[发明专利]黄铜矿的浸出方法

说明书

本发明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。

Ahonen和Tuovinen在“湿法冶金”(Hydrometallurgy)第24卷第2期，第219-236页，1990年3月中公开了摇瓶中含细磨的黄铜矿的矿石物料的微生物浸出中银的催化作用。而US-A-4571387涉及了使用硫化物氧化细菌和催化量的银从含硫化铜的矿石中浸出铜。

因此，本发明的目的是，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。

按照本发明，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。

本发明的进一步特征是，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。

本发明的另外的特征是，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。

本发明的更进一步特征是，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。

在实施本发明时，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。

本发明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。