专利名称：贱金属精矿的处理方法
背景技术：
本发明涉及含有贱金属的精矿的处理方法。
使用生物浸提工艺从含有砷的精矿中回收贱金属如铜，存在一个问题必须避免产生被砷污染的生物浸提残留物。
美国专利No.6,461,577致力于通过两阶段浸提工艺研究非常嗜热的细菌培养物的砷毒性问题。在第一嗜中温阶段，被处理物质中砷的主要部分被从该物质中浸提出来，随后As(III)被氧化为As(V)。被处理物质中剩余的可浸提金属在第二嗜热阶段被浸提出来。五价砷的浓度迅速降低，其对于嗜热菌的毒性也以同样的速度下降。
于是希望以砷酸铁的形式除去可溶性砷，砷酸铁通过了EPA限定而且可以安全地埋于地下并且以最大可能不存在于生物浸提残留物中。
发明概述本发明提供一种含有至少一种贱金属的精矿的处理方法，包括以下步骤对精矿进行初步嗜中温和中等嗜热生物浸提工艺以浸提出精矿中的硫化物，对初步生物浸提工艺的残留物进行处理以从该初步生物浸提残留物中回收至少一种金属，对金属回收处理的残留物进行嗜热第二生物浸提以将该金属回收残留物中的至少一种贱金属释放到溶液中，至少从嗜热第二生物浸提工艺产生的溶液中回收上述的至少一种贱金属。
初步生物浸提工艺在35℃至50℃温度范围内进行。
优选是上述至少一种贱金属也回收自初步生物浸提工艺所产生的溶液中。
该方法优选包括在初步生物浸提工艺前对精矿进行预浸提的步骤，该步骤使用来自至少一个生物浸提工艺的浸提溶液。该浸提溶液优选来自所述初步生物浸提工艺和嗜热第二生物浸提工艺。
预浸提步骤的作用是在初步生物浸提工艺前将易浸提出的贱金属从精矿中除去。易浸提出的硫化物发生快速浸提，会导致元素硫在预浸提工艺中发生积聚，元素硫可以在生物浸提阶段被除去，特别是在高温下进行的嗜热第二生物浸提工艺中被除去。
初步生物浸提工艺可以在操作温度为35℃至50℃的一系列连续搅拌反应槽中在嗜中温和中等嗜热微生物的活性混合培养物的存在下进行。
在处理过程中优选使用嗜中温(20℃至40℃)和中等嗜热(40℃至55℃)微生物的混合培养物以最大程度地进行硫化物的生物浸提和硫的生物氧化。混合培养物可以含有如Leptospirillum ferrooxidans和Acidithiobacillus caldus等微生物，两者分别是良好的铁氧化剂和良好的硫氧化剂。
初步生物浸提工艺还可以含有嗜热微生物，它在35℃至50℃温度范围内不具备有效活性。但是，这些微生物仍然存活，只是处于休眠或缓慢代谢状态。在嗜热第二生物浸提工艺中，当温度升高时，这些微生物就会恢复其活性。这对于贱金属精矿非常有用，因为嗜热第二生物浸提阶段会被持续地再接种(re-inoculated)。
用来进行初步生物浸提的反应器中，精矿或矿浆的pH值应被控制在1.2-1.7。这可以通过向反应器中添加石灰石或贱金属回收步骤产生的萃余液(raffinate)来实现。
在生物浸提工艺的至少一部分过程中，可以向反应器中的精矿充入含氧量为95％至98％的富氧空气以提供氧气。
在前述条件下进行初步生物浸提工艺的一个目的是，使精矿中的硫化物最大程度地浸提，使质量损失最大化，使溶液中可能以五价砷形式存在的沉淀尽可能少。由于生物浸提条件的最大化，初步生物浸提残留物的产物中可能含有高浓度的元素硫。
在金属回收过程中，有毒的银可以从初步生物浸提残留物中除去。可以用盐水浸提工艺来除去银。
嗜热第二生物浸提工艺可以在操作温度为65℃至80℃的一系列连续搅拌反应槽中进行，其中存在着活性量极端嗜热微生物。
该方法可以包括控制嗜热反应器中矿浆pH值的步骤，将其控制在1.0至1.7。这可以通过加入石灰石或金属回收步骤产生的萃余液来实现。可以向反应器中加入含95％至98％氧气和1％至5％二氧化碳的富氧空气以提供氧气和二氧化碳。
