本申請要求于2014年9月12日提交的名稱為“SYSTEM AND METHOD FOR ENHANCED METAL RECOVERY DURING ATOSPHERIC LEACHING OF METAL SULFIDES”的共同未決的美國臨時專利申請第62/050,039號的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，為了任何和所有目的其內(nèi)容通過引用整體并入本文，如在本文中完全闡述。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實施方式涉及用于提高從金屬硫化物礦石中提取的金屬值的設(shè)備、流程和方法。具體地，公開了用于增加在常壓或基本常壓的氧化浸出中的金屬回收的系統(tǒng)和方法。還公開了用于增加金屬硫化物的堆浸過程中的金屬回收的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

由于氧化浸出期間的表面鈍化效應(yīng)，粗金屬硫化物(例如，黃銅礦、砷黝銅礦和硫砷銅礦)常壓浸出的現(xiàn)有和過去的方法可能遭受緩慢的反應(yīng)動力學(xué)和差的金屬回收。當(dāng)元素硫產(chǎn)物層的生長阻塞被浸出的顆粒的表面時，發(fā)生表面鈍化。硫反應(yīng)產(chǎn)物層作為物理屏障，阻礙了反應(yīng)物和產(chǎn)物從反應(yīng)平面的輸送。

許多因素可通過改變產(chǎn)品層的孔隙率和/或彎曲度來增強(qiáng)硫產(chǎn)物對金屬溶解的有害影響。這些因素單獨地或共同地包括晶相轉(zhuǎn)變、部分熔融和重結(jié)晶或完全晶體熔融。鈍化效應(yīng)的范圍將取決于反應(yīng)介質(zhì)的溫度和反應(yīng)區(qū)的溫度，其可能不同于總的系統(tǒng)溫度。該溫度差可在整個浸出過程中持續(xù)，或者它可能是暫時的。

其他的鈍化機(jī)理可包括形成對于進(jìn)一步的陽極溶解反應(yīng)耐受的非化學(xué)計量、金屬缺失的硫化物相。此外，如果金屬硫化物的溶解經(jīng)由電化學(xué)氧化還原機(jī)理發(fā)生，則陽極溶解步驟將取決于反應(yīng)平面處的pH和氧化還原電位。

本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的許多因素可能使得難以保持最佳的氧化還原電位并從而在最大溶解速率下實現(xiàn)完全的金屬回收。在一些情況下，由于在泡沫浮選期間使用的殘余起泡劑，粗金屬硫化物的浸出也可能經(jīng)歷緩慢的反應(yīng)動力學(xué)和差的金屬回收。殘余的起泡劑可以存在于被浸出的顆粒上并干擾表面浸出化學(xué)。

過去已經(jīng)嘗試了許多方法，以通過采用浸出催化劑來提高金屬浸出速率。一種方法建議通過經(jīng)由細(xì)顆粒碳涂覆電阻性反應(yīng)產(chǎn)物層來增加經(jīng)過該層的電子傳輸來解決鈍化問題(參見例如US-4,343,773)。此外，用于解決鈍化的更新提出的方法(US-2012/0279357)依賴于添加活性炭催化劑以提高含砷硫化銅的浸出速率。還有其它方法已經(jīng)使用銀基催化浸出系統(tǒng)來提高酸性硫酸鐵介質(zhì)中的銅溶解速率(J.D.Miller,P.J.McDonough and P.J.Portillo,Electrochemistry in Silver Catalyzed Ferric Sulfate Leaching of Chalcopyrite,in Process and Fundamental Considerations of Selected Hydrometallurgical Systems,M.C.Kuhn,Ed.,SME-AIME,New York,pp.327-338,1981)，而其他方法已經(jīng)使用銀活化黃鐵礦來實現(xiàn)類似的結(jié)果(US-8,795,612)。申請人最近還提出了用于增強(qiáng)含銅硫化物礦物浸出的方法和工藝，其在浸出過程中利用微波輻射以抵抗鈍化對浸出的不利影響(WO2014074985A1)。

還有一些人已經(jīng)采用硫酸銅精礦的預(yù)浸出超細(xì)研磨(即，機(jī)械活化)以實現(xiàn)快速的研磨后浸出動力學(xué)。US-5,993,635描述了一種從硫化物-礦物組合物中回收銅的方法，其包括將浸出原料超細(xì)研磨至約5μm的P80的步驟(參見US-5,993,635中的實施例3)。雖然在10小時內(nèi)小規(guī)模地實現(xiàn)了95％或更大的銅溶解，但在浸出進(jìn)料是低等級金屬精礦的那些情況下，在浸出之前研磨至這樣小的粒徑并不總是經(jīng)濟(jì)的。

