تاثیر کانی شناسی بر بیولیچینگ مزوفیلیک مس از غبار کوره ها و کنسانتره فلوتاسیون
محورهای موضوعی : میکروب شناسی کاربردیعلی بهزاد 1 , زهرا منافی 2 , محمد رنجبر 3
1 - گروه فراوری مواد معدنی، دانشگاه شهید باهنر کرمان
2 - امور تحقیق و توسعه مجتمع مس سرچشمه، شرکت ملی صنایع مس ایران
3 - گروه مهندسی معدن دانشگاه شهید باهنر کرمان
کلید واژه: کانی¬شناسی, غبار کوره¬ها, کنسانتره فلوتاسیون, بازیابی بیولوژیکی مس, مزوفیل¬ها,
چکیده مقاله :
سابقه و هدف: امروزه استفاده از باکتری‌ها به طور گسترده‌ای برای بازیابی فلزات از باطله‌ها، کانسنگ‌ها و کنسانتره‌های مس استفاده می‌شود. درک عملکرد باکتری‌ها نسبت به انواع مواد با کانی‌شناسی مختلف به‌منظور بهبود فرایندها و انتخاب باکتری‌های مناسب بسیار حائز اهمیت است. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر کانی‌شناسی غبار کوره‌ها و کنسانتره فلوتاسیون بر بازیابی مس با استفاده از باکتری‌های مزوفیل می‌باشد. مواد و روش ها: تاثیر کانی‌شناسی مواد مورد عملیات بر بازیابی بیولوژیکی مس به روش بیولیچینگ با استفاده از دو نوع مواد غبار متالورژیکی و کنسانتره کارخانه تغلیظ مجتمع مس سرچشمه با کانی‌شناسی متفاوت بررسی شد. آزمایش‌های بیولیچینگ با استفاده از مخلوط باکتری‌های اسیدیتوباسیلوس فرواکسیدانس، اسیدیتوباسیلوس تیواکسیدانس و لپتوسپریلیوم فرواکسیدانس در ظروف لرزان انجام شدند. یافته ها: عمده کانی‌های موجود در غبار سولفیدهای ثانویه مانند کالکوسیت و کوولیت و عمده کانی‌های موجود در کنسانتره سولفیدهای اولیه همانند کالکوپیریت بودند. نرخ بازیابی مس از غبار g/L/day 835/0 و از کنسانتره g/L/day 403/0 بدست آورده شد. بررسی‌های سینتیکی نیز نشان دادند که ثابت نرخ در مورد غبار day-1 125/0 و در مورد کنسانتره day-1 010/0 می‌باشد. نتیجه گیری: ویژگی‌های کانی‌شناختی مواد مورد عملیات تاثیر شاخصی در بیولیچینگ نشان داد. به علت نرخ حلالیت بالای سولفیدهای ثانویه، نرخ بازیابی و نیز بازیابی کلی غبار نسبت به کنسانتره بیشتر بود. اکسیداسیون کالکوپیریت در مقدار اکسیداسیون نسبتاً پائین (حدود 44 %) متوقف شد و زمان آب‌شویی اضافی افزایش بازیابی را به دنبال نداشت. آزمایش‌ها نشان داد که کشت مزوفیلیک استاندارد در دمای 35 درجه سانتی‌گراد در اکسیدکردن کانی‌های سولفیدی ثانویه بسیار موفق بود، اما برای کانی‌های سولفیدی اولیه مس به ویژه کالکوپیریت موثر نبود.
Background and objectives: Nowadays, bacteria are widely used to recover copper from waste, ore, and concentrate. It is very important to understand bacterial performance in relation to materials with different mineralogy in order to select appropriate bacteria and improve bioleaching processes with high performance. As a consequence, the aim of this study is to investigate the effect of smelter dust and flotation concentrate mineralogy on copper recovery from the materials using mesophilic bacteria. Materials and Methods: The effect of processing material mineralogy on biological extraction of copper was investigated using a couple of material with different mineralogy, metallurgical dust and concentrate of Sarcheshmeh copper complex. Bioleaching experiments were performed by using mixed culture of A. ferrooxidans, A. thiooxidans and L. ferrooxidans from Sarcheshmeh Copper Mine in shaker utensils. Results: Metallurgical dust mostly contained secondary sulphides products such as chalcocite and covellite, and concentrate mostly contained primary sulphides product such as chalcopyrite. The extraction rate of copper was achieved 0.835 g/L/day and 0.403 g/L/day from dust and concentrate, respectively. Also, kinetic studies showed that the rate constants of dust and concentrate were 0.125 day-1 and 0.010 day-1, respectively. Conclusion: The impact of mineralogical characteristics of the material on bioleaching operations was significant. Due to highly solubility rates of secondary sulphides, recovery rate and a higher overall copper recovery was obtained from dust in comparison to concentrate. Chalcopyrite oxidation was stopped at relatively low amounts (about 44%) and additional bioleaching time have not been improve it. The experiments showed that standard mesophilic culture at 35 ° C was very successful in bioleaching of secondary sulfide minerals, but bioleaching of primary copper sulfide minerals especially chalcopyrite by the culture was not effective.
