從硫化物礦石和精礦回收賤金屬的制作方法
【專利說(shuō)明】從硫化物礦石和精礦回收賤金屬
[0001] 本申請(qǐng)案主張2012年7月23日申請(qǐng)的標(biāo)題為"從硫化物礦石和精礦回收賤金屬 (Recovery of Base Metals from Sulphide Ores and Concentrates)'，的第 61/674, 624 號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)，所述專利申請(qǐng)案的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明涉及從硫化物礦石和精礦回收賤金屬。
[0003] 賤金屬硫化物礦石的傳統(tǒng)加工包括例如精礦熔煉的浮選作用和高溫冶金技術(shù)。
[0004] US4, 283, 017描述一種方黃銅礦和黃銅礦從銅/鎳礦化巖石的選擇性浮選。所述 工藝的缺點(diǎn)在于礦石選礦工藝，其需要高能耗方能達(dá)到極細(xì)顆粒。本發(fā)明可供應(yīng)粗顆粒。
[0005] US3, 919, 079描述一種從含硫化物礦石浮選硫化物礦物的工藝。所述工藝的缺點(diǎn) 在于使用以下復(fù)雜試劑的浮選工藝：分散劑、收集劑、堿、絮凝劑。由于所述用于浮選的復(fù)雜 試劑的分解需要化學(xué)氧，因此這些試劑會(huì)產(chǎn)生環(huán)境影響。本發(fā)明不需要復(fù)雜的試劑。
[0006] US5, 281，252描述非鐵硫化物的轉(zhuǎn)化，其需要吹入硫化銅顆粒，且所述工藝需要綜 合控制攪拌水平和固體/液體接觸。另外，其需要控制內(nèi)部氣氛以確保用于反應(yīng)的銅的還 原和電力供應(yīng)。
[0007] US4, 308, 058描述一種用于氧化熔融低鐵金屬冰銅以產(chǎn)生粗金屬的工藝。然而，所 述工藝需多爐操作和涉及高能耗的高溫（> l〇〇〇°C )。
[0008] 然而，這些常規(guī)工藝在處理雜質(zhì)（如氯和氟）含量高的低品級(jí)材料和礦石時(shí)變得 極為昂貴。高溫冶金處理的另一問(wèn)題是新建廠房、環(huán)境問(wèn)題和高能耗的高資本成本。
[0009] 通常，當(dāng)處理雜質(zhì)含量高的低品級(jí)材料和礦石時(shí)，必須在將SO2送到硫酸工廠前處 理所述工藝所產(chǎn)生的氣體（灰塵；C0 2;N0x ;H20)。替代方法包括燃燒精礦。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 按照上述問(wèn)題和未滿足的需求，本發(fā)明提供一種使呈硫化物形式的賤金屬間接和 選擇性硫酸鹽化的有利且有效的工藝。所述工藝可應(yīng)用于精礦或低品級(jí)硫化物礦石兩者； 更著重于后者。低品級(jí)硫化物礦石通常達(dá)不到精礦中的理想含量；且當(dāng)?shù)推芳?jí)硫化物要達(dá) 到精礦理想含量時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生巨大損失。雜質(zhì)為主要問(wèn)題。為此，已提出本文所述的工藝。 [0011] 更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明揭示一種從硫化物礦石和精礦回收賤金屬的回收，其包括將 賤金屬礦石和鐵鹽混合，所述鐵鹽對(duì)賤金屬的比例介于50 %與200 %之間，將所述混合物 加熱到介于400°C與600°C之間的溫度，并保持2到8小時(shí)的時(shí)段；添加水以形成礦漿，然后 攪拌并過(guò)濾所述礦漿。
