从硫化物矿中氧化和缺氧提取金属的方法技术

本发明专利技术涉及从硫化物矿中氧化和缺氧提取金属的方法。磁黄铁硫化物矿中的镍可通过两个步骤溶解到滤取酸中。首先，对矿石和酸的泥浆进行氧化活化。这可通过电解在时间段Ｔ１中完成，或可通过向矿石加入氧化酸化学地完成。在活化以后，接着将该泥浆在缺氧条件下保存时间段Ｔ２。在时间段Ｔ２中，该硫化物开始更为迅速地溶解，且该硫化物的快速分解使得镍可以溶解以从矿石中析出。该溶解的镍可通过电解冶金法从滤取酸中提取。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及采用滤取(leaching)的方式从硫化物矿(如硫化铁矿)中提取痕 量浓度的有价金属(value-metal)(如镍)。本专利技术主要涉及镍，如果在硫化物 矿中还存在其它金属，它们可能也被滤出。除镍以外，此处所述的方法还可用 来回收其它的有价金属，包括铜、金、银、铅、锌、钼、钴、铋、锑和铂族元 素。
技术介绍
痕量镍通常存在于大量、易获得的硫化镍和硫化铁矿体中，如与采矿(包 括采镍)作业相关的现成的硫化铁矿残渣块。然而，虽然原料己经是可用的， 但是从这些原料中提取镍至今还是被证明是不经济的。而且使用传统方法从某 些现有的易获得的低等镍矿石中提取镍也是不经济的。本专利技术的目的是使得从硫化物矿中提取镍和其它有价金属更为经济。已经 证明本专利技术的技术可在金属以极少量(例如镍含量低于约0.15%，且贵金属， 如金含量低于0.01%)存在于硫化物矿中的情况下使用。当然，当镍含量为 4%或更高时，采用其它技术从硫化物矿中提取镍也是经济的，但是本专利技术的 技术在镍含量特别低时较为经济并且对环境危害较小。可通过在此记载的方法 回收的有价金属的矿石包括黄铁矿、镍黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、 方铅矿、这些有价金属的硫盐等等。简单的滤取，即将原料沉浸在酸中，是不能有效地将有价金属溶解到溶液 中，或至少不会以商业上可行的比例溶解。当被氧化时，将在硫化物矿表面形 成钝化层，该钝化层可防止或抑制金属的溶解。
技术实现思路
6本专利技术要保护的范围由权利要求加以限定。试验表明，可通过避免或绕开(by-passing)矿石的钝化问题来提高硫化物矿 的溶解速率。试验表明，硫化铁矿磁黄铁矿是可在某种情况下依照下列步骤以较快速率 溶解的矿石。该步骤主要如下-将该硫化铁矿浸入酸(如pH-2)中以形成泥浆(slurry);-给该泥浆提供氧化能量(oxidative energy)以活化(特别是氧化)该矿石；-在时间段T1以后停止给该泥浆提供氧化能量； --将该泥浆在缺氧条件下放置一段时间T2。 在被活化以后，该硫化物矿可经历多个阶段--当活化刚开始时，暴露在外的铁、氧化硫(oxy-sulphur)、氢氧化物/氢 氧化合物等立即会出现短暂的的剧烈溶解；-接着，在诱导阶段，持续引入活化能量。硫化物中的铁进入溶液并且硫 磺在矿石的颗粒上形成或沉积。--当硫化物矿完全或基本上完全被活化且氧化能量的输入终止时，该诱导 阶段结束。--此刻，泥浆置留在缺氧条件下。这样将开始快速还原溶解阶段。此刻， 硫化物矿溶解的速率比诱导阶段快几个数量级。-最后，溶解速率下降。在这一阶段， 一般多于85%的硫化物矿溶解。至 此，铁以溶解的Fe^的形式存在，且一部分硫以溶解的硫核素(specie)或硫 元素的形式存在。多数硫以硫化氢气体的形式从泥浆中释放掉。下面更加详细地讨论这些阶段。在诱导阶段，不稳定的或是亚稳定的多硫 化物沉积到尚未溶解的硫化物颗粒上。此时，铁被氧化溶解，但是该过程非常 慢，因其通过富硫层传播。试验表明，如果氧化能量的输入延续较长时间，特别对于磁黄铁矿将要发 生或是可能发生的是，不稳定的多硫化物将让位给稳定的硫元素和氧化硫核 素，这些稳定的硫元素和氧化硫核素将在硫化物矿的未溶解颗粒上形成包覆层。试验表明，这些稳定层，如果可以形成，将在较大程度上钝化剩余的矿石， 并将极大地抑制进一步的溶解。因此，氧化能量的输入需减少，并且最好在不 稳定或亚稳定的多硫化物被稳定的硫核素取代之前终止。