專利名稱：瀝濾銅精礦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在氯化物環(huán)境中，按照逆流原理瀝濾硫化的含鐵銅精礦的方法。所述瀝濾在常壓和最高對(duì)應(yīng)于溶液沸點(diǎn)的溫度下，借助二價(jià)銅和含氧氣體，以多步驟連續(xù)法進(jìn)行。部分不溶性固體物質(zhì)返回到固體物質(zhì)的主流、在先瀝濾步驟的一步或作為延長(zhǎng)的瀝濾時(shí)間結(jié)果的反應(yīng)器中，瀝濾廢物鐵主要作為赤鐵礦回收。
在例如US專利5487819的現(xiàn)有技術(shù)中，描述了含銅原料，例如硫化的精礦的逆流瀝濾。文獻(xiàn)中給出的黃銅礦瀝濾的總反應(yīng)如下(1)從上述反應(yīng)可以看出，鐵作為針鐵礦沉淀從瀝濾中除去。稍后，在涉及相同方法的文獻(xiàn)P.K.Everett“Development of the Intec CopperProcess by an International Consortium，Hydrometallurgy 1994，IMM-SCI，Cambridge，England，11-15 July 1994”中，強(qiáng)調(diào)了瀝濾在約80-85℃的溫度下分三步進(jìn)行，并且得到的針鐵礦是正方針鐵礦(akaganeite)或β-針鐵礦。此外，描述相同方法的文獻(xiàn)A.J.Moyes等人“Operation of the Intec Copper‘One’TPD Demonstration Plant，Alta 1998 Copper Sulphides Symposium，Brisbane，Australia，October 19，1998”中，在第19頁(yè)有方法的流程圖。根據(jù)該流程圖，逆流瀝濾分三步進(jìn)行，在每個(gè)步驟中有三個(gè)反應(yīng)器，并且在步驟之間進(jìn)行沉淀。
根據(jù)化學(xué)基礎(chǔ)論著，正方針鐵礦是亞穩(wěn)態(tài)形式的針鐵礦，在這一基礎(chǔ)上，不是特別有利于廢棄的形式。在鋅的濕法冶金學(xué)中，已知鐵以三種形式沉淀黃鉀鐵礬、針鐵礦或赤鐵礦。還已知赤鐵礦是最穩(wěn)定的化合物，因此是長(zhǎng)期運(yùn)行中正確的處理方式。但赤鐵礦的缺點(diǎn)在于生產(chǎn)成本最為昂貴，因?yàn)槌噼F礦的形成需要高壓釜條件。在F.W.Schweitzer等人的文章“Duval’s CLEAR HydrometallurgicalProcess，Chloride Electrometallurgy，AIME，1982，New York”的第223頁(yè)，提及了赤鐵礦在高于150℃的溫度下形成。
我們還已經(jīng)注意到，在根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)描述的逆流瀝濾中，瀝濾反應(yīng)器的容量并未充分使用。在該方法中，固體物質(zhì)直接移動(dòng)通過(guò)瀝濾裝置，但在涉及固體物質(zhì)的瀝濾中，這種傳播速率并非最佳。從固體物質(zhì)的瀝濾角度而言，優(yōu)選具有盡可能長(zhǎng)的延遲。
改進(jìn)的方法涉及氯化物環(huán)境中的硫化含鐵銅精礦的瀝濾，以得到基本不含鐵的堿氯化物-氯化銅溶液，并將鐵作為沉淀回收。瀝濾是按照逆流原理，連續(xù)并以若干步驟進(jìn)行的。在最高對(duì)應(yīng)于溶液沸點(diǎn)的溫度下，于大氣壓條件下瀝濾銅精礦，并且精礦中的鐵主要以赤鐵礦形式沉淀。本發(fā)明的主要特征在所附的權(quán)利要求中體現(xiàn)。
本發(fā)明的特征在于通過(guò)長(zhǎng)的延遲瀝濾精礦?！巴ㄟ^(guò)長(zhǎng)的延遲”是指，固體物質(zhì)的瀝濾時(shí)間明顯長(zhǎng)于相反方向上操作溶液的流通時(shí)間。固體物質(zhì)的長(zhǎng)瀝濾時(shí)間可以通過(guò)將來(lái)自瀝濾步驟的固體物質(zhì)逆其它固體物質(zhì)的主流傳播方向循環(huán)或返回，或?qū)⒐腆w物質(zhì)在任何瀝濾步驟中循環(huán)或返回而實(shí)現(xiàn)。將固體物質(zhì)回收至瀝濾使得赤鐵礦能夠形成，因?yàn)槲覀円呀?jīng)注意到，如果固體物質(zhì)的瀝濾時(shí)間足夠長(zhǎng)，且固體物質(zhì)的含量足夠高，鐵可以在大氣壓條件下以赤鐵礦形式沉淀出來(lái)。由循環(huán)固體物質(zhì)而引起的長(zhǎng)瀝濾時(shí)間還使得瀝濾反應(yīng)器的容量能夠得到最充分的利用。
