由含铜和含硫的材料制备各种金属及其衍生物的方法技术

本公开的方法可以包括将选自含铜的材料、含镍的材料、含钴的材料以及它们的混合物的原材料供入熔炉。这些材料可以是相当复杂的并且含有各种含量的杂质和有价值的金属(碱金属、贵金属、铂族金属、稀有金属)。所述方法允许所述原材料中含有的砷和铟挥发，由此获得砷和铟中的至少一种至少部分贫化的材料，其中在使材料挥发之前，任选地调整所述材料的组成以便获得约0.5至约2的％S/(％(Cu/2)+％Ni+％Co)比率。所述方法可以包括将经贫化的材料和碳源供入熔融装置以便获得多层产物和废气，其中在使所述经贫化的材料熔融之前，任选地调整所述经贫化的材料的组成以便获得约0.5至约2的％S/(％(Cu/2)+％Ni+％Co)比率。尽管本公开的方法的主要目的之一是从复合材料中回收Cu、Ni和Co，但是还提供了回收数种其他金属(包括In、Ge、Pb、Bi、贵金属和铂族金属)的方法。由所述方法在不同产物(气体、粉尘、矿渣、锍、黄渣和金属)中便利地回收Cu、Ni、Co和其他金属。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由含铜和含硫的材料制备各种金属及其衍生物的方法相关申请的交叉引用本申请要求2015年8月24日提交的第62/208,993号和2015年11月3日提交的第62/250,056号共同待审的美国临时申请的优先权权益。这些文件通过引用以其整体并入本文。
本公开涉及应用于金属、合金及其各种衍生物的提取和再循环的化学领域的改进。例如，本公开涉及在采矿、冶金过程和/或工业过程期间处理各种原材料或所产生的残渣的方法。本公开背景虽然在过去数十年中湿法冶金方法和矿物加工方法变得更具竞争力，但用这些方法加工含有多种元素的材料通常是具有挑战性的，这导致操作成本高。作为示例，作出了许多尝试以使熔炼炉粉尘以湿法冶金再循环，以回收诸如Cu、Pb、Sb、Bi、Ag、Au、Ge和In的微量元素。这种方法通常产生复杂的流程图(水平衡、氯化物限制、热平衡、水污染、操作成本等)。因此，对用于处理这种粉尘残渣和/或其他多金属原材料的现有解决方案存在至少提供替代技术或补充技术的需求。本公开概述根据一方面，提供了制备各种金属及其衍生物的方法，所述方法包括：向鼓风炉或任选的另一熔融装置中供入含铜的团矿，所述含铜的团矿具有约0.5至约2.0的(2*％S)/(％Cu)比率，并且供入碳源以便获得多层产物和废气；任选地控制多层产物中存在或不存在黄渣层；以及任选地将铁源供入鼓风炉，其中所获得的产物任选地包含：布置在多层产物的顶部的第一层，所述第一层包含矿渣；布置在所述第一层下方的第二层，并且所述第二层包含锍；任选的布置在所述第二层下方的黄渣层；以及任选的布置在所述第二层下方或所述黄渣层下方的底层，并且所述底层包含至少两种金属的合金。根据另一方面，提供了制备各种金属及其衍生物的方法，所述方法包括：将含铜的材料(例如球团矿或团矿)供入熔炉，使得所述含铜的材料中含有的砷和铟中的至少一种至少部分挥发，由此获得砷和铟中的至少一种至少部分贫化的材料，其中在使所述材料挥发之前，任选地调整所述材料的组成以便获得约0.5至约2.0的2*％S/(％Cu)比率；以及将所述经贫化的材料和碳源供入熔融装置，以便获得多层产物和废气，其中在使所述经贫化的材料熔融之前，任选地调整所述经贫化的材料的组成以便获得约0.5至约2.0的2*％S/(％Cu)比率；其中所述方法任选地包括以下中的至少一个：在挥发之前调整所述材料的组成以便获得约0.5至约2.0的2*％S/(％Cu)比率；以及在熔融之前调整所述经贫化的材料的组成以便获得约0.5至约2.0的2*％S/(％Cu)比率。根据另一方面，提供了制备各种金属及其衍生物的方法，所述方法包括：向鼓风炉或任选的另一熔融装置供入：-团矿，包含(i)选自含铜的材料、含镍的材料、含钴的材料以及它们的混合物的原材料，所述团矿具有约0.5至约2的％S/((％Cu/2)+％Ni+％Co)比率；-以及碳源，以便获得多层产物和废气；任选地控制在所述多层产物中存在或不存在黄渣层；以及任选地将铁源供入鼓风炉，其中所获得的产物任选地包含：布置在多层产物的顶部的第一层，所述第一层包含矿渣；布置在所述第一层下方的第二层，并且所述第二层包含锍；任选的布置在所述第二层下方的黄渣层；以及任选的布置在所述第二层下方或所述黄渣层下方的底层，并且所述底层包含至少两种金属的合金。