還有，一些人已經(jīng)在所謂的分批機(jī)械-化學(xué)浸出方法中結(jié)合了超細(xì)磨碎和浸出，該分批機(jī)械-化學(xué)浸出方法是不提供連續(xù)下游流動的循環(huán)分批方法。此外，所有現(xiàn)有技術(shù)的方法都需要過大的能量輸入以實現(xiàn)來自黃銅礦的顯著水平的銅溶解。雖然已經(jīng)證明實現(xiàn)80％銅提取的浸出時間短至1小時，但是該方法難以適應(yīng)大規(guī)模商業(yè)操作(D.A.Rice,J.R.Cobble,and D.R.Brooks,Effects of Turbo-milling Parameters on the Simultaneous Grinding and Ferric Sulfate Leaching of Chalcopyrite,RI 9351,US Bureau of Mines,1991)。此外，由于在高元素硫含量下的鈍化，不能實現(xiàn)超過95-97％的銅回收。

如前所述，大比能的應(yīng)用和消耗使得在機(jī)械化學(xué)方法中的全面工業(yè)金屬回收的經(jīng)濟(jì)可行性不切實際。

發(fā)明目的

因此，一些實施方式的目的是通過在氧化浸出之前使用還原活化步驟來改善浸出動力學(xué)和金屬回收。氧化浸出優(yōu)選在常壓或基本常壓的金屬硫化物浸出回路中進(jìn)行。

一些實施方式的另一目的是減少和/或消除向浸出回路中添加多余的試劑或多種試劑的需要，這可能花費額外的錢購買、運輸和進(jìn)料；和/或可能負(fù)面影響下游的SX/EW系統(tǒng)。

一些實施方式的另一個目的是在氧化浸出過程之前提供還原活化。還原活化導(dǎo)致晶格變形，并通過轉(zhuǎn)化為一個或多個過渡的亞穩(wěn)態(tài)非化學(xué)計量的二元金屬硫化物相而改變浸出顆粒內(nèi)的電化學(xué)性質(zhì)。

根據(jù)一些實施方式的另外的目的，堆浸操作的效率可以通過在堆浸之前或在礦石堆積之后但在氧化浸出之前還原處理礦石來提高。

根據(jù)一些實施方式的另外的目的，生物浸出操作的效率可以通過在生物浸出之前通過還原處理礦石以便經(jīng)由亞穩(wěn)定、非化學(xué)計量的二元金屬硫化物相的生成而產(chǎn)生晶格轉(zhuǎn)變和/或晶格變形來提高。

根據(jù)一些實施方式的另外的目的，罐或桶浸出操作的效率可以通過在罐或桶浸出之前還原活化礦石來提高。

一些實施方式的另一個目的是通過在氧化浸出之前使用活化技術(shù)來減輕機(jī)械和/或電化學(xué)鈍化的影響(例如，經(jīng)由還原活化)。

一些實施方式的另一個目的是通過在氧化浸出期間采用機(jī)械化學(xué)/物理化學(xué)活化技術(shù)來減輕機(jī)械和/或電化學(xué)鈍化的影響。

從本文的附圖和描述中，本發(fā)明的這些和其它目的將是顯而易見的。盡管本發(fā)明的每個目的被認(rèn)為是通過本發(fā)明的至少一個實施方式來實現(xiàn)的，但是不一定需要本發(fā)明的任何一個實施方式實現(xiàn)本發(fā)明的所有目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

公開了在金屬硫化物的常壓或基本常壓浸出中提高金屬浸出動力學(xué)和金屬回收的方法。在一些實施方式中，該方法可包括以下步驟：(a)生產(chǎn)浮選精礦；(b)在還原條件下處理精礦以生產(chǎn)活化的精礦；和(c)隨后通過氧化溶解處理活化的精礦以提取金屬值。

在一些實施方式中，還原活化的精礦可以包含由黃銅礦組成的顆粒，其中的雜質(zhì)可以包括黃鐵礦和硅酸鹽。在一些實施方式中，活化的精礦還包括輝鉬礦和/或貴金屬。

所述方法可以進(jìn)一步包括如步驟(c)中所述使活化的精礦經(jīng)受氧化浸出過程的步驟。在一些實施方式中，活化的精礦可以包含具有外部類銅藍(lán)礦物相的黃銅礦顆粒。

在一些實施方式中，經(jīng)由氧化溶解實現(xiàn)從活化的精礦中提取大于95％的金屬值的時間可小于6小時。在一些實施方式中，通過氧化溶解實現(xiàn)大于95％金屬提取的時間可小于5小時，或介于2.5至4小時。

在一些實施方式中，還原活化回路可以包括以下的一種或多種：攪拌釜式反應(yīng)器、剪切釜式反應(yīng)器及其各種組合。

在一些實施方式中，還原活化回路可以保持在200mV(SHE)和650mV(SHE)之間，例如200mV(SHE)和450mV(SHE)之間的氧化還原電位。在一些實施方式中，氧化浸出回路可以保持在600mV(SHE)和800mV(SHE)之間，例如650mV(SHE)和750mV(SHE)之間的氧化還原電位。

