[发明专利]选择性回收亲硫族元素的方法

说明书

技术领域

本发明公开了用于选择性提取和回收属于经济上重要的元素组的一系列元素的方法，这些元素在本文中被定义为“其它不太经济上重要的元素”。该方法可用于从矿石或矿石精矿中选择性回收。然而，本发明的广义解释是，该方法可用于从其它含金属材料如工艺中间体和/或次级或废料中选择性回收。

背景技术

许多经济上重要的元素在自然界中被锁定在矿物或岩石基质中，其中含有大量的酸消耗矿物质和其他非经济或脉石元素。如果目标金属在矿石中的成分含量足够高，主要以硫化物矿化，则可以通过浮选进行选矿和升级，随后进行冶炼和精炼，这是常规冶金方法来处理硫化物。

然而，由于高品位的矿石资源和储量耗尽，各种适用于常规的矿山-浮选精炼加工，已经对湿法冶金方法进行了评估。在矿石可以生产矿物浓缩物的情况下，另一种加工方法可能是用湿法冶金步骤代替冶炼步骤(资本密集型)。

湿法冶金加工通常包括在酸性区域浸出，或在碱性区域(较不常见)浸出。虽然以前已经使用碱性浸出来从矿石中浸出一些金属(例如金和铜)，但除了由氨和氰化物等有毒化合物以外，其他金属在碱性溶液中浸出的成功甚少，因为需要大量的氨或氰化物，具有相应的成本和安全隐患，这些替代方法没有太多的工业应用。

除了金和银浸出之外，碱性氰化物浸出从未得到广泛接受。由于金和银矿石变得更加矿物学复杂，并且相对不能充分回收(氰化物)试剂(特别是由于氰化物的许多驱逐和转化反应)，甚至氰化物被视为可接受的浸渍剂。许多金属硫化物是氰化物(氰化物驱虫器)，氰化物易于被更强的氧化剂(如过氧化氢)破坏，氰化物的消耗趋于非常高，复合配体化学反应可能是多种氰化物配合物，复合物之间的变化是敏感的氰化物与金属的比例和pH值。硫氰酸盐，氰酸盐，亚铁氰化物/铁氰化物和挥发性氢氰酸的形成都有助于氰化物的损失机制，使得在一些系统中被不良的浸取回收。此外，氰化物，如氰化钠和其他碱(如钾)金属和碱土金属(如钙)的氰化物，构成了一些挑战，主要是由于其毒性，管制限制，高碳足迹和低等级矿石选择性低。

目前对氰化物的替代浸出物也构成许多挑战。尽管提出硫代硫酸钠作为金的替代浸出剂，但是昂贵，它需要额外的铜(作为Cu²⁺)作为氧化剂(如果不存在于金矿中)和挥发性和有毒氨以稳定浸出系统。仅适用于有限数量的金矿。此外，它不能经济地在现场生产，它需要复杂的下游分离，并且它不是可生物降解的。

除了几个利基外，氨浸没本身还没有得到认可，被认为不适合全矿浸出。氨(易溶剂)可以蒸发，被氧化，有毒，其中大部分是必需的，同时氨气在水中的溶解度受到限制，随温度而降低。(本文所用的“氨”的含义包括氢氧化铵)。与上述碱性方法相比，酸性浸提方法已被更普遍地使用。这些酸性方法有许多问题，最常用的酸，硫酸(在硫化物氧化过程中加入或产生)将在下面讨论：

·在浸出过程中的生物氧化过程中，金属硫化物被氧化并溶解在酸性介质中。保持pH低于3以确保主要氧化剂(三价铁)保持溶解是重要的。高于该pH时，铁离子沉淀，氧化剂从溶液中流失。

·许多矿物沉积物含有许多酸消耗和碱性矿物质，如方解石，菱镁矿，白云石，天然碱，菱铁矿等，消耗酸和提高pH，从而导致不必要的和非预期的金属沉淀。这在pH可能在时间和空间方向上变化的系统中特别成问题，例如堆，倾倒，大桶和原位浸出。

·在氧气和三价铁具有有效的氧化的pH区域(pH<2)中，二氧化硅(SiO 2)，镁，铁和铝的可以很大程度的溶出。这些反应消耗酸，尤其是这些化合物对pH变化比较敏感，具有使产生凝胶状沉淀物的潜力，其不能从含靶金属的母液中有效分离。

·由于大多数矿床含有大量的钙，与硫酸的反应会产生石膏沉淀物，从而增加了粘度，并可能导致堆积和原位浸出系统的孔隙率降低。

·当酸与碳酸盐矿物接触时，会释放二氧化碳。这在原位浸出中是有问题的，其中气泡可能堵塞孔隙。

·许多硫化物的共同产物是以元素硫作为浸出产物。这种元素硫会严重钝化要浸出的目标矿物和金属，或完全停止浸出。当贵金属与硫化物相关时，这是特别有问题的。元素硫还可导致依赖于良好矿石孔隙度的系统中的孔堵塞。

·酸通常在其溶解作用中不分青红皂白，通常会溶解大量的非目标金属。这导致溶液化学性质的较差控制。

·施工材料往往存在问题。氧化硫酸水溶液对大多数金属材料的结构具有很强的腐蚀性。

·过氧化氢在酸性介质中不是有效的氧化剂，因为它倾向于非常快速地分解(比所需的氧化速率更快)释放氧气。