從復(fù)雜基材綜合回收金屬的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]從復(fù)雜基材綜合回收金屬。
【背景技術(shù)】
[0002] 全球采礦行業(yè)所承受的來(lái)自世界各地的公民和政府的要求減少其環(huán)境足跡的壓 力日益增大。另外，采礦公司的股東為了提高利潤(rùn)對(duì)管理施加著同等程度的壓力。目前，所 述行業(yè)依賴于濃縮設(shè)備來(lái)形成包含金屬和用于裝運(yùn)給熔爐的其它材料的基材或復(fù)雜混合 物的濃縮物。這種工藝會(huì)在尾礦中留下大量的細(xì)粉狀礦物和/或毒性化學(xué)試劑，所述尾礦被 留在礦地上，所述細(xì)粉狀礦物和/或毒性化學(xué)試劑會(huì)浸出到環(huán)境中，有時(shí)持續(xù)數(shù)個(gè)世紀(jì)。尾 礦常常具有環(huán)境危害并且對(duì)于采礦公司或政府來(lái)說(shuō)用于維護(hù)和/或修復(fù)的成本高。
[0003] 按照慣例，由于缺乏可有效地分離貴金屬與其它金屬以及使金屬彼此分離的可行 技術(shù)，所以用于回收不同金屬和貴金屬的方法完全不同。因此，大量采礦企業(yè)特定地專注于 僅回收一種特定金屬，導(dǎo)致其它有價(jià)值的金屬的損失，即使當(dāng)這些金屬以顯著比例存在于 礦石中或作為所要的主要金屬的萃取副產(chǎn)物時(shí)。
[0004] -般使用熔爐來(lái)處理在礦地上產(chǎn)生的濃縮物。在所述工藝中，熔爐產(chǎn)生大量大氣 污染以及有毒的熔爐渣，所述大氣污染包含溫室氣體和常見(jiàn)的空氣污染物。建造熔爐也是 昂貴的，用于處理一種金屬的熔爐的成本約10億美元或更多。另外，操作熔爐需要大量能 量，使得礦石熔煉工藝耗能巨大。在熔爐中處理過(guò)的礦石被傳送到精煉廠以便轉(zhuǎn)化成最終 增值產(chǎn)品，這又產(chǎn)生了額外的污染和費(fèi)用。
[0005] 全球鋼鐵和鑄造行業(yè)每年產(chǎn)生約70-80億鎊的熔爐粉塵。所述粉塵中約22% (15-18億鎊）由鋅組成，其中鐵以及較少量的鉛、銀、鎘以及其它金屬構(gòu)成廢棄物的其余部分。美 國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局(Environmental Protection Agency;EPA)將恪爐粉塵歸類為有害廢棄 物。一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，全世界所產(chǎn)生的熔爐粉塵中的大部分一直以巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境成本 進(jìn)行填埋。
[0006] 銅、銀和金一般從硫化物礦石中萃取并且其特征為其獨(dú)特的物理-化學(xué)特征，并且 除了其貨幣或裝飾價(jià)值之外，還是工業(yè)應(yīng)用的必需品。這三種金屬還全都是極佳的電導(dǎo)體。 銅是第三大常用金屬，僅次于鐵和鋁。通常發(fā)現(xiàn)，天然存在的礦床中的硫化銅與鐵、鎳、鉛、 鋅以及鉬的硫化物締合并且常常含有痕量銀和金。黃銅礦是從中萃取銅的最常見(jiàn)礦石中的 一種。銅在例如電線、屋面和管道以及工業(yè)機(jī)械中具有廣泛的應(yīng)用。
[0007] 用于萃取銅的常規(guī)萃取冶金工藝一般涉及用于從硫化銅回收銅值的高溫冶金方 法。已知的回收工藝主要涉及研磨礦石、泡沫浮選(其通過(guò)利用疏水性差異選擇性分離礦物 與脈石）以獲得精礦，并且煅燒以及用碳或電解沉積還原。然而，所述處理常常需要昂貴的 采礦和選礦工藝步驟來(lái)濃縮硫化物。另外，采用已知技術(shù)從硫化銅礦石生產(chǎn)銅產(chǎn)生了大量 的二氧化硫、二氧化碳和鎘蒸氣。所述工藝的熔爐渣和其它殘?jiān)€含有大量重金屬。此外， 嚴(yán)格遵守環(huán)境規(guī)定管理采礦操作會(huì)實(shí)質(zhì)上增加通過(guò)常規(guī)工藝從銅礦石回收銅的成本。
[0008] 酸性金屬浸出和回收工藝的最終產(chǎn)物中會(huì)存在一批雜質(zhì)，甚至在連續(xù)精煉步驟之 后仍有雜質(zhì)。類似地，堿性方法幾乎總是存在動(dòng)力學(xué)效率低和負(fù)載能力低的缺點(diǎn)。此外，貴 金屬萃取常常利用人類已知的大部分有毒化學(xué)試劑中的一種的氰化，形成、使用并且舍棄 氰化物。