在一些實施方式中，氧化浸出活化的精礦的步驟可以進(jìn)一步包括多個攪拌釜式反應(yīng)器與一個或多個剪切釜式反應(yīng)器的組合。在一些實施方式中，氧化浸出反應(yīng)器可以與剪切釜式反應(yīng)器(一個或多個)串聯(lián)布置。在一些實施方式中，氧化性攪拌釜式反應(yīng)器可以與剪切釜式反應(yīng)器并聯(lián)布置。在一些實施方式中，氧化性攪拌釜式反應(yīng)器可以與剪切釜式反應(yīng)器串聯(lián)和并聯(lián)布置。

在一些實施方式中，單個剪切釜式反應(yīng)可在多個氧化性攪拌釜式反應(yīng)器之間共享。在一些實施方式中，所述方法可以進(jìn)一步包括使用至少一個還原活化反應(yīng)器將金屬硫化物精礦中的大部分金屬硫化物顆粒轉(zhuǎn)化/轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨牡V物相。

還公開了金屬回收流程。該金屬回收流程可以包括：(a)硫化物濃縮器，其包括用于產(chǎn)生金屬硫化物精礦的浮選回路；和(b)常壓或基本常壓的金屬硫化物浸出回路。該常壓或基本常壓的金屬硫化物浸出回路可以包括：(i)還原活化過程，(ii)和隨后的氧化浸出過程，用于經(jīng)由溶解從活化的精礦中回收至少一種金屬值。

在一些實施方式中，還原活化回路可以在pH控制下保持在200mV(SHE)和650mV(SHE)之間的氧化還原電位，并且以產(chǎn)生還原活化的金屬硫化物產(chǎn)品這樣的方式維持pH和氧化還原的組合。

在一些實施方式中，氧化浸出回路可以維持在低于約1.0的pH和600mV(SHE)至800mV(SHE)之間的氧化還原電位，或者維持在小于約1.0的pH和比還原活化回路的氧化還原電位更高的氧化還原電位的組合。在一些實施方式中，該流程還可包括可操作地連接到多個氧化性攪拌釜式反應(yīng)器的一個或剪切釜式反應(yīng)器。

還公開了從金屬硫化物顆粒中提取金屬的方法。根據(jù)一些優(yōu)選的實施方式，該方法可以包括以下步驟：(還原性地)通過銅復(fù)分解反應(yīng)活化金屬硫化物顆粒，從而將部分金屬硫化物顆粒從粗金屬硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榉腔瘜W(xué)計量的亞穩(wěn)態(tài)二元-金屬硫化物相；和從活化的金屬硫化物顆粒中提取金屬。進(jìn)行向亞穩(wěn)態(tài)非化學(xué)計量的二元金屬硫化物相的轉(zhuǎn)化，以便基本上遍及整個活性顆粒引入點缺陷。

根據(jù)一些優(yōu)選的實施方式，從活化的金屬硫化物顆粒中提取金屬的步驟可以包括氧化浸出過程。根據(jù)一些實施方式，經(jīng)由銅復(fù)分解轉(zhuǎn)變?yōu)檫^渡的非化學(xué)計量的亞穩(wěn)態(tài)二元金屬硫化物相的部分金屬硫化物顆粒可以小于金屬硫化物顆粒重量的約一半或小于其體積的約一半。根據(jù)一些實施方式，所轉(zhuǎn)變的部分金屬硫化物顆粒的量可以小于金屬硫化物顆粒重量的約四分之一或小于其體積的約四分之一。根據(jù)一些實施方式，所轉(zhuǎn)變的部分金屬硫化物顆粒的量可以小于金屬硫化物顆粒重量的約十分之一或小于其體積的約十分之一，例如，所述顆粒重量或體積的約2-8％，不限于此。

根據(jù)一些實施方式，活化金屬硫化物顆粒的步驟可以在約200至約650mV(SHE)范圍的還原環(huán)境中進(jìn)行，同時進(jìn)行pH控制。根據(jù)一些實施方式，在金屬硫化物顆粒的還原性預(yù)處理/活化之后提取金屬的步驟可以通過堆浸法、桶浸法、槽浸法、傾倒浸法、生物浸法或其組合進(jìn)行，但不限于此；其中過渡的非化學(xué)計量的亞穩(wěn)態(tài)二元金屬硫化物相可改善金屬的浸出動力學(xué)和/或回收。