[0012] 本發(fā)明的這些方面的其他優(yōu)點(diǎn)和新穎特征將部分展示于隨后描述中，且部分將在 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員檢查下文后或通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明學(xué)習(xí)后變得更明了。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下詳細(xì)描述并不希望以任何方式限制本發(fā)明的范圍、適用性或配置。更準(zhǔn)確地， 以下描述提供用于實(shí)施示范性形式的必要知識(shí)。當(dāng)使用本文所提供的教示時(shí)，所屬領(lǐng)域的 技術(shù)人員將了解在未外推本發(fā)明范圍下可使用的適宜替代物。
[0014] 本發(fā)明工藝涉及在螺旋混合機(jī)中混合含賤金屬的礦石、精礦或其它硫化物材料和 硫酸鐵或氯化鐵。所述鹽可以水合或無(wú)水形式加入。所述混合物的硫化物材料與無(wú)水鹽可 具有1 : 0.001到1 : 1000的比例。如果使用水合鹽，那么所述比例可按比例變化。
[0015] 針對(duì)無(wú)水形式而言，考慮到化學(xué)計(jì)量比，相對(duì)于賤金屬的優(yōu)選比例介于50%與 200 %之間，優(yōu)選介于90與120 %之間。一旦硫化物內(nèi)容物的沉積較低，且通過(guò)浮選的精選 無(wú)法產(chǎn)生高質(zhì)量精礦，則其是尤其具吸引力的工藝。如果氟和氯的濃度高于規(guī)格極限，那么 其也是有效的。
[0016] 隨后將所述最終混合物放入窯、爐或所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何其它設(shè)備 中，條件是在任何類型的混合裝置中于大氣壓力下可提供足夠熱以達(dá)到優(yōu)選介于400°c與 600 °C之間，更優(yōu)選介于400 °C與500 °C之間的溫度。在所述溫度下，一般賤金屬硫化物發(fā)生 以下反應(yīng)：
[0017] 3MS+Fe2 (SO4) 3+4. 502= 3NiS0 4+Fe203+3S02
[0018] (其中M代表賤金屬）。
[0019] 賤金屬優(yōu)選為銅、鎳和鋅，更優(yōu)選為鎳。
[0020] 硫酸鐵是用作一實(shí)例，在改變反應(yīng)化學(xué)計(jì)量比的情況下，也可使用氯化鐵。據(jù)估 計(jì)，滯留時(shí)間優(yōu)選介于2與8小時(shí)之間，更優(yōu)選為5到6小時(shí)的時(shí)段。
[0021] 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以若干方式生產(chǎn)硫酸鐵。
[0022] 或者，還可將氧化物材料添加到所述混合物中，得到以下反應(yīng)：
[0023] MS+3M0+Fe2 (SO4) 3+202= 4NiS0 4+Fe203
[0024] (其中M代表賤金屬）。
[0025] 賤金屬優(yōu)選為銅、鎳和鋅，更優(yōu)選為鎳。
[0026] 上述反應(yīng)會(huì)捕集SO2，避免氣體洗滌。為捕集呈固體形式的氟或氯，可添加硼酸鹽 來(lái)源（例如，例如硼酸）、非晶硅石或所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何其它試劑。
[0027] 使來(lái)自所述窯的最終產(chǎn)物進(jìn)入溶解階段，以便溶解多數(shù)或全部賤金屬鹽。使其與 水混合，以形成具有10%-33%固體（優(yōu)選介于20%與30%之間的固體）的礦漿。應(yīng)使所 述礦漿維持在攪拌下1-5小時(shí)的時(shí)段，優(yōu)選介于2與4小時(shí)之間。從此刻起，可挑選也為所 屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的任何下游選擇，以供進(jìn)一步加工和純化所述賤金屬。
[0028] 因此，本發(fā)明工藝的方面涉及在介于400°C與600°C之間的溫度下混合鹽（例如氯 化鐵或硫酸鐵）與鎳精礦并并保持2到8小時(shí)的時(shí)段。
