JP5172061B2 - 鉱石からの金属の回収 - Google Patents
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Description
【０００１】
（技術分野）
本発明は、バイオ浸出による鉱石からの金属回収方法に関する。第１の局面においては、本発明は、新規なバイオ浸出によるニッケル、コバルト、亜鉛および銅のような金属の回収方法に関する。もう１つの局面においては、本発明は、本発明の第１の局面に従ってバイオ浸出処理に供した鉱石からの貴金属類および/または白金族金属類の回収も包含する。
【０００２】
（背景技術）
ニッケル、コバルト、亜鉛、銅等の価値ある卑金属類は、鉱石全体に亘って分布している。一般に、これら卑金属の１種以上が鉱石中に存在し得、それらは、酸化物、硫化物、混合形態または他の形態であり得る。さらに、多くの場合、貴金属類および/または白金族金属類も上記の卑金属類と一緒に存在することも見出されている。従って、卑金属類のみならず貴金属類および/または白金族金属類も簡単な経済的方法によって回収することが望ましい。
卑金属類を回収する多くの公知方法が存在する。それら方法の多くは、高資本コストを必要とし、環境的にも望ましいものではない。例えば、これら卑金属類を回収する１つの方法は、硫酸を使用して鉱石から金属を浸出させる湿式精錬による。このタイプの方法に伴う問題は、費用高な硫酸プラントの設置と操作を必要とすることである。
これらタイプの金属の回収におけるもう１つの問題は、混合鉱石(鉱石が酸化物および硫化物形態である鉱石)からの亜鉛の回収に伴う問題によって例証される。硫酸を使用しての亜鉛の回収は、酸化亜鉛を有効に浸出させるのに極めて大量の酸を必要とする。さらに、硫化亜鉛の浸出は、圧力下での浸出処理を一般に必要とする。
【０００３】
これら金属を回収する別の方法は、浮選法による。しかしながら、鉱石が混合鉱石である場合、浮選法が一般に有効でないことは公知である。
さらに別の方法は、カナダ特許出願第2,065,491号に記載されている。この出願においては、ニッケル含有鉱石中のニッケルが、バイオ浸出法によって回収可能である。このバイオ浸出法は、バイオ浸出溶液が積層体(heap)中を重力により滴り落ちる積層体浸出処理によって実施できる。
さらに別の同様な方法は、米国特許第5,626,648号に記載されている。この米国特許は、ラテライト系鉱石およびニッケル含有硫化物系物質からのニッケルのバイオ浸出回収方法を教示している。鉱石がニッケル含有ラテライト系鉱石である場合、この米国特許は、ニッケルとの複合体を生成するのに誘導的である有機酸を系統的に産生する微生物の使用を教示している。好ましい有機酸は、シュウ酸、ピルビン酸、クエン酸、酒石酸、マロン酸および他の酸であると述べている。鉱石がニッケル含有硫化物系物質である場合、この米国特許は、硫化物系鉱石の浸出に対して選択性である生酸化性バクテリアの使用を教示している。
上記の各方法は満足できるものではあるが、これらの方法における1つの問題は、これらの方法が浸出処理すべき鉱石の特定のタイプに特異性である点である。本発明は、鉱石含有量にかかわらず、混合鉱石、並びに酸化物鉱石および硫化物鉱石からの卑金属類の経済的で有効な回収方法を提供することによってこの問題に対処する。しかも、上述の各方法は、貴金属類および/または白金族金属類のさらなる回収を意図していない。
【特許文献１】
独国特許出願公開第2557008号明細書
【特許文献２】
特開昭53-42117号公報
【特許文献３】
英国特許第1382357号明細書
【特許文献４】
欧州特許出願公開第522978号明細書
【０００４】
（発明の概要）
本発明は、鉱石からの卑金属類の経済的な回収方法を提供する。一般に、卑金属類は、ニッケル、コバルト、亜鉛および銅からなる群から選ばれる。また、本発明は、貴金属類および/または白金族金属類の回収方法も提供する。貴金属類は、銀および金からなる群から選ばれる。白金族金属類は、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウムおよびこれらの混合物からなる群から選ばれる。
一般に、本発明の方法は、金属含有鉱石を、有効量の少なくとも1種のイオウを代謝するのに選択性である微生物(イオウ選択性微生物)と接触させて、上記鉱石から卑金属類を浸出させるのに有効量の硫酸を系統的に産生させて卑金属リッチの浸出液と鉱石残渣を生成させる各工程を含む。イオウ含有化合物は、上記微生物が上記鉱石との接触前、接触中または接触後に、上記微生物と混合される。このイオウ含有化合物の添加は、浸出処理すべき鉱石の特定のタイプに依存する硫酸の系統的産生量を調節するのを可能にする。
卑金属リッチ浸出液は、鉱石残渣から分離する。卑金属リッチ浸出液は、さらに処理して卑金属類を回収できる。さらに、鉱石残渣は、浮選処理に供して貴金属類および/または白金族金属類を濃縮できる。この濃縮物は、公知の方法で品質向上させて高グレードの貴金属類および/または白金族金属類を生産できる。
【０００５】
上記金属含有鉱石は、上記卑金属を、酸化物形態、硫化物形態、および/または混合形態(即ち、鉱石が酸化物形態および硫化物形態の双方を含有する形態)で提供し得る。換言すれば、上記鉱石はニッケル、コバルト、亜鉛および銅の1種以上を含有し、各々が、鉱石中に、実質的にすべてが酸化物形態、すべてが硫化物形態、または酸化物形態と硫化物形態双方の混合物として存在し得る。上記金属含有鉱石は、1種以上の貴金属類および/または白金族金属類も含有し得る。
上記イオウ含有化合物は、イオウ源を提供するのに適する任意の化合物であり得る。従って、上記イオウ含有化合物は、限定するものではないが、元素イオウ、硫化鉄、硫化ニッケル、硫化コバルト、硫化亜鉛および硫化銅を含み得る。
イオウを代謝させるのに適する微生物類としては、イオウを酸化して硫酸を産生する微生物がある。酸化性微生物類は、鉱石および/またはイオウ含有化合物中に存在するイオウを代謝(酸化)して硫酸を系統的に産生し、引続き、この硫酸により、金属含有鉱石から金属を浸出させる。これらの有用な微生物類は、有機酸(硫酸ではない)を産生させる米国特許第5,626,648号に記載されている微生物とは区別される。本発明の1つの特徴によれば、上記系統的に産生された硫酸は、鉱石を浸出処理するのに使用する唯一の硫酸であり、追加の硫酸は必要としない。
【０００６】
本発明の1つの局面は、卑金属含有鉱石をバイオ浸出処理し、卑金属を使用可能な形態で回収する方法を含む。1つの実施態様においては、本発明の方法は、卑金属含有鉱石を有効量の少なくとも1種のイオウを代謝するのに選択性である微生物と接触させ、イオウ含有化合物と上記微生物とを、微生物が上記鉱石と接触する前、接触中または接触後に混合して上記鉱石から卑金属を浸出させるのに有効量の硫酸を系統的に産生させることによる金属含有鉱石の積層体、バット(vat)または撹拌バイオ浸出処理を含む。
本発明の１つの好ましい局面においては、上記金属含有鉱石を、頂部および底部を有する積層体に成形する。上記イオウ選択性微生物は、金属含有鉱石の実質的部分と緊密に接触せしめる。好ましくは、上記イオウ選択性微生物を含有する溶液を、一定時間に亘って、積層体の隙間を頂部から底部へ重力により滴り落ちらせる。