1. Akcil A, Ciftci H, Deveci H: Role and contribution of pure and mixed cultures of mesophiles in bioleaching of a pyritic chalcopyrite concentrate. Minerals Engineering. 2007, 20: 310–318.
2. Rodrı´guez Y, Ballester A, Bla´zquez M.L, Gonza´lez F, Mun˜oz J.A: New information on the chalcopyrite bioleaching mechanism at low and high temperature. Hydrometallurgy. 2003, 71: 47 – 56.
3. Olubambi P.A, Ndlovu S, Potgieter J.H, Borode J.O: Effects of ore mineralogy on the microbial leaching of low grade complex sulphide ores. Hydrometallurgy. 2007, 86: 96–104.
4. Boon M, Heijnen J.J: Gas–liquid mass transfer phenomena in bio-oxidation experiments of sulphide minerals: A critical review of literature data. Hydrometallurgy. 1998, 48: 187–204.
5. Lizama H.M, Harlamovs J.R, McKay D.J, Dai Z: Heap leaching kinetics are proportional to the irrigation rate divided by heap height. Minerals Engineering. 2005, 18: 623–630
6. Ghosha M.K, Dasa R.P, Biswasb A.K: Oxidative ammonia leaching of sphalerite Part II: Cu(II)-catalyzed kinetics. Int. J. Miner. Process. 2003, 70: 221– 234.
7. Yadav V.P, Sharma T, Saxena V.K: Dissolution kinetics of potassium from glauconitic sandstone in acid lixiviant. Int. J. Miner. Process. 2000, 60: 15–36.
8. Oral Lac¸in, Bqnyamin Dfnmez, Fatih Demir: Dissolution kinetics of natural magnesite in acetic acid solutions. Int. J. Miner. Process. 2005,75: 91– 99
9. Boon M, Snijder M, Hansford G.S, Heijnen J.J: The oxidation kinetics of zinc sulphide with Thiobacillus ferrooxidans. Hydrometallurgy. 1998, 48: 171–186.
10. Cancho L, Blázquez M.L, Ballester A, González F, Muñoz J.A: Bioleaching of a chalcopyrite concentrate with moderate thermophilic microorganisms in a continuous reactor system. Hydrometallurgy. 2007, 87: 100–111.
11. Ahmadi A, Schaffie M, Manafi Z, Ranjbar M:. Electrochemical bioleaching of high grade chalcopyrite flotation concentrates in a stirred bioreactor. Hydrometallurgy. 2010, 104: 99-105.
12. Bakhtiari F, Atashi H, Zivdar M, Seyed Bagheri S.A: Continuous copper recovery from a smelter's dust in stirred tank reactors. Int. J. Miner. Process. 2008, 86: 50–57
13. Rossi G: Biohydrometallurgy. McGraw-Hill, Hamburg. 1990
14. Sanhueza A, Ferrer I.J, Vargas T, Amils R, Sa´nchez C: Attachment of Thiobacillus ferrooxidans on synthetic pyrite of varying structural and electronic properties. Hydrometallurgy. 1999, 51: 115–129
15. Fathi Habashi: Handbook of hydrometallurgy. Laval University, Quebec City, Canada. 2001, 116-120.
16. Hiroyoshi N, Miki H, Hirajima T, Tsunekawa M: Enhancement of chalcopyrite leaching by ferrous ions in acidic ferric sulfate solutions. Hydrometallurgy. 2001, 60: 185–197.
17. Pinches A, Myburgh P.J, Merwe C:. Process for the rapid leaching of chalcopyrite in the absence of catalysis. 2001, Patent No: US 6, 277, 341 B1.
18. Third K.A, Cord-Ruwisch R, Watling H.R: Control of the redox potential by oxygen limitation improves bacterial leaching of chalcopyrite. Biotechnology and Bioengineering. 2002, 78 (4): 433–441.
19. James E. House: Inorganic Chemistry. Elsevier Inc. 2008, 258-277.