CN103298957A - 含锰矿石的堆浸 - Google Patents

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Abstract

一种含锰矿石的堆浸方法,所述方法的特征在于如下步骤:(i)加工含锰矿石,并分离成粗部分和粉矿部分;(ii)将所述粉矿部分与硫化物矿石材料组合以生产组合的矿石部分;(iii)堆积所述组合的矿石部分以形成至少一个堆;以及(iv)将浸出剂施用至所述堆以产生含有不溶性锰值的富浸液(PLS),其中将所述浸出剂在可溶性铁的存在下添加至所述堆或每个堆。

Description

含锰矿石的堆浸
技术领域
本发明涉及一种含锰矿石的堆浸方法。更特别地,本发明的方法旨在提供一种能够处理低级氧化锰矿石并利用废物硫化物材料的方法。
背景技术
氧化锰矿石主要包含+4价态的锰,并在酸性介质中大部分不溶解。为了生产用于电解锰工序的锰化学制品和进料溶液,常规的做法是焙烧还原锰至氧化锰(+2价态),并随后将氧化锰溶解于硫酸中。也已经在还原浸出工序中利用二氧化硫生产硫酸锰。然而,这种技术由于作为副产品的过二硫酸锰和聚硫代硫酸锰物种的形成而缺乏效率。
二氧化锰浸出途径被认为是相对资本密集的,需要减少窑以在酸浸出前还原锰,或者需要硫焚烧设备以生产液化或气态SO2还原剂用于直接浸出二氧化锰。气体的处理也不可避免地意味着工厂的规模增加以具有处理矿体所需的能力。
通常,得自块状锰矿石生产的低价值或零价值的废物锰矿石材料存放在锰矿厂区的尾矿坝中或废物贮藏堆中。这种废物锰矿石材料可以为例如重介质分离(DMS)设备(plant)的产物。锰矿石的常规工序也涉及将矿石碾磨以改进浸出动力学从而使浸出工序可行。已知这种碾磨工序造成扬尘排放和局部污染。
硫化物矿石的处理导致硫化物废物材料保存在厂区的贮藏堆或尾矿坝中。这对大多数硫化物处理厂是个重要的问题,因为与环境的连带关系和责任,例如酸性矿山排水(AMD)。
本发明的方法的一个目的在于实质上克服与现有技术有关的问题,或至少提供那些现有技术方法的有用的替代方法。
在先讨论的背景技术仅旨在促进理解本发明。此讨论不是承认或认可提及的任何材料是在本申请的优先权日时澳大利亚或任何其他国家的公知常识的部分。
除非上下文另外要求,否则在整个说明书和权利要求书中词语“包括”或例如“包含”的变体将理解为暗示包括所述整体或整体的组,但不排除任何其他整体或整体的组。
发明内容
根据本发明,提供一种用于含锰矿石的堆浸方法,所述方法的特征在于如下步骤:
(i)加工所述含锰矿石,并分离成粗部分和粉矿部分;
(ii)将所述粉矿部分与硫化物矿石材料组合以生产组合的矿石部分;
(iii)堆积所述组合的矿石部分以形成至少一个堆;以及
(iv)将浸出剂施用至所述堆以产生含有不溶性锰值的富浸液(PLS),
其中将所述浸出剂在可溶性铁的存在下添加至所述堆或每个堆。
优选地,所述粉矿部分具有小于约6毫米的粒子尺寸。
更优选地,所述粉矿部分具有小于约1毫米的粒子尺寸。
优选地,所述加工步骤包括使用重介质分离(DMS)设备。
所述粗矿石部分包括但不限于得自DMS设备的块状矿石部分。
在所述组合的矿石部分中的含锰矿石与硫化物矿石的比例优选在约3:1至8:1的范围内。
更优选地,在所述组合的矿石部分中含锰矿石与硫化物矿石的比例为约5:1。
所述硫化物矿石材料优选废物硫化物矿石材料。
在本发明的一个形式中包括在步骤(ii)之后的附聚步骤。
或者,所述附聚步骤可以用于影响在步骤(ii)中的所述粉矿部分与所述硫化物矿石材料的组合。
所述附聚步骤优选使用酸、水或PLS中的一种或多种进行。
优选地,在所述附聚步骤中使用硫酸的情况下,酸的浓度在约5至15g/L的范围内。
更优选地,所述附聚步骤包括使用粘合剂,所述粘合剂选自石灰、水泥或本领域已知的聚合物粘合剂。
步骤(iv)的所述浸出剂优选为硫酸的形式。
优选地,所述硫酸浸出剂的浓度在约40至80g/L的范围内。
优选地,可溶性铁为二价铁的形式。
