專利名稱：與金屬溶劑萃取結(jié)合的金屬堆攤浸提和堆積浸提的改進方法
相關(guān)申請的交叉參考根據(jù)35U.S.C.§119(e)，本申請要求2004年10月4日提交的臨時美國專利申請No.60/615,708的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
大多數(shù)金屬通過從在地下發(fā)現(xiàn)的礦石中提取出那些金屬有用成分(metal value)而得到。一旦礦石被開采出來，則必須將金屬與礦石的其余部分分離。從礦石中分離金屬的一種方法被稱為浸提。一般地，這一方法的第一步是使開采的礦石與含有浸提劑的水溶液接觸，所述浸提劑將金屬從礦石提取到溶液內(nèi)。例如，在銅的浸提操作中，例如在銅礦石的堆攤浸提(heap leaching)或堆積浸提(dump leaching)中，在水溶液內(nèi)的硫酸與礦石中的銅氧化物和硫化物礦物接觸。在浸提工藝過程中，在浸提液內(nèi)的酸被消耗，和銅溶解，于是增加浸提水溶液內(nèi)的銅含量。
然后，可借助被稱為溶劑萃取的已知方法，處理含有浸提的金屬的浸提水溶液，其中浸提水溶液與含金屬特異性的萃取劑的非水溶液接觸。金屬特異性的萃取劑從水相中萃取金屬到非水相內(nèi)。在銅和一些其它金屬的溶劑萃取工藝過程中，在水相中再生浸提劑。在其中硫酸是浸提劑和金屬是銅的情況下，當(dāng)銅通過萃取劑萃取到有機相內(nèi)時，硫酸在水相內(nèi)再生。一般地，對于從浸提液中提取的每噸銅來說，在浸提液中再生約1.5噸硫酸。
在溶劑萃取之后，貧金屬和酸含量提高的浸提液循環(huán)回到浸提工藝中，以溶解更多的金屬。從溶劑萃取裝置中流出的浸提液被稱為萃余液(raffinate)。溶劑萃取工藝典型地回收在浸提液內(nèi)的大約80-95％的金屬。因此，萃余液含有約5-20％的浸提的金屬。(萃余液被循環(huán)回到浸提工藝中并提供在浸提工藝中所使用的浸提液的大部分)。
在堆攤浸提和/或堆積浸提中，新鮮的礦石當(dāng)被浸提時，將產(chǎn)生金屬含量相對高的浸提液(常常稱為高等級浸提液)，同時處于浸提下一段時間的礦石將產(chǎn)生金屬含量低得多的浸提液(常常稱為低等級浸提液)。在大多數(shù)操作中，來自新的堆攤礦堆或堆積礦堆的浸提液被視為高等級，直到它降低到某一金屬含量，然后它將被視為低等級浸提液。給定的堆攤礦堆或堆積礦堆將保持在浸提下額外的時間，從而產(chǎn)生低等級浸提液，直到被浸提的金屬含量小到繼續(xù)浸提將不再經(jīng)濟。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，當(dāng)處于浸提下的礦石最新鮮時，浸提液的金屬含量通常最高，和礦石處于浸提下時間越長，從這一礦石產(chǎn)生的浸提液中的金屬含量越低。參見

圖1和2。
常常結(jié)合高等級和低等級浸提液，產(chǎn)生含有濃度低于高等級浸提液但高于低等級浸提液的所需金屬的結(jié)合的浸提液。然后在如上所述的溶劑萃取裝置中處理這一結(jié)合的浸提液。為了本申請的目的，產(chǎn)生高等級浸提液的礦石被稱為“新鮮的礦石”，而產(chǎn)生低等級浸提液的礦石被稱為“部分浸提過的礦石”。參見圖3。
或者，可在不同的方式下進行浸提工藝。低等級浸提液被帶到中等浸提液(ILS)池中，然后，它由所述池分配到新鮮的礦石上，得到高等級浸提液。然后在溶劑萃取工藝中處理這一高等級浸提液。
當(dāng)在礦石上的浸提工藝完成時，從浸提體系中除去礦石，亦即，不再在礦石上分配萃余液，并在短的液體排放(drain down)時間段之后，不再從礦石中收集浸提液。然而，當(dāng)?shù)V石進行液體排放時，顯著大量的水溶液保留在礦石內(nèi)。在液體排放之后，浸提過的礦石可移動到新的位置，或者可在原地保留浸提過的礦石。若在原地保留浸提過的礦石，則新鮮的礦石可以置于或者可以不置于浸提過的礦石之上。
在其中浸提過的礦石從浸提體系移動到新的位置的情況下，除非在原地放置輔助浸提體系，否則，在這一礦石內(nèi)的金屬和包含在浸提過的礦石在液體排放之后所保留的浸提液中的金屬將受到損失。若在原地放置輔助浸提體系，則通常在浸提過的礦石重新安置之后數(shù)年或者甚至多年才這樣。因此，殘留在浸提過的礦石內(nèi)的金屬顯著長的時間段內(nèi)沒有回收。
在其中浸提過的礦石保留在原地和新鮮的礦石沒有置于浸提過的礦石之上的情況下，除非浸提過的礦石隨后再次被浸提，否則包含在浸提過的礦石內(nèi)的金屬將受到損失。
