ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2151208

СПОСОБ КУЧНОГО БИООКИСЛЕНИЯ РУДЫ

СПОСОБ КУЧНОГО БИООКИСЛЕНИЯ РУДЫ

Имя изобретателя: Уильям Дж. КОР (US); Крис ДЖОХАНССОН (US); Джон ШИЛД (US); Вэнди ШРЭЙДЕР (US)
Имя патентообладателя: ДЖЕОБИОТИКС, Инк. (US)
Адрес для переписки: 129010, Москва, ул. Большая Спасская 25, стр.3, ООО "Городисский и Партнеры", Емельянову Е.И.
Дата начала действия патента: 1995.10.25

Изобретение относится к способу повышения скорости кучного биоокисления частиц труднообогатимой сульфидной руды, являющихся, по крайней мере частично, биологически окисленными с использованием раствора, полученного после стадии биовыщелачивания и возвращенного на повторный цикл. Этот способ включает стадии биологического окисления кучи, состоящей из частиц труднообогатимой сульфидной руды, с использованием биовыщелачивающего раствора; сбора раствора, вытекающего из кучи в процессе биовыщелачивания и содержащего множество растворенных в нем ингибирующих материалов, где концентрация каждого отдельного ингибирующего материала в указанном растворе является ниже его отдельной ингибирующей концентрации, а суммарная концентрация, по крайней мере двух ингибирующих материалов, является достаточной для ингибирования скорости биологического окисления частиц труднообогатимой сульфидной руды; кондиционирование раствора, собранного в результате биовыщелачивания, в целях уменьшения ингибирующего действия раствора, вызванного суммарной концентрацией по крайней мере двух ингибирующих материалов; возвращение указанного кондиционированного раствора в кучу на повторный цикл; и биологическое окисление частиц труднообогатимой сульфидной руды в куче с использованием рециклового биовыщелачивающего раствора. Способ позволяет уменьшить время процесса, капиталовложения и упростить конструирование специальных площадок для размещения куч руды.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящая заявка является частичным продолжением одновременно рассматриваемой заявки рег. N 08/329002, поданной 25 октября 1994. Заявка 08/329002 вводится в настоящее описание посредством ссылки.

Настоящие изобретение относится к извлечению ценных металлов из труднообогатимых сульфидных и труднообогатимых углеродсодержащих сульфидных руд. Более конкретно, настоящее изобретение относится к биологическому окислению труднообогатимых сульфидных руд в кучках с использованием раствора, полученного в процессе биологического выщелачивания, и возвращенного в повторный цикл.

Золото является одним из наиболее редких металлов на земле. Золотые руды могут быть разделены на два типа: легкообогащаемые и труднообогащаемые руды. При этом, легкообогатимые руды не поддаются стандартной обработке путем цианирования. Золотоносные отложения считаются труднообогатимыми, если их обработка стандартным методом выщелачивания цианидом является экономически невыгодной из-за недостаточной солюбилизации золота. Извлечение металла из таких руд часто требует слишком больших затрат для их обработки вследствие чрезмерного содержания в них сульфидов металлов (например, пирита и арсенопирита) и/или органических углеродсодержащих веществ.

Большинство из таких труднообогатимых руд содержат драгоценные металлы, такие как золото, включенные в частицы из сернистого железа. Частицы сернистого железа состоят, в основном, из пирита и арсенопирита. Если золото или другие драгоценные металлы остаются включенными в сульфидном минерале-хозяине даже после его дробления, то для того, чтобы извлечь эти инкапсулированные ценные металлы и сделать их доступными для обработки выщелачивающим агентом (или выщелачивателем), эти сульфиды должны быть подвергнуты окислению, в результате которого руда становится, по своей природе, менее упорной для извлечения полезных компонентов.

Существует несколько известных способов окисления сульфидных минералов в целях высвобождения драгоценных металлов. Эти способы могут быть, в основном, разделены на два типа: метод обогащения на фабрике и "кучный" метод. Метод обогащения на фабрике является дорогостоящим процессом, имеющим высокую производительность и требующим значительных затрат. Поэтому, несмотря на то, что степень извлечения полезных компонентов, достигается с помощью метода обогащения на фабрике является более высокой, этот метод не может быть применим для бедных руд, то есть для руд, имеющих концентрацию золота приблизительно менее чем 0,07 унций/т (2,06 см3/т), и даже менее, чем приблизительно 0,02 унций/т (0,59 см3/т).

В операциях обогащения на фабрике используют два хорошо известных метода окисления сульфидов, а именно, окисление под давлением в автоклаве и обжиг.

Окисление сульфидов в рудах с трудноизвлекаемым золотом может быть также осуществлено путем предварительной обработки микробами с использованием ацидофильных, автотрофных микроорганизмов, таких как Thiobacillus ferrooxidans, Sulfolobus, Acidianus sp., и факультативно-термофильных бактерий. Эти микроорганизмы могут использовать окисление сульфидных минералов в качестве энергетического источника в реакциях метаболизма. В процессе окисления, указанные микроорганизмы окисляют частицы сульфида железа, способствуя тем самым солюбилизации железа как трехвалентного железа, и сульфида как сульфатного иона.

Окисление труднообогатимых сульфидных руд с использованием микроорганизмов, или, как его часто называют, биологическое окисление, может быть осуществлено методом обогащения путем измельчения или "кучным" методом. По сравнению с окислением под давлением с обжигом, метод биологического окисления является более простым, а также требует меньше капиталовложений и эксплуатационных затрат. Действительно, для окисления сульфидных минералов в труднообогатимой сульфидной руде часто используют метод биологического окисления, так как, по сравнению с другими способами окисления руды, он является экономически более выгодным. Однако, поскольку скорость окисления под действием микроорганизмов меньше, чем скорость окисления химическими и механическими методами, то процесс биологического окисления часто является ограничивающей стадией в разработке месторождений.

Один из способов биологического окисления типа обогащения предусматривает тонкое измельчение руды с последующей обработкой рудной пульпы в биологическом реакторе, где микроорганизмы могут использовать тонкоизмельченные сульфиды в качестве энергетического источника. Такой способ обогащения был использован в промышленных масштабах на руднике Tonkin Springs.

Однако с точки зрения специалистов по горнодобывающей промышленности такой способ биологического окисления, проведенный в руднике Tonkin Sprinqs, был признан неэффективным. Второй способ биологического окисления типа обогащения предусматривает отделение золотосодержащих сульфидов от руды с использованием стандартной техники обогащения сульфидов, такой как флотация, с последующим окислением сульфидов в размешиваемом биореакторе для снижения их труднообогащаемой природы. Промышленные операции такого типа используются в Африке, Южной Америке и Австралии.

В "кучном" способе биологическое окисление обычно приводит к образованию кучи частиц труднообогатимой сульфидной руды и последующей инокуляции этой кучи микроорганизмом, способным к биологическому окислению сульфидных минералов в руде. После того, как процесс биологического окисления достигнет нужной конечной стадии, кучу руды подвергают дренажу и отмывке путем многократного промывания. Высвобожденный в результате этого драгоценный металл может быть подвергнут выщелачиванию с использованием подходящего выщелачивающего агента. Руду, содержащую драгоценные металлы, обычно выщелачивают цианидом, поскольку он является наиболее эффективным выщелачивающим агентом, обычно используемым для извлечения драгоценных металлов из руды. Однако, если в качестве выщелачивателя используется цианид, то куча руды должна быть сначала нейтрализована.

Поскольку биологическое окисление происходит при низком кислотном pH, а обработка цианидом должна проводиться при высоком основном pH, то биологическое окисление в кучах с последующей обработкой цианидом осуществляется, в сущности, в две стадии. В результате этого процесс обработки с использованием биологического окисления в кучах должен быть разделен на две стадии. Обычно эти стадии отделены друг от друга временным интервалом. Так, например, при биологическом окислении в кучах, кучи сначала подвергают биологическому окислению, а затем промывают, нейтрализуют и обрабатывают цианидом. Для экономически эффективного и практического осуществления процедур биологического окисления в кучах, в большинстве случаев используют непрерывную кучную подушку в одной из нескольких конфигурациях руды от прямой до наклонной конфигурации.

Из существующих различных способов биологического окисления кучное биоокисление требует наименьших эксплуатационных затрат и капиталовложений. Поэтому способы кучного биоокисления являются особенно подходящими для обработки низкосортных руд или отвалов, то есть руд, имеющих концентрацию золота (или эквивалентных ценных металлов) приблизительно менее, чем 0,07 унций/т (2,06 см3/т). Однако кучное биоокисление, по сравнению с биоокислением с применением измельчения, является очень медленным процессом. Для того, чтобы добиться достаточного уровня окисления сульфидных минералов в руде способом кучного биоокисления в целях извлечения золота или других ценных металлов в достаточных количествах с последующим выщелачиванием цианидом может потребоваться много месяцев, а поэтому способ кучного биоокисления считается экономически невыгодным. Следовательно, основным недостатком способа кучного биоокисления, не позволяющим осуществлять экономически выгодное извлечение золота, является его продолжительность, необходимая для достаточного биологического окисления руды. Чем больше времени требуется для биологического окисления, тем больше должно быть оборудование для перманентной породной подушки, и, соответственно, тем больше должны быть капиталовложения. На рудничных площадках, где количество земли, подходящее для создания перманентной подушки, является ограниченным, размер перманентной подушки может стать ограничивающим фактором в отношении количества обработанной руды на руднике, и, соответственно, в отношении рентабельности этого процесса. В таких случаях условия, ограничивающие скорость процесса биологического окисления, становятся даже более важным фактором.

Условиями, ограничивающими скорость процесса кучного биоокисления, являются доступ инокулянта, питательных веществ, воздуха или кислорода и двуокиси углерода, которые необходимы для того, чтобы процесс протекал более эффективно, и которые позволяют выбрать более предпочтительный вариант обработки. Кроме того, для осуществления биологического окисления очень важно учитывать время индукции биооксидантов, цикл их роста, биоцидную активность, жизнеспособность бактерий и т.п., поскольку такие параметры, как возможность доступа, размер частиц, осаждение, уплотнение кучи и т.п. являются, после создания кучи, необратимыми с экономической точки зрения. В результате этого уже созданные кучи не могут быть подвергнуты какому-либо исправлению, за исключением лишь каких-нибудь ограниченных участков.

Методы, описанные в патенте США N 5246486, выданном 21 сентября 1993, и в патенте США N 5431717, выданном 11 июля 1995, одним из вышеназванных авторов изобретения (оба эти патента вводятся в настоящее изобретение посредством ссылки), направлены на повышение эффективности процесса кучного биоокисления путем обеспечения хорошего прохождения потока текучей среды (газа и жидкости) через кучу.

Однако количество используемого раствора и его расход также являются важными факторами, ограничивающими скорость процесса кучного биоокисления. Раствор, выходящий из подвергаемой биоокислению кучи, является кислотным и содержит бактерии и ионы железа. Поэтому этот раствор может быть использован преимущественно при агломерации новой руды, или этот раствор может быть подан на повторный цикл в верхнюю часть кучи. Однако в этом выходящем растворе могут накапливаться токсические или ингибирующие материалы. Так, например, ионы трехвалентного железа, которые обычно используются для стимуляции выщелачивания пиритов, способны, при концентрации, превышающей примерно 30 г/л, ингибировать рост бактерий. Кроме того, в этом растворе могут также накапливаться биологически активные металлы, замедляющие процесс биоокисления. Такими биологически активными металлами, которые часто встречаются в труднообогатимых сульфидных рудах, являются мышьяк, сурьма, кадмий, свинец, ртуть и молибден. Скорость биологического окисления могут также ингибировать и другие токсичные металлы, побочные продукты биоокисления, растворенные соли и материалы, продуцируемые бактериями. Если эти ингибирующие материалы накапливаются в выходящем растворе в достаточном количестве, то возвращение этого раствора на повторный цикл может неблагоприятным образом отразиться на скорости процесса биологического окисления. Действительно, возвращение раствора, содержащего достаточное количество накапливаемых ингибирующих материалов, может привести в конце концов к полному прекращению процесса биологического окисления.

Ранее, для предупреждения накапливания ингибиругющих материалов в биовыщелачивающем растворе, выходящем из кучи, специалисты по обогащению руд просто заменяли или разбавляли выходящий из кучи раствор свежим инокулирующим раствором. Эта процедура является довольно дорогостоящей, поскольку она увеличивает потребление свежей воды, а также увеличивает потребность в обработке отработанной воды.

