CN101111615A - 包括精细研磨、制浆和氧化的用于金属如金和铂的提取方法 - Google Patents

包括精细研磨、制浆和氧化的用于金属如金和铂的提取方法 Download PDF

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布里兰·蒂尼斯伍德
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Abstract

本发明涉及一种从进料物质获得有价金属的方法，所述有价金属典型地是贱金属、铂或金。在本发明方法的第一步骤中，将含有有价金属的进料物质研磨至100微米或更小的d90粒度，以形成超细浆料。在本发明方法的第二步骤中，通过将来自第一步骤的超细研磨浆料多次泵送穿过在线高剪切静态氧化装置(30)，同时使它在罐(28)或任何其它容器上重复循环，以将其氧化。本发明方法导致了需要的浸提时间的显著减少，回收率提高，氰化物消耗量减少，金的尾矿更稳固，以及资本支出和运作支出减少。

Description

包括精细研磨、制浆和氧化的用于金属如金和铂的提取方法
背景
本发明涉及一种从进料物质(feed material)获得有价金属的方法，所述有价金属典型地是贱金属、铂或金。
美国专利号6,833,021描述了一种从进料物质获得有价金属的方法，所述有价金属典型地是贱金属、铂或金。在此方法中，将进料物质研磨至精细尺寸，并且在含氧气体的存在下，用含有石灰和/或石灰石的溶液浸提。该反应是在敞口的罐(tank)中进行的，并且氧气经过气枪(spear)由喷射引入。该方法的氧气消耗量高，每吨固体消耗200至1000kg的氧气。对罐进行加热，并且该方法的目的是使全部硫化物断裂。该方法的石灰消耗量同样非常高，每吨固体消耗100至1200kg的石灰和/或石灰石。此外，此方法需要用于硫化物断裂的大罐组，并且具有高的资本支出和运作支出。
本发明的一个目的是提供一种用于从进料物质获得有价金属例如贱金属、铂或金的改进的并且经济的方法。
概述
根据本发明，提供了一种从进料物质获得有价金属的方法，所述有价金属典型地是贱金属、铂或金，该方法包括以下步骤：
1)获得以浆料的形式的进料物质，该进料物质具有100微米或更小的d90粒度，优选50微米或更小，更优选25微米或更小，更优选15微米或更小，最优选10微米或更小；
2)将该浆料多次通过氧化装置；和
3)任选地将氧化的浆料通过浸提步骤。
步骤1)和2)可以同时进行。
步骤2)的氧化装置优选在约1巴至高达约10巴的压力工作，典型地约2.5巴。
氧气优选以气泡形式引入步骤2)的氧化装置中，该气泡优选具有的尺寸为1微米至1000微米，优选1至500微米，典型地为100微米的平均值。
有利地，该氧化装置对浆料提供高的剪切。
优选地，在氧气注射点的氧气管线压力高于氧化装置的压力，典型地在约10巴的压力。
步骤2)的氧化装置的氧气消耗量可以为20kg/t至200kg/t浆料。
优选地，该浆料以10次或更多次例如10至300次、通常为20至200次、优选50至200次、典型地为约100至150次重复循环穿过步骤2)的氧化装置。
该浆料可以经过罐而重复循环穿过步骤2)中的氧化装置，并且典型地通过添加石灰或任何其它的碱，使罐中材料的pH值应当维持在10和11之间。
附图简述
图1是本发明的第一步骤的流程图，其中将进料物质研磨形成超细浆料；
图2是本发明的第二氧化步骤的流程图；和
图3是任选第三浸提步骤的流程图。
实施方案说明