[0009] 美國(guó)專利3,967,957(豐塞卡(Fonseca))描述了一種利用氨水作為氧化性浸出劑 從硫化物礦石或硫化物源材料回收金屬價(jià)值的方法。豐塞卡傳授了氧氣、空氣或含氧氣體 作為氧化劑的用途。氧氣在水性系統(tǒng)中的溶解度有限，增加了氧化所需的時(shí)間量，這對(duì)于大 規(guī)?；蛏虡I(yè)部署來(lái)說(shuō)可能是繁重的。
[0010] 美國(guó)專利5，308，381 (漢(Han)等人)描述從礦石和其它材料進(jìn)行金和銀的氨萃取。 [0011]仍然存在對(duì)從復(fù)雜基材回收金屬的方法的需要。
[0012]提供此背景信息是為了揭示申請(qǐng)人認(rèn)為可能與本發(fā)明相關(guān)的信息。這并不意味著 承認(rèn)，也不應(yīng)當(dāng)理解為前述信息中的任一個(gè)構(gòu)成針對(duì)本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本文中描述了一種用于從包含礦物或金屬的硫化物形式的復(fù)雜基材選擇性回收 金屬的濕法冶金方法。
[0014] 本發(fā)明的目的是提供一種用于從含金屬的硫化物、氧化物或其混合物的基材回收 金屬的選擇性浸出和回收方法。所述基材可以呈含有復(fù)雜金屬的硫化物礦物形式，或呈硫 化物濃縮物、氧化物形式，并且來(lái)自各種基材，例如濃縮物、尾礦、壓碎礦石或礦山污泥。
[0015] 根據(jù)一方面，提供一種用于從包含金屬硫化物、金屬氧化物或其組合的基材回收 金屬的方法，所述方法包含:使所述基材與水性氧化劑接觸以將金屬硫化物氧化成元素硫 和經(jīng)氧化金屬和/或?qū)⒔饘傺趸镛D(zhuǎn)化成金屬鹽;使經(jīng)氧化金屬與氫氧化銨接觸以形成可 溶性金屬氨絡(luò)合物，從而獲得浸出液和殘余固體，將所述浸出液與殘余固體分離；以及從浸 出液和殘余固體中的一個(gè)或多個(gè)回收金屬。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施例中，水性氧化劑選自由以下各者組成的群組:水溶性過(guò)氧化物、水溶 性高氯酸鹽、水溶性次氯酸鹽以及三價(jià)鐵。在另一個(gè)實(shí)施例中，水性氧化劑是三價(jià)鐵，任選 地進(jìn)一步包含酸。
[0017] 在另一個(gè)實(shí)施例中，水溶性次氯酸鹽是次氯酸鈉。
[0018] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述基材包含銀、銅、鋅、金、鉛或其組合。
[0019] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包含使所述金屬?gòu)慕鲆撼恋怼?br>[0020] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述基材是電弧爐粉塵、鋼鐵粉塵、鑄造粉塵、尾礦、壓碎礦 石、礦山污泥或其組合。
[0021] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法在步驟a)到d)中的一個(gè)或多個(gè)之后進(jìn)一步包含過(guò)濾 以獲得固體和含貴重礦物溶液。
[0022] 在另一個(gè)實(shí)施例中，氫氧化銨的pH是9或大于9。
[0023] 在另一個(gè)實(shí)施例中，水性氧化劑的量足以氧化基材中所有的金屬硫化物和/或金 屬氧化物。
[0024] 在另一個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)步驟a)和b)，通過(guò)添加試劑來(lái)維持水性氧化劑的所要氧 化電勢(shì)。
[0025] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述基材包含鉛，并且步驟b)進(jìn)一步包含使經(jīng)氧化金屬與一 定量的堿金屬氫氧化物接觸以形成可溶性堿金屬鉛酸鹽。
[0026] 在另一個(gè)實(shí)施例中，堿金屬氫氧化物是氫氧化鈉或氫氧化鉀。
[0027] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包含使氧化劑和氫氧化銨中的一個(gè)或多個(gè)再 循環(huán)。
