способ биоокисления минерального сырья
Классы МПК: | C22B3/18 с добавлением микроорганизмов или ферментов, например бактерий или морских водорослей C12S13/00 Способы, не предусмотренные в группах 1/00 |
Автор(ы): | Нора Хилда Панос[AR] |
Патентообладатель(и): | Личинг С.Р.Л. (AR), Биллитон Чили С.А. (CL) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-11-06 публикация патента:
20.12.1997 |
Назначение: изобретение относится к биотехнологии, а именно к способам биотехнологической обработки минеральных концентратов, угля или бедных руд. Сущность изобретения: способ включает обработку сырья кислотным реагентом и культурой микроорганизмов - биоокислителей, культивирование микроорганизмов на минеральном сырье, осушение минерального сырья и отделения продуктов биоокисления. 7 з.п. ф-лы.
Формула изобретения
1. Способ биоокисления минерального сырья для извлечения металлов, обессеривания угля или очистки ценных металлов, включающий последовательную обработку минерального сырья кислотным реагентом и культурой микроорганизмов-биоокислителей, культивирования микроорганизмов на минеральном сырье с последующим отделением продуктов биоокисления, отличающийся тем, что до отделения продуктов биоокисления осуществляют осушениее минерального сырья. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минерального сырья используют руды, минеральные концентраты или уголь. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с обработкой минерального сырья кислотным реагентом сырье дополнительно обрабатывают поверхностно-активным веществом. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что минеральное сырье дополнительно обрабатывают реагентами, удаляющими связанную воду. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют микроорганизмы - биоокислители, способные развиваться при 5 100oС. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве микроорганизмов-биоокислителей используют собственную микрофлору минерального сырья. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процессы обработки кислотным реагентом и осушения минерального сырья осуществляют циклически. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение продуктов биоокисления осуществляют посредством промывки, просеивания или любым другим известным путем.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способу, при котором минеральные соединения, содержащиеся в минеральных рудах или концентратах и представляющие собой субстраты для микроорганизмов, подвергают биоокислению для обеспечения возможности растворения и отделения указанных соединений. К настоящему времени доказано, что при помощи бактериальной обработки имеется возможность окисления следующих сульфидов пирита и марказита, пирротита, халькопирита, борнита, ковеллита, халькоцита, тетрагидрита, энаргита, молибденита, сфалерита, арсенопирита, реальгара, аурипигмента, кобальтита, пентландита, виоларита, бравоита, миллерита, плидимита, антимонита, марматита, галенита, геокронита. Известно (патент США 4729778, кл.C 22 B 3/00, 1988), что микробные культуры окисляют нерастворимые сульфаты либо прямо, либо косвенно. В случае прямого окисления разрушение кристаллической структуры сульфидного минерала происходит за счет ферментативных систем из живых микроорганизмов. Косвенное окисление сульфидных минералов связано с действием иона железа /Fe3+/, который в свою очередь является продуктом микробного (бактериального) окисления соединения двухвалентного железа и железосодержащих сульфидных минералов. В настоящее время микробное выщелачивание металлов происходит в виде различных процессов, которые зависят от масштаба и свойств используемого минерала. В данном случае микробное выщелачивание можно рассматривать как специализированную систему для подземной экстракции, заключающуюся в микробиологически усиленном растворении ценных металлов из разрабатываемых руд с сортами, находящимися в диапазоне от сверхкускового сорта до так называемого субмаргинального и субизмельченного сортов. Выщелачивающие растворы инжектируют в массу горной породы и фильтруют сквозь нее. По достижении растворения требуемых ценных металлов растворы собирают и перекачивают в установку для измельчения металлов. Следует отметить, что хотя различные способы выщелачивания, разработанные и внедренные в практику, обладают отличительными свойствами, все имеют один общий признак: руды или концентраты суспендируют, заливают и/или подвергают перколяции водным растворами таким образом, что микроорганизмы ограничивают водной окружающей обстановкой. Уголь содержит элементарную серу в различных количествах, главным образом в виде пирита. Сжигание угля приводит к превращению существующей серы в диоксид серы, который загрязняет атмосферу, вызывая кислотные дожди с последующим повреждением растительности и здоровья животных и человека. Для поддержания соответствующих уровней двуокиси серы в атмосфере в местах, где уголь сжигают в крупных масштабах, необходимо разрабатывать угли с низким содержанием серы в основном с общим содержанием серы ниже 1-1,5%Микробное выщелачивание сернистых соединений из угля до настоящего времени осуществлялось на практике вместе с аналогичными направлениями и с учетом критерия, принятого для микробного выщелачивания металлов, то есть микроорганизмы должны действовать в водной окружающей среде. Было доказано, что согласно известной технологии при десульфуризации угля эффективны несколько микроорганизмов. Однако при таких условиях этот процесс нельзя осуществить на практике в промышленном масштабе из-за продолжительного времени обработки и больших объемов обработки как сульфат низкой микробной активности. В настоящее время известно, что концентраты, содержащие пирит, арсенопирит и тонко диспергированное золото, в результате биовыщелачивания перед цианидированием растворяют большую часть сульфидных минералов и выход золота существенно увеличивается в результате последующего цианидирования. Предлагаемый способ включает сортировку минеральной руды или концентрата