[0029] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在介于400°C與500°C之間的溫度下混合鹽（例如氯化 鐵或硫酸鐵）與鎳精礦并并保持5到6小時(shí)的時(shí)段，以得到進(jìn)入溶解階段的硫酸鎳或氯化 鎳。根據(jù)各種方面，硫酸鎳和氯化鎳可直接進(jìn)入溶解階段。所述工藝可得到極為穩(wěn)定的殘 余物（赤鐵礦），并實(shí)現(xiàn)鹽的快速溶解。
[0030] 據(jù)估計(jì)，效率介于80%與95%之間。
[0031] 任選地，在本發(fā)明工藝之后，可使用常規(guī)下游工藝（例如生產(chǎn)MHP和電解），以得到 任何類型的所要產(chǎn)物。
[0032] 用戶決定是生產(chǎn)高純度產(chǎn)物（例如電解鎳）或是中間產(chǎn)物（如MHP)。這些選項(xiàng)并 未詳盡，而只是下游工藝的實(shí)例。由于不再需要從溶液移除雜質(zhì)（例如Fe和Al)的步驟， 所以此下游工藝可大大簡(jiǎn)化。
[0033] 本發(fā)明工藝的優(yōu)點(diǎn)很多，且可包括：
[0034] -更好的沉積勘探，包括以就常規(guī)浮選工藝而言在經(jīng)濟(jì)上不可行的低品級(jí)硫化物 的沉積；
[0035] -減少酸消耗；
[0036] -礦漿的沉降性質(zhì)更好；
[0037] -減少絮凝劑消耗；
[0038] -尚濃度氣和氯在本發(fā)明工藝中將不是問(wèn)題；
[0039] -本工藝對(duì)賤金屬具有選擇性。因此，例如鐵和鋁的雜質(zhì)不會(huì)被溶解，而這些雜質(zhì) 在常規(guī)工藝下游會(huì)產(chǎn)生極為大量且難以傾析的氫氧化物。當(dāng)這些元素為穩(wěn)定氧化物（就鐵 而言，預(yù)期會(huì)成為赤鐵礦穩(wěn)定狀態(tài)）時(shí)，由于傾析固體的容易程度將加快，固體的形成量將 較少，從而減少絮凝劑的消耗；
[0040] -所得溶液的酸度低，從而減少對(duì)中和的需求。
[0041] -以下顯示（針對(duì)鎳和銅）所提出的反應(yīng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)。
[0042] 3CuS+Fe2(S04)3+4. 502(g) = 3CuS04+Fe203+3S02(g)
[0044] NiS+3Ni0+Fe2(S04)3+202(g) = 4NiS04+Fe203
[0046] CuS+3Cu0+Fe2 (S04)3+202 (g) = 4CuS04+Fe203
[0047]
[0048] 如所見(jiàn)，以上數(shù)據(jù)顯示，所述反應(yīng)在熱力學(xué)上是有利的。
[0049] 實(shí)例1.按200克礦石對(duì)2. 5克無(wú)水硫酸鐵（化學(xué)計(jì)量）的比例混合Jaguar礦石 與硫酸鐵，Jaguar礦石具有下表中所述的組成。在適當(dāng)均質(zhì)化后，使所述混合物經(jīng)受500°C 的溫度，并保持3小時(shí)。在所述材料完全冷卻后，添加水以形成具有30%固體的礦漿，并攪 拌所述混合物1小時(shí)。過(guò)濾所述礦漿，并對(duì)殘余物和PLS的樣品進(jìn)行化學(xué)分析。結(jié)果顯示， 鎳萃取率為85 %，銅萃取率為77 %，而鈷萃取率為88 %。鐵和其它雜質(zhì)低于1 %，錳例外， 其萃取率為97%。
[0050]
[0051] 實(shí)例2.按200克礦石對(duì)2· 5克無(wú)水硫酸鐵（化學(xué)計(jì)量的120 % )的比例混合 Jaguar礦石與硫酸鐵，Jaguar礦石具有下表中所述的組成。在適當(dāng)均質(zhì)化后，使所述混合 物經(jīng)受600°C的溫度，并保持2小時(shí)。在所述材料完全冷卻后，添加水以形成具有30%固體 的礦漿，并攪拌所述混合物1小時(shí)。過(guò)濾所述礦漿，并對(duì)殘余物和PLS的樣品進(jìn)行化學(xué)分 析。結(jié)果表明，鎳萃取率為92%，銅萃取率為79%，而鈷萃取率為93 %。鐵和其它雜質(zhì)低于 1 %，錳例外，其萃取率為99 %。
[0052]
