堆浸的制作方法

堆浸
1.发明背景
2.传统的堆浸提供了一种低成本、节水的金属回收方法，但其缺点是包含的价值物的低提取，这是因为
3.·
单个岩石内的区域由于岩石堆内的微观渗透率而不具备充分的浸出条件；
4.·
堆内的区域由于堆内宏观渗透率的变化而不具备充分的浸出条件；以及
5.·
由导致局部宏观渗透率的问题脉石而导致的价值物的再沉淀。
6.这些低提取意味着堆浸只能用于处理低品位矿石，其中低成本是比高回收更重要的因素。对于世界上大多数的生产，更精细的研磨和浮选或搅拌浸出是首选的加工路线。
7.微观渗透率是一个术语，用来描述浸出剂能够轻易地到达固体颗粒中所含的价值物，并允许这些价值物的溶解，然后将母浸出剂从颗粒中再次移出，最终通过重力在堆底部进行回收。这种微观渗透率水平可以使用x射线断层扫描来估计(miller-int.j.miner.process.72(2003)331
–
340)，其内容通过引入并入本文。
8.矿化颗粒在浸出剂中暴露的程度越大，无论是通过脉石颗粒表面的细粒暴露，还是通过周围脉石的微裂缝，可回收的有价值矿物就越多。
9.微观渗透率的最大决定因素是粒径。更小的直径增加了有价值的矿物细粒位于颗粒表面的可能性，或者至少可以在足够大的裂缝中进入，以达到可接受的浸出液进入率。例如，在碾磨工的工作中，铜矿石在3mm以下示出超过90％的暴露。
10.但微观渗透率也取决于岩石的破碎方式。它还取决于影响岩石在应力作用下破裂的矿物学性质。
11.这种微观渗透率优势的最终延伸是搅拌浸出，其中细磨矿石可以按照通过化学反应速率确定的速率和总提取量而浸出，而不是通过颗粒内扩散。但是搅拌浸出需要相当大的资金和运行成本的研磨和搅拌浸出设备；对于低品位矿石或超过24小时左右的浸出持续时间来说，这是不切实际的。
12.对于堆浸，通过更细的粉碎来解决微观渗透率约束，在堆的宏观渗透率中产生了一组不同的约束。宏观渗透率一词用来描述通过堆的主体存在的流体流动的渗透率，即在堆内不同位置在厘米或米的距离上。
13.由于过多的细颗粒阻碍了浸出剂和空气通过堆的流动，堆的宏观渗透率随着粉碎尺寸的减小而降低。即使在合理的粗的粉碎尺寸下，例如100mm，由于宽粒度分布，在堆的形成和作业中的压实过程中也会发生偏析。
14.可变的宏观渗透率会影响堆的某些部分内的空气和浸出剂流动，使得由于低渗透率区域内的局部泛滥或浸出剂不足，或由于低变化区域造成的“雨影”，或通过堆的所述部分的通气不良，在某些区域实现了低浸出提取。
15.这种变化性的存在是因为矿石中细粒的积累，这是由于堆制备过程中的断裂和偏析造成的；或者通过过度的粉碎。在堆的堆叠和浸出过程中，它们往往会进一步固结。细粒阻碍了正在进行的浸出剂进入堆内某一区域。
16.说明这一因素的是hazen方程(https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/
doi/full/10.1002/2017wr020888)，该方程经验地将任何材料的宏观渗透率与堆内任何区域中的粒径分布的百分之十联系起来。
17.颗粒堆积的宏观渗透率取决于绝对粒径。它还受到颗粒形状和粒径分布的影响，这限定了堆中的空隙比。空隙率很重要，因为不同粒径的混合物会自然固结成更高的填充密度，较细的颗粒填充较粗颗粒的间隙。
18.宏观渗透率的另一种表示形式是导水率。但是，对于由非常不同的粒径形成的堆，在堆内的不同区域，这种度量可能会非常不同。因此，另一个有效的度量是堆排放所花的时间。
19.因此，在传统堆浸中，堆宏观渗透率的主要决定因素是破碎过程中获得的绝对大小。实际上，破碎尺寸会影响破碎过程中产生的细粒比例。当粒径变小时，在颗粒周围会聚集一层附着的液体。当该层的厚度与砂粒之间的间隙大小相似时，液相或气相的流动都受到抑制。第二个决定因素是相对粒径分布，其中均匀尺寸的颗粒比宽尺寸范围的颗粒具有更高的导电性，因为后者在堆固结过程中可以更紧密地填充。