优选地,可溶性铁包含于所述浸出剂内。或者,能单独添加所述可溶性铁。
所述可溶性铁优选以硫酸亚铁添加,或通过PLS的添加而添加。
通过所述浸出剂添加至所述堆的可溶性铁的浓度优选在约5至20g/L的范围内。
所述PLS优选再循环通过所述堆直到锰含量在约30至80g/L的范围内。
所述堆的pH优选在约1.5至3.5的范围内。
优选地,在一种形式中,本发明的所述方法还包括如下另外的步骤:
(v)从所述PLS导出排出流,并将所述流的pH升高至至少约5.5以生产经中和的PLS;以及
(vi)将所述经中和的PLS导入至固体/液体分离步骤以从所述经中和的PLS分离铁氧化物和/或铁氢氧化物。
优选地,所述固体/液体分离步骤在沉降池中进行。
PLS的所述排出流的pH优选通过添加中和剂升高。
更优选地,所述中和剂包括石灰石。
优选地,所述经中和的PLS的pH在约5至6的范围内。
在一种形式中,本发明的所述方法还进一步包括如下步骤:
(vii)将来自固体/液体分离步骤的经中和的PLS的溢流导入至蒸发池以使硫酸锰结晶。
可任选地,将经中和的PLS的溢流在所述蒸发池之前导入至提纯步骤。
更优选地,所述提纯步骤包括添加硫化试剂以还原在所述经中和的PLS中的重金属含量,例如Ni、Co、Pb和/或Mo。
还优选地,在添加所述硫化试剂后,在所述经中和的PLS中的杂质/Ni/Co/Pb/Mo浓度在约1ppm以下。
所述硫化试剂优选包括但不限于,NaHS或NaS的一种或多种。
优选地,所述含锰矿石为氧化锰矿石。
更优选地,所述含锰矿石为低级含锰矿石。
还优选地,所述低级含锰矿石具有小于约25%的锰含量。
所述硫化物矿石材料优选废物硫化物材料。
优选地,所述经附聚的矿石在浸出所述堆前经受固化步骤。
更优选地,所述固化时间至少为24小时。
附图说明
现在将通过参考本发明的一个实施方案和附图仅以实施例的方式描述本发明,其中:
图1为描述根据本发明的含锰矿石的堆浸方法的流程图的图示。
具体实施方式
图1中显示根据本发明的含锰矿石的堆浸方法10。
含锰矿石,例如氧化锰矿石12,通过使含锰矿石12经受粉碎和筛分步骤14而加工,并将含锰矿石分离成粗矿石部分16和粉矿部分18。粉矿部分18具有小于约6mm的粒子尺寸,例如小于约1mm。粉碎和筛分步骤14还可以包括将含锰矿石通过重介质分离(DMS)设备(未示出),其从低级二氧化硅和脉石材料分离致密的锰。这种DMS的使用产生以块状矿石部分的形式的粗矿石部分16,其可以直接被运送20至市场。
粉矿部分18随后在附聚步骤24中与硫化物矿石材料22组合。或者,粉矿部分18可以首先与硫化物矿石材料22组合,随后将组合的矿石导入至附聚步骤24。粉矿部分18(即锰矿石)与硫化物矿石材料22的比例为约5:1。可以使用酸进行附聚步骤24,例如具有浓度在约5至15g/L的范围内的硫酸26,仅有水28,或者粘合剂30与水,或者,水、PLS和粘合剂,或者它们的任何组合。粘合剂30选自石灰石、水泥或本领域已知的聚合物粘合剂的任何一种或多种。
存在于附聚步骤24的经附聚的矿石32随后堆积以形成至少一个堆34。经附聚的矿石32经受堆制备步骤36,其保证连续浸出,因为随之至少一个堆34变得耗尽,经制备的堆36可以被浸出。由此,堆制备步骤36还包括经附聚的矿石32固化例如至少24小时。
将例如具有浓度在约40和80g/L之间的硫酸的浸出剂38施用至所述堆或每个堆34的顶部。除了酸之外,有利的是浸出剂38通过添加硫酸亚铁而含有二价铁形式的溶解的铁。溶解的铁也可以通过将富浸液(PLS)40添加至所述堆或每个堆34的方式添加。或者,可溶性铁可以单独添加至所述浸出剂38。通过浸出剂38添加至堆的可溶性铁的浓度在约5至20g/L的范围内。