在其中新鮮的礦石置于浸提過的礦石之上和浸提過的礦石的表面對來自新鮮的礦石浸提液的溶液滲透不透過的情況下，在浸提體系內(nèi)的活性溶液的總體積將增加，結(jié)果，循環(huán)的總金屬隨著時間流逝將增加。因此，在浸提體系內(nèi)浸提過的金屬總量隨著時間流逝將增加。
在以上所述的各種堆攤浸提和堆積浸提替代方案中，在部分浸提過的礦石上分配所有或一部分萃余液。因此，當(dāng)從浸提體系取出浸提過的礦石時，殘留在浸提過的礦石內(nèi)的金屬量在很大程度上取決于萃余液中的金屬含量。萃余液內(nèi)金屬的濃度越高，則在浸提過的礦石進行液體排放并從浸提體系中除去之后，殘留在浸提過的礦石內(nèi)的金屬越多。萃余液中金屬含量越低，則在浸提過的礦石進行液體排放并從浸提溶液中除去之后，殘留在浸提過的礦石內(nèi)的金屬越少。
在其中新鮮的礦石置于浸提過的礦石上的情況下，萃余液內(nèi)金屬的濃度越低，則在活性浸提液內(nèi)銅的濃度越低，因此在浸提體系內(nèi)全部金屬的總量越低。
在浸提過的礦石內(nèi)殘留的金屬具有重要的經(jīng)濟價值，這是因為已經(jīng)花費了采礦和浸提金屬的成本，因此生產(chǎn)這一金屬的邊際成本非常低。
當(dāng)放置礦石以供堆攤浸提或堆積浸提時，為浸提而放置的礦石顆粒的尺寸從實質(zhì)上粉末變化到3/8英寸和更大，這取決于礦石的等級。在礦石表面上的金屬被快速浸提并立即進入溶液內(nèi)。在較大顆粒內(nèi)部的金屬需要從較大顆粒內(nèi)部遷移到顆粒表面上，之后它才可進入到浸提液的活性流內(nèi)，和隨后通過溶劑萃取回收。金屬從礦石顆粒的內(nèi)部通過礦石中的孔隙遷移到表面的過程被稱為擴散。擴散或者金屬遷移的速度取決于移動通過處于浸提下的礦石的浸提液的金屬濃度和在礦石顆粒的孔隙內(nèi)捕獲的浸提水溶液的金屬濃度之差。相對于移動通過礦石的浸提液內(nèi)的金屬濃度，在礦石顆粒的孔隙內(nèi)捕獲的浸提液的金屬濃度越大，則金屬從處于浸提下的礦石顆粒的內(nèi)部遷移到處于浸提下的礦石的表面上的遷移速度越大。因此，萃余液的金屬濃度越低，在堆攤礦堆或堆積礦堆中的溶液內(nèi)的金屬濃度越低和從礦石顆粒的內(nèi)部遷移到礦石顆粒的表面上的已浸提的金屬的遷移越快。金屬遷移越快，則越快地發(fā)生浸提和浸提越完全。
因此，需要金屬浸提和溶劑萃取的改進方法，其中當(dāng)與目前常用的浸提/溶劑萃取體系相比時，通過溶劑萃取和浸提回收的金屬增加且很少或者沒有外加的投資成本。
發(fā)明概述本發(fā)明一般地涉及通過浸提，隨后溶劑萃取從礦石中回收金屬，和涉及增加所回收的全部金屬以及增加金屬回收的速度的方法。
現(xiàn)已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，在獨立的金屬溶劑萃取工藝中處理低和高等級浸提液，而不是結(jié)合高和低等級浸提液，然后在相同的金屬溶劑萃取工藝中處理結(jié)合的浸提液導(dǎo)致較高的金屬回收率和含較低金屬的萃余液。它還導(dǎo)致通過浸提，比較快速的金屬萃取，這是因為金屬從內(nèi)部擴散到礦石顆粒表面的速度較高。
本發(fā)明的一個實施方案包括含下述步驟的方法(a)提供高等級浸提液，所述高等級浸提液來自于浸提“新鮮的礦石”；(b)對高等級浸提液進行第一溶劑萃取，以提供第一萃余液，然后在“新鮮的”礦石上分配所述第一萃余液，以便生成額外的高等級浸提液；(c)提供低等級浸提液，所述低等級浸提液來自于浸提“部分浸提過”的礦石或低等級礦石；(d)對低等級浸提液進行第二溶劑萃取，以提供第二萃余液，然后在“部分浸提過”的礦石或低等級礦石上分配所述第二萃余液，以便生成額外的低等級浸提液。
本發(fā)明的另一實施方案包括含下述步驟的方法(a)提供高等級浸提液，所述高等級浸提液來自于堆攤浸提“新鮮”的礦石；(b)對高等級浸提液進行第一溶劑萃取，以提供第一萃余液，然后在”新鮮”的礦石上分配所述第一萃余液，以便生成額外的高等級浸提液；(c)提供低等級浸提液，所述低等級浸提液來自于堆攤浸提“部分浸提過”的礦石；(d)對低等級浸提液進行第二溶劑萃取，以提供第二萃余液，然后在“部分浸提過”的礦石上分配所述第二萃余液，以便生成額外的低等級浸提液。
本發(fā)明的第三實施方案包括含下述步驟的方法(a)提供高等級浸提液，所述高等級浸提液來自于堆積浸提“新鮮”的礦石；(b)對高等級浸提液進行第一溶劑萃取，以提供第一萃余液，然后在”新鮮”的礦石上分配所述第一萃余液，以便生成額外的高等級浸提液；(c)提供低等級浸提液，所述低等級浸提液來自于堆積浸提“部分浸提過”的礦石；(d)對低等級浸提液進行第二溶劑萃取，以提供第二萃余液，然后在“部分浸提過”的礦石上分配所述第二萃余液，以便生成額外的低等級浸提液。