在本发明方法的第一步骤中，将含有有价金属的进料物质研磨，以提供100微米或更小的d90粒度，以形成超细浆料，其中所述d90粒度优选50微米或更小，更优选25微米或更小，更优选15微米或更小，最优选10微米或更小。根据本发明的一个实施方案并且参考图1，优选地在垂直搅拌磨机中，采用优选在1和2mm直径之间的研磨介质，例如采用DeswikTM垂直搅拌磨机或等价物，将以顽金给料源形式的进料物质即浮选或者重力富集的材料或者“原样”材料，引入磨机并且研磨降至0.5至20微米的金粒单体分离粒度。将待研磨的新鲜进料12泵送或通过重力供料给研磨进料罐16。将待研磨的材料从研磨进料罐16通过管线18泵送至磨机10。将离开磨机10的研磨材料通过管线20泵送穿过分级旋风分离器22。旋风分离器22的底流24(包含超尺寸的材料)报告返回至研磨进料罐16，而旋风分离器的溢流(具有需要粒度的超细浆料)通过管线26而报到至本过程的下一个步骤，即氧化步骤。优选地在磨机10以前需要一些筛选，以防止超尺寸材料破坏磨机衬里和研磨盘。应当以不变的推荐流量向磨机10送料，并且应当通过向研磨进料罐16加入水，以将密度控制在40至50％固体之间。如果该研磨泵的粘度升高使得泵送不舒适，则还应当向研磨进料罐加入水14。备选地，可以采用任何其它形式的超细研磨机械或技术。
例如，对于含有可评估量的“劫金(preg-robbing)”含碳材料的矿石例如石墨，在本发明的超细研磨步骤以前包含除碳步骤可以是有利的。这种步骤可以以不同的方式实现-例如，一种方式可以采用重力方法(摇床和/或其它)与浮选和高压气旋的结合，以使在碳精选物中的夹带黄铁矿返回。在此方式中，可以产生丢弃的碳的部分。如果在碳精选物中的金的级别过高以致不能丢弃，可以采用备选方法以从该碳中提取金，例如进行煅烧，随后氰化物浸提。
在本发明方法的第二步骤中，通过将来自第一步骤的超细研磨浆料泵送穿过在线高剪切静态氧化装置，同时将其在含有管束的罐或任何其它容器之上重复循环，以使其被氧化。参考图2，将超细研磨浆料26供应给罐28中，该罐28作为用于氧化装置30的进料和重复循环罐。使浆料从罐28引出，穿过筛箱(screen box)32，以筛除会在氧化装置30中导致堵塞的略大于15mm的材料。然后将筛选过的材料泵送穿过氧化装置30，产生了大于1巴至最大10巴、典型地约为2.5巴的淤浆反压。装置30的反压由压力计读出。氧气经由适当型号的流量计注射进入装置30中。在注射点的氧气管线压力应当高于氧化装置的反压，优选为约10巴，以克服装置30的淤浆反压，并且以实现需要的氧气流动速率。应当在氧气管线上安装止回阀，以阻止淤浆进入氧气系统中。浆料以多次通过罐28重复循环穿过氧化装置20。流过氧化装置30的经过次数对于该氧化步骤是至关重要的。虽然典型的是100至150次，但是取决于要处理的矿石，该范围可以为超过10次至300次。在氧化装置30中所生成的气泡大小是同样重要的，并且该大小可以在1微米至1000微米的范围内变化，优选1至500微米，典型地为100微米的平均大小。淤浆应当以5至20m/s的速率、典型地为约10m/s泵送穿过氧化装置，以在该装置内产生内剪切。装置30的反压可以在约1巴至最大约10巴的范围内变化。有利地，装置30采用了非堵塞多孔介质(例如PTFE烧结物(fritte))的配置，或槽式或板式文丘里喷嘴系统，以将微小的氧气气泡注入浆料中。随后的压力室系统导致了这些气泡的迅速扩展和收缩(空穴现象)，这促使了氧气的溶解。装置30的设计阻碍了气泡聚结，并且压力滞留量(约2.5巴，但是可以在大于1巴至最大约10巴的范围内变化)也促进氧气溶解。取决于矿石，氧气消耗量可以在20kg/t至200kg/t的范围内变化。
氧化阶段是在氧化装置/反应器中进行的，该装置/反应器是在大于1巴至最大约10巴的压力工作的。将氧气引入该反应器淤浆以帮助氧化。该氧化是自动产热的，不需要任何外部加热。温度可以通过氧气的加入来控制。
在氧化反应中的一般反应是：
FeS+1/2O2+H2SO4＝FeSO4+SO+H2O