望ましくは、イオウ含有化合物を、上記溶液を積層体に施す前に上記イオウ選択性微生物と混合するか、上記微生物を積層体に施す間に上記微生物と混合するか、或いは積層体に上記微生物を施す前に上記鉱石と混合する。より好ましくは、イオウ含有化合物を、上記イオウ選択性微生物および任意の他の諸成分と混合して溶液を調製する。イオウ含有化合物は、上記イオウ選択性微生物と緊密に接触して微生物がイオウを酸化させて硫酸を系統的に生成させる時点である限りは、任意の時点で添加できるものと理解すべきである。
【０００７】
上述の浸出処理から残存する鉱石残渣は、その後、さらに処理して、販売用に適する形態で貴金属類および/または白金族金属類を得ることができる。例えば、鉱石残渣は、積層体から分離し、浮選処理に適する粒度に粉砕し得る。その後、粉砕した鉱石残渣は、鉱物浮選コレクターに供して貴金属類および/または白金族金属類を濃縮させる。次いで、濃縮物を品質向上させて、販売用または精錬用の適切に高グレードの貴金属類および/または白金族金属類を生産することができる。
本発明の1つの実施態様においては、本発明方法は、上述の方法に従う積層体浸出処理および残渣からの溶液の分離を含む。溶液は、微生物で処理して硫化物濃縮物を調製し、同時に、残渣は、粗めの浮選処理を行って粗めの濃縮物と付随物を調製する。得られた硫化物濃縮物と粗めの濃縮物をクリーナー浮選処理において混合し、卑金属類および/または貴金属類を回収できる最終濃縮物を調製する。
本発明の利点は、硫酸プラントの規模を大きく縮減できることである。結果として、本発明方法の資本および操作コストは、硫酸プラントを必要とする場合よりも実質的に低い。
本明細書および特許請求の範囲において使用するとき、微生物なる用語は、単数および複数の両方を含む。さらに、本明細書および特許請求の範囲において使用するすべてのパーセントは、特に断らない限り、質量による。
【０００８】
本発明は、金属含有鉱石からの経済的な金属回収方法を提供する。一般に、本発明方法は、金属含有鉱石を有効量の少なくとも1種のイオウを代謝するのに選択性である微生物(イオウ選択性微生物)と接触させて、鉱石から卑金属類を浸出させるのに有効量の硫酸を系統的に産生させて卑金属リッチの浸出液と鉱石残渣を生成させる各工程を含む。望ましくは、イオウ含有化合物を、上記微生物が鉱石と接触する前、接触中または接触後に、上記微生物と混合する。
上記金属含有鉱石は、酸化物形態、硫化物形態および/または混合形態(即ち、鉱石が酸化物形態および硫化物形態の双方を含有する形態)で金属を提供し得る。換言すれば、上記鉱石はニッケル、コバルト、亜鉛および銅の1種以上を含有し、各々が、鉱石中に、実質的にすべてが酸化物形態、すべてが硫化物形態、または酸化物形態と硫化物形態双方の混合物として存在し得る。
さらに、上記金属含有鉱石(および鉱石残渣)は、貴金属類および白金族金属類からなる群から選ばれる1種以上の金属も含有し得る。貴金属類は、銀および金からなる群から選ばれる。白金族金属類は、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウムおよびこれらの混合物からなる群から選ばれる。
【０００９】
イオウを代謝させるのに適する微生物類としては、イオウを酸化して硫酸を産生する微生物がある。酸化性微生物類は、鉱石および/またはイオウ含有化合物中に存在するイオウを代謝(酸化)して硫酸を系統的に産生し、引続き、この硫酸により金属含有鉱石から金属を浸出させる。本発明の1つの特徴によれば、上記系統的に産生された硫酸は、鉱石を浸出処理するのに使用する唯一の硫酸であり、追加の硫酸は必要としない。
上記イオウ含有化合物としては、一般に、適量のイオウを含有する任意の化合物がある。イオウ含有化合物は、元素イオウ、硫化鉄、硫化ニッケル、硫化コバルト、硫化亜鉛、硫化銅およびこれらの混合物からなる群から選択する。必要に応じて添加するイオウ含有化合物の量は、浸出処理すべき鉱石の量およびタイプ、並びにイオウ含有化合物中に存在するイオウの量に依存する。一般に、イオウの有効量は、鉱石中に存在する初期金属量の少なくとも約75質量％、好ましくは約90質量％、より好ましくは約100質量％を浸出または溶解させるのに必要な量である。添加するイオウ含有化合物の有効量を決定する1つの方法は、鉱石の酸必要量を決定することである。酸必要量は、pHが所定値に維持されるまで、酸を鉱石に加えることによって決定できる。
【００１０】
同様に、イオウ選択性微生物の有効量も、必要量即ち有効量のイオウを代謝(酸化)するのに十分な量である。一般に、微生物の最低量は、約1×108活性細胞/mlである。
好ましくは、イオウ選択性微生物は、イオウを酸化させることができる酸化性バクテリアである。適切なバクテリア類の非限定的な例としては、チオバシラス チオオキシダンス(Thiobacillus thiooxidans)、チオバシラス フェロキシダンス(ferroxidans)、レプトスピリラム(Leptospirillum)種、スルホバシラス(Sulfobacillus)、サーモスルフィドオキシダンス(Thermosulfidooxidans)、スルホロバス ブリエルレイ(Sulfolobus brierleyi)、スルホロバス アシドカルダリアス(acidocaldarius)、スルホロバスBC、スルホロバス スルファタリカス(sulfataricus)、チオミクロスポラ(Thiomicrospora)種、アクロマチウム(Achromatium)種、マクロモナス(Macromonas)種、チオバクテリウム(Thiobacterium)種、チオスポラ(Thiospora)種、チオブラム(Thiovulum)種、およびこれらの混合物がある。
上記イオウ選択性微生物は、水溶液または水性栄養溶液と混合することができる。栄養素は、当業者にとって公知の通常の栄養素である。
【００１１】
一般に、バクテリア活性は酸化速度に影響を与え、その活性は、pH、温度および通気度によって影響を受ける。上述したように、pHは、望ましくは約1〜約5、好ましくは約1.5〜約3のレベルに維持して、鉱石からの効率的なニッケル浸出速度を得る。pHは、イオウ含有化合物、イオウ選択性微生物の添加により、或いは温度または通気を変動させてイオウ選択性微生物の活性を増大させることにより調整できる。この点に関しては、接触中に、例えば空気からの酸素源を使用することが望ましい。
接触は、上記微生物のイオウ含有化合物および鉱石との十分な接触を確実にする任意の適切な方法により得る。例えば、接触には、積層体浸出、撹拌浸出、バット浸出、および他の同様な方法を使用できる。接触は、少なくともおよそ周囲温度で、金属含有鉱石から実質量の金属を溶解(浸出)させて金属リッチ浸出液または溶液を得るのに十分な時間において実施する。
さらに、pHを約1〜約5、好ましくは約1.5〜約3の範囲に維持して、金属の効率的な浸出速度を得ることが望ましい。同様に、本発明方法は、接触中に酸素源を使用することも含む。
【００１２】
金属は、浸出液から回収し、任意の適切な方法により各々から分離することができる。1つの方法においては、金属リッチ浸出液を、金属の吸収に選択性であるイオン交換樹脂と接触させて、金属リッチ浸出液から金属を分離する。イオン交換は、任意の適切な方法(固定床イオン交換、連続向流イオン交換、短時間床往復流、カルーセル法またはパルプ内樹脂)によって実施できる。適切な方法に関する説明は、PCT公報WO 96/20291号およびWO 97/04139号に記載されている。