В патенте США N 5246486 раскрывается способ удаления из вытекающего из кучи раствора ингибирующих концентраций мышьяка или железа, которые в данном патенте определяются как концентрации, превышающие около 14 г/л и 30 г/л, соответственно. Способ, раскрываемый в этом патенте, предусматривает повышение pH выходящего биовыщелачивающего раствора до значения выше 3 для того, чтобы ионы мышьяка, присутствующие в растворе, осаждались вместе с ионами железа. Однако в способе, описываемом в указанном патенте, имеются некоторые несоответствия. Во-первых, как описано выше, имеется множество потенциально ингибирующих материалов, которые могут выщелачиваться из руды, и которые могут образовываться в результате процесса биологического выщелачивания; а поэтому простое слежение за накоплением ионов мышьяка или железа в растворе, выходящем после биовыщелачивания, не в состоянии решить проблему удаления ингибирующих концентраций других металлов или материалов, накапливающихся в выходящем растворе. Кроме того, в большинстве случаев выходящий раствор может не содержать ингибирующих концентраций любого из конкретно указанных ингибирующих материалов. Тем не менее, способ биологического окисления может быть использован для замедления накопления комбинации ряда ингибирующих материалов в выходящем растворе, подаваемом в повторный цикл. Поэтому суммарная концентрация, по крайней мере двух ингибирующих материалов, может оказаться достаточной для ингибирования скорости биологического окисления частиц труднообогатимой сульфидной руды в кучах, даже если концентрация одного из этих материалов не превышает его ингибирующей концентрации.

В соответствии с этим необходимо разработать такой метод, который позволял бы в процессе кучного биоокисления удалять ингибирующие концентрации группы ингибирующих материалов из раствора, вытекающего из кучи. Этот метод позволил бы уменьшить количество времени, необходимое для осуществления процесса кучного биоокисления, и тем самым уменьшить капиталовложения, требующиеся для сооружения технических приспособлений в целях осуществления кучного биоокисления. Кроме того, этот метод позволил бы упростить конструирование специальных площадок для размещения куч руды, которые обычно используют для проведения кучного биоокисления на рудниках.

Целью настоящего изобретения является разработка способа кучного биоокисления описанного выше типа, в котором раствор, выходящий после цикла биовыщелачивания, может быть подан на повторный цикл без снижения или с небольшим снижением скорости биологического окисления частиц труднообогатимой сульфидной руды в кучах, обусловленным накоплением ингибирующей концентрации группы ингибирующих материалов в растворе, вытекающем из кучи в процессе биоокисления. Способ кучного биоокисления, разработанный с этой целью, представляет собой процесс, в котором кучу частиц сульфидной руды с трудноизвлекаемыми полезными компонентами, подвергают биологическому окислению биовыщелачивающим раствором. Раствор биовыщелачивателя, вытекающий из кучи руды после ее обработки, собирают. Если этот раствор оказывает ингибирующее действие на процесс биологического окисления вследствие возрастания в нем суммарной концентрации группы ингибирующих материалов, то этот, выходящий после биовыщелачивания раствор, подвергают кондиционированию в целях снижения его ингибирующего действия, продуцируемого содержащимися в нем указанными материалами. Кондиционированный биовыщелачивающий раствор затем подают на верхнюю часть кучи в повторный цикл без снижения или с небольшим снижением скорости биологического окисления. Альтернативно кондиционированный после биовыщелачивания раствор может быть подан на вторую кучу сульфидной руды с трудноизвлекаемыми полезными компонентами, либо он может быть использован для агломерации частиц труднообогатимых сульфидных минералов до создания кучи.

В соответствии с настоящим изобретением, предпочтительный способ кондиционирования выходящего после биовыщелачивания раствора предусматривает повышение pH, по крайней мере части выходящего раствора, до величины в пределах от около 5,0 до 6,0, а предпочтительно от около 5,5 до 6,0. Это повышение pH может быть осуществлено в непрерывном режиме в качестве профилактической меры, либо оно может быть осуществлено только после того, как будет конкретно установлено, что данный раствор является ингибирующим. Такое повышение pH выходящего раствора обычно приводит к осаждению ингибирующих материалов, вызывающих снижение скорости биоокисления. Затем твердый осадок выделяют из раствора, выходящего после биовыщелачивания, и pH этого раствора снижают до значения, являющегося оптимальным для проведения процесса биологического окисления. Затем кондиционированный таким образом раствор подают в кучу на повторный цикл, или используют для агломерации новой руды.

Эти и другие цели настоящего изобретения, а также его отличительные признаки и преимущества будут очевидны из нижеследующего подробного описания изобретения.

схематическая иллюстрация способа биологического окисления с использованием системы рационального применения раствора в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схематическая иллюстрация способа биологического окисления с использованием системы рационального применения раствора в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 - схематическая иллюстрация известного способа биологического окисления типа "гоночного трека", в котором может быть использована система рационального применения раствора в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 3 - график зависимости процента содержания железа, извлеченного из руды, от времени.

Фиг. 4 - график зависимости от времени Eh раствора, выходящего в процессе биовыщелачивания из труднообогатимой сульфидной руды, и Eh соответствующего концентрата сульфидов руды.

Фиг. 5 - график, иллюстрирующий процент выщелоченного Fe в зависимости от времени в случае использования раствора, который был возвращен на повторный цикл биовыщелачивания без обработки;

Фиг. 6 - график, иллюстрирующий процент выщелоченного из руды Fe в зависимости от времени в случае использования лишь свежего раствора;

Фиг. 7 - график, иллюстрирующий Eh различных растворов при биовыщелачивании в момент времени 0 и через 24 часа.

Фиг. 8 - график, иллюстрирующий сравнение Eh исходного потока, вытекающего из руды, с вытекающим потоком, pH которого был доведен до 6,0, а затем снижен до 1,8 без удаления осадков, образовавшихся в результате первой корректировки pH;

Фиг. 9 - график, иллюстрирующий степень пиритного биоокисления в зависимости от времени в процессе экспериментального кучного биоокисления.

Фиг. 10 - график, иллюстрирующий количество ионов двухвалентного железа, превращенного в ионы трехвалентного железа для различных образцов;

Фиг. 11 - график, иллюстрирующий количество (мг) ионов трехвалентного железа в различных растворах в зависимости от времени;

Фиг. 12 - график, иллюстрирующий количество ионов двухвалентного железа, превращенных в ионы трехвалентного железа для различных образцов; и

Фиг. 13 - блок-схема системы рационального использования раствора в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

В соответствии с первым вариантом своего осуществления, настоящее изобретение относится к способу повышения скорости кучного биоокисления частиц сульфидной руды с трудноизвлекаемыми полезными компонентами, являющихся по крайней мере частично биологически окисленным; причем указанный способ предусматривает использование полученного после стадии биовыщелачивания продукционного раствора, подаваемого на повторный цикл. Этот способ включает стадии биологического окисления кучи частиц сульфидной руды, содержащей трудноизвлекаемые ценные металлы, с использованием биовыщелачивающего раствора; сбор раствора, полученного после стадии биовыщелачивания, и содержащего множество ингибирующих веществ, растворенных в нем, в результате выщелачивания кучи руды, причем концентрация каждого отдельного ингибирующего вещества в продукционном растворе является ниже его отдельной ингибирующей концентрации, тогда как суммарная концентрация по крайней мере двух ингибирующих материалов является достаточной для ингибирования скорости биологического окисления частиц в труднообогатимой сульфидной руде; кондиционирование раствора, являющегося продуктом биовыщелачивания, в целях снижения ингибирующего действия этого раствора, вызванного суммарной концентрацией по крайней мере двух ингибирующих материалов; возвращение кондиционированного биовыщелачивающего раствора на повторный цикл в ту же самую кучу или во вторую кучу руды; и биологическое окисление частиц труднообогатимой сульфидной руды в той же самой куче или во второй куче с использованием кондиционированного биовыщелачивающего раствора.

В качестве исходного материала, который может быть использован в целях настоящего изобретения, служат сульфидные и углеродсодержащие сульфидные руды с трудноизвлекаемыми ценными металлами. Поэтому следует отметить, что используемый в настоящем описании термин "труднообогатимая сульфидная руда" может также означать "труднообогатимая углеродсодержащая сульфидная руда".

На фиг. 1 представлена схематическая иллюстрация одного из способов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 1 - куча 10, образованная из частиц труднообогатимой сульфидной руды на повторно используемой площадке со щелоком. После биологического окисления кучи 10 до нужного количества, куча 10 становится кучей 12, из которой отводят жидкость. Осушенная куча 12 затем становится промытой кучей 14. После промывки кучи 14, частицы труднообогатимой сульфидной породы в куче 14 обычно удаляют из перманентной щелочной подушки, а золото извлекают способом кучного цианирования, хорошо известным специалистам.

Если обрабатываемой рудой с трудноизвлекаемыми ценным металлом является углеродсодержащая сульфидная руда, то может потребоваться проведение дополнительных стадий после предварительной бактериальной обработки для того, чтобы предупредить преждевременную выборку ауроцианидного комплекса или других ценных комплексов "металл-выщелачиватель", образуемых природными углеродными соединениями после обработки выщелачивателем.

Один из известных методов кучного биовыщелачивания углеродсодержащих сульфидных руд описан в патенте США N 5127942, выданном 7 июля 1992 г., который вводится в настоящее описание посредством ссылки. В этом методе руду подвергают окислительному биовыщелачиванию в целях окисления сульфидного компонента руды и высвобождения ценных металлов, а затем, эту руду инокулируют консорцией бактерий в присутствии питательных веществ, стимулирующих рост консорции бактерий; причем указанная консорция бактерий отличается способностью дезактивировать свойство углеродсодержащих соединений образовывать металлокомплексы в руде. Другими словами, указанная консорция бактерий действует как биологический блокирующий агент. После обработки руды консорцией бактерий, которые дезактивируют углерод, адсорбирующий ценные металлы, эту руду подвергают выщелачиванию соответствующим выщелачивателем для растворения драгоценного металла, присутствующего в руде.

Первая стадия процесса биовыщелачивания заключается в получении частиц труднообогатимой сульфидной руды соответствующего размера для осуществления кучного выщелачивания. Для этого руду размалывают до получения частиц нужного размера. Предпочтительный минимальный размер частиц труднообогатимой сульфидной руды составляет приблизительно от 1/4 до 1 дюйма (6 - 25,4 мм). Максимальный размер таких частиц составляет 1/4, 3/8, 1/2, 3/4 и 1 дюйм (6; 9,5; 12,7; и 25,4 мм). Если частицы руды соответствуют этим размерам, то она должна быть пригодна для кучного выщелачивания. Разумеется, чем меньше размер частиц, тем больше поверхностная площадь сульфидных частиц в руде, и тем быстрее будет проходить процесс биологического окисления, в результате этого должно возрасти количество извлеченного драгоценного металла. Однако получение небольшого дополнительного количества драгоценного металла должно быть соизмеримо с дополнительными затратами на более тонкое измельчение руды. Небольшой прирост извлеченного драгоценного металла может не оправдать дополнительных расходов.

При кучном выщелачивании золота, в большинстве случаев, руду измельчают до получения частиц размером -3/4 (т.е. менее 3/4) дюймов, что является хорошим компромиссом между слишком крупными частицами и слишком мелкими частицами, поскольку указанный размер частиц позволяет минимизировать время, требуемое для выщелачивания, и избежать слишком низкой проницаемости руды в кучах и затруднений в прохождении потока биовыщелачивающего раствора, а затем потока цианидного раствора при перколяции руды в кучах, обусловленных слишком мелким помолом руды. Размер частиц должен быть выбран таким образом, чтобы при наименьших материальных затратах на измельчение руды была достигнута наибольшая скорость биологического окисления. Так, например, для легко размалываемой руды, размер частиц должен составлять от менее, чем 1/2 дюйма до менее чем 10 меш, а для трудноразмалываемой руды более приемлемым является размер частиц от 1 до 1/4 дюймов.

Правильное дробление руды и получение частиц нужного размера можно достичь хорошо известными способами.

Если сульфидное рудное тело с трудноизвлекаемыми ценными металлами, уже подвергнутое биологическому окислению, имеет размер частиц, подходящий для кучного биовышелачивания, то, само собой разумеется, что в данном в случае не требуется дополнительного дробления руды.

В случае, когда концентрация кислоты, поглощаемой компонентами руды (что хорошо известно специалистам) является значительной, или когда руда содержит чрезмерные концентрации ингибирующих материалов, может потребоваться предварительная кислотная обработка для создания условий, необходимых для биологического окисления. Кондиционирование руды обычно предусматривает коррекцию pH руды, вымывание растворимых ингибирующих компонентов и добавление питательных веществ для микробного роста после старения руды.

Кондиционирование должно быть начато как можно скорее. Если это возможно, то кондиционирование нужно начинать с руды in situ в рудном теле. Последующее кондиционирование может быть проведено во время транспортировки, дробления, агломерации и/или штабелирования.

Биологическое окисление сульфидной руды с трудноизвлекаемыми ценными компонентами является особенно чувствительным к блокированию каналов перколяции рыхлой глиной и тонкоизмельченным материалом, поскольку бактерии, для своего роста и биологического окисления частиц сернокислого железа в руде, нуждаются в большом количестве воздуха или кислорода. Поток воздуха также необходим для рассеяния тепла, генерируемого экзотермической реакцией биологического окисления, поскольку избыточное количество тепла может привести к гибели растущих бактерий в большой плохо вентилируемой куче руды. Поэтому, если в руде имеется большое количество тонкоизмельченного материала и рыхлой глины, то для предупреждения забивания каналов, по которым проходит поток воздуха) может потребоваться агломерация руды.

