RS64111B1 - Proces za dobijanje bakra i/ili plemenitog metala - Google Patents

Description

Tehnička oblast

Objavljen je proces za dobijanje metala odabranog od bakra i plemenitih metala iz bakra i/ili materijala koji sadrže plemeniti metal. Proces se može koristiti za dobijanje metala iz ruda, koncentrata rude ili jalovine, ili iz drugih materijala koji sadrže metal, uključujući nakit, elektronski otpad i druge otpadne materijale.

Proces se posebno može koristiti u kontekstu luženja ruda niskog kvaliteta, koncentrata rude ili jalovine putem in situ luženja ili luženja na gomili.

Kako se ovde koristi, izraz „plemeniti metal“ označava zlato, srebro i metale iz platinaste grupe: rutenijum, rodijum, paladijum, osmijum, iridijum i platinu. Međutim, od ovih plemenitih metala, proces je posebno primenljiv na dobijanje zlata i/ili srebra, pa će se stoga diskusija fokusirati na ova dva plemenita metala.

Pozadina pronalaska

Dobijanje bakra i/ili plemenitih metala se rutinski sprovodi hidrometalurškim procesima. Za luženje bakra i/ili plemenitih metala korišćene su različite vrste reagensa. Mnogi od tih reagenasa imaju štetna svojstva, kao što su toksičnost, trošak, nedostatak selektivnosti i niske stope ekstrakcije, što je detaljno opisano u nastavku.

Plemeniti Metali

U procesu luženja plemenitih metala kao što su zlato i/ili srebro, liksivijanti uključuju cijanid, tiosulfat, tiocijanat, halogenide i halogene (kao što su hloridi, bromidi i jodidi i hlor, brom i jod) i tioureju. Od njih, cijanid ostaje dominantan reagens koji se primenjuje u industrijskom obimu za rude zlata i zlato-srebro rude, iako se sistemi bakar amonijačnog tiosulfata primenjuju na nekim lokacijama za rudarstvo i preradu zlata u industrijskom obimu od 2012. Halogenidi (naročito hlor i hloridi) se često koriste u konačnom rafiniranju nečistih poluga i doré-a (legure zlata i srebra). Pored toga, veoma otrovnu i po životnu sredinu opasnu metalnu živu često još uvek koriste mnogi zanatlijski rudari. Uprkos tome što su robustan reagens za luženje (liksivijant), upotreba natrijum cijanida i cijanida drugih alkalnih (kao što je kalijum) metala i zemnoalkalnih metala (kao što je kalcijum), koji se svi nazivaju „cijanidom“, predstavlja brojne izazove, pre svega zbog toksičnosti, regulatornih ograničenja, visokog ugljičnog otiska i niske selektivnosti u rudama niskog kvaliteta. Posebno je problematično za rude zlata sa visokim sadržajem bakra i/ili srebra jer je bakar često prisutan u nivoima od oko 1000 puta većim od koncentracije zlata (srebro često 5-50 puta više od koncentracije zlata), što dovodi do prekomerne potrošnje cijanida i uklanjanja dostupnog cijanida za luženje zlata. Cijanid je takođe skup reagens, tako da njegovo korišćenje za metale niže vrednosti kao što je bakar (i u manjoj meri za srebro) brzo postaje neekonomično, ne samo za luženje, već i zbog uticaja na proizvodni proces (npr. takmičenje sa zlatom tokom adsorpcije na aktivirani ugljenik, eluiranje i tretman otpada). Pored toga, stvara cijanide koji se mogu razdvojiti u slaboj kiselini (WAD) koji zahtevaju detoksikaciju/destrukciju cijanida ili procese oporavka.

Trenutni liksivijanti koji su alternativa cijanidu takođe predstavljaju mnoge izazove. Uprkos tome što je natrijum tiosulfat glavni konkurent kao liksivijant zlata, on je skup, zahteva dodatni bakar (kao Cu<2+>) kao oksidant (ako već nije prisutan u rudi zlata) i isparljivi i štetni amonijak da bi se stabilizovao sistem luženja. Primenjuje se samo na ograničen broj zlatnih ruda. Dalje, ne može se ekonomski proizvoditi na lokaciji, zahteva složeno razdvajanje proizvodnih procesa i nije biorazgradiv.

Ključni izazovi neorganskih liksivijanata koji su alternativa, navedeni su u nastavku:

Bakar

Trenutno više od 20% svetske proizvodnje bakra se obavlja korišćenjem hidrometalurških procesa, posebno kiselim hemičnim luženjem (ili hemičnim bioluženjem) – ekstrakcijom rastvaračem – procesima elektrolitičke ekstrakcije ruda niskog kvaliteta.

Poznato je da prisustvo minerala bakra sa zlatom dovodi do mnogih izazova tokom cijanizacije zlatnih ruda, kao što je velika potrošnja cijanida uz nisku ekstrakciju zlata i neželjeni uticaji na dobijanje zlata tokom proizvodnih procesa.

Jedan prethodni proces za tretman takvih ruda bio je fokusiran na selektivno luženje zlata iz rude bakra i zlata sa amonijak-cijanidom. Međutim, uspeh ovog procesa zavisi od vrste rude. Iako ovaj proces može biti efikasan za tretiranje oksidovanih ruda, otkriveno je da je tretman prelaznih ili sulfidnih ruda rezultirao slabim dobijanjem zlata i zahtevao visoke koncentracije reagensa. Minerali bakra troše oko 30 kg/t NaCN na svakih 1% prisutnog reaktivnog bakra, čineći konvencionalnu cijanidaciju ruda ili koncentrata bakra i zlata neekonomičnom. Štaviše, i cijanid i amonijak imaju štetne efekte na životnu sredinu.

Od minerala bakar sulfida, halkopirit je najotporniji na luženje u kiselim sredinama (sumporna kiselina, sama ili u kombinaciji sa hlorovodoničnom ili azotnom kiselinom, ili povezana sa bioluženjem) što je konvencionalni hidrometalurški proces za ekstrakciju bakra, a slabo dobijanje bakra je norma i povišene temperature su potrebne za prihvatljivo dobijanje bakra. Primećeno je da se formiraju različiti slojevi pasivacije u zavisnosti od uslova luženja, što značajno usporava reakciju luženja ili zaustavlja njen nastavak, u zavisnosti od prirode površine halkopirita i određenih hemijskih uslova luženja koji se koriste. U zlatobakar rudama, halkopirit sporog luženja doprinosi potrošnji cijanida i, u nekim slučajevima, okluziji zlata.

„FENG, D. et al., „Uloga aminokiselina u tiosulfatnom luženju zlata“, INŽINJERING MINERALA, 12. april 2011., tom 24, br.9, strane 1022-1024", ukratko, „Feng" govori o luženju tiosulfata i uči da aminokiseline formiraju stabilnije komplekse sa bakrovim jonima nego amonijak, što rezultira manjom potrošnjom tiosulfata zbog smanjene interakcije između tiosulfata i kompleksa bakra.

WO 2010/121317 A1 se odnosi na metodu i sistem za ekstrakciju zlata iz koncentrata zlata koja uključuje rastvaranje zlata u vodenoj tečnosti, elektrolitičku ekstrakciju da bi se obezbedili koncentrati zlata povezani sa katodom i preradu koncentrata.

CA 2648 491 A1 se odnosi na metodu za dobijanje plemenitih metala iz vodenog rastvora. CA 2648 491 A1 opisuje metodu za dobijanje plemenitog metala u čvrstom obliku iz vodenog rastvora koji sadrži jone plemenitih metala. Metoda ima korake kombinovanja vodenog rastvora koji sadrži jone plemenitih metala od oko pH 7 ili više sa jonima gvožđa, i prikupljanje čvrste supstance koja sadrži plemeniti metal.

U US 3865 580A bakar se dobija iz prirodnih i otpadnih izvora, njegovim ubrzanim rastvaranjem u rastvor koji sadrži amonijak i amonijum karbonat sa katalizatorom koji oksidira bakar iz metalnog bakra u kupro oksid i iz kupro oksida u kupri oksid, pri čemu je katalizator helirano gvožđe, koje se vraća u svoje efektivno feri katalitičko stanje i održava u rastvoru kao helat oksidacijom medijuma u kome se rastvaranje dešava.

Postoji veliki broj velikih rudnika bakra i zlata u Australiji i azijskopacifičkom regionu. Ove fabrike proizvode koncentrate bakra i zlata i otpremaju ih na topljenje bakra i dobijanje zlata iz anodnog mulja (npr. Telfer, planina Carlton, Boddington i Cadia Valley itd.). Međutim, povećanje sadržaja zlatonosnog pirita i zlatonosnog arsenovog pirita u rudama bakra dovodi do proizvodnje koncentrata bakra niskog kvaliteta. Pored toga, prisustvo arsena ograničava povlačenje mase flotacije koncentrata bogatih halkopiritom, tako da značajan deo zlata mora da se dobija gravitacijom i luženjem flotacione jalovine. Prevoz koncentrata niskog kvaliteta u inostranstvo je često neekonomičan.

Stoga bi alternativni proces bio koristan za dobijanje bakra i/ili zlata iz teških ruda ili ruda niskog kvaliteta.

