用于形成高濃度硫化物的方法

專利名稱：用于形成高濃度硫化物的方法
用于形成高濃度硫化物的方法發明領域本發明涉及用于從含有金屬的溶液形成具有改進的加工性能和總固體含量 的金屬硫化物沉淀的方法。本發明特別涉及用于在從富集浸提溶液(pregnant leach solution)中回收有價值的金屬的過程中減少軟泥形成的方法。
背景技術：
含有有價值金屬的礦石或濃縮物的濕法冶金方法通常包括用酸性溶液或堿性溶 液浸提以產生富集浸提溶液，從該富集浸提溶液中提取有價值的金屬。將有價值金屬從溶 液中回收的方法之一是根據它們的化學性質通過作為金屬硫化物沉淀。能夠通過作為金屬 硫化物沉淀來回收的金屬的實例包括鎳、鈷、鋅、銅、金、銀、鐵、鎵、鍺、砷、鎘、銦、錫、銻、鉬、 鈀、汞、鉈、鉛和鉍。然而，硫化物沉淀作為回收途徑在金屬硫化物易于形成軟泥方面是有問題的。軟 泥是指金屬硫化物的極細顆粒的沉淀(通常，直徑小于0. 0635mm,或者小于目數200)，通過 諸如使用濃縮機、過濾器或逆流傾析法的常規方法很難將其從溶液中分離。對于濃縮機， 這是由于難以達到足夠的極細顆粒的沉淀物濃度，并且也難以達到避免顆粒移至溢流的需 要，而對于過濾器，該細顆粒能夠使過濾介質“失明”，或者完全通過該介質。因此，亟需用于提高來自產物浸提溶液的金屬硫化物濃度，由此使軟泥的形成最 小化的方法。僅為了示例性說明的目的提供本發明的參考的現有技術，而不是承認該現有技術 是澳大利亞或其他地方常見的一般知識的一部分。發明描述根據本發明，提供了用于從含有金屬離子的溶液中回收金屬硫化物的方法，其包 括下述步驟a)提供含有所述金屬硫化物的種子顆粒的漿液；b)向所述漿液中加入含有硫離子的溶液以形成活化的種子漿液；c)將所述活化的種子漿液與所述含有金屬離子的溶液混合以由此形成金屬硫化 物沉淀；以及d)回收所述金屬硫化物沉淀。優選地，將至少部分的在步驟(d)回收的所述金屬硫化物沉淀再循環用作步驟 (a)中的所述種子顆粒。所述含有硫離子的溶液可以包含硫氫根離子、硫離子或多硫離子。特別地，所述 含有硫離子的溶液可以包含可溶的硫化物，其選自NaSH、NH4SH, Ca(SH)2, Mg(SH)2, Na2S, (NH4) 2S、NaA 和(NH4) ，其中 χ 的范圍為 2-5。在本發明的實施方案中，所述含有硫離子的溶液包括通過Ca(SH)2與交換劑的反 應形成的可溶硫化物溶液，正如在本申請人的標題為“通過硫化物沉淀回收金屬的方法”的 共同未決的專利申請中所述的，該專利的全部內容以引用的方式并入本文中。所述金屬可以為鎳、鈷、鋅、銅、金、銀、鐵、鎵、鍺、砷、鎘、銦、錫、銻、鉬、鈀、汞、鉈、3鉛或鉍的一種或多種。本發明的方法特別適用于鎳和/或鈷的提取。優選地，步驟(C)的含有金屬離子 的溶液是浸提含有鎳和/或鈷的材料產生的產物液。所述含有鎳和/或鈷的材料選自紅 土礦、腐泥土礦、褐鐵礦、部分氧化的或硫化的礦石、氧化的或硫化的濃縮物或中間體材料。 通常，使用下述浸提方法的一種或多種酸浸提所述含有鎳和/或鈷的材料來產生所述產物 液堆浸、高壓酸浸提、加壓酸浸提、常壓酸浸提、氧化NiS堆浸、加壓浸提或槽浸提。然而， 也可以例如從Sierritt-Gordon氨/硫酸銨法產生適當的含有鎳和/或鈷的氨產物液。在本發明的酸浸提方法中使用的酸可以包括硫酸或鹽酸。優選地，所述酸為硫酸。在最小化資本支出時本發明的方法特別有助于使用堆浸。優選地，該方法不用于 將硫化氫氣體用作硫化物源的常規硫化物沉淀方法。這樣的常規方法需要使用高壓釜，并 且該方法是技術復雜的和昂貴的。此外，由于作為配體的配位能力弱，所以使用中性硫 化氫活化種子漿液的步驟被認為是效率較低的。當含有金屬離子的溶液是浸提含有鎳和/或鈷的材料的產物液時，典型地，金屬 硫化物沉淀包含NiS和/或CoS。更典型地，所述金屬硫化物沉淀為含有NiS和CoS 二者的 混合硫化物沉淀。金屬硫化物的種子顆粒的粒徑通常大于1微米。優選地，種子顆粒的粒徑為至少 5微米，更優選為至少8微米。不希望限于特定的反應機理，認為向金屬硫化物的種子顆粒中加入含有硫離子的 溶液導致含有硫化物的離子沉淀到活化種子漿液的種子顆粒上。