FeS2+15/4O2+1/2H2O＝1/2Fe2(SO4)3+1/2H2SO4FeS2+9/4O2+1/2H2SO4＝1/2Fe2(SO4)3+1/2H2O+S
其它反应还包括发生砷黄铁矿的氧化，例如砷氧化和固定成为砷酸铁：
HAsO2+Fe2(SO4)3(a)+2H2O＝H3AsO4+2FeSO4(a)+H2SO4Fe2(SO4)3+2H3AsO4+3CaO＝2FeAsO4+3CaSO4·2H2O+H2O
同样氧化其它的贱金属硫化物，例如黄铜矿。
这些氧化反应参与硫化物基体的断裂，因此使吸留的金粒子暴露。
在供料罐28内的pH值应当通过加入石灰或任何其它碱34来维持在10和11之间。氧化反应的一种副产物是硫酸，该硫酸降低了pH值。如果pH值降低到7和9之间，则增加了金的硫代硫酸盐浸提的风险。这是不需要的，因为金的硫代硫酸盐配合物是非常不稳定的，并且趋向于析出在带电的表面上，从而造成金的损失。在此氧化步骤中的石灰消耗量高于用于金浸提的常规量(norm)，并且取决于所处理的矿石，可以在10kg/t至200kg/t的范围内变化。然而，这仍然是低于US6,833,021的方法的数量级。该氧化反应的另一个副产物是热，因为该反应是放热的。取决于所处理的矿石，浆料温度可以在30至95℃的范围内变化。浆料温度应当加以控制，因为它们是发生有效氧化的指标。还应当视觉控制浆料的粘度，并且如果粘度上升得过高，则应当加入水36。
该氧化步骤的目的不一定是氧化硫化物基体以使其破裂，而可以是满足容易地进入溶液中的氰化物消耗品。然而，如果当衡量相对于试剂消耗量的增加金回收时被证实是经济的，则可以在此步骤中实现硫化物基体的部分到全部的断裂。
为了更多侵蚀性氧化，可以采用不同的酸。还可以采用从过氧化物至臭氧至空气的范围的备选氧化剂。
该方法的第三步骤是静态混合器/氧化器浸提步骤。此步骤对于该方法并非至关重要，但是对于浸提动力学的加速是有帮助的。如果在矿石中存在非常活跃的所谓劫金者，此步骤是并不可取的，需要应当进行标准实验室的劫金试验，以估定劫金的程度。此处采用与所述的那些用于氧化步骤的混合器/氧化器相类似的混合器/氧化器，以增加浆料和浸出剂例如氰化物之间的接触，同时还使浆料氧化。参考图3，将来自步骤2)的新鲜进料38与氰化物40一起经由靠近抽吸泵44的漏斗状管42引入系统，穿过混合器/氧化器46并且到达作为重复循环容器的管束48。在约2.5巴的反压(可以在大于1至10巴的范围内变化)下，将新鲜浆料和重复循环浆料的组合泵送穿过氧化器46。氧气经过流量计加入氧化器46中。氧气管线压力优选为约10巴。通过压力计测量在氧化器46上的反压。优选的是，在泵吸之前，使浆料通过筛箱筛选，以清除将在氧化器46内造成堵塞的略大于15mm的粒子。将离开氧化器46的浆料排入在低于管束48上的溢流50的位置(point)的管束48中。来自管束48的溢流50可以重力吸引或者泵送至选择的浸提设备中，所述浸提设备优选为Carbon in Leach(CIL)或Resin in Leach(RIL)。通过高速率泵送，使固体在柱48中保持悬浮形式。优选20次，但是次数可以在1至100次变化。
众所周知的是，在工业中，浸提需要氧气和氰化物两者。同样已知的是，浸提的动力学和程度取决于浆料搅拌的程度以及压力和温度。在氧化器中达到了浸提的需求，因此改进了浸提的动力学和程度。更快的动力学显著地减小了所需要的随后浸提装置的尺寸，同时还为CIL和RIL装置提供了更高的碳和树脂填充量的附加益处，减少了金在吸附剂中的锁藏(lock-up)。由于溶解的金和吸附剂之间的长得多的接触时间，因此更低的金溶解损失也是有可能的。于是导致了稳固得多和更温和(forgiving)的浸提装置操作。