Альтернативно, хороший поток жидкости и газа внутри кучи может быть обеспечен путем удаления тонкоизмельченных материалов и/или глины из сульфидной руды до формирования кучи, как описано в патенте США N 5431717 (Kohr), который вводится в настоящее описание посредством ссылки.

Первоначальную инокуляцию частиц труднообогатимой сульфидной руды биоокисляющими бактериями осуществляют предпочтительно во время стадии агломерации, как описано в патенте США N 5246486 (который вводится в настоящее описание посредством ссылки), или сразу после складирования руды в кучи.

Хотя имеются другие способы, которые могут быть использованы для создания куч, однако предпочтительным является метод конвейерной укладки. Конвейерная укладка минимизирует спрессовывание руды внутри кучи. Другие способы формирования куч, такие как выгрузка через днище с помощью дозирующего устройства, или сброс руды путем опрокидывания, могут привести к образованию участков внутри кучи с пониженной проходимостью потока жидкости.

После образования кучи 10, эту кучу инокулируют добавочным биовыщелачивающим раствором, подаваемым из резервуара 18 через трубопровод 16, если это необходимо. Биовыщелачивающий раствор, подаваемый по трубопроводу 16, содержит по крайней мере один микроорганизм, способный к биологическому окислению частиц труднообогатимой сульфидной руды в куче 10.

Если необходимо, то в кучу 10 также подают раствор микробных питательных веществ. Количество питательных добавок контролируется в течение всего процесса биологического окисления и пополняется, исходя из выбранных индикаторов производительности процесса, таких как скорость солюбилизации мышьяка или железа в пиритах или скорость окисления сульфидов, которая может быть вычислена, исходя из этих показателей. При этом могут быть использованы и другие показатели эффективности биологического окисления, например, значение pH, титруемая кислотность, и Eh раствора.

Для осуществления настоящего изобретения могут быть использованы следующие бактерии:

Группа A: Thiobacillus ferrooxidans Thiobacillus thiooxidans; Thiobacillus organoparus; Thiobacillus acidophiilus;

Группа B: Leptospirillum ferrooxidans;

Группа C: Sulfobacillus thermosulfidooxidans:

Группа I: Sulfolobus acidocaldarius: Sulfolobus BC: Sulfolobus solfataricus и Acicdianus brierleyi и т.п.

схематическая иллюстрация известного способа биологического окисления типа "гоночного трека", в котором может быть использована система рационального применения раствора в соответствии с настоящим изобретением.
график зависимости процента содержания железа, извлеченного из руды, от времени.
график зависимости от времени Eh раствора, выходящего в процессе биовыщелачивания из труднообогатимой сульфидной руды, и Eh соответствующего концентрата сульфидов руды.
график, иллюстрирующий процент выщелоченного Fe в зависимости от времени в случае использования раствора, который был возвращен на повторный цикл биовыщелачивания без обработки;
график, иллюстрирующий процент выщелоченного из руды Fe в зависимости от времени в случае использования лишь свежего раствора;
график, иллюстрирующий Eh различных растворов при биовыщелачивании в момент времени 0 и через 24 часа.
график, иллюстрирующий сравнение Eh исходного потока, вытекающего из руды, с вытекающим потоком, pH которого был доведен до 6,0, а затем снижен до 1,8 без удаления осадков, образовавшихся в результате первой корректировки pH;
график, иллюстрирующий степень пиритного биоокисления в зависимости от времени в процессе экспериментального кучного биоокисления.
график, иллюстрирующий количество ионов двухвалентного железа, превращенного в ионы трехвалентного железа для различных образцов;
график, иллюстрирующий количество (мг) ионов трехвалентного железа в различных растворах в зависимости от времени;
график, иллюстрирующий количество ионов двухвалентного железа, превращенных в ионы трехвалентного железа для различных образцов;
блок-схема системы рационального использования раствора в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Эти бактерии депонированы в Американской коллекции типовых культур или в подобных коллекциях культур, либо они были доступными в этих коллекциях культур и/или они будут доступными публике до выдачи патента на это изобретение.

Бактериями Группы A и Группы B являются мезофилы, т.е. бактерии, которые способны к росту при температурах среднего диапазона (например, около 30oC). Группа C состоит из факультативных термофилов, т.е., бактерий, которые способны к росту при температурах в диапазоне от около 50oC до 55oC. И наконец, бактерии Группы D являются облигатными термофилами, которые могут расти только при высоких (термофильных) температурах (например, при температурах более чем около 50oC).

При этом следует отметить, что для того, чтобы бактерии Группы A и Группы B сохраняли свою эффективность, температура кучи не должна превышать около 35oC, для бактерий Группы C температура кучи не должна превышать около 55oC; а для бактерий Группы D, температура кучи не должна превышать около 80oC.

Как хорошо известно специалистам, температура кучи, подвергаемой биологическому выщелачиванию, является неоднородной, и часто, если температура в куче не регулируется соответствующим образом и если используются бактерии, не соответствующие данной температуре, эти бактерии погибают. Следовательно, на основании температурного профиля кучи, можно сказать, что, если реакция окисления частиц труднообогатимой сульфидной руды находится на своей наиболее продвинутой стадии, и степень экзотермичности реакции является наиболее высокой, то эта куча может быть обработана холодным биовыщелачивателем, охлажденным рецикловым раствором-продуктом биовыщелачивания, или охлажденным поддерживающим раствором, т.е., питательным раствором. Кроме того, куча может быть сформирована таким образом, чтобы она имела систему охлаждения (и/или нагревания). Кроме того, куча может быть инокулирована соответствующими бактериями, удовлетворяющими температурным ограничениям для данной руды. Таким образом, если данная руда имеет высокое содержание сульфидов, то предпочтительно использовать термофильные бактерии.

После того, как реакция биологического окисления достигнет конечной точки с экономической точки зрения, куча может быть затем дренирована с последующим многократным промыванием водой. Число необходимых циклов промывки обычно определяют по соответствующему маркерному фактору, такому как содержание железа и pH вытекающего промывочного раствора. После соответствующей промывки кучи 14, эту кучу разрушают, нейтрализуют и обрабатывают в соответствии с традиционным способом кучного выщелачивания путем цианирования, который хорошо известен специалистам.

Запасы раствора и его применение являются важными факторами процесса биологического окисления. На фиг. 1 проиллюстрирована система регулируемого применения раствора в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения для всего процесса биологического окисления, дренирования и промывки. Как видно из фиг. 1, в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения, весь раствор был использован повторно. Это позволило минимизировать количество свежей воды, требуемое для осуществления процесса биологического окисления.

В соответствии с фиг. 1, биовыщелачивающий раствор, который был перколирован через кучу 10, собирали и возвращали в верхнюю часть кучи 10. Этот раствор является кислотным и содержит ионы трехвалентного железа, а поэтому он может быть с успехом использован для повторного цикла путем его возвращения в верхнюю часть кучи, либо он может быть использован для агломерации новой руды. Однако вытекающий раствор, генерированный ранее в процессе биологического окисления, также содержит значительные концентрации основания и тяжелых металлов, включая компоненты, ингибирующие жизнедеятельность бактерий. В результате такого накопления ингибирующих материалов в выходящем растворе, процесс биологического окисления замедляется.

Так, например, ионы трехвалентного железа, которые обычно используются для стимуляции выщелачивания пиритов, оказывают ингибирующее действие на рост бактерий при концентрациях, превышающих около 30 г/л. В этом растворе могут также накапливаться биологически активные металлы, что приводит к замедлению процесса биологического окисления. Такими биологически активными металлами, которые часто встречаются в сульфидных рудах с трудноизвлекаемыми ценными металлами, являются мышьяк, сурьма, кадмий, свинец, ртуть, молибден и серебро. Скорость биологического окисления могут также замедлять и другие ингибирующие металлы (включая меди и алюминий), а также побочные продукты биологического окисления, растворенные соли и продукты, продуцированные бактериями. Перед возвращением раствора обратно в кучу на повторный цикл необходимо также уменьшить содержание в нем таких анионов, как Cl-, NO3- и [SO4] 2-. Когда возрастающее количество ингибирующих материалов в выходящем растворе достигнет достаточного уровня, возвращение этого раствора в повторный цикл может значительно замедлить скорость прохождения процесса биологического окисления. Действительно, последующее возвращение раствора, содержащего достаточно высокий уровень ингибирующих материалов, на повторный цикл может вообще прекратить процесс биологического окисления.

Кроме того, обычная корректировка pH раствора, выходящего после цикла биовыщелачивания до значения, оптимального для биовыщелачивания, не является адекватной мерой для удаления из раствора ингибирующих материалов. Таким образом, если перед тем, как возвратить раствор в верхнюю часть кучи на повторный цикл, просто довести pH раствора до оптимального значения, то скорость биологического окисления останется такой же низкой.

Ни простой контроль за приростом количества ионов мышьяка или трехвалентного железа в растворе, выходящем после биовыщелачивания, ни последующая обработка этого раствора в случае, когда эти ионы присутствуют в избыточных концентрациях, не являются адекватными мерами для удаления ингибирующих концентраций других металлов или материалов, также накапливающихся в выходящем растворе. Более важным является тот факт, что в большинстве случаев выходящий раствор не содержит ингибирующих концентраций любого одного конкретного ингибирующего материала. Но при этом процесс биологического окисления будет замедляться в результате накапливания в рецикловом продуктовом растворе комбинации ряда ингибирующих материалов. Поэтому в большинстве случаев суммарная концентрация, по крайней мере двух ингибирующих материалов, может оказаться достаточной для ингибирования скорости биологического окисления частиц труднообогатимой сульфидной руды в кучах. Действительно, скорость биологического окисления в выходящем растворе обычно ингибируется из-за присутствия суммарной концентрации группы ингибирующих материалов задолго до того, как концентрация какого-либо одного ингибирующего материала достигает своего ингибирующего уровня.

Как хорошо известно каждому специалисту, различные бактерии и различные штаммы одного и того же вида бактерий обладают разной чувствительностью к ингибирующим материалам. Поэтому ингибирующая концентрация отдельного ингибирующего материала зависит от конкретной бактерии или конкретного штамма одного и того же вида бактерии. Действительно, некоторые штаммы являются в высокой степени резистентными к данному металлу, а другие, напротив, являются в высокой степени восприимчивыми к этому металлу. Исходя из этого, бактерии, используемые в процессе биологического окисления, было бы желательно проверить на их чувствительность к металлам, присутствующим в руде и в эффлюенте или в выходящем растворе.

Для определения отдельной ингибирующей концентрации для конкретного бактериального инокулянта, как проиллюстрировано ниже в Примере 1, может быть проведен простой текст на биоокисление с использованием биовыщелачивающего раствора, содержащего известную концентрацию ингибирующего материала, предпочтительно в сульфатной форме, и известную концентрацию бактерий. В этом тесте концентрацию ингибирующего материала ступенчато повышают до тех пор, пока не будет наблюдаться ингибирующее действие этой концентрации на скорость биоокисления в растворе. Точку, при которой наблюдается ингибирующий эффект, определяют как ингибирующую концентрацию для этого материала. Ингибирующий эффект определяют путем сравнения наблюдаемого эффекта с положительным контролем.

В соответствии с настоящим изобретением, раствор выходящий после цикла биовыщелачивания, обрабатывают в кондиционирующей системе 20 для снижения ингибирующего эффекта, вызываемого суммарной концентрацией группы ингибирующих материалов, до того, как какой-нибудь один компонент из группы ингибирующих материалов не достигнет своей ингибирующей концентрации. Для осуществления кондиционирования выходящего после биовыщелачивания раствора может быть проведена обработка путем умягчения известью, умягчения известняком, методом ионообмена, электроосаждения, диффузного насыщения железом, методом обратного осмоса, или с использованием комбинации указанных методов. В некоторых случаях концентрация ингибирующего металла может быть достаточно высокой, в результате чего экономические затраты на выделение указанных металлов могут не оправдаться. Так, например, если концентрация меди в растворе, выходящем после цикла биовыщелачивания, достаточно высока, то для извлечения этого металла из раствора может быть использован метод экстракции растворителем или метод электролитической экстракции.

В соответствии с настоящим изобретением, предпочтительным способом кондиционирования выходящего после стадии биовыщелачивания раствора является умягчение известью или известняком. Этот способ осуществляют путем использования извести или известняка для повышения pH выходящего раствора до значения по крайней мере 5,0, предпочтительно до значения pH в интервале от около 5,0 по 6,0, а более предпочтительно от около 5,5 до 6,0, образовавшиеся в результате осадки затем удаляют из раствора. После удаления осадков, pH раствора снова доводят до значения 1,2-1,6, являющегося оптимальным для биологического окисления, с использованием концентрированной кислоты или с использованием кислоты в промывочной воде 24 и/или в растворе для дренирования 26. При этом более предпочтительно, если pH раствора понижают до значений 1,7-1,9, а наиболее предпочтительно - до значения около 1,8. Хотя для повышения pH до значения более чем 5,0 предпочтительно использовать известь или известняк, однако в этих целях могут быть использованы и другие сильные основания, хорошо известные специалистам.