在前述参数下进行嗜热第二生物浸提工艺的目的是，使硫化物矿物的氧化和质量损失最大化、使溶液中可能存在的五价砷沉淀尽可能少。
而且，在嗜热温度条件下发生的硫的氧化最大化，因而在进行预浸提和初步生物浸提工艺中产生的全部元素硫都能够充分氧化。如果回收金等贵金属(PGM’s)需要对嗜热第二生物浸提残留物作进一步处理，上述一点是非常重要的。在用氰化法回收金的过程中，元素硫会增加氰化物的消耗，因而大大提高氰化法处理的成本。此外，未被氧化的元素硫会减少生物浸提溶液中产生的酸，因而会降低循环利用的生物浸提溶液进行的任何预浸提步骤的效力。
如上所述，从生物浸提工艺产生的浸提液中回收所述的至少一种贱金属。优选将预浸提步骤产生的溶液的pH值调整至使用溶剂萃取技术最大限度地回收所述至少一种贱金属。
将溶液的pH值提高到至少为2，溶液中的砷就能以砷酸铁的形式沉淀。
可以向溶液中加入石灰浆来提高其pH值。
pH值的调整可以在一系列持续搅拌反应槽中、在60℃至80℃的温度下进行。
所述至少一种贱金属，例如铜，可以通过浓缩铜、汽提、随后进行通过电解提取的阴极制备来回收。
下面通过实施例、结合附图进一步描述本发明，该附图是流程图，描述了根据本发明所述方法对精矿进行处理、回收至少一种贱金属的各步骤。
优选实施方式详述在本发明所述方法中，对含有贱金属如铜并且砷含量高的精矿10进行预浸提步骤12。在此步骤中，新精矿同生物浸提溢流溶液14和16接触，所述溶液分别产生于随后进行的初步、嗜热第二生物浸提阶段18和20。
溶液14和16富含铁，该溶液从进料10中除去易浸提的铜。这就确保了阶段18和20中生物浸提槽内残留铜的含量(tenor)较低。
对预浸提步骤的产物22进行固/液分离24。使来自分离步骤24的溢流溶液26进入pH调整阶段28，而经水32稀释的底流30和来自溶剂萃取区36的萃余液34被加入初步生物浸提阶段18。
初步生物浸提阶段18的目的是在进料中使硫化物矿物氧化、将我们希望得到的贱金属释放至溶液中。生物浸提在操作温度为35℃至50℃的一系列连续搅拌反应槽中进行，其中存在着活性量嗜中温和中等嗜热微生物。可以通过加入石灰石40或萃余液34，将初步生物浸提阶段反应器中矿浆的pH值控制在1.2-1.7。加入含氧量为95％至98％的富氧空气以提供氧化反应所需要的氧气42。
在前述条件下进行初步生物浸提步骤18，硫化物矿物的氧化和质量损失最大化，而如果进料中存在砷，将使得五价砷沉淀最小化。
对初步生物浸提区18的产物44进行生物浸提增稠和清洗46。如上所述，溢流溶液14被加入预浸提步骤12，而底流48则作为金属回收区50的原料。
步骤46的目的是分离液体和固体从而将我们希望得到的贱金属和砷，如果存在的话，通过预浸提步骤12导入至pH调整区28。在金属回收步骤50中，使用盐水浸提或其它适合的方法将有毒的银52从初步生物浸提残留物48中除去。
使用水56和萃余液34对金属回收步骤的残留物54进行再调浆，所得的浆料被加入嗜热第二生物浸提阶段20。
阶段20的目的是最大可能地氧化那些在初步生物浸提阶段18没有被浸提的硫化物矿物和元素硫。从而将我们希望得到的贱金属释放到溶液中。嗜热第二生物浸提工艺在操作温度为65℃至80℃的一系列连续搅拌反应槽中进行，其中存在着活性量极端嗜热微生物。
通过添加石灰石40或萃余液34，将嗜热反应器中矿浆的pH值控制在1.0-1.7。加入含氧量为95％至98％的富氧空气以提供氧化反应所需的氧气42。加入二氧化碳体积含量为1％至5％的浓缩气体以提供改进嗜热细胞生长所需的二氧化碳57。在上述条件下进行嗜热第二生物浸提，硫化物矿物的氧化和质量损失最大化，从而使得浆料54中可能存在的五价砷沉淀最小化。