20.由于这些与宏观渗透率有关的原因，正常堆浸的最大破碎尺寸通常在10mm-500mm之间，从而避免过量细粒的形成。
21.为了减少传统堆浸中细粒的影响，有时在堆构造前将细粒团聚。团聚使细粒牢固地附着在较粗的岩石上。通过有效控制的堆叠以防止过度解团聚，提高了团聚体之间的宏观渗透率，但对每个团聚的实体内部的微观渗透率有不利影响。因此，浸出液通常用作团聚体的粘结剂。这降低了由细粒涂层引起的微观渗透率问题的重要性。
22.虽然更细的破碎和团聚可以提高一些非常适合堆浸的矿石的提取，但成本和效益的平衡并不能使它对所有矿石都有效。团聚也不允许改变堆的操作条件，例如利用多种浸出剂处理不同的矿物种类。团聚也不能完全克服浸出剂接触在形成团聚体中心的较粗糙的基质卵石中锁定的有价值材料的问题。
23.因此，在传统的堆浸中需要寻求一种平衡，涉及：较粗的破碎，接受堆浸中适中的提取(通常在65％左右)；或者破碎至约12.7mm的较细尺寸，并在堆叠前团聚细粒，以获得略高的提取(通常在80％左右)。
24.虽然没有在商业实践中，但也有人建议在堆浸之前物理清除细粒。为了通过选矿优化矿石细粒成分的处理，wo2016/170437和us6146444在堆浸剩余矿石之前，去除细粒以单独选矿。
25.这两项专利都比传统的堆浸中通常使用的具有更精细的研磨。它们都是针对来自矿石的较细部分的新的加工路线。两者都推荐对残留的矿石较粗部分(其包含适中比例的总价值物)进行堆浸，遵循用于价值物回收的主要模式的尺寸分类。
26.wo2016/170437所要求的粒径上限为1mm，因此限制了可通过堆浸回收的价值物的比例，使堆浸成为价值物生产的次要方法。不考虑1mm以上的矿石的堆浸。
27.对于us6146444，堆浸用于从黄铁矿中分离黄金，而不是直接提取黄金。因此，黄铁矿的定量提取不是浸出的关键目标，不像黄铁矿是主要价值物时那样。
28.两位作者都没有考虑细粒去除对较粗部分堆浸过程中宏观和微观渗透率以及堆浸操作中提取效率和灵活性的影响。
29.在us6146444中，尺寸分离是通过湿筛或干筛粉碎到6-20mm之间的矿石。筛分在
0.6-2mm之间进行，细粒部分被分配到其他选矿方法中以回收黄铁矿和浸出黄金。过大部分(》0.6-2mm)约占矿石重量的一半，直到25mm的最大尺寸，用于堆浸以溶解黄铁矿。通过添加回浮选或重力分离较细部分过程中回收的黄铁矿来补充堆浸。额外的黄铁矿不仅释放出更多含有的黄金，而且还加速了堆中的生物浸出。这些综合效应导致在单独的浸出过程中更高的黄金提取。
30.对本领域技术人员显而易见的是，通过us6146444清除细粒将部分解决堆中的宏观渗透率问题，特别是us6146444指出的脱泥。然而，去除小于0.6-2mm的矿石对堆宏观渗透率的定量影响尚不清楚。
31.在微观渗透率方面，us6146444的上破碎粒度仅比常规堆浸法中典型团聚体粒度略细，因此微观渗透率问题仍然存在。
32.在us6146444的图2中清楚地展示了微观渗透率对黄铁矿浸出速率的影响，其中0.25英寸的材料(要求保护的最佳破碎尺寸)的溶解缓慢。与2mm时55％提取相比，在300天内，只有大约15％的黄铁矿被生物氧化。虽然这些提取可以满足部分去除总矿石中一部分上的有问题的元素，如黄铁矿，但它们不足以回收正常堆浸过程中的主要价值物。
33.wo2016/170437采用不同的粉碎和选矿路径，将矿石磨成更细的尺寸，p80小于1mm，最优选小于0.6mm，然后在搅动床反应器中应用粗颗粒浮选。最高约0.5mm的粗颗粒浮选回收是有效的，留下一次性的残渣。如果研磨尺寸扩大到权利要求中的1mm限值，粗颗粒浮选过程将被拆分以产生中矿残渣流。由于粉碎过程中价值物的释放减少，从这0.5-1mm的矿石部分的回收略低。因此，中矿残渣仍含有大量价值物。wo2016/170437指出，这种残渣的品位相当低，适合储存或堆浸。