根据另一方面，提供了制备各种金属及其衍生物的方法，所述方法包括：将选自含铜的材料、含镍的材料、含钴的材料以及它们的混合物的原材料(例如团矿)供入熔炉，使得所述原材料中含有的砷和铟中的至少一种至少部分挥发，由此获得砷和铟中的至少一种至少部分贫化的材料，其中在使所述材料挥发之前，任选地调整所述材料的组成以便获得约0.5至约2的％S/(％(Cu/2)+％Ni+％Co)比率；以及将所述经贫化的材料和碳源供入熔融装置以便获得多层产物和废气，其中在使所述经贫化的材料熔融之前，任选地调整经贫化的材料的组成以便获得约0.5至约2的％S/(％(Cu/2)+％Ni+％Co)比率；其中所述方法包括以下中的至少一个：在挥发之前调整所述材料的组成以便获得约0.5至约2的％S/((％Cu/2)+％Ni+％Co)比率；以及在熔融之前调整所述经贫化的材料的组成以便获得约0.5至约2的％S/((％Cu/2)+％Ni+％Co)比率。附图简述在以下附图中，仅通过示例的方式表示本公开的各个实施方案：图1示出了根据本公开的方法的示例的方框图；图2示出了根据本公开的方法的另一示例的方框图；图3示出了根据本公开的方法的另一示例的方框图；图4示出了根据本公开的方法的另一示例的方框图；以及图5示出了根据本公开的方法的另一示例的方框图。各种实施方案详述由以下仅通过示例并且以非限制性方式例示的各种实施方案的描述，其他特征和优点将变得更加显而易见。如本文所使用的术语“团矿”是指可以任选地包含粘合剂的经压实的颗粒。如本文所使用的这种表述涵盖了团矿以及其他形状或形式的经压实的和/或致密的材料混合物或颗粒，例如球团矿、烧结矿、团块和砖制品，其可以在进行或不进行在高于环境温度的温度下压实和/或处理的情况下产生。如本文所使用的表述“原材料”是指可以用于本公开的方法的起始材料。例如，这种起始材料可以是废料、工业废料或工业副产物。例如，原材料可以是有害的或无害的或其混合物。例如，原材料可以选自熔炼炉粉尘、浸出残渣、灰分、矿渣、精矿、浆料、浮选精矿、矿渣精矿、催化剂、氧化物、寿命终结的产品或它们的混合物。例如，原材料可以包含选自Pb、Cu、Ni和Co中的至少一种金属。如本文所使用的表述“黄渣层”是指主要包含As、Sb、Fe、Cu、Co和Ni的熔融层。例如，黄渣层还可以包含硫(例如硫可以具有较少的量)。例如，熔炉可以是竖炉、鼓风炉、烧结装置、回转窑或流化床。例如，熔炉可以是烧结装置、回转窑或流化床。例如，熔炉可以是竖炉、回转窑、烧结装置或流化床。例如，熔炉可以是竖炉。例如，熔炉可以是鼓风炉。例如，熔炉可以是回转窑。例如，熔炉可以是流化床或烧结装置。例如，熔炉可以是鼓风炉。例如，熔融装置可以是电炉、鼓风炉、反射炉或旋转炉。例如，方法可以包括控制多层产物中存在或不存在黄渣层。例如，所获得的产物可以包含：布置在多层产物的顶部的第一层，所述第一层包含矿渣；布置在所述第一层下方的第二层，并且所述第二层包含锍；任选的布置在所述第二层下方的黄渣层；以及任选的布置在所述第二层下方或所述黄渣层下方的底层，并且所述底层包含至少两种金属的合金。例如，所获得产物可以包含：布置在多层产物的顶部的第一层，所述第一层包含矿渣；布置在所述第一层下方的第二层，并且所述第二层包含锍；任选的布置在所述第二层下方的黄渣层；以及任选的布置在所述第二层下方或黄渣层下方的底层，并且所述底层包含选自Pb、Bi、Ag、Au和Sb的至少两种金属的合金。例如，团矿可以包含助熔剂。例如，助熔剂可以包含二氧化硅、氧化铁和/或氧化钙。例如，团矿可以包含选自硫源和铁源的至少一种添加剂。例如，可以通过将含铜的材料连同选自硫源(例如元素硫、硫化物和硫酸盐)、助熔剂、氧化钙源、氧化铁源、SiO2及它们的混合物的成分一起混合并制团来获得团矿。