黄铜矿的浸出方法技术

提供一种使用硫酸铁从黄铜矿浸出铜的方法，其中通过控制黄铜矿的表面电位，使其处于３５０到４５０ｍＶ宽范围内的经验确定的“窗”，以获得合格的浸出速率。最有效的工艺条件包括选择所述的表面电位、浸出温度、浸出溶液的ｐＨ值，和黄铜矿的研磨细度。本发明专利技术可以应用到槽浸出方法和堆摊浸出方法中。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及黄铜矿的浸出以回收其中的铜，和尤其涉及一种使用优选由细菌产生的，但不是必须的，铁离子来氧化黄铜矿中的硫化物物料的方法。使用硫酸铁氧化硫化物矿物来浸出硫化物通常引起快速的氧化，并由此引起所需物质的溶解。在这种情况下，矿物的表面电位通常在550到660mV的范围内，浸出速率通常被认为随着电位的增加而提高。这样的硫化物矿物有如黄铁矿(FeS2)、砷-黄铁矿(FeAsS)、辉铜矿(Cu2S)、和闪锌矿(ZnS)。然而，对于黄铜矿，使用硫酸铁浸出花费过长的时间，推测这是硫化物暴露表面钝化的结果。出现钝化的机理的确切本质不完全明确，估计是因为在黄铜矿晶体表面形成了钝化薄膜，从而形成一个扩散阻挡层。为了克服这个困难，已提出在浸出系统中尝试使用活化剂或催化剂。表明银是有效的催化剂(见如美国专利No.3856913)。但是，据申请人所知，没有工业过程使用这样的催化剂进行操作，估计是因为银成本高并且将其回收用于再循环存在困难。还有其他的建议使用HgS、As2S3、SnS和CoS。就申请人测定，不能证明它们在工业上有效。因此，本专利技术的目的是，提供浸出黄铜矿的有效方法，而不需使用任何高成本或有害的活化剂或催化剂。按照本专利技术，提供了一种浸出黄铜矿的方法，其中使用硫酸铁来氧化硫化物物料。该方法特征在于，可以能动地控制工艺条件，使黄铜矿的表面电位维持在350-450mV的范围内并持续至少一段有效时间，在这段时间内进行浸出，表面电位是以标准甘汞作参考电极被测量的。本专利技术的进一步特征是，通过控制亚铁离子氧化过程的供氧来控制至少铁离子(Fe3+)与亚铁离子(Fe2+)的比率，从而能动地控制工艺条件，并且使用细菌氧化法把亚铁离子氧化成铁离子，优选在一个独立的反应容器中进行，这样在细菌氧化容器中循环的浸出溶液的停留时间可以被能动地控制。本专利技术的另外的特征是，在浸出之前将黄铜矿磨细以增加它的有效表面积和提高晶体位错，在浸出过程中防止产物硫元素的氧化，和在高温下进行浸出。本专利技术的更进一步特征是，在连续回路中，把浸出溶液循环到细菌的铁离子再生步骤，为浸出溶液返回到浸出过程作好准备之前，把浸出溶液从浸出过程循环至除铜步骤如溶剂提取法或电解沉积法，其中在一定程度上去除溶解的铜。在实施本专利技术时，把黄铜矿的表面电位维持在特定的窄区内是重要的。在这一方面，需要指出的是，因为“腐蚀中”的硫化物颗粒和铂电极之间的接触，在回路中使用铂电极和甘汞电极测定的平衡电位即矿浆氧化还原电位被发现代表一个混合的电位。例如高电化学活性矿物如伴随黄铜矿的辉铜矿的存在，或低电化学活性矿物如黄铁矿和黄铜矿的接触(电池效应)等因素将增强真实的表面电位和使用铂电极测量的矿浆电位的差别。较理想的，应当使用黄铜矿晶体电极或由黄铜矿粉末或浓缩物制成的合成电极直接测量黄铜矿的表面电位。另外，因为黄铜矿的浸出动力学缓慢，矿浆氧化还原电位和黄铜矿表面电位之间的区别总是很小(不超过20mV)。在黄铜矿中的杂质也被认为起到提高黄铜矿的不稳定性和由其引起的溶解性的催化剂作用。此效果和磨细以提高不稳定性的效果是样品特有的并取决于样品的来源。这是由不同的地球物理条件产生的，在不同的地球物理条件下形成黄铜矿并在其中包含不同含量的杂质。在任何特定矿石或浓缩物上使用的成本上经济的方法用下面四个基本变量经验确定(i)黄铜矿的表面电位；(ii)进行浸出的温度；(iii)进行浸出的pH；和(iv)矿石或浓缩物研磨到的细度。对于上述方面，已经发现不同的黄铜矿其表面电位的范围或“窗”不同，并且很明显得取决于被处理矿物的与晶体结构、晶体杂质和伴生矿物和杂质有关的矿物学特性。类似地，最经济的温度、pH和研磨细度也会不同。