Если выходящий после стадии биовыщелачивания раствор сохраняет свое ингибирующее действие после его обработки известью или известняком, то в этом случае может потребоваться дополнительная очистка раствора с использованием других способов кондиционирования, перечисленных выше. При этом решение об использовании другой техники кондиционирования будет зависеть от того, насколько увеличение скорости биологического окисления, достигнутое путем удаления дополнительного количества ингибирующих материалов, оправдает дополнительные затраты на удаление этих ингибирующих материалов.

После доведения pH раствора, собранного после цикла биовыщелачивания, до значения, оптимального для биологического окисления, кондиционирование этого раствора завершается, и кондиционированный раствор 22 может быть направлен в верхнюю часть кучи 10 для стимуляции дополнительного цикла биологического окисления руды в куче. Более того, скорость биологического окисления в данном случае будет выше, чем в случае использования некондиционированного рециклового раствора, а в некоторых случаях даже выше, чем при использовании свежего раствора. Альтернативно кондиционированный раствор может быть также использован для агломерации руды в том состоянии, в каком ее помещают на кучу.

Поскольку ионы трехвалентного железа стимулируют процесс биологического окисления, то было бы целесообразно включить в кондиционированный раствор 22 ионы трехвалентного железа в количестве от 5 до 20 г/л. Одним из возможных источников ионов трехвалентного железа является раствор, выходящий из кучи 10 после процесса

биовыщелачивания. Обычно раствор, выходящий из кучи 10, еще до стадии кондиционирования имеет высокую концентрацию ионов трехвалентного железа.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения система кондиционирования 20 разделяется на две стадии: предварительную стадию умягчения и конечную стадию умягчения. Эти две стадии процесса осаждения позволяют выделить ионы трехвалентного железа из выходящего раствора для последующего их добавления в кондиционированный раствор 22. Таким образом, в этом варианте настоящего изобретения, вместо повышения pH раствора до значения по крайней мере 5,0, сначала проводят промежуточную коррекцию pH, где pH выходящего после стадии биовыщелачивания раствора доводят до значения приблизительно 3,0-4,0. В этом диапазоне pH наибольшая часть ионов железа должна осаждаться при как можно наименьшем осаждении из раствора ингибирующих металлов и других материалов. Такая минимизация количества ингибирующих материалов, осаждаемых во время стадии предварительного умягчения, обусловлена тем, что многие ингибирующие материалы, присутствующие в выходящем растворе, не осаждаются до тех пор, пока pH этого раствора не достигнет значения по крайней мере более чем 5,0.

После доведения pH выходящего раствора до значения в пределах от 3,0 до 4,0, любой образовавшийся осадок выделяют из водного продукционного раствора. Этот осадок имеет высокую концентрацию осажденных ионов трехвалентного железа и может быть снова растворен в кондиционированном растворе 22. После удаления осадка, образовавшегося в результате предварительной стадии умягчения, полученный раствор подвергали конечной стадии умягчения, где в целях осаждения всех оставшихся ингибирующих компонентов, pH этого раствора повышали, как описано выше, до значения, составляющего по крайней мере 5,0, а предпочтительно от около 5,5 до 6,0. Затем, вновь образованные осадки удаляли, и pH раствора снова понижали до значения, оптимального для осуществления биологического окисления, т.е. до значения в интервале от 1,2 до 2,6. Более предпочтительно, если pH раствора, при повторном понижении, составляет в пределах приблизительно от 1,7 до 1,9. На этом кондиционирование раствора, собранного после стадии биовыщелачивания, завершается.

После этого, с использованием соответствующего количества ионов трехвалентного железа, осажденных во время предварительной стадии умягчения, концентрация этих ионов железа в кондиционированном растворе может быть легко доведена до предпочтительной величины, составляющей в пределах от 5 до 20 г/л. Полученный таким образом кондиционированный раствор может быть непосредственно введен в кучу 10, либо он может быть использован для агломерации руды в том состоянии, в котором ее помещают на кучу.

С экономической точки зрения предпочтительно, чтобы скорость потока биовыщелачивающего раствора, проходящего через руду, была как можно медленнее. В случае использования руды, для которой требуется очистка или кондиционирование вытекающего раствора перед его повторной подачей, предпочтительная скорость потока биовыщелачивающего раствора, проходящего через кучу, составляет от 0,0005 до 0,003 г/фут3. Если биовыщелачивающий раствор, подаваемый в кучу, содержит от около 5 до 20 г/л ионов трехвалентного железа, то скорость потока может возрастать приблизительно до 0,01 г/фут3. В случае использования руды, продуцирующей токсичные материалы, которые выделяются в раствор, скорость потока свежего или очищенного раствора, проходящего через кучу будет зависеть от степени роста бактерий, по крайней мере в верхней части кучи. Бактерии в куче будут расти по мере того, как будет происходить элюирование токсических материалов. Глубина проникновения бактерий вглубь кучи может варьироваться, и определение этой глубины может оказаться достаточно трудным. Однако ионы трехвалентного железа, продуцируемые бактериями в верхней части кучи, или добавленные в биовыщелачивающий раствор перед его введением в кучу, будут мигрировать в нижнюю часть кучи, где рост бактерий может быть ингибирован. Это будет способствовать процессу биологического окисления, даже если условия не благоприятствуют бактериальному росту. Благодаря этому методу, руда, которая содержит токсические элементы, или продуцирует какой-либо токсичный материал по мере окисления, может быть подвергнута биологическому окислению в куче не просто путем повторного использования без всякой обработки вытекающего из кучи раствора, а путем возвращения уже детоксифицированного раствора в верхнюю часть кучи на повторный цикл.

В связи с этим следует отметить, что во многих случаях, как известно специалистам лишь из одного анализа руды, обработка сульфидной руды с трудноизвлекаемыми полезными компонентами ставит перед специалистом проблему, связанную с накоплением суммарной концентрации ингибирующих материалов в растворе, выходящем после стадии биовыщелачивания. Исходя из этого, специалист может прийти к решению просто обрабатывать этот раствор на непрерывной основе с использованием системы умягчения известью или известняком, как описано выше, а затем возвращать полученный раствор на повторный цикл. Альтернативно, специалист может прийти к решению обрабатывать, в качестве превентивной меры, раствор с использованием системы умягчения известью или известняком каждый раз после прохождения этого раствора через кучу. Оба эти способа входят в объем настоящего изобретения.

В настоящем изобретении также рассматриваются способы, в которых кондиционирование раствора после стадии биовыщелачивания осуществляют на основании точного определения, свидетельствующего о том, что данный раствор оказывает ингибирующее действие на процесс биологического окисления.

В связи с этим следует отметить, что существует несколько способов, которые могут быть использованы для определения ингибирующего действия раствора, выходящего после стадии биовыщелачивания. Многие из этих способов не позволяют определять конкретную концентрацию отдельных ингибирующих материалов. На практике предпочтительно использовать способ, который дает возможность просто проверить, является ли данный раствор ингибирующим для процесса биологического окисления по сравнению с позитивным контролем. Концентрация ингибирующих материалов, присутствующая в выходящем после биовыщелачивания растворе, может непрерывно меняться в зависимости от таких факторов, как место в рудном теле, из которого была получена руда, и степень продвинутости процесса биологического окисления. Поэтому путем простой оценки концентраций ингибирующих материалов в выходящем растворе очень трудно или вообще невозможно определить, является ли конкретная комбинация ингибирующих материалов при данной концентрации ингибирующей.

С другой стороны, путем сравнения производительности выходящего раствора с положительным контролем можно легко определить, является ли суммарная концентрация ингибирующих материалов в данном растворе ингибирующей.

Кроме того, в случае использования непрерывной площадки, такие испытания проводить не обязательно. Что же касается испытаний на колонке или с использованием направляющих устройств, то в этом случае может быть определен характерный период времени, за который выделяются ингибирующие концентрации токсинов или ингибирующих материалов в процессе выщелачивания. Имея эту информацию, каждый специалист может легко определить, сколько времени должен протекать процесс биологического окисления перед тем, как отобранный раствор может быть без кондиционирования надежно возвращен на повторный цикл для удаления ингибирующих материалов.

При этом предпочтительно, чтобы токсичность выходящего при биовыщелачивании раствора по отношению к биоокисляющим бактериям была проанализирована в непрерывном режиме. Этот способ позволяет определить является ли выходящий раствор ингибирующим, а также определить степень ингибирования процесса биологического окисления, и наиболее адекватные методы обработки, которые можно использовать для предупреждения ингибирования биологического окисления. Для определения токсичности раствора по отношению к микроорганизмам, участвующим в биологическом окислении, предпочтительными являются два нижеописанных способа анализа.

Первый способ представляет собой спектрофотометрический анализ на активность, осуществляемый путем измерения оптической плотности ионов трехвалентного железа (Fe3+) при 304 нм. Эта процедура является модификацией метода, описанного Steiner и Lazaroff в Applied Microbiology, 28: 872-880, 1974 (эта работа вводится в настоящее описание посредством ссылки), и направленного на определение концентрации ионов трехвалентного железа в растворе. В этом анализе образцы, содержащие известное число бактерий, испытуемый раствор и сульфат железа (2), непрерывно контролируют с течением времени (обычно 5-20 минут) путем измерения их оптической плотности при 304 нм. Эти временные зависимости оптических плотностей сравнивают со стандартной кривой зависимости оптической плотности от концентрации ионов трехвалентного железа. В результате этого получают кривую, которая описывает скорость окисления железа бактериями. Затем можно провести сравнение скоростей окисления железа бактериями в различных растворах, в результате чего можно судить о способности раствора ингибировать активность бактерий. Растворы, в которых скорость окисления железа бактериями является низкой, рассматриваются как токсичные или ингибирующие растворы.

Второй предпочтительный способ определения токсичности раствора представляет собой анализ с использованием планшетов для микротитрования. Спектрофотометрический анализ является очень чувствительным в отношении концентраций трехвалентного железа. Этот анализ работает только при концентрациях трехвалентного железа в диапазоне примерно 0,1-1000 мл.д. Для образцов с высокими концентрациями трехвалентного железа был разработан анализ с использованием планшетов для микротитрования. Как и в предыдущем анализе, в данном анализе используют образцы, содержащие известное число бактерий, испытуемый раствор и сульфат двухвалентного железа. Однако в этом анализе измеряют окислительно-восстановительный потенциал (Eh) образца в зависимости от времени (обычно 24-48 часов). Окислительно-восстановительный потенциал является показателем отношения количества трехвалентного железа к двухвалентному железу в растворе, при этом более высокие окислительно-восстановительные потенциалы указывают на более высокий процент содержания трехвалентного железа.

Если известно процентное содержание двухвалентного железа в исходном материале, процентное содержание двухвалентного железа в конце анализа и полное количество железа (суммарное количество двухвалентного и трехвалентного железа), то можно вычислить количество двухвалентного железа (в миллиграммах), превращенного в трехвалентное железо. Активности бактерий в различных растворах сравнивают с позитивным контролем, исходя из количества миллиграммов двухвалентного железа, превращенного в трехвалентное железо в конце анализа; при этом концом анализа является момент, когда в образце положительного контроля все двухвалентное железо превращается в трехвалентное железо.

Одно из преимуществ спектрофотометрического анализа и анализа с использованием планшета для микротитрования заключается в том, что эти анализы позволяют быстро определить токсичность конкретных веществ.

При осуществлении этих анализов наблюдалось два типа токсичности в отношении бактерий. Эти типы токсичности называют "хроническая" токсичность и "острая" токсичность. Под термином "острая" токсичность подразумевается ингибирование процесса окисления двухвалентного железа до трехвалентного железа, в том случае, когда бактерии находятся в растворе; а под термином "хроническая" токсичность подразумевается способность ингибировать окисление бактериями, которые были удалены из раствора, промыты и помещены в свежую среду, содержащую сульфат двухвалентного железа. Спектрофотометрический анализ может быть использован для оценки "хронической" токсичности растворов, и "острой" токсичности растворов, которые не содержат больших количеств трехвалентного железа (т.е. растворы, содержащие до менее чем 1000 мл.д. Fe3+). Анализ с использованием планшета для микротитрования может быть использован для определения как "острой" так и "хронической" токсичности растворов.

Эти анализы могут быть также использованы в комбинации для проверки раствора на "хроническую" и "острую" токсичность. Сначала проводят анализ с использованием планшета для микротитрования в течение периода времени 24 - 48 часов, и за это время определяют уровень бактериального окисления железа в растворе (тест на "острую" токсичность). Затем, бактерии удаляют из аналитического планшета, осаждают, промывают и ресуспендируют в растворе, содержащем сульфат двухвалентного железа. Полученную суспензию подвергают мониторингу при 30 нм для определения увеличения количества ионов трехвалентного железа в зависимости от времени (тест на "хроническую" токсичность). Таким образом, комбинируя эти два анализа можно определить способность раствора к кратковременному и/или продолжительному токсическому действию.

В предпочтительном варианте настоящего изобретения, для удаления ингибирующих материалов вместо кондиционирования всего объема отобранного раствора обрабатывают лишь часть раствора. Затем кондиционированную часть раствора снова объединяют с некондиционированной частью раствора для растворения в этой смеси ингибирующих материалов перед возвращением на повторный цикл. Этот вариант настоящего изобретения является особенно предпочтительным в том случае, когда в качестве метода кондиционирования применяют умягчение известью или известняком, поскольку этот вариант осуществления изобретения требует меньшего расхода извести или известняка.