本發(fā)明的第四實施方案包括含下述步驟的方法(a)提供高等級浸提液，所述高等級浸提液來自于堆攤浸提較高等級”新鮮”的礦石；(b)對高等級浸提液進行第一溶劑萃取，以提供第一萃余液，然后在”新鮮”的礦石上分配所述第一萃余液，以便生成額外的高等級浸提液；(c)提供低等級浸提液，所述低等級浸提液來自于堆積浸提低等級礦石；(d)對低等級浸提液進行溶劑萃取，以提供第二萃余液，然后在更低等級礦石上分配所述第二萃余液，以便生成額外的低等級浸提液。
本發(fā)明的第五實施方案包括含下述步驟的方法(a)提供高等級浸提液，所述高等級浸提液來自于堆攤浸提或堆積浸提”新鮮”的礦石；(b)對高等級浸提液進行第一溶劑萃取，以提供第一萃余液，然后在”新鮮”的礦石上分配所述第一萃余液，以便生成額外的高等級浸提液；(c)提供低等級浸提液，所述低等級浸提液來自于堆攤浸提或堆積浸提“部分浸提過”的礦石或低等級礦石；(d)對低等級浸提液進行溶劑萃取，以提供第二萃余液，然后在“部分浸提過”的礦石或低等級礦石上分配所述第二萃余液，以便生成額外的低等級浸提液。
在本發(fā)明中，正如前述實施方案所例舉的，步驟(c)和(d)獨立于步驟(a)和(b)，也就是說，第一和第二萃余液在返回/應(yīng)用到它們各自的浸提堆中之前沒有互混。然而，本發(fā)明可以考慮可互混這兩種萃余液，其程度使得進入新鮮的高等級礦石中的至少60％，優(yōu)選至少70％，更優(yōu)選至少80％和最優(yōu)選至少90％的萃余液由第一萃余液組成，和至少60％，優(yōu)選至少70％，更優(yōu)選至少80％和最優(yōu)選至少90％的第二萃余液進入部分浸提過的礦石或者新鮮的低等級礦石中，其中用量以體積為單位測量。
在本發(fā)明的許多優(yōu)選實施方案中，金屬包括銅。此外，在本發(fā)明的許多優(yōu)選實施方案中，浸提劑包括硫酸。在本發(fā)明更優(yōu)選的實施方案中，金屬包括銅和浸提劑包括硫酸。
另一方面，本發(fā)明提供由堆攤浸提和/或堆積浸提含金屬有用成分的礦石回收第二金屬有用成分的改進方法，該方法包括(a)提供通過堆攤浸提或堆積浸提含第一金屬有用成分的新鮮的高等級礦石獲得的高等級浸提液；(b)對高等級浸提液進行第一金屬有用成分的第一溶劑萃取，并使用所得第一含水萃余液，浸提新鮮的高等級礦石；(c)獨立于(a)和(b)，提供通過堆攤浸提或堆積浸提第一金屬有用成分的部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石獲得的低等級浸提液；和(d)獨立于第一萃取，對低等級浸提液進行第一金屬有用成分的第二溶劑萃??；(e)對所有或者一部分所得單獨的第二含水萃余液進行第二金屬有用成分的回收工藝，和(e)使用第二萃余液的沒有進行過第二金屬有用成分回收處理的部分，浸提部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石，其中第一和第二含水萃余液在應(yīng)用到它們各自的礦石中以供浸提之前沒有互混?；蛘?，第一和第二萃余液在應(yīng)用到它們各自的礦石中以供浸提之前互混，條件是應(yīng)用到新鮮的高等級礦石中的含水萃余液包括至少70％體積的第一含水萃余液，和應(yīng)用到部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石中的含水萃余液包括至少70％體積的第二含水萃余液。前述百分數(shù)優(yōu)選至少80％，和更優(yōu)選至少90％。第二金屬有用成分的回收可以例如首先通過以氫氧化物或硫化物形式使其沉淀，接著進一步通過本領(lǐng)域已知的方法精制來實現(xiàn)。
數(shù)幅附圖的簡要描述圖1是顯示作為時間的函數(shù)(天)每一浸提單元(module)中銅的回收率(％)的圖表。
圖2是顯示作為時間的函數(shù)浸提液中銅濃度的柱狀圖表。
圖3是顯示隨著時間流逝，高和低等級浸提液中銅濃度的圖表。
圖4是代表標(biāo)準(zhǔn)浸提/溶劑萃取操作的工藝流程圖，其中結(jié)合高等級和低等級浸提液，然后通過溶劑萃取處理，以生成單一的萃余液。
圖5是代表本發(fā)明優(yōu)選實施方案的工藝流程圖，其中在單獨的溶劑萃取裝置中處理高等級和低等級浸提液。
發(fā)明詳述除了在操作例或者另有說明以外，表達此處所使用的成分用量或反應(yīng)條件的所有數(shù)值要理解為在所有情況下用術(shù)語“約”來修飾。
