氧化浸提方法技术

本发明专利技术提供一种从含金属或金属化合物的物质中氧化浸提金属或金属化合物的方法，该方法包括至少一步产酸步骤和至少一步耗酸步骤，和其中来自产酸步骤的酸可部分获得用于耗酸步骤。该方法还包括使用合适的中间试剂将氧化能力转移到待浸提的物质上，所述中间试剂优选包括铁或氯化物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及氧化浸提硫化物材料，尤其其中通过氧化亚铁离子生成高铁离子，然后在反应器内利用高铁离子进行浸提的方法。
技术介绍
在酸性介质内的高铁离子(Fe3+)广泛用于矿物工业中作为需要被氧化的材料的氧化浸提介质以便使之增溶。这往往是在湿法冶金萃取工艺中较早的步骤之一，因为一旦金属被增溶，则可根据许多已有的湿法冶金单元操作进行其分离和纯化。尽管发现高铁离子在酸性水介质内是非常有效和方便的氧化剂，但最终的氧化驱动力(即用科学术语表达，最终的电子受体)通常由大气空气形式或者比较纯的氧气形式的氧来提供。这因下述事实而发生氧将被供应该工艺中，以便将可溶的铁从低的氧化态(亚铁离子，Fe2+)氧化成为高的氧化态(高铁离子，Fe3+)。高铁离子(也是一种电子受体)接下来携带氧化能力到矿物上，在此它与矿物根据比化学计量方程式所揭露的更加复杂的机理反应。氧化的矿物溶解，和铁返回为亚铁态，所述亚铁态再次可被氧氧化成高铁离子，结果继续循环。由于物理和化学原因，在完全不存在可溶铁的情况下，气态氧气和固体矿物表面之间的直接反应在经济上不那么可行。然而，要求特殊条件以成本有效的方式实现可溶铁和氧气之间的反应。一种可能的方法是在加压反应容器内使用高温，典型地高于水的正常沸点的温度，以实现在氧气与可溶铁之间反应的可接受的反应速度和氧气利用率程度。另一方法是利用特殊的矿物-新陈代谢细菌，所述细菌催化并因此在大气压下，在更加适中的温度条件下加速氧气与铁之间的反应。许多矿物可被氧化至各种不同的程度，这取决于所选条件。例如，硫化物矿物由键合到硫原子上的金属原子组成。取决于条件，缔合的硫原子可从其硫化物形式(即它在矿物内自然存在时的形式)氧化成元素硫或者氧化成溶解的硫酸根离子。在这两种情况下，金属离子将被增溶，这是氧化的最终目的。然而，取决于硫原子的最终状态，所要求的氧化程度，并因此要求的氧气量，和因此供应氧气到该工艺中所要求的能量可在很大范围内变化。基本的工艺要求常常不会是硫应当必须以一种形式或另一种形式结束，和在那些情况下，更加有利的是，报道硫变为与硫酸盐相反的其元素状态的产物，这是因为这将要求较少的能量以实现相同的目标，亦即溶解金属。然而，若在与铁的氧化相同的容器内发生矿物浸提的话，实现氧气与可溶铁之间有效反应(如上所述)所要求的条件可以是例如有利于在矿物浸提过程中形成硫酸盐而不是形成元素硫。因此，有利的是，矿物的浸提(即在高铁离子与矿物之间的反应)和铁的氧化(即亚铁离子与氧气之间的反应)在独立的容器内发生，这是因为可独立地优化这两个反应的条件，和可选择矿物的浸提条件，以便与在铁氧化所选的条件下的情况相比，有利于形成与硫酸盐相反的较大程度的元素硫。在Aragones的专利(1)中公开了一种方法，其中使用附着在一个容器内的惰性固体上的细菌，将溶液内的亚铁离子氧化成高铁离子。高铁离子溶液然后流动到独立的容器内，在此硫化铜或其精矿与带有高铁离子的溶液接触，以便进行浸提。作为浸提的结果，溶解在液相内的铜然后从液体中用溶剂萃取(用以纯化和随后以可销售的形式回收)。若在氧气被供应到浸提容器的情况下，允许在浸提容器中发生亚铁离子的细菌氧化，则细菌将与在矿物的浸提过程中形成的元素硫接触，并因此将硫进一步氧化成硫酸根。在Sharp等的专利(2)中，公开了一种用于矿物浸提的“BIOBALL”-Vat-浸提方法并示出了塔的用途，从浸提容器或槽(vat)之中和外部分离，其中将亚铁离子用细菌再生成高铁离子，且高铁离子溶液被循环到槽中，以便进一步浸提矿物。它还示出了在独立于铁氧化塔的回路(circuit)内，可如何使用溶剂萃取，从溶液中回收溶解的金属。