在一些實施方式中，所述方法還可以包括以下步驟：在活化之前，分析金屬硫化物精礦，以確定鈍化次生金屬硫化物邊緣是否以足以抑制金屬硫化物顆粒活化的量存在；并且隨后如果確定鈍化次生金屬硫化物邊緣的量足以抑制金屬硫化物顆粒的活化，則將精礦的平均粒徑減小到足夠的程度。在這點上，可優(yōu)化活化步驟，并且可改善金屬從金屬硫化物顆粒的釋放。根據(jù)一些實施方式，分析金屬硫化物精礦的步驟可以使用礦物分析儀進(jìn)行。根據(jù)一些實施方式，該方法還可以包括使用由礦物分析儀收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行粒子映射或釋放分析的步驟。根據(jù)一些實施方式，降低平均粒徑的步驟可以包括研磨，直到鈍化次生金屬硫化物邊緣的量小于約25％。根據(jù)一些實施方式，降低平均粒徑的步驟可包括研磨，直到鈍化次生金屬硫化物邊緣的量小于約10％。根據(jù)一些實施方式，降低平均粒徑的步驟可以包括研磨，直到鈍化次生金屬硫化物邊緣的量小于約5％。根據(jù)一些實施方式，多于約5％的粗金屬硫化物的表面可含鈍化次生金屬硫化物邊緣。根據(jù)一些實施方式，多于約10％的粗金屬硫化物的表面可含鈍化次生金屬硫化物邊緣。根據(jù)一些實施方式，多于約25％的粗金屬硫化物的表面可含鈍化次生金屬硫化物邊緣。根據(jù)一些實施方式，粗金屬硫化物相可以包含黃銅礦。

還公開了浸出金屬硫化精礦的方法。該方法優(yōu)選地包括以下步驟：在第一氧化還原電位下處理金屬硫化物精礦，以產(chǎn)生包含非化學(xué)計量的亞穩(wěn)態(tài)(例如，過渡態(tài))二元金屬硫化物相的還原活化金屬硫化物精礦；以及經(jīng)由氧化溶解從還原處理的金屬硫化物精礦中浸出金屬。

根據(jù)一些實施方式，非化學(xué)計量的亞穩(wěn)態(tài)二元金屬硫化物相占活化顆粒的小于約50wt％或小于約50vol％。根據(jù)一些實施方式，非化學(xué)計量的亞穩(wěn)態(tài)二元金屬硫化物相占活化顆粒的小于約25wt％或小于約25vol％。根據(jù)一些實施方式，非化學(xué)計量的亞穩(wěn)態(tài)二元金屬硫化物相占活化顆粒的小于約10wt％或小于約10vol％。

根據(jù)一些實施方式，氧化溶解發(fā)生在處于大于活化顆粒的靜電位的第二氧化還原電位下的氧化性攪拌釜式反應(yīng)器中。根據(jù)一些實施方式，第一氧化還原電位在約200至約650mV(SHE)的范圍內(nèi)。根據(jù)一些實施方式，第二氧化還原電位在約600至約800mV(SHE)的范圍內(nèi)。

根據(jù)一些實施方式，金屬硫化物濃精礦包擴(kuò)黃銅礦。根據(jù)一些實施方式，氧化溶解在剪切釜式反應(yīng)器中進(jìn)行；其中反應(yīng)器可以選自以下的至少一個：攪拌介質(zhì)反應(yīng)器(即，SMRt反應(yīng)器)，包擴(kuò)一個或多個高剪切葉輪和/或泵送葉片的高剪切攪拌反應(yīng)器，以及包括高剪切轉(zhuǎn)子和定子的高剪切反應(yīng)器。

根據(jù)一些實施方式，所述方法可以進(jìn)一步包括在約6小時內(nèi)通過以約2千瓦/立方米至約100千瓦/立方米的功率密度操作剪切釜式反應(yīng)器來浸出大于80％的金屬。根據(jù)一些實施方式，所述方法可以包括在約6小時內(nèi)通過以約5千瓦/立方米至約100千瓦/立方米的功率密度操作剪切釜式反應(yīng)器來浸出大于95％的金屬。

根據(jù)一些實施方式，所述方法可以包括在約6小時內(nèi)通過以約5千瓦/立方米至約20千瓦/立方米的功率密度操作剪切釜式反應(yīng)器來浸出大于98％的金屬。根據(jù)一些實施方式，所述方法可以包括在約6小時內(nèi)通過以約20千瓦/立方米至約100千瓦/立方米的功率密度操作剪切釜式反應(yīng)器來浸出大于95％的金屬。在一些優(yōu)選的實施方式中，從金屬硫化物中浸出的金屬是銅。

還公開了從金屬硫化物顆粒中提取金屬的方法。所述方法可以包括以下步驟：通過將部分金屬硫化物顆粒從粗金屬硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨亩饘倭蚧锵鄟砘罨饘倭蚧镱w粒；然后通過氧化浸出過程從活化的金屬硫化物中提取金屬。

