SE518939C2 - Biolakning av sulfidiska material - Google Patents

Description

518 939 v ø ø v 1 e u n u I v. metallutbyten skall kunna uppnås. Biolakning måste således ske vid förhöjda temperaturer för att påskynda laktörloppet till rimligt långa tider.

Biolakning av olika typer av sulfidiska material med användning av olika typer av mikroorganismer beskrivs i vår tidigare US-A-5 397 380 och grundläggande bak- inom detta område kan hittas exempelvis i AU-A-11201/92, CA-A-1 023 947 och US-A-4 571 387.

För att påskynda förloppet och därvid öka verkningsgraden för metallutvinningen under rimliga laktider måste man således laka vid förhöjda temperaturer med användning av speciella termotoleranta (termofila) bakteriekulturer, såsom exempelvis föreslagits i WO 92/ 16669, som beskriver lakning av refiaktära sulfidmaterial.

Aktuella bakteriekulturer kan med hänsyn till deras förmåga att motstå förhöjda temperaturer indelas i tre grupper, nämligen mesofila, exvis Thiobacillus ferrooxidans, med ett användningsområde upp till som högst 40°C, moderat termofila (termotoleranta) med ett användningsområde upp till ca 50-55°C och extremt termofila av vilka någon kan användas ända upp till ca 90°C, men av vilka de flesta är utmärkta vid 65-70°C.

I den vetenskapliga litteraruren har under senare tid presenterats ett flertal undersökningar, där olika terrnotoleranta kulturer har använts vid biolakning av olika sulfidmaterial. Exempel härpå är E.B.Lindström et al: J. Ind. Microbiol. (1990) 5:3 75-382, som redogör för försök med lakning av arsenikkis med hjälp av extremt termofila SulfiJlobus-kulmrer; O.H.Tuovinen et al: Appl. Environ.

Microbiol. (1994) 60: 3268-3274, som behandlar försök med lakning av arsenikkis med mesofila och moderat tennotoleranta bakterier; Å.Sandström et al: Hydrometallurgy (1997) 46: 181-190, som avhandlar biolakning av sulfidmalmer med samma typ av bakterier som tidigare referens samt K.B.Hallberg et al: Appl.

Microbiol. Biotechnol. (1996) 45: 212-216, som avhandlar toxiciteten hos arsenik vid högtemperatur-biolakning av guldinnehållande arsenikkis.

Det har under användning och försök med extremt termofila mikroorganismer, exempelvis av typ Sulfolobus metallicus, kunnat konstateras, bl a i flera av ovan nämnda uppsatser, att närvarande arsenikinnehåll i materialet begränsar möjligheten att använda biolakning vid förhöjda temperaturer, eftersom arseniken tenderar att ha en toxisk effekt på de extremt termofila bakteriekulturema, däremot inte alls i lika hög grad på de mesofila och moderat tennofila kulturema, och att denna toxicitet tilltar med koncentrationen av arsenik i materialet. Särskilt toxisk är härvid As(III), men tyvärr uppvisar även As(V) en sådan toxicitet att den inte kan tolereras i större mängder. Denna toxicitet yttrar sig i att bakterien ej kan förrnås att reproducera sig själv under lakningen, vilket den aimars gör vid för reproduktion gynnsamma betingelser och därför aldrig blir verksam. För att möjliggöra en sådan biolakning av arsenikhaltigt material tvingas man därför att kraftigt späda ut pulpkoncentrationen, vilket även kan utryckas så att pulptätheten, dvs förhållandet materialmängd/laklösningsvolym, måste hållas låg, så att den toxiska gränsen för kulturen ifråga med avseende pâ arsenik underskrids. Det inses att detta problem tyvärr har en starkt negativ inverkan på biolakningsprocessens ekonomi vad gäller upparbetning av arsenikhaltiga material.

Det är ett syfte med denna uppfinning att undanröja de problem som toxiciteten hos arsenik har på extremt termofila bakteriekulturer så att en ekonomiskt attraktiv process kan erbjudas för biolakning av arsenikinnehållande sulfidiska malmer och koncentrat av sådana.