为了方便起见，将亚铁离子转化成高铁离子的任何形状或形式的容器可被称为“高铁离子生成器(Ferric Iron Generator)”或者FIG。可在使铁氧化的细菌辅助下或者藉助化学方式，例如通过添加比高铁离子强的任何氧化剂，例如过氧化氢实现生成高铁离子，或者藉助电解方式，从而生成高铁离子。关于结构，FIG可包括空气、机械或液压搅拌的容器。在细菌氧化铁的情况下，细菌可在溶液内自由地存在，或者通过附着在FIG内的惰性固体表面上，细菌可部分或全部固定。然而，此处所提出的主要方面是，载体颗粒应当保持流化，或者应当提供一些其它条件允许在FIG内出现铁的沉淀且在载体颗粒之间没有沉淀积聚和最终没有堵塞FIG。或者FIG应当具有足够低的成本结构，以致于反复不断地再生或者延长FIG是可行的，例如若一堆低成本的细菌载体颗粒用作FIG，且这一堆载体颗粒连续延伸是这样一种情况，因为部分载体颗粒因铁沉淀在其上变得无法使用。这些氧化工艺的重要方面是酸和铁在使用FIG的工艺内的最终结果。为了设计完全可操作的FIG基工艺以供从硫化物矿物中萃取和回收金属，要求至少下述步骤1.矿物浸提步骤(即其中矿物与高铁离子接触)。2.细菌的铁氧化步骤(即FIG)3.金属提取(winning)步骤，其中有价值的金属从溶液中以可销售形式提取。在诸如铜和锌之类金属的情况下，通过施加电能(电解提取)，金属通常以金属阴极的形式产生，进一步典型地(但不是必需的)在金属提取步骤之前进行溶剂萃取步骤，为的是例如与从矿物浸提步骤中离析的浸提溶液相比，获得其中有价值金属以更纯和更浓缩的形式出现的溶液。然而，有时还实践使用例如碎铁或锌粉从溶液中置换沉淀金属。在上述工艺步骤的每一步中，发生化学反应，所述化学反应除了涉及有价值的组分和其它物质以外，还涉及酸和铁。这些反应是相互关联的，例如从亚铁变为高铁形式的铁氧化是净酸消耗的反应，而高铁离子的水解与沉淀(以防止铁在体系内累积)和金属的提取步骤是净酸产生的反应。由于在独立的容器内出现各种步骤，因此，通过产酸反应产生的酸不必需可用于耗酸反应，结果为了控制各步内的酸强度在工艺要求之内，该工艺的经济性可能负面受到在一些步骤中潜在地需要添加酸和在其它步骤中潜在地需要中和酸的影响。在Aragones(1)和Sharp等(2)的专利中，FIG被视为其中细菌被固定在惰性固体的填充床内的容器。然而，申请人相信这种FIG不是用于浸提含有铁的矿物的最佳布局，理由如下从工艺中清除铁的已有的湿法冶金实践是添加酸中和剂，例如石灰和/或石灰石到含有高铁离子形式的铁溶液中，这引起铁以固体形式沉淀，结果它可典型地通过沉降和/或过滤从液相中除去。具体地，高铁离子形式的铁有利于这一步骤，这是因为高铁离子溶解度小得多，因此比亚铁离子更加容易得多地沉淀。与亚铁离子沉淀相比，高铁离子沉淀在弃置之后也不那么可能再溶解。因此，在FIG基工艺内清除过量铁的最合适的位置是在FIG内部，这是因为它是其中铁主要以高铁离子形式出现的地方。此外，通过在一个容器内结合铁的氧化和铁的沉淀反应，铁的氧化反应的酸消耗(从亚铁变为高铁离子)可降低或者省去对添加酸中和剂以中和铁的水解反应所生成的酸的需要。然而，这在填充有固体细菌载体颗粒的FIG内将是不被允许的，这是因为水解的至少一部分铁也将沉淀，和铁的沉淀最终堵塞这一填充床FIG。用固体细菌载体填充的FIG因此不是最佳的布局。在Van Staden(3)的Alta-98论文和陈述中暗示通过使用FIG优化总体工艺化学的可能性，但没有给出使得可实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
从含金属或金属化合物的物质中氧化浸提金属或金属化合物的方法，其特征在于该方法包括至少一步产酸步骤和至少一步耗酸步骤，并且来自产酸步骤的酸至少部分可用于耗酸步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PJ范斯达登，
申请(专利权)人：明特克公司，
类型：发明
国别省市：ZA[南非]