CN100395355C - 金属淤浆的加工方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在金属分离过程中加工含金属的淤浆的方法。按照本发明，根据淤浆的预定性质将金属分离中产生的淤浆(13)分级成就该过程而言较好(15)和较差(17)的物质部分，并从该过程中去除较差的物质部分(17)，并将较好的物质(15)部分送回该过程。

Description

金属淤浆的加工方法和设备

技术领域

本发明涉及用于在金属分离中加工含金属的淤浆的方法和设备。

背景技术

此处所用的淤浆是指沉淀物、沉积物、富含固体物质的溶液等，其干物质含量可以从接近溶液状的到固体的变化。

现有技术中已知许多例如在金属制造或金属再循环中用于将所需金属与其它材料分离的各种金属分离法。在金属分离中，金属可以从材料混合物中分离或去除。可以通过溶解、沉淀(例如用合适的试剂)、通过电解形成例如硫化物或氧化物之类的化合物、通过沉降、过滤、蒸馏或萃取或以相当的方式分离金属。分离的金属可以是溶液状的、淤浆状的或固体状的。在一些金属加工方法中，由分离形成了含金属的淤浆。至少部分这种淤浆可以利用。但有一部分淤浆不能尽可能好地利用，而且不知道合适的利用部分淤浆的方法。

在金属制造领域，现有技术中已知多种金属分离和金属去除法。在溶液阶段进行的分离法的例子包括制锌过程中的铜、钴和镍的沉淀法。为了提高所需金属的沉淀效率，溶液必须含有作为活化剂或结晶核的至少一种金属化合物，以及通常是化合物形式的在该过程中沉淀的金属，该化合物优选在金属制造过程中再循环。所述金属化合物激活了金属分离，并起到了待沉淀金属所用的固体物质表面的作用。沉淀溶液中的沉淀最终产物或其性质通常可用于加速金属的沉淀速率。再循环的、沉淀的淤浆的金属化合物颗粒的表面必须净化，以便它们能够在该过程中作为良好的活化剂发挥作用。然而，存在下述问题，即淤浆颗粒通常在金属分离过程中长时间循环或停留，因而它们的表面沉积有不合意的杂质，使淤浆钝化，或者它们会附聚，形成较大的复合物，使反应器中的混合更加困难。还存在下述问题，即再循环的、沉淀的淤浆仅占一部分，因此所谓活性部分的量相对于总量而言很小，而且如果活性部分的量增加，那么沉积物总量也要增加，增加的沉积物量会延缓并阻碍金属的沉淀反应。此外，现有方法的问题在于沉降在沉淀反应器或浓缩器表面上的淤浆作为底流再循环，由此特别是大颗粒(也就是较钝态的材料)循环回到该工艺过程。

尤其是在钴去除中，淤浆长时间停留在沉淀反应器中，由此硫化钙开始沉积在淤浆颗粒表面，同时使淤浆颗粒钝化并增加它们的尺寸。

发明目的

本发明的目的是消除上述缺陷。本发明的一个具体目的是公开一种新型分级法和装置，其用于将淤浆分成就反应而言较好的再循环部分和较差的从反应器中去除的部分。本发明的进一步目的是公开了一种提高并改进金属分离法的新型方法和装置。

发明概要

本发明基于一种在金属分离过程中加工含金属的淤浆的方法。按照本发明，根据淤浆的预定性质将金属分离中产生的淤浆分级成就该过程而言较好和较差的物质部分，并从该过程中去除较差的物质部分，并将较好的物质部分送回该过程。

本发明是基于下述基本观点——通过分级(优选使用基于离心力的装置)从在金属分离中产生的淤浆分离所需部分和不需要的部分。对已经分离、优选沉淀的淤浆进行本发明的分级。通过从反应器中去除大部分不需要的钝态部分并通过将合适量的所需部分送回该过程，从而控制并调整在金属分离过程中再循环的固体物质的量和粒度。同时，试图保持并增强再循环的含金属的淤浆的表面活性。

本发明能够使所需活性材料在该过程中再循环并从该过程中去除不需要的、通常钝态的材料。本发明能够调整反应器的固体物质含量，使其从该过程的角度看是合适的。此外，可以保持并甚至提高淤浆的所需性能。

在一个具体实施方式中，反应器的固体物质含量优选为10-200克/升，更优选为30-100克/升。在这种情况下，获得许多活性反应表面以加速沉淀并有助于降低待加入的锌粉的消耗。