來自堆攤浸提和堆積浸提操作的浸提水溶液包括水、浸提劑和金屬。浸提水溶液可另外包括許多其它的金屬、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽和有時水溶性有機雜質(zhì)。由用浸提劑的水溶液處理一批開采的礦石、粉碎的礦石或粉碎和聚集的礦石，從而獲得這些浸提水溶液。浸提水溶液典型地輸送到溶劑萃取中。根據(jù)本發(fā)明的方法，浸提水溶液，或任何其它溶液、物流或萃余液輸送的方式并不重要。一般地，溶液、物流和萃余液可通過管道或者任何其它天然或人造的管道輸送。
根據(jù)本發(fā)明，通過通常用來自第一溶劑萃取裝置的萃余液或者一部分萃余液浸提新鮮的礦石，產(chǎn)生高等級浸提液，不過不一定要求這一步。這一高等級浸提液被送去第一溶劑萃取，產(chǎn)生第一萃余液。這一高等級浸提液不與低等級浸提液結(jié)合，而這種結(jié)合在過去是常見的。
同樣根據(jù)本發(fā)明，通過通常用來自第二溶劑萃取的萃余液或者一部分萃余液浸提部分浸提過的礦石和/或低等級礦石(亦即，獨立萃取低等級浸提液)，生成低等級浸提液。這一低等級浸提液不與高等級浸提液結(jié)合，而這種結(jié)合在過去是常見的，相反，它直接在第二溶劑萃取裝置中處理。
一般地，使用公知的技術(shù)和溶劑萃取裝置可使用的任何合適的分段(staging)和試劑進行溶劑萃取。該裝置的特定分段不是關(guān)鍵的。例如，溶劑萃取裝置可由2個萃取段和2個汽提段或者2個萃取段和1個汽提段組成。另一實例是1個萃取段接著2個萃取段和1個汽提段，這被稱為串并聯(lián)的段結(jié)構(gòu)。在串并聯(lián)的段結(jié)構(gòu)中，高等級浸提液可在2個萃取段中處理，和低等級浸提液在單一的萃取段中處理。在一些情況下，也可使用多個洗滌段。
可在任何金屬回收操作中使用本發(fā)明的方法，所述金屬回收操作使用含水堆攤浸提和/或堆積浸提操作，和其中合適的溶劑萃取劑是已知的。本發(fā)明的方法優(yōu)選在天然以氧化物和/或硫化物礦石形式存在的金屬的浸提中使用。本發(fā)明的方法最優(yōu)選在浸提二價金屬礦石中使用。這種金屬包括銅、鋅、鈷和鎳。本發(fā)明的方法最優(yōu)選用于浸提銅。
在本發(fā)明方法中處理的浸提水溶液含有浸提劑，所述浸提劑能從它們事先與之接觸的礦石中浸提金屬。本發(fā)明的方法可應(yīng)用于其中使用含水浸提劑的浸提操作中。在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施方案中，浸提劑包括硫酸。在其中金屬包括銅的本發(fā)明的那些優(yōu)選實施方案中，進一步優(yōu)選硫酸用作浸提劑。可在本發(fā)明方法中使用的其它浸提劑包括，但不限于，酸，例如鹽酸、硝酸、有機酸及其組合，和堿性物質(zhì)，例如氨?；旧峡墒褂门c水混溶、能從礦石中浸提金屬產(chǎn)生水溶性浸提劑-金屬化合物的任何浸提劑。
根據(jù)本發(fā)明，通過通常用來自第一溶劑萃取裝置的萃余液或一部分萃余液浸提新鮮的礦石，產(chǎn)生高等級浸提液，不過不一定要求這一步。這一高等級浸提液被送去第一溶劑萃取，產(chǎn)生第一萃余液。這一高等級浸提液不與低等級浸提液結(jié)合，而這種結(jié)合在過去是常見的。
同樣根據(jù)本發(fā)明，通過通常用來自第二溶劑萃取的萃余液或者一部分萃余液浸提部分浸提過的礦石和/或低等級礦石，生成低等級浸提液。這一低等級浸提液不與高等級浸提液結(jié)合，而這種結(jié)合在過去是常見的，相反，它直接在第二溶劑萃取裝置中處理。
同樣根據(jù)本發(fā)明，低等級浸提液不被帶到ILS池中，所述低等級浸提液可以從所述池分配到新鮮的礦石上。
然而，高等級浸提液和/或低等級浸提液可具有足夠高的流量(flow)，以便它可分成大于一個物流，于是導(dǎo)致平行進行的多個溶劑萃取工藝。例如，高等級浸提液可分成行進到兩個第一溶劑萃取裝置中的兩個部分。按照類似的方式，低等級浸提液可進一步分成行進到兩個第二溶劑萃取裝置中的兩個部分。浸提液劃分的方式取決于許多因素，例如各高和低等級浸提液中的金屬含量，溶劑萃取裝置的設(shè)計和溶劑萃取裝置的尺寸。
各浸提液分開的重要特征是獨立地處理高和低等級浸提液，從而產(chǎn)生來自溶劑萃取處理高等級浸提液的萃余液，和來自處理低等級浸提液的萃余液。
在本發(fā)明的最優(yōu)選的實施方案中，在沒有與低等級浸提液任何混合的情況下，對高等級浸提液進行溶劑萃取。然而，要理解，即使在獨立的溶劑萃取之前發(fā)生高和低等級浸提液的某些混合，也可實現(xiàn)本發(fā)明的一些有利之處。只要高等級浸提液中的金屬含量大于與高和低等級浸提液的等量混合物(equal mix)有關(guān)的平均金屬含量，和低等級浸提液中金屬有用成分低于與高和低等級浸提液的等量混合物有關(guān)的平均金屬含量，則將實現(xiàn)本發(fā)明的一些有利之處。