После удаления осадка из кондиционированного раствора, некондиционированная часть раствора может быть использована для понижения pH кондиционированной части в целях доведения ее pH до значения, оптимального для биологического окисления.

При этом предпочтительно, чтобы около 70 - 85%, а более предпочтительно около 70 - 80% отобранного после биовыщелачивания раствора было кондиционировано путем умягчения известью или известняком. Таким образом, для повышения pH обработанного объема раствора до значений 5,5-6,0 в целях проведения предпочтительного кондиционирования требуется почти такое же количество извести или известняка, что и для повышения pH всего раствора, отобранного после биовыщелачивания в целях проведения предпочтительного биологического окисления при pH от около 1,7 до 1,9. Это обусловлено буферными свойствами раствора, отобранного после биовыщелачивания. Таким образом, если обработанную и необработанную части раствора объединить вместе, то конечный pH всего кондиционированного раствора, выходящего после биовыщелачивания будет составлять в пределах от около 1,7 до 1,9, т.е. в пределах, оптимальных для биологического окисления. Если pH раствора не достигнет этих значений, то может быть проведена небольшая коррекция pH с использованием концентрированной кислоты или кислоты, взятой из системы дренирования и промывки.

В этом варианте, даже если обработать только 70 - 85% раствора, можно удалить достаточное количество ингибирующих материалов, присутствующих в этой части раствора, так, чтобы затем, после объединения с оставшимися 15 - 30% необработанной части раствора, скорость биологического окисления всего кондиционированного раствора значительно повысилась. Таким образом, этот вариант имеет то преимущество, что в нем из раствора может быть удалено значительное количество ингибирующих материалов с использованием того же количества извести или известняка, которое требуется для доведения pH всего раствора обратно до значения, оптимального для биологического окисления.

Альтернативно, вместо подачи кондиционированного после биовыщелачивания раствора 22 в верхнюю часть кучи 10, этот раствор может быть подан в верхнюю часть кучи 28. И кроме того, для поддержания соответствующего уровня активности внутри кучи 28, раствор из резервуара 18 может быть добавлен через трубопровод 32 в качестве необходимой основы для пополнения кондиционированного раствора 22, выходящего из кучи 10.

Куча 28, как и куча 10, представляет собой кучу из частиц сульфидной руды с трудноизвлекаемыми ценными компонентами. Однако по сравнению с кучей 10, куча 28 находится в более продвинутой стадии биологического окисления. А поскольку эта куча находится в продвинутой стадии биологического окисления, то большинство ингибирующих материалов было уже удалено из этой кучи 28. Таким образом, поток, вытекающий из этой кучи будет иметь высокую кислотность (pH около 1), высокую концентрацию ионов трехвалентного железа, и низкое содержание ингибирующих компонентов. Раствор 30, выходящий после биовыщелачивания из кучи 28, может быть преимущественно направлен в кучу 10, которая находится на ранней стадии процесса биологического окисления, поскольку высокая концентрация ионов трехвалентного железа и высокая кислотность в сочетании с низкими уровнями ингибирующих компонентов в куче 28 могут способствовать ускорению процесса биологического окисления. Аналогичным образом, кондиционированный после биовыщелачивания раствор 22, выходящий из кучи 10, может быть направлен во в большей степени окисленную руду в куче 28. Поскольку более полно окисленная руда в куче 28 является в высокой степени кислотной, то направляемый в эту кучу раствор не должен быть таким же кислотным, как раствор, направляемый на руду, являющуюся менее окисленной. Кроме того, поскольку куча 28 содержит меньше токсинов, то скорость подачи раствора в эту кучу может быть снижена.

Предпочтительное значение pH раствора, подаваемого в кучу 28, составляет в пределах от около 2 до 3, а не в пределах 1,7-1,9. Таким образом, для понижения pH раствора, выходящего из кучи 10 после цикла биовыщелачивания, до значения pH, оптимального для биологического окисления кучи 28 после ее умягчения известью или известняком в системе кондиционирования 20, требуется меньшее количество кислоты. Это означает, что в системе кондиционирования с использованием извести или известняка может быть обработан больший процент раствора.

Что касается повторного цикла, то кислотность, содержание ионов трехвалентного железа и содержание ингибирующих материалов в потоках, вытекающих из различных куч, подвергаемых биологическому окислению (в соответствии с различными стадиями биоокисления находящейся в этих кучах руды), будут различными. Любой поток, имеющий высокую суммарную концентрацию ингибирующих материалов, должен быть обработан для удаления ингибирующих компонентов. Растворы, подаваемые в различные кучи, могут быть образованы из смеси различных эффлюентов. Оптимальные смеси могут быть приготовлены таким образом, чтобы раствор, подаваемый в кучу, находящуюся на ранней стадии биологического окисления, имел высокое содержание ионов трехвалентного железа, высокую кислотность и низкое содержание ингибирующих компонентов. Растворы, подаваемые в кучи с более высокой степенью биологического окисления, могут иметь более низкую кислотность. Использование этих смесей позволяет осуществлять более быструю инициацию процесса биологического окисления, а также позволяет снизить расходы, требуемые для проведения нейтрализации. Кроме того, используя эти смеси можно минимизировать количество добавляемых кислот.

Руды, имеющие высокое природное содержание карбоната, могут потребовать для своего кондиционирования, т.е. доведения до нужного значения pH, оптимального для биологического окисления, чрезмерного количества кислоты. В этих случаях для кондиционирования этой руды предпочтительно использовать отработанную кислоту из раствора, вытекающего после дренажа кучи 12 или после биологического окисления кучи 28. Отработанную кислоту необходимо использовать, насколько это возможно, для понижения pH руды в целях минимизации затрат, требуемых для нейтрализации раствора, выходящего после биовыщелачивания.

Система рационального использования раствора, проиллюстрированная на фиг. 1, может быть также применена для кучного биоокисления по методу "гоночного трека", проиллюстрированного на фиг. 2. Использование метода "гоночного трека", как показано на фиг. 2, позволяет осуществлять настоящее изобретение в условиях с более ограниченной площадью, чем это необходимо для проведения обычного процесса биоокисления.

Согласно фиг. 2, кольцевая куча 40 типа "гоночного трека" постоянно формируется и преобразуется. Таким образом, зона наращивания кучи 42, которая представляет собой площадь пустой поверхности, постепенно движется по кругу, образованному кучей типа "гоночного трека" 40. По мере того, как новые слои руды 44 приближаются к торцу 46, агломерированные и предпочтительно инокулированные частицы труднообогатимой сульфидной руды приближаются к новому торцу 45 свежеинокулированной руды 44. Из аналогично движущегося фронта удаления 43, руда удаляется в кучу для выщелачивания цианидом, известного специалистам. Аналогичным образом движущийся фронт промывки 47 и соответствующий ему новый фронт промывки 48 указывают на движение секции промывки 49, предназначенной для обработки в целях снижения кислотности биологически окисленной руды в куче 40 "гоночного трека". Биологическое окисление в куче 40 происходит в зоне биоокисления 41 между движущимся фронтом промывки и движущимся фронтом руды.

Различные аспекты настоящего изобретения описаны в нижеследующих примерах, которые приводятся лишь в целях иллюстрации и не должны рассматриваться как некое ограничение изобретения.

Пример 1

Штамм Thiobacillus ferrooxidans, использованный в данном примере, был первоначально получен из культуры, состоящей из консорции микроорганизмов ATCC 14119, ATCC 19859, ATCC 23270 и ATCC 33020. Однако культура, используемая в настоящее время заявителями, больше не является чистой. За все это время культура стала контаминированной штаммами дикого типа. Эта культура была депонирована ATCC 25 октября 1995. В настоящее время заявители ожидают присваивание номера ATCC, который будет сообщен после его получения.

Эксперимент, описанный в настоящем примере, был проведен для оценки чувствительности модифицированного штамма T.ferrooxidans к отдельным металлам, присутствующим в жидкости, вытекающей из колонки, содержащей частицы труднообогатимой сульфидной руды, взятые из образца руды рудника Gilt Edge Mine, который расположен в Южной Дакоте. Было установлено, что выходящий поток биовыщелачивателя или боковой погон оказывают ингибирующее действие на процесс биологического окисления.

Образец руды, взятой из рудника Gilt Edge Mine, в колонке для биоокисления состоял из 8 кг руды с размером частиц 3/8 дюймов (9,5 мм). Для определения концентрации ингибирующих металлов в растворе биовыщелачивателя, вытекающим из руды, проводили анализ этого раствора с помощью эмиссионной спектроскопии с ионизацией образца в индуктивно-связанной плазме ("ICP"). Затем были проведены отдельные анализы с концентрациями металлов, идентичными или слегка превышающими концентрации, определенные с помощью ICP-спектроскопии вытекающего потока. Металлы, добавляемые в аналитическую смесь, представляли собой соли металлов, а главным образом сульфаты. Затем отдельные металлы тестировали на их способность ингибировать окисление сульфата трехвалентного железа микроорганизмами Т. ferrooxidans. Для того, чтобы определить, имеется ли какая-нибудь зависимость ингибирующего эффекта от концентрации отдельного металла, каждый результат анализа сравнивали с позитивным контролем.

Ниже в Таблице 1, приводится список металлов, обнаруженных в вытекающем потоке, и концентрация каждого металла в вытекающем потоке и в отдельных анализах, а также указывается, наблюдался ли ингибирующий эффект в данном анализе.

Для того, чтобы определить минимальные токсические уровни для этих металлов, на основании вышеуказанных результатов были проведены дополнительные тесты для алюминия и цинка. Кроме того, были проведены тесты для теллурия, молибдена и меди для того, чтобы определить минимальную концентрацию, при которой эти металлы ингибируют процесс биологического окисления. Что касается алюминия и цинка, то в этом тесте, вместо хлоридных солей были использованы сульфаты этих металлов. В этих экспериментах, никакого ингибирующего эффекта не наблюдалось вплоть до максимально испытуемой концентрации, которая составляла 5000 мл.д. для алюминия и 2000 мл.д. для цинка.

Хлориды этих и других металлов оказывали небольшое ингибирующее действие на окисление железа при 0,2% Cl, и это ингибирующее действие возрастало до полной токсичности при около 1% Cl. Таким образом, ингибирующий эффект, наблюдаемый для алюминия и цинка в первом тесте, обусловлен действием иона хлорида, а не самыми металлами.

Было установлено, что ингибирующее действие, наблюдаемое в анализе на марганец, обусловлено неизвестным артефактом. Этот вывод был сделан на основании того факта, что при кондиционировании исходного вытекающего потока путем увеличения его pH до значения в пределах 5,0-6,0, этот кондиционированный раствор не обнаруживал ингибирующего действия после перекорректировки pH для биоокисления. Действительно, кондиционированный вытекающий поток имеет такие же хорошие или даже лучшие характеристики, что и положительный контроль. К тому же солюбилизированный марганец является металлом, который очень трудно выщелачивается из вытекающей жидкости. Действительно, повышение pH вытекающего потока до pH 6,0 не приводит к осаждению марганца из выщелачивающего раствора. Таким образом, хотя кондиционированный вытекающий поток все еще содержит то же самое количество марганца, что и до кондиционирования, однако после кондиционирования вытекающий поток больше не оказывает ингибирующего действия. Это означает, что в анализе на марганец минимальный уровень ингибирования был вызван каким-то артефактом, но не самим марганцем. Впоследствии было показано, что ингибирующий эффект, наблюдаемый в растворе марганца, был обусловлен противоионом NO3- присутствующим в использованном растворе, а не самим ионом марганца.

Хотя в целом раствор, вытекающий из руды Gilt Edge Mine, оказывал ингибирующее действие на процесс биологического окисления, концентрация отдельных металлов, содержащихся в растворе, не была ингибирующей.

Результаты тестов на токсичность отдельных металлов, проведенных после первоначального скрининга, представлены в Таблице 2.

Как видно из Таблицы 2, молибден (Mo) ингибировал скорость биологического окисления модифицированным штаммом T. ferrooxidans, в случае, когда концентрация Mo в испытуемых растворах достигала і 50 мл.д.

Помимо металлов, перечисленных в Таблице 2, было также исследовано ингибирующее действие натрия с использованием растворов, содержащих различные концентрации Na2SO4. В результате этих экспериментов было установлено, что натрий, взятый в концентрации примерно до 1,2 M (а), не является токсичным для модифицированного штамма. T.ferrooxidans.

Пример 2

Для проведения теста на биовыщелачивание с использованием шейкера для встряхивания колбы были приготовлены два образца руды, взятой из Gilt Edge Mine. Эти два образца руды размалывали в течение 20 минут на шаровой мельнице. Один образец смешивали с ксантатом и флотировали в лабораторной флотационной камере с образованием пиритового концентрата. Часть этого пиритового концентрата использовали для культивирования и акклиматизации лабораторной смешанной культуры бактерий Thiobacillus ferrooxidans. Затем руду инокулировали культурой (5 Ч 108 кл./мл) в солесодержащей среде 9К крепостью 0,5, при pH 2,2, при этом плотность пульпы составляла приблизительно 10% (5 г/50 мл). Для улучшения роста клеток использовали слегка повышенный pH.

