ES2283518T3 - Procedimiento para la lixiviacion bacteriana por acumulacion asistida de calcopirita. - Google Patents

Procedimiento para la lixiviacion bacteriana por acumulacion asistida de calcopirita. Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para la lixiviación bacteriana por acumulación asistida de calcopirita, caracterizado el procedimiento por las etapas de: proporcionar una acumulación mineral que contiene calcopirita para oxidar minerales sulfuros de la misma; inocular la acumulación mineral que contiene calcopirita antes, durante y/o después de apilar con un cultivo bacteriano que oxida el sulfuro, que no oxida la concentración ferrosa a férrica o no es eficaz para hacerlo; proporcionar al menos un primer recipiente de solución de lixiviación, a partir del cual la solución de alimentación se transfiere a la acumulación, y que recibe la solución de lixiviación de la acumulación; proporcionar un contactor biológico inoculado con bacterias que oxidan la concentración ferrosa; proporcionar un segundo recipiente de solución de lixiviación, a partir del cual la solución de lixiviación se transfiere al contactor biológico y que recibe la solución de lixiviación del contactor biológico, y extraer una parte de lasolución de lixiviación que procede del contactor biológico y pasar la misma a un medio para recuperación de metales.

Description

Procedimiento para la lixiviación bacteriana por acumulación asistida de calcopirita.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para la lixiviación bacteriana por acumulación asistida de calcopirita. Más particularmente, el procedimiento de lixiviación bacteriana por acumulación asistida de la presente invención está pensado para usar en la recuperación de cobre en menas de sulfuros, estando presente el cobre en forma de calcopirita.
Técnica anterior
La recuperación de metales básicos a partir de menas de sulfuros por medio de la lixiviación bacteriana por acumulación asistida se limita en la actualidad a minerales secundarios de sulfuro de cobre, tales como calcocina y covelina. La calcopirita, un mineral primario de sulfuro de cobre, es una excepción notable y en la actualidad no se puede lixiviar por acumulación con éxito. La práctica común con menas de calcopirita es producir un concentrado por flotación de la espuma, para alimentación a un fundidor.
Los intentos para lixiviar calcopirita en solución ácida sulfúrica débil a moderadamente fuerte, con la adición de concentración férrica, como oxidante, da como resultado la pasivación de la superficie de la calcopirita, provocando la reacción para parar, o ralentizar hasta una velocidad inaceptable. De forma similar, los intentos para lixiviar calcopirita con bacterias se evitan por medio del mismo fenómeno de pasivación de la superficie. El mecanismo por el que tiene lugar esta pasivación, y la naturaleza de la misma fase de pasivación, no se comprende en su totalidad.
El documento WO 01/44519 (Pacific Ore Technology) describe una lixiviación bacteriana por acumulación asistida caracterizada por las etapas de proporcionar una acumulación mineral para oxidar minerales de sulfuro en la misma; proporcionar un contactor biológico inoculado con bacterias que oxidan el hierro ferroso; proporcionar al menos un estanque con solución de lixiviación para transferir la solución a, y recibir la solución de lixiviación de ambas acumulaciones; y extraer una parte de la solución de lixiviación y pasar la misma a un medio para recuperación de metales.
El documento FR-A-2640284 (Commissariat á l'Energie Atomique et SIMO) describe una lixiviación bacteriana por acumulación asistida de minerales de sulfuro tales como calcopirita con un estanque con solución de lixiviación a partir del cual la solución de alimentación se transfiere a la acumulación y que recibe la solución de lixiviación de la acumulación. También se describe una extracción de una parte de la solución de lixiviación para la extracción de metales.
En Applied and Environmental Microbiology, Vol. 65, Nº 1, enero 1999, pág. 36-40: (Dobson y col.) se describe la lixiviación bacteriana de minerales que contienen azufre con un cultivo bacteriano mezclado que comprende Thiobacillus caldus y Salfobacillus thermosulfidooxidans. En el documento, los autores deciden que Thiobacillus caldus no oxida de forma eficiente S y tetrationato.
El documento WO 01/18264 (Pacific Ore Technology) describe un procedimiento para la oxidación bacteriana de menas y concentrados de sulfuros caracterizado por que la mena o el concentrado se lixivia con un cultivo bacteriano mezclado a una temperatura entre 40°C y 65°C y a un pH de entre 0,8 y 2,2. El documento describe la lixiviación bacteriana de calcopirita con el cultivo bacteriano depositado en los Laboratorios Analíticos del Gobierno Australiano con número de registro NM99/07541.
El procedimiento de la presente invención tiene como un objeto de la misma superar los problemas arriba mencionados relacionados con la técnica anterior, o al menos proporcionar una alternativa útil a la misma.