イオン交換法は、限定するものではないが、単一固定樹脂床、並列または直列の2個以上の固定床、または供給溶液流に対して向流的に移動する複数の樹脂カラムを含み得る。例えば、フロリダ州レイクランドのAdvanced Separation Technologies社製のISEP連続接触器またはカナダ国オンタリオのEco-Tec of Pickering社製のRecofloイオン交換システムを使用できる。
浸出液中の金属を選択的に吸収させるのに適する任意のイオン交換樹脂配列が使用できることを理解すべきである。1つの実施態様においては、イオン交換樹脂は、直列の2工程において使用する。浸出液を2つのイオン交換工程に通して、第1工程のラフィネートが、中和後、第2工程の供給物を構成するようにする。2工程を使用することにより、樹脂上への金属の吸収性は向上し、浸出液からの金属の実質的に完全な分離が得られる。3以上の工程も浸出液からの完全金属分離に使用できることを理解されたい。
【００１３】
樹脂上に配合(load)した金属は、その後、イオン交換樹脂から、イオン交換樹脂と酸とを接触させて金属含有溶出液を生成させることによって抽出してもよく、この溶出液から、金属を公知の方法で分離回収できる。金属をストリッピングさせるのに使用する酸の量または容量は、一般に、約10 g/l〜約25 g/lに相当する金属濃度を得るのに十分な量である。
また、パルプ内樹脂法も使用できる。パルプ内樹脂法においては、鉱石を、イオウ含有化合物、イオウ選択性微生物(好ましくは溶液として)、およびイオン交換樹脂と混合する。混合した諸物質を所定時間適切なpHで懸濁液内に維持して、鉱石から浸出する金属を樹脂上に配合できるようになる。その後、樹脂を懸濁液からスクリーニングして、金属を回収する。
もう1つの実施態様においては、金属は、浸出液から、有効量の硫酸塩を代謝するのに選択性である微生物(硫酸塩選択性微生物)を添加することによって抽出できる。適切な硫酸塩選択性微生物としては、限定するものではないが、デスルホビブロ(Desulfovibro)種、デスルホトマクラム(Desulfotomaculum)種、デスルフォモナス(Desulfomonas)種およびこれらの混合物がある。硫酸塩選択性微生物は、浸出液中に存在する硫酸塩を代謝(還元)してH2Sガスを系統的に産生し、このガスが浸出液中に存在する金属イオンと反応して金属イオンを金属硫化物として沈殿させる。その後、沈殿した金属硫化物を浸出液から分離し、金属を、溶融精錬によるような適切な方法で回収できる。本発明方法のこの部分に対する１つの利点は、処理系統、イオン交換および補助装置の資本コストを不要にすることである。
【００１４】
もう1つの実施態様においては、浸出液を液体抽出に供して、1つの金属を他の金属から、例えば、コバルトをニッケルから分離できる。例えば、この点に関して、金属含有鉱石がニッケル、コバルトおよび他の金属を含有する場合、ニッケルとコバルトを、浸出液を選択性イオン交換樹脂と接触させてニッケルとコバルトを他の金属から選択的に分離することによって、浸出液から選択的に分離できる。ニッケルとコバルトは、樹脂から溶出させ、液体抽出により互いに分離できる。
また、浸出液が亜鉛を含有する場合、亜鉛は、販売用に適する形態(酸化亜鉛または亜鉛金属カソードのいずれかとして)回収できる。例えば、亜鉛浸出液は、有機抽出剤を使用する溶媒抽出に供して亜鉛を含有する有機相とラフィネートを精製させることができる。一般に、抽出剤は、リン酸のエステルである。とりわけ、この抽出剤は、ジ-2-エチルヘキシルリン酸(D2EHPA)およびジ-2-エチルヘキシルチオリン酸(D2EHTPA)からなる群から選ばれる。
【００１５】
上記の有機相およびラフィネートを分離し、亜鉛含有有機溶液相をストリッピング溶液によりストリッピング処理する結果、亜鉛を回収できる。１つの実施態様においては、亜鉛含有有機溶液を硫酸ストリッピング溶液でストリッピングして硫酸亜鉛溶液を生成し、この溶液を、電解採取によりさらに処理して亜鉛を亜鉛カソードとして回収できる。その後、亜鉛欠乏電解質は、リサイクルさせて、上記ストリッピング溶液の全部または1部として使用できる。
また、亜鉛含有有機溶液を硝酸溶液によりストリッピング処理して、亜鉛溶液を精製させ、この溶液をさらに処理して亜鉛を酸化亜鉛として回収できる。例えば、硝酸亜鉛を高温処理に供して硝酸亜鉛を酸化して酸化亜鉛と硝酸を生成させることができる。この硝酸は、回収し、リサイクルし、上記ストリッピング溶液の全部または1部として使用できる。
金属を浸出液から抽出した後、金属は、電気分解、電解採取または他の公知の適切な方法により、実質的に純粋形態で回収できる。
【００１６】
本発明の1つの局面によれば、浸出処理して金属リッチ浸出液を生成させた後、鉱石残渣が残存する。この鉱石残渣を、浸出液から分離し、さらに処理して貴金属類および白金族金属類からなる群から選ばれる1種以上の金属を販売用に適する形態で回収することができる。例えば、鉱石残渣は、上記積層体から分離し、浮選処理に適する粒度に粉砕できる。その後、粉砕した鉱石残渣を鉱物浮選コレクターに供して、貴金属類および/または白金族金属類を濃縮する。次いで、得られた濃縮物を品質向上させて、販売用または精錬用の適切な高グレード貴金属類および/または白金族金属類を生産することができる。
本発明の1つの局面は、金属含有鉱石のバイオ浸出方法を含む。この局面に従えば、本発明方法は、金属含有鉱石を有効量のイオウを選択的に酸化させる微生物と接触させること、および有効量のイオウ含有化合物を、上記鉱石と接触する前、接触中または接触後の上記微生物と混合することを含む。上記イオウ含有化合物と微生物の混合により、硫酸が系統的に産生され、この硫酸により、金属含有鉱石から金属を浸出させる。本発明の1つの特徴によれば、この系統的に産生された硫酸は、上記鉱石を浸出させるための唯一の硫酸源である。本発明のもう1つの特徴によれば、この系統的に産生された硫酸は、上記鉱石を浸出させるのに使用する唯一の酸である。
【００１７】
接触は、上記微生物とイオウとの十分な接触およびその結果としての産生された酸と鉱石との接触を確実にする任意の適切な方法により得る。例えば、接触には、積層体浸出、撹拌浸出、バット浸出および他の同様な方法を使用し得る。バット浸出においては、鉱石を大きいバットに入れ、イオウ選択性微生物を含有する溶液で飽和させる。イオウ含有化合物は、上記微生物溶液を添加する前、添加中または添加した後に、添加する。バット内容物を所定時間十分に混合して金属の溶解を行う。
本発明のもう1つの好ましい局面においては、金属含有鉱石を積層体に成形し、イオウの酸化に対して選択性である微生物を含有する溶液を、所定時間に亘って、積層体の隙間を重力により滴り落ちるようにする。流出液は、必要に応じて、積層体にリサイクルさせ得る。上述の局面におけるように、イオウ含有化合物は、上記溶液を積層体に施す前に、上記イオウ選択性微生物溶液と混合するか；上記溶液を積層体に施している間に、上記イオウ選択性微生物溶液と混合するか；或いは上記溶液を積層体に施す前に、鉱石と混合することができる。イオウ含有化合物は、上記イオウ選択性微生物と緊密に接触して、上記イオウ選択性微生物がイオウを酸化して系統的に硫酸を産生する限り、処理中の任意の時点で添加することができる。
【００１８】