Shodno tome, postoji potreba za alternativnim procesom dobijanja metala koji koristi jeftine i ekološki benigne liksivijante za dobijanje plemenitih metala i/ili bakra. Takođe postoji potreba za ekološki prihvatljivim procesom dobijanja sa niskim (operativnim i kapitalnim) troškovima kao alternativnom metodom ekstrakcije bakra i/ili plemenitih metala. Takođe postoji potreba za ekološki prihvatljivim procesom dobijanja koji se može koristiti za luženje bakra i/ili zlata i/ili srebra putem in situ luženja, luženja na licu mesta, hemičnog luženja te luženja rude ili mineralnih koncentrata putem spremnika. Postoji dalja potreba za efikasnim i ekološki prihvatljivim procesom za selektivno dobijanje bakra iz ruda bakra/plemenitih metala i koncentrata rude.

Sažetak objave

Prema ovoj objavi, obezbeđen je proces prema patentnom zahtevu 1 ili 11.

Proces može da obuhvata luženje bakra iz materijala koji sadrži bakar.

Alternativno, proces može da obuhvata luženje bakra iz materijala koji sadrži bakar i plemenite metale.

Alternativno, proces može da obuhvata luženje bakra i plemenitog metala iz materijala koji sadrži bakar i plemeniti metal.

Alternativno, proces može da obuhvata luženje plemenitog metala iz materijala koji sadrži bakar i plemeniti metal.

Alternativno, proces može da obuhvata luženje plemenitog metala iz materijala koji sadrži plemeniti metal.

Predmetna objava takođe obezbeđuje alkalni rastvor za luženje za upotrebu u gornjem postupku koji sadrži aminokiselinu i/ili njen derivat, i koji ima pH od najmanje 9. U izvodnom obliku, pH je najmanje 10.

Alkalne vrste u liksivijantu mogu sadržati jedno ili više od: gašenog kreča (kalcijum hidroksida), kaustične sode (natrijum hidroksida), kaustične potaše (kalijum hidroksida), kalcinirane sode (natrijum karbonat) ili amonijaka/amonijum hidroksida.

Alkalni liksivijant može da sadrži oksidans. Utvrđeno je da je prisustvo oksidansa posebno korisno kada se postupak koristi za dobijanje plemenitog metala. Oksidant može biti oksidirajući gas, kao što je kiseonik ili vazduh, ili peroksid, kao što je vodonik peroksid i/ili kalcijum peroksid, ili drugi oksidansi kao što je mangan dioksid.

U izvodnom obliku, materijal koji sadrži metal obuhvata rude, koncentrate ili jalovinu. Ruda ili koncentrat može biti jedan ili više od oksidovane, sulfidne ili ugljenične rude zlata. Ruda može biti visokog ili niskog kvaliteta.

U izvodnom obliku, proces se koristi za dobijanje metala iz rude niskog kvaliteta ili koncentrata rude.

Dok će se sledeća diskusija fokusirati na upotrebu procesa za dobijanje metala iz ruda, koncentrata ili jalovine, treba razumeti da proces nije ograničen na takvu upotrebu i da se može koristiti za dobijanje metala iz drugih izvora kao što su reciklirani materijali, prah, elektronski otpad, nakit, otpad itd.

Kao što je ranije pomenuto, glavni liksivijansi u rastvoru za luženje su ekološki prihvatljivi reagensi, kao što su aminokiseline koje su opciono zajedno sa oksidantom kao što je vodonik peroksid.

Liksivijant uključuje jednu ili više aminokiselina ili njihovih derivata.

Aminokiselina može sadržati alfa aminokiselinu. Aminokiselina može da sadrži jedno ili više od: glicina, histidina, valina, alanina, fenilalanina, cisteina, asparaginske kiseline, glutaminske kiseline, lizina, metionina, serina, treonina i tirozina.

U jednom izvodnom obliku, aminokiselina je glicin. Glicin je jednostavna aminokiselina koju je lako i jeftino proizvesti u industrijskim razmerama. Glicin ima brojne prednosti u odnosu na mnoge druge liksivijanse: on je ekološki bezbedan i stabilan reagens, a ipak je enzimski destruktivan i lako se metaboliše u većini živih organizama. Zbog svog kompleksnog delovanja, glicin takođe može da poboljša odgovarajuću rastvorljivost plemenitih metala i bakra u vodenim rastvorima. Glicin se trenutno proizvodi na sličnim nivoima, po ceni koja je uporediva sa, ili jeftinija od natrijum-cijanida. Bez želje da se ograničava na teoriju, veruje se da glicin formira jak kompleks sa zlatom(I) kao Au(H2NCH2COO)2<->i sa bakrom(I) kao Cu(H2NCH2COO)2<->. Konstanta stabilnosti zlata sa glicinom pri pH 9 je 18,0, a bakra sa glicinom pri pH 9 je 18,9.

Derivat aminokiseline može da sadrži peptid, kao što je di- ili tri-peptid.

U drugom izvodnom obliku, sredstvo za luženje sadrži kombinaciju dve ili više aminokiselina. Kombinacija aminokiselina može da sadrži glicin i jednu ili više drugih aminokiselina. Na primer, kombinacija može da sadrži glicin i histidin.

Aminokiselina se može proizvesti putem bakterija ili putem abiotičkih procesa. Može se nabaviti putem normalnih komercijalnih kanala ili proizvesti na licu mesta. Ako se proizvodi na licu mesta, aminokiselina se može proizvesti bilo pojedinačno ili u kombinaciji, na mestu prerade rude, iz odgovarajućeg hranljivog medijuma pomoću niza mikroorganizama i bakterija, kao što su (ali bez ograničenja na):

• Achromobacter paradoxus

• Aeromonas hydrophila

• Aeromonas sp.

• Bacillus circulans

• Bacillus megaterium

• Bacillus mesentericus

• Bacillus polymyxa

• Bacillus subtillis

• Bacillus sp.

• Candida sp.

• Chromobacterium flavum

• Penicillium sp.

• Pseudomonas aerginosa

• Pseudomonas liquefaciens

• Pseudomonas putida

• Pseudomonas sp.

• Sarcina flava

Koncentracija aminokiseline u rastvoru za luženje može biti najmanje 0,01 M, kao što je minimum 0,1 M. U jednom izvodnom obliku, koncentracija je maksimalno 2 M. Koncentracija će zavisiti od određenog okruženja za luženje. Na primer, u primeni kod hemičnog luženja, koncentracija može biti najmanje 0,01 M. U primeni kod hemičnog luženja, maksimum može biti 0,1 M. U drugom izvodnom obliku, kao što je primena u rezervoaru za luženje, koncentracija može biti maksimalno 1 M. U drugom izvodnom obliku procesa, koncentracija aminokiselina može biti od 0,5 do 1 M.

Utvrđeno je da se luženje metala upotrebom aminokiselina može pojačati u prisustvu oksidansa u alkalnoj sredini. Utvrđeno je da oksidans može blago povećati rastvaranje bakra, ali da ima izraženiji efekat na rastvaranje plemenitih metala.

U jednom izvodnom obliku, oksidant sadrži kiseonik, kao što je vodonik peroksid ili gas koji sadrži kiseonik. Drugi oksidanti koji se mogu uzeti u obzir su mangan dioksid, kalijum permanganat ili kalcijum peroksid. Međutim, drugi oksidanti (osim čistog kiseonika ili vodonik peroksida) mogu biti opasni po životnu sredinu i mogu uvesti nove nepoželjne metalne vrste.

Utvrđeno je da je vodonik peroksid posebno efikasan zbog niske cene i ekološki benignih svojstava (razlaže se u vodu). Njegova rastvorljivost je takođe relativno stabilna sve do povišenih temperatura procesa, u poređenju sa gasom koji sadrži kiseonik (kao što je O2 ili vazduh). Količina peroksida u rastvoru može biti najmanje 0,005 tež.%, kao što je 0,5 tež.% ili više. Opet, količina upotrebljenog peroksida zavisiće od okruženja za luženje: na primer, najmanje 1 tež.% vodonikperoksida može biti pogodno za luženje u rezervoaru, a minimum 0,1 tež.% za procese hemičnog luženja. Količina će takođe zavisiti od metala koji se luži. Kao što je pomenuto, prisustvo oksidansa kao što je H2O2 može blago povećati rastvorljivost bakra. Međutim, oksidans ima veći učinak na rastvorljivost plemenitog metala i generalno, što je veća koncentracija peroksida, veća je i količina rastvaranja plemenitog metala. Pogodna gornja granica peroksida može biti 5 tež.%. U jednom izvodnom obliku, maksimalna koncentracija peroksida je 1%. Rastvori će se tipično praviti od 30 tež.% vodenog industrijskog rastvora koji je lako dostupan.

pH rastvora za luženje ili smeše je alkalan. Može imati pH u širokom opsegu, između pH 6 i 13. Alkalije kao što su natrijum hidroksid ili gašeni kreč mogu se koristiti kako bi se podesio pH rastvora za luženje ako je potrebno. U izvodnom obliku, pH je iznad 10. U drugom izvodnom obliku, pH je 11 ili veći.

Proces objave može biti sproveden u širokom opsegu uslova, kao što su pH i Eh. Ovo čini proces robusnim za hemično ili in-situ luženje, pa čak i za luženje pomoću rezervoara.

Sredstvo za luženje može dalje uključivati katalizator za luženje. U slučaju luženja plemenitih metala, katalizator može da sadrži bakrene (bakar(II)) vrste. Bakrene vrste pojačavaju/ubrzavaju ispiranje plemenitih metala aminokiselinama. Bakrena vrsta može već biti prisutna kao minerali bakra, u rudi.

Za rude plemenitih metala koje već ne sadrže bakar, bakrene vrste mogu se dodati da bi se povećala brzina luženja.