Состав стандартной солевой среды 9К, использованной для культивирования T. ferrooxidans. приводится ниже. Концентрации даны в грамм/литр. После приготовления среды pH доводили до 2,2 путем добавления H2SO4.

(NH4)SO4 - 5

KCl - 0,17

K2HPO4 - 0,083

MoSO4 7H2O - 0,833

Ca(NO3) 4H2O - 0,024

После 13-дневного встряхивания при 250 об/мин при 30oC бактериальный раствор разделяли на две фракции. Одну фракцию использовали для инокуляции одного образца руды, который был измельчен, но не подвергался флотации. А другую фракцию использовали для инокуляции пиритового флотоконцентрата. Для целого образца руды, плотность пульпы составляла 25% (250 г/1000 мл), а для пиритового концентрата плотность составляла 10% (70 г/30 мл). Исходный pH для каждого образца составлял 1,9, а исходное Eh для каждого образца составляло приблизительно 460 мВ. Образцы встряхивали при 250 об/мин и выдерживали при 30oC. Перед инокуляцией небольшую часть каждого образца посылали на анализ для определения содержания металла. Данные процентного содержания железа и меди использовали для подсчета полного количества железа и меди в каждом эксперименте.

По мере прохождения гидролиза небольшой объем жидкости удаляли и анализировали на растворимое железо и растворимую медь. Результаты были использованы для определения полного количества железа и меди в растворе. Затем данные полного количества железа и меди в растворе использовали для вычисления процентного содержания каждого металла, выщелоченного по мере прохождения реакции. Ниже, в Таблице 3, приведено время (в днях), за которое происходит извлечение конкретных уровней (в мл.д.) железа и меди, а также приведены процентное содержание этих металлов и данные Eh и pH.

На 28-ой день оба образца руды оставляли для осаждения, после чего супернатант удаляли. Удаленный раствор заменяли новым солевым раствором (0,5 Ч 9К) при pH, составляющем около 1,8. После этого биоокисление продолжали со свежим раствором. Вскоре после удаления этого раствора, который имел высокое содержание ингибирующих металлов, Eh и скорость выщелачивания увеличились. Этот эффект графически проиллюстрирован на фиг. 3 и 4, которые были построены на основании данных, представленных в Таблице 3.

Через несколько недель Eh и скорость выщелачивания железа снова падали. Это свидетельствовало о том, что токсичные и ингибирующие элементы снова выделялись в биовыщелачивающий раствор, и что удаление этих элементов имеет очень важное значение для быстрого биологического окисления этих или аналогичных руд.

Пример 3

Второй тест провопили с той же самой рудой, которую использовали в Примере 2 для стимуляции процесса кучного биоокисления. Образец, полученный из рудника Gilt Edge Mine (Dakota Mining Corporation), размалывали до получения материала с размером частиц - 1/4 дюймов. Для того, чтобы добиться хорошего потока воздуха, мелкоизмельченный материал удаляли (пропуская через сито 30 меш), причем этот мелкоизмельченный материал составлял около 20 мас.% в расчете на 16 кг образца, 7,8 кг образца с размером частиц руды +30 меш смешивали с серной кислотой и солевым раствором 9К крепостью 0,5 для смачивания руды и понижения pH до значения ниже 2,0. Влажную руду помещали в колонку размером 3 дюйма х 6 футов (7,6 см х 180 см). Воздух подавали в нижнюю часть колонки, а жидкость (соли 9К крепостью 0,2, pH 1,8) и бактерии (~107 кл./г руды) подавали в верхнюю часть колонны. Раствор, выходящий из нижней части колонны, анализировали на железо и на медь, и концентрацию этих металлов в образцах растворов, удаленных из колонки, использовали для подсчета полного процентного содержания выщелоченных железа и меди.

Через 34 дня раствор, выходящий из колонки, снова подавали в верхнюю часть колонки без дополнительной обработки. Это было сделано для того, чтобы посмотреть будут ли высокие уровни железа в рециркулированном растворе ускорять выщелачивание пирита. В результате было установлено, что процесс выщелачивания продолжался, но очень медленно. Через 91 день колонку снова меняли на однопропускную систему. Вскоре после изменения на однопропускную систему, скорость выщелачивания увеличивалась. Эффект такого изменения проиллюстрирован на фиг. 5.

Величины pH, Eh, концентрация Fe, и % выщелаченного Fe в зависимости от времени для раствора, выходящего из колонки, представлены в Таблице 4.

Пример 4

Другой тест на колонке осуществляли с использованием руды из Gilt Edge Mine, как описано в Примере 2. В этом примере материал, имеющий размеры частиц менее 10 меш, удаляли из руды, и руду измельчали до получения частиц, размером менее 3/8 дюймов. Руду, подготовленную как описано выше, помещали в колонку размером 3 дюйма х 6 футов (7,6 см х 180 см). Как в Примере 3, воздух подавали в нижнюю часть колонки, а жидкость - в верхнюю часть колонки. Кроме того, сверху колонки подавался только свежий раствор. Скорость выщелачивания определяли по количеству удаленного металла, как описано выше. График, иллюстрирующий процент выщелоченного железа и построенный на фиг. 6, сравнивали с графиком, построенным на фиг. 5 для целого образца руды, описанного в Примере 3. В результате такого сравнения можно видеть, что рециркуляция выщелачивающего раствора оказывает ингибирующее действие на скорость биологического окисления.

Величины pH, Eh, и % Fe, выщелоченного в различные интервалы времени из вытекающего раствора, представлены в Таблице 5.

Пример 5

В полевом испытании на кучное биологическое окисление, проведенном с использованием 4750 коротких тонн (сухого веса) труднообогатимой сульфидной руды из рудника Gilt Edge Mine близ Дидвуда (Южная Дакота), выходящий поток собирали в течение 63 дней и анализировали. Эта руда содержала приблизительно 5,5% сульфидов в виде серы и 1,78 г Au на тонну руды. Скорость биологического окисления, определяемая по изменению концентрации сульфата, оказалось ниже желаемой из-за присутствия в выходящем потоке соответствующих концентраций ингибирующих компонентов. Выходящий раствор был рециркулирован и снова подавался на испытуемую кучу руды без предварительного кондиционирования.

Образцы выходящего потока доводили до различных значений pH в целях определения минимального pH, требующегося для удаления токсичных компонентов. Выходящий поток имел pH 2,0. Аликвоты выходящего потока в отдельных пробирках доводили до значений pH 3,0, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0 и 5,5 с использованием извести. Надосадочную жидкость от этих аликвот собирали для проведения теста на ингибирование с использованием Thiobacillus ferrooxidans. К каждой надосадочной жидкости добавляли гептагидрат сернокислого железа в концентрации 20 г/л, и pH смеси доводили до 1,7- 1,9 с помощью серной кислоты. Затем регистрировали электрохимический потенциал (Eh) каждого раствора (Время 0), после чего растворы инокулировали микроорганизмами T.ferrooxidans и встряхивали в течение ночи при 34oC. Изменение в Eh, которые непрерывно контролировали, указывали на биоокисление трехвалентного железа. Полученные результаты представлены в Таблице 6.

Надосадочная жидкость с наиболее высоким pH (5,5) продуцировала, соответственно, более высокие значения Eh (наиболее высокие концентрации железа), равные или превосходящие значения для позитивного контроля. Надосадочные жидкости с более низкими pH обнаруживали меньшее увеличение Eh образца, что свидетельствует о более низком уровне бактериальной активности, и что позволяет предположить о неполном удалении токсинов из раствора, как показано на фиг. 7. Однако доведение pH выходящего раствора до значения 5,5 или выше является необходимым и достаточным условием для осаждения всех ингибирующих компонентов в выходящем потоке для этой руды.

Дополнительный образец вытекающего раствора доводили до pH 6 с помощью извести, в результате чего продуцировался шлам. Затем, без удаления шлама, pH снова доводили до 1,8. Жидкость, полученную из этой смеси, анализировали на токсичность по отношению T. ferrooxidans. Токсичность этой смеси (с pH 1,8) была аналогична токсичности исходного выходящего раствора, что свидетельствовало о том, что все токсичные компоненты осаждались в шлам при pH > 5,5, а затем были вновь солюбилизированы после доведения pH до 1,8, как проиллюстрировано на фиг. 8. Этот пример показал необходимость удаления осажденных металлов в процессе обработки известью или известняком до того, как pH растворов будет снова доведен до значения, нужного для биоокисления.

Пример 6

Было проведено полевое испытание на кучное с использованием 4750 коротких тонн (сухого веса) труднообогатимой руды, взятой из рудника Gilt Edge Mine близ Дидвуда (Южная Дакота). Испытуемая руда содержала 5,5 %. сульфидов в виде серы и 1,78 граммов золота на одну тонну руды.

Экстракция, проведенная стандартным методом цианирования в роллерной колбе, дала процент извлечения 56%. После создания кучи, эту кучу инокулировали микроорганизмами T.ferrooxidans и инициировали биологическое окисление.

В тесте на кучное биоокисление, степень биоокисления определяли по концентрации ионов сульфата в вытекающем растворе. На фиг. 9 показана кривая зависимости степени биоокисления (процент окисления сульфидов) от времени. На фиг. 9 проиллюстрирована зависимость для первых 60 дней теста на биоокисление.

Весь поток, вытекающий из кучи, собирали в сборники, и, за исключением указанного ниже, вытекающий поток снова подавали на верхнюю часть кучи без предварительного кондиционирования. При этом вытекающий поток, подаваемый сверху на повторный цикл, проходил через капельные эмиттеры, расположенные непосредственно ниже поверхности руды. После того как были установлены уровни запаса воды в куче, этот постоянный запас воды поддерживали путем установления стационарного режима циркуляции воды, используя для этого фиксированную скорость подачи с добавлением дополнительного количества воды для сохранения постоянного уровня в сборниках.

Сначала, в этом полевом испытании наблюдалось быстрое биоокисление, а затем этот процесс быстро замедлялся. Такое замедление коррелировало с наблюдаемым увеличением содержания солюбилизированных металлов, включая медь, в вытекающем растворе. Первоначальная скорость биологического окисления составляла 0,133% в день (дни 3 - 13). В течение этого времени был определен уровень расхода воды при биоокислении кучи руды, и была подана свежая вода. В процессе добавления свежей воды, ингибирующие компоненты находились в растворенном состоянии и не влияли на скорость биологического окисления. После прекращения подачи свежей воды на поверхность кучи (на день 13), скорость биоокисления снижалась.

Приблизительно на день 23, проводили периодическую нейтрализацию части потока, выходящего из кучи, путем повышения pH раствора до значения выше 5,5 для удаления твердого осадка, а затем понижения pH раствора до значения около 1,8. После осуществления периодической нейтрализации, скорость биологического окисления возрастала примерно до дня 35, после чего она становилась равномерной вследствие возрастания концентраций солюбилизированных металлов. На день 38 приблизительно 10% вытекающего раствора доводили до pH более 5,5 для удаления ингибирующих компонентов. После удаления этих ингибирующих компонентов, скорость биологического окисления возрастала до дня 42, то есть, до тех пор, пока увеличивающаяся концентрация ингибирующих металлов не подавляла процесс биоокисления. Кривая, изображенная на фиг. 9, имеет слегка заметную точку перегиба примерно в интервале дня 51. Эта точка перегиба соответствует разведению ингибирующих компонентов, присутствующих в вытекающем потоке свежей водой.

Через 71 день в кучу руды, подвергаемой биоокислению, добавляли значительное количество свежей воды в виде ливневых осадков. Атмосферные осадки в виде дождя давали примерно 50%-ное увеличение имеющегося количества раствора. Рециркуляцию поддерживали посредством продуцирования разведения циркулирующих ингибирующих компонентов в течение определенного периода времени.

В течение двух недель до орошения дождевыми осадками, концентрация растворимого сульфата в рециркулирующем растворе линейно возрастала. После орошения, для стабилизации стационарного режима рециркуляции раствора потребовалось 8 дней. В течение последующих двух недель, скорость биоокисления возрастала. Затем скорость возвращалась к прежнему значению перед выпадением осадков в виде дождя. Ниже приведен график основных событий и скорости возрастания концентрации растворимых сульфатов за неделю до первого осаждения и после первого осаждения:

День 57-71 - Скорость возрастания концентрации сульфатов составляла 168,4 мл.д./день

День 72-80 - Осадки 11 дюймов

День 81-88 - Установление стационарного состояния рециркуляции

День 89-96 - Скорость возрастания концентрации сульфатов составляла 223,5 мл.д./день

День 97-117 - Скорость возрастания концентрации сульфатов составляла 168,0 мл.д./день

Временное разведение рециркулирующего раствора, ассоциируемое с осаждением, приводило к снижению концентрации ингибирующих материалов. В результате этого скорость увеличения концентрации ионов сульфата в боковой фракции возрастала. Однако, поскольку дополнительные ингибирующие компоненты, выщелачиваемые из руды, и количество имеющегося раствора возвращались к своим уровням до осаждения, то скорость биологического окисления также возвращалась к своей величине до выпадения дождя.