不希望受限于理论,应理解溶解的铁在浸出反应中起到电荷转移试剂的作用。如果通过将氧化物矿石与硫化物材料接触而单独地发生反应,则存在于矿石中的固体氧化锰还原至可溶性Mn2+可能缓慢。通过将可溶性铁添加进浸出剂38或者用浸出剂38添加可溶性铁,并通过与二氧化锰的反应,二价铁离子将被氧化至三价铁离子,导致Mn2+离子溶解。随后,三价铁离子将氧化硫化物矿石材料20中的硫化物以形成可溶性硫酸根离子和二价铁离子。二价铁离子的再生使PLS可以有用地再循环至从所述堆或每个堆34进一步浸出锰。硫酸根离子的形成还意味着硫酸可以作为反应的产物形成,由此当PLS再循环时减少需要添加的“补给(make up)”硫酸的量。一旦所述堆或每个堆34完成,具有适当的二价铁和酸含量的PLS40能被用于新的堆。
将存在于堆底的PLS40的再循环流42再次导入通过堆34,直到PLS40中溶解的锰含量在约30至80g/L的范围内。存在于堆34底的PLS40保存在池44中,再循环流42从所述池44导出。排出流46从PLS池44导出并导入至中和循环48,在所述中和循环48中pH调节至约5.5,例如在约5至6的范围内。pH调节通过添加中和剂实现,例如石灰石50。随后将存在于中和循环48中的经中和的PLS52导入至固体/液体分离步骤,例如沉降池54,在沉降池54中铁氧化物和铁氢氧化物沉淀并沉降出溶液。
来自沉降池54的经中和的PLS52的溢流随后经受提纯步骤56以生产经提纯的PLS58,由此从溶液去除重金属。提纯步骤56包括但不限于添加硫化物试剂,例如NaHS或NaS,其引起例如Ni、Co、Pb和/或Mo的金属离子沉淀使得在经提纯的PLS中的杂质水平在约1ppm以下。随后将经提纯的PLS58导入至蒸发池60,在所述蒸发池60中蒸发PLS58,使得硫酸锰结晶。随后收集硫酸锰产品62并直接运送64至市场,或在市场前在厂区外进一步经受下游处理。
应理解堆34可以是单一的,或如本领域已知的可以是连续堆。
进一步可设想可以将新鲜酸添加至再循环的PLS以确保浸出剂38中的酸含量足够高至维持浸出反应,因为酸渗滤通过堆时酸被消耗。
也应理解,流程图10也可以在蒸发池60前包括例如离子交换或膜滤法的现有技术以协助实现所需的溶液品质(tenor),同时将杂质维持至所需水平。这可能协助得到有效的蒸发步骤并产生用于任何具体应用的所需的硫酸锰等级。
得自本发明的方法10的硫酸锰产品可以直接销售至肥料工业。其也可用于进料材料和/或进一步精制以制造经提纯的锰特殊产品。
应理解本发明的特别的优点在于从金、铁矿石或贱金属(basemetal)矿山开采利用酸再生硫化物废物的能力,由此减少了厂区酸性矿山排水(AMD)责任和污染问题的情况。
本发明的方法10利用低级和/或废物材料以生产适销的产品。有利地,方法10可以实施于厂区或这些材料的位置以减少运输成本,所述运输成本通常与将脉石材料运输至待处理的矿区有关。
地下含锰矿石适用于本发明的方法10,其提供减少灰尘污染并减少与精细研磨机有关的资本支出的优点。另外,本发明的方法10不需要使用还原窑或硫燃烧设备,通常需要所述还原窑或硫燃烧设备以将氧化锰还原成能与酸有效浸出的形式。
可设想当与用于硫酸锰生产的现有技术方法比较时,本发明的方法10可以实质上减少了与硫酸锰产品的生产相关的资金成本和操作成本
对本领域技术人员来说显而易见的修改和改变被认为落入本发明范围内。

Claims (38)

1.一种含锰矿石的堆浸方法,所述方法的特征在于如下步骤:
(i)加工含锰矿石,并分离成粗部分和粉矿部分;
(ii)将所述粉矿部分与硫化物矿石材料组合以生产组合的矿石部分;
(iii)堆积所述组合的矿石部分以形成至少一个堆;以及
(iv)将浸出剂施用至所述堆以产生含有不溶性锰值的富浸液(PLS),
其中将所述浸出剂在可溶性铁的存在下添加至所述堆或每个堆。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述粉矿部分具有小于约6mm的粒子尺寸。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述粉矿部分具有小于约1mm的粒子尺寸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中所述加工步骤包括使用重介质分离(DMS)设备。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述粗矿石部分包括得自DMS设备的块状矿石部分。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在所述组合的矿石部分中所述含锰矿石与硫化物矿石的比例在约3:1至8:1的范围内。