上記微生物(溶液または他の形態で)は、底部で集めて、頂部にリサイクルすることができる。さらに、新鮮微生物(溶液または他の形態で)を、積層体の頂部に連続的にまたは断続的に施すこともできる。積層体中の残存鉱石は、上述のようにしてさらに処理して、存在し得る1種以上の貴金属類または白金族金属類を回収できる。
1つの好ましい実施態様においては、金属含有鉱石を、約6メッシュよりも大きく約2.54 cm (1インチ)よりも小さい粒度に凝集させ、自己支持性積層体に成形する。イオウを酸化するのに選択性である微生物を含有する溶液は、積層体の頂部に施し、鉱石の隙間を通って底部に滲み出させる。イオウ含有化合物は、好ましくは、上記微生物溶液を積層体に施す前に、上記微生物溶液に添加する。
もう1つの実施態様においては、イオウ含有化合物をイオウ選択性微生物と混合して、金属含有鉱石に施す溶液を調製し、鉱石を約6メッシュよりも大きく約2.54 cm (1インチ)よりも小さい平均粒度を有する凝集物として凝集させる。凝集させた鉱石を自己支持性の積層体に成形し、その上に、水または栄養溶液(水溶液)を施し、積層体の頂部から底部へ、鉱石の隙間を通して滲み出させる。
【００１９】
浸出用の鉱石を調製するに当っては、採鉱した時の鉱石を、約 2.54 cm(1インチ)〜約1.9 cm(3/4インチ)の間隙にセットした複数のジョーを有するジョークラッシャーを使用して、粉砕できる。ペレット化鉱石を調製するためには、回転ペレタイザーを使用できる。
水または栄養素は、イオウ選択性微生物によるイオウの酸化を助長して、金属を溶解させる硫酸を系統的に生成し、積層体の底部から発散する金属リッチ浸出液を生成する。その後、金属リッチ浸出液中の金属は、抽出し、分離し、回収できる。必要に応じて、浸出液は、金属を抽出する前に、中和させることができる。
本発明のもう1つの局面においては、貴金属類および/または白金族金属類並びに卑金属類を含有する鉱石は、次の方法で処理することができる。鉱石は、大量画分(鉱石全体の約60％〜約80％を含有する)と少量画分に分割し得る。大量画分は、破砕、粉砕、および以下で説明する浮選処理に供し；一方、少量画分は、破砕に供して、上述したような積層体浸出に適する分粒鉱石を製造する。
【００２０】
大量画分を浮選処理に供して、低グレードのベース材、および貴金属類および/または白金族金属類を含有する濃縮物を製造する。次いで、得られた濃縮物を上記少量画分と混合して積層体浸出材料を調製し、これを、上述の方法に従って浸出処理して金属リッチ浸出液を調製する。金属リッチ浸出液を、貴金属類および/または白金族金属類を含有する残渣から分離する。その後、残渣を粉砕し浮選処理に供して貴金属および白金族濃縮物を生成でき、次いで、これを販売用に品質向上させることができる。
図2においては、本発明の別の実施態様を示している。この実施態様においては、本発明方法は、上述した方法に従う積層体浸出および残渣からの溶液の分離を含む。溶液を微生物で処理して硫化物濃縮物を調製し、同時に、残渣を粗めの浮選処理において処理して粗めの濃縮物と付随物を得る。硫化物濃縮物と粗めの濃縮物をクリーナー浮選処理において混合して最終濃縮物を調製し、この最終濃縮物から、卑金属類および/または貴金属類を回収することができる。
以下、限定するものではないが、実施例により、本発明を具体的に説明する。特に断らない限り、すべての部およびパーセントは、質量による。
【００２１】
【実施例】
実施例１
以下の試験を行い、本発明の効果を測定した。5グラムの腐食岩石(saprolite)鉱石、元素イオウおよび90ミリリットルのMKMを、元素イオウ上で増殖している10ミリリットルの接種物を含む250ミリリットルフラスコに加えた。フラスコをオービタルシェーカー内に置き、内容物の温度を35℃に維持した。サンプル採取し、ニッケルの存在について分析した。採取したサンプル容量をMKMで置換え、フラスコ内で一定容量を維持した。
1つの実施例においては、0.5グラムの元素イオウを使用した。もう1つの実施例においては、2グラムの元素イオウを使用した。2グラムの元素イオウ使用の結果を確認するために、もう1つの試験を行った。
結果を図1に示す。0.5グラムの元素イオウの添加においては、鉱石からの適切な量のニッケルは浸出されなかったことが分る。対照的に、2グラムのイオウの添加においては、約15日後で初期ニッケル含有量の約75％の溶解、約30日後で初期ニッケル含有量の約100％の溶解が得られていた。
【００２２】
本発明の好ましい実施態様と現在信じられている態様について説明したが、当業者であれば、これに変更および修正を加えることは、本発明の精神から逸脱することなくなし得ることであろう。本発明の範囲に属するそのような変更および修正は、すべて特許請求するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 鉱石混合物に加えた0.5グラムの元素イオウまたは2グラムの元素イオウ、およびイオウを酸化するのに選択性である微生物による腐食岩石鉱石から回収したニッケルの量を示す。
【図２】 本発明に従う方法の1つの実施態様を示す。
（技術分野）
本発明は、バイオ浸出による鉱石からの金属回収方法に関する。第１の局面においては、本発明は、新規なバイオ浸出によるニッケル、コバルト、亜鉛および銅のような金属の回収方法に関する。もう１つの局面においては、本発明は、本発明の第１の局面に従ってバイオ浸出処理に供した鉱石からの貴金属類および/または白金族金属類の回収も包含する。
【０００２】
（背景技術）
ニッケル、コバルト、亜鉛、銅等の価値ある卑金属類は、鉱石全体に亘って分布している。一般に、これら卑金属の１種以上が鉱石中に存在し得、それらは、酸化物、硫化物、混合形態または他の形態であり得る。さらに、多くの場合、貴金属類および/または白金族金属類も上記の卑金属類と一緒に存在することも見出されている。従って、卑金属類のみならず貴金属類および/または白金族金属類も簡単な経済的方法によって回収することが望ましい。
卑金属類を回収する多くの公知方法が存在する。それら方法の多くは、高資本コストを必要とし、環境的にも望ましいものではない。例えば、これら卑金属類を回収する１つの方法は、硫酸を使用して鉱石から金属を浸出させる湿式精錬による。このタイプの方法に伴う問題は、費用高な硫酸プラントの設置と操作を必要とすることである。
これらタイプの金属の回収におけるもう１つの問題は、混合鉱石(鉱石が酸化物および硫化物形態である鉱石)からの亜鉛の回収に伴う問題によって例証される。硫酸を使用しての亜鉛の回収は、酸化亜鉛を有効に浸出させるのに極めて大量の酸を必要とする。さらに、硫化亜鉛の浸出は、圧力下での浸出処理を一般に必要とする。
【０００３】
これら金属を回収する別の方法は、浮選法による。しかしながら、鉱石が混合鉱石である場合、浮選法が一般に有効でないことは公知である。
さらに別の方法は、カナダ特許出願第2,065,491号に記載されている。この出願においては、ニッケル含有鉱石中のニッケルが、バイオ浸出法によって回収可能である。このバイオ浸出法は、バイオ浸出溶液が積層体(heap)中を重力により滴り落ちる積層体浸出処理によって実施できる。