根據(jù)一些優(yōu)選的實施方式，活化的金屬硫化物顆粒的氧化浸出可以通過物理化學(xué)過程進(jìn)一步增強(qiáng)。所述方法可以包括金屬硫化物顆粒的氧化浸出，其經(jīng)由物理化學(xué)機(jī)理基本上減少了金屬硫化物顆粒的電化學(xué)鈍化和機(jī)械鈍化。根據(jù)一些實施方式，物理化學(xué)機(jī)理可以包括使用剪切過程和攪拌釜式浸出過程。根據(jù)一些實施方式，剪切過程可以包括機(jī)械洗滌、研磨、磨損或其組合。根據(jù)一些實施方式，剪切過程可以使用選自以下的至少一種的剪切釜式反應(yīng)器：攪拌介質(zhì)反應(yīng)器(SMRt反應(yīng)器)，包括一個或多個高剪切葉輪和/或泵送葉片的高剪切攪拌反應(yīng)器，以及包括高剪切轉(zhuǎn)子和定子的高剪切反應(yīng)器。根據(jù)一些實施方式，所述剪切過程可以在攪拌釜式浸出過程之后進(jìn)行。根據(jù)一些實施方式，所述剪切過程在攪拌釜式浸出過程之前進(jìn)行。根據(jù)一些實施方式，所述剪切過程可以與攪拌釜式浸出過程串聯(lián)和/或并聯(lián)進(jìn)行。根據(jù)一些實施方式，所述攪拌釜式浸出過程和所述剪切釜式反應(yīng)器可以經(jīng)由流通連續(xù)線性過程進(jìn)行。

根據(jù)一些實施方式，攪拌釜式反應(yīng)器可以在常壓下操作，并且剪切釜式反應(yīng)器可以基本上在常壓之上或常壓操作。

根據(jù)一些實施方式，剪切釜式反應(yīng)器可以在約1至約10巴的氧過壓壓力下操作。根據(jù)一些實施方式，金屬硫化物顆粒可以在攪拌釜式反應(yīng)器中駐留大于其總駐留時間的約80-95％。根據(jù)一些實施方式，金屬硫化物顆粒可以在攪拌釜式反應(yīng)器中駐留小于其總駐留時間的約10-20％。根據(jù)一些實施方式，剪切過程可以包括通過使用酸、三價鐵、氣態(tài)O₂、空氣或其組合同時控制pH和氧化還原電位。

根據(jù)一些實施方式，潤濕劑可以用于控制起泡。潤濕劑可以包括聚合物電解質(zhì)、聚合物絮凝劑或多種聚合物電解質(zhì)和聚合物絮凝劑中的一種或多種。

根據(jù)一些實施方式，濕潤劑可以有利地用于將來自氧化浸出過程的浸出尾礦中的殘留金屬的量減少至小于1wt％，更有利地小于0.8wt％，更有利地小于0.5wt％。

根據(jù)一些實施方式，一個或多個剪切釜式反應(yīng)器可以可操作地連接至多個攪拌釜式反應(yīng)器，其中金屬硫化物顆粒在一個或多個剪切釜式反應(yīng)器中的總體停留時間可取決于在氧化浸出過程中的總停留時間。在一個或多個剪切釜式反應(yīng)器內(nèi)的停留時間還將取決于攪拌釜式反應(yīng)器的組合體積與剪切反應(yīng)器的組合體積之間的體積比。優(yōu)選的體積比不等于1。根據(jù)一些實施方式，剪切釜式反應(yīng)器與攪拌釜式反應(yīng)器的體積比可以在約1:10至約1:150之間。

根據(jù)一些實施方式，當(dāng)在低于元素硫的熔點的溫度下操作時，可以在小于10小時內(nèi)實現(xiàn)約90％或更高的金屬回收。根據(jù)一些實施方式，該方法可以進(jìn)一步包括在還原活化和氧化浸出之前將精礦超細(xì)研磨至40微米或更細(xì)的P95。

附圖說明

為了補(bǔ)充正在進(jìn)行的描述，并且為了幫助更好地理解本發(fā)明的特征，示出優(yōu)選的處理裝置及使用該裝置的方法的一組附圖作為本說明書的組成部分附于本說明書，其中以下以說明性和非限制性的特點描述。應(yīng)當(dāng)理解，附圖中使用的相同附圖標(biāo)記(如果使用任何)可以標(biāo)識相同的部件。

圖1是示出可以采用本發(fā)明的某些實施方式的非限制性、示例性流程的示意圖。

圖2是更詳細(xì)地示出圖1所示的非限制性、示例性流程的一部分的示意圖，其中還原活化/預(yù)處理步驟可以在氧化性常壓(或基本常壓)金屬硫化物浸出過程之前進(jìn)行。

圖3是示出根據(jù)一些實施方式在氧化性常壓(或基本常壓)金屬硫化物浸出之前提供還原活化步驟的系統(tǒng)和方法的示意圖。

圖4是示出使用可以在堆浸操作中采用還原活化和/或還原預(yù)處理步驟的系統(tǒng)和方法的示意圖。

圖5提出了根據(jù)一些實施方式用于增強(qiáng)從金屬硫化物的金屬回收和/或用于增強(qiáng)金屬硫化物的浸出動力學(xué)的方法，其可用于各種形式的浸出，包括但不限于桶浸、槽浸、堆浸、生物浸出和/或類似，但不限于此。