可按照任何已知的方式進行本發(fā)明方法的溶劑萃取，其中浸提水溶液與含有金屬特異性的萃取劑的有機相接觸?？赏ㄟ^混合有機相和含水浸提劑，并使這兩相沉降，從而進行根據(jù)本發(fā)明進行的每一萃取?？稍诤头撬嗄媪鞯那闆r下，在多個連續(xù)的混合-沉降罐中進行這一混合-沉降。
由溶劑萃取操作得到的水相被稱為萃余液。在本發(fā)明的方法中，在與低等級浸提液的任何混合之前，對高等級浸提液進行溶劑萃取，并獲得第一含水萃余液。在本發(fā)明的方法中，在與高等級浸提液的任何顯著混合之前，對低等級浸提液進行溶劑萃取，并獲得第二含水萃余液。根據(jù)本發(fā)明方法生產(chǎn)的第一萃余液通常在新鮮的礦石上分配，而根據(jù)本發(fā)明方法生產(chǎn)的第二萃余液在部分浸提過的礦石上分配。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，第一萃余液中的主要部分在新鮮的礦石上分配，而第二萃余液的主要部分分配在部分浸提過的礦石上。在本發(fā)明一些愈加更優(yōu)選的實施方案中，第一萃余液以60％、70％、80％、90％和更大的用量在新鮮的礦石上分配，而第二萃余液以60％、70％、80％、90％和更大的用量在部分浸提過的礦石上分配，其中用量通過以體積為單位測量。
在本發(fā)明的方法中，第二含水萃余液的一部分可從回路中滲出，以維持水平衡，或者可添加一部分新鮮的水，以維持水平衡。
圖4描述了標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)有技術(shù)的銅的堆攤浸提和/或堆積浸提工藝，隨后溶劑萃取的工藝流程圖。高等級浸提液與低等級浸提液混合，得到結(jié)合的浸提液，然后對所述結(jié)合的浸提液進行溶劑萃取。通過溶劑萃取生產(chǎn)的萃余液在新鮮的和部分浸提過的礦石二者上分配。
圖5描述了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方案的浸提金屬工藝，隨后溶劑萃取的工藝流程圖。高等級浸提液不與低等級浸提液混合。相反，對高等級浸提液進行溶劑萃取，產(chǎn)生第一萃余液，所述第一萃余液在新鮮的礦石上分配，而對低等級浸提液進行溶劑萃取，產(chǎn)生第二萃余液，所述第二萃余液在部分浸提過的礦石上分配。
本發(fā)明方法的一個優(yōu)點是，與標(biāo)準(zhǔn)工藝相比，更多的酸返回到新鮮的礦石的浸提中。生成所述較大量的酸是因為高等級浸提液中的銅含量高于結(jié)合的浸提液中的銅含量，因此在第一萃余液中生成更多的酸，這是因為萃取了較大量的銅。
本發(fā)明方法的第二個優(yōu)點是，較少的銅返回到部分浸提過的礦石的浸提中。因此，與含有較大量銅的現(xiàn)有技術(shù)的單一萃余液的工藝相比，部分浸提過的礦石的浸提更加完全和快速。
本發(fā)明方法的第三個優(yōu)點是，從浸提體系中提取的殘留在浸提過的礦石內(nèi)的銅的含量小于若在溶劑萃取之前結(jié)合高和低等級浸提液的情況，而這種結(jié)合是現(xiàn)有技術(shù)目前的實踐。
拼合(split)回路設(shè)計的第四個優(yōu)點涉及金屬溶劑萃取裝置，其中可從低的第二萃余液中回收有用成分中的另一有價值的金屬組分，例如鈷。在大多數(shù)情況下，萃余液必須在鈷的回收之前中和。用可溶性堿，例如苛性堿或氨水中和是非常昂貴的。因此，萃余液物流中的酸含量越低，中和所需的堿量越低。此外，為了中和，使用苛性堿的溶液將給滲出物流增加水，于是稀釋有價值的鈷物流?；蛘?，可用成本較低的石灰或石灰石進行中和。在這一情況下，在滲出物流內(nèi)較少的酸量要求較少的石灰或者石灰石以供中和，和在該方法中產(chǎn)生較少量的石膏沉淀。必須從該體系中除去石膏，且必須回收含有有價值金屬的所有溶液。較少量的石膏使得可使用較小的設(shè)備以供固體/液體分離。當(dāng)微細的固體與液體分離時，固體總是含有一些液體。在所討論的情況下，較小量的石膏將含有較低體積的被中和的萃余液物流，所述被中和的萃余液物流含有有價值的第二金屬組分，例如鈷。因此，當(dāng)使用本發(fā)明的二元工藝時，在萃余液物流內(nèi)有價值的組分的最終回收率更高。
現(xiàn)參考下述具體的非限制性實施例，更加詳細地闡述本發(fā)明。