El estudio precedente de la técnica anterior pretende facilitar solamente una comprensión de la presente invención. Debería apreciarse que el estudio no es un reconocimiento o admisión de que cualquier material al que se hace referencia era parte del conocimiento general común en Australia en el momento de la fecha de prioridad de la solicitud.
A través de esta memoria descriptiva, a menos que el contexto requiera lo contrario, se entenderá que la palabra "comprender", o variaciones tales como "comprende" o "comprendiendo", supone la inclusión de un número entero o grupo de números enteros establecidos, pero no la exclusión de cualquiera de los otros números enteros o grupo de números enteros.
Descripción de la invención
De acuerdo con la presente invención se proporciona un procedimiento para la lixiviación bacteriana por acumulación asistida de calcopirita, reivindicándose el procedimiento en la reivindicación 1.
Preferiblemente, el primer estanque de solución de lixiviación se mantiene con una concentración férrica baja en relación con la ferrosa.
Preferiblemente, el primer estanque de solución de lixiviación se mantiene con un potencial de reducción-oxidación inferior a 500 mV en relación con la referencia convencional de Ag/AgCl_{2}.
Todavía preferiblemente, el primer estanque de solución de lixiviación se mantiene de tal forma que las condiciones químicas vigentes son propicias para la lixiviación de la calcopirita mientras que no son propicias para la pasivación de la superficie.
Preferiblemente, la acumulación mineral está aireada en o cerca de la base de la misma.
La oxidación de la calcopirita se consigue preferiblemente a través de la acción de la bacteria quimiolitotrófica.
Preferiblemente la solución de lixiviación del primer estanque de lixiviación es capaz de transferirse al contactor biológico.
Todavía preferiblemente, la solución de lixiviación es capaz de transferirse del segundo estanque de lixiviación al primer estanque de lixiviación, a través del cual el nivel de concentración férrica y/o el valor de pH en el primer estanque de lixiviación se puede controlar en gran medida.
El contactor biológico se puede proporcionar en forma de una segunda acumulación. Preferiblemente la segunda acumulación está formada por residuos de rocas relativamente inertes, inoculada con bacterias de oxidación del hierro.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se describirá ahora, solamente a modo de ejemplo, con referencia a una realización de la misma y al dibujo adjunto:
La Figura 1 es una representación esquemática o diagrama de flujo de un procedimiento para la lixiviación bacteriana por acumulación asistida de calcopirita de acuerdo con una realización de la presente invención;
La Figura 2 es una representación gráfica del porcentaje de cobre lixiviado en una lixiviación con ácido nítrico frente al tamaño de molienda para una mena que contiene calcopirita de acuerdo con el Ejemplo 2; y
La Figura 3 es una representación gráfica de recuperaciones de cobre de acuerdo con el Ejemplo 2.
Mejor(es) modo(s) para realizar la invención
En la realización ilustrada se supone que la forma preferida del hierro en la corriente de extracción de la solución al circuito de recuperación de metales básicos es la forma férrica. La oxidación de la concentración ferrosa a la férrica en la solución de lixiviación se consigue pasando la misma a través de un contactor biológico, en forma de una segunda acumulación construida a partir de roca estéril o mena de inferior gradación.
En la Figura 1 se muestra un diagrama de flujo para la lixiviación bacteriana asistida por acumulación de una mena en su totalidad o una fracción de la misma, por la acción de bacterias quimiolitotróficas, de acuerdo con la presente invención.
Una mena de sulfuro diseminado se apila en una acumulación 10 sobre un lecho de lixiviación impermeable 12. Se prevé que la mena de sulfuro diseminado pueda haber sufrido uno o más pre-tratramientos, como por ejemplo aglomeración, para mejorar su permeabilidad, o alguna forma de etapa de adaptación para mejorar su contenido en metales básicos.
La acumulación 10 tiene conductos de aireación perforados 14 introducidos en una base de la acumulación 10 para proporcionar una fuente de oxígeno y carbono a las bacterias presentes en la mena de sulfuro diseminado. Estas bacterias se estimulan para multiplicar y poblar la acumulación, y por consiguiente, oxidar los minerales de
sulfuro.
El procedimiento de la presente invención requiere una especie bacteriana diferente para poblar la acumulación mineral que la de origen natural. Una especie como tal tendría que introducirse en ésta por inoculación. Esto se puede conseguir añadiendo una solución que contiene las bacterias preferidas al material que se va a tratar antes, durante y/o después de apilar la acumulación 10.
