体已知是存在的并且包括选自各温度 类别的下列古菌(archaeal)和细菌种属中的种类喜中温环境温度-45°C:嗜酸硫杆菌属Uc/c/"/no^c/〃w)，钩端螺旋菌属 (Z^/^os/ zW〃wm)， 石危片干菌属(77n'o6acz'〃w力，酸小4干菌属64c/J/m/croZ)/wm j 石危4t^干菌属(Sw//o6ac/〃us ),.纟失原体属f _FerTO/ /(XS*ma fFemj^/osma)人亚 铁杆菌属广/^r^mcro^wm y> , 嗜酸菌属，脂环酸芽孢杆菌属中等适高温45 。C -60 。C : 嗜酸硫杆菌属(Jc油Y/n'oMcz'〃w力，硫杆菌属 (7Tz,'oZ^"'〃us)， 酸小杆菌属 f爿c/Wmz'craZ)/wm ^ , 石危杆菌属5fiSW/o6a"'〃z^入铁原体属f Fem / /a雄"(Fer一/a纖a)), 热原体属 (7T2ew2o^/^wa),月旨环酸芽孢杆菌属f71//c^c/o6ac/〃z^ J ,亚铁杆菌属适南温>60°C:硫叶菌属(Sw/yb/o^力，嗜酸两性菌属64c/t/^m^入金属 球菌属(她fa〃ayp/2aera),铁原体属(Fem^/w顧(T^一/"扁"」入热原 体属(r/ze，op/os"脂)。在堆摊中的微生物活性取决于还原硫和铁的能源的可利用性，取决 于作为电子受体的氧和作为自给营养的生物浸析用微生物的碳源的二 氧化碳的存在，和取决于微量营养素和大量营养素如钾、铵和磷酸盐的 可利用性。在堆摊生物浸析方法中空气被供应到堆摊的底部以及随着空气流 迁移向上穿过堆摊，氧气和二氧化碳被生物浸析用微生物消耗。在堆 摊内这些气态成分(02和C02)的浓度因此与堆摊内的高度有关，而微生 物所需要的能源(还原硫和铁，也称为在矿物中的可氧化等同物)是从矿 石原料获得的并且不主要取决于在堆摊内的位置而是随时间而变，归因 于消耗。可氧化等同物用于指利用氧气所进行的任何矿物氧化反应。 在典型的堆摊浸出应用中从矿物氧化反应获得的热量产生已发现对应 于约400 kJ的能量/每摩尔的所消耗氧的一种值，与被氧化的矿物类型 相对无关的一种^t。从以上明显看出，支配微生物生长的主要因素是1. 可氧化的化合物(还原的铁和硫)在矿物中的存在。这些化合物也 被称为可氧化的等同物；2. 在堆摊中二氧化碳的现时浓度；和3. 在堆摊中氧气的现时浓度。热损失速率。后一;素是由大气条件，穿过堆摊的气流速率，灌:率 和现时堆摊温度所决定的。附图说明图1以图形描绘了在平均堆摊温度每日的 提高或降低与现时堆摊温度和热量产生速率之间的关系。在任何给出 的现时堆摊温度下，有一个为了维持该平均堆摊温度和确保堆摊不冷却 所需要的阈值产生速率。典型的阈值曲线示于图2。 如果该热量产生 速率高于这一阈值，则堆摊中的平均温度提高，而较低的热量产生速率6导致在堆摊中平均温度的下降。如果该气流速率是足够的，则在堆摊中氧气的浓度通常不会下降到 足够低以致于抑制微生物生长或活性的值。因此，微生物生长和因此热 量产生的主要控制因素是二氧化碳浓度以及剩余和可使用的可氧化等 同物在该矿物中的存在和浓度。尽管对于黄铜矿浸析的情况而言二氧化碳的存在对于微生物活性 一般是重要的，但是，问题在于在中等高温的细菌生长区域中克服约55。C的温度(这一值用作生长速率活性的降低的例证，它最显著地从52°C 至58。C发生)。由于较差的微生物生长，在这一温度下二氧化碳消费是 极低的，和二氧化碳因此在整个堆摊中是可易于地利用的，即使使用未 补充的空气。因此不怎么有效的是试图通过依赖于二氧化碳补充来克 服55。C阈值。在这一温度下二氧化碳限制不是问题。本专利技术的目的是克服，至少部分地克服，这一温度阈值问题。本专利技术概述本专利技术提供了在微生物堆摊浸出操作中，在中等的高温下提高在堆 摊中产生的热量的水平的方法，该方法包括在中温下在堆摊中刺激微生 物生长的步骤。空气的气流可以引导至该堆摊，优选在堆摊的底部，以及刺激微生 物生长的步骤可通过向气流中添加二氧化碳来实现。优选，当堆摊中 的温度处于或接近于环境温度时，开始通过向气流中添加二氧化碳或相 反方式(otherwise)所进行的微生物生长的刺激。该方法可以包括监测在离开堆摊的气流中二氧化碳的浓度和对此 作出响应，控制二氧化碳向被引导至该堆摊的气流中添加的两个步骤。从文献中获知，在堆摊中占优势的一般喜中温的微生物群体的半饱 和含量是在0.02到0.05% v/v CCb范围内(参考文件l)。以此作为指南， 希望在本专利技术的方法中二氧化碳的出口浓度(exit concentration)应该维 持高于该半饱和点，即在0.02 - 0.05% v/v C02范围内。这一数值和在 微生物生长上的动力学响应应该理想地在各情况下通过实验来测定，因 为这些因素取决于特定的微生物接种组成和从尾矿与返回到堆摊的酸 性提余液之间的相互作用所释放的二氧化碳的量，该酸性提余液是从堆 摊中排出的富集液体溶液(pregnant liquid solution)中抽提金属内含物 所产生的。由于分解和在堆摊中微生物量的下降，也释放一些二氧化尽管强调的是C02补充，但是，由于在Or限制发生之前在堆摊中 C(V抑制的生长动力学的可能性很可能存在，氧气监测和控制可以按类 似方式考虑以便维持在堆摊中02浓度高于5%(v/v)。根据本专利技术的不同方面，提供操作堆摊生物浸析过程的方法，该方度的喜中温的微生物菌抹的步骤，该微生物菌抹在中等的高温下显示出生热量。ii允许堆摊温度^高到高于55:C阈值:之后由中等适高温微生 物和由适高温微生物产生的热量逐渐占优势。 附图的简述本专利技术进一步参考附图来举例说明，其中图1和2是在生物浸析过程中和已经在本文前文中提及的在堆摊中 各种参数的图示表述；图3描绘了其中实施本专利技术方法的堆摊；和图4和5是分别在普通堆摊中和在使用本专利技术的原理的堆摊中C〇2 和02本文档来自技高网...

【技术保护点】
在微生物堆摊浸出操作中在中等的高温下提高在堆摊中产生的热量的水平的方法，该方法包括在中温的温度下在堆摊中刺激微生物生长的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：CA杜普莱西斯，SH明阿，
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]