Studies on the mechanism an kinetics of bileaching.

• Autorzy: Hansford G.S.

Warianty tytułu

PL

Badania mechanizmu i kinetyki bioługowania.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the past years significant advances have been made in understanding the mechanism by which the bioleaching of sulfide minerals occures. Kinetic models based on the proposed mechanism are being used successfully to predict the performance of continuous bioleach reactors. The measurement of oxygen and carbon dioxide consumption rates together with the measurement of redox potentials, has led to this further elucidation of the mechanism of bioleaching of sulfide minerals and enabled the kinetics of the sub-processes involved to be determined. separately. It has been shown that bioleaching involves at least three important sub-processes. The primary attack of the sulfide mineral is a chemical ferric leach producing ferrous iron. The first two sub-processes of chemical ferric reaction with the mineral and bacterial oxidation of the ferrous iron are linked by the redox potential. The sub-processes are in equilibrium when the rate of iron turnover between the mineral and the bacteria is balanced. Rate equations based on redox potential or ferric/ferrous-iron ratio have been used to describe the kinetics of these sub-processes. The kinetics of bacterial ferrous iron oxidation by Thiobacillus ferrooxidans and Leptospirillum ferrooxidans have been determined over a range of expected operating conditions. Also the chemical ferric leach kinetics of pyrite have been measured under conditions similar to those in bioleach systems. The kinetics have been described as functions of the ferric/ferrous-iron ratio or redox potential which enables the interactions of the two sub-processes to be linked at a particular redox potential through the rate of ferrous iron turn-over. The use of these models in predicting bioleach behavior for pyrite presented and discussed. The model is able to predict which bacterial species will predominate at a particular redox potential in the presence of a particular mineral, and which mineral will be preferentially leached. The leach rate and steady state redox potential can be predicted from the bacterial to mineral ratio. The implications of this model on biotech reactor design and operation are discussed. Using these rate equations it is possible to predict the steady state redox potential and sulfide mineral conversion in a continuous bioleach reactor. The model successfully predicts laboratory data and is being tested against data from pilot-plant and full-scale bioleach systems. Using 16S rDNA techniques, it has been shown that in pyrite-arsenopyrite bioleach reactors, the iron oxidizer, Leptospirillum ferrooxidans and the sulfur oxidizer, Thiobacillus caldus predominate. No Thiobacillus ferrooxidans could be detected. These observations are in agreement with the predictions from the kinetics and the electrochemical mechanism of ferric leaching of sulfide minerals.

PL

W ostatnich pięciu latach nastąpił znaczny postęp w rozumieniu mechanizmów ługowania siarczków. Obecnie z powodzeniem używane są modele kinetyczne oparte o mechanizm procesu, które pozwalają na przewidywanie wyników bio-ługowania w reaktorach. Pomiary szybkości zużycia tlenu i dwutlenku węgla wraz z pomiarami potencjału wraz z pomiarami potencjału redoks pozwoliły na lepsze poznanie mechanizmu procesu i jego składowych. Podstawą procesu jest reakcja pomiędzy minerałem siarczkowym a jonami żelaza (III) z utworzeniem jonów żelaza (II) a subprocesy polegają na reakcji chemicznej jonów żelaza z minerałem oraz bakteryjnym utlenianiem jonów żelaza (II) i są one związane z potencjałem redoks. Oba subprocesy są w równowadze, gdy szybkość wędrówki jonów żelaza pomiędzy minerałem i bakteriami są w równowadze. Kinetyki wspomnianych subprocesów są oparte o potencjał redoks i stosunek jonów stężeń żelaza (III) do żelaza (II). W pracy przebadano kinetykę bakteryjnego utleniania jonów żelaza (II) przez Thiobacillus ferrooxidans i Luptospirillum ferrooxidans. Mierzono także kinetykę chemicznego ługowania jonami żelaza (II) pirytu w warunkach zbiżonych do bioługowania. Kinetyke procesu opisano jako funkcję stosunku steżeń jonów żelaza (III) do żelaza (II) i potencjału redoks, co pozwoliło na połączenie oddziaływania obu subprocesów przy odpowiednim potenckale redoks poprzez szybkość transportu jonów żelaza (II). Zaproponowany model pozwala na przewidywanie wyników bioługowania pirytu, w tym określenie która bakteria będzie dominowała przy odpowiednich potencjałach redoks w obecności wybranego minerału i który minerał będzie preferencyjne ulegał ługowaniu. W pracy przedyskutowano również implikacje modelu dla ważniejszych prametrów bioreaktora i zmienne procesu. Wykorzystując równanie szybkości reakcji jest możliwe przewidywanie potencjału redoks stany stacjonarnego i wyników ługowania w bioreaktorach o działaniu ciągłym. Model pozwala przewidywać wyniki laboratoryjnych i jest obecnie testowany dla wyników uzyskanych dla bioługowania na pełną skalę. Wykorzystując technikę 16S rDNA pokazano, że w reaktorach podczas bioługowania pirytu-arsenopirytu dominuje żelazowy utleniacz. Leptospirillum ferrooxidans i utleniacz siarkowy oraz Thiobacillus caldus. Nie stwierdzono obecności bakterii Thiobacillus ferrooxidans. Obserwacje te są zgodne z przewidywaniami z kinetyki procesu elektrochemicznego mechanizmu ługowania minerałów siarczkowych za pomocą żelaza. (II)

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Fizykochemiczne Problemy Mineralurgii
• Rocznik: 1998
• Tom: Vol. 32
• Strony: 281--191
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., 4 rys.

Twórcy

autor

Hansford G.S.

• Gold Fields Mineral Bioprocessing Laboratory, Department of Chemical Enginnering, University of Cape Town, Rondebosch 7701, South Africa.