[0028] 根據(jù)一方面，在此提供一種用于從包含金屬硫化物的基材選擇性浸出鉛以及銀和 銅中的至少一個(gè)的方法，所述金屬硫化物包含硫化鉛以及硫化銀和硫化銅中的至少一個(gè)， 所述方法包含:使所述基材與足以將金屬硫化物氧化成元素硫和經(jīng)氧化金屬的量的水性氧 化劑接觸;使經(jīng)氧化金屬與足以形成可溶性鉛酸根離子和氫氧化銨的量的堿金屬氫氧化物 接觸以形成銀和銅中的至少一個(gè)的可溶性金屬氨絡(luò)合物，從而獲得浸出液和殘余固體;將 浸出液與殘余固體分離；以及從浸出液和殘余固體中的至少一個(gè)回收銀和銅中的至少一 個(gè)。
[0029] 在一個(gè)實(shí)施例中，水性氧化劑選自由以下各者組成的群組:水溶性過(guò)氧化物、水溶 性高氯酸鹽、水溶性次氯酸鹽以及三價(jià)鐵。在另一個(gè)實(shí)施例中，水性氧化劑是三價(jià)鐵，任選 地進(jìn)一步包含酸。在另一個(gè)實(shí)施例中，水溶性次氯酸鹽是次氯酸鈉。
[0030] 根據(jù)一方面，在此提供一種從包含金屬氧化物的基材回收金屬的方法，所述方法 包含:使所述基材與水性氧化劑或浸濾劑接觸以將金屬氧化物轉(zhuǎn)化成金屬鹽;使金屬鹽與 氫氧化銨接觸以形成可溶性金屬氨絡(luò)合物，從而獲得浸出液和殘余固體;將浸出液與殘余 固體分離；以及從浸出液和殘余固體中的一個(gè)或多個(gè)回收金屬。
[0031 ]在另一個(gè)實(shí)施例中，水性氧化劑或浸濾劑包含水溶性過(guò)氧化物、水溶性高氯酸鹽、 水溶性次氯酸鹽、酸或其組合。在另一個(gè)實(shí)施例中，水溶性次氯酸鹽是次氯酸鈉。在另一個(gè) 實(shí)施例中，所述基材包含銀、銅、鋅、金、鉛或其組合。
[0032] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包含使所述金屬?gòu)慕鲆撼恋怼Ｔ诹硪粋€(gè)實(shí) 施例中，所述基材是電弧爐粉塵、鋼鐵粉塵、鑄造粉塵、尾礦、壓碎礦石、礦山污泥或其組合。 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法在步驟a)到d)中的一個(gè)或多個(gè)之后進(jìn)一步包含過(guò)濾以獲得固 體和含貴重礦物溶液。在另一個(gè)實(shí)施例中，其中氫氧化銨的pH是9或大于9。
[0033] 在另一個(gè)實(shí)施例中，水性氧化劑或浸濾劑的量足以將所有金屬氧化物氧化成金屬 鹽。在另一個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)步驟a)和b)，通過(guò)添加試劑來(lái)維持水性氧化劑或浸濾劑的所要 氧化電勢(shì)。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述基材包含鉛，并且步驟b)進(jìn)一步包含使經(jīng)氧化金屬與一 定量的堿金屬氫氧化物接觸以形成可溶性堿金屬鉛酸鹽。在另一個(gè)實(shí)施例中，堿金屬氫氧 化物是氫氧化鈉或氫氧化鉀。
[0034] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包含使水性氧化劑、浸濾劑以及氫氧化銨中 的一個(gè)或多個(gè)再循環(huán)。
[0035] 另一方面，在此提供一種通過(guò)所述方法中的一種獲得的金屬。在一個(gè)實(shí)施例中，所 述金屬是銀、銅、鋅、金或鉛。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 為了更好地理解本發(fā)明以及本發(fā)明的其它方面和進(jìn)一步特征，提及與附圖結(jié)合使 用的以下描述，其中：
[0037]圖1是例示性鋅回收工藝的流程圖；
[0038] 圖2是例示性銀回收工藝的流程圖；
[0039] 圖3描繪了在實(shí)例2中所述的硫化物礦石樣品的銀浸出效率對(duì)比時(shí)間；以及
[0040] 圖4描繪了在實(shí)例2中所述的在各種溫度下從硫化物礦石樣品萃取銀的動(dòng)力學(xué)。
【具體實(shí)施方式】 [0041 ]
[0042] ?另外定義，否則本文中所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)都具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員通常所理解的相同含義。
[0043]如本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中所用，除非上下文另外明確規(guī)定，否則單數(shù)形式"一 個(gè)/ 一種(a/an)"和"所述"包括多個(gè)提及物。
[0044]如本文中所用，術(shù)語(yǔ)"包含"將理解為意指隨后