圖6提出了根據(jù)一些實施方式用于增強(qiáng)從金屬硫化物的金屬回收和/或用于增強(qiáng)金屬硫化物的浸出動力學(xué)的方法；特別是用于浸出金屬硫化物精礦。

圖7提出了根據(jù)一些實施方式的用于增強(qiáng)從金屬硫化物的金屬回收和/或用于增強(qiáng)金屬硫化物的浸出動力學(xué)的方法；特別是用于堆浸金屬硫化礦石。

圖8提出了在氧化性金屬硫化物浸出回路內(nèi)的剪切釜式反應(yīng)器和多個攪拌釜式反應(yīng)器的若干示例性和非限制性布置。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供圖8中描繪的具體布置僅僅是為了說明在同一圖中的剪切釜式反應(yīng)器和攪拌釜式反應(yīng)器之間的幾種不同的可能的合作結(jié)構(gòu)關(guān)系，且因此變形的實施方式不應(yīng)限于所示的具體配置。因此，預(yù)期的實施方式可以少至所示的具體配置之一來實施；預(yù)期的實施方式可以多于所示的具體配置之一來實施；預(yù)期實施方式可以包含所示的具體配置的任何模式或順序；并且預(yù)期的實施方式可以冗余地包含一個或多個具體配置，而不限于此。

在下文中，將參考附圖結(jié)合示例性、非限制性實施方式更詳細(xì)地描述本發(fā)明。

具體實施方式

附圖中所示的非限制性實施方式的以下描述在本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且絕不旨在限制本文公開的發(fā)明、它們的應(yīng)用或使用。

如圖1中示意性所示，本發(fā)明的實施方式可以包括具有單元操作12的金屬回收流程10。單元操作12可以包括硫化物濃縮器回路100下游的常壓或基本常壓的金屬硫化物浸出回路200，但不限于此。沒有示出外圍流程操作，特別是礦物處理領(lǐng)域技術(shù)人員已知的的這些方法。

在一些優(yōu)選的實施方式中，大部分或全部氧化浸出可以在常壓條件下發(fā)生。在一些實施方式中，少量的氧化浸出(例如，在一個或多個任選但優(yōu)選的剪切釜式反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生的浸出)可以在常壓條件或任選地在高于常壓條件下發(fā)生。

在一些優(yōu)選的實施方式中，大多數(shù)的累積浸出時間可以在常壓條件下發(fā)生，并且最小量的累積浸出時間可以在高于常壓的條件發(fā)生。例如，在一些非限制性的實施方式中，氧化浸出反應(yīng)器202，諸如圖2、3和8中所示的，可以包括一個或多個連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器(CSTR)。剪切釜式反應(yīng)器可以包括一個或多個封閉的攪拌介質(zhì)反應(yīng)器，其優(yōu)選地被設(shè)置為是加壓的(例如，至1-20巴、1-10巴、1-5巴、約5巴或類似)，接收氧氣、含氧氣體，和/或包含研磨介質(zhì)，但不限于此。

在一些實施方式中，剪切釜式反應(yīng)器212可以包括一個或多個封閉的高剪切攪拌反應(yīng)器，其被設(shè)置為是加壓的(例如，至1-20巴、1-10巴、1-5巴、約5巴或類似)，接收氧氣，和/或通過使用一個或多個高剪切葉輪和/或泵送葉片來賦予剪切，而不限于此。在一些實施方式中，高剪切葉輪可以選自：Cowles分散器葉片、鋸片混合葉輪、分散葉片、鋸齒分散葉片、成角度的齒葉片、超剪切分散葉片、高流量分散葉片、轉(zhuǎn)子/定子及其組合，但不限于此。

在一些實施方式中，多個氧化浸出反應(yīng)器202可以并聯(lián)、串聯(lián)或其組合(如圖8所示)可操作地連接至剪切釜式反應(yīng)器212。在一些優(yōu)選的實施方式中，剪切釜式反應(yīng)器212串聯(lián)放置，即，置于兩個氧化性攪拌釜式反應(yīng)器202之間。

在一些優(yōu)選的實施方式中，剪切釜式反應(yīng)器212的體積可以相對小于氧化性攪拌釜式反應(yīng)器202的體積。在一些優(yōu)選的實施方式中，剪切釜式反應(yīng)器212消耗的能量可相對大于氧化性攪拌釜式反應(yīng)器202消耗的能量。

在一些實施方式(未示出)中，一個或多個剪切釜式反應(yīng)器212可以從常壓或基本常壓的金屬硫化物浸出回路200中一起省略。這種布置能有利地用于這樣的情況，其中高等級精礦首先在還原活化和下游的氧化浸出之前研磨至超細(xì)尺寸分布。