實施例A使用具有兩個串聯(lián)的萃取段和一個汽提段的銅萃取裝置，比較結(jié)合和獨立的浸提液考慮其中結(jié)合高和低等級浸提液以2000m3h的速度得到具有3g/l Cu的結(jié)合浸提液的情況。在下述條件下進行溶劑萃取回路的高精計算機模擬。浸提液在pH 1.8下具有3g/l Cu、90g/l硫酸鹽，該數(shù)值類似于許多堆攤浸提溶液。有機相是LIX 984N，一種在典型的烴稀釋劑內(nèi)以得到92％銅回收率的濃度廣泛使用的銅溶劑萃取劑。在萃取中改進的有機相與水相之比為1。銅溶劑萃取裝置為2段逆流萃取段和1段汽提段。這一分段廣泛用于銅溶劑萃取裝置中。貧化汽提溶液(strip)具有35g/l的Cu和180g/l的硫酸，而富汽提溶液具有50g/l的Cu和157g/l的硫酸。對于第二萃取段來說混合器效率為95％和對于第一萃取段來說為92％。這些混合器效率對于工業(yè)來說是典型的。表1的第一行示出了對于結(jié)合的浸提液來說，這一計算機模擬的結(jié)果。
現(xiàn)在考慮其中在相同的銅溶劑萃取裝置結(jié)構(gòu)中，使用與前面使用的相同的混合器效率，以及使用相同的汽提條件，同樣用LIX 984N，以得到92％銅回收率所需的濃度下，獨立地處理高和低等級浸提液的情況。高等級浸提液中的平均銅含量為4.6g/l的Cu，而低等級浸提液中的平均銅含量為1.4g/l的Cu，和每一物流各自的流速為1000m3/h。表1的第二和第三行示出了對于單獨的浸提液來說，計算機模擬這些條件的結(jié)果。
表1與單獨地處理高和低等級浸提液相比，處理結(jié)合的浸提液時，2段萃取段、1段汽提段銅溶劑萃取裝置的結(jié)果
表1的計算機模擬結(jié)果表明，獨立地處理高等級物流和低等級物流所需的全部試劑僅僅略大于處理結(jié)合的浸提液所需的試劑量。例如，處理結(jié)合的浸提液所需的試劑濃度為9.93％體積，而處理高和低等級物流所需的平均試劑濃度獨立地為10.25％體積。
獨立地處理高和低等級物流的優(yōu)點是，應(yīng)用到部分浸提過的礦石上的萃余液具有僅僅0.11g/l Cu，而處理結(jié)合的浸提液時應(yīng)用到部分浸提過的礦石上的萃余液具有0.24g/l Cu。因此，在將不被回收的浸提過的礦石內(nèi)殘留的銅的含量下降。盡管0.13g/l Cu的水相中下降的銅含量可能看起來相當(dāng)小，但當(dāng)在浸提過的礦石內(nèi)殘留的非常大體積的浸提液將到達數(shù)百萬立方米時，銅的總量將是顯著的。
實施例B使用具有與兩段逆流萃取段和一段汽提段結(jié)合的一段串并聯(lián)萃取段的銅萃取裝置，比較結(jié)合和單獨的浸提液考慮其中結(jié)合高和低等級浸提液以2000m3h的速度得到具有3g/l Cu的結(jié)合浸提液的情況。在下述條件下進行溶劑萃取回路的高精計算機模擬。浸提液在pH 1.8下具有3g/l Cu、90g/l硫酸鹽，該數(shù)值類似于許多堆攤浸提溶液。有機相是LIX 984N，一種在典型的烴稀釋劑內(nèi)以得到92％銅回收率的濃度廣泛使用的銅溶劑萃取劑。在萃取中改進的有機相與水相之比為1。銅溶劑萃取裝置為與兩段逆流萃取段和一段汽提段結(jié)合的一段串并聯(lián)萃取段。串并聯(lián)萃取分段在過去5-10年來成為流行的裝置結(jié)構(gòu)以供銅溶劑萃取。貧化汽提溶液(strip)具有35g/l的Cu和180g/l的硫酸，而富汽提溶液具有50g/l的Cu和157g/l的硫酸。對于平行段來說，所使用的混合器的效率為97％，對于第2萃取段來說為95％，和對于第1萃取段來說為92％。這些混合器效率對于工業(yè)來說是典型的。表2的第一行示出了對于結(jié)合的浸提液來說，這一計算機模擬的結(jié)果。
現(xiàn)在考慮其中在相同的串并聯(lián)銅SX裝置內(nèi)，同樣用LIX 984N，以得到92％銅回收率所需的濃度下，獨立地處理高和低等級浸提液的情況。對于3g/l的Cu的浸提液來說，所有其它條件與以上相同。高等級浸提液中的平均銅含量為4.6g/l的Cu，而低等級浸提液中的平均銅含量為1.4g/l的Cu，和對于每一物流來說，各自的流速為1000m3/h。表2的第二和第三行示出了對于單獨的浸提液來說，計算機模擬這些條件的結(jié)果。
表2與單獨地處理高和低等級浸提液相比，處理結(jié)合的浸提液時，串并聯(lián)的銅溶劑萃取裝置的結(jié)果
表2的結(jié)果表明，獨立地處理高等級物流和低等級物流所需的全部試劑比處理結(jié)合的浸提液所需的試劑量僅僅大0.10％體積，19.2％體積相對于19.1體積％。