在本发明的一个具体实施方式中，在金属分离过程中，淤浆在分级之前沉降。淤浆可以是金属分离反应器的底流或浓缩器的底流。

在本发明的一个优选具体实施方式中，分级是基于淤浆颗粒的表面活性进行的。在本发明的一个具体实施方式中，分级是基于淤浆颗粒的粒度通过将淤浆分成颗粒较粗和较细的部分来进行的。如上所述，在一个具体实施方式中，表面活性优选取决于粒度，从而能够基于粒度进行分级，尽管良好的表面活性尤其是再循环的部分需要的性能。

在本发明的一个具体实施方式中，使用基于离心力的装置进行分级，例如旋液分离器或类似装置。在一个具体实施方式中，可以使用基于离心力的分离器作为分级器，例如Lakos-Laval的Lakos分离器。在这种情况下，可以获得底流，加入分级器中的大颗粒变得几乎完全浓缩在其中。

在本发明的一个具体实施方式中，分级装置的底流是从该过程的角度看较差的部分。从该过程中完全去除底流，或去除合适部分的底流。在一个具体实施方式中，溢流是从该过程的角度看较好的部分。可以使用过程技术变动来调整溢流和底流。预先确定分级极限尺寸，其优选接近基本粒度。

在另一具体实施方式中，底流是从该过程的角度看较好的部分，而溢流是较差的部分。

在本发明的一个优选具体实施方式中，从本发明的角度看较差的部分主要由粗粒部分构成，而较好的部分主要由细粒部分构成，但也可以含有少量粗粒。

本发明的这一具体实施方式可以在该过程中获得所需的和恰当的固体物质含量。本发明具有下述优点，即可以从该过程中去除大颗粒，因为它们通常会使混合更加困难而且就金属分离而言是钝态的。

或者，分级可以基于以尺寸和/或密度为基础的沉降、筛分或类似方法进行。

分级可以分批或连续进行，这部分取决于是分批还是连续地从金属分离反应器中去除淤浆。

此外，本发明涉及在金属分离过程中将含金属的淤浆分级的设备，该设备包括一个或多个金属分离反应器、用于将原材料加入金属分离反应器中的加料装置、和用于将金属分离中产生的淤浆从反应器中去除的接合管线。按照本发明，该设备包括分级装置，其与来自金属分离反应器的管道连接并且根据预定性质将淤浆分成从该过程的角度看较好和较差的物质部分，还包括用于将较好的物质部分送回金属分离反应器的再循环装置，和用于将较差的物质部分从反应器中去除的装置。

本发明的设备具有简单的结构，因此有利于实施。

此外，本发明涉及本发明的方法和设备在湿法冶金的制锌过程中的用途，在该过程中，优选将含锌的矿石精选、焙烧并溶于硫酸。除了锌，溶解时还释放出铜、钴、镍和镉，以及锗和锑。通过在溶液提纯过程中使用锌粉还原从溶液中去除这些金属或半金属，也就是杂质。可以通过在一个或多个阶段从含锌溶液中沉淀来进行这些金属的分离。按照本发明，根据需要将沉淀的金属分级，并将所需部分送回该过程以促进并改进金属分离。在上述金属分离之后，由硫酸锌溶液电解还原锌。在锌的制备中，必须从含锌的材料中去除杂质以便成功并有效地电解还原锌。特别地，铁族的金属离子Co²⁺和Ni²⁺促使在电解中分层的锌的再溶解，从而导致电流效率的降低。

在一个优选具体实施方式中，本发明涉及本发明的方法和设备在锌的制备中进行的钴去除过程中的用途。在钴去除过程中，还可以沉淀例如镍、锗和锑。在钴去除过程中，优选使用例如五氧化二砷的活化剂促进金属从含锌的溶液中沉淀出来。例如，在存在砷的情况下，可以相对较快地(在大约1.5小时内)沉淀出钴和镍以形成钴和镍-砷。除了砷，溶液优选含有残余的铜和再循环的制成的钴沉积物，它们改善并加速了钴的沉淀。如本发明中所述将沉淀的钴沉积物分级，并使所需部分在该过程中再循环以改善钴的沉淀。

钴去除过程可以是连续过程或分批过程。在沉淀过程中必须有足够的固体物质，杂质沉淀在其表面上。该表面必须是纯净的金属铜或铜、钴或镍-砷以改善并激活沉淀。沉淀在颗粒表面上的杂质，例如碱性硫酸锌和硫酸钙，使沉积物钝化并增大了粒度。