如果一個或多個單獨的剪切釜式反應(yīng)器212與多個氧化性攪拌釜式反應(yīng)器202組合使用，則可以在氧化浸出過程中采用漿料循環(huán)。

提供溶解的銅以使還原活化過程能夠進(jìn)行。提供的溶解銅的量應(yīng)足以完成從粗金屬硫化物到亞穩(wěn)態(tài)、非化學(xué)計量的二元金屬硫化物的所需轉(zhuǎn)化程度。完成活化處理所需的停留時間通常在約5至60分鐘之間。例如，大約10-45分鐘的停留時間，或大約15-30分鐘，諸如20分鐘的停留時間在轉(zhuǎn)移到下游氧化浸出步驟之前可以是足夠的。活化的金屬硫化物精礦116可以任選地在步驟216中再研磨，或者直接送入氧化浸出回路202。

在金屬硫化物精礦116的常壓或基本常壓浸出期間產(chǎn)生的浸出母液(PLS)204可以從氧化浸出回路200輸送至下游的溶劑萃取/電解沉積(SX/EW)回路或直接電解沉積(D/EW)過程。

提余液206可以從各自的下游溶劑萃取/電解沉積(SX/EW)回路或直接電解沉積(D/EW)過程再循環(huán)，并送回到氧化浸出回路200。在常壓或基本常壓的金屬硫化物浸出回路200中形成的浸出渣可以被送到貴金屬回收回路和/或最終到達(dá)浸出渣處置區(qū)域，如圖1所示。雖然未明確示出，但是硫浸出渣可以在內(nèi)部或外部處理/回收/除去，以產(chǎn)生硫酸，其可以重新供應(yīng)金屬回收流程10內(nèi)的浸出過程，諸如活化回路220和/或氧化202浸出回路。元素硫產(chǎn)生的制造硫酸也可以被送至另一單元操作，或者可以出售或分配在流程10之外，作為可銷售的副產(chǎn)品以幫助補(bǔ)償流程10的操作成本。

在一些實施方式中，排出流233可以從還原活化產(chǎn)物231的主流分離，如圖3所示。排出流233進(jìn)入固/液分離回路222，其可以包括諸如過濾器、增稠器、離心機(jī)、旋風(fēng)分離器、脫水篩或類似的設(shè)備，但不限于此。離開固/液分離回路222的固體部分224可以與在氧化浸出回路202中處理的活化精礦重新結(jié)合。離開固/液分離回路222的液體部分226可以進(jìn)入一個或多個下游過程，用于回收其它金屬或雜質(zhì)去除，但不限于此。

如本文所述，“還原活化”可以包括能夠?qū)⒅辽僖徊糠纸鲱w粒從第一礦物相轉(zhuǎn)化為過渡礦物相的任何復(fù)分解或預(yù)處理步驟、方法、系統(tǒng)或裝置。例如，“還原活化”預(yù)處理步驟或回路可以被設(shè)置為將浸出顆粒的外表面從粗金屬硫化物(例如，黃銅礦)轉(zhuǎn)變或轉(zhuǎn)化為不同于黃銅礦和銅藍(lán)的亞穩(wěn)態(tài)、非化學(xué)計量的二元金屬硫化物相。在一些實施方式中，還原活化步驟可以完全或部分地改變、干擾、損壞或改變晶格以充分地增強(qiáng)氧化溶解過程，由此可以在約6小時內(nèi)或更少的浸出時間達(dá)到約95％金屬回收。

在一些情況下，黃銅礦浸出顆粒可以在一個或多個還原浸出反應(yīng)器220中經(jīng)歷還原活化/還原預(yù)處理步驟，其中黃銅礦浸出顆粒的外表面產(chǎn)物層的至少一部分可以至少部分轉(zhuǎn)化為包括亞穩(wěn)態(tài)、非化學(xué)計量的二元金屬硫化物相的過渡礦物相，其中黃銅礦浸出顆粒未完全轉(zhuǎn)化為次生金屬硫化物相，例如銅藍(lán)。例如，小于約一半的每個顆粒可以轉(zhuǎn)化為所述過渡礦物相，以及更優(yōu)選地，小于約10％的每個顆粒、但大于50％的每個顆粒外表面可以轉(zhuǎn)化為所述過渡礦物相，因此，金屬硫化物精礦116在還原活化過程中的停留時間可以保持最小。

在一些情況下，活化可能需要轉(zhuǎn)化0.01至50％的粗硫化物；可選地可能需要轉(zhuǎn)化0.01至40％的粗金屬硫化物；或者可選地可能需要轉(zhuǎn)化0.01至30％的粗硫化物；或者可選地可能需要轉(zhuǎn)化0.01至20％的粗硫化物；或者可選地可能需要轉(zhuǎn)化0.01至10％的粗硫化物；例如，轉(zhuǎn)化少至2至8％的粗硫化物。進(jìn)行轉(zhuǎn)化為亞穩(wěn)態(tài)、非化學(xué)計量的二元金屬硫化物相的程度，以便基本上遍布整個活性顆粒引入點缺陷。