34.根据权利要求书中的这些优选的上部尺寸，粗浮选产生的中矿残渣将占被粉碎矿石总重量的0-30％。由于粉碎过程中的自然行为和通过粗浮选对价值物的部分提取，它通常含有不到总金属价值物的10-20％。因此，堆浸不是整个生产的主要组成部分。
35.wo2016/170437没有提供关于中矿制备对堆浸条件或堆制备的影响的教导。对于通过堆浸从这种中矿部分中回收大部分价值物的方法，也没有提供指导。
36.在一项与去除约0.5mm以下的细粒后的堆浸相关的单独专利中，wo2018/234880利用堆浸作为在散装分选和粗粒浮选过程中被拒绝的低品位矿石部分的清除机制，将这些细粒去除后的流结合成堆进行堆浸。可选地，可以进一步引入中间尺寸分类，将较粗的矿石部分添加到堆浸进料中。
37.虽然wo2018/234880去除细粒将提高宏观渗透率，但散装分选和筛选产生的颗粒尺寸是传统堆浸的典型特征，因此微观渗透率问题仍将存在。
38.颗粒尺寸分布范围将非常广，因此，由于堆的部分固结，也将出现宏观渗透率问题。
39.回到传统的堆浸，对于最丰富的含有大量的黄铜矿的铜矿来说，存在更复杂的情况。黄铜矿在正常堆浸条件下反应非常缓慢。
40.已经确定了浸出含有大量黄铜矿的原生铜矿的其他条件。在高氯化物的酸性环境中，将浸出控制在铜-亚铜对形成的氧化电位的特定范围内，可使传统堆浸时考虑的黄铜矿浸出率达到可接受的水平(muller-wo2007/134343a2)。
41.同样，在60℃以上的温度，用硫酸铁溶液、更典型的是堆中生物氧化过程中产生的
硫酸铁溶液浸出，可以使传统堆浸时考虑的黄铜矿浸出率达到可接受的水平(robertson-j.s.afr.inst.min.metall.第112卷第12期，johannesburg，2012年1月)。
42.然而，常规堆的宏观和微观渗透率使这些成本较高的浸出剂在原生铜矿的常规堆浸中存在问题。例如，在延长堆浸周期内使用酸性氯化铜溶液消耗大量的酸，并锁定大量的营运资金，导致试剂过度稀释和整个堆浸周期的损失。在高温堆浸的情况下，在传统堆浸的延长周期内，在超过60℃的温度启动并保持整个堆需要大量的外部热输入。
43.由于所有这些原因，原生铜矿的商业堆浸仅限于机会性浸出，铜提取率高达20％左右。这些矿石中的黄铜矿成分大部分是未浸出的。
44.因此，尽管在优化传统堆浸方面做出了许多努力，但使用堆浸技术的金属的总体提取仍低于相同矿石采用浮选或搅拌浸出所获得的的提取。常规堆浸依赖于较低的应用成本，主要用于处理容易溶解的低品位矿石资源。
45.综上所述，宏观和微观渗透率的限制使得传统的堆浸成为金属生产的二线方法。


技术实现要素：

46.本发明涉及一种从包含所述金属价值物的矿石中回收金、铜、镍、锌和铀等金属价值物的方法，这些矿石包括金矿(包括黄铁矿金矿和铜金矿)、铜矿(包括硫化铜、原生铜、次生铜、过渡铜和氧化铜矿)、镍矿(包括硫化镍、镁铁镍和超镁铁镍矿)、锌矿和铀矿，在具有高宏观和微观渗透率的砂堆中。
47.该方法包括以下步骤：
48.·
将含有金属价值物的矿石粉碎至至少85％的有价值矿物颗粒暴露的尺寸，以提供p
80
小于5mm，优选小于3mm，甚至优选在2mm左右，但大于1mm的含金属价值物的砂；
49.·
对砂进行分级(即，将砂通过一个或多个筛网)以去除较细部分(即，去除尺寸小于0.1mm、小于0.2mm、小于0.3mm或小于0.4mm的颗粒)，从而提供分级的砂，其p
10
大于0.15mm、或大于0.25mm、或大于0.3mm、或大于0.4mm,p
90
/p
10
比小于25、小于20、小于18或小于15且大于3、大于5或大于8，且透水性优选大于10-5