La acumulación 10 se inocula con un cultivo bacteriano que no oxida la concentración ferrosa, o no es eficaz para hacerlo, y puede incluir, pero no se limita a, Sulfobacillus thermosulfidooxidans y Thiobacillus caldus. En los Laboratorios Analíticos del Gobierno Australiano se ha depositado un cultivo bacteriano preferido con número de registro NM99/07541.
Un contactor biológico, por ejemplo una secunda acumulación 16 formada por roca estéril relativamente inerte se proporciona en otro lecho de lixiviación impermeable 18. La segunda acumulación 16 está provista de forma similar con conductos de aireación perforados 20 cerca de la base de la misma. La acumulación 16 se inocula con bacterias de oxidación ferrosa, como por ejemplo, Thiobacillus ferrooxidans, que pueden ser o no autóctonas de la acumulación 16.
Se proporcionan dos recipientes o estanques, incluyendo un estanque de roca inerte 40 (un segundo estanque) y un estanque de mena 42 (un primer estanque). El estanque de mena 42 recibe la solución de lixiviación de la acumulación mineral 10 a través de una línea de alimentación por gravedad. La acumulación mineral 10 recibe la solución de lixiviación del estanque 42 a través de la línea de alimentación 28. Cualquier solución de lixiviación que no se transfiera a la acumulación 10 vuelve al estanque 42.
La acumulación de roca estéril 16 recibe la solución de lixiviación del estanque de roca inerte 40 a través de la línea de alimentación 32. Cualquier solución de lixiviación que no se transfiera a la acumulación 16 vuelve al estanque 40. El estanque 40 recibe la solución de lixiviación de la acumulación 16 a través de la línea de alimentación por gravedad 46, en la que se proporciona una bomba 48.
El exceso de flujo del estanque de roca inerte 40 se dirige al estanque de mena 42 a través de una línea de exceso de flujo 50. El control del volumen de la solución transferida a través de la línea 50, permite el control sobre el nivel férrico del estanque de mena 42.
El medio del estanque de mena 42, además de transferirse a la acumulación 10, se transfiere a la acumulación 16 a través de la línea intermedia 52 y la línea de alimentación 32.
Se proporciona una línea de extracción 52 en la línea de alimentación por gravedad 46 desde la acumulación 16 y se usa para extraer la solución de lixiviación carente ahora de concentración ferrosa en comparación con la solución de lixiviación del estanque 42, fuera del circuito que se muestra en la Figura 1, y en un medio para la recuperación de metales. Después se pueden usar medios hidrometalúrgicos convencionales para recuperar los metales básicos de esta solución de lixiviación.
El uso de los distintos estanques 40 y 42 permite una mayor flexibilidad en el circuito que la posible en un solo estanque. Por ejemplo, las dos acumulaciones pueden funcionar en condiciones de pH y concentración ferrosa y férrica diferentes. Como se observa anteriormente, el control sobre el volumen de solución transferida a través de la línea 50, permite el control de los niveles férricos en el estanque de mena 42.
De esta forma, el estanque de la solución de la acumulación mineral se puede mantener de tal forma que las condiciones químicas vigentes son propicias para la lixiviación de la calcopirita mientras que no son propicias para la pasivación de la superficie. Esto supondría, pero no se limita a, mantener una concentración férrica baja en la solución. El ORP (potencial de reducción-oxidación) de la solución puede, en algunas circunstancias, tomarse como indicación de las concentraciones relativas ferrosas y férricas.
Se prevé que el calentamiento o enfriamiento de la solución de lixiviación en algún punto del diagrama de flujo que se muestra en la Figura 1 puede resultar ventajoso.
Se prevé que el contactor biológico puede proporcionarse alternativamente en forma de una columna compacta o contactor biológico giratorio.
También se prevé que la solución de lixiviación se pueda reciclar preferiblemente a través de cada acumulación 10 y 16 más de una vez, con el fin de aumentar el nivel de metales disueltos. Además, alguna forma de control del pH puede resultar ventajosa.
El procedimiento de la presente invención proporciona la recuperación económica de cobre y otros sulfuros de metales básicos, como por ejemplo cobalto, níquel y zinc, de sus menas. Se prevé que los costes de capital y funcionamiento de la producción de metales básicos mediante el procedimiento de la presente invención serán favorables en comparación con los procedimientos de recuperación convencionales. Además todavía, se prevé que el procedimiento se puede aplicar a depósitos de minerales de valor de metal básico inferior al que sería económicamente viable de forma típica usando procedimientos convencionales o de la técnica anterior.
La presente invención se describirá ahora con referencia a dos ejemplos. Sin embargo, es necesario entender que los siguientes ejemplos no van a limitar la generalidad anterior de la invención.