В последующем цикле обработки кучи руды имело место второе главное событие осаждения. Дождевые осадки составляли 9 дюймов за 3 дня. В это время рециркуляции вытекающего раствора не проводили, а поэтому дождевая жидкость вымывала ингибирующие компоненты из испытуемой кучи руды. Весь поток, стекающий с кучи, удаляли. В Таблице 7 приводятся концентрации ионов сульфата, полное количество выпущенной жидкости и полное количество (в фунтах) отвальной сульфатной породы за период времени до, в течение и после дождя.

Концентрация и полное количество сульфатов, выгружаемых в виде отвала из обрабатываемой кучи, возрастали в результате промывки дождем и удалением, тем самым, ингибирующих соединений из обрабатываемой кучи руды, благодаря чему скорость биологического окисления оставшегося рудного материала.

Пример 7

Для стимуляции крупномасштабного биологического окисления кучи руды была сконструирована система из трех колонок. Три партии измельченной (3/8 дюймов) и агломерированной руды (около 8 кг каждая), которую обработали путем опрыскивания бактериями, помещали в три отдельные колонки диаметром 3 дюйма (7,6 см) и высотой 6 футов (182,9 см). При этом лишь в первую из трех колонок подавали поток воздуха. Две другие колонки оставались закрытыми для имитации недостатка воздуха, которое может иметь место в больших кучах. Тест начинали с введения свежего солевого раствора 9К крепостью 0,2 (pH 1,8) в верхнюю часть первой колонки со скоростью около 200 мл/день или 0,0007 гал. /фут2/мин.

Примерно через три дня раствор, вытекающий из нижней части первой колонки, подавали насосом во вторую колонку без какой-либо предварительной обработки. Еще через три дня элюирующий раствор из второй колонки подавали насосом в третью колонку. Элюирующий раствор, выходящий из третьей колонки, собирали до тех пор, пока его объем не составил один литр.

Через 15 дней после начала эксперимента, первый литр раствора обрабатывали измельченным в порошок известняком в целях повышения pH до значения, превышающего 5,5. Осадок удаляли путем фильтрации. Затем обработанный раствор снова смешивали с необработанной боковой фракцией раствора в соотношении 85% обработанного раствора (pH более 5,5) и 15% необработанного раствора (pH 1,6 или ниже). Если полученная смесь pH выше 2,0, то для доведения pH до 2,0 или ниже эту смесь обрабатывали серной кислотой.

Через 18 дней после начала эксперимента смесь обработанного и необработанного бокового раствора использовали для пополнения свежего раствора с pH 1,8, добавляемого в первую колонку. Со временем объем жидкости уменьшался до тех пор, пока в систему не добавляли свежий раствор для восполнения потери воды, удаляемой при осаждении и при испарении. Эта система имитирует полевой процесс, в котором должно быть рециркулировано по возможности большее количество воды. В этой системе также используется кислота, генерированная в процессе биоокисления, для доведения pH до 2 или ниже после обработки известью или известняком.

Для прохождения первого рециркулированного раствора через три колонки требуется около 10 дней. При этом в период между днем 29 и днем 31 наблюдался небольшой спад скорости биоокисления. Рециркулированный раствор был впервые использован на 18-ый день, и для прохождения всех трех колонок для этого раствора требуется около 10 дней. Это означает, что на 28-ой день должно наблюдаться изменение скорости биоокисления. Скорость выщелачивания железа падала от 0,132 %/день до 0,103%/день. Это изменение рассматривается достаточно небольшим и не препятствует работе системы при удалении нарастающего количества токсичных металлов в отбираемом биовыщелачивающем растворе. Кроме того, повторное использование большей части воды в данной системе было предпринято из экономических соображений для того, чтобы подтвердить, что в этом случае скорость биоокисления лишь немного меньше, чем скорость, получаемая при использовании свежего раствора.

В Таблице 8 приводятся данные pH, Eh, концентрации Fe и % выщелоченного Fe для различных периодов времени процесса биоокисления. Эти величины были определены путем анализа потока, вытекающего из кучи, в моменты времени, указанные в Таблице.

Этот тест проводили для определения острой и хронической токсичности по отношению к модифицированному штамму T.ferrooxidans используемому авторами настоящего изобретения. Разведения вытекающего потока, продуцируемого на ранних стадиях биоокисления в колонке, анализировали с использованием планшета для микротитрования на их способность ингибировать железоокисляющую активность T. ferrooxidans ("острая" токсичность). Как видно из фиг. 10, сравнение с позитивным контролем для образца T.ferrooxidans в среде, содержащей сульфат железа, показало, что только разведения 1:10 и 1:5 давали адекватное окисление железа. Более низкие разведения (1:2 и не разведенные образцы) ингибировали большую часть железоокисляющей активности клеток.

"Хроническую" токсичность различных разведений вытекающего потока анализировали в следующем спектрофотометрическом тесте. Клетки из аналитических планшетов для микротитрования собирали, промывали и ресуспендировали в солевой среде 9К с крепостью 0,2, в которую было добавлено 2 мг/мл сульфата железа. Затем измеряли концентрацию продуцируемого трехвалентного железа в зависимости от времени, и строили кривую, изображенную на фиг. 11. Исходя из этой кривой подсчитывали уровни активности. Эти величины представлены в Таблице 9. Активность клеток, обработанных вытекающим потоком, в свежей среде была аналогична активности клеток в вытекающем потоке. Аналогичные результаты были получены в спектрофотометрическом анализе на активность, который проводили после инкубирования клеток в течение ночи в среде, содержащей сульфат железа. Полученные результаты позволяют предположить, что вытекающий поток может ингибировать активность клеток в течение некоторого периода времени, прошедшего после того, как они были удалены от прямого контакта с ингибирующего выходящего потока.

Пример 9

Как обсуждалось выше, один из методов обработки вытекающего раствора для биоокисления, который оказывает ингибирующее действие на T.ferrooxidans, предусматривает повышение pH до значения, достаточного для осаждения ингибирующих веществ, а затем, после отделения осажденных веществ, доведение pH до значения, являющегося оптимальным для бактериального окисления. Этот метод осуществляли с использованием вытекающего потока Примера 8, и полученные надосадочные жидкости анализировали на их способность ингибировать бактерии в планшетах для микротитрования. Полученные результаты, проиллюстрированные на фиг. 12, показали, что при pH между 5 и 6, ингибирования не происходит. При этом частичная активность наблюдалась в надосадочной жидкости с pH 5, и полная активность восстанавливалась при pH 6.

Пример 10

Этот пример описан со ссылками на фиг. 13, где проиллюстрирована предпочтительная эксплуатационная система настоящего изобретения, используемая для продуцирования кондиционированного биовыщелачивающего раствора 66, который может быть подан на повторный цикл в кучу сульфидной руды с трудноизвлекаемыми полезными компонентами в целях стимуляции бактериального окисления с незначительным ингибирующим эффктором или вообще при его отсутствии.

В соответствии с настоящим примером, выходящий биовыщелачиватель, содержащий большую часть ингибирующих металлов, собирали в сборник 50. Раствор, выходящий из одной или несколько куч в процессе биологического выщелачивания, собирали; причем этот раствор помимо большей части ингибирующих металлов обычно содержит от около 10-30 г/л ионов трехвалентного железа, и имеет pH 1,0-1,5. Кроме того, благодаря присутствию суммарной концентрации по крайней мере двух ингибирующих металлов, скорость биологического окисления кучи выщелачивающим раствором ингибируется по сравнению с положительным контролем. Для минимизации количества щелочного материала, требуемого для кондиционирования выходящего раствора, приблизительно 70-90% раствора, собранного после выщелачивания, подавали насосом в резервуар для предварительного умягчения 52, а другие 10 - 30% собранного раствора подавали непосредственно в смеситель 54. Биовыщелачивающий раствор, подаваемый в резервуар для предварительного умягчения 52, подвергали предварительному умягчению. Эту процедуру осуществляли путем повышения pH биовыщелачивающего раствора до значения, достаточного для осажения ионов трехвалентного железа в растворе, минимизируя при этом количество осажденных ингибирующих металлов. Для осуществления этой цели обычно достаточно довести pH до значения приблизительно 3,0-4,0.

pH выходящего биовыщелачивателя, подаваемого насосом в резервуар для предварительного умягчения 52, можно повысить с использованием любого сильного основания, включая, измельченный в порошок известняк, известь или гидроксид натрия. Осадок 58, образуемый в процессе предварительного размягчения, выделяли из предварительно обработанного погона 56. Затем осадок 58 с высоким содержанием ионов трехвалентного железа подавали в виде суспензии в смеситель 54, а предварительно обработанный погон 56 подавали насосом в резервуар для умягчения 60. Затем pH предварительно обработанного погона 56 повышали до значения по крайней мере 5,0, а предпочтительно до значения приблизительно в интервале 5,5-6,0, используя для этого резервуар для умягчения 60 с известняком или известью. Осадок 62, образуемый в течение этой конечной стадии умягчения, удаляли и отсылали в отвал для обработки твердых отходов. Осадок 62 должен содержать большую часть ингибирующих металлов, присутствующих в предварительно обработанном погоне 56. Водный супернатант 64, продуцируемый в резервуаре для умягчения 60, подавали насосом в смеситель 54. pH водного супернатанта 64 будет зависеть от pH, необходимого для дальнейшего умягчения предварительно обработанного погона 56 в резервуаре для умягчения 60. Однако в основном pH водного супернатанта составляет в пределах от около 5,5 до 6,0. На этой стадии, водный супернатант 64 в основном не содержит ингибирующих металлов.

Необработанный после биовыщелачивания раствор, подаваемый насосом из сборника 50 в смеситель 54; осадок 58; и водный супернатант 64 объединяли в смесителе 54. Количество кислоты в необработанном после биовыщелачивания растворе должно быть достаточным для понижения pH всего раствора в смесителе 54 до значения в интервале от около 1,5 до 2,0, и, соответственно, для растворения осадка трехвалентного железа 58 в смеси. Если конечный pH раствора в смесителе 54 окажется выше или ниже предела значений, желательных для биологического окисления, то может быть сделана соответствующая корректировка путем добавления кислоты или основания. Конечная концентрация ионов трехвалентного железа в растворе, находящемся в смесителе 54, должна составлять в пределах от около 5 до 20 г/л. Таким образом, для получения конечной концентрации в указанных пределах необходимо, чтобы в смеситель 54 было добавлено вполне достаточное количество осадка трехвалентного железа. Избыточное количество осадка 58 может быть сохранено или послано в отвал для обработки твердых отходов.

После доведения pH раствора в смесителе 54 до соответствующего значения, необходимого для биологического окисления, и после достижения концентрации ионов трехвалентного железа в растворе в предпочтительном интервале от 5 до 20 г/л кондиционирование биовыщелачивающего раствора завершается, и кондиционированный раствор 66 подают в сборник 68, из которого его насосом подают в кучу сульфидной руды с трудноизвлекаемыми полезными компонентами для стимуляции биологического окисления. Альтернативно, кондиционированный биовыщелачивающий раствор 66 может быть использован для агломерации частиц сульфидной руды с трудноизвлекаемыми ценными металлами в процессе формирования кучи.

Хотя настоящее изобретение описано выше на предпочтительных примерах его осуществления, необходимо иметь в виду, что в него могут быть внесены различные изменения и модификации, не выходящие, однако, за рамки объема и существа изобретения, сформулированные в нижеследующей формуле изобретения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ повышения скорости кучного биоокисления частиц труднообогатимой сульфидной руды, являющихся, по крайней мере, частично биологически окисленными, с использованием полученного после стадии биовыщелачивания и возвращенного на повторный цикл раствора, включающий биологическое окисление кучи, состоящей из частиц труднообогатимой сульфидной руды, с использованием биовыщелачивающего раствора, и получение после биовыщелачивания раствора, содержащего ингибирующие материалы, сбор раствора, выходящего из кучи в процессе биовыщелачивания кондиционирование раствора, полученного в результате биовыщелачивания для уменьшения ингибирующего действия этого раствора, возвращение указанного кондиционированного раствора в кучу на повторный цикл, и биологическое окисление частиц труднообогатимой сульфидной руды в куче с использованием рециклового биовыщелачивающего раствора, отличающийся тем, что биовыщелачивание ведут до получения раствора, содержащего множество растворенных в нем ингибирующих материалов, в котором концентрация каждого отдельного ингибирующего вещества в указанном продукционном растворе является ниже его отдельной ингибирующей концентрации, тогда как суммарная концентрация, по крайней мере, двух ингибирующих материалов является достаточной для ингибирования скорости биологического окисления частиц в труднообогатимой сульфидной руде, а кондиционирование ведут путем уменьшения ингибирующего действия, вызванного суммарной концентрацией по крайней мере, двух ингибирующих материалов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что методом кондиционирования раствора, полученного после биовыщелачивания, является, по крайней мере, один метод, выбранный из группы, включающей: умягчение известью, умягчение известняком, метод ионообмена, электроосаждение, диффузионное насыщение железом, и метод обратного осмоса.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что метод кондиционирования раствора, полученного после биовыщелачивания, является, по крайней мере, одним методом, выбранным из группы, включающей умягчение известью и умягчение известняком.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что рН раствора, полученного после стадии биовыщелачивания, повышают до значения, по крайней мере, 5,0 в процессе стадии кондиционирования.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что рН раствора, полученного после стадии биовыщелачивания, повышают до значения в пределах от 5,5 до 6,0 во время стадии кондиционирования.