m/s，更优选大于5x10-4
m/s；
50.·
将分类砂堆成堆，其中堆的渗透率优选大于10-5
m/s，优选大于5x10-4
m/s；以及
51.·
在堆中分布浸出剂和空气，以在母浸出液中从砂子浸出价值物，从母浸出液中可回收浸出的价值物。
52.一般采用砂堆浸作为主要的回收方法，50％以上、优选60％以上、更优选70％左右的矿石作为砂被回收，再经过砂堆浸处理。
53.通常情况下，分配到浸出步骤的矿石没有预先选矿步骤，例如浮选、重选或磁选。
54.砂堆浸可以在固定或动态堆中进行，停留时间不超过2年，优选不超过6个月，更优选不超过3个月。
55.堆优选自由排水，以在停止灌溉的2周内，优选是在1周内，更优选是在3天左右实现小于15％的含水量。
56.堆可以经受不止一次的灌溉和排水循环，以依次加强通气和浸出。
57.多种浸出剂可以依次使用，以除去有问题的脉石，然后从砂堆中回收有价值的成分。例如，一种同时含有铜和金的矿石可以先进行堆浸以提取铜，然后进行洗涤，然后用不同的试剂浸出以提取金。
58.通过对浸出砂堆的有效洗涤和排水，可以减少浸出试剂的损失和水平衡的管理。
59.通过使用液压或机械装置从排放点抛掷砂子，可将砂子沉积在堆上。
60.砂子可堆放在高于5米、优选高于10米、甚至高于20米且最高可达40米的升降机中。
61.砂可以在动态堆中浸出，然后通过液压开采技术从动态垫中移出。术语“动态堆”指的是在固定垫上构建的堆，经过浸出，然后回收到其他地方存储，使垫可以进一步浸出矿石。
62.本发明还涉及一种具有高宏观和微观渗透率的砂堆，该砂堆中的砂包括含有金、原生铜、次生铜、镍、锌、铀等金属价值物的破碎矿石，该砂的粒径p
10
大于0.15mm、或大于0.25mm、或大于0.3mm、或大于0.4mm,p
90
/p
10
粒径比小于25、小于20、小于18、或小于15；且大于3、大于5、或大于8，且渗透率优选大于10-5
m/s，更优选大于5x10-4
m/s。
63.砂堆可在高于5米、优选高于10米、更优选高于20米且最高可达40米的升降机中堆放。
64.附图简要说明
65.图1是本发明堆浸方法的流程框图；
66.图2是堆构造方法的图示；
67.图3是示出了用酸性氯化铜或硫酸铁对制备成不同粒径的铜矿石进行柱浸过程中铜的提取的图。直线代表基于溶液的提取，数据点代表质量平衡提取；
68.图4是示出了作为粒径和时间的函数的库存校正的总铜提取的图；
69.图5是示出了作为粒径和时间的函数的矿物提取的图；
70.图6是示出了作为最大粒径和p
90
/p
10
比或分选系数的函数的多个样品的液压渗透率的图；
71.图7是说明了制备成不同尺寸部分的铜矿石样品的作为应用速率的函数的饱和度的图；
72.图8是示出了空气电导率对图7中反映的铜矿石样品的应用速率的依赖的图；以及
73.图9是显示了图7中反映的铜矿石样品在停止灌溉时的下排水概况的图。
具体实施方式
74.本发明是一种方法，其中砂子被制备和堆放以形成具有适当宏观和微观渗透率的堆，从而更快和更高地提取感兴趣的金属。
75.粒度的选择对于获得快速和完全堆浸所需的微观和宏观渗透率至关重要。
76.砂堆中矿石颗粒的宏观和微观渗透率的建立，不仅能够在砂堆浸过程中获得较高的提取，而且还能创造出能够有效利用更广泛浸出剂的堆属性。这种浸出剂的例子是那些成本较高的浸出剂，例如使用氯化铜作为氧化剂，或甘氨酸作为络合剂，其中在传统的堆浸中，流动资金和试剂损失过大。
77.通过制备具有高暴露的价值矿物(至少85％)且尺寸分布窄、并具有较低的尺寸限制以允许浸出剂从堆中自由排出的砂，实现宏观渗透率。
78.这些特性的结合实现了砂沉积，在堆形成过程中不会过度固结。p
90
/p
10
尺寸的比例确保了令人满意的空隙率。在这种狭窄的尺寸分布下，浸出剂和空气可以均匀地流过堆，