Bakar (II) se može koristiti (ili biti prisutan) u koncentracijama od 1 mM ili više. Koncentracija bakra može biti do 10 mM. U izvodnom obliku, koncentracija bakra je do 5 mM. Bakrene vrste imaju ulogu katalizatora, za razliku od oksidansa,

1

kao u procesima luženja tiosulfata. Shodno tome, bakrene vrste se ne konzumiraju u ovom procesu.

Proces se može izvoditi na temperaturi okoline ili na temperaturi iznad temperature okoline. Proces se može efikasno sprovoditi na temperaturi okoline kada se koristi za dobijanje bakra. Proces se može sprovoditi na povišenoj temperaturi kada se koristi za dobijanje plemenitih metala. Utvrđeno je da je povišena temperatura posebno korisna kada se postupak koristi za dobijanje plemenitog metala.

Tamo gde je povišena, temperatura može biti najmanje 30°C, kao što je najmanje 40°C. Maksimalna temperatura može biti tačka ključanja rastvora. U izvodnom obliku, proces se može izvoditi na temperaturi do 75°C. Utvrđeno je da se dobri rezultati luženja postižu na temperaturi do 60°C. Rastvor za luženje može da se zagreje do željene temperature koristeći kombinaciju konvencionalne procesne razmene toplote i solarnog zagrevanja procesnih tečnosti ili koristeći jedno od ta dva.

Kada se proces koristi za dobijanje i bakra i plemenitih metala iz materijala koji ih sadrži, može se koristiti višestepeni (npr. dvostepeni) diferencijalni proces luženja koji koristi razlike u odgovarajućim uslovima dobijanja za oba tipa metala. Razlike u odgovarajućim uslovima dobijanja mogu uključivati različite temperature i/ili prisustvo oksidansa. U jednom izvodnom obliku ovakvog procesa diferencijalnog luženja, bakar se može izlužiti na temperaturi okoline, a plemeniti metali se zatim mogu izlužiti na povišenoj temperaturi. U drugom izvodnom obliku, bakar se može izlužiti u odsustvu dodavanja vodonik-peroksida, a zatim plemeniti metali mogu da se izluže nakon dodavanja vodonik-peroksida.

U slučaju kada plemeniti metali nisu prisutni, a diferencijalno rastvaranje nije važno, povišene temperature mogu povećati stope luženja bakra iz ruda ili koncentrata.

Proces može uključivati izgradnju hrpe koja se sastoji od rude i/ili koncentrata, a zatim nanošenje sredstva za luženje na hrpu. Sredstvo za luženje se može primeniti na hrpu kapanjem, ubrizgavanjem ispod površine ili navodnjavanjem prskalicom.

Alternativno, sredstvo za luženje se može ubrizgati u prethodno peskarenu stenu pod pritiskom za in-situ luženje ili luženje na mestu, ili u bačve, ili u rezervoare sa mešanjem. Kako se ovde koristi, in-situ luženje se odnosi na luženje korišćenjem prirodne poroznosti stene. Za luženje „na licu mesta“, poroznost se povećava kontrolisanim peskarenjem, tečnim krekingom ili drugim sredstvima.

Metal se zatim ekstrahuje iz sredstva za luženje. Ekstrakcija dovodi do prečišćenog i koncentrovanog oblika metala. Ekstrakcija može biti putem adsorpcije kao u: ugljenik u pulpi (CIP), ugljenik u lužini (CIL), ugljenik u stubovima (CIC), cementiranje (npr. na cinkovu prašinu) ili jonska razmena (smola u lužini (RIL), smola u pulpi (RIP) i smola u stubovima (RIC)). Alternativno, metal se može ekstrahovati putem ekstrakcije rastvaračem.

U slučaju ekstrakcije plemenitih metala, kompleksi plemenitih metala se dobro adsorbuju na granulirani aktivni ugalj. Kombinacije adsorpcije izluživanja kao što su ugljenik u pulpi i ugljenik u lužini se mogu primeniti na jednostruke ili mešane aminokiselinske sisteme. U slučaju korišćenja procesa adsorpcije, može se usvojiti odgovarajući proces eluiranja zlata da bi se postigla visoka efikasnost eluiranja. Sistemi za adsorpciju zasnovani na ugljeniku spadaju u opseg iskustva skoro svih operacija iskopavanja i prerade zlata na bazi cijanida, čime je ovaj proces kompatibilan sa postojećim tehnikama ekstrakcije zlata.

Pronalazači su otkrili da se kompleks aminokiselina-plemenitih metala uspešno veže na aktivni ugalj iz sredstva za luženje sa ili bez katalizatora za luženje. U slučaju dobijanja bakra iz rastvora, to se može desiti ekstrakcijom rastvarača ili jonskom izmenom, nakon čega sledi elektrolitička ekstrakcija,

Shodno tome, u prvom aspektu, obezbeđen je proces za dobijanje plemenitog metala iz materijala koji sadrži plemeniti metal, uključujući korake u nastavku:

• luženje materijala koji sadrži plemeniti metal sa alkalnim liksivijantom koji sadrži oksidant i aminokiselinu ili njihov derivat na povišenoj temperaturi da bi se proizvelo sredstvo za luženje koje sadrži plemeniti metal; i

• dobivanje plemenitog metala iz sredstva za luženje.

U jednom izvodnom obliku prvog aspekta procesa, dobijanje plemenitih metala uključuje sledeće korake:

• aminokiselina je rastvorena u vodenom rastvoru i dodata u vodeni rastvor za luženje ili smešu;

• relevantne količine oksidansa ili oksidanata (kao što je peroksid) se dodaju u rastvor za luženje;

• pH luženja je podešen u opsegu između pH 6 do pH 13, poželjno najmanje pH 11;

• rastvor za luženje se zagreva u opsegu od 30°C do 100°C, poželjno 40°C do 60°C;

• vreme luženja može biti u rasponu od 5 dana do 30 dana ili više;

Na kraju perioda luženja, smeša ili sredstvo za luženje se filtrira, a čvrsti ostatak se nekoliko puta može isprati filtracijom da bi se uklonili svi rastvoreni metalni joni iz ostataka. Sredstvo za luženje se tretira aktivnim ugljem za ekstrakciju plemenitih metala.

U jednom izvodnom obliku prvog aspekta, objavljen je jeftin i ekološki prihvatljiv hidrometalurški proces za direktno luženje plemenitih metala iz ruda niskog kvaliteta i/ili zaliha otpadnih stena, čime se snižavaju ekonomske granične vrednosti kako bi se povećao udeo resursa koji može biti klasifikovan kao rezerva.

Potencijalne prednosti prvog aspekta objavljenog procesa su smanjenje ili eliminisanje jednog ili više od sledećeg: (1) trošak mLevenja, (2) trošak prethodnog koncentrisanja, (3) upotreba složenih rezervoara za luženje sa mešanjem (u slučaju luženja pomoću hrpe te in-situ luženja), (4) ukupna potrošnja energije (od rudnika do metala u slučaju luženja pomoću hrpe i in-situ luženja), (5) upotreba toksičnih i opasnih reagenasa, (6) uticaj toksičnih teških metala mobilisanih kao cijanidi koji se odvajaju slabom kiselinom (WAD) na životnu sredinu i (7) ugljenični otisak, (8) složenost obrade (u poređenju sa alternativnim liksivijantima) i (9) hemijsku složenost (čime se smanjuju neželjeni nusproizvodi i hemijski intermedijeri). Ostale prednosti uključuju (10) nisku cenu reagensa, (11)

1

potencijal za proizvodnju na licu mesta (za mešane aminokiseline od strane mikroorganizama), (12) veliku dostupnost jednostavnih aminokiselina, npr. glicin, (13) legalnu dostupnost (hemikalije koje nisu regulisane), (14) sposobnost da se izvrši ciljano biološko uništavanje, ili (15) da se recikliraju i ponovo koriste reagensi, (16) potencijal za upotrebu za razne plemenite metale, (17) visoka rastvorljivost aminokiselina i njihovih metalnih kompleksa u vodi, što omogućava intenziviranje procesa za manje veličine opreme.

U drugom aspektu, obezbeđen je proces za dobijanje bakra iz materijala koji sadrži bakar, uključujući korake u nastavku:

• luženje materijala koji sadrži bakar sa alkalnim liksivijantom koji sadrži aminokiselinu ili njen derivat da bi se proizvelo sredstvo za luženje koje sadrži bakar; i

• ekstrahovanje bakra iz sredstva za luženje.

Izvodni oblik drugog aspekta se može koristiti za sprovođenje selektivnog luženja bakra iz rude plemenitog metala - bakra ili rude koncentrata. Može se koristiti za selektivno luženje bakra iz koncentrata bakar-zlato rude nakon čega sledi luženje zlata (nakon opcionog pranja ostatka) bilo korišćenjem prvog aspekta procesa na povišenoj temperaturi (40-60°C), ili korišćenjem drugog procesa dobijanja zlata (npr. cijanidacija). Selektivno luženje bakra će smanjiti gubitke zlata zbog mehanizma cementacije zlata u prisustvu metalnog bakra, pošto će se sav metalni bakar rastvoriti u fazi pre luženja.

Prednost drugog aspekta je u tome što može da odgovori na trajni izazov u preradi bakra i bakra-zlata, tj. pronalaženje odgovarajućeg liksivijanta sa nižim ekološkim i bezbednosnim rizicima za operacije luženja pomoću hrpe, deponije, in-situ i iz bačve, koje su sve spore operacije ispiranja otvorene za okolinu. Alternativno, može se takođe implementirati u kolo za protustrujnu dekantaciju (CCD), omogućavajući dovoljno vremena zadržavanja.

