[发明专利]用于浸提金属和贮存金属提取期间的热能的系统、装置和方法

说明书

一种用于将金属离子大规模提取至需氧性熔融盐(或离子液体)和从溶解在熔融盐中的金属离子电沉积金属(例如，铜、金、银等)的环境友好(例如，没有酸、碱或氰化物)的系统和方法。非挥发性低蒸汽压液体盐是可重复使用的，并且来自熔融的熔渣的热可以加热熔融盐或离子液体。另一个实施方案包括用于从金属土提取金属(例如，铜)和使用低熔点(209℃)的加气Na‑K‑Zn氯化物盐来电沉积金属的一锅法装置，其中铜金属氧化且转换为可溶的氯化铜。当将电源连接至石墨容器(阴极)和熔融物中的铜棒(阳极)时，氯化铜通过电还原作为铜金属沉积在石墨反应容器的底部上。

相关申请的交叉引用

本应用性申请基于2014年9月9日提交的美国临时专利申请序列号62/047,731且要求其优先权。该申请的整个内容作为参考引入本文。

技术领域

本公开涉及从熔渣和矿石提取金属的环境友好的浸提方法、其中进行该方法的一锅法装置、和用于该浸提方法的大规模生产的系统。

背景技术

用于如铜、银和金等的传统金属开采操作的主要目的为从矿石提取纯金属。为此，开采操作使用用于各种开采和提取步骤的很多不同的容器或锅。例如，在铜矿开采中，铜矿石通过破碎(crush)接着焙烧来浓缩。在焙烧步骤期间，将破碎的铜矿石在暴露于空气(例如，在开放空气容器中)的同时加热。空气中的氧和水使铜硫化物转换为铜氧化物，其示意性地在以下反应中示出：

CuS+2O₂+H₂O→CuO+H₂SO₄

接着，将铜氧化物通过在化学还原剂的存在下再加热而熔炼(smelt)，这使铜金属与不期望的元素分离。这些不期望的元素作为有害气体而放出，或者它们作为称为熔渣的材料漂浮在熔炼容器中。

熔渣通常被倾倒或用作道渣(road ballast)、回填材料、喷砂剂、水泥添加剂、或屋顶纸板用材料(material for roofing shingles)。然而，熔渣会渗入河水、溪流、土壤、和环境中，这对于环境会是危险的，因为熔渣包含重金属污染物。同时，熔渣包含没有提取且浪费了的贱金属(例如锌和铁)和一些钱币金属(例如，铜)。

不存在通过开采产生的熔渣的短缺。例如，对于生产的每一吨铜，粗略地产生2.2吨的熔渣。并且每年，全世界由于铜矿开采和精炼，粗略地产生2500万吨的铜熔渣。该熔渣的大部分在水中具有低的溶解性，因此其为化学惰性物质，这使其难以加工。

熔渣也非常热(例如，高达约1650摄氏度)。熔渣通常倾入渣坑并且使其冷却。如果来自正冷却的熔渣的热能可以用于浸提过程(例如，经由热转移)以使金属提取过程中加热所需的成本和设备最少化，则会非常有益。

已经越来越关注用于从在铜的熔炼期间形成的熔渣回收高价值金属的湿法冶金法。研究已经着重于使用如酸、碱和盐等浸提剂(lixiviant)的在大气压下的浸提方法，还着重于高压氧化性酸浸提。熔渣中的如铜、银和金等金属可以使用这些浸提方法来回收，但这些酸和碱对于环境非常有害。

氰化物法也用于从矿石和熔渣提取金属，例如金、铜、银和金。不幸地是，由于氰化物的高度有毒的性质，金属提取的氰化物法是不期望的。结果，氰化物法在很多国家和地区是被禁止的。

因此，在采矿工业中存在的需要是经济、有效

发明内容

本公开的各种实施方案包括用于使用如熔融盐或离子液体等低蒸汽压液体从矿石和/或熔渣提取金属的系统、装置和方法。该环境友好的浸提方法是使用酸、碱或氰化物的金属提取的传统方法的替代。本文公开的系统和方法能够从熔渣和/或矿石提取金属。在实施方案中，熔渣为从使用利用酸、碱等的浸提方法的传统采矿提取方法得到的副产物。