Procedimiento de lixiviación a alta temperatura.

Un método para llevar a cabo procedimiento de biolixiviación para recuperar el contenido de cobre de un mineralque contiene cobre,

incluyendo el método las etapas siguientes

(a) formar un montón principal a partir del mineral,

(b) inocular el montón al menos con microorganismos mesófilos y termófilos moderados que oxidan el azufre,cuando la temperatura en el montón es mesófila,

(c) cultivar al menos un inóculo mezclado de microorganismos termófilos moderados y termófilos,

(d) añadir dióxido de carbono al montón principal al menos mientras que la temperatura del montón principalestá en la zona mesófila,

(e) reinocular el montón principal al menos con el inóculo mezclado al menos antes de que la temperatura delmontón alcance el intervalo de temperatura termófila para mantener el recuento celular en el montón en unvalor desde 106 a 1012 células/tonelada de mineral y

(f) recircular una solución de lixiviado intermedia y el refinado producido haciendo pasar una solución saturadade lixiviado, purgando desde el montón principal, mediante un procedimiento de recuperación de metales, almontón principal para aumentar el recuento de células activas en el montón principal.

Procedimiento de lixiviación a alta temperatura La presente invención se refiere a un procedimiento de biolixiviación en montones que se opera a temperaturas elevadas para conseguir una alta tasa de oxidación de minerales.

La invención se describe en lo sucesivo con referencia a la lixiviación de mineral de calcopirita para la recuperación de cobre.

Un montón que contiene mineral de calcopirita se puede lixiviar eficazmente si la temperatura del montón está en la zona termófila es decir, por encima de 60ºC y preferiblemente de 65ºC a 70ºC.

Cuando se inicia un proceso de lixiviación biológica en un montón la temperatura del montón está inicialmente a temperatura ambiente. La energía generada por la actividad de los microorganismos adecuados que se introducen en el montón o que se producen de forma natural aumenta gradualmente la temperatura del montón. Sin embargo, la actividad de lixiviación de los microorganismos va en disminución radicalmente en el intervalo de temperatura de 50ºC a 60ºC y la temperatura del montón no puede aumentar fácilmente por encima de 60ºC, un nivel de temperatura a la que se activan los cultivos termófilos. Este fenómeno reduce rigurosamente la eficacia de un proceso de lixiviación biológica llevado a cabo en la calcopirita.

La figura 1 de los dibujos adjuntos ilustra sobre un fondo de temperatura frente al tiempo grupos de microorganismos que son operativos en diferentes zonas de temperatura. En condiciones mesófilas normales la disolución de calcopirita es muy escasa. Los microorganismos específicos crecen en la zona de temperatura más alta y estos microorganismos son esenciales para mantener un medio de Eh alta a temperaturas elevadas para la lixiviación de calcopirita.

La figura 2 incluye curvas, marcadas AT, AC, AF y SM para designar Acidithiobacillus thiooxidans, Acidithiobacillus caldus, Acidithiobacillus ferrooxidans y Sulfolobus metallicus, respectivamente, que representan tasas de crecimiento o actividad para estos microorganismos en función de la temperatura. Los microorganismos que pueden crecer en la zona mesófila (hasta 40ºC) mueren cuando las temperaturas se aumentan hasta temperaturas termófilas moderadas 25 (50ºC a 60ºC) . Asimismo los microbios termófilos moderados no pueden sobrevivir a temperaturas termófilas (superiores a 60ºC) y sólo los microbios termófilos son capaces de crecer en esta zona de temperatura. Por consiguiente es importante que tenga lugar una transición desde mesófilos activos a termófilos moderados activos y después a termófilos activos en un medio de lixiviación en montones al aumentar la temperatura en el interior del montón. Si falta uno de los grupos microbianos la sucesión microbiana no puede tener lugar con éxito y no se puede alcanzar las condiciones termófilas.