当氧化能量的输入终止时，将是诱导阶段的结束，且此刻快速溶解阶段开 始。此刻，该不稳定多硫化物核素经历还原反应，且这触发强劲的溶解。对于快速溶解的原因，可以假设的是，在诱导阶段，在硫化物晶体的表面区域，电子被俘获(trapped)在亚稳定状态。可以认为当负电荷积聚到能够还 原共价S-S键的水平，此刻电子将被释放，足以还原多硫化物核素，快速阶段 开始。实际上，该快速阶段可持续到所有的硫化物矿溶解。然而，对于后阶段， 钝化层开始占主导，因此进一步的溶解受到抑制(至少在磁黄铁矿的例子中)， 当上述情况发生时，通常98%的硫化物已经溶解了。这样，接下来的快速溶解阶段，在这一例子中，硫化物中98X的Fe残留 在溶液中，在酸中。某些残留在溶液中的硫作为可溶硫核素，但是大多数S 作为H2S气体释放出。现在讨论上述化学过程对残留在矿石中的镍的效应。镍，当存在于硫化铁矿中时，通常是与磁黄铁矿和镍黄铁矿相关。磁黄铁 矿中的镍可表现为固溶体(solid solution)和/或以小块镍黄铁矿共生物的形式 存在于磁黄铁矿硫化物(pyrrhotite sulphide)中。试验表明镍黄铁矿未必具有 磁黄铁矿可经历快速溶解阶段的性质。虽然，镍黄铁矿本身可能不能(经济地)经历快速溶解阶段，可以假设， 当镍黄铁矿处于邻近磁黄铁矿的位置时，且当磁黄铁矿经历如上所述快速溶解 阶段时，也可使得该镍黄铁矿将金属释放到溶液中。在多数残渣矿床(tailings bed)中，镍黄铁矿颗粒确实在物理上邻近磁黄铁矿，或该镍黄铁矿颗粒(松 散地)化学键合于磁黄铁矿。任何以固溶体形式存在于磁黄铁矿中的镍可期望 基于磁黄铁矿的溶解释放出。镍自身并不是纯磁黄铁矿的化学成分。并不是所有的磁黄铁矿都具有相同 的含铁量，实际上含铁量从FeS (即FeO.l)变化到Fe二0.8。在氧化环境中， 当氧化时，该FeS溶解成Fe++ + S04--。含有低价铁内含物的磁黄铁矿氧化成0.8Fe+十 + S04— + 1.6H+。镍黄铁矿中包含的镍以Fe4.5Ni4.5Ss或通常以(Fe, Ni) 9S8的形式存在。在可以经济地提取镍的矿石中，虽然磁黄铁矿经常出现，但是其上沉积有硫化物的镍黄铁矿还是占主要的。但是在包含痕量的本专利技术所涉及的这种镍的残渣矿床中，通常镍是存在于磁黄铁矿中的，即部分小块镍黄铁矿混杂在磁黄铁矿中。(当然，其它硫化物矿也可能存在，如黄铁矿本身FeS2)。再者，磁黄铁矿可经历快速溶解阶段。(然而，这并不是说它可以被设计 成可与其它矿石一起经济地经历快速溶解阶段)。虽然，镍黄铁矿通常与磁黄铁矿共存，但是主要针对较小块镍黄铁矿分布在磁黄铁矿主体中的残渣，也就 是，镍黄铁矿中的镍物理上邻近快速溶解的磁黄铁矿的情况，应用本专利技术的技 术特别有效。这样，虽然镍残留在镍黄铁矿中，但对于其中磁黄铁矿并没有超过镍黄铁 矿的残渣，并不适合采用此处所述的方法以经历快速溶解阶段的方式来回收痕 量镍。在大多数可回收镍实际上存在于磁黄铁矿晶体的情况下，其当然可被认 为采用此处所述的方法提取镍是优选方案。试验表明，当实施此处所述的方法时，在合适的残渣中大约70%或更多 的镍可以溶解到酸里。如果有十亿吨含有约1%镍的残渣，该70%可提供数百 万吨极易获取的镍。一旦镍溶解到酸中，当然同时还有大量的Fe和S核素也进入溶液，则可 使用传统方法从酸中提取镍。此处所述的对于含有镍的残渣进行处理的方法也可应用于低级镍矿中或 用于浓縮镍矿。该方法也可用到其它金属硫化物残渣以及它们的相对低级的矿 石或浓縮物中。试验表明，使用此处所述的方法来提取有价金属特别适合从现 有的硫化物残渣矿床中提取镍。