在這一實例中，獨立地處理高和低等級物流的優(yōu)勢是應(yīng)用到部分浸提過的礦石上的萃余液具有僅僅0.063g/l Cu，而處理結(jié)合的浸提液時應(yīng)用到部分浸提過的礦石上的萃余液具有0.24g/l Cu。因此，在將不被回收的浸提過的礦石內(nèi)殘留的銅的含量下降。盡管0.177g/lCu的水相中下降的銅含量可能看起來相當(dāng)小，但當(dāng)在浸提過的礦石內(nèi)殘留的非常大體積的浸提液將到達數(shù)百萬立方米時，銅的總量將是顯著的。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員要理解，可在沒有脫離本發(fā)明寬的概念的情況下對以上所述的實施方案進行改變。因此，要理解，本發(fā)明不限于所公開的特定實施方案，但擬覆蓋在通過所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的改性。
權(quán)利要求
1.由堆攤浸提和/或堆積浸提含金屬有用成分的礦石回收一種或更多種金屬有用成分的改進方法，該方法包括(a)提供通過堆攤浸提或堆積浸提含第一金屬有用成分的新鮮的高等級礦石獲得的高等級浸提液；(b)對高等級浸提液進行第一金屬有用成分的第一溶劑萃取，并使用所得第一含水萃余液，浸提新鮮的高等級礦石；(c)提供通過堆攤浸提或堆積浸提第一金屬有用成分的部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石獲得的低等級浸提液；和(d)獨立于第一金屬有用成分的第一溶劑萃取，對低等級浸提液進行第一金屬有用成分的第二溶劑萃取，并使用所得獨立的第二含水萃余液，浸提部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石；其中第一和第二含水萃余液在應(yīng)用到它們各自的礦石中以供浸提之前沒有互混。
2.權(quán)利要求1的方法，其中第一和第二萃余液在應(yīng)用到它們各自的礦石中以供浸提之前互混，條件是應(yīng)用到新鮮的高等級礦石中的含水萃余液包括至少60％體積的第一含水萃余液，和應(yīng)用到部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石中的含水萃余液包括至少60％體積的第二含水萃余液。
3.權(quán)利要求2的方法，其中應(yīng)用到新鮮的高等級礦石中的含水萃余液包括至少80％體積的第一含水萃余液，和應(yīng)用到部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石中的含水萃余液包括至少80％體積的第二含水萃余液。
4.權(quán)利要求1的方法，其中高等級浸提液來自于堆積浸提新鮮的高等級礦石，和低等級浸提液來自于堆積浸提部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石。
5.權(quán)利要求1的方法，其中高等級浸提液來自于堆積浸提新鮮的高等級礦石，和低等級浸提液來自于堆攤浸提部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石。
6.權(quán)利要求1的方法，其中高等級浸提液來自于堆攤浸提新鮮的高等級礦石，和低等級浸提液來自于堆積浸提部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石。
7.權(quán)利要求1的方法，其中高等級浸提液來自于堆攤浸提新鮮的高等級礦石，和低等級浸提液來自于堆攤浸提部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石。
8.權(quán)利要求1的方法，其中金屬有用成分選自銅、鋅、鈷和鎳。
9.權(quán)利要求1的方法，其中第一金屬有用成分是銅。
10.權(quán)利要求1的方法，其中浸提液包括選自硫酸、鹽酸和硝酸中的浸提劑。
11.權(quán)利要求10的方法，其中浸提劑是硫酸。
12.權(quán)利要求1的方法，其中從第二含水萃余液中回收第二金屬有用成分。
13.權(quán)利要求12的方法，其中第二金屬有用成分是鈷。