隨后，當活化漿液與含有 金屬離子的溶液混合時，金屬離子與含有硫化物的離子反應并作為硫化物沉淀到種子顆粒 的表面上。因此，隨著硫化物不斷地沉淀到種子顆粒的表面，種子顆粒變得更加粗糙，導致 產生粗糙的顆粒狀硫化物而不是從溶液中直接成核的細顆粒。本發明的方法使硫化物沉淀能夠形成與作為軟泥沉淀的硫化物相比沉淀物濃度 顯著增加的硫化物沉淀。例如，與最終沉淀物固體含量可以低至約4%的金屬硫化物軟泥相 比，本發明能夠使沉淀物濃度大于5% w/w，例如為20% w/w至30% w/w0此外，當在濃縮機 中處理時，根據本發明的方法形成的沉淀物顯示出達到了顆粒狀固體的低溢流。附圖簡述通過參考附圖將更好地理解本發明，其中

圖1是顯示本發明的實施方案的流程圖，其中用活化漿溶液處理含有鎳和鈷的富 集浸提溶液。圖2是金屬硫化物種子顆粒的示意圖，硫氫根離子沉積在其表面上。圖3是顯示本發明的實施方案的流程圖，其中通過浸提含有鎳的礦石或濃縮物制 備含有鎳和鈷的富集浸提溶液，并通過本發明的方法從溶液中回收鎳和鈷。附圖詳述圖1顯示非限制性流程圖，其中概述了本發明的方法的一個優選的實施方案。粒徑大于約1微米的NiS(I)和/或CoS的種子顆粒與NaSH(2)溶液一起加入連 續攪拌反應器(3)中。將種子漿液和NaSH溶液的混合物混合在一起以形成活化的種子漿 液(4)。認為活化的種子漿液(4)包含硫化鎳的種子顆粒，其具有沉積到其表面上的硫氫根 離子和/或硫離子。4
然后將活化的種子漿液(4)轉移到第二個連續攪拌反應器(5)中，向其中加入源 自浸提含有鎳和鈷的材料的含有鎳和鈷的產物液(6)。在第二個連續攪拌反應器中將產物 液和活化的種子漿液混合在一起以形成含有混合的硫化物沉淀(MSP)的漿液(7)。如果需 要，然后將MSP漿液轉移到第三個連續攪拌反應器中以完全反應。然后將MSP漿液轉移到 濃縮機(8)中，其中使NiS和CoS沉淀的混合硫化物顆粒沉淀。使貧液(9)溢出，然后使從濃縮機(10)底部移出的混合硫化物沉淀(11)進入過 濾步驟。將一部分含有沉淀底流的底流(1 回收至第一個連續攪拌反應器C3)用于種子 顆粒(1)。圖2顯示形成活化種子漿液的被認為的機理的示意圖。圖2顯示硫化鎳種子顆 粒(16)，在其與NaSH溶液(2)混合后，據此認為Sff離子(18)被吸引至并沉積在種子顆粒 (16)的表面上，它們一起形成了活化的種子顆粒。當活化的種子顆粒暴露于含有鎳和鈷的產物液(6)中時，鎳離子和鈷離子與硫氫 根離子在種子顆粒表面上反應并在種子顆粒表面上形成NiS和CoS沉淀，由此導致種子顆 粒的尺寸增加。通過該機理，認為由此基本上避免了混合硫化物沉淀成為不期望的細顆粒。圖3顯示第二個非限制性流程圖，其中將本發明的方法的優選實施方案加入到用 于浸提Ni和/或Co礦石或濃縮物的方法中。用適當的浸提溶液(124)對含有鎳的礦石或濃縮物(120)進行浸提處理(122)。 該浸提處理(12 可以為任何適當的浸提處理，例如酸性浸提或氨/硫酸銨浸提。對所得 漿液(12 進行分離處理以得到被丟棄的殘余物(126)和含有鎳和/或鈷的富液(1 )。 然后在純化階段(130)處理富集浸提溶液(1 )以沉淀并除去諸如鐵和鋁的雜質(132)。在分離出雜質(13 后，使含有鎳和/或鈷的產物液(106)繼續沉淀階段(136)。在沉淀階段(136)，向純化的含有鎳和鈷的產物液(106)中加入活化的種子漿液 (104)。將產物液(106)和活化的種子漿液(104)混合在一起以形成與不加入活化的種子 漿液(104)的情況相比粒徑增加的混合的硫化物沉淀漿液(107)。從漿液(107)中分離出Ni/Co混合的硫化物產物(MSP) (111)，留下貧液(109)。將 一部分MSP(IU)轉移至種子活化階段(103)，向其中加入硫化物試劑(102)以形成進一步 活化的種子漿液(104)，將其回收至沉淀階段(136)。除了具體描述的那些以外，還可對本文所述的發明進行變化、修飾和/或增加，并 且要理解本發明包括包含在上述說明書的精神和范圍內的所有這些變化、修飾和/或增 加。
