Model Development and Parameter Estimation for the Oxidation of Pyrrhotite-Containing Rock Surfaces

• Published in: Canadian journal of chemical engineering 2006-02, Vol.84 (1), p.116-124
• Main Authors: Biglari, Mazda, Nicholson, Ronald V., Reilly, Park M., Scharer, Jeno M.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Applied sciences; Chemical engineering; Chemical reaction, Rate of; Exact sciences and technology; Heat and mass transfer. Packings, plates; kinetics; Methods; modelling; Monte Carlo method; Monte Carlo simulation; Oxidation-reduction reaction; Parameter estimation; pyrrhotite bio-oxidation; Reactors
• ISSN: 0008-4034; 1939-019X
• DOI: 10.1002/cjce.5450840115

A novel experimental method was developed for the evaluation of the biotic oxidation rate of waste rock containing sulphide minerals. Sized waste rock samples were inoculated with an Acidithiobacillus ferrooxidans suspension and sparged with discontinuing humidified air to yield the oxygen consumption rate. A kinetic/mass transport model was proposed based on oxidation of pyrrhotite. Bayesian statistical analysis using the Metropolis‐Hastings algorithm showed that at ambient oxygen concentration the mean (i.e., estimated) values of the initial oxygen flux, the reaction order, the oxygen diffusion coefficient through the oxidation product layer, and the surface reaction rate constant were 1.3×10−7 mol/m2.s, 0.55, 2.91×10−13 m2/s and 3.23×10−7 mol0.45/m0.35.s, respectively. On a mis au point une méthode expérimentale pour l'évaluation de la vitesse d'oxydation biotique de déchets de roches contenant des minéraux de sulfure. Des échantillons de déchets de roches calibrés ont été inoculés avec une suspension de Acidithiobacillus ferrooxidans et aspergés d'air humidifié de manière discontinue pour fournir la vitesse de consommation de l'oxygène. Un modèle de transfert de matière et de cinétique est proposé à partir de l'oxydation de la pyrrhotite. Une analyse statistique bayesienne basée sur l'algorithme de Metropolis‐Hastings montre qu'à la concentration ambiante d'oxygène, les valeurs moyennes (c.‐à‐d. estimées) du flux d'oxygène initiale, l'ordre de réaction, le coefficient de diffusion de l'oxygène dans la couche des produits d'oxydation et la constante de vitesse de réaction à la surface, étaient de 1,3×10−7 mol/m2.s, 0,55, 2,91×10−13 m2/s et 3,23×10−7 mol0.45/m0.35.s, respectivement.