[发明专利]矿物回收的方法及装置

说明书

本发明涉及一种矿物回收的方法及装置。

本发明特别（但不是唯一地）适用于铜的电解冶炼和/或电精炼。然而，应该知道本发明还能用于其它领域，例如其它金属的电解冶炼或精炼或气体的制备。

很多从矿石中提取金属的方法，提取以后矿石中仍存有少量但构成一定比例的金属。其它方法不能较经济地用于低品位矿石。一种从处理过的矿石中提取残存金属、或从低品位矿中提取金属的确定方法就是众所周知的浸出法。浸出法通过一种流体，待提取的金属即从矿石中溶出，收集浸出液，将该金属从浸出液中分离出来。浸取法提取铜，常用的浸出液是稀硫酸，它与铜反应生成硫酸铜。

但是，硫酸盐浸出液不适合于许多金属，或者对通常由硫酸盐浸出液浸取的金属的某些物理形态和/或矿物形态并不适用。通常这类矿物的溶解靠采用氯化、氯化铁或氯化铜浸取或盐酸浸取从而形成氯化物盐而实现。氯化物体系尚处于初期发展阶段仅获得有限的商业应用，这不仅是因为技术上的困难和由高侵蚀和/或高还原性气氛所引起的工程造价，还因为从氯化物溶液中电解冶炼方面的困难。因此，硫酸盐浸取体系一直成为努力方向。

对硫酸盐浸取液体系而言，让硫酸铜与金属铁或钢接触，生成硫酸铁和金属铜，铜即可从由矿石中排出的硫酸铜中分离出来。遗憾的是，这样生产出来的铜含有显著的杂质成分，该流程中所用的酸完全 消耗掉，这就使得该工艺的经济性较差。

另一方面，可将硫酸铜溶液流经电解槽，同时回收铜和硫酸。然而，常规电解槽不能经济地用于从开采的矿石中获得的低浓度浸出液中直接提炼金属，在浸出液电解之前需要进一步富集。

现行的从溶液中进一步富集金属的方法包括两个溶剂萃取步骤，在第一个步骤中，金属部分从浸取液中萃取进入与浸取液不相混溶的溶剂;第二步，再将该金属部分从溶剂中萃取进入与该溶剂不相混溶的电解液中。浸出液、溶剂和电解液可循环使用。

浸出循环包括一浸出阶段，在该阶段中，金属从矿石中溶解进入浸出液中;和一溶剂萃取阶段，在该阶段中，将欲从浸出液中待提炼的金属择优地萃入一种溶剂中（通常为有机溶剂）。溶剂萃取循环包括萃取和反萃两个阶段，在萃取阶段中，金属从浸出液中萃取进入溶剂;在第二个阶段中，金属从溶剂中反萃取进入电解液中。电解液和浸出剂通常都是水溶液。

电解液可在一循环系统中循环使用。该循环系统包括溶剂反萃取阶段（金属从溶剂中反萃取进入电解液）和电解阶段，在电解阶段中，向电解液中通入电流，从而使金属与电解液分离。

该流程中，必须严格控制上述三个循环系统中每个循环的行为。尤其是电解液中只允许存在极少量的有机溶剂，超过允许限量的后果是，电解冶炼过程变得低效和/或不可能。因此需要一过滤装置从电解液中除去多余量的溶剂，这又增加了该工艺的复杂性及成本。

在电解液循环系统内，为了将金属在电解液中的浓度维持在一定水平上，让经电解冶炼过的电解液捷路反馈到电冶炼过程中，这是通常的作法。当在反萃取阶段从溶剂中获取金属时，需要用一过滤装置从电解液中基本除去所有的溶剂。电解液还需完全排空，由新鲜电解液和浸取流体所占据的全部空间也需完全排空后再加注，这是由于电解过程中杂质金属浓度不断增加，如在电解铜中铁的存在。该系统中这些和其它这一类的复杂性使操作成本增大，同时也使一座电解冶炼厂的设计和安装成本增加。

通常使含有电解液的电解冶炼槽充分地保持层流状态，以便限制加诸电解槽电极上的电流密度的大小。这样做的一个原因就是使得已电沉积的金属不从电极上脱落。此外，由于目前使用的电解冶炼槽的灵敏性，电解液的浓度和流速必须维持在一狭小范围内。在含氯化物量高的地方，水管线的腐蚀也可能是一个问题。

一般说来，由于电精炼工艺的使用而使从矿石中电解冶炼金属的工艺得以发展，该工艺中，金属经包括熔融和电解冶炼两个步骤的提炼过程而被精炼成高纯金属。由于电精炼过程是从与电解冶炼过程中所使用的性质截然不同的原料中制取金属。故在采用电精炼工艺从矿石中电解冶炼金属时，需要统筹兼顾予以考虑。

金属的电解冶炼法已直接应用于特别是镍的生产上的冰铜相。但该技术一直未能成功地应用于铜冶炼中，主要是由于电极表面上所沉积的单体硫的影响所致。这或者导致覆盖有硫的电极钝化，或由于铜选择性地从未钝化区域除去而使阳极完全破坏。

本发明旨在减轻上述的一种或多种缺陷并提供使用可靠且高效的矿物提取装置。

基于上述观点，本发明的一方面主要是通过以下工艺从矿石中电解冶炼某种矿物的方法：

通过浸取和溶剂萃取装置循环处理一浸出溶液，其中，可溶性矿物从矿体中浸出，溶入浸出液;