本专利技术方法的应用可以扩展到不仅包括利用搅拌的槽浸出方法处理含有黄铜矿的浓缩物的工艺，还包括利用简单的堆摊渗滤浸出方法处理含有黄铜矿的矿石的工艺。控制表面电位或更一般的，在浸出过程中控制矿浆氧化还原电位可以用任何便利的方式实现，这对本领域技术人员是显而易见的，例如，通过控制供给氧化过程的O2和/或通过改变在独立的铁离子再生反应中的停留时间。为了更充分理解本专利技术，现在参照附图说明实施的不同实验。在图中图1-3是表示在一段时间内铜和锌溶解结果和按照现有技术在第二个y轴上表示的矿浆氧化还原电位的图。图4-6是表示按照本专利技术在不同的浸出条件下铜从黄铜矿中溶解的图。图7是在黄铜矿的间接氧化实验中使用的实验装置回路图。图8表示不同黄铜矿的浸出图解结果。图9是说明柱式浸出实验装置的回路图。图10和11是两个柱式浸出实验的图解结果。浸出实验No.1(对比例)图1表示使用南非铜-锌硫化物浮选浓缩物进行的批生物浸出的实验结果，在实验中没有进行为了控制黄铜矿的表面电位而能动地控制过程变量。浓缩物经分析有28％的铜、33％的硫化物、32％的铁和2％的锌。铜几乎毫无例外的以黄铜矿的形式存在，锌则以闪锌矿的形式存在。在一个含有2升浓缩物矿浆的塑料槽中进行生物浸出实验。该槽有一圆锥底座，在圆锥的底部空气被引入，用于混合矿浆并且提供生物浸出反应所需的氧气和二氧化碳。供给空气中的二氧化碳用额外的二氧化碳气体补充，使二氧化碳的整个体积浓度大约为百万分之1000。利用红外灯加热塑料槽的外部，将生物浸出矿浆的温度控制在大约35℃。浓缩物的初始浓度(质量基)是15％。浓缩物的研磨细度是80％通过75μm筛子。浸出介质含有细菌生长所需的无机矿物盐营养物，其中它们的浓度是，以每升液体中的克数表示-硫酸铵2、磷酸氢二钾0.5、硫酸镁0.5、硝酸钙0.05。在实验开始，加入细菌培养基之前，加入硫酸把初始pH值调节到1.8。使用的细菌培养基是铁氧化细菌的混合培养物，它含有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌和铁氧化钩端螺菌等细菌。图1表示的实验结果对批生物浸出实验是典型的。细菌生长开始时有一大约5天的滞后阶段，然后在接下来的15天内，当细菌把亚铁离子(Fe2+)形式存在的铁氧化成铁离子(Fe3+)时，矿浆氧化还原电位有一迅速的增加，超过600mV。在浸出期间，锌从闪锌矿伴发的浸出几乎完成。在实验期间pH值降到1.0，这说明硫化物完全被氧化成硫酸，分析最终浸出残渣证实了这一点。图1的曲线图表明，对于通常认为是优化生物浸出硫化物矿物的浸出条件下(高矿浆氧化还原电位)，铜从黄铜矿中的浸出在34天后仅达到5％。当黄铜矿出现钝化时，可观察到缓慢的浸出动力学和低的铜提取率。浸出实验No.2(对比例)对同样的南非黄铜矿进行第二个批生物浸出实验。在该例中，在一个含有10升浓缩物矿浆的不锈钢槽中进行实验。利用一个在上方的搅拌马达驱动一个具有位于槽底部附近的鲁斯顿(Ruston)涡轮叶片的搅拌轴，机械搅拌矿浆。富含与实验No.1相同浓度的二氧化碳的空气恰好被引入到涡轮叶片下面。再次采用实验No.1中给出的相同的初始固体浓度、矿物盐介质和操作温度。在该实验中主要的不同之处是，浓缩物被研磨到90％通过20μm的粉碎度，这用颗粒尺寸分析仪测定的并且不允许矿浆的pH值降低到2.0以下。这使用浸入矿浆中的组合的玻璃参比pH探针监控pH值而完成，其中探针与测量计和控制器连接，当pH降到2.0以下时控制器控制石灰浆的加入。图2表示该实验结果。经过第一个16天铜浸出达到约2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浸出黄铜矿的方法，其中使用硫酸铁氧化硫化物物料，该方法的特征在于，能动地控制工艺条件，使黄铜矿的表面电位维持在以标准甘汞作参比电极测量出的３５０－４５０ｍＶ的范围内，并至少持续一段有效时间，在该段时间内进行浸出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：A平奇斯，PJ迈伯格，C范德默维，
申请(专利权)人：明特克公司，
类型：发明
国别省市：ZA[南非]