例如，可以通过将含铜的材料连同选自硫源、助熔剂、氧化钙源、铁源或氧化铁源、SiO2及它们的混合物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备各种金属及其衍生物的方法，所述方法包括：向鼓风炉中供入含铜的团矿，并且供入碳源以便获得多层产物和废气，所述含铜的团矿具有约0.5至约2.0的(2*％S)/(％Cu)比率；控制所述多层产物中存在或不存在黄渣层；以及任选地将铁源供入所述鼓风炉，其中所述获得的产物包含：布置在所述多层产物的顶部的第一层，所述第一层包含矿渣；布置在所述第一层下方的第二层，并且所述第二层包含锍；任选的布置在所述第二层下方的黄渣层；以及任选的布置在所述第二层下方或所述黄渣层下方的底层，并且所述底层包含至少两种金属的合金。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.24 US 62/208,993;2015.11.03 US 62/250,0561.制备各种金属及其衍生物的方法，所述方法包括：向鼓风炉中供入含铜的团矿，并且供入碳源以便获得多层产物和废气，所述含铜的团矿具有约0.5至约2.0的(2*％S)/(％Cu)比率；控制所述多层产物中存在或不存在黄渣层；以及任选地将铁源供入所述鼓风炉，其中所述获得的产物包含：布置在所述多层产物的顶部的第一层，所述第一层包含矿渣；布置在所述第一层下方的第二层，并且所述第二层包含锍；任选的布置在所述第二层下方的黄渣层；以及任选的布置在所述第二层下方或所述黄渣层下方的底层，并且所述底层包含至少两种金属的合金。2.制备各种金属及其衍生物的方法，所述方法包括：将含铜的材料(例如团矿)供入熔炉使得所述含铜的材料中含有的砷和铟中的至少一种至少部分挥发，由此获得砷和铟中的至少一种至少部分贫化的材料，其中在使所述材料挥发之前，任选地调整所述材料的组成以便获得约0.5至约2.0的2*％S/(％Cu)比率；以及将所述经贫化的材料和碳源供入熔融装置，以便获得多层产物和废气，其中在使所述经贫化的材料熔融之前，任选地调整所述经贫化的材料的组成以便获得约0.5至约2.0的2*％S/(％Cu)比率；其中所述方法包括以下中的至少一个：在挥发之前调整所述材料的组成以便获得约0.5至约2.0的2*％S/(％Cu)比率；和在熔融之前调整所述经贫化的材料的组成以便获得约0.5至约2.0的2*％S/(％Cu)比率。3.如权利要求2所述的方法，其中所述熔炉是竖炉。4.如权利要求2所述的方法，其中所述熔炉是竖炉、鼓风炉、烧结装置、回转窑或流化床。5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所述熔融装置是电炉、旋转炉、反射炉或鼓风炉。6.如权利要求2至5中任一项所述的方法，其中所述方法包括控制所述多层产物中存在或不存在黄渣层。7.如权利要求2至6中任一项所述的方法，其中所述获得的产物包含：布置在所述多层产物的顶部的第一层，所述第一层包含矿渣；布置在所述第一层下方的第二层，并且所述第二层包含锍；任选的布置在所述第二层下方的黄渣层；以及任选的布置在所述第二层下方或所述黄渣层下方的底层，并且所述底层包含至少两种金属的合金。8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述团矿包含助熔剂。9.如权利要求8所述的方法，其中所述助熔剂包含二氧化硅、氧化铁和/或氧化钙。10.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述团矿包含选自硫源和铁源的至少一种添加剂。11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中通过将含铜的材料连同选自硫源、助熔剂、氧化钙源、铁源或氧化铁源、SiO2以及它们的混合物的成分一起混合并制团来获得所述团矿。12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述碳源有效地用作还原剂和/或用于提供所述熔炉的热平衡。13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述碳源选自煤、焦炭以及它们的混合物。14.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述碳源选自活性炭、焦炭屑、碳或石油焦碳、柴油、天然气和其他烃以及它们的混合物。