посредством количества кислоты, которое заранее определено как наиболее удобное для нейтрализации минеральной руды или концентрата, предотвращения уплотнения и обеспечения надлежащей кислотности для микроорганизмов, причем это количество кислоты предпочтительно содержится в минимально возможном объеме раствора (или концентрирование минеральной руды или концентрата в виде кислотных паров) с тем, чтобы гомогенно подкислить субстрат с одновременным введением минимально возможного количества воды в систему. Способ также включает добавление микробного прививочного материала, способного к окислению соответствующего минерального соединения (или обогащение собственной микробной флоры минеральной руды либо одновременно, либо независимо), предоставление возможности для спонтанной или вынужденной потери воды, которая может присутствовать в системе в результате испарения или сушки проходящим воздухом до тех пор, пока термодинамически доступная вода достаточно неблагоприятна для получения продуктов биоокисления в твердом состоянии, которые в свою очередь состоят из микробных колоний, и разделение продуктов биоокисления. Первая стадия взаимодействия биовыщелачивающих микроорганизмов с твердым минеральным субстратом (питательной средой) состоит в их соединении с поверхностью, после чего окисляемый субстрат подвергают биохимическому воздействию. Сцепление является характерным для минеральных соединений, которые представляют собой источник энергии, но такое сцепление не является частным и не всегда происходит в системах, пока еще используемых. Условия, которые позволяют или облегчают стабильное и эффективное сцепление, позволяют бактериям трансформировать субстрат и быстро размножаться, до этого не были объяснены. Из условий физиологических характеристик и развития, описанных ниже, ясно, что эти микроорганизмы обладают определенным гидрофобным характером. Другими словами, вода или по меньшей мере уровни содержания воды в обычных системах делают затруднительным стабильное соединение клеток к субстратам. Явления, которые имеют место при взаимодействии клеток и поверхности минеральных соединений или механизм разрушения решетки сульфидного минерала, не ясны. Хотя существуют различные теории, обычно полагают, что в этом взаимодействии действуют ферментативные механизмы. В таком случае препятствующие ферменты не следует разбавлять или смывать с реакционной поверхности. Способ реализуется следующим образом. Взвешенное и стерильное количество каждого имеющего отношения концентрата было помещено на чашки Петри и равномерно распределено по всей поверхности. После этого субстрат подвергли увлажнению раствором серной кислоты, наиболее подходящие объем и концентрация которого были определены для каждого конкретного случая, с принятием в расчет следующего критерия. Наиболее подходящий объем на единицу массы субстрата при рассмотрении представляет собой минимальный объем, который обеспечивает полное и гомогенное подкисление субстрата. Этот объем будет зависеть от физических и химических свойств каждого конкретного субстрата, а в случае пористых минералов может быть обеспечено подкисление через поры. Тем не менее объем должен быть как можно меньшим с тем, чтобы снизить потери времени, присущие дальнейшему обезвоживанию субстрата. Наиболее подходящая концентрация кислоты отвечает количеству кислоты, которое в наиболее подходящем объеме обеспечивает нейтрализацию минерала, предотвращает уплотнение, обеспечивает количество кислоты для эффективного размножения бактерий и предполагает возможные потери кислоты в результате испарения. Посевы были подвергнуты затравке штаммами и затем подвергнуты выдерживанию в термостате таким образом, чтобы облегчить быструю потерю за счет испарения воды, введенной в процессе подкисления. Во всех случаях, когда субстрат достигает сухого состояния по внешнему виду, размножение микробов, связанное с соответствующим биоокисленным твердым продуктом, было достигнуто в течение нескольких часов. Примеры I и 2 иллюстрируют количественные отличия биологической активности окисления металлического соединения в жидкой среде и в условиях низкого содержания воды. Пример I. Образец из натурального пирита с высокой степенью чистоты, содержащий, железо 43,5; сера 49,67; примеси 6,83 измельчали до размера частиц 100 меш и подвергали стерилизации в течение трех последующих дней с помощью пропускания водяного пара с использованием в качестве субстрата питательной среды. Был использован прививочный материал, соответствующий СМ штамму, предварительно приспособленный для размножения в пирите. Во всех случаях одновременно проводились соответствующие стерильные контроли. Биологическое окисление было исследовано в обычной жидкой смеси с добавлением аммиака или без его добавления в системе с низким содержанием воды в соответствии с основами данного изобретения. Биологическую активность определяли путем измерения содержания растворимого железа путем абсорбционной спектрофотометрии. Количество клеток было определено путем пересчета в посеве в агаризованной железистой среде. В жидкой среде опыт проводили в колбах Эрленмейера емкостью 300 мл, содержащих 5 г пирита, 95 мл раствора серной кислоты, с добавлением или без добавления 0,3 сульфата аммония, доведенного до pH 1,7. Содержимое подвергли затравке с помощью 5 мл культуры СМ штамма, содержащей 2
![способ биоокисления минерального сырья, патент № 2099432](/images/patents/373/2099008/183.gif)
![способ биоокисления минерального сырья, патент № 2099432](/images/patents/373/2099030/177.gif)
![способ биоокисления минерального сырья, патент № 2099432](/images/patents/373/2099008/183.gif)
![способ биоокисления минерального сырья, патент № 2099432](/images/patents/373/2099008/183.gif)
![способ биоокисления минерального сырья, патент № 2099432](/images/patents/373/2099008/183.gif)
Класс C22B3/18 с добавлением микроорганизмов или ферментов, например бактерий или морских водорослей
Класс C12S13/00 Способы, не предусмотренные в группах 1/00