Potencijalne prednosti drugog aspekta uključuju:

1. Bakar se može selektivno izlužiti preko zlata u rastvoru glicinperoksida. U jednom izvodnom obliku, oko 98% bakra prisutnog u zlato-bakar koncentratu je izluženo za 48 sati, u dve faze.

2. 100% halkocita, kuprita, metalnog bakra i oko 80% halkopirita može se rastvoriti u glicin-peroksidnom liksivijantu na temperaturi okoline.

3. Rastvaranje otpadnih elemenata, posebno gvožđa (npr. dobijenog od pirita), je minimalno u poređenju sa konvencionalnim luženjem na bazi sumporne kiseline.

4. Dok se ekstrakcija bakra obično povećava povećanjem koncentracije aminokiselina i oksidansa (npr. peroksida, kiseonika ili vazduha), otkriveno je da aminokiselina može efikasno da izluži neke minerale bakra u odsustvu namernog dodavanja oksidansa.

5. S obzirom na to da se proces luženja odvija pod uslovima alkalnog luženja, konačni ostatak može biti direktno izlužen procesom cijanidacije, ako je to potrebno ili poželjno.

6. Frakcija minerala bakra rastvorljiva u cijanidu je značajno smanjena, što ima veliki uticaj na potrošnju cijanida tokom proizvodnih procesa naknadnog luženja zlata. Alkalno luženje minerala bakra takođe implicira da nije potrebna promena pH vrednosti (kao kod konvencionalnog kiselog luženja) koja bi povećala potrebu za kaustikom tokom proizvodnih procesa.

7. Sistem alkalnih aminokiselina je posebno pogodan za nalazišta bakra sa značajnim udelom minerala koji troše kiselinu kao što su kalcit, trona, dolomit ili drugi minerali na bazi karbonata, što često onemogućava konvencionalne procese kisele ekstrakcije.

Dalje prednosti drugog aspekta su slične onima iz prvog aspekta, naime, smanjenje ili eliminisanje jednog ili više od sledećeg: (1) trošak mLevenja, (2) trošak prethodnog koncentrisanja, (3) upotreba složenih rezervoara za luženje sa mešanjem (u slučaju luženja pomoću hrpe te in-situ luženja), (4) ukupna potrošnja energije (od rudnika do metala u slučaju luženja pomoću hrpe i in-situ luženja), (5)

1

upotreba toksičnih i opasnih reagenasa, (6) uticaj toksičnih teških metala mobilisanih kao cijanidi koji se odvajaju slabom kiselinom (WAD) na životnu sredinu i (7) ugljenični otisak, (8) složenost obrade (u poređenju sa alternativnim liksivijantima) i (9) hemijsku složenost (čime se smanjuju neželjeni nusproizvodi i hemijski intermedijeri). Ostale prednosti uključuju (10) nisku cenu reagensa, (11) potencijal za proizvodnju na licu mesta (za mešane aminokiseline od strane mikroorganizama), (12) veliku dostupnost jednostavnih aminokiselina, npr. glicina, (13) pravnu dostupnost (hemikalije koje nisu regulisane), (14) sposobnost da se izvrši ciljano biološko uništavanje, ili (15) da se recikliraju i ponovo koriste reagensi, (16) visoku rastvorljivost aminokiselina i njihovih metalnih kompleksa u vodi, što omogućava intenziviranje procesa za manje veličine opreme.

U trećem aspektu, obezbeđen je diferencijalni proces luženja za dobijanje bakra i plemenitog metala iz materijala koji sadrži bakar i plemeniti metal, uključujući korake u nastavku:

• luženje materijala koji sadrži bakar i plemeniti metal sa alkalnim liksivijantom koji sadrži aminokiselinu ili njen derivat pod prvim uslovima da bi se proizvelo sredstvo za luženje koje sadrži bakar i ostatak koji sadrži plemeniti metal;

• luženje ostatka koji sadrži plemeniti metal sa alkalnim liksivijantom koji sadrži aminokiselinu ili njen derivat pod drugim uslovima da bi se proizvelo sredstvo za luženje koje sadrži plemeniti metal;

• dobijanje bakra iz sredstva za luženje koje sadrži bakar; i

• dobijanje plemenitog metala iz sredstva za luženje koje sadrži plemeniti metal.

Prvi i drugi uslov može uključivati razlike u odgovarajućim uslovima dobijanja. Te razlike mogu uključivati različite temperature i/ili prisustvo ili odsustvo oksidansa. U jednom izvodnom obliku ovakvog procesa diferencijalnog luženja, bakar se može izlužiti na temperaturi okoline, a plemeniti metali se zatim mogu izlužiti na povišenoj temperaturi. U drugom izvodnom obliku, bakar se može izlužiti u odsustvu dodavanja vodonik-peroksida (ali uz aeraciju), a zatim se plemeniti metali mogu izlužiti nakon dodavanja vodonik-peroksida.

1

Kratak opis crteža

Bez obzira na sve druge oblike koji mogu potpasti u opseg aparata i metode kako je navedeno u Sažetku, sada će biti opisani specifični izvodni oblici, samo kao primer, pozivajući se na prateće crteže na kojima:

Slika 1 je grafik koji prikazuje koncentracije zlata u rastvoru za luženje u različitim vremenima luženja (pH 10, temperatura 60°C, 1% peroksid i 1M glicin).

Slika 2 je grafik koji prikazuje rastvaranje zlata u rastvorima koji sadrže različite koncentracije glicina i 1% vodonik peroksida na pH 10 i temperaturi od 60°C.

Slika 3 je grafikon Log (Δ[Au]c- [Au]s) u odnosu na Log t za ispunjeni rastvor nakon luženja tokom 15 dana (vreme punjenja 4 sata, ugljenik 1,466 g/l).

Slika 4 je grafik koji pokazuje uticaj tipa aminokiselina na rastvaranje zlata: 0,05 M aminokiselina, 1% H2O2, pH 11, na 60°C.

Slika 5 je grafikon koji pokazuje uticaj mešavine aminokiselina na rastvaranje zlata: 0,1 M aminokiselina, 1% H2O2, pH 11, na 60°C.

Slika 6 je grafik koji prikazuje grafikon Log (Δ[Au]c [Au]s) u odnosu na Log t za ispunjeni rastvor nakon luženja (vreme punjenja 23 sata, ugljenik 1,55 g/l).

Slika 7 je grafik koji pokazuje uticaj srebra na rastvaranje zlata: 1 M glicin, 1% H2O2, pH 10, 60°C.

Slika 8 je grafik koji pokazuje uticaj temperature na rastvaranje zlata: 1 M glicin, 1% H2O2, pH 10, na različitim temperaturama.

Slika 9 je grafik koji pokazuje uticaj temperature na rastvaranje zlata: 0,1 M glicin, 1% H2O2, početni pH 11,5, na različitim temperaturama.

1

Slika 10 je grafik koji pokazuje uticaj temperature na brzinu rastvaranja zlata tokom vremena luženja: 0,1 M glicin, 1% H2O2, početni pH 11,5, na različitim temperaturama.

Slika 11 je grafik koji pokazuje uticaj koncentracije vodonik peroksida na izmereni Eh rastvora za luženje: 0,1 M glicin, različiti procenti H2O2, pH 11,5, 60°C.

Slika 12 je grafik koji pokazuje uticaj koncentracije vodonik peroksida na rastvaranje zlata: 0,1 M glicin, različiti procenti H2O2, pH 11,5, 60°C.

Slika 13 je grafik koji pokazuje uticaj pH vrednosti rastvora za luženje na rastvaranje zlata: 0,5 M glicin, 1% H2O2, pH, na 60°C.

Slika 14 je grafik koji pokazuje uticaj pH vrednosti rastvora za luženje na rastvaranje zlata: 0,1 M glicin, 1% H2O2, pH, na 60°C.

Slika 15 je grafik koji pokazuje uticaj Cu<2+>jona na rastvaranje zlata: 0,1 M glicin, 0,1% H2O2, pH 11, na 30°C.

Slika 16 je grafik koji pokazuje uticaj Cu<2+>jona na rastvaranje zlata: 0,1 M glicin, 0,3% H2O2, 4 mM Cu<2+>, pH 11,9 i 30°C.

Slika 17 je grafik koji pokazuje uticaj pirita na rastvaranje zlata iz rastvora glicin-peroksida: 0,1 M aminokiselina, 1% H2O2, pH 11, na 60°C.

Slika 18 je grafik koji prikazuje rastvaranje zlata u recikliranim sterilnim rastvorima koji u početku sadrže 1 M glicina i 1% peroksida na 60°C i pH 10.

Slika 19 je grafik koji prikazuje rastvaranje zlata u svežim i odstajalim rastvorima koji u početku sadrže 1 M glicina i 1% peroksida na 60°C i pH 10.

Slika 20 je grafik koji pokazuje stope luženja zlata u rastvorima koji u početku sadrže 1 M glicina i 1% peroksida na 60°C i pH 10.

Slika 21 je grafik koji prikazuje koncentraciju zlata u rastvoru koji sadrži 1 M glicina, 1% peroksida, 5mM Cu(II) na 40°C i pH 10.