对嗜热生物浸提区20的产物60进行生物浸提增稠和清洗步骤62。将溢流溶液16加入预浸提区12，而底流64引入尾矿池66进行处理。如果底流64含有PGM’s，那么将该底流导入金属回收步骤67，其中使用氰化物用于金的浸提工艺或用其它适合的方法将金属从底流中除去。
步骤62的目的是分离液体和固体，从而将我们希望得到的贱金属和砷，如果存在，通过预浸提步骤12从溶液中导入至pH调整区28。
pH调整区28包括一系列连续搅拌反应槽，其操作温度为60℃至80℃。使用石灰石40或任何其它适合的中和剂将溶液26的pH值提高至所需水平。随后在步骤72中对pH调整区的产物70进行增稠。将含有砷酸铁沉淀的增稠剂底流74导入尾矿池76中进行处理。将增稠步骤的溢流作为富集浸提溶液(PLS)80导入溶剂萃取区36。
pH调整区28的目的是将导入溶剂萃取区36的富集浸提溶液的pH值提高到高于2.0，从而使溶剂萃取的效率最大化。通过提高pH值，使得存在于溶液26中的砷主要以不易溶解的砷酸铁的形式沉淀。砷酸铁通过了EPA限定，而且埋于地下也很安全。
在溶剂萃取区36，溶解的铜从富集浸提溶液中被回收。铜被汽提出来，随后进行通过电解提取的阴极制备84。
在本发明所述的处理中，对含有贱金属的精矿进行初步嗜中温和/或中等嗜热浸提、结合进行金属回收和第二嗜热浸提，从而将第二硫化物成功而经济地在初步阶段中浸提出，在金属回收区将有毒的银除去，在第二嗜热阶段中将含有未浸提出的初步硫化物和元素硫的残余物全部成功而经济地浸提出。如果精矿中含有砷，那么就进行初步和第二嗜热阶段，这样产生的溶液的氧化还原电位使得As(III)自然氧化为As(V)。有意使生物浸提区的砷沉淀最少，从而使得pH调整区28中的砷在外部沉淀。这就避免了生成的生物浸提残留物被砷污染。
通过使砷在单独的专用处理步骤即pH调整区28中发生沉淀从而使得进入嗜热阶段20的砷减少是很经济的。通过使嗜中温阶段18中的沉淀最少，从而使得整个处理过程中的质量损失最大化。这就减少了包括嗜热阶段20在内的下游处理的资金和操作成本。
而且，在嗜热温度条件下硫的氧化最大化，因而预浸提工艺和初步生物浸提工艺中产生的元素硫可以被充分氧化。如果回收金等贵金属(PGM’s)需要对嗜热第二生物浸提残留物作进一步处理，这一点是很重要的。元素硫增加了用氰化法回收金的过程中氰化物的消耗量，因而大大增加了氰化法的成本。另外，未被氧化的元素硫减少了生物浸提溶液产生的酸，因而会降低循环利用的生物浸提溶液进行的任何预浸提步骤的效率。
权利要求
1.一种处理含有至少一种贱金属的精矿的方法，其包括如下步骤对精矿进行初步嗜中温和中等嗜热生物浸提工艺以浸提出精矿中的硫化物，对初步生物浸提工艺的残留物进行处理以从该初步生物浸提残留物中回收至少一种金属，对金属回收处理的残留物进行嗜热第二生物浸提以将该金属回收残留物中的所述至少一种贱金属释放到溶液中，并且至少从嗜热第二生物浸提工艺产生的溶液中回收上述的至少一种贱金属。
2.如权利要求1所述的方法，其中该初步生物浸提工艺在35℃至50℃的温度范围内进行。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一种贱金属也回收自该初步生物浸提工艺所产生的溶液中。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其包括在初步生物浸提工艺前对该精矿进行预浸提的步骤，其使用来自至少一个生物浸提工艺的浸提溶液。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述浸提溶液来自所述初步生物浸提工艺和嗜热第二生物浸提工艺。
