[发明专利]从多元金属矿中回收金属的湿法冶金方法

说明书

发明领域

本发明涉及将多种含铜矿物，例如黄铜矿中铜和/或锌的硫化物转变成为相应的容易分离的硫酸盐沉淀物的湿法冶金方法。

发明背景

目前迫切要求开发从矿体中提炼各种金属的工业化形式的湿法冶金方法。湿法冶金方法较之标准的熔炼方法，其显著优点是明显减少了二氧化硫的排放。尽管提炼过程中的化学原理或许更直接，例如从硫化物矿中提炼铜和锌，但在这个方面已知的所有工业方法要么失败，要么在经济上不可行。为从精矿或富矿中提取铜、锌等金属，已知所采用的几种湿法冶金方法都包括使用硫酸和/或硝酸和/或硝酸盐。

美国专利USP3,888,748描述了一种金属回收方法，用该方法可从含有如黄铜矿(CuFeS₂)这类矿的硫化物精矿中提炼钢。铜的提炼是通过使精矿与稀硝酸和硫酸水溶液接触，得到含铜盐、铁盐浸出液和残余物，该浸出液经过进一步处理回收铜，而铁沉淀为黄钾铁矾。黄钾铁矾不仅无用而且会使提炼过程复杂化。为便于在溶液中进行铜和锌的电解制取，必须从浸出液中基本除去硝酸根离子及其衍生物。

USP3,910,636描述了现场采矿的一种方法。在矿体上钻入一些孔，并将pH值范围在0.2至大约2.0的含有硝酸根离子的酸性浸出液注入这些孔中。不过溶液变稀使得从矿物中浸出铜的过程较慢。另外，通常在石灰石层构造中不能采用该方法。

另一现场化学采矿方法在USP3,912,330中进行了叙述。该方法特别适用于铜斑岩矿物。催化量的硝酸根离子加至氧化的硫酸浸出介质中以提高硫化铜矿物的铜回收率。硝酸根的浓度范围为0.05％～0.50％，酸性介质在氧压为25psi～200psi范围内进行氧化。一般以为黄钾铁矾被沉淀并证实该方法不适于表面堆浸(surface heap leaching)。

USP4,647,307提出了复合铜矿物可以用氧化性酸介质进行处理。用这种体系处理砷矿石能得到特别好的效果。

在该领域发表的文献包括附有处理复合矿和含黄铜矿的精矿概述的博士论文(G.Van Weert,Ph.D.Dissertation,DeTechnische Universiteit,Delft,Holland,1989)。Avramides等人(Hydrometallurgy,5,325-36(1980))描述了一种方法，在该方法中黄铜矿的浸出是用含有铜和亚铜离子的乙腈溶液浸出。Kiknadze等人(IZV.Akad.Nauk Gruz.SSR,Ser.khim.,6363-6(1980))描述了从黄铜矿中浸出铁离子的方法，其中用氯再生铁离子。另一种铁离子浸出方法由Tkacova和Balaz(Hydrometallurgy,21 103-12(1988))进行了描述，其目的是增加黄铜矿的表面面积，但也提到了表面上的硫延迟了黄铜矿的分解。Pomanianowski等人(Electrocatal.,Mater.Symp.Electrochem.Sect.Pol.Chem.Soc.,9th.meetingdate1987,241-7,Edited by Pawel Nowak,Pol,Chem.Soc.:Warsaw Pol.)发现在黄铜矿表面的少量银淀析物能够通过电化学途径加快分解的速率。

但从下面的一个或多个方面来看，上述各方法都是不足的：ⅰ)与所回收金属的价值相比，处理费用不经济；ⅱ)不能实现工业规模；ⅲ)释放污染废气；ⅳ)不能有效地回收各种有价值的金属；ⅴ)废气不能进行处理，以至不能在工艺过程中再循环和重复利用；ⅵ)处理条件要求使用加压反应器才能使得硫化锌和硫化铜转变为相应的硫酸盐。

本发明的方法克服上述几个问题，提供的方法不必在加压的条件下进行操作。由于在氧化性硝酸和氧气存在的情况下使用高浓度的硫酸，所以所需金属在反应混合物的酸性溶液中，以沉淀的水溶性盐的形式被回收，反应混合物被控制在110℃～170℃的温度范围内，在这种温度和高酸度下，这些水溶性金属盐更不易溶解。

发明概述

按照本发明的一个方面，提供一种连续的湿法冶金方法，该方法在硝酸存在的情况下，将来自矿物的铜和/或锌的硫化物转变为其相应的硫酸盐的可回收沉淀物，同时使放出的氮气和N₂O气体减至最低程度，这种方法包括：

ⅰ)使从所述矿物中得到的铜和/或锌的硫化物在酸性溶液中与硫酸和与硝酸接触形成反应混合物；