I detta syfie har uppfinningen de drag och steg som specificeras i de tillhörande patentkraven. un: nu 518 939 4 Enligt uppfinningen blandas materialet först med en sur vattenlösning till bildning av en pulp och i ett första laksteg utlakas huvuddelen av arsenikinnehållet i materialet samt eventuellt även en del av dess metallinnehâll. Lakningen genomförs under oxidativa betingelser vid ett pH i pulpen under 2 i närvaro av verksamma mängder av mikroorganismer av mesofil och/eller moderat termofil typ vid en temperatur från rumstemperatur upp till 60°C. Den utlakade arseniken oxideras därvid successivt fiån trevärt till femvärt tillstånd. Under det första steget kommer således pulpens toxicitet successivt att minska i takt med att As(III) / As(V)-förhållandet minskar med ökande oxidationsgrad hos pulpen.

I ett efterföljande laksteg utlakas resterande utlakbart metallinnehâll i materialet under betingelser gynnsamma för reproducering av extremt terrnofila bakterie- kulturer och lakningen genomförs således i närvaro av en verksam mängd av en extremt termofil mikroorganism, företrädesvis av typ Sulfolobzrs metallicus, efter höjning av temperaturen till en temperatur inom den termofila mikroorganismens verkningsorriråde.

Genom att höja temperaturen i andra steget kommer As(V) att tendera att falla ut alltmer i form av olika metallarsenater, exvis järnarsenater. Härvid kommer jämvikten som bestämmer kvarvarande halt As(III) i lösningen att förskjutas åt höger, dvs mot As(V)-hållet och det mycket toxiska As(III)-innehållet kommer att minska alltmer ju mer arsenat som faller ut och toxiciteten totalt hos pulpen kommer att minska kraftigt.

Tvåstegsprocessen enligt uppfinningen tillåter sålunda en högre pulpdensitet, i praktiken väsentligt högre, redan från början av processen i jämförelse med en motsvarande en-stegsprocess.

Uppfinningen baseras bl a på insikten att de extremt tennofila mikroorganismerna överlever närvaro av mesofila och moderat terrnofila mikroorganismer, varför de o o ooo o o oo oo o oo oo o o o o o o o o o o o o o oo o o x o o oo oo o o o o o o o o o o o o o o o o ooo ooo o o o o o o o o o o o o ooo o o o o oo o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o oo oo kan vara närvarande, fastän inaktiva, redan i första laksteget för att sedan kunna bringas till reproducering till verksamma mängder under det andra steget, där gynnsamma betingelser för sådan reproduktion väljs.

För att ytterligare minska toxiciteten hos pulpen i andra steget kan lämpligen pulpens pH höjas till till en nivå, däri lösning närvarande tidigare bildad femvärd arsenik bringas övergå till fast form och falla ut som ett metallhaltigt arsenat som efler slutförd lakning .separeras från laklösningen tillsammans med olakat material.

En höjning av pH i andra steget utöver den ovan nämnda temperaturhöjriingen, exempelvis till pH>l,5, påskyndar utfállningen av arsenater och följaktligen kommer jämvikten As(lII)<->As(V) att förskjutas alltmer åt höger så att en för den extremt termofila kulturen i andra steget tolerabel total arsenikhalt erhålls.

Det första steget genomförs företrädesvis vid en temperatur av 45-55°C och vid ett pH av 1,0-1,3, inom vilka områden optimal utlaknings- och oxidationshastighet för arsenik kan upprätthållas.

Det andra steget genomförs företrädesvis vid en temperatur av 65-70°C och vid ett pH av 1,5-2,0, varvid högsta möjliga oxidationshastighet för övriga sulfidmineral i materialet upprätthålls..

Uppehållstiden i första steget väljs lämpligen så, att en för den för andra steget valda extremt termofila mikroorganismen icke-toxisk koncentration av arsenik uppnås i första steget. Mängden laklösning anpassas vid processen lämpligen så att den ger en pulpdensitet inom intervallet 10 till 25%.

Vid biolakning av refraktära guldinnehållande arsenik-svavelkismalmer eller koncentrat av sådana malmer, kan avskild lakrest med fördel och utan störning av 518 939 äšïššf- " något elementärt svavel behandlas i ett efterföljande steg med cyanid för utvinning av guld och andra ädelmetaller därur.

Uppfinningen skall nu ytterligare belysas med hänvisning till den enda figuren, figur l, som visar ett flytschema illustrerande ett exempel på en lämplig process samt till utföringsexempel.

I flytschemat visas biolakning av material med hög arsenikhalt, vilket innefattar olika sulfidmalmer eller koncentrat av sådana med utvinnbara metallvärden antingen i form av sulfider i enkel och/eller komplex fonn eller med ädelmetaller i sk refraktära malmer, dvs sådana malmer som anses svåra att upparbeta för såsom arsenikkis (FeAsS) eller utvinning av dess värdemetalinnehåll, magnetkis (Fe MS).

I det första biolaksteget lakas materialet vid en temperatur av 45-50°C i närvaro av verksamma mängder av mesofila eller moderat termofila bakterier med en sur vattenhaltig lösning, exempelvis utspädd svavelsyra, bildande en sk pulp med ett pH av l-1,3. Under lakningen upplöses 'framför allt arseniken ur sina sulfidmineral till bildning av trevärd arsenik i lösning och oxideras successivt med till pulpen tillfört lufisyre och under medverkan av de närvarande bakterierna vidare till femvärd arsenik som i form av olika metallarsenater börjar falla ut. Lakningen i första steget får pågå så länge som arsenikinnehållet i pulpen är högre än den toxiska halten för den extremt termofila bakterie som redan är närvarande i första steget i inaktivt tillstånd, men som skall kunna reproduceras till verksamma mängder i det andra steget förutsatt en icke-toxisk arsenikhalt i detta steg.

Kontinuerlig provtagning sker för att bestämma lämplig tidpunkt för inledande av det andra steget.

I det andra biolaksteget aktiveras den extremt termofila bakteriekulturen i pulpen och bringas till reproduktion genom att temperaturen höjs till 60-65°C och 518 939 samtidigt pH höjs till ca 1,5, varvid succesivt bildas en för processen verksam mängd av bakteriekulturen. I detta steg utlakas övriga lakbara metaller närvarande i pulpen samtidigt som oxidation av As(III) till As(V) fortsätter och därvid kommer arseniken att falla ut framför allt som svårlösliga arsenater som järnarsenat och komplexa arsenat med jäm. Genom att halten av trevärd arsenik härvid kommer att sjunka snabbt minskar också med samma hastighet pulpens toxicitet tör den extremt termofila bakterien.

Pulpen efter det andra laksteget separeras i lakrest och laklösning, varvid lakresten kan deponeras i de fall dess värdemetallinnehåll väsentligen utlakats och vad gäller refraktära mineral med ädelmetallinnehåll kan detta utvinnas i ett följande steg med cyanidlakning.

Laklösningen renas därefier från resterande arsenikinnehåll genom tillsats av kalk, varvid en deponerbar gipsfállning med arseniken och närvarande järn kan avskiljas. Den så renade metallinnehållande laklösningen upparbetas sedan på sitt värdemetallinnehåll på lämpligt sätt i beroende av dess sammansättning, exempelvis genom elektrolys eller selektiv utfállning.

EXEMPEL I en fórsöksserie lakades ett flotationskoncentrat från Petiknäs innehållande arsenikkis. I ett lakkärl A skedde biolakning med en moderat termofil kultur vid 45°C och i ett lakkärl B skedde biolakning med en Sulfolobus-kultllr vid 65°C.

Biolakningen startades satsvis i de båda kärlen med en pulptäthet av 4% (w/v) Efier 13 dagar startades kontinuerlig drift, vid vilken material från kärl B pumpades över till ett uppsamlingskärl C och därefter pumpades samma volym över från kärl A till kärl B och slutligen pumpades ny mineralsuspension från en mineraltank M till lakkärlet A. Pumphastigheten anpassades i första fasen med pulptätheten 4% till D=100 tim* och i andra fasen med en pulptäthet på 8% var 518 939 u | : ø | o u ø ø uu D= 50 tim"l . Provtagning skedde 1-2 ggr per dygn för analys av Fe(tot), Fe(sup), (dvs Fe i lösning), As (tot), As(sup) Fe(II) , pH och redox.

Försöken kördes under totalt 45 dygn. Försöksresultaten kunde tolkas och sammanfattas så att Sulfolobus-kulturen överlevde närvaron av den moderat tennofila kulturen. Arsenikinnehållet i koncentratet lakades ut kvantitativt redan vid 45°C. Genom pH-regleringen kunde As-halten i andra steget genom arsenatutfállning reduceras till icke toxisk nivå för Sulfolobus-kulmren och därmed höjdes lakutbytet för kvarvarande metaller. Resultaten indikerar att pulptätheten torde kunna höjas ytterligare och att uppehållstiden skulle kunna minskas med godkända utbyten. 518 939 Sammanfattningsvis kan följande fördelar noteras hos uppfinningen jämfört med en 1-stegs biolakningsprocess med mesofila och moderat termofila kulturer.

Snabbare ”total” biooxidationshastighet för arsenikinnehållande material.

Högre metallutbyten genom att en mer fullständig oxidation sker vid högre temperaturer. Exempelvis då en viss andel av refraktärt (svårutvinnbart) guld finns i svavelkis.

Arsenikhaltiga material som kräver hög temperatur kan behandlas, exempelvis kopparkiskoncentrat innehållande arsenik.

Ur miljösynpunkt intressant torde vara att arseniken vid höga temperatur tenderar att falla ut i en mer stabil form.

Mindre indirekt kylvattenbehov (lägre Vattenförbrukning), mindre behov av värmeväxlarytor.

Högre temperatur på utgående kylvatten, 60-65°C jämfört med 40-45°C innebär att utvecklat värme kan användas mer effektivt för uppvärmning av lokaler etc.

Cyanidförbrukningen vid utvinning av guld ur biolakresten torde sjunka beroende på att det sker en mer fullständig oxidation av svavel till sulfat.

Claims (8)

»vara .nina 10 15 20 25 30 u ~ | e nu 518 939 /0 PATENTKRAV

1. Förfarande för läkning av sulfidiska material innehållande metaller och arsenik under oxiderande betingelser och med utnyttjande av rnikro- organismer, k ä n n e t e c k n a t a v a t t materialet blandas till en pulp med en sur vattenhaltig lösning, att lakningen i ett forsta laksteg genomförs vid ett pH under 2 vid en temperatur från rumstemperatur upp till cirka 55 °C i närvaro av en verksam mängd av mikroorganismer av mesofil och/eller moderat terrnofil typ, varvid huvuddelen av arsenikinnehållet i materialet samt eventuellt även en del av metallinnehållet utlakas och utlakad arsenik successivt .oxideras tillfemvärt tillstånd.. och att i ett efterföljande laksteg resterande utlakbart metallinnehåll i materialet utlakas i närvaro av en verksam mängd av en extremt termofil rnikroorganism vid en temperatur inom dennas verkningsområde och högre än i forsta steget.

2. Förfarandeenligtkravl,kännetecknat av attpHiandra steget höjs till en nivå där i lösning närvarande femvärd arsenik bringas övergå till fast form och falla ut som ett metallhaltigt arsenat som efter slutförd lakning separeras från laklösningen tillsammans med olakat material i pulpen.

3. Förfarandeenligtkrav1eller2, kännetecknat av att det första steget genomförs vid en temperatur av 45-55°C och vid ett pH av 1,0-1,3.

4. Förfarande enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t a v a t t det andra steget genomförs vid en temperatur av 65-70°C och vid ett pH av 1,5-2,0.

5. Förfarande enligt något av kraven I-4, k ä n n e t e c k n at a v a tt som extremt termofil mikroorganism väljs Sulfolobus metallicus.

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t a v a t t uppehållstiden i första steget väljs så, att en för den extremt termofila rnikroorganismen icke-toxisk koncentration av arsenik uppnås i pulpen. rain: 10 518 939 l/

7. Förfarande enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n at a v a t t mängden laklösning anpassas så att den ger en pulpdensitet inom intervallet 10 till 25%.

8. Förfarande enligt något av kraven 1-6 för biolakning av refraktära guldinnehållande arsenik-svavelkismalmer eller koncentrat av sådana malmer, k ä n n e t e c k n a t a v a t t avskild lakrest i ett efterföljande steg med cyanid fór utvinning av guld och andra ädelmetaller därur.