さらに別の同様な方法は、米国特許第5,626,648号に記載されている。この米国特許は、ラテライト系鉱石およびニッケル含有硫化物系物質からのニッケルのバイオ浸出回収方法を教示している。鉱石がニッケル含有ラテライト系鉱石である場合、この米国特許は、ニッケルとの複合体を生成するのに誘導的である有機酸を系統的に産生する微生物の使用を教示している。好ましい有機酸は、シュウ酸、ピルビン酸、クエン酸、酒石酸、マロン酸および他の酸であると述べている。鉱石がニッケル含有硫化物系物質である場合、この米国特許は、硫化物系鉱石の浸出に対して選択性である生酸化性バクテリアの使用を教示している。
上記の各方法は満足できるものではあるが、これらの方法における1つの問題は、これらの方法が浸出処理すべき鉱石の特定のタイプに特異性である点である。本発明は、鉱石含有量にかかわらず、混合鉱石、並びに酸化物鉱石および硫化物鉱石からの卑金属類の経済的で有効な回収方法を提供することによってこの問題に対処する。しかも、上述の各方法は、貴金属類および/または白金族金属類のさらなる回収を意図していない。
【特許文献１】
独国特許出願公開第2557008号明細書
【特許文献２】
特開昭53-42117号公報
【特許文献３】
英国特許第1382357号明細書
【特許文献４】
欧州特許出願公開第522978号明細書
【０００４】
（発明の概要）
本発明は、鉱石からの卑金属類の経済的な回収方法を提供する。一般に、卑金属類は、ニッケル、コバルト、亜鉛および銅からなる群から選ばれる。また、本発明は、貴金属類および/または白金族金属類の回収方法も提供する。貴金属類は、銀および金からなる群から選ばれる。白金族金属類は、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウムおよびこれらの混合物からなる群から選ばれる。
一般に、本発明の方法は、金属含有鉱石を、有効量の少なくとも1種のイオウを代謝するのに選択性である微生物(イオウ選択性微生物)と接触させて、上記鉱石から卑金属類を浸出させるのに有効量の硫酸を系統的に産生させて卑金属リッチの浸出液と鉱石残渣を生成させる各工程を含む。イオウ含有化合物は、上記微生物が上記鉱石との接触前、接触中または接触後に、上記微生物と混合される。このイオウ含有化合物の添加は、浸出処理すべき鉱石の特定のタイプに依存する硫酸の系統的産生量を調節するのを可能にする。
卑金属リッチ浸出液は、鉱石残渣から分離する。卑金属リッチ浸出液は、さらに処理して卑金属類を回収できる。さらに、鉱石残渣は、浮選処理に供して貴金属類および/または白金族金属類を濃縮できる。この濃縮物は、公知の方法で品質向上させて高グレードの貴金属類および/または白金族金属類を生産できる。
【０００５】
上記金属含有鉱石は、上記卑金属を、酸化物形態、硫化物形態、および/または混合形態(即ち、鉱石が酸化物形態および硫化物形態の双方を含有する形態)で提供し得る。換言すれば、上記鉱石はニッケル、コバルト、亜鉛および銅の1種以上を含有し、各々が、鉱石中に、実質的にすべてが酸化物形態、すべてが硫化物形態、または酸化物形態と硫化物形態双方の混合物として存在し得る。上記金属含有鉱石は、1種以上の貴金属類および/または白金族金属類も含有し得る。
上記イオウ含有化合物は、イオウ源を提供するのに適する任意の化合物であり得る。従って、上記イオウ含有化合物は、限定するものではないが、元素イオウ、硫化鉄、硫化ニッケル、硫化コバルト、硫化亜鉛および硫化銅を含み得る。
イオウを代謝させるのに適する微生物類としては、イオウを酸化して硫酸を産生する微生物がある。酸化性微生物類は、鉱石および/またはイオウ含有化合物中に存在するイオウを代謝(酸化)して硫酸を系統的に産生し、引続き、この硫酸により、金属含有鉱石から金属を浸出させる。これらの有用な微生物類は、有機酸(硫酸ではない)を産生させる米国特許第5,626,648号に記載されている微生物とは区別される。本発明の1つの特徴によれば、上記系統的に産生された硫酸は、鉱石を浸出処理するのに使用する唯一の硫酸であり、追加の硫酸は必要としない。
【０００６】
本発明の1つの局面は、卑金属含有鉱石をバイオ浸出処理し、卑金属を使用可能な形態で回収する方法を含む。1つの実施態様においては、本発明の方法は、卑金属含有鉱石を有効量の少なくとも1種のイオウを代謝するのに選択性である微生物と接触させ、イオウ含有化合物と上記微生物とを、微生物が上記鉱石と接触する前、接触中または接触後に混合して上記鉱石から卑金属を浸出させるのに有効量の硫酸を系統的に産生させることによる金属含有鉱石の積層体、バット(vat)または撹拌バイオ浸出処理を含む。
本発明の１つの好ましい局面においては、上記金属含有鉱石を、頂部および底部を有する積層体に成形する。上記イオウ選択性微生物は、金属含有鉱石の実質的部分と緊密に接触せしめる。好ましくは、上記イオウ選択性微生物を含有する溶液を、一定時間に亘って、積層体の隙間を頂部から底部へ重力により滴り落ちらせる。
望ましくは、イオウ含有化合物を、上記溶液を積層体に施す前に上記イオウ選択性微生物と混合するか、上記微生物を積層体に施す間に上記微生物と混合するか、或いは積層体に上記微生物を施す前に上記鉱石と混合する。より好ましくは、イオウ含有化合物を、上記イオウ選択性微生物および任意の他の諸成分と混合して溶液を調製する。イオウ含有化合物は、上記イオウ選択性微生物と緊密に接触して微生物がイオウを酸化させて硫酸を系統的に生成させる時点である限りは、任意の時点で添加できるものと理解すべきである。
【０００７】
上述の浸出処理から残存する鉱石残渣は、その後、さらに処理して、販売用に適する形態で貴金属類および/または白金族金属類を得ることができる。例えば、鉱石残渣は、積層体から分離し、浮選処理に適する粒度に粉砕し得る。その後、粉砕した鉱石残渣は、鉱物浮選コレクターに供して貴金属類および/または白金族金属類を濃縮させる。次いで、濃縮物を品質向上させて、販売用または精錬用の適切に高グレードの貴金属類および/または白金族金属類を生産することができる。
本発明の1つの実施態様においては、本発明方法は、上述の方法に従う積層体浸出処理および残渣からの溶液の分離を含む。溶液は、微生物で処理して硫化物濃縮物を調製し、同時に、残渣は、粗めの浮選処理を行って粗めの濃縮物と付随物を調製する。得られた硫化物濃縮物と粗めの濃縮物をクリーナー浮選処理において混合し、卑金属類および/または貴金属類を回収できる最終濃縮物を調製する。
本発明の利点は、硫酸プラントの規模を大きく縮減できることである。結果として、本発明方法の資本および操作コストは、硫酸プラントを必要とする場合よりも実質的に低い。
本明細書および特許請求の範囲において使用するとき、微生物なる用語は、単数および複数の両方を含む。さらに、本明細書および特許請求の範囲において使用するすべてのパーセントは、特に断らない限り、質量による。
【０００８】
本発明は、金属含有鉱石からの経済的な金属回収方法を提供する。一般に、本発明方法は、金属含有鉱石を有効量の少なくとも1種のイオウを代謝するのに選択性である微生物(イオウ選択性微生物)と接触させて、鉱石から卑金属類を浸出させるのに有効量の硫酸を系統的に産生させて卑金属リッチの浸出液と鉱石残渣を生成させる各工程を含む。望ましくは、イオウ含有化合物を、上記微生物が鉱石と接触する前、接触中または接触後に、上記微生物と混合する。
上記金属含有鉱石は、酸化物形態、硫化物形態および/または混合形態(即ち、鉱石が酸化物形態および硫化物形態の双方を含有する形態)で金属を提供し得る。換言すれば、上記鉱石はニッケル、コバルト、亜鉛および銅の1種以上を含有し、各々が、鉱石中に、実質的にすべてが酸化物形態、すべてが硫化物形態、または酸化物形態と硫化物形態双方の混合物として存在し得る。