權利要求
1.從含有金屬離子的溶液中回收金屬硫化物的方法，其包括下述步驟a)提供含有所述金屬硫化物的種子顆粒的漿液；b)向所述漿液中加入含有硫離子的溶液以形成活化的種子漿液；c)將所述活化的種子漿液與所述含有金屬離子的溶液混合以由此形成金屬硫化物沉 淀；以及d)回收所述金屬硫化物沉淀。
2.如權利要求1所述的方法，其中將至少部分的在步驟(d)回收的所述金屬硫化物沉 淀再循環用作步驟(a)中的所述種子顆粒。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述金屬為Ni、Co、Zn、Cu、Au、Ag、Fe、Ga、Ge、As、 Cd、In、Sn、Sb、Pt、Pd、Hg、Tl、Pb、Bi 的一種或多種。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述金屬為鎳。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述金屬為鈷。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述含有硫離子的溶液包含硫氫根離子、硫離子或 多硫離子。
7.如權利要求1所述的方法，其中步驟(b)中的所述含有硫離子的溶液包含可溶的硫 化物，所述硫化物選自 NaSH、NH4SH、Ca (SH) 2、Na2S、(NH4) 2S、Najx 和(NH4)Ax，其中 x 的范圍 為 2-5。
8.如權利要求1所述的方法，其中通過酸浸提含有金屬的材料、中間體或濃縮物來產 生所述含有金屬離子的溶液，所述含有金屬的材料優選為礦石。
9.如權利要求1所述的方法，其中步驟(c)的所述含有金屬離子的溶液是浸提含有鎳 和/或鈷的材料產生的產物液。
10.如權利要求9所述的方法，其中所述含有鎳和/或鈷的材料選自紅土礦、腐泥土礦、 褐鐵礦、部分氧化的或硫化的礦石、氧化的或硫化的濃縮物或中間體材料。
11.如權利要求9所述的方法，其中使用下述浸提方法的一種或多種由酸浸提所述含 有鎳和/或鈷的材料來產生所述產物液堆浸、高壓酸浸提、加壓酸浸提、常壓酸浸提、氧化 NiS堆浸、加壓浸提或槽浸提。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述使用的酸是硫酸或鹽酸，優選硫酸。
13.如權利要求11所述的方法，其中所述酸浸提是堆浸。
14.如權利要求9所述的方法，其中使用下述浸提方法的一種或多種由氨/硫酸銨浸提 所述含有鎳和/或鈷的材料來產生所述產物液堆浸、高壓酸浸提、加壓酸浸提、常壓酸浸 提、氧化NiS堆浸、加壓浸提或槽浸提。
15.如權利要求1所述的方法，其中所述金屬硫化物沉淀包括Ni、Co、Zn、Cu、Au、Ag、 Fe、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Sb、Pt、Hg、Tl、Pb、Bi 的硫化物的一種或多種。
16.如權利要求1所述的方法，其中所述金屬硫化物沉淀為混合的硫化物沉淀。
17.如權利要求16所述的方法，其中所述混合的硫化物沉淀包括MS。
18.如權利要求16所述的方法，其中所述混合的硫化物沉淀包括CoS。
19.如權利要求1所述的方法，其中所述種子顆粒的粒徑為至少1微米。
20.從含有金屬離子的溶液中回收金屬硫化物的方法，其基本上參照附圖如本文所述。
全文摘要
從含有金屬離子的溶液中回收金屬硫化物的方法，其包括下述步驟a)提供含有所述金屬硫化物的種子顆粒的漿液；b)向所述漿液中加入含有硫離子的溶液以形成活化的種子漿液；c)將所述活化的種子漿液與所述含有金屬離子的溶液混合以由此形成金屬硫化物沉淀；以及d)回收所述金屬硫化物沉淀。
文檔編號C22B23/00GK102057063SQ200980121637
公開日2011年5月11日 申請日期2009年6月26日 優先權日2008年6月27日
發明者埃里克·格萬·羅奇 申請人:Bhp比利通Ssm開發有限公司