6. Способ повышения скорости кучного биоокисления частиц труднообогатимой сульфидной руды, являющихся, по крайней мере, частично биологически окисленными, с использованием полученного после стадии биовыщелачивания раствора, возвращенного на повторный цикл, включающий биологическое окисление кучи, состоящей из частиц труднообогатимой руды, с использованием биовыщелачивающего раствора, и получение продукционного раствора, содержащего ингибирующие материалы, сбор раствора, выходящего из кучи в процессе биовыщелачивания, повышение рН собранного после биовыщелачивания раствора и образование тем самым осадка, удаление осадка из продукционного раствора, доведение рН раствора, собранного после биовыщелачивания, до значения, подходящего для биологического окисления, после удаления осадка, возвращение полученного после рН-коррекции раствора в кучу на повторный цикл, биологическое окисление частиц труднообогатимой сульфидной руды в куче с использованием рециклового раствора, полученного после первого цикла биовыщелачивания, отличающийся тем, что повышение рН раствора после выщелачивания ведут до значения, превышающего 5,0.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что рН раствора, собранного после стадии биовыщелачивания, повышают до значения 5,5 - 6,0.

8. Способ по одному из пп.6 - 7, отличающийся тем, что рН раствора, собранного после биовыщелачивания, доводят до значения в интервале 1,2 - 2,6 после удаления осадка.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что раствор, собранный после биовыщелачивания, возвращают в кучу на повторный цикл путем агломерации частиц труднообогатимой сульфидной руды с использованием раствора, полученного после стадии биовыщелачивания и добавления агломерированных частиц труднообогатимой сульфидной руды в кучу.

10. Способ, по крайней мере, частично биологического окисления кучи, состоящей из частиц труднообогатимой сульфидной руды, с использованием раствора, собранного после биовыщелачивания и содержащего множество растворенных в нем ингибирующих материалов, включающий кондиционирование раствора, полученного в результате биовыщелачивания для уменьшения ингибирующего действия этого раствора, возвращение указанного раствора в кучу на повторный цикл, биологическое окисление труднообогатимой сульфидной руды в куче с использованием указанного рециклового раствора, отличающийся тем, что биовыщелачивание ведут до получения раствора, в котором концентрация каждого отдельного ингибирующего вещества в указанном растворе ниже его отдельной ингибирующей концентрации, а суммарная концентрация, по крайней мере, двух ингибирующих материалов, является достаточной для ингибирования скорости биологического окисления частиц в труднообогатимой сульфидной руде, а кондиционирование ведут уменьшением ингибирующего действия, вызванного суммарной концентрацией, по крайней мере двух ингибирующих материалов.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что кондиционирование раствора, собранного после биовыщелачивания, предусматривает повышение рН раствора, собранного после биовыщелачивания, до значения, по крайней мере, 5,0 с образованием осадка, удаление осадка из указанного раствора и доведение рН раствора, собранного после биовыщелачивания, до значения, являющегося подходящим для биологического окисления, после удаления осадка.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что рН раствора, собранного после биовыщелачивания, повышают до значения, составляющего по крайней мере, 5,5.

13. Способ по любому из пп.11 - 12, отличающийся тем, что рН раствора, полученного после биовыщелачивания, доводят до значения в пределах от 1,2 до 2,6 после удаления осадка.

14. Способ по любому из пп.11 - 12, отличающийся тем, что рН раствора, собранного после биовыщелачивания, доводят до значения в пределах от 2 до 3 после удаления осадка.

15. Способ по п.10, отличающийся тем, что раствор получают из кучи после ее биовыщелачивания.

16. Способ по п.10, отличающийся тем, что раствор, собранный после биовыщелачивания, получают из второй кучи, состоящей из частиц труднообогатимой сульфидной руды, подвергаемой биологическому окислению.

17. Способ по п.10, отличающийся тем, что раствор, собранный после биовыщелачивания, возвращают в кучу на повторный цикл путем агломерации частиц труднообогатимой сульфидной руды с использованием раствора, полученного после стадии биовыщелачивания и добавления агломерированных частиц труднообогатимой сульфидной руды в кучу.

18. Способ, по крайней мере, частичного биологического окисления кучи, состоящей из частиц труднообогатимой сульфидной руды, с использованием раствора, собранного после биовыщелачивания и содержащего ингибирующие материалы, включающий повышение рН раствора, собранного после биовыщелачивания с образованием осадка, удаление осадка из указанного раствора, доведение рН раствора, полученного после удаления осадка, до значения, являющегося подходящим для биологического окисления, возвращение полученного раствора в кучу на повторный цикл и биологическое окисление частиц труднообогатимой сульфидной руды в куче с использованием рециклового продукционного раствора, отличающийся тем, что повышение рН раствора, собранного после биовыщелачивания ведут до значения, по крайней мере, равного 5,0.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что рН раствора, полученного после биовыщелачивания, повышают до значения, составляющего, по крайней мере, 5,5.

20. Способ по одному из пп.18 - 19, отличающийся тем, что рН раствора, полученного после биовыщелачивания, доводят до значения в интервале 1,2 - 2,6 после удаления осадка.

21. Способ по одному из пп.18 - 19, отличающийся тем, что рН раствора, полученного после биовыщелачивания, доводят до значения в интервале 2 - 3 после удаления осадка.

22. Способ по п.18, отличающийся тем, что раствор после биовыщелачивания получают из кучи.

23. Способ по п.18, отличающийся тем, что раствор после биовыщелачивания получают из второй кучи, состоящей из частиц труднообогатимой сульфидной руды, подвергающейся биологическому окислению.

24. Способ повышения скорости биологического окисления кучи, состоящей из частиц труднообогатимой сульфидной руды, являющихся, по крайней мере, частично биологически окисленными, с использованием раствора, полученного после биовыщелачивания и содержащего ингибирующие материалы, включающий сбор раствора, выходящего в процессе биовыщелачивания, его кондиционирование, возвращение указанного кондиционированного раствора в кучу на повторный цикл, и осуществление биологического окисления частиц труднообогатимой сульфидной руды в куче с использованием кондиционированного рециклового раствора, отличающийся тем, что биовыщелачивание ведут до получения раствора, в котором концентрация каждого отдельного ингибирующего вещества в указанном растворе ниже его отдельной ингибирующей концентрации, а суммарная концентрация, по крайней мере, двух ингибирующих материалов является достаточной для ингибирования скорости биологического окисления частиц в труднообогатимой сульфидной руде, причем перед кондиционированием проводят разделение указанного раствора на первую часть и вторую часть, обработку первой части раствора, собранного после биовыщелачивания для удаления, по крайней мере, некоторых ингибирующих материалов, растворенных в этом растворе, и объединение первой и второй частей указанного раствора с образованием кондиционированного раствора, и возвращение его на повторный цикл для биологического окисления.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что методом обработки является, по крайней мере, один метод, выбранный из группы, включающей умягчение известью, умягчение известняком, метод ионообмена, электроосаждение, диффузионное насыщение железом и метод обратного осмоса.

26. Способ по п.24, отличающийся тем, что первая часть составляет 70 - 90% от собранного после биовыщелачивания раствора.

27. Способ по п.24, отличающийся тем, что метод обработки первой части предусматривает повышение рН первой части до значения, по крайней мере, 5,0, и образование тем самым осадка, и удаление осадка из первой части.

28. Способ по п.27, отличающийся тем, что рН первой части раствора, полученного после биовыщелачивания, повышают до значения, по крайней мере, 5,5.

29. Способ по п.24, отличающийся тем, что метод обработки первой части предусматривает повышение рН первой части до значения в пределах от 3,0 до 4,0 для образования первого осадка, включающего ионы железа /3/, удаление первого осадка из первой части, повышение рН первой части до значения, по крайней мере, 5,0 после удаления первого осадка, и образование тем самым второго осадка и удаление второго осадка из первой части.

30. Способ по п.29, отличающийся тем, что он предусматривает добавление, по крайней мере, части первого осадка к кондиционированному раствору для увеличения содержания в нем ионов железа /3/.

31. Способ по п.30, отличающийся тем, что в указанный кондиционированный раствор добавляют достаточное количество первого осадка для повышения концентрации ионов железа /3/ в указанном кондиционированном растворе до уровня от 5 до 20 г/л.

32. Способ по п.29, отличающийся тем, что первая часть составляет 70 - 90% от раствора, собранного после биовыщелачивания.

33. Способ по любому из пп.27 - 33, отличающийся тем, что он включает стадию доведения рН кондиционированного раствора до значения, подходящего для проведения биологического окисления.

34. Способ по п.33, в котором рН кондиционированного раствора доводят до значения в интервале 1,2 - 2,6.

35. Способ повышения скорости биологического окисления кучи из частиц труднообогатимой сульфидной руды, являющихся, по крайней мере, частично биологически окисленными, с использованием раствора, полученного после биовыщелачивания, включающий повышение рН раствора для его кондиционирования, отличающийся тем, что он предусматривает повышение рН раствора, собранного после биовыщелачивания, до значения в пределах от около 3,0 до 4,0, для образования первого осадка, содержащего ионы железа /3/, удаление первого осадка из полученного выше раствора, повышение рН полученного раствора до значения, по крайней мере, 5,0 после удаления первого осадка и тем самым образование второго осадка, удаление второго осадка из полученного раствора, доведение рН раствора, полученного после удаления второго осадка, до значения, пригодного для проведения биологического окисления, и получение, тем самым, кондиционированного раствора, добавление к кондиционированному раствору, по крайней мере, первого осадка, возвращение указанного кондиционированного раствора в кучу на повторный цикл и осуществление биологического окисления частиц труднообогатимой сульфидной руды в куче с использованием рециклового кондиционированного раствора.

36. Способ по п.35, отличающийся тем, что рН раствора, собранного после биовыщелачивания, повышают до значения, по крайней мере, 5,5 в стадии после удаления первого осадка.

37. Способ по п.35, отличающийся тем, что к кондиционированному после биовыщелачивания раствору добавляют достаточное количество первого осадка для повышения концентрации трехвалентного железа в указанном кондиционированном растворе до уровня в пределах от 5 до 20 г/л.

38. Способ по любому из пп.35 - 37, отличающийся тем, что рН раствора, собранного после биовыщелачивания, доводят до значения в пределах от 1,2 до 2,6 после удаления второго осадка.

39. Способ повышения скорости биологического окисления кучи из частиц труднообогатимой сульфидной руды, являющихся, по крайней мере, частично биологически окисленными с использованием раствора, полученного после биовыщелачивания, отличающийся тем, что он предусматривает после сбора раствора, выходящего в результате биовыщелачивания, разделение полученного раствора на первую часть и вторую часть, повышение рН первой части до значения, по крайней мере, 5,0 и тем самым образование осадка, удаление осадка из первой части, объединение первой и второй частей указанного раствора с образованием кондиционированного после биовыщелачивания раствора, возвращение указанного кондиционированного раствора в кучу на повторный цикл и осуществление биологического окисления частиц труднорастворимой сульфидной руды в куче с использованием кондиционированного рециклового раствора.

40. Способ по п. 39, отличающийся тем, что первая часть составляет по крайней мере, 79 - 90% от раствора, собранного после биовыщелачивания.

41. Способ по п.39, отличающийся тем, что до проведения стадии повышения рН первой части до значения, по крайней мере, 5,0 он предусматривает повышение рН первой части до значения в пределах от 3,0 до 4,0, и образование осадка, содержащего ионы трехвалентного железа, и удаление осадка, содержащего ионы трехвалентного железа из первой части.

42. Способ по п.41, отличающийся тем, что он предусматривает, кроме того, добавление, по крайней мере, части осадка, содержащего ионы трехвалентного железа, в кондиционированный раствор для повышения содержания в этом растворе трехвалентного железа.

43. Способ по п.42, отличающийся тем, что в указанный кондиционированный раствор добавляют достаточное количество осадка, содержащего ионы трехвалентного железа, для повышения концентрации ионов трехвалентного железа в указанном кондиционированном растворе до уровня в пределах от 5 до 20 г/л.

44. Способ по п.41, отличающийся тем, что первая часть составляет, по крайней мере, 70 - 90% от собранного биовыщелачивающего раствора.

45. Способ по любому из пп.33 - 44, отличающийся тем, что он включает стадию доведения рН указанного кондиционированного биовыщелачивающего раствора до значения, подходящего для осуществления биологического биоокисления.

46. Способ по п.45, отличающийся тем, что рН кондиционированного биовыщелачивающего раствора доводят до значения в интервале 1,2 - 2,6.

Версия для печати


вверх