さらに、上記金属含有鉱石(および鉱石残渣)は、貴金属類および白金族金属類からなる群から選ばれる1種以上の金属も含有し得る。貴金属類は、銀および金からなる群から選ばれる。白金族金属類は、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウムおよびこれらの混合物からなる群から選ばれる。
【０００９】
イオウを代謝させるのに適する微生物類としては、イオウを酸化して硫酸を産生する微生物がある。酸化性微生物類は、鉱石および/またはイオウ含有化合物中に存在するイオウを代謝(酸化)して硫酸を系統的に産生し、引続き、この硫酸により金属含有鉱石から金属を浸出させる。本発明の1つの特徴によれば、上記系統的に産生された硫酸は、鉱石を浸出処理するのに使用する唯一の硫酸であり、追加の硫酸は必要としない。
上記イオウ含有化合物としては、一般に、適量のイオウを含有する任意の化合物がある。イオウ含有化合物は、元素イオウ、硫化鉄、硫化ニッケル、硫化コバルト、硫化亜鉛、硫化銅およびこれらの混合物からなる群から選択する。必要に応じて添加するイオウ含有化合物の量は、浸出処理すべき鉱石の量およびタイプ、並びにイオウ含有化合物中に存在するイオウの量に依存する。一般に、イオウの有効量は、鉱石中に存在する初期金属量の少なくとも約75質量％、好ましくは約90質量％、より好ましくは約100質量％を浸出または溶解させるのに必要な量である。添加するイオウ含有化合物の有効量を決定する1つの方法は、鉱石の酸必要量を決定することである。酸必要量は、pHが所定値に維持されるまで、酸を鉱石に加えることによって決定できる。
【００１０】
同様に、イオウ選択性微生物の有効量も、必要量即ち有効量のイオウを代謝(酸化)するのに十分な量である。一般に、微生物の最低量は、約1×108活性細胞/mlである。
好ましくは、イオウ選択性微生物は、イオウを酸化させることができる酸化性バクテリアである。適切なバクテリア類の非限定的な例としては、チオバシラス チオオキシダンス(Thiobacillus thiooxidans)、チオバシラス フェロキシダンス(ferroxidans)、レプトスピリラム(Leptospirillum)種、スルホバシラス(Sulfobacillus)、サーモスルフィドオキシダンス(Thermosulfidooxidans)、スルホロバス ブリエルレイ(Sulfolobus brierleyi)、スルホロバス アシドカルダリアス(acidocaldarius)、スルホロバスBC、スルホロバス スルファタリカス(sulfataricus)、チオミクロスポラ(Thiomicrospora)種、アクロマチウム(Achromatium)種、マクロモナス(Macromonas)種、チオバクテリウム(Thiobacterium)種、チオスポラ(Thiospora)種、チオブラム(Thiovulum)種、およびこれらの混合物がある。
上記イオウ選択性微生物は、水溶液または水性栄養溶液と混合することができる。栄養素は、当業者にとって公知の通常の栄養素である。
【００１１】
一般に、バクテリア活性は酸化速度に影響を与え、その活性は、pH、温度および通気度によって影響を受ける。上述したように、pHは、望ましくは約1〜約5、好ましくは約1.5〜約3のレベルに維持して、鉱石からの効率的なニッケル浸出速度を得る。pHは、イオウ含有化合物、イオウ選択性微生物の添加により、或いは温度または通気を変動させてイオウ選択性微生物の活性を増大させることにより調整できる。この点に関しては、接触中に、例えば空気からの酸素源を使用することが望ましい。
接触は、上記微生物のイオウ含有化合物および鉱石との十分な接触を確実にする任意の適切な方法により得る。例えば、接触には、積層体浸出、撹拌浸出、バット浸出、および他の同様な方法を使用できる。接触は、少なくともおよそ周囲温度で、金属含有鉱石から実質量の金属を溶解(浸出)させて金属リッチ浸出液または溶液を得るのに十分な時間において実施する。
さらに、pHを約1〜約5、好ましくは約1.5〜約3の範囲に維持して、金属の効率的な浸出速度を得ることが望ましい。同様に、本発明方法は、接触中に酸素源を使用することも含む。
【００１２】
金属は、浸出液から回収し、任意の適切な方法により各々から分離することができる。1つの方法においては、金属リッチ浸出液を、金属の吸収に選択性であるイオン交換樹脂と接触させて、金属リッチ浸出液から金属を分離する。イオン交換は、任意の適切な方法(固定床イオン交換、連続向流イオン交換、短時間床往復流、カルーセル法またはパルプ内樹脂)によって実施できる。適切な方法に関する説明は、PCT公報WO 96/20291号およびWO 97/04139号に記載されている。
イオン交換法は、限定するものではないが、単一固定樹脂床、並列または直列の2個以上の固定床、または供給溶液流に対して向流的に移動する複数の樹脂カラムを含み得る。例えば、フロリダ州レイクランドのAdvanced Separation Technologies社製のISEP連続接触器またはカナダ国オンタリオのEco-Tec of Pickering社製のRecofloイオン交換システムを使用できる。
浸出液中の金属を選択的に吸収させるのに適する任意のイオン交換樹脂配列が使用できることを理解すべきである。1つの実施態様においては、イオン交換樹脂は、直列の2工程において使用する。浸出液を2つのイオン交換工程に通して、第1工程のラフィネートが、中和後、第2工程の供給物を構成するようにする。2工程を使用することにより、樹脂上への金属の吸収性は向上し、浸出液からの金属の実質的に完全な分離が得られる。3以上の工程も浸出液からの完全金属分離に使用できることを理解されたい。
【００１３】
樹脂上に配合(load)した金属は、その後、イオン交換樹脂から、イオン交換樹脂と酸とを接触させて金属含有溶出液を生成させることによって抽出してもよく、この溶出液から、金属を公知の方法で分離回収できる。金属をストリッピングさせるのに使用する酸の量または容量は、一般に、約10 g/l〜約25 g/lに相当する金属濃度を得るのに十分な量である。
また、パルプ内樹脂法も使用できる。パルプ内樹脂法においては、鉱石を、イオウ含有化合物、イオウ選択性微生物(好ましくは溶液として)、およびイオン交換樹脂と混合する。混合した諸物質を所定時間適切なpHで懸濁液内に維持して、鉱石から浸出する金属を樹脂上に配合できるようになる。その後、樹脂を懸濁液からスクリーニングして、金属を回収する。
もう1つの実施態様においては、金属は、浸出液から、有効量の硫酸塩を代謝するのに選択性である微生物(硫酸塩選択性微生物)を添加することによって抽出できる。適切な硫酸塩選択性微生物としては、限定するものではないが、デスルホビブロ(Desulfovibro)種、デスルホトマクラム(Desulfotomaculum)種、デスルフォモナス(Desulfomonas)種およびこれらの混合物がある。硫酸塩選択性微生物は、浸出液中に存在する硫酸塩を代謝(還元)してH2Sガスを系統的に産生し、このガスが浸出液中に存在する金属イオンと反応して金属イオンを金属硫化物として沈殿させる。その後、沈殿した金属硫化物を浸出液から分離し、金属を、溶融精錬によるような適切な方法で回収できる。本発明方法のこの部分に対する１つの利点は、処理系統、イオン交換および補助装置の資本コストを不要にすることである。