一些金矿包含可评估量的铜或其它贱金属，这使得通过消耗大量氰化物的金的浸提成为问题。在此情况中，在本发明的精细研磨和氧化步骤以后，正好在金的浸提以前，可以包含任选的用于提取铜的步骤，该铜如果量过低，可以丢弃，或者如果证明是经济的，可以通过用于贱金属的常规流程图来进一步选集。例如，在金浸提之前，可以在在浆料阶段设置单质碳，以吸附浸出的铜。在酸性介质中进行本发明的氧化步骤可能会提高铜的浸提。自然地，为了氰化物的浸提，不得不将pH值再次升至10和11之间。
尽管描述了以上方法在关于顽金矿石的金工业中的应用，在所述顽金矿石中，金主要包封在黄铁矿和/或磁黄铁矿和/或砷黄铁矿，而且包封在石英中，但是该方法也可以在贱金属和铂工业中找到应用。
作为超细研磨析出步骤；在剪切下，浆料多次接触微小气泡的氧化步骤；和任选地在静态混合器/氧化器中的金浸提的组合作用的结果，可以实现下列益处：
·所需浸提时间的显著缩短，为原先浸提时间的8％至25％(例如浸提时间减少75％至90％)。例如，US 6,833,021的氰化物浸提进行约24小时，而本发明的氰化物浸提进行2至3小时；
·可以将常规方法的金回收率从约20％提高至85％；
·与常规方法相比，氰化物的消耗量可以显著地减少50％至90％；此外，US 6,833,021的方法仅提供了约20％的氰化物减少量；
·导致稳固得多的金的尾矿和温和(forgiving)得多的浸提装置；
·该方法可以由现有设备改进；
·由于本发明的方法可以使用单一的罐进行，比US 6,833,021的方法(需要罐组)需要更少的资本支出；
·与US 6,833,021的方法(每吨固体的氧气消耗量为200至1000kg氧气，并且每吨固体的石灰消耗量为100至1200kg的石灰和/或石灰石)相比，由于需要少得多的氧气(在本发明中，每吨氧气消耗量为20至200kg)并且也需要少得多的石灰(对于本发明，每吨石灰消耗量为50至200kg)，因此运作支出较少。
在第四步骤中，将来自静态混合器/氧化器浸提步骤的产物再通过现有的常规方法进一步处理。优选CIL或RIL，但是也可以采用不同于氰化物的浸出剂和其它包含锌沉淀等的方法。
现在参考以下非限制性实施方案来更详细地描述本发明：
实施例1
在1∶1的液体对固体的比率下，将来自含碳硫化物矿石的进料物质超细研磨至5.7微米的d90粒度。然后通过加入石灰，将该材料的pH值调节至11。然后使淤浆材料100次(等效量)穿过在线剪切氧化装置(在本例中，从Maelgwyn Mineral Services Ltd购买得AachenTM Aerator)。将该淤浆材料泵送穿过氧化装置，产生了2.5巴的淤浆反压。在5-6巴的氧气管线压力下，通过非堵塞PTFE的10微米烧结物，将氧气注射进入该氧化装置中，以提供100微米的平均氧气气泡尺寸。然后在氰化物和碳的存在中，对该氧化材料进行标准瓶轧试验工作(standard bottle roll test work)，并且将回收率提供于下表1中。
下表1还提供了基础方案(Base Case)的结果，在所述基础实施例中，该方法是对于具有d90粒度为348的矿石进行的，并且没有氧化和剪切步骤。
表1-含碳硫化物矿石的一个实例
 原矿  尾矿  ％回收率  NaCN加入量kg/t  残余NaCN％  NaCN消耗量kg/t  碳(g/l)
基础方案  16.1  12.0  25.5  15  0.805  6.95  5
实施例1  16.1  2.69  83.3  16  1.52  0.80  5
由表1明显的是，对于根据实施例1处理的、被超细研磨至d90为5.7微米的氧化淤浆，与基础方案相比，在氰化物浸提步骤中回收率从25％提高至83％。与基础方案相比，用于来自实施例1的浆料的氰化物消耗量也从6kg/t减少至0.8kg/t。
实施例2