Ejemplo 1
Se realizaron dos pruebas de lixiviación bacteriana en recipientes agitados sobre 300 g de muestras de la misma mena de calcopirita. La mena se trituró finamente (79% pasante a malla 200) y se completó en una suspensión de 3 litros de una solución que contiene bacterias. A parte del tipo de bacterias usadas en las pruebas, todas las otras condiciones eran las mismas, estando a una temperatura de 45°C y un pH de 1,00. Los resultados se muestran en las Tablas 1 y 2.
En una primera prueba, véase la Tabla 1, el cultivo bacteriano contenía bacterias autóctonas de la mena y que tenían propiedades de oxidación del hierro. Como resultado de esto, la concentración férrica fue la especie de hierro predominante presente durante la primera prueba y el cobre lixiviado después de 36 días fue sólo el 34,22% del inicialmente presente en la mena.
En una segunda prueba, véase la Tabla 2, se usaron bacterias que no oxidan el hierro. Por consiguiente, la concentración ferrosa de la especie de hierro predominante presente durante la lixiviación y después de 19 días de lixiviación, se lixivió el 98,78% del cobre.
Ejemplo 2
Se molieron las muestras de la misma mena que contiene calcopirita, como se usó en el Ejemplo 1, a diversos niveles de fineza y se sometieron a una prueba de lixiviación con ácido nítrico concentrado, para determinar las características de liberación de la calcopirita que contiene la mena. Los resultados de esta prueba se muestran en la Figura 2.
Los resultados indican que a un tamaño de molienda del 100% pasante a 6,25 mm de la calcopirita, se expone el 50% de la calcopirita y está disponible para lixiviación.
Posteriormente, se construyó una acumulación de 5.000 toneladas nominales de la misma mena, teniendo la mena un tamaño de molienda del 100% pasante a 7,5 mm. La acumulación se accionó de acuerdo con la presente invención, como se describe anteriormente en el presente documento. La tasa de lixiviación de cobre resultante se muestra en la Figura 3. La extracción de la lixiviación de cobre final es casi como la que se predijo en la prueba de lixiviación con ácido nítrico comentada anteriormente. Esto sugiere que toda, o casi toda, la calcopirita que estaba disponible para la lixiviación se lixivió con éxito en estas condiciones.
Se considera que las modificaciones y variaciones que serían evidentes para los expertos en la técnica están dentro del alcance de la presente invención.
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(Tabla pasa a página siguiente)
1
2
3

Claims (10)

1. Un procedimiento para la lixiviación bacteriana por acumulación asistida de calcopirita, caracterizado el procedimiento por las etapas de:
proporcionar una acumulación mineral que contiene calcopirita para oxidar minerales sulfuros de la misma;
inocular la acumulación mineral que contiene calcopirita antes, durante y/o después de apilar con un cultivo bacteriano que oxida el sulfuro, que no oxida la concentración ferrosa a férrica o no es eficaz para hacerlo;
proporcionar al menos un primer recipiente de solución de lixiviación, a partir del cual la solución de alimentación se transfiere a la acumulación, y que recibe la solución de lixiviación de la acumulación;
proporcionar un contactor biológico inoculado con bacterias que oxidan la concentración ferrosa;
proporcionar un segundo recipiente de solución de lixiviación, a partir del cual la solución de lixiviación se transfiere al contactor biológico y que recibe la solución de lixiviación del contactor biológico, y
extraer una parte de la solución de lixiviación que procede del contactor biológico y pasar la misma a un medio para recuperación de metales.
2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer recipiente de solución de lixiviación se mantiene con una concentración férrica baja en relación con la ferrosa.
3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el primer recipiente de solución de lixiviación se mantiene con un potencial de reducción-oxidación inferior a 500 mV en relación con la referencia convencional de Ag/AgCl_{2.}
4. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el primer recipiente de solución de lixiviación se mantiene de tal forma que las condiciones químicas vigentes son propicias para la lixiviación de la calcopirita mientras que no son propicias para la pasivación de la superficie.
5. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la acumulación mineral está aireada en o cerca de una base de la misma.
6. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la oxidación de la calcopirita se consigue a través de la acción de bacterias quimiolitotróficas.
7. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la solución de lixiviación del primer recipiente de solución de lixiviación es capaz de transferirse al contactor biológico.
8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la solución de lixiviación capaz de transferirse del segundo recipiente de solución de lixiviación al primer recipiente de solución de lixiviación, a través del cual el nivel de concentración férrica y/o el valor del pH en el primer estanque de lixiviación se puede controlar en gran medida.
9. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el contactor biológico se proporciona en forma de una segunda acumulación.
10. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la segunda acumulación está formada por residuos de rocas relativamente inertes y se inocula con bacterias de oxidación de la concentración ferrosa.
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