1

Slika 22 je grafik koji prikazuje brzinu luženja zlata u rastvoru koji sadrži 1 M glicina, 1% peroksida, 5mM Cu(II) na 40°C i pH 10.

Slika 23 je grafik koji prikazuje Log (Δ[Au]c- [Au]s) u odnosu na Log t za ispunjeni rastvor nakon luženja tokom 15 dana (vreme punjenja 4 sata, ugljenik 1,466 g/l).

Slika 24 je grafik koji prikazuje maseni procenat minerala bakra u koncentratu bakra pre i posle luženja u rastvorima glicina (uslovi luženja: dvostepeno, 0,3 M glicina, 1% peroksida, sobna temperatura, pH 11, 48 sati).

Slika 25 je šematski dijagram za dvostepeni protustrujni proces luženja bakra.

Slika 26 je grafik koji prikazuje ekstrakciju bakra (%) u odnosu na vreme luženja (sati) iz Cu-Au koncentrata nakon dvostepenog luženja.

Slika 27 je grafik koji prikazuje maseni procenat minerala bakra u koncentratu bakra pre i posle luženja u rastvorima glicina (uslovi luženja: jednostepeno, 0,4 M glicina, 1% peroksida, sobna temperatura, pH 11,5, 96 sati).

Slika 28 je grafik koji prikazuje ekstrakciju bakra (%) u odnosu na vreme luženja (sati) pri različitim pH vrednostima rastvora (0,3M glicin, 1% H2O2, sobna temperatura).

Slika 29 je grafik koji prikazuje ekstrakciju bakra (%) u odnosu na vreme luženja (sati) pri različitim koncentracijama peroksida (0,3 M glicina, pH 11, sobna temperatura, 10% gustina pulpe).

Slika 30 je grafik koji prikazuje ekstrakciju bakra (%) u odnosu na vreme luženja (sati) pri različitim gustinama pulpe (0,3 M glicin, 1% H2O2, pH11, sobna temperatura).

Slika 31 je grafik koji prikazuje ekstrakciju bakra (%) u odnosu na vreme luženja (sati) pri različitim koncentracijama glicina (1% H2O2 pH 11 sobna temperatura, 10% gustina pulpe).

1

Primeri

Sada će biti opisani neograničavajući primeri procesa za dobijanje bakra ili plemenitog metala iz materijala koji sadrži bakar i/ili plemeniti metal.

Primeri od 1 do 15: Dobijanje plemenitog metala

Svi Primeri od 1 do 15 su izvedeni korišćenjem rastvora pripremljenih uz pomoć reagensa analitičke čistoće ili sintetizovanih reagensa i Millipore vode. Osim ako nije navedeno, svi Primeri su sprovedeni korišćenjem magnetnih mešalica i magnetnih šipki za mešanje obloženih teflonom. Zlato i/ili srebro je dodato u rastvor aminokiseline i peroksida u čaši i zagrevano na potrebnu temperaturu uz mešanje. Zlatni i zlatno-srebrni listovi korišćeni u svim primerima napravljeni su od 99,99% čistog zlata i srebra. Pre svakog eksperimenta, površina svakog lista je polirana Struers vodootpornim papirom od silicijum karbida (FEPA P#2400). Na kraju je list zlata ispran destilovanom vodom i ostavljen da se osuši.

Za ispitivanje aktivnosti ugljenika za adsorpciju kompleksa zlato-glicin, osim ako nije navedeno, 1,5 g/l svežeg ugljenika (-2,36+2mm) je dodato u ispunjene rastvore nakon luženja. Eksperimenti adsorpcije su sprovedeni na sobnoj temperaturi pri brzini rotacije od 150 o/min. Da bi se procenila adsorpcija zlata na ugljeniku, poduzorci su uzeti u različitim vremenskim intervalima i zatim razblaženi vodenim rastvorom natrijum cijanida pre nego što su analizirani korišćenjem ICP-OES.

Primer 1.

U Primeru 1, rastvor koji sadrži 1 M aminokiseline: glicin i 1% oksidansa, vodonik-peroksida, korišćen je za rastvaranje čistog metalnog zlata (kao zlatna žica i zlatne folije) na temperaturi od 60°C. Slika 1 prikazuje količinu zlata rastvorenog u rastvoru (400mL) koji sadrži 1 M glicina i 1% peroksida tokom vremena luženja. Može se videti da se zlato pod ovim uslovima rastvara u razumnim količinama do 18 mg/l za 280 sati. U ovom primeru, niže koncentracije reagensa (0,1-0,4 M glicina), niža temperatura (tj.40°C) i prirodni pH rastvora (oko pH 6) takođe su se pokazali efikasnim.

2

Primer 2: Efekat koncentracije glicina

Proučavana je kinetika rastvaranja zlata u rastvorima koji sadrže različite koncentracije glicina i 1% vodonik peroksida pri pH 10 i temperaturi od 60°C i rezultati su prikazani na slici 2. Iz rezultata prikazanih na Slici 2 može se videti da se, pod uslovima ovog Primera, rastvaranje zlata povećava povećanjem koncentracije glicina do 1 M. Tabela 1 pokazuje brzinu luženja zlata pri različitim koncentracijama glicina.

Tabela 1. Brzina luženja zlata pri različitim koncentracijama glicina: Glicin, 1% H2O2, pH 10, 60°C.

Brzina luženja zlata u sistemu glicin-peroksid, kao što je prikazano u Tabeli 1, može biti značajno veća od brzine kada se koriste tiosulfat-feri oksalat i gvožđe EDTA sistema u odsustvu tioureje.

Primer 3: Adsorpcija kompleksa zlata i glicinata na ugljeniku

Jedno od razmatranja za alternativu luženju zlata na bazi cijanida je jačina adsorpcije luženog zlata na aktivnom uglju. Stoga je prikladno ispitati sposobnost aktivnog uglja da adsorbuje kompleks zlata i glicina iz rastvora za luženje, posebno iz perspektive industrijske primene.

Nakon nekih eksperimenata kinetičkog luženja, različite količine svežeg ugljenika su dodane u ispunjene rastvore za luženje. Poduzorci iz različitih testova adsorpcije uzeti su u različitim intervalima i analizirani pomoću ICP-OES. Kinetika adsorpcije zlata i srebra na aktivni ugalj je procenjena određivanjem konstante aktivnosti ugljenika pomoću jednačine (1):

log (delta [Au ili Ag]c / [Au ili Ag]s) = n log t log k (1) delta [Au ili Ag]c= promena u [Au ili Ag] na ugalj od t=0 do t=t sati; [Au ili Ag]s = [Au ili Ag] u rastvoru pri t=t sati; n = eksperimentalno izvedena konstanta za koeficijent pravca gornje jednačine; i k = empirijska konstanta brzine pri t =1 sat;

Adsorbovano zlato i srebro na ugljeniku i količine metala u rastvorima izračunate su i prikazane u tabelama 2, 3 i 4.

Slika 3 takođe prikazuje grafikon Log (Δ[Au]c/ [Au]s) u odnosu na (Log t) za podatke prikazane u Tabeli 3. Eksperimenti adsorpcije su pokazali da se kompleks zlato-glicin primenom procesa objave adsorbuje na aktivni ugalj brzinom sličnom ili čak višom od kompleksa zlato-cijanid.

Takođe se može videti iz podataka prikazanih u tabelama 3 i 4 da se kompleks srebra i glicinata slabije adsorbuje na aktivni ugalj i da prisustvo srebra povećava vezanje zlata za ugljenik.

Tabela 2 Adsorpcija zlata na aktivnom uglju iz ispunjenog rastvora posle luženja tokom 456 sati (zapremina rastvora 350 mL).

Tabela 3 Adsorpcija zlata na aktivnom uglju iz ispunjenog rastvora nakon luženja legure zlato/srebro tokom 168 sati (zapremina rastvora 380 mL).

Tabela 4 Adsorpcija srebra na aktivnom uglju iz ispunjenog rastvora nakon luženja legure zlato/srebro tokom 168 sati (zapremina rastvora 380 mL).

Primer 4: Uticaj tipa aminokiselina

Glicin, histidin i alanin aminokiseline su korišćene za ispitivanje uticaja tipa aminokiselina na rastvaranje zlata. Eksperimenti su sprovedeni na 0,05 M aminokiselina na pH 11 i temperaturi od 60°C. Slika 4 prikazuje rastvaranje zlata u različitim aminokiselinskim sistemima. Može se videti da je početno rastvaranje zlata u rastvoru histidina brže od rastvora glicina i alanina, međutim, produženjem luženja utvrđeno je da glicin rastvara zlato brže i u većoj meri od histidina i alanina.

Da bi se procenio uticaj mešavine aminokiselina, procenjena je smeša od 0,05 M glicina i 0,05 M histidina, 1% H2O2, na pH 11,5 i 60°C. Slika 5 pokazuje uticaje upotrebe kombinacije rastvora glicin-histidin i glicina samo na rastvaranje zlata. Jasno je da upotreba mešavine glicina i histidina rastvara zlato više od upotrebe samog glicina.

Kinetika adsorpcije zlata na aktivni ugalj iz rastvora glicin-histidina je procenjena određivanjem konstante aktivnosti ugljenika pomoću jednačine (2). Adsorbovano zlato na ugljeniku i količine metala u rastvorima izračunate su i prikazane u Tabeli 5.

2

Δ [Au ili Ag]c= promena Au ili Ag na ugljeniku od t=0 do t=t sati; [Au ili Ag]s = [Au ili Ag u rastvoru pri t=t sati; n = eksperimentalno izvedena konstanta za koeficijent pravca gornje jednačine; i k = empirijska konstanta brzine pri t =1 sat.