因此，根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)方法，通過(guò)將固體物質(zhì)由工藝的末端返回至開始，而在操作中使固體物質(zhì)循環(huán)。因此，在含有數(shù)個(gè)反應(yīng)器的工藝的任何步驟中，固體物質(zhì)由步驟的最末端反應(yīng)器返回初始反應(yīng)器，或者，甚至在一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行循環(huán)。在每個(gè)步驟的末端，或在反應(yīng)器之后，通常采用增稠器進(jìn)行液體和固體物質(zhì)的分離。從步驟之間的分離中產(chǎn)生的溶液(溢流)根據(jù)固體物質(zhì)的流動(dòng)方向引入上一步驟中，而固體物質(zhì)沉淀(底流)主要引入下一個(gè)瀝濾步驟中。根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)或每個(gè)步驟的部分底流返回至任何反應(yīng)器的任何在先或相同的瀝濾步驟中，優(yōu)選返回第一反應(yīng)器中。
根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)使用商用精礦(25％Cu)時(shí)，優(yōu)選步驟的第一反應(yīng)器中的固體物質(zhì)含量至少為250g/l。固體物質(zhì)的循環(huán)產(chǎn)生了赤鐵礦成核和結(jié)晶生長(zhǎng)的有利條件。根據(jù)本發(fā)明，固體物質(zhì)以這樣的方式循環(huán)-固體物質(zhì)的瀝濾時(shí)間至少是固體物質(zhì)不循環(huán)或不返回情況下的瀝濾時(shí)間的二倍，優(yōu)選三倍。在我們的實(shí)驗(yàn)中，赤鐵礦的形成需要至少10小時(shí)的瀝濾時(shí)間。
當(dāng)在氯化物環(huán)境中瀝濾銅精礦時(shí)，精礦中所含的鐵首先以二價(jià)形式溶解，但將含氧氣體，例如空氣鼓入瀝濾反應(yīng)器，使得瀝濾的鐵氧化為三價(jià)并從溶液中沉淀出來(lái)。此外，沉淀含有原料中的元素硫。如上所述，當(dāng)瀝濾時(shí)間足夠長(zhǎng)并且有足夠的沉淀晶核時(shí)，鐵甚至可以在大氣壓條件下以赤鐵礦形式沉淀。赤鐵礦和針鐵礦在顏色上明顯不同-針鐵礦是灰色而赤鐵礦是紅色-因此可以在顏色的基礎(chǔ)上明顯地將其區(qū)分開。
通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明的方法。
實(shí)施例比較本發(fā)明和常規(guī)技術(shù)的方法，并且進(jìn)行兩個(gè)實(shí)驗(yàn)周期。在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)周期中，以三步法實(shí)驗(yàn)本方法。在第一個(gè)和最后一個(gè)步驟中有一個(gè)反應(yīng)器，而在第二個(gè)步驟中有兩個(gè)反應(yīng)器，換句話說(shuō)，共有四個(gè)反應(yīng)器。在所有步驟之間有一個(gè)增稠器，固體物質(zhì)由所述增稠器引入下一步驟，作為增稠器溢流得到的溶液引入上一步驟。根據(jù)固體物質(zhì)的流向?qū)Ψ磻?yīng)器和步驟編號(hào)。在測(cè)試周期中，向最后一個(gè)反應(yīng)器R4中引入NaCl-CuCl溶液，而黃銅礦精礦引入第一個(gè)反應(yīng)器R1。得到的結(jié)果見(jiàn)表1。
測(cè)試周期1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的逆流瀝濾，在全部為10升的反應(yīng)器中進(jìn)行。固體物質(zhì)既不在步驟之間也不在步驟中循環(huán)。反應(yīng)器的溫度保持在95℃。
測(cè)試周期2是有關(guān)本發(fā)明方法的逆流瀝濾的實(shí)施例。在測(cè)試周期2中也有四個(gè)反應(yīng)器，并且所有反應(yīng)器的容量為5升。測(cè)試周期2中的反應(yīng)器溫度保持為85℃。在該測(cè)試周期中，固體物質(zhì)在相同的步驟內(nèi)循環(huán)，以使各步驟的增稠器底流循環(huán)至同一步驟的第一反應(yīng)器。從

圖1中可以看出，固體物質(zhì)的含量是測(cè)試周期1的2-3倍。因此，延遲增多了固體物質(zhì)，所述延遲幾乎是測(cè)試周期1中的延遲的三倍長(zhǎng)。