6.如权利要求4或5所述的方法，其中该预浸提步骤是用来在初步生物浸提工艺前将易浸提出的贱金属从该精矿中除去。
7.如权利要求4、5或6所述的方法，其中在预浸提工艺中因易浸提出的硫化物的快速浸提而积聚的元素硫在生物浸提阶段被除去。
8.如权利要求4至7中任一项所述的方法，其包括使用溶剂萃取技术调整预浸提步骤产生的溶液的pH值，从而最大限度地回收所述至少一种贱金属的步骤。
9.如权利要求8所述的方法，其包括通过将溶液的pH值提高到至少为2从而使得溶液中的砷以砷酸铁的形式沉淀的步骤。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中pH值的调整在60℃至80℃的温度下进行。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述初步生物浸提工艺在操作温度为35℃至50℃的一系列连续搅拌反应槽中，在嗜中温和中等嗜热微生物的活性混合培养物的存在下进行。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中用嗜中温和中等嗜热微生物的混合培养物使初步生物浸提工艺中硫化物的生物浸提和硫的生物氧化最大化。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述混和培养物含有Leptospirillumferrooxidans和Acidithiobacillus caldus。
14.如权利要求12或13所述的方法，其中微生物的混和培养物还含有在35℃至50℃温度范围内不具备有效活性的嗜热微生物。
15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中在初步生物浸提工艺中，精矿的pH值被控制在1.2至1.7。
16.如权利要求1至15中任一项所述的方法，其包括在至少部分生物浸提工艺中向精矿提供含氧量为95％至98％的空气的步骤。
17.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其包括从初步生物浸提残留物中除去有毒的银的步骤。
18.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其中嗜热第二生物浸提工艺是在65℃至80℃的温度下，在活性量极端嗜热微生物的存在下进行的。
19.如权利要求1至18中任一项所述的方法，其包括在第二生物浸提工艺中将精矿的pH值控制在1.0至1.7的步骤。
20.如权利要求1至19中任一项所述的方法，其包括在至少部分生物浸提工艺中向精矿提供二氧化碳含量为1％至5％的空气的步骤。
21.如权利要求1至20中任一项所述的方法，其中所述至少一种贱金属为铜，通过对该铜进行浓缩和汽提，随后进行通过电解提取的阴极制备来对其进行回收。
全文摘要
本发明提供一种从精矿中回收至少一种贱金属的方法，其中在嗜中温和中等嗜热条件下，通过处理该精矿的初步生物浸提残留物以回收至少一种贱金属，并且该贱金属从金属回收过程的残留物的由嗜热条件下的第二生物浸提制备的溶液中回收。
文档编号C22B3/18GK1697887SQ200480000031
公开日2005年11月16日 申请日期2004年5月15日 优先权日2003年5月19日
发明者C·鲍克, P·哈维 申请人:Bhp比尔顿有限公司