【００１４】
もう1つの実施態様においては、浸出液を液体抽出に供して、1つの金属を他の金属から、例えば、コバルトをニッケルから分離できる。例えば、この点に関して、金属含有鉱石がニッケル、コバルトおよび他の金属を含有する場合、ニッケルとコバルトを、浸出液を選択性イオン交換樹脂と接触させてニッケルとコバルトを他の金属から選択的に分離することによって、浸出液から選択的に分離できる。ニッケルとコバルトは、樹脂から溶出させ、液体抽出により互いに分離できる。
また、浸出液が亜鉛を含有する場合、亜鉛は、販売用に適する形態(酸化亜鉛または亜鉛金属カソードのいずれかとして)回収できる。例えば、亜鉛浸出液は、有機抽出剤を使用する溶媒抽出に供して亜鉛を含有する有機相とラフィネートを精製させることができる。一般に、抽出剤は、リン酸のエステルである。とりわけ、この抽出剤は、ジ-2-エチルヘキシルリン酸(D2EHPA)およびジ-2-エチルヘキシルチオリン酸(D2EHTPA)からなる群から選ばれる。
【００１５】
上記の有機相およびラフィネートを分離し、亜鉛含有有機溶液相をストリッピング溶液によりストリッピング処理する結果、亜鉛を回収できる。１つの実施態様においては、亜鉛含有有機溶液を硫酸ストリッピング溶液でストリッピングして硫酸亜鉛溶液を生成し、この溶液を、電解採取によりさらに処理して亜鉛を亜鉛カソードとして回収できる。その後、亜鉛欠乏電解質は、リサイクルさせて、上記ストリッピング溶液の全部または1部として使用できる。
また、亜鉛含有有機溶液を硝酸溶液によりストリッピング処理して、亜鉛溶液を精製させ、この溶液をさらに処理して亜鉛を酸化亜鉛として回収できる。例えば、硝酸亜鉛を高温処理に供して硝酸亜鉛を酸化して酸化亜鉛と硝酸を生成させることができる。この硝酸は、回収し、リサイクルし、上記ストリッピング溶液の全部または1部として使用できる。
金属を浸出液から抽出した後、金属は、電気分解、電解採取または他の公知の適切な方法により、実質的に純粋形態で回収できる。
【００１６】
本発明の1つの局面によれば、浸出処理して金属リッチ浸出液を生成させた後、鉱石残渣が残存する。この鉱石残渣を、浸出液から分離し、さらに処理して貴金属類および白金族金属類からなる群から選ばれる1種以上の金属を販売用に適する形態で回収することができる。例えば、鉱石残渣は、上記積層体から分離し、浮選処理に適する粒度に粉砕できる。その後、粉砕した鉱石残渣を鉱物浮選コレクターに供して、貴金属類および/または白金族金属類を濃縮する。次いで、得られた濃縮物を品質向上させて、販売用または精錬用の適切な高グレード貴金属類および/または白金族金属類を生産することができる。
本発明の1つの局面は、金属含有鉱石のバイオ浸出方法を含む。この局面に従えば、本発明方法は、金属含有鉱石を有効量のイオウを選択的に酸化させる微生物と接触させること、および有効量のイオウ含有化合物を、上記鉱石と接触する前、接触中または接触後の上記微生物と混合することを含む。上記イオウ含有化合物と微生物の混合により、硫酸が系統的に産生され、この硫酸により、金属含有鉱石から金属を浸出させる。本発明の1つの特徴によれば、この系統的に産生された硫酸は、上記鉱石を浸出させるための唯一の硫酸源である。本発明のもう1つの特徴によれば、この系統的に産生された硫酸は、上記鉱石を浸出させるのに使用する唯一の酸である。
【００１７】
接触は、上記微生物とイオウとの十分な接触およびその結果としての産生された酸と鉱石との接触を確実にする任意の適切な方法により得る。例えば、接触には、積層体浸出、撹拌浸出、バット浸出および他の同様な方法を使用し得る。バット浸出においては、鉱石を大きいバットに入れ、イオウ選択性微生物を含有する溶液で飽和させる。イオウ含有化合物は、上記微生物溶液を添加する前、添加中または添加した後に、添加する。バット内容物を所定時間十分に混合して金属の溶解を行う。
本発明のもう1つの好ましい局面においては、金属含有鉱石を積層体に成形し、イオウの酸化に対して選択性である微生物を含有する溶液を、所定時間に亘って、積層体の隙間を重力により滴り落ちるようにする。流出液は、必要に応じて、積層体にリサイクルさせ得る。上述の局面におけるように、イオウ含有化合物は、上記溶液を積層体に施す前に、上記イオウ選択性微生物溶液と混合するか；上記溶液を積層体に施している間に、上記イオウ選択性微生物溶液と混合するか；或いは上記溶液を積層体に施す前に、鉱石と混合することができる。イオウ含有化合物は、上記イオウ選択性微生物と緊密に接触して、上記イオウ選択性微生物がイオウを酸化して系統的に硫酸を産生する限り、処理中の任意の時点で添加することができる。
【００１８】
上記微生物(溶液または他の形態で)は、底部で集めて、頂部にリサイクルすることができる。さらに、新鮮微生物(溶液または他の形態で)を、積層体の頂部に連続的にまたは断続的に施すこともできる。積層体中の残存鉱石は、上述のようにしてさらに処理して、存在し得る1種以上の貴金属類または白金族金属類を回収できる。
1つの好ましい実施態様においては、金属含有鉱石を、約6メッシュよりも大きく約2.54 cm (1インチ)よりも小さい粒度に凝集させ、自己支持性積層体に成形する。イオウを酸化するのに選択性である微生物を含有する溶液は、積層体の頂部に施し、鉱石の隙間を通って底部に滲み出させる。イオウ含有化合物は、好ましくは、上記微生物溶液を積層体に施す前に、上記微生物溶液に添加する。
もう1つの実施態様においては、イオウ含有化合物をイオウ選択性微生物と混合して、金属含有鉱石に施す溶液を調製し、鉱石を約6メッシュよりも大きく約2.54 cm (1インチ)よりも小さい平均粒度を有する凝集物として凝集させる。凝集させた鉱石を自己支持性の積層体に成形し、その上に、水または栄養溶液(水溶液)を施し、積層体の頂部から底部へ、鉱石の隙間を通して滲み出させる。
【００１９】
浸出用の鉱石を調製するに当っては、採鉱した時の鉱石を、約 2.54 cm(1インチ)〜約1.9 cm(3/4インチ)の間隙にセットした複数のジョーを有するジョークラッシャーを使用して、粉砕できる。ペレット化鉱石を調製するためには、回転ペレタイザーを使用できる。
水または栄養素は、イオウ選択性微生物によるイオウの酸化を助長して、金属を溶解させる硫酸を系統的に生成し、積層体の底部から発散する金属リッチ浸出液を生成する。その後、金属リッチ浸出液中の金属は、抽出し、分離し、回収できる。必要に応じて、浸出液は、金属を抽出する前に、中和させることができる。
本発明のもう1つの局面においては、貴金属類および/または白金族金属類並びに卑金属類を含有する鉱石は、次の方法で処理することができる。鉱石は、大量画分(鉱石全体の約60％〜約80％を含有する)と少量画分に分割し得る。大量画分は、破砕、粉砕、および以下で説明する浮選処理に供し；一方、少量画分は、破砕に供して、上述したような積層体浸出に適する分粒鉱石を製造する。
【００２０】
大量画分を浮選処理に供して、低グレードのベース材、および貴金属類および/または白金族金属類を含有する濃縮物を製造する。次いで、得られた濃縮物を上記少量画分と混合して積層体浸出材料を調製し、これを、上述の方法に従って浸出処理して金属リッチ浸出液を調製する。金属リッチ浸出液を、貴金属類および/または白金族金属類を含有する残渣から分離する。その後、残渣を粉砕し浮選処理に供して貴金属および白金族濃縮物を生成でき、次いで、これを販売用に品質向上させることができる。
