從復雜基材綜合回收金屬的制作方法
【技術領域】
[0001]從復雜基材綜合回收金屬。
【背景技術】
[0002] 全球采礦行業(yè)所承受的來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對管理施加著同等程度的壓力。目前，所 述行業(yè)依賴于濃縮設備來形成包含金屬和用于裝運給熔爐的其它材料的基材或復雜混合 物的濃縮物。這種工藝會在尾礦中留下大量的細粉狀礦物和/或毒性化學試劑，所述尾礦被 留在礦地上，所述細粉狀礦物和/或毒性化學試劑會浸出到環(huán)境中，有時持續(xù)數(shù)個世紀。尾 礦常常具有環(huán)境危害并且對于采礦公司或政府來說用于維護和/或修復的成本高。
[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，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，導致其它有價值的金屬的損失，即使當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。
[0004] -般使用熔爐來處理在礦地上產(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。在熔爐中處理過的礦石被傳送到精煉廠以便轉化成最終 增值產(chǎn)品，這又產(chǎn)生了額外的污染和費用。
[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、鎘以及其它金屬構成廢棄物的其余部分。美 國國家環(huán)境保護局(Environmental Protection Agency;EPA)將恪爐粉塵歸類為有害廢棄 物。一個多世紀以來，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)濟和環(huán)境成本 進行填埋。
[0006] 銅、銀和金一般從硫化物礦石中萃取并且其特征為其獨特的物理-化學特征，并且 除了其貨幣或裝飾價值之外，還是工業(yè)應用的必需品。這三種金屬還全都是極佳的電導體。 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礦石中的 一種。銅在例如電線、屋面和管道以及工業(yè)機械中具有廣泛的應用。
[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濃縮硫化物。另外，采用已知技術從硫化銅礦石生產(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渣還含有大量重金屬。此外， 嚴格遵守環(huán)境規(guī)定管理采礦操作會實質(zhì)上增加通過常規(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力學效率低和負載能力低的缺點。此外，貴 金屬萃取常常利用人類已知的大部分有毒化學試劑中的一種的氰化，形成、使用并且舍棄 氰化物。
[0009] 美國專利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間量，這對于大 規(guī)?；蛏虡I(yè)部署來說可能是繁重的。
[0010] 美國專利5，308，381 (漢(Han)等人)描述從礦石和其它材料進行金和銀的氨萃取。 [0011]仍然存在對從復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人認為可能與本發(fā)明相關的信息。這并不意味著 承認，也不應當理解為前述信息中的任一個構成針對本發(fā)明的現(xiàn)有技術。

【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或多個回收金屬。
[0016] 在一個實施例中，水性氧化劑選自由以下各者組成的群組:水溶性過氧化物、水溶 性高氯酸鹽、水溶性次氯酸鹽以及三價鐵。在另一個實施例中，水性氧化劑是三價鐵，任選 地進一步包含酸。
[0017] 在另一個實施例中，水溶性次氯酸鹽是次氯酸鈉。
[0018] 在另一個實施例中，所述基材包含銀、銅、鋅、金、鉛或其組合。
[0019] 在另一個實施例中，所述方法進一步包含使所述金屬從浸出液沉淀。
[0020] 在另一個實施例中，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] 在另一個實施例中，所述方法在步驟a)到d)中的一個或多個之后進一步包含過濾 以獲得固體和含貴重礦物溶液。
[0022] 在另一個實施例中，氫氧化銨的pH是9或大于9。
[0023] 在另一個實施例中，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] 在另一個實施例中，針對步驟a)和b)，通過添加試劑來維持水性氧化劑的所要氧 化電勢。
[0025] 在另一個實施例中，所述基材包含鉛，并且步驟b)進一步包含使經(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] 在另一個實施例中，堿金屬氫氧化物是氫氧化鈉或氫氧化鉀。
[0027] 在另一個實施例中，所述方法進一步包含使氧化劑和氫氧化銨中的一個或多個再 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， 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的可溶性金屬氨絡合物，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回收銀和銅中的至少一 個。
[0029] 在一個實施例中，水性氧化劑選自由以下各者組成的群組:水溶性過氧化物、水溶 性高氯酸鹽、水溶性次氯酸鹽以及三價鐵。在另一個實施例中，水性氧化劑是三價鐵，任選 地進一步包含酸。在另一個實施例中，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或多個回收金屬。
[0031 ]在另一個實施例中，水性氧化劑或浸濾劑包含水溶性過氧化物、水溶性高氯酸鹽、 水溶性次氯酸鹽、酸或其組合。在另一個實施例中，水溶性次氯酸鹽是次氯酸鈉。在另一個 實施例中，所述基材包含銀、銅、鋅、金、鉛或其組合。
[0032] 在另一個實施例中，所述方法進一步包含使所述金屬從浸出液沉淀。在另一個實 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。 在另一個實施例中，所述方法在步驟a)到d)中的一個或多個之后進一步包含過濾以獲得固 體和含貴重礦物溶液。在另一個實施例中，其中氫氧化銨的pH是9或大于9。
[0033] 在另一個實施例中，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。在另一個實施例中，針對步驟a)和b)，通過添加試劑來維持水性氧化劑或浸濾劑的所要 氧化電勢。在另一個實施例中，所述基材包含鉛，并且步驟b)進一步包含使經(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。在另一個實施例中，堿金屬氫氧 化物是氫氧化鈉或氫氧化鉀。
[0034] 在另一個實施例中，所述方法進一步包含使水性氧化劑、浸濾劑以及氫氧化銨中 的一個或多個再循環(huán)。
[0035] 另一方面，在此提供一種通過所述方法中的一種獲得的金屬。在一個實施例中，所 述金屬是銀、銅、鋅、金或鉛。
【附圖說明】
[0036] 為了更好地理解本發(fā)明以及本發(fā)明的其它方面和進一步特征，提及與附圖結合使 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描繪了在實例2中所述的硫化物礦石樣品的銀浸出效率對比時間；以及
[0040] 圖4描繪了在實例2中所述的在各種溫度下從硫化物礦石樣品萃取銀的動力學。
【具體實施方式】 [0041 ]
[0042] ?另外定義，否則本文中所用的所有技術和科學術語都具有與本發(fā)明所屬領域 的普通技術人員通常所理解的相同含義。
[0043]如本說明書和權利要求書中所用，除非上下文另外明確規(guī)定，否則單數(shù)形式"一 個/ 一種(a/an)"和"所述"包括多個提及物。
[0044]如本文中所用，術語"包含"將理解為意指隨后