或者，本发明的方法和设备也可在金属制造、循环和其它金属分离过程中用于其它金属的分离和去除。

附图说明

下面，将参照附图用具体实施方式描述本发明，其中

图1是阐明湿法冶金制锌过程的方框图；和

图2阐明了在钴去除过程中按照本发明的一种设备具体实施方式。

发明详述

图1显示了湿法冶金制锌过程。在湿法冶金制锌过程中，将锌矿石首先精选1，并将锌精矿焙烧2。焙烧2的目的是将硫化锌变成可溶性氧化物形式。在焙烧2后，在一个或多个阶段3中将焙烧的锌溶于硫酸，由此氧化锌进行反应形成硫酸锌。在溶解阶段3中，铁作为碱性硫酸盐(即作为黄钾铁矾沉淀物)沉淀。在溶液提纯4中从硫酸锌溶液中去除溶解阶段3中溶解的杂质，例如铜、钴、镍、锗、锑和镉，溶液提纯4优选分三个阶段6、7、8进行。在第一阶段6中，用锌粉9去除铜。在第二阶段7中，用三氧化二砷10和锌粉9作为金属砷从溶液中去除钴、镍、锗、锑和剩余的铜，其中锌起到还原剂的作用。在第三阶段8中，用锌粉9去除镉。通过冷却将提纯的锌溶液加入水解5，在此与循环电解质混合。在电解5中，用阴极还原锌。焙烧、溶解和电解优选以本领域已知的方式进行，因此本文对它们不再进行更详细的描述。

在图2所示的钴去除中，在反应器11、12(其容积为例如200-300立方米)中钴、镍、锗、锑和残余铜分许多阶段从硫酸锌溶液18中沉淀出来。按照本发明使用分级装置14将沉淀反应器11和/或12中形成的钴沉积物13分级，并将从该过程的角度看需要的部分15再循环回该过程的第一反应器11中。

在钴沉淀中，使用锌粉、铜离子，并优选使用三氧化二砷。或者，可以使用例如三氧化二锑或酒石酸锑钾代替三氧化二砷。铜离子来自铜去除阶段，在铜去除阶段，残余的铜留在硫酸锌溶液中以便起到钴去除试剂的作用。留在溶液中的残余铜的量优选为50-300毫克/升。在存在锌粉还原作用的情况下，残余的铜与砷一起作为铜砷沉淀。在存在锌粉的情况下，铜砷在溶液中与钴和镍反应形成钴和镍-砷。用本领域已知的加料装置将锌粉和三氧化二砷加入第一钴去除反应器11中。不优选使用大的化学计量过量的锌粉，因为会产生不需要的副反应；过量的锌不会因此增加沉淀速率。此外，在钴去除中，沉淀的钴沉积物的所需部分15在钴去除中再循环，所需部分在反应器中作为锌粉和三氧化二砷以外的激活反应的物质发挥作用。在钴去除中，温度和沉淀表面影响沉淀速率。沉淀表面实际上取决于沉积物含量，但至少部分由于沉积物中颗粒表面的净化程度，它们之间不是线性函数关系。沉积物的比表面是现有技术中粗略描述吸收或吸收能力性质(也就是沉积物的表面活性)的方式。可以通过提高反应器中沉积物的量和/或沉积质量以及通过提高反应器的温度来提高沉淀速率。

在沉淀反应器11和/或12中，所得钴砷沉积物沉降在反应器底部，从这里作为底流通过联结管道12和泵20分批或连续加入分级装置14中，分级装置14在该具体实施方式中是旋液分离器型Lakos分离器。待加入分级装置中的钴砷沉积物含有例如150-200克/升固体物质。使用分级装置14，分批将钴砷沉积物13根据沉积物颗粒的表面活性分成从该过程的角度看较好的15和较差的17部分。较好的部分15作为分级装置14的溢流获得，而且其主要含有粒度较细的沉积物颗粒和一些粗粒。可以根据需要调整溢流和底流的分布和粒度。将较好的部分15几乎全部再循环回钴沉淀11。将钴沉积物再循环以使钴去除反应器的固体物质含量约为10-200克/升，优选30-100克/升。如果需要或必要，将较好部分中的一部分16导出该过程。分批从分级装置14和该过程中去除较差部分17。可以根据需要调整溢流的去除密度。

根据待沉淀的金属量，钴去除反应器中的钴沉积物的较好部分的延迟时间可以为大约1-2个月。

或者，在例如出现工艺故障时，钴砷沉积物可以作为整体21送回第一反应器11中，或作为反应器的溢流22离开该过程。

实施例1

在该试验中，将钴去除之后从过滤器中收集的细粒钴沉积物、三氧化二砷和锌粉焙烧，加入钴沉淀反应器中。将含有钴、镍、锗、锑和来自铜去除阶段的残余铜(大约150毫克/升)的硫酸锌溶液形式的供料加入反应器中。