La figura 3 ilustra una serie de curvas de variación de calor o temperatura, en función del tiempo, obtenidas en un medio de lixiviación del montón simulado. Una corriente de aire AS se dirige al interior de un montón para suministrar oxígeno y dióxido de carbono a los microorganismos. Aunque se requiere corriente de aire ésta hace que presente un efecto de enfriamiento en el montón y, para conservar el calor, el caudal de aire debe reducirse.

Una corriente líquida LS de refinado se drena del montón. La extracción de calor a través del refinado aumenta con el caudal de refinado y, de nuevo, para conservar el calor a una velocidad de reacción alta, el caudal de refinado se debe reducir.

El calor generado (HG) por los microorganismos oxidantes aumenta a medida que la velocidad de reacción aumenta.

Una curva AH refleja el calor acumulado en el montón, mientras que la temperatura media en el montón viene 40 reflejada en una curva marcada AT.

En la figura 3 están marcadas cuatro zonas de tiempo de 1 a 4. En la zona 2 la temperatura del montón tiene una bajada significativa. La temperatura aumenta a partir de entonces (zona 3) , aunque, en la zona 4, de nuevo la temperatura disminuye significativamente. En la zona 1, en donde la generación de calor HG supera las pérdidas de calor AH, la temperatura del montón aumenta rápidamente. Esto se traduce en un aumento en la temperatura del

montón a medida que aumenta la oxidación de la pirita.

Es evidente a partir de lo anterior que existe un problema significativo en la biolixiviación de un montón de mineral de calcopirita por que el intervalo de temperatura de 50ºC a 60ºC en el montón debe ser abarcado minuciosamente para asegurar que la temperatura del montón alcanza la zona termófila a la que la calcopirita que es susceptible de biolixiviación eficaz.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método de operar un procedimiento de biolixiviación del montón que aborda, al menos en parte, los aspectos anteriormente mencionados.

En la publicación WO, WO 00/36168 se describe un procedimiento de biolixiviación a alta temperatura, en el que un montón de calcopirita o mineral se calienta y a continuación se inocula con un cultivo termófilo por lo menos.

En la publicación de Petersen et al. “Thermophilic heap leaching of a chacopyrite concentrate” (Minerals Engineering, Pergamon Press, Oxford, Gran Bretaña, vol. 15, nº 11, 1º de noviembre de 2002, páginas 777-785) se describe que un montón de calcopirita se inocula sucesivamente con diferentes microorganismos.

Según el documento WO 2004/081241 un montón está en el primer inoculado con mesófilos y después con termófilos.

Compendio de la invención La invención proporciona un método de llevar a cabo un procedimiento de biolixiviación según la reivindicación 1.

Los microorganismos cultivados pueden añadirse al montón principal de cualquier forma apropiada. En una forma preferida de la invención el microorganismo se añade por medio de riego.

Los microorganismos pueden cultivarse en uno o más reactores de acumulación. Preferiblemente se hace uso de un gran número de reactores, cada uno de los cuales se utiliza para la acumulación de inóculos de un microorganismo respectivo que es activo en un intervalo de temperatura determinado. Con respecto a la biolixiviación de calcopirita los intervalos de temperatura mencionados anteriormente se seleccionan de entre las temperaturas centradas en los siguientes valores de temperatura 25ºC, 35ºC, 50ºC, 55ºC y 65ºC o que abarcan los mismos.

Una única cepa puede inocularse en el montón principal o una mezcla de cepas específicas puede inocularse en el montón.

La inoculación puede tener lugar en un lote, es decir, en discontinuo, o en continuo.

Cuando la inoculación tiene lugar en continuo el inoculador puede que tenga un recuento celular de 107 células/ml a 1010 células/ml. Por lo general la concentración de células es del orden de 108 células/mI a 109 células/ml.

Los reactores de acumulación pueden operarse en un lugar que está cerca del montón. Puede pulverizarse aire en cada reactor y el aire puede enriquecerse con dióxido de carbono. El enriquecimiento con dióxido de carbono puede estar comprendido en el intervalo de 0, 1% a 5% v/v.