而浸出剂可以接触到大多数有价值的矿物种类。
79.设定的尺寸下限(p
10
)以产生自由排水的砂堆，即，液压传导率将超过10-5
m/s，允许堆在数天内排水到含水量低于15％。尺寸下限是实现堆宏观渗透率的必要条件，可以用hazen方程来描述。结果是使堆排水的能力，以实现高和均匀的浸出液回收。空隙比必须是这样的，即使在灌溉过程中，空气也能够在颗粒之间流动，以维持堆中的氧化电位。
80.相对细的砂的最佳量也取决于重力和毛细力之间的平衡，有足够的细砂可以使浸出剂横向转移通过堆。这在堆中通常大于5％(按重量计)。
81.设置砂粒的尺寸上限(p
90
)是为了确保有效的微观渗透率，从而实现高提取，并确保堆内的孔隙比足够。本发明人出乎意料地发现，通过本发明工艺获得的微观渗透率和宏观渗透率特性，使用堆砂浸的提取可指数级地增加到细磨和延长搅拌浸出所能达到的水平，甚至优于通过其他回收技术(如浮选)实现的提取。
82.如前文所述，价值物充分暴露以浸出特定矿石的上部尺寸将取决于有价值矿物的颗粒大小以及矿物和脉石的断裂特性。在实践中，可接受的提取也将取决于被浸出的矿石的原矿品位，以形成一次性残渣。
83.例如，一种粗粒、低品位的铜矿，以前曾暴露于粗选；可能具有5mm的上部尺寸，具有约85％的暴露，而细粒、品位高的铜矿石则需要更细的粉碎，以达到砂堆浸后的一次性残渣。在约5mm以上，沿颗粒边界的差分断裂不足以产生所需的微裂纹。
84.因此，根据本发明，粉碎矿石的首选上部尺寸p
80
小于5mm，优选小于3mm，甚至更优选在2mm左右，但大于1mm。
85.为了满足宏观渗透率的要求，矿石的直径必须足够大，使堆能自由排水，渗透率超过10-5
m/s，优选大于5x10-4
m/s。这需要p
10
大于0.15mm，优选大于0.25mm。实现有效孔隙比需要p
90
/p
10
小于20，优选小于15。
86.为了达到这些宏观和微观渗透率标准，必须对粉碎的矿石进行分类，以去除细粒，然后再将粗组分分配到砂堆浸。通过高效的粉碎和分类，可在规定的尺寸限制内，将至多约70％的矿石分配到砂堆浸。
87.剩余的较细矿石必须通过浮选或搅拌浸出单独处理。像传统的堆浸，但不同于us6146444、wo2016/170437或wo2018/234880，砂堆浸可以是价值物生产的主要方法；具有来自细粉的补充生产。
88.参考图1，在本发明实施方式中，矿石被破碎10(在破碎机中，如hpgr(高压磨辊)、sag(半自磨)磨机、vsi(立轴冲击器)或圆锥破碎机)，通常尺寸小于5mm，以提供小于5mm的p
80
。破碎后的矿石然后被分类(即筛分)12，以去除尺寸小于0.4mm的细粒14，并提供粒径大于0.4mm且p
90
/p
10
约为12.5的砂16。砂16堆积成堆18，其典型的液压传导率大于5
×
10-4
m/s。堆18利用浸出液22进行堆浸处理，从中获得含有金属价值物的产品24，其再循环到堆浸20。堆浸完成后，可处理金属价值物耗尽的砂26。
89.砂堆浸产生的浸出弹性
90.具有这种粒径分布的砂堆所能达到的宏观和微观渗透率创造了一些与常规堆截然不同的附加特性。在较窄的砂堆粒径分布内，浸出剂和气流的分布非常均匀；在砂堆浸中实现高提取所需的时间很短；堆均匀而迅速地排水至低水分含量。
91.砂堆的这三个独特特征为调整和控制堆浸条件提供了灵活性，而这在传统堆浸中
是不可实现的。
92.浸出剂和空气在砂堆内的均匀分布使堆的所有区域都暴露在有效的浸出条件下。实际上，通过调整堆的构造和操作，可以将氧化电位和堆温度等因素控制到堆内不同区域的更大均匀性水平。
93.这种对堆内氧化电位的改进控制与原生铜矿的浸出特别相关，其中，严格控制硫酸盐和氯化物溶液中的氧化电位，避免了黄铜矿的钝化。(watling-hydrometallurgy 140(2013)163-180)，其内容通过引用并入本文。