14.由堆攤浸提和/或堆積浸提含金屬有用成分的礦石回收一種或更多種金屬有用成分的改進方法，該方法包括(a)提供通過堆攤浸提或堆積浸提含第一金屬有用成分的新鮮的高等級礦石獲得的高等級浸提液；(b)對高等級浸提液進行第一金屬有用成分的第一溶劑萃取，并使用所得第一含水萃余液，浸提新鮮的高等級礦石；(c)提供通過堆攤浸提或堆積浸提第一金屬有用成分的部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石獲得的低等級浸提液；和(d)獨立于第一金屬有用成分的第一溶劑萃取，對低等級浸提液進行第一金屬有用成分的第二溶劑萃取，并使用所得獨立的第二含水萃余液，浸提部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石；其中第一和第二萃余液在應(yīng)用到它們各自的礦石中以供浸提之前互混，條件是應(yīng)用到新鮮的高等級礦石中的含水萃余液包括至少70％體積的第一含水萃余液，和應(yīng)用到部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石中的含水萃余液包括至少70％體積的第二含水萃余液。
15.權(quán)利要求14的方法，其中應(yīng)用到新鮮的高等級礦石中的含水萃余液包括至少90％體積的第一含水萃余液，和應(yīng)用到部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石中的含水萃余液包括至少90％體積的第二含水萃余液。
16.權(quán)利要求14的方法，其中金屬有用成分選自銅、鋅、鈷和鎳。
17.權(quán)利要求14的方法，其中第一金屬有用成分是銅。
18.權(quán)利要求14的方法，其中浸提液包括選自硫酸、鹽酸和硝酸中的浸提劑。
19.權(quán)利要求18的方法，其中浸提劑是硫酸。
20.權(quán)利要求14的方法，其中從第二含水萃余液中回收第二金屬有用成分。
21.權(quán)利要求20的方法，其中第二金屬有用成分是鈷。
22.由堆攤浸提和/或堆積浸提含金屬有用成分的礦石回收第二金屬有用成分的改進方法，該方法包括(a)提供通過堆攤浸提或堆積浸提含第一金屬有用成分的新鮮的高等級礦石獲得的高等級浸提液；(b)對高等級浸提液進行第一金屬有用成分的第一溶劑萃取，并使用所得第一含水萃余液，浸提新鮮的高等級礦石；(c)獨立于(a)和(b)，提供通過堆攤浸提或堆積浸提第一金屬有用成分的部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石獲得的低等級浸提液；和(d)獨立于第一萃取，對低等級浸提液進行第一金屬有用成分的第二溶劑萃?。?e)對所有或者一部分所得單獨的第二含水萃余液進行第二金屬有用成分的回收工藝，和(e)使用第二萃余液的沒有進行過第二金屬有用成分回收處理的部分，浸提部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石，其中第一和第二含水萃余液在應(yīng)用到它們各自的礦石中以供浸提之前沒有互混。
23.權(quán)利要求22的方法，其中第一和第二萃余液在應(yīng)用到它們各自的礦石中以供浸提之前互混，條件是應(yīng)用到新鮮的高等級礦石中的含水萃余液包括至少70％體積的第一含水萃余液，和應(yīng)用到部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石中的含水萃余液包括至少70％體積的第二含水萃余液。
全文摘要
本發(fā)明提供由堆攤浸提和/或堆積浸提含金屬有用成分的礦石回收一種或更多種金屬有用成分的改進方法，該方法包括(a)提供通過堆攤浸提或堆積浸提含第一金屬有用成分的新鮮的高等級礦石獲得的高等級浸提液；(b)對高等級浸提液進行第一金屬有用成分的第一溶劑萃取，并使用所得第一含水萃余液，浸提新鮮的高等級礦石；(c)提供通過堆攤浸提或堆積浸提第一金屬有用成分的部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石獲得的低等級浸提液；和(d)獨立于第一金屬有用成分的第一溶劑萃取，對低等級浸提液進行第一金屬有用成分的第二溶劑萃取，并使用所得獨立的第二含水萃余液，浸提部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石；其中第一和第二含水萃余液在應(yīng)用到它們各自的礦石中以供浸提之前沒有互混?；蛘?，第一和第二萃余液在應(yīng)用到它們各自的礦石中以供浸提之前互混，條件是應(yīng)用到新鮮的高等級礦石中的含水萃余液包括至少60％體積的第一含水萃余液，和應(yīng)用到部分浸提過的礦石或新鮮的低等級礦石中的含水萃余液包括至少60％體積的第二含水萃余液。
文檔編號C22B19/00GK101035916SQ200580033720
公開日2007年9月12日 申請日期2005年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月4日
發(fā)明者G·A·科爾多斯基, A·尼斯比特, H·C·海因 申請人:科寧知識產(chǎn)權(quán)管理有限公司