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含有低浓度的有价金属的原材料，如低级矿石、矿山残渣、矿渣浓缩物或类似物中提取有价金属如镍的方法，其特征在于，所述方法包括：提供大量的原材料；　确保所述大量的原材料的主要组成部分包括硫化物矿；　提供一定量的酸液，并形成包括所述酸液和所述大量原材料的泥浆；　将所述泥浆盛装在活化容器中；　在时间段Ｔ１中给所述泥浆提供氧化能量，这样以获得所述矿石的氧化；　在所述时间段Ｔ１中以某个速率给所述泥浆提供氧化能量以完全或基本完全活化所述硫化物矿；　在此，在时间段Ｔ１中，所述硫化物矿以相对较低的速率溶解到酸液中；　接着在时间段Ｔ２中，在缺氧条件下将活化泥浆盛装在缺氧容器中；　所述时间段Ｔ２是这样的：在时间段Ｔ２中，所述硫化物矿以相对较高的速率溶解，接着开始显著降低；　在此，在时间段Ｔ２中，泥浆中的有价金属也以高速率溶解，并且接着从所述酸液中回收溶解的有价金属。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2006-9-13 0618025.11、一种从含有低浓度的有价金属的原材料，如低级矿石、矿山残渣、矿渣浓缩物或类似物中提取有价金属如镍的方法，其特征在于，所述方法包括提供大量的原材料；确保所述大量的原材料的主要组成部分包括硫化物矿；提供一定量的酸液，并形成包括所述酸液和所述大量原材料的泥浆；将所述泥浆盛装在活化容器中；在时间段T1中给所述泥浆提供氧化能量，这样以获得所述矿石的氧化；在所述时间段T1中以某个速率给所述泥浆提供氧化能量以完全或基本完全活化所述硫化物矿；在此，在时间段T1中，所述硫化物矿以相对较低的速率溶解到酸液中；接着在时间段T2中，在缺氧条件下将活化泥浆盛装在缺氧容器中；所述时间段T2是这样的在时间段T2中，所述硫化物矿以相对较高的速率溶解，接着开始显著降低；在此，在时间段T2中，泥浆中的有价金属也以高速率溶解，并且接着从所述酸液中回收溶解的有价金属。2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原材料包括来自采矿 作业的残渣，并且大多数所述硫化铁矿主要由磁黄铁矿组成。3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有价金属是镍，且至 少有一部分有价金属是以固溶体形式存在于磁黄铁矿中，或是以小块镍黄铁矿 共生物的形式存在于磁黄铁矿，或两者兼有。4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，活化容器中的泥浆的pH 值约为2或更小；且所述泥浆的浓度和粘合度使得所述泥浆是可搅拌的。5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸是盐酸。6、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸是硫酸，所述方法 包括收集硫化氢气体并将其作为制造硫酸的原材料，并且所述方法还包括将制 得的硫酸添加到泥桨中。7、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活化容器和所述缺氧 容器是两个分离的容器，并且所述泥浆在Tl结束和T2开始之间从活化容器 转移到缺氧容器。8、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括 监测活化容器中的Eh-电压；通过检测Eh-电压是否升至约高于200毫伏(SHE)来监测泥浆的活化是否 是正在进行。9、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括在时间段Tl中以这 样一个速率将氧化能量提供给泥浆避免过氧化；在此过氧化是由稳定的硫核素在矿石上/或中的形成和沉积来标记的。10、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过电解来 提供用于活化的氧化能量；可通过在活化容器中提供阳极和阴极以在活化容器中产生电解池，所述泥浆是电 解池中的电解液，且在时间段T1内在电...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱昂纳多保罗希德，吉恩西德尼谢尔普，
申请(专利权)人：恩派科技有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]