Slika 6 takođe prikazuje grafikon Log (Δ[Au]c/ [Au]s) u odnosu na (Log t) za podatke prikazane u Tabeli 5. Eksperiment adsorpcije pokazuje da se zlato iz rastvora koji sadrži glicin-histidin adsorbuje na aktivni ugalj. Izračunata konstanta aktivnosti ugljenika bila je 188, a vezanje zlata je bilo 5,5 kg Au/toni ugljenika. Iz podataka prikazanih u tabeli 5 i na slici 6, može se primetiti da se zlato može vezati na ugljenik iz rastvora koji sadrže mešavinu rastvora glicin-histidina.

Tabela 5 Adsorpcija zlata na aktivnom uglju iz rastvora glicin-histidina.

Primer 5: Uticaj srebra

Za proučavanje uticaja srebra na rastvaranje zlata, folije (površine 20 cm<2>) čistog zlata i 50% zlata-50% srebra su izlužene u rastvorima koji sadrže glicin i peroksid.

Rastvaranje zlata i srebra iz čistog zlata i legure zlato-srebro prikazano je na slici 7. Može se videti da prisustvo srebra pojačava rastvaranje zlata i srebro se rastvara brže od zlata u rastvoru glicina.

Tabela 6 pokazuje stopu luženja zlata i srebra, nakon 168 sati, iz čistog zlata i 50% zlata-50% srebra. Može se videti da je brzina izluživanja zlata iz legure zlato-srebro oko 6 puta veća od stope izluživanja iz čistog zlata. Brzina luženja srebra je veća od zlata u rastvorima glicin-peroksida.

Tabela 6. Stope luženja zlata i srebra iz čistog zlata i legure zlatosrebro: Glicin, 1% H2O2, pH 10, 60°C.

Primer 6: Uticaj temperature

Uticaj temperature na rastvaranje zlata prikazan je na slikama 8, 9 i 10.

Na slici 8 prikazan je uticaj temperature na kinetiku luženja zlata u rastvoru koji sadrži 1 M glicina, 1% H2O2, pri pH 10. Može se videti da se rastvaranje zlata dramatično povećava kako temperatura raste sa 23 na 60°C.

Slika 9 prikazuje uticaj temperature na kinetiku luženja zlata pri koncentraciji glicina od 0,1 M na temperaturama od 23, 30, 40, 60 i 75°C. Jasno se može videti da se rastvaranje zlata dramatično povećava kako temperatura raste. Međutim, na visokoj temperaturi (75°C) otkriveno je da je početno rastvaranje zlata brže, ali brzina luženja zlata brzo opada.

Luženje zlata je hemijski kontrolisan proces u kome temperatura najviše utiče na brzinu reakcije. Najzanimljiviji rezultati prikazani na slici 9 kako je nakon 264 sata luženja na sobnoj temperaturi brzina rastvaranja zlata dramatično porasla kada je temperatura podignuta na 60°C.

Slika 10 ilustruje stope rastvaranja zlata tokom vremena luženja na različitim temperaturama. Može se videti da se na povišenoj temperaturi brzina luženja zlata u početku povećava, a zatim počinje da opada produženjem vremena luženja. Prosečna brzina rastvaranja zlata nakon šest dana luženja na 75°C bila je

2

39 × 10<-3>µmol-m<2>.s, što je više od brzine luženja zlata od 2 × 10<-3>µmol/m<2>.s putem feri-tiosulfat sistema, u odsustvu tioureje.

Primer 7: Uticaj peroksida

pH i Eh vrednosti rastvora su praćene tokom vremena korišćenjem 90-FLMV metra. Slika 11 prikazuje Eh profile rastvora glicin-vodonik peroksida tokom vremena pri različitim koncentracijama vodonik peroksida. Iz rezultata prikazanih na slici 12 jasno se može videti da je vodonik-peroksid značajno poboljšao rastvaranje zlata. Minimum od 0,1% peroksida dovodi do rastvaranja zlata, a povećanje koncentracije vodonik peroksida do 2% peroksida značajno povećava rastvaranje zlata.

Primer 8: Uticaj pH

Uticaj pH (dodatkom hidroksidnih jona) na rastvaranje zlata prikazan je na slikama 13 i 14. Može se videti da je sistem glicin-peroksid veoma osetljiv na pH luženja i hidroksidne jone i može se videti da se rastvaranje zlata značajno povećava povećanjem pH luženja iznad pH = 10.

Slika 13 prikazuje uticaj pH vrednosti na brzinu luženja zlata u rastvorima koji sadrže 0,5 M glicina i 1% peroksida na temperaturi luženja od 60°C. Posle samo 24 sata luženja pri pH 11, brzina luženja zlata bila je

0,35 µmol/m<2>.s. Ova brzina luženja je veća od brzine luženja zlata (0,22-0,25 µmol/m<2>.s) iz 100 mM rastvora tiosulfata u prisustvu oksidansa gvožđa i tioureje. Tabela 7 prikazuje brzinu luženja zlata nakon različitih vremena luženja pri pH 5,8, 10 i 11. Podaci pokazuju da je brzina luženja zlata, pri pH 11, 30 puta veća od brzine pri pH 10 nakon 48 sati. Međutim, otkriveno je da se brzina luženja smanjuje povećanjem vremena luženja na pH 11. Početna brzina luženja zlata pri prirodnom pH rastvora (pH ~5,8) bila je brža od luženja pri pH i smanjena je produženjem vremena luženja.

2

Tabela 7. Brzina luženja zlata pri različitom pH luženja: 0,5 M glicina, 1% H2O2, pH, na 60°C.

Uticaj dodavanja hidroksidnih jona, dakle pH rastvora na rastvaranje zlata za rastvor koji sadrži 0,1 M glicina, 1% H2O2, na 60°C prikazan je na slici 14. Ponovo, otkriveno je da je rastvaranje zlata u rastvorima glicin-peroksida veoma osetljivo na pH luženja i hidroksidne jone. Rastvaranje zlata se značajno povećava povećanjem pH luženja na viši alkalitet.

Brzina luženja zlata se povećava pri pH višem od 10, poželjno višem od 11 u rastvorima koji sadrže 0,1 M glicina i 1% peroksida na temperaturi luženja od 60°C.

Iz rezultata prikazanih na slici 14, može se videti da dodavanje još malo peroksida u sistem poboljšava rastvaranje zlata. Tabela 8 pokazuje potrebne količine kaustike u mM da bi se postigao ciljani pH.

Tabela 8. Potreban NaOH za postizanje ciljanog pH rastvora za luženje.

2

Primer 9: Uticaj Cu<2+>

Utvrđeno je da dodavanje Cu<2+>u sistem glicin-peroksida poboljšava rastvaranje zlata. Slika 15 pokazuje kako prisustvo Cu<2+>jona pojačava rastvaranje zlata u sistemu glicin-peroksida, u rastvoru koji sadrži 0,1 M glicina, 1% H2O2, pH 11 na 30°C.

Sproveden je dodatni test za proučavanje uticaja Cu<2+>jona na rastvaranje zlata u glicin-peroksid sistemu povećanjem pH luženja na 11,9 i koncentracije peroksida na 0,3%. Količine rastvorenog zlata iz ovog sistema u odnosu na luženje prikazane su na slici 16. Poređenje između rezultata sa slike 15 u prisustvu Cu<2+>i sa slike 16 pokazuje da povećanje pH i peroksida povećava rastvaranje zlata. Rastvor zlata-glicina u prisustvu Cu<2+>jona je uspešno vezan na aktivni ugalj.

Primer 10: Uticaj pirita

Zlatne rude mogu da sadrže različite otpadne minerale sa različitim reaktivnostma; jedan od najreaktivnijih minerala povezanih sa zlatom je pirit. Da bi se proučavao uticaj pirita, različite količine minerala pirita su dodate u rastvor za luženje pre dodavanja lista zlata. Slika 17 pokazuje uticaj pirita na rastvaranje zlata u rastvorima koji sadrže pirit (FeS2). Jasno je da je rastvaranje zlata u prisustvu pirita slabije od izmerenog rastvaranja u odsustvu pirita. Smanjenje u rastvaranju zlata se može pripisati potrošnji peroksida za oksidaciju pirita, ili katalitičkom raspadanju na površini pirita.

Primer 11: Aktivnost recikliranog rastvora

Ispitivanja luženja su sprovedena korišćenjem recikliranog sterilnog rastvora nakon adsorpcije zlata i srebra. Jednom ili dva puta reciklirani sterilni rastvor je korišćen za ispiranje lista od čistog zlata širine 1 cm i dužine 10 cm. Rezultati ovih ispitivanja prikazani su na slici 18. Može se videti da reciklirani rastvor za luženje tokom vremena veoma efikasno izlužuje zlato. Rezultati prikazani na slici 18 ilustruju da su sredstvo za luženje i proces robusni u smislu stabilnosti reagensa tokom vremena.

2

Primer 12: Uticaj starenja rastvora

Rastvor od 1 M glicina i 1% peroksida ostavljen je 4 dana na sobnoj temperaturi. Nakon stajanja, zlato je dodato u odstajali rastvor i uzorci su često uzimani i analizirani za zlato, korišćenjem ICP-OES. Rezultati luženja zlata u svežim i odstajalim rastvorima prikazani su na slici 19.