上述金属杂质很好地沉淀，且反应器中的混合很好地进行。

实施例2

在该试验中，以18-20立方米/小时的流速将钴沉积物从钴去除反应器连续加入分级装置。进料的固体物质含量为大约150-200克/升。

作为分级装置的溢流，获得固体物质含量为1400克/升的淤浆。溢流的流速为0.5-0.6平方米/小时，平均粒度d(0.5)为93.7微米。溢流的d(0.5)值为75.5微米。底流仅含大约3.5％的小于60微米的颗粒，溢流含有大约33％的小于60微米的颗粒。尽管溢流和底流的平均粒度互相差别不大，但将细粒材料分级到溢流中的操作几乎是完全的。

实施例3

在该试验中，以18-20立方米/小时的流速将钴沉积物从与实施例2中不同的钴去除反应器连续加入分级装置。进料的固体物质含量为大约150-200克/升。

作为分级装置的底流，获得固体物质含量为900克/升的淤浆。底流的流速为0.5-0.6立方米/小时，平均粒度d(0.5)为88.5微米。溢流的d(0.5)值为17.4微米。底流含大约18％的小于60微米的颗粒，而溢流相应的值为大约93％。然而，底流与溢流相比较小，由此将细粒材料的主要部分作为溢流分级。

实施例4

在该试验中，以18-20立方米/小时的流速将钴沉积物从与实施例2和3中不同的钴去除反应器连续加入分级装置。进料的固体物质含量为大约150-200克/升。

作为分级装置的底流，获得固体物质含量为600-700克/升的淤浆。底流的流速为0.5-0.6立方米/小时，平均粒度d(0.5)为36.3微米。溢流的d(0.5)值为13.7微米。底流含大约46％的小于30微米的颗粒，而溢流相应的值为大约86％。在该实施例中，待加入的钴沉积物比实施例2和3更细。

在各种具体实施方式中，本发明的方法和设备可用于各种方法中的各种金属淤浆的分级。

本发明的具体实施方式并不限于上述实施例。

Claims (16)

1.一种在制锌过程中进行的钴去除中加工含金属的淤浆的方法，其特征在于，根据淤浆颗粒的表面活性将金属分离中产生的淤浆分级成就该过程而言较好和较差的物质部分，并从该过程中去除较差的物质部分，并将较好的物质部分送回该过程，其中分级是基于淤浆颗粒的粒度通过将淤浆分成较粗和较细的部分来进行的，从该过程的角度看较差的部分主要含有粗粒部分，从本发明的角度看较好的部分主要含有细粒部分。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述含金属的淤浆是沉淀过程的产物。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述含金属的淤浆在分级之前在金属分离反应器中沉降。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于将反应器中的固体物质含量调节为在10-200克/升的范围。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于使用基于离心力的装置进行分级。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于使用旋液分离器进行分级。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于分级装置的底流是从该过程的角度看较差的部分。

8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于分级装置的溢流是从该过程的角度看较好的部分。

9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于分级是分批或连续进行的。

10.用于在制锌过程中进行的钴去除中加工含金属的淤浆的设备，其包括一个或多个金属分离反应器(11，12)、用于将原材料加入金属分离反应器(11，12)中的加料装置(18)、和用于将金属分离中产生的淤浆从反应器(11，12)中去除的接合管线(19)，其特征在于该设备包括分级装置(14)，其与从金属分离反应器(11，12)延伸的管道连接并且根据淤浆颗粒的表面活性将淤浆(13)分成从该过程的角度看较好(15)和较差(17)的物质部分，还包括用于将较好的物质部分送回金属分离反应器(11，12)的再循环装置(15)，和用于将较差的物质部分(17)从反应器中去除的装置，其中分级是基于淤浆颗粒的粒度通过将淤浆分成较粗和较细的部分来进行的，从该过程的角度看较差的部分主要含有粗粒部分，从本发明的角度看较好的部分主要含有细粒部分。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于分级装置(14)与金属分离反应器(11，12)充分连接以去除在反应器(11，12)的底部沉降的淤浆。

12.如权利要求10或11所述的设备，其特征在于分级装置(14)是基于离心力的。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于分级装置(14)是旋液分离器。

14.如权利要求10或11所述的设备，其特征在于分级装置(14)的设置使得该装置的底流(17)是从该过程的角度看较差的部分。

15.如权利要求10或11所述的设备，其特征在于分级装置(14)的设置使得该装置的溢流(15)是从该过程的角度看较好的部分。

16.如权利要求10或11所述的设备，其特征在于将分级装置(14)设置成分批或连续作用。

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