94.由于改进的浸滤剂和空气分布，可以实现更高的提取。
95.砂堆浸引起的第二个灵活性来源是高微观渗透率，导致短得多的停留时间，以实现高金属提取。
96.对于易选金、次生铜矿石和氧化铜矿石等化学溶解快(即将在环境条件下在搅拌浸出的几天内完全浸出)的矿物，砂堆浸中的浸出时间通常可减少到3个月以下，甚至少于1个月。
97.这使得这种矿石的砂堆浸可以在动态垫上进行，其速率和回收率与桶或搅拌浸出相当，而且明显高于传统的堆浸。不需要在桶或搅拌浸出过程中粉碎到细粒度和材料移动所需的基础设施，就可以实现这些高提取。
98.砂堆浸可达到的更快浸出率也会产生更高品位的母浸出液，从而减少后续金属回收过程中处理的浸出液的体积。
99.大多数矿石的浸出反应是放热的。因此，浸出会使堆内的温度升高，特别是在硫化物氧化发生的速度大于堆热损失的情况下。例如，在传统的铜矿石堆浸时，在堆内的某些区域记录到高达70℃左右的温度。这些温度的升高支持更快速的生物氧化和增加的扩散速率，以提高颗粒内的微观渗透率。采用砂堆浸可使易氧化次生铜矿物的浸出速度加快，从而使堆内温度升高更大。
100.这种温度升高在一定程度上有助于使用次生铜矿砂堆浸实现的更高的提取。
101.更快的温度升高也为黄铜矿浸出氧化提供了一种方法，从而产生进一步的热量。此外，克服要浸出的颗粒中的微观渗透率约束所需的时间相对较短，减少了堆必须保持在较高温度下以浸出大部分黄铜矿的时间。因此，如本发明所述，砂堆浸可以对原生铜矿进行堆浸。
102.在高温浸出原生铜矿的另一种选择中，可以通过诸如对浸出剂进行太阳能加热等技术提供外部热输入。通常情况下，堆必须在高温下保持的停留时间过长，但随着高的微观渗透率使浸出持续时间缩短，外部加热的潜力就增加了。
103.砂堆浸的第三个灵活性来源是砂的自由排水特性。
104.这种高效的排水确保了堆浸完成时洗脱液的尖尾。堆内残余浸出液浓度低，具有微观渗透率，可快速释放剩余浸出液。这也意味着堆可以在不大量稀释浸出液的情况下进行清洗。试剂损失更低，砂堆浸的水平衡更易于管理。
105.因此，砂堆为使用昂贵的浸出剂提供了机会，而传统的堆浸在经济上无法考虑这种浸出剂，因为在传统的堆浸中，流体流动不太一致，浸出液在堆内的夹带率更高。一个例子可能是使用酸性氯化铜来浸出原生铜矿。其他的例子是甘氨酸来浸出铜或镍硫化矿石，以及更浓的氰化物溶液来加速金的浸出。
106.堆的自由排水和均匀性质也使浸出液能够断断续续地应用，随后有一段休息时间，在此期间堆的大部分空隙被空气填满，无需担心进入仍被水淹或浸出剂缺乏的区域。在许多传统的堆浸作业中，这种休息已被发现是有益的。
107.堆的自由排水特性也允许连续使用不同的浸出剂，而浸出剂之间没有明显的交叉污染。这样就可以在单个堆中使用双重浸出剂，从而首先清除有问题的脉石，然后再回收感兴趣的矿物，如黄铁矿金矿。它还提供了顺序浸出铜金矿的机会。
108.原生铜矿常规堆浸的最新进展表明，在强卤水溶液中使用酸性氯化铜，可在数年时间内实现黄铜矿的高提取。然而，矿石中存在的脉石元素消耗大量的酸，由于黄铁矿没有在系统的氧化电位被氧化，这种酸代表了消耗性成本。因为堆是自由排水的，所以可以先进行传统的堆浸，用矿石中黄铁矿产生的酸中和碱性脉石，然后转化为氯化铜体系，浸出黄铜矿含量。
109.类似的预中和作用也可以发生在硫化镍矿石中，使用细粒浮选过程中产生的黄铁矿和磁黄铁矿，以补充砂堆浸过程中产生的酸。
110.金的提取，无论是通过搅拌或传统的堆浸，通常仅限于易选金矿石。对于那些金被锁定在黄铁矿中的矿石，要么需要非常细的研磨，要么需要事先氧化黄铁矿，以便释放金。