Rezultati ilustruju da se zlato brže rastvara sa većom brzinom luženja u odstajalom rastvoru nego u svežem rastvoru. Brzina luženja zlata u odstajalom rastvoru i svežem rastvoru nakon 215 sati bila je 0,045 i 0,032 µmol/m<2>.s. Slika 20 prikazuje brzinu luženja zlata tokom 264 sata luženja u rastvoru koji sadrži 1 M glicina i 1% peroksida. Zanimljivo je videti da se brzina luženja zlata povećava tokom vremena luženja.

Primer 13: pH i Eh tokom vremena

Elektrohemijski potencijal (Eh) i pH rastvora za luženje mereni su tokom 19 dana luženja. Tabela 9 prikazuje vrednosti pH i Eh tokom vremena za 456 sati luženja. Može se videti da su pH i Eh vrednosti relativno stabilne tokom ovog vremena, što opet ukazuje na stabilnost reagensa.

Tabela 9 pH i Eh tokom vremena luženja u rastvorima koji sadrže 1 M glicina i 1% peroksida na 60°C.

2

Primer 14: Produženo vreme luženja na 40°C.

U ovom eksperimentu korišćen je rastvor koji sadrži 1 M glicina, 1% vodonik peroksida i 5 mM Cu(II) na temperaturi od 40°C. U ovom primeru kao zlatna folija je korišćeno čisto metalno zlato, površine 36 cm<2>. Slika 21 prikazuje količinu zlata rastvorenog u rastvoru (400mL) koji sadrži 1 M glicina, 1% vodonik peroksida i 5 mM Cu(II). Može se videti da se i zlato u ovom stanju rastvara u razumnim količinama.

Najzanimljiviji rezultati iz ovog primera su da se brzina izluživanja zlata povećava tokom vremena (većina alternativnih procesa izluživanja zlata je pokazala opadanje brzine izluživanja zlata tokom vremena). Ovi rezultati odražavaju robusnu stabilnost reagenasa u rastvoru za luženje. Eksperiment je ostavljen oko 14 dana kako bi reagovao (334 sata). Slika 21 prikazuje količinu rastvorenog zlata u rastvoru za luženje tokom vremena, a Slika 22 prikazuje brzinu luženja zlata u µg/cm<2>. dnevno, tokom celog perioda luženja. U ovom robusnom sistemu, pH rastvora se nije promenio tokom 14 dana luženja i Eh je fluktuirao između -50 mV do -40 mV.

Primer 15: Adsorpcija zlata na aktivnom uglju

Različite količine aktivnog uglja dodate su u ispunjene rastvore za izluživanje iz Primera 12 i 13. Uzorci iz različitih testova adsorpcije uzimani su u intervalima i analizirani pomoću ICP-OES. Adsorbovano zlato na ugljeniku i količine metala u rastvorima izračunate su i prikazane u tabelama 10, 11 i 12.

Kinetika adsorpcije zlata i srebra na aktivni ugalj je procenjena određivanjem konstante aktivnosti ugljenika pomoću sledeće jednačine (3):

log (delta [Au ili Ag]c / [Au ili Ag]s) = n log t log k (3)

Gde:

delta [Au ili Ag]c = promena u [Au ili Ag] na ugalj od t=0 do t=t sati

[Au ili Ag]s = [Au ili Ag] u rastvoru pri t=t sati

n = eksperimentalno izvedena konstanta za koeficijent pravca gornje jednačine.

k = empirijska konstanta brzine pri t =1 sat

r2 = koeficijent korelacije gornje jednačine

Kao primer za prikaz aktivnosti adsorpcije zlata na ugljenik, Slika 23 prikazuje grafikon Log (Δ[Au]c/ [Au]s) u odnosu na (Log t) za podatke prikazane u Tabeli 10.

Različiti eksperimenti adsorpcije ukazuju na to da bi izluženo zlato, korišćenjem procesa objave, moglo da se adsorbuje na aktivni ugalj sličnom brzinom kao kompleksi cijanida zlata.

Takođe se može videti iz podataka prikazanih u tabelama 11 i 12 da je srebro slabo adsorbovano na aktivnom uglju i da prisustvo srebra povećava vezanje zlata za ugljenik.

Tabela 10 Adsorpcija zlata na aktivnom uglju iz ispunjenog rastvora posle luženja tokom 456 sati (zapremina rastvora 350 mL).

1

Tabela 11 Adsorpcija zlata na aktivnom uglju iz ispunjenog rastvora nakon luženja legure zlato/srebro tokom 168 sati (zapremina rastvora 380 mL).

Tabela 12 Adsorpcija srebra na aktivnom uglju iz ispunjenog rastvora nakon luženja legura zlato/srebro tokom 168 sati (zapremina rastvora 380 mL).

Primeri od 16 do 21: Dobijanje bakra

Sledeći Primeri od 16 do 21 detaljno opisuju dobijanje bakra iz gravitacionog koncentrata bakra i zlata. Međutim, treba razumeti da proces ovog otkrića nije ograničen na dobijanje bakra iz koncentrata bakra-zlata, već se može primeniti i na dobijanje bakra iz drugih materijala koji sadrže bakar, kao što su koncentrati rude bakra koji ne sadrže zlato.

2

Gravitacioni koncentrat bakra i zlata je proizveden iz ciklonskog dovodnog dotoka u šaržni centrifugalni gravitacioni separator u fabrici bakra i zlata u Zapadnoj Australiji. Gravitacioni koncentrat je pogodno koncentrisao mnoge nesulfidne minerale bakra i prirodnog bakra, kao i sulfidne minerale, sa zlatom da bi obezbedio široku distribuciju mineralogije bakra. Uzorak gravitacionog koncentrata je zatim samleven pomoću mlina sa diskovima i prosijan pomoću sita od 150 i 106 µm. 150 µm je reciklirano nazad u mlin.

Veličina čestica mLevenog uzorka korišćenog u eksperimentima luženja bila je 100% -150 µm i 80% -106 µm. Uzorak je poslat na elementarnu analizu korišćenjem kiselinske digestije nakon čega je usledila analiza rastvora za različite metale korišćenjem optičke emisione spektrometrije sa induktivno spregnutom plazmom (ICP-OES). Mineraloški sastav gravitacionog koncentrata pre i posle luženja analiziran je integrisanim automatizovanim mineraloškim rastvorom koji obezbeđuje kvantitativnu analizu minerala korišćenjem kvantitativne evaluacije minerala tehnikom skeniranja elektronske mikroskopije (QEMSCAN).

Svi primeri su izvedeni korišćenjem rastvora pripremljenih od reagenasa analitičke čistoće i Millipore vode. Osim ako nije navedeno, svi eksperimenti se izvode pomoću rotirajuće bočice u skladu sa konvencionalnom laboratorijskom praksom. Koncentrat i rastvor glicina su stavljeni u braon laboratorijsku bocu od 2,5 l. Smeša je mešana okretanjem rotirajuće bočice na 150 obrtaja u minuti. Boce su ventilirane kako bi se omogućio prenos kiseonika, osiguravajući da nedostatak kiseonika ne ograničava brzinu reakcije.

U različito vreme, uzorci rastvora za luženje su dobijeni korišćenjem filtera sa špric-membranom (veličina pora 0,45 µm). Filtrati su analizirani na bakar i gvožđe korišćenjem atomske adsorpcione spektroskopije. Elementi u tragovima su analizirani korišćenjem optičke emisione spektrometrije sa induktivno spregnutom plazmom (ICP-OES). Elementarna analiza ostatka je sprovedena korišćenjem kiselinske digestije nakon čega je usledila ICP-OES analiza.

Iz podataka prikazanih u tabeli 13 može se videti da je od uobičajenih minerala bakra, halkopirit (CuFeS2) najmanje rastvorljiv u cijanidu i drugim oksidima bakra, a prirodni bakar pokazuje visoku rastvorljivost u rastvorima cijanida.

Tabela 13: Rastvorljivost Cu minerala u 1% rastvoru NaCN

Tabela 14 prikazuje elementarnu analizu koncentrata bakra i zlata korišćenog u Primerima od 16 do 21. Koncentrat bakra i zlata ima 3,75% Cu raspoređenog među nizom bakarnih minerala, uključujući prirodni bakar.

Tabela 14: Elementarna analiza koncentrata bakra i zlata

Primer 16: Dvostepeno luženje

Eksperimenti su pokazali da je 98% Cu ekstrahovano za 48 sati u dvostepenom luženju pod sledećim uslovima: 0,3 M glicin, 1% H2O2, pH 11,0, 23°C i 16% (% v/v) gustina pulpe. Mineraloški sastavi koncentrata bakra i zlata pre i posle luženja koji su analizirani pomoću QEMSCAN-a prikazani su u tabeli 15. Slika 24 takođe prikazuje masene procente za svaki mineral bakra u koncentratu pre i posle luženja. Rezultati predstavljeni na slici 24 pokazuju da je 100% metalnog bakra i sulfidnih bakarnih minerala, kao što su bornit i halkocit/digenit,

4

rastvoreno. Oko 80% halkopirita je rastvoreno. QEMScan analiza ostatka pokazala je da se neluženi halkopirit javlja kao oslobođene čestice u frakciji najveće veličine.

Tabela 15: Mineraloška analiza bakra i otpadnih minerala u koncentratu pre i posle luženja (Uslovi luženja: 0,3 M glicina, 1% H2O2, pH 11, sobna temperatura)

Tabela 16 predstavlja procenat svakog minerala bakra rastvorenog posle luženja u rastvoru glicina. Prisustvo kovelita (CuS) u konačnom ostatku može se pripisati ponovnom taloženju bakra tokom luženja prema Eq. (2).

