[发明专利]金属氧化矿的分离纯化方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种金属氧化矿的选冶方法，具体是一种利用二氧化硫（SO₂）或含有二氧化硫的气体与金属氧化矿石直接进行反应从而实现矿石分离纯化的方法。

背景技术

我国的矿藏资源成分复杂的共（伴）生矿多，其中以有色金属80多种共（伴）生矿最为普遍，大大增加了开发利用的技术难度。例如，铅锌矿中伴生组分达50多种，仅铅锌矿中的银就占全国银储量的60％，产量占70％；伴生大型、特大型的铜矿床就有10余座。其开发利用的成本高，而且选冶复杂、技术难度大。而黑色金属中也普遍存在贫矿多，富矿、易选的矿少的问题。我国锰矿平均品位仅22％，不到世界锰商品矿石工业标准48％的一半。我国铜矿平均品位仅0.87％，而智利、赞比亚分别为1.5％和2％。

针对我国金属矿藏资源的实际状况，国土资源部在《矿产资源节约与综合利用“十二五”规划》中提出，要大力推进低品位、共伴生、难选冶资源以及尾矿的综合利用。而国务院在《“十二五”节能环保产业发展规划》中也指出，要提高从复杂难处理金属共生矿和有色金属尾矿中提取铜、镍等国家紧缺矿产资源的综合利用水平；加强中低品位复杂共伴生黑色矿产资源开发利用和高效采选。因此开发出相应低品位金属矿产经济有效的选冶方法，不仅是我国当前该技术领域面临的迫切而艰巨的任务，同时也是我国改进传统技术减少尾矿污染，充分利用我国现有矿产资源的重要战略规划。

当前，锌、锰、铜、镍等金属的矿石尤其是低品位的矿石，都有采用湿法冶金。湿法冶金即使用化学试剂将矿石中有用金属浸取溶解而与矿石分离，再对溶解有金属的溶液进行富集和精制的一种选冶方法。这种方法虽然能够有效的将矿石中的金属分离出来，但通常却需要使用大量的酸性介质或碱性介质的水溶液对矿石进行化学处理，造成一方面成本较高，另一方面工艺过程中易产生大量的难处理废液；且强酸或强碱性的反应条件对于设备的抗腐蚀性要求也高。矿石在进行湿法冶金前，对于无法用酸溶解的高氧化态矿石通常还需要进行焙烧将其还原。

二氧化硫（SO₂）是一种具有还原性的气体，在一定条件下可被氧化成三氧化硫，进一步水解可成为硫酸。若能够直接使用二氧化硫对高氧化态的金属矿石进行还原，或者通过二氧化硫氧化和水解生成的硫酸对矿石进行浸出，则既可省去湿式冶金中对矿物的焙烧还原工序，也可减少或者避免使用硫酸等强酸性溶液，能够降低能耗与减少环境污染。

经对现有利用二氧化硫对金属氧化物进行浸出反应的检索发现，中国专利文献号CN1449861和CN102423622A分别公开了一种氧化锌浆液吸收烟气中的二氧化硫的工艺和装置。但是，该技术目的在于吸收烟气中的二氧化硫；使用的氧化锌为纯氧化锌或者主要成分为氧化锌的焙锌砂，而非矿石；其工艺过程中实质上是SO₂与ZnO反应生成ZnSO₃，并在随后的工艺过程中对ZnSO₃进行分解并释放SO₂用于制酸。该方法实质上是一种对SO₂进行吸收和富集的方法。

中国专利文献号CN101456597公开了一种用二氧化硫气体浸出软锰矿制备硫酸锰溶液的方法，该技术将软锰矿和水配制成液固质量比为5∶1～1∶1的软锰矿浆，将矿浆、二氧化硫气体、氧气分别持续不断地送入上下串联设置有两级吸收浸出反应室的反应器，二氧化硫气与矿浆内的二氧化锰进行浸出反应，吸收浸取后的尾液从反应器排出，送入固液分离设备进行固液分离即可得硫酸锰溶液。该工艺方法存在以下缺点：1）将二氧化硫气体和氧气送入预先配制好的软锰矿浆进行反应，此过程实际上需要将二氧化硫气体加压到较高压力（5000Pa以上），才能顺利进入浆液中，能耗较大；2）实际反应过程中，需要二氧化硫气体以鼓泡的形式先溶解到浆液中，再与浆液中的矿物进行反应，但由于二氧化硫在水中的溶解度不高，因此，反应从根本上受到二氧化硫传质的限制，无法高效率的进行反应；3）正如湿法冶金，该方法对设备的耐腐蚀性也具有较高的要求；4）尤其是此方法需要使用高浓度的二氧化硫气体，低浓度的二氧化硫气体无法利用。

综上，现有的利用二氧化硫对金属氧化矿的浸出技术虽可有效地对矿物进行浸出，但却存在效率低下、腐蚀、产生二次污染产生等不足而难尽人意。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种金属氧化矿的分离纯化方法，利用二氧化硫或含有二氧化硫的气体与金属氧化矿石微粒直接进行反应而实现矿石分离纯化，本发明能够使二氧化硫对金属氧化矿进行高效浸出，同时具备少废水、废渣，反应条件温和等优点。