La inoculación puede llevarse a cabo para mantener el recuento de células en el montón principal en un valor de 106 a 1012 células/tonelada de mineral.

En una variante de la invención, un inóculo de cada reactor, en lugar de ir directamente desde el reactor al montón, se dirige a una balsa que está aireado y en el que el inóculo se almacena y se mantiene. El inóculo de la balsa se añade a continuación al montón principal según se necesite.

En una segunda variante de la invención el inóculo, por ejemplo, de uno o más reactores de acumulación, se añade a mineral triturado, junto con ácido según sea necesario, y el mineral inoculado se añade al montón principal para introducir el inóculo al montón principal.

En otra forma de la invención, un montón auxiliar que es relativamente pequeño en comparación con el montón principal se opera en una configuración en circuito cerrado. El inóculo de uno o más de los reactores de acumulación o de la balsa de inóculos mencionado, se utiliza para regar el montón auxiliar. La solución de lixiviación que drena procedente del montón auxiliar se recircula al montón auxiliar. El montón auxiliar actúa por lo tanto como un generador de inóculo y el mineral de este montón, sobre el que los microorganismos activos se han unido, se añade al montón principal para introducir los microorganismos activos al montón principal.

El montón principal puede rociarse con aire enriquecido con dióxido de carbono p. ej., 0, 1% de CO2 v/v.

Breve descripción de los dibujos... [Seguir leyendo]

1. Un método para llevar a cabo procedimiento de biolixiviación para recuperar el contenido de cobre de un mineral que contiene cobre, incluyendo el método las etapas siguientes (a) formar un montón principal a partir del mineral,

(b) inocular el montón al menos con microorganismos mesófilos y termófilos moderados que oxidan el azufre, cuando la temperatura en el montón es mesófila,

(c) cultivar al menos un inóculo mezclado de microorganismos termófilos moderados y termófilos,

(d) añadir dióxido de carbono al montón principal al menos mientras que la temperatura del montón principal está en la zona mesófila,

(e) reinocular el montón principal al menos con el inóculo mezclado al menos antes de que la temperatura del montón alcance el intervalo de temperatura termófila para mantener el recuento celular en el montón en un valor desde 106 a 1012 células/tonelada de mineral y

(f) recircular una solución de lixiviado intermedia y el refinado producido haciendo pasar una solución saturada de lixiviado, purgando desde el montón principal, mediante un procedimiento de recuperación de metales, al 15 montón principal para aumentar el recuento de células activas en el montón principal.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1 para la recuperación de cobre de la calcopirita que comprende las etapas de utilización de un gran número de reactores para la acumulación de inóculos mezclados, utilizándose cada reactor para un microorganismo respectivo que es activo en un intervalo de temperaturas específico y en el que los intervalos de temperatura se seleccionan de las temperaturas que abarcan los siguientes valores de temperatura

25ºC, 35ºC, 50ºC, 55ºC y 65ºC, y añadiendo inóculos mezclados procedente de al menos un reactor al montón principal.

3. Un procedimiento según la reivindicación 2 en el que el inóculo de cada reactor se dirige a una balsa que se airea y en la que el inóculo se almacena y se mantiene y un inóculo mezclado de la balsa se añade al montón cuando sea necesario.

4. Un procedimiento según la reivindicación 2 en el que el inóculo de al menos uno de los reactores se añade al mineral triturado, junto con ácido según se requiera, y el mineral inoculado se añade al montón principal para introducir el inóculo mezclado en el montón principal.

5. Un procedimiento según la reivindicación 2 en el que el inóculo de al menos uno de los reactores se utiliza para regar un montón auxiliar que se opera como un generador de inóculos y el mineral del montón auxiliar, en el que los microorganismos activos se han fijado, se añade al montón principal para introducir los inóculos mezclados en el montón principal.