從測(cè)試周期中可以看出，在所有運(yùn)行周期中或多或少地得到了相同的良好回收，但第一個(gè)周期所需的反應(yīng)器大100％，且溫度高10℃。從測(cè)試周期1中還可以得出這樣的結(jié)論-與周期2的較低溫度相比，較高的溫度對(duì)精礦中硫的瀝濾影響較大。
根據(jù)反應(yīng)器的沉淀的顏色，可以推斷出，在測(cè)試周期2中，從第二反應(yīng)器(R2)起，固體物質(zhì)中開始出現(xiàn)赤鐵礦，并且在最后一個(gè)反應(yīng)器(R4)中，鐵主要是赤鐵礦形式。在測(cè)試周期1中，甚至在最后一個(gè)反應(yīng)器中，鐵主要是針鐵礦形式。X-射線衍射分析也得到了類似的結(jié)果。
表權(quán)利要求
1.一種在氯化物環(huán)境中瀝濾硫化的含鐵銅精礦，以得到基本不含鐵的堿氯化物-氯化銅溶液并將鐵和元素硫作為固體物質(zhì)沉淀回收的方法，其中瀝濾按照逆流原理連續(xù)地并以若干步驟進(jìn)行的，其特征在于在最高對(duì)應(yīng)于溶液沸點(diǎn)的溫度下，于常壓條件下瀝濾銅精礦，并且通過(guò)將部分所述固體物質(zhì)逆固體物質(zhì)的主流方向返回瀝濾中，使固體物質(zhì)的延遲比溶液流通長(zhǎng)，其中鐵主要作為赤鐵礦從精礦中沉淀出來(lái)。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于根據(jù)固體物質(zhì)的流向，固體物質(zhì)返回任何在先步驟的反應(yīng)器，使得固體物質(zhì)的瀝濾時(shí)間比無(wú)循環(huán)的瀝濾時(shí)間延長(zhǎng)至少二倍。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于在每個(gè)步驟的末端，有液體-固體物質(zhì)分離，其中作為底流得到的固體物質(zhì)沉淀循環(huán)至任何在先步驟的反應(yīng)器。
4.權(quán)利要求2的方法，其特征在于在每個(gè)步驟的末端，有液體-固體物質(zhì)分離，其中作為底流得到的固體物質(zhì)沉淀循環(huán)至任何在先步驟的第一反應(yīng)器。
5.權(quán)利要求1的方法，其特征在于根據(jù)固體物質(zhì)的流向，固體物質(zhì)在相同步驟中返回在先的反應(yīng)器，使得固體物質(zhì)的瀝濾時(shí)間比無(wú)循環(huán)的瀝濾時(shí)間延長(zhǎng)至少二倍。
6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于在每個(gè)步驟的末端，有液體-固體物質(zhì)分離，其中作為底流得到的固體物質(zhì)沉淀循環(huán)至同一步驟的任何反應(yīng)器。
7.權(quán)利要求5的方法，其特征在于在每個(gè)步驟的末端，有液體-固體物質(zhì)分離，其中作為底流得到的固體物質(zhì)沉淀循環(huán)至同一步驟的第一反應(yīng)器。
8.權(quán)利要求1的方法，其特征在于固體物質(zhì)在單個(gè)反應(yīng)器中循環(huán)。
9.權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟的第一反應(yīng)器中的固體物質(zhì)的量至少是250g/L。
10.權(quán)利要求1的方法，其特征在于固體物質(zhì)的瀝濾時(shí)間至少是10小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在氯化物環(huán)境中，按照逆流原理瀝濾硫化的含鐵銅精礦的方法。所述瀝濾在常壓和最高對(duì)應(yīng)于溶液沸點(diǎn)的溫度下，借助二價(jià)銅和含氧氣體，以多步驟連續(xù)法進(jìn)行。部分不溶性固體物質(zhì)返回至固體物質(zhì)的主流、在先瀝濾步驟的一步或作為延長(zhǎng)的瀝濾時(shí)間結(jié)果的反應(yīng)器中，瀝濾廢物鐵主要作為赤鐵礦回收。
文檔編號(hào)C22B15/00GK1483088SQ01821139
公開日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2001年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月20日
發(fā)明者M·哈瑪萊恩, M 哈瑪萊恩 申請(qǐng)人:奧托庫(kù)姆普聯(lián)合股份公司