図2においては、本発明の別の実施態様を示している。この実施態様においては、本発明方法は、上述した方法に従う積層体浸出および残渣からの溶液の分離を含む。溶液を微生物で処理して硫化物濃縮物を調製し、同時に、残渣を粗めの浮選処理において処理して粗めの濃縮物と付随物を得る。硫化物濃縮物と粗めの濃縮物をクリーナー浮選処理において混合して最終濃縮物を調製し、この最終濃縮物から、卑金属類および/または貴金属類を回収することができる。
以下、限定するものではないが、実施例により、本発明を具体的に説明する。特に断らない限り、すべての部およびパーセントは、質量による。
【００２１】
【実施例】
実施例１
以下の試験を行い、本発明の効果を測定した。5グラムの腐食岩石(saprolite)鉱石、元素イオウおよび90ミリリットルのMKMを、元素イオウ上で増殖している10ミリリットルの接種物を含む250ミリリットルフラスコに加えた。フラスコをオービタルシェーカー内に置き、内容物の温度を35℃に維持した。サンプル採取し、ニッケルの存在について分析した。採取したサンプル容量をMKMで置換え、フラスコ内で一定容量を維持した。
1つの実施例においては、0.5グラムの元素イオウを使用した。もう1つの実施例においては、2グラムの元素イオウを使用した。2グラムの元素イオウ使用の結果を確認するために、もう1つの試験を行った。
結果を図1に示す。0.5グラムの元素イオウの添加においては、鉱石からの適切な量のニッケルは浸出されなかったことが分る。対照的に、2グラムのイオウの添加においては、約15日後で初期ニッケル含有量の約75％の溶解、約30日後で初期ニッケル含有量の約100％の溶解が得られていた。
【００２２】
本発明の好ましい実施態様と現在信じられている態様について説明したが、当業者であれば、これに変更および修正を加えることは、本発明の精神から逸脱することなくなし得ることであろう。本発明の範囲に属するそのような変更および修正は、すべて特許請求するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 鉱石混合物に加えた0.5グラムの元素イオウまたは2グラムの元素イオウ、およびイオウを酸化するのに選択性である微生物による腐食岩石鉱石から回収したニッケルの量を示す。
【図２】 本発明に従う方法の1つの実施態様を示す。
Claims (23)
- (a) 金属含有酸化物鉱石を、積層体に成形する工程
(b) 前記積層体を、イオウを酸化して硫酸浸出剤とするのに選択性である微生物と、鉱石中の金属を浸出させるのに十分な時間接触させ、かつ、ｐＨを１〜５に維持して金属リッチ浸出液と残渣を生成する工程；
(c) 該鉱石中に存在する少なくとも７５％の金属を浸出するのに十分な量の少なくとも１種のイオウ含有化合物と前記微生物とを、前記微生物が鉱石と接触する前、接触中または接触後の時点で混合する工程；および、
(d) 前記金属リッチ浸出液と前記残渣を分離する工程；
を含み、前記金属含有酸化物鉱石が、ニッケル、コバルト、銅および亜鉛からなる群から選ばれる1種以上の金属を含有することを特徴とする金属含有酸化物鉱石からの金属の回収方法。 - 前記金属含有鉱石が、貴金属類および白金族金属類からなる群から選ばれる1種以上の金属をさらに含有する請求の範囲第１項記載の方法。
- 前記微生物が、チオバシラス・チオオキシダンス、チオバシラス・フェロキシダンス、レプトスピリラム種、スルホバシラス、サーモスルフィドオキシダンス、スルホロバス・ブリエルレイ、スルホロバス・アシドカルダリアス、スルホロバスBC、スルホロバス・スルファタリカス、チオミクロスポラ種、アクロマチウム種、マクロモナス種、チオバクテリウム種、チオスポラ種、チオブラム種、およびこれらの混合物からなる群から選ばれるバクテリアである請求の範囲第1項記載の方法。
- 前記金属リッチ浸出液が、ニッケル、コバルト、銅および亜鉛からなる群から選ばれる金属を含む請求の範囲第1項記載の方法。
- 前記残渣が、貴金属類および白金族金属類からなる群から選ばれる1種以上の金属を含有する請求の範囲第４項記載の方法。
- 前記貴金属類または白金族金属類を回収する請求の範囲第５項記載の方法。
- 前記金属リッチ浸出液をイオン交換樹脂と接触させて金属配合樹脂を生成することをさらに含む請求の範囲第４項記載の方法。
- 吸収された金属を、前記金属配合樹脂から、前記金属配合樹脂と鉱酸溶液とを接触させることによって溶出させることをさらに含む請求の範囲第７項記載の方法。
- 前記金属リッチ浸出液を、硫酸塩を還元するのに選択性である微生物と所定時間接触させて、金属硫化物を生成することをさらに含む請求の範囲第1項記載の方法。
- 硫酸塩を還元するのに選択性である前記微生物が、デスルホビブロ種、デスルホトマクラム種、デスルフォモナス種およびこれらの混合物からなる群から選ばれる請求の範囲第９項記載の方法。
- 前記金属硫化物を回収する請求の範囲第10項記載の方法。
- 前記金属リッチ浸出液が亜鉛を含有する請求の範囲第１項記載の方法。
- (a)前記浸出液と有機抽出剤を含有する溶媒とを接触させて亜鉛含有有機相とラフィネートを生成する工程；および、
(b)前記亜鉛含有有機相を、硝酸および硫酸からなる群から選ばれる酸を含有するストリッピング溶液でストリッピング処理する工程；
をさらに含む請求の範囲第12項記載の方法。 - 前記亜鉛含有有機相を、硝酸を含有する溶液でストリッピング処理して硝酸亜鉛を生成し、この硝酸亜鉛を高温処理に供して酸化亜鉛を生成する請求の範囲第13項記載の方法。
- 高温処理後、硝酸を回収する請求の範囲第14項記載の方法。
- 回収した硝酸が、ストリッピング溶液の少なくとも1部を構成する請求の範囲第15項記載の方法。
- 前記亜鉛含有有機相を、硫酸によってストリッピング処理して硫酸亜鉛を生成させ、この硫酸亜鉛を電解採取に供して亜鉛カソードを回収する請求の範囲第13項記載の方法。
- 電解採取中に、亜鉛欠乏硫酸塩電解質を生成する請求の範囲第17項記載の方法。
- 前記亜鉛欠乏硫酸塩電解質が、ストリッピング溶液の少なくとも1部を構成する請求の範囲第18項記載の方法。
- 接触を、前記微生物を含有する溶液を前記積層体に通すことによって達成する請求の範囲第1項記載の方法。
- (a)前記イオウ含有化合物を、前記鉱石と接触する前に前記微生物と混合して混合物を生成する工程；更に
(b) 前記金属含有酸化物鉱石を前記混合物により凝集して、約6メッシュよりも大きく約25.4 mm(1インチ)よりも小さい平均粒度を有する凝集物を生成する工程；
(c) 得られた凝集物を頂部および底部を有する積層体に成形する工程；および、
(d) 水溶液を前記積層体の頂部に施して、硫酸を系統的に生成する工程；
を含む請求の範囲第1項記載の方法。 - 金属リッチ浸出液を、前記積層体の底部で収集する請求の範囲第21項記載の方法。
- さらに
(a) 残渣を、浮選処理に適する粒度に粉砕する工程；
(b) 粉砕した残渣を浮選処理して、貴金属類および白金族金属類からなる群から選ばれる1種以上の金属リッチの濃縮物を生成する工程；及び
(c) 得られた濃縮物を品質向上させて、最終精錬に適する高グレード製品を生成する工程；
を含む請求の範囲第1項記載の方法。
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