在一些情況下，氧化還原電位在還原活化過程中作為時間的函數(shù)或在各種還原浸出反應(yīng)器220內(nèi)變化。在一些情況下，還原過程可以包括與隨后氧化浸出期間保持的pH不同的pH。在一些情況下，還原活化可以包括與隨后的氧化浸出不同的氧化還原電位。例如，活化回路220內(nèi)測量的氧化還原電位可以落在約200mV(SHE)至約650mV(SHE)的范圍內(nèi)，其中部分黃銅礦浸提顆粒可以轉(zhuǎn)化為過渡礦物相，其包含亞穩(wěn)態(tài)、非化學(xué)計量的二元金屬硫化物相。氧化浸出回路內(nèi)測量的氧化還原電位可落在約600mV(SHE)至約800mV(SHE)的范圍內(nèi)。這些氧化還原電位可隨時間或根據(jù)精礦的組成和/或期望從精礦中回收的期望金屬值而改變或波動。

在一些實施方式中，金屬硫化物精礦116(例如，硫化銅精礦)可以包含殘余浮選試劑。在一些優(yōu)選的實施方式中，金屬硫化物包括黃銅礦(CuFeS₂)和/或銅藍(lán)(CuS)形式的銅。然而，應(yīng)當(dāng)知道，與金屬硫化物結(jié)合出現(xiàn)的其他含金屬礦物(例如，包括螺硫銀Ag₂S、輝銅礦Cu₂S、斑銅礦Cu₅FeS₄、硫砷銅礦Cu₃AsS₄、砷黝銅礦Cu₁₂As₄S₁₃、黝銅礦Cu₃SbS₃·x(Fe,Zn)₆Sb₂S₉、方鉛礦PbS、閃鋅礦ZnS、黃銅礦CuFeS₂、磁黃鐵礦Fe_1-xS、針硫鎳礦NiS、鎳黃鐵礦(Fe,Ni)₉S₈、辰砂HgS、雄黃AsS、雌黃As₂S₃、輝銻礦Sb₂S₃、黃鐵礦FeS₂、白鐵礦FeS₂、輝鉬礦MoS₂、孔雀石CuCO₃·Cu(OH)₂、藍(lán)銅礦2CuCO₃·Cu(OH)₂、赤銅礦Cu₂O、硅孔雀石CuO·SiO₂·2H₂O)可以使用在本公開的系統(tǒng)和方法中。

在一些實施方式中，部分常壓或基本常壓的金屬硫化物浸出回路200的部分，諸如多個氧化浸出反應(yīng)器202，可以保持在低于約1.8的pH(例如，在0.5的pH和約1.2的pH之間)。

在一些優(yōu)選的實施方式中，常壓或基本常壓的金屬硫化物浸出200可以保持在低于元素硫的熔點的溫度，以控制浸出顆粒的鈍化。

應(yīng)當(dāng)知道，本文詳細(xì)示出和描述的具體特征、過程和益處本質(zhì)上是純示例性的，并且不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍。例如，在本文中使用以及在本文參考的相關(guān)共同未決申請中，術(shù)語“常壓浸出”可包括在非常小的壓力下浸出，所述壓力接近但不完全是環(huán)境的。換言之，盡管最優(yōu)選地“常壓”浸出在完全對空氣開放下進(jìn)行，但是本發(fā)明人預(yù)期，使用本發(fā)明概念的一些最佳浸出模式可以包括使用對空氣開放的多個攪拌釜式反應(yīng)器202，和可以是加壓的一個或多個更小的剪切釜式反應(yīng)器212(例如，至1-10巴)，以克服氧傳遞限制。因此，氧化性金屬硫化物浸出200的一些部分可以在輕微壓力下(例如，在帶蓋或可加壓容器中)或完全常壓(例如，在多個非加壓攪拌釜式反應(yīng)器中)進(jìn)行。

進(jìn)一步預(yù)期在優(yōu)選的實施方式中，金屬硫化物浸出顆粒的累積氧化浸出時間的大部分(例如，高達(dá)約95％)可以在常壓條件下發(fā)生，而小于累積氧化浸出時間的約10％發(fā)生在常壓條件下或高于常壓條件，導(dǎo)致在整個本說明書中使用的術(shù)語“基本常壓”。

在不偏離本發(fā)明的意圖的情況下，還原和/或氧化反應(yīng)器頂部空間可以是常壓或可選地加壓至環(huán)境壓力以上以增強(qiáng)氧傳質(zhì)。壓力可以通過溫度和/或通過高于環(huán)境壓力的施加氣體壓力來控制。預(yù)期高于常壓，如果使用，可接近高達(dá)20巴，但優(yōu)選地保持在約1巴和約10巴之間，例如約5巴，而不限于此。

盡管已經(jīng)根據(jù)具體實施方式和應(yīng)用描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)該教導(dǎo)，可以產(chǎn)生其他的實施方式和修改而不脫離所要求保護(hù)的發(fā)明的精神或超出所要求保護(hù)發(fā)明的范圍。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本文中的附圖和描述是作為示例方式提供的，以便于理解本發(fā)明，并且不應(yīng)被解釋為限制其范圍。