[0053] 實(shí)例3.按200克礦石對(duì)2· 5克無(wú)水硫酸鐵（化學(xué)計(jì)量的130 % )的比例混合 Jaguar礦石與硫酸鐵，Jaguar礦石具有下表中所述的組成。在適當(dāng)均質(zhì)化后，使所述混合 物經(jīng)受600°C的溫度，并保持2小時(shí)。在所述材料完全冷卻后，添加水以形成具有30%固體 的礦漿，并攪拌所述混合物1小時(shí)。過(guò)濾所述礦漿，并對(duì)殘余物和PLS的樣品進(jìn)行化學(xué)分 析。結(jié)果表明，鎳萃取率為98%，銅萃取率為82%，而鈷萃取率為94%。鐵和其它雜質(zhì)低于 1 %，錳例外，其萃取率為99 %。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種從硫化物礦石和精礦回收賤金屬的回收，其中所述回收包括：混合賤金屬礦 石和鐵鹽，所述鐵鹽相對(duì)賤金屬的比例介于50%與200%之間，將所述混合物加熱到介于 400°C與600°C之間的溫度并保持2到8小時(shí)的時(shí)段；添加水以形成礦漿；攪拌并過(guò)濾所述 礦漿。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從硫化物礦石和精礦回收賤金屬的回收，其中所述賤金屬優(yōu) 選為銅、鎳和鋅。3. 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的從硫化物礦石和精礦回收賤金屬的回收，其中所述賤金 屬為鎳。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從硫化物礦石和精礦回收賤金屬的回收，其中所述鐵鹽包括 硫化鐵、氯化鐵或其混合物。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從硫化物礦石和精礦回收賤金屬的回收，其中所述鐵鹽相對(duì) 賤金屬的比例介于90%與120%之間。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從硫化物礦石和精礦回收賤金屬的回收，其中所述混合物經(jīng) 加熱到介于400°C與500°C之間的溫度并保持5到6小時(shí)的時(shí)段。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從硫化物礦石和精礦回收賤金屬的回收，其中添加到所述混 合物的所述水形成具有10%到33%固體的礦漿。8. 根據(jù)權(quán)利要求1和7所述的從硫化物礦石和精礦回收賤金屬的回收，其中添加到所 述混合物的所述水形成具有20%到30%固體的礦漿。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從硫化物礦石和精礦回收賤金屬的回收，其中所述礦漿在攪 拌下持續(xù)1到5小時(shí)的時(shí)段。10. 根據(jù)權(quán)利要求1和9所述的從硫化物礦石和精礦回收賤金屬的回收，其中所述礦漿 在攪拌下持續(xù)2到4小時(shí)的時(shí)段。
【專利摘要】本發(fā)明揭示一種從硫化物礦石和精礦回收賤金屬的新穎性回收，其包括混合賤金屬礦石和鐵鹽，加熱所述混合物；添加水以形成礦漿，攪拌并過(guò)濾所述礦漿。
【IPC分類】C22B1/08, C22B23/00, C22B1/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105392907
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380039461
【發(fā)明人】提亞哥·瓦倫丁·伯尼, 安東尼歐·克萊勒帝·裴瑞拉, 菲利普·荷賴?yán)餁W·圭馬雷思
【申請(qǐng)人】淡水河谷公司
【公開(kāi)日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2013年7月22日
【公告號(hào)】CA2879877A1, EP2875160A1, US9169534, US20140020510, WO2014015402A1