Formiranje kovelita (CuS) tokom ispiranja minerala bakar sulfida, kao što je halkopirit, je identifikovano u nekim studijama. Može se zaključiti da se kovelit rastvara u rastvorima za luženje i ponovo taloži reakcijom bakra sa sumporom ili sulfidom tokom luženja.

(4)

Tabela 16: Uočeno je rastvaranje minerala bakra u 0,3 M rastvora glicina na sobnoj temperaturi, 1% H2O2, pH 11.

Na slici 25 prikazan je šematski dijagram konceptualnog dvostepenog protustrujnog kola za luženje bakra, koji je uopšteno označen referentnim brojem 10. Da bi se postigao visok stepen rastvaranja bakra, luženje se može sprovesti u dve faze 12, 14 (kao što je korišćenje dva reaktora za luženje) sa identičnim uslovima luženja u svakoj fazi. U stabilnom stanju, svež Cu-Au koncentrat 16 će hraniti prvu fazu 12, a svež (dopunski) rastvor za luženje 18 će hraniti drugu fazu 14. Izlužena smeša koja izlazi iz faze 12 se podvrgava prvom razdvajanju čvrstog stanja i tečnost, 20, da bi se dobio prvi ispunjeni rastvor za luženje bakra, 22, i čvrsti ostatak od luženja, 24. Ostatak 24 se dovodi u drugu fazu luženja 14.

Izlužena smeša koja izlazi iz drugog stepena luženja 14 se podvrgava drugom razdvajanju čvrstog stanja i tečnost, 32, da bi se dobio koncentrat zlata 34 i drugi bakarni PLS (ispunjeni rastvor za luženje), 36. Drugi PLS se reciklira u prvi stepen luženja 12 kao rastvor za luženje. Ispunjeni rastvor za izluživanje koji sadrži bakar, 22, podvrgava se elektrolitičkoj ekstrakciji, 26, i dobijanju bakra, 28. Sterilni rastvor 30 iz koraka elektrolitičke ekstrakcije 26 se reciklira kao procesni rastvor za drugu fazu luženja 14. Tabela 18 prikazuje koncentracije bakra i drugih nečistoća u finalnom rastvoru za luženje iz faza 1 i 2.

Tabela 17: Koncentracije bakra i nečistoća u fazi 1 i 2 finalnih rastvora za luženje.

Oko 98% bakra je izluženo korišćenjem 0,3 mol/l glicina na sobnoj temperaturi sa samo oko 12 mg/l Fe, 16 mg/l Pb i niskom koncentracijom nečistoća prebačenih u ispunjeni rastvor. Izgleda da se gvožđe ne rastvara značajno u alkalnim rastvorima glicina.

Slika 26 prikazuje rastvaranje bakra kao funkciju vremena nakon luženja u dve faze. Vidi se da je više od 98% bakra rastvoreno. Takođe se može primetiti da, nakon 5 sati luženja, ekstrakcija bakra iznosi oko 66% bakra i ovo početno brzo rastvaranje bakra je posledica prisustva visoko rastvorljivog kuprita i metalnog bakra u koncentratu.

Primer 17: Luženje s jednom fazom

U ovom delu, luženje koncentrata bakra i zlata se vrši u jednoj fazi povećanjem koncentracije glicina sa 0,3 M na 0,4 M i produženjem vremena luženja na 96 sati. Slika 27 prikazuje maseni procenat minerala bakra koje je QEMSCAN analizirao pre i posle luženja radi poređenja. Od koncentracije bakra u finalnom rastvoru za luženje, i bakra u konačnom ostatku, ekstrakcija bakra je bila 82%. Iz rezultata prikazanih na slici 27, očigledno je da je 100% halkocita, kuprita, metalnog bakra i samo 50% halkopirita rastvoreno. Zanimljivo je primetiti da je, kao što je prikazano na slici 27, bakar ponovo istaložen kao kovelit (CuS) ili kao veoma fini bakar ili adsorbovan na glini ili ugrađen u silikate (Cu-granice).

Primer 18: Uticaj pH

Uticaj pH rastvora za luženje na rastvaranje bakra prikazan je na slici 28. Može se videti da je početno rastvaranje bakra pri nižem pH (pH 8,0) veće od rastvaranja pri pH 10 i 11,5. Međutim, produženjem vremena luženja otkriveno je da se rastvaranje bakra povećava pri alkalnijem pH (npr. pH 11,5). Iz rezultata prikazanih na slici 28, može se primetiti da se rastvaranje bakra blago povećava povećanjem pH luženja sa pH 10 na pH 11,5.

Primer 19: Uticaj peroksida

Da bi se proučavao uticaj upotrebe peroksida kao oksidansa na luženje bakra u rastvoru glicina, 0%, 1% i 2% peroksida dodato je u 0,3M rastvora glicina na sobnoj temperaturi. Rezultati prikazani na slici 29 pokazuju da peroksid blago povećava rastvaranje bakra.

Najzanimljiviji rezultat ovde je da ekstrakcija bakra dostiže i do 75% u rastvoru koji sadrži samo glicin (bez peroksida) na ventiliranoj rotirajućoj bočici koja omogućava dovoljno prenosa kiseonika iz okolnog vazduha.

Primer 20: Uticaj gustine pulpe

Za proučavanje uticaja gustine pulpe na luženje bakra u rastvoru glicina korišćene su gustine pulpe od 10, 16 i 20%. Uticaj gustine pulpe na rastvaranje bakra prikazan je na slici 30. Povećanjem gustine pulpe sa 10% na 20% smanjuje se ekstrakcija bakra za oko 10%. Veruje se da se smanjenje ekstrakcije bakra pri većoj gustini pulpe može prvenstveno pripisati efikasnosti prenosa kiseonika u rastvor za luženje.

Primer 21: Efekat koncentracije glicina

Uticaj koncentracije glicina na rastvaranje bakra prikazan je na slici 31. Jasno je da se povećanjem koncentracije glicina malo povećava ekstrakcija bakra. Može se generalno izvesti da rastvaranje bakra zavisi od koncentracije glicina u rastvorima glicin-peroksida.

_____________________

Claims (11)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Proces za dobijanje metala, koji sadrži bakar i/ili plemenite metale, iz materijala koji sadrži metal, uključujući korake:

• luženje materijala koji sadrži metal sa alkalnim rastvorom koji ima pH vrednost od najmanje 9 i koji sadrži liksivijant koji sadrži aminokiselinu ili njen derivat da bi se dobila procedna voda koja sadrži metal; i

• izvlačenje metala iz procedne vode,

pri čemu amino kiselina sadrži glicin u koncentraciji od najmanje 0,01 M.

2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, pri čemu metal sadrži plemeniti metal, a korak luženja sadrži luženje materijala koji sadrži plemeniti metal sa alkalnim rastvorom koji sadrži aminokiselinu ili njen derivat i oksidant na povišenoj temperaturi da bi se dobila procedna voda koja sadrži plemeniti metal.

3. Postupak prema patentnom zahtevu 2, pri čemu oksidant sadrži kiseonik, kao što je peroksid, mangan dioksid ili gas koji sadrži kiseonik.

4. Postupak prema patentnom zahtevu 3, pri čemu je oksidant vodonik peroksid, a količina vodonik peroksida u rastvoru je najmanje 0,005 tež.%, kao što je 0,5 tež.% ili više, i poželjno je maksimalno 5 tež.%, kao što je najviše 1%.

5. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 2 do 4, pri čemu rastvor dalje uključuje katalizator luženja koji sadrži bakrene (bakar(II)) vrste koje su poželjno prisutne u koncentraciji od najmanje 1 mM, a poželjnije do 10 mM.

6. Postupak prema pantetnom zahtevu 1, pri čemu se luženje izvodi na temperaturi okoline.

7. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 2 do 5, pri čemu se postupak sprovodi na povišenoj temperaturi, poželjno najmanje 30°C, kao što je najmanje 40°C.

8. Postupak prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu derivat amino kiseline sadrži peptid, kao što je di- ili tri-peptid.

9. Postupak prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu je koncentracija aminokiseline u rastvoru za luženje maksimalno 2 M.

10. Postupak prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, gde je pH vrednost u opsegu od 9 do 13 i poželjno je iznad 10.

11. Proces diferencijalnog luženja za dobijanje bakra i plemenitih metala iz materijala koji sadrži bakar i plemeniti metal, uključujući korake:

luženje materijala koji sadrži bakar i plemenite metale alkalnim rastvorom koji ima pH vrednost od najmanje 9 i koji sadrži liksivijant koji sadrži glicin ili njegov derivat pod prvim uslovima koji obuhvataju temperaturu okoline i/ili odsustvo oksidansa za proizvodnju procedne vode koja sadrži bakar i ostatak koji sadrži plemeniti metal;

luženje ostatka koji sadrži plemeniti metal sa alkalnim rastvorom koji ima pH vrednost od najmanje 9 i koji sadrži liksivijant koji sadrži glicin ili njegov derivat pod drugim uslovima koji obuhvataju povišenu temperaturu i/ili prisustvo oksidansa da bi se dobila procedna voda koja sadrži plemeniti metal;

dobijanje bakra iz sredstva za luženje koje sadrži bakar; i

dobijanje plemenitog metala iz sredstva za luženje koje sadrži plemeniti metal.

4