111.生物氧化黄铁矿是一种著名的金的释放方法，而堆浸是一种低成本的实现释放的方法。但是用氰化物回收释放出来的金是很复杂的。黄铁矿的生物氧化是在酸性环境中进行的，堆浸是在含氰化物的碱性环境中进行的。这两种体系的混合是危险的，而且在浸出金之前，中和所述堆的试剂要求很高。因此，类似于us6146444的工艺，使用堆浸来释放金，然后再进行磨矿、中和和搅拌浸出以回收释放出来的金。
112.本发明所实现的排水良好的砂堆实现了这种双重浸出剂方法，在酸性环境中初始生物氧化，随后排水和中和，然后无危险地氰化物堆浸，额外的试剂成本最低，且不需要细磨和搅拌浸出。
113.在具有高可溶性铜含量的金矿中也有类似的机会。
114.下面的表1提供了根据本发明可以处理的矿石类型、浸出剂和在某些情况下顺序浸出剂的例子。
115.表1
116.117.[0118][0119]
砂堆浸创建的堆结构灵活性
[0120]
本发明中的砂的尺寸范围，如为满足砂堆浸的宏观和微观渗透率要求而规定的，也为不同的堆构造方法和不同的堆设计创造了机会。
[0121]
传统的堆通常由自卸卡车建造，但这导致了过度压实和细粒产生的问题，这是由重型设备在倾倒前后穿过堆的压力造成的。另一种传统的堆形成方法是后退输送堆机。这种技术是昂贵的，而且基础设施的位置相对于它所创建的堆是固定的。虽然这两种技术也可以用于砂堆的形成，均匀尺寸的沙子也可以从一个容易重新定位的排砂点以液压或机械方式在多个维度上“抛掷”。(参见图2)，图中示出的是用高压水枪液压堆积的砂，运送待浸矿石，然后在开始浸出前排水。
[0122]
这样就可以在没有车辆访问且没有限制了堆积循环中堆的位置和尺寸的设备的情况下形成砂堆。均匀的砂尺寸也使液压采矿技术能够回收废堆，并将产生的残渣浆泵到一个位置进行永久处理。因此，除了前面提到的停留时间短的好处，在永久浸出垫上进行动态堆浸的潜力进一步增强。
[0123]
传统的堆浸通常有5-10m的提升高度，以保持通过堆的有效垂直灌溉。由于砂的粒径均匀，宏观渗透率稳定，固结能力降低，能够排水和静置，因此可以显著提高砂堆浸的提升高度，特别是在提供堆下通道用于强制空气进入的情况下。
[0124]
砂的尺寸相对较小，可以在堆内放置空气管道，因此，当空气流经堆时，可以减少某些区域的氧气消耗。空气管道的这种放置可以通过钻孔进入成型堆中以注入管道；或者作为固定空气管道周围形成的动态堆的永久固定装置，随后通过水力开采将砂移走。这种方法支持进一步延伸堆的高度。
[0125]
砂堆浸中均匀大小的砂为浸出剂和空气通过堆的流动创造了理想的分配路径。施工期间隔离是有限的。传统堆中与“钻斜孔”和“死区”相关的问题在尺寸较小的颗粒形成的砂堆中得到了避免。这种改进的流动意味着，在砂堆浸中，堆边的灌溉和堆中央的通气问题要小得多。
[0126]
试验
[0127]
通过将矿石破碎至-2.4mm、-6.7mm和-25mm，制备了过渡铜矿的不同大小的部分。然后对破碎的部分进行筛选，得到如表2所示的相对较窄的粒径分布，其显示出良好的宏观渗透率。在停止灌溉的几个小时内，1米长的砂柱排水到含水量低于8％，如图9所示。
[0128]
这些含有30-40％铜(黄铜矿)的部分在25℃在1m柱中使用不同ph、盐和铜离子浓度的酸性氯化铜进行浸出。图3给出了未经库存变化校正的溶液平衡计算的铜提取，以及可
用时的质量平衡的最终提取。结果表明，可实现过渡铜矿的高提取，细粒矿石溶解更快且更彻底。图3所示的氯体系结果具有相同的试验条件，除了对-2.4mm部分使用间歇灌溉。在这些试验中，矿石中容易溶解的成分在大约10天内就能得到较高的提取，而较难溶的成分，即黄铜矿，则在150天内大部分被提取。随着粒径的增加，铜提取的速率和程度的降低突出了微观渗透率的影响。
[0129]
表2：柱浸出样品的粒度特征
[0130][0131][0132]
为了进一步证明微观渗透率对可获得的提取的影响，在使用粗颗粒浮选回收精矿和拒绝低品位砂之前，同样的矿石样品被磨至小于1.25mm。由此得到的砂在最佳宏观渗透率的尺寸分布中处于较难的一端，表现出针对浸出的可接受的液压传导性，但在等效流量下，与较粗的砂组分相比，其饱和度显著更高，如图7所示，当粒径p