在1∶1的液体对固体比率下，将作为硫化物浮选富集物的顽金矿石进料物质精细研磨至10微米的d90粒度。然后通过加入石灰，将该材料的pH值调节至11。然后使该淤浆材料以不同次数穿过在线剪切氧化装置(在此例中，为从Maelgwyn Mineral Services Ltd获得的AachenTM Aerator)。将该淤浆材料泵送穿过氧化装置，产生了2.5巴的淤浆反压。在5-6巴的氧气管线压力下，通过非堵塞PTFE的10微米烧结物，将氧气注射进入该氧化装置中，以提供100微米的平均氧气气泡尺寸。
下表2显示：在没有氧化步骤发生的情形下，氰化物浸提24小时后的回收率；使20和100次穿过氧化装置之后进行氰化物浸提24小时的本发明方法的回收率；和使100次穿过氧化装置，随后使20次穿过包含氰化物浸提(15kg/t氰化物)的氧化装置，并且然后瓶轧氰化物浸提24小时的本发明方法的回收率。
在通过瓶轧进行的氰化物浸提以后，将样品过滤并且清洗，然后对固体残渣、溶液和碳进行金的分析。记录在干燥后的碳和固体的质量。测定最终pH值和终点氰化物的浓度。计算并记录回收率，将该回收率提供于表2中。
表2
工厂原矿Au g/t  残余Au g/t  回收率％
 24小时浸提 51.50  12.20  76.31
 20次氧化，24小时浸提 51.50  8.60  83.30
 100次氧化，24小时浸提 51.50  8.00  84.47
 100次氧化+20次氰化物浸提，24小时浸提 51.50  7.00  86.41
表2显示：经过氧化装置的次数为20次时将金的回收率从76.31％增加至83.30％；而100次时从76.31％增加至84.47％；并且具有另外的穿过包含氰化物浸提的氧化装置的步骤实现了达到86.41％的回收率。100次穿过氧化装置时，尾矿等级从基础方案的12.20g/t降低至8.00g/t，具有另外的穿过包含氰化物浸提的氧化装置的步骤使尾矿等级降低至7.00g/t。
实施例3
以下的图表1-3表示本发明相对于采用常规研磨(80％超过75微米)的现有方法，以及相对于只使用精细研磨(此处没有采用本发明的多次氧化步骤，在图表上由零次点表示)的现有方法的优势，以及本发明对两种情况中的Au回收率的改进。
图表1
Figure A20058004756000141
图表2
图表3
Figure A20058004756000151
图表1表示当将标准研磨(80％超过75微米)的样品研磨精细(至d90为15微米)，然后进行氰化物浸提时，石灰消耗量轻微地增加。当进行本发明的氧化步骤时，石灰的消耗量仅增加至精细研磨所需消耗量的两倍超出少许。然而，当与US 6,833,021的方法相比较，25k/t的消耗量仍然是最小的。
图表2清楚地描述了本发明相对于仅任选精细研磨的优势。当本身采用精细研磨，随后氰化物浸提时，尾矿等级实际上急剧地增加(从8g/t增加至12g/t)。在本发明的精细研磨和100次氧化的步骤以后，该尾矿等级显著地降至约4g/t。
图表3说明了仅进行精细研磨而没有本发明的氧化步骤的样品的回收率的下降(从85％降至约76％)，和当将精细研磨与本发明的氧化步骤结合时，回收率显著地增加至92％。
实施例4
表3
样品  研磨 原矿Aug/t  尾矿Aug/t  回收率％  氰化物消耗量kg/t  石灰消耗  量kg/t
精细研磨  d8025微米 20.54  8.14  60.37  22  11.15
精细研磨  d10025微米 19.1  10.96  42.62  27  13.74
精细研磨+130次氧化  d10025微米 20  6.33  68  2  34.38