15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中所述方法包括将铁源供入所述鼓风炉。16.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中所述方法包括将金属铁(Fe0)源供入所述鼓风炉。17.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述方法包括控制所述第二层的组成。18.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其中所述方法包括控制所述第二层的硫含量，并且如果所述硫含量超过预定值则将所述铁源供入所述鼓风炉，致使所述第二层达到给定的金属化水平。19.如权利要求1至18中任一项所述的方法，还包括使所述多层产物的层至少基本上彼此分离。20.如权利要求1至19中任一项所述的方法，其中所述第一层包含氧化铁和/或氧化铜。21.如权利要求1至20中任一项所述的方法，其中所述第二层包含Cu-Fe-Pb-S的混合物。22.如权利要求1至20中任一项所述的方法，其中所述第二层包含Cu。23.如权利要求1至22中任一项所述的方法，其中所述黄渣层包含Fe和As。24.如权利要求1至22中任一项所述的方法，其中所述黄渣层包含Fe、As和Ge。25.如权利要求24所述的方法，其中所述黄渣层包含Fe、As和Ge，并且其中所述方法还包括从所述黄渣层中回收Ge。26.如权利要求24所述的方法，其中所述黄渣层包含Fe、As和Ge，并且其中所述方法还包括通过至少一种化学或物理技术从所述黄渣层中回收Ge。27.如权利要求1至26中任一项所述的方法，其中所述黄渣层包含至少30重量％的铁。28.如权利要求1至26中任一项所述的方法，其中所述黄渣层包含约55重量％至约90重量％的铁。29.如权利要求1至28中任一项所述的方法，其中所述底层包含选自Pb、Bi、Ag、Au和Sb的至少两种金属的合金。30.如权利要求1至29中任一项所述的方法，其中所述废气包含As。31.如权利要求1至29中任一项所述的方法，其中所述废气包含In。32.如权利要求1至29中任一项所述的方法，其中所述废气包含As和任选的Ge。33.如权利要求1至32中任一项所述的方法，其中所述方法包括在所述鼓风炉的竖井的上部使用进气口，由此在装填所述熔炉时使逸散性排放最小化。34.如权利要求1至33中任一项所述的方法，其中所述方法包括在所述鼓风炉的竖井的上部使As、In、Ge和Sb中的至少一种烟化，以便从所述熔炉废气中进一步回收/稳定化。35.如权利要求1至34中任一项所述的方法，其中所述含铜的团矿包含含铜的材料。36.如权利要求35所述的方法，其中所述含铜的材料是含铜的矿渣、含铜的金属合金、铜精矿、熔炼炉粉尘、浸出熔炼炉粉尘、浸出残渣、焙烧炉粉尘、废催化剂、含铜的工业副产物、含铜的生产废料、寿命终结的产品或它们的混合物。37.如权利要求35所述的方法，其中所述含铜的材料还包含以矿渣、金属合金、精矿、熔炼炉粉尘、浸出熔炼炉粉尘、浸出残渣、焙烧炉粉尘、废催化剂、工业副产物、生产废料、寿命终结的产品或它们的混合物形式的镍和/或钴。38.制备各种金属及其衍生物的方法，所述方法包括：将以下供入鼓风炉：-团矿，其包含(i)选自含铜的材料、含镍的材料、含钴的材料以及它们的混合物的原材料，所述团矿具有约0.5至约2的％S/(％(Cu/2)+％Ni+％Co)比率；-以及碳源，以便获得多层产物和废气；任选地控制所述多层产物中存在或不存在黄渣层；以及任选地将铁源供入所述鼓风炉，其中所述获得的产物包含：布置在所述多层产物的顶部的第一层，所述第一层包含矿渣；布置在所述第一层下方的第二层，并且所述第二层包含锍；任选的布置在所述第二层下方的黄渣层；以及任选的布置在所述第二层下方或所述黄渣层下方的底...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕斯卡·库索尔，吴世军，
申请(专利权)人：伍恩加有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA