[发明专利]在堆摊生物浸析中的加速热量产生

说明书

背景技术

本发明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％硫化 物)的堆摊来说超过60℃的热量产生。

本发明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。本发明的原理能够以 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℃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℃：嗜酸硫杆菌属(Acidithiobacillus)，钩端螺旋菌属 (Leptospirillum)，硫杆菌属(Thiobacillus)，酸小杆菌属(Acidimicrobium)， 硫化杆菌属(Sulfobacillus)；铁原体属(Ferroplasma(Ferriplasma))，亚 铁杆菌属(Ferrimicrobium)，嗜酸菌属，脂环酸芽孢杆菌属 (Alicyclobacillus)。

中等适高温

45℃-60℃：嗜酸硫杆菌属(Acidithiobacillus)，硫杆菌属 (Thiobacillus)，酸小杆菌属(Acidimicrobium)，硫化杆菌属 (Sulfobacillus)，铁原体属(Ferroplasma(Ferriplasma))，热原体属 (Thermoplasma)，脂环酸芽孢杆菌属(Alicyclobacillus)，亚铁杆菌属 (Ferrimicrobium)。

适高温

＞60℃：硫叶菌属(Sulfolobus)，嗜酸两性菌属(Acidianus)，金属 球菌属(Metallosphaera)，铁原体属(Ferroplasma(Ferriplasma))，热原 体属(Thermoplasma)。

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(O2和CO₂)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400kJ的能量/每摩尔的所消耗氧的一种值，与被氧化的矿物类型 相对无关的一种值。

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。