表3说明了当本身采用精细研磨时，回收率从对于d80为25微米时的60.37％减少至对于d100为25微米时的42.62％。对d100为25微米(100％超过25微米)的精细研磨与本发明的130次氧化步骤的结合将回收率提高到68％。精细研磨本身并不改善回收率，但是实际上降低了在此情况中的回收率。同样显著的是氰化物消耗量的巨大减少，从精细研磨本身的22g/t，降至本发明的精细研磨加上多次氧化步骤时的2kg/t。石灰消耗量从精细研磨本身的11.15kg/t，增加至精细研磨加上本发明的多次氧化步骤时的34.38kg/t，但是与若是US6,833,021方法时的石灰消耗量(每吨固体为100至1200kg的石灰和/或石灰石)相比，仍然是合理的。
1巴＝1×105Pa
1吨＝1000kg

Claims (22)

1.一种从进料物质获得有价金属的方法，所述方法包括以下步骤：
1)获得浆料形式的进料物质，所述进料物质具有100微米或更小的d90粒度；
2)将所述浆料多次通过氧化装置；和
3)任选地将氧化的浆料通过浸提步骤。
2.按照权利要求1所述的方法，其中所述有价金属为贱金属、铂或金。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中所述进料物质是具有50微米或更小的d90粒度的浆料。
4.按照权利要求3所述的方法，其中所述进料物质是具有25微米或更小的d90粒度的浆料。
5.按照权利要求4所述的方法，其中所述进料物质是具有15微米或更小的d90粒度的浆料。
6.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤2)的所述氧化装置是在大于1巴(1×105Pa)的压力下工作的。
7.按照权利要求6所述的方法，其中步骤2)的所述氧化装置是在高达约10巴(1×106Pa)的压力下工作的。
8.按照权利要求7所述的方法，其中步骤2)的所述氧化装置是在约2.5巴(2.5×105Pa)的压力下工作的。
9.按照前述权利要求中任何一项所述的方法，其中氧气是以气泡的形式引入步骤2)的所述氧化装置中的。
10.按照权利要求9所述的方法，其中所述气泡具有1微米至1000微米的尺寸。
11.按照权利要求10所述的方法，其中所述气泡具有1微米至500微米的尺寸。
12.按照权利要求9所述的方法，其中所述气泡具有100微米的平均尺寸。
13.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述氧化装置对所述浆料提供高剪切。
14.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述氧化装置中的氧气注射点的所述氧气管线压力高于所述氧化装置的压力。
15.按照权利要求14所述的方法，其中所述氧气管线压力为约10巴(1×106Pa)。
16.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤2)的所述氧化装置的氧气消耗量为20kg/t至200kg/t浆料。
17.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述浆料以10次或更多次重复循环通过步骤2)中的所述氧化装置。
18.按照权利要求17所述的方法，其中所述浆料以10次至300次重复循环通过步骤2)中的所述氧化装置。
19.按照权利要求18所述的方法，其中所述浆料以20次至200次重复循环通过步骤2)中的所述氧化装置。
20.按照权利要求19所述的方法，其中所述浆料以50次至200次重复循环通过步骤2)中的所述氧化装置。
21.按照权利要求20所述的方法，其中所述浆料以100次至150次重复循环通过步骤2)中的所述氧化装置。
22.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述浆料经过罐重复循环通过步骤2)中的所述氧化装置，并且在罐中的所述材料的pH值应当维持在10和11之间。
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