80
大于1mm时，该组分的饱和度呈指数级提高。从图7可以清楚地看出，为了达到合适的饱和度，需要粒径的p
80
大于约1mm。在铁的氧化物或钙和铝的硫酸盐等物质再沉淀的浸出系统中，或发生元素硫形成的浸出系统中，这种较高的饱和度可能会越来越成问题。在堆中沉淀这类物质，在许多堆浸应用中是常见的。
[0133]-1.25mm砂在25℃在酸性氯化铜和硫酸铁浸出剂中进行浸出，浸出条件与其他部分相同。图3显示，在氯化物体系中，100天提取率超过85％，其中黄铜矿被证明是溶解最慢的矿物种类。在硫酸盐体系中，相同的时间实现了75％的提取率，除黄铜矿外，每种铜矿物都具有高溶解性。
[0134]
图4更清楚地说明了随着颗粒尺寸的减小，总提取增加，这与先前引用的miller等人在矿物暴露与颗粒尺寸上的工作一致。最令人惊讶的是，与颗粒尺寸相关的浸出率也有显著增加，这表明浸出剂对有价值矿物颗粒表面的访问大大改善。在相对温和的浸出条件下，快速和完全提取的理想尺寸范围小于6mm左右。
[0135]
当考虑到图5中不同铜矿物的溶解速率时，粒径的影响进一步凸显出来。
[0136]
为实现超过85％的提取率，与更难熔的黄铜矿相比，更容易浸出的矿物(在本例中为辉铜矿和斑铜矿)对粒度的依赖性更小。在两种浸出剂体系中，在经过检验的最细粒度部分中，氧化物和次生硫化物部分(主要由脱磷矿、辉铜矿和斑铜矿组成)的提取率均高于98％。随着粒径小于约6mm，提取速度和程度的增加的影响是显著的和出乎意料的。在相同的试验条件下，在-1.25mm部分上操作额外的6m柱，证明在约190天内从黄铜矿中提取了几乎80％的铜。为了扩大有效堆浸以回收更多难熔矿物，如原生铜矿中的黄铜矿，尺寸是一个
关键参数。
[0137]
仅在微观渗透率的基础上，进一步减小颗粒尺寸是有利的，抵消因素是宏观渗透率。图6显示了宏观渗透率如何随着颗粒尺寸的减小呈指数下降，即使对于分选非常好的砂也是如此。因此，最小粒径设置有限值，以确保堆浸作为从特定矿石和浸出剂系统中回收价值物的主要方法的实际应用的有效宏观渗透率。
[0138]
图7、8和9显示了柱浸出部分的流体动力学测量结果。由于颗粒粒径分布较窄，且缺少明显的细粒，样品的压实程度最低，干容重从约1.3t/m3增加到约1.4t/m3，施加的压缩相当于堆高40m。这些结果表明，虽然检查到的最细的组分表现出良好的微观渗透率，并具有相应的高提取，但观察到宏观渗透率显著下降。如图8所示，在适用于堆浸的灌溉速率下，较高的饱和度可能会对有效的空气渗透率产生更大的问题。如果在堆中形成了额外的细沉淀物，这可能会变得更有问题。稍粗的部分表现出良好的宏观渗透率，在适用于堆浸的应用速率具有可接受的饱和度和良好的透气性，抗固结，并在灌溉停止后表现出快速和广泛的去饱和。
[0139]
在堆浸的背景下，结果表明，选择p
80
小于5mm且p
90
/p
10
比小于20但大于3的颗粒尺寸，通过适当调整矿石的粒度分布，可以实现快速砂堆浸的指数微观渗透率，同时保持足够的宏观渗透率，以形成具有优异的浸出剂和空气分布的自由排水堆。
[0140]
利用有利的矿物学，或者有足够的时间使反应较慢的矿物种类溶解，那么在砂堆浸中，砂的提取率可达到90％以上。出乎意料的是，这些提取率比试验中使用的矿石的浮选通常能达到的80-85％的提取率要高，这表明砂堆浸对低品味和高品味矿石具有同样的吸引力，对高氧化矿石的浸出尤其具有吸引力。此外，粉碎到小于5mm的p
80
比浮选所需要容易得多，堆浸可以直接生产阴极，整体环境足迹更低。
[0141]
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