7.根据权利要求6所述的方法,其中在所述组合的矿石部分中含锰矿石与硫化物矿石的比例为约5:1。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述硫化物矿石材料为废物硫化物矿石材料。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述方法在步骤(ii)之后包括附聚步骤。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中使用附聚步骤以影响所述粉矿部分与所述硫化物矿石材料在步骤(ii)中的组合。
11.根据权利要求9或10所述的方法,其中所述附聚步骤使用酸、水或PLS中的一者或多者进行。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法,其中在所述附聚步骤中使用硫酸,所述酸的浓度在约5至15g/L的范围内。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法,其中所述附聚步骤包括使用选自石灰、水泥或聚合物粘合剂的粘合剂。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中步骤(iv)的所述浸出剂以硫酸的形式提供。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述硫酸浸出剂的浓度在约40至80g/L的范围内。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述可溶性铁为二价铁的形式。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述可溶性铁包含于所述浸出剂中。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述可溶性铁以硫酸亚铁添加,或者通过添加PLS而添加。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中通过所述浸出剂添加至所述堆的可溶性铁的浓度在约5至20g/L的范围内。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述PLS再循环通过所述堆直到所述锰含量在约30至80g/L的范围内。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述堆的pH在约1.5至3.5的范围内。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中本发明的方法还包括如下另外的步骤:
(v)从PLS导出排出流,并将所述流的pH升高至至少约5.5以生产经中和的PLS;以及
(vi)将所述经中和的PLS导入至固体/液体分离步骤以从所述经中和的PLS分离铁氧化物和/或铁氢氧化物。
23.根据权利要求22所述的方法,其中所述固体/液体分离步骤在沉淀池中进行。
24.根据权利要求22或23所述的方法,其中PLS的所述排出流的pH通过添加中和剂而升高。
25.根据权利要求24所述的方法,其中所述中和剂包括石灰石。
26.根据权利要求24或25所述的方法,其中所述经中和的PLS的pH在约5至6的范围内。
27.根据权利要求22至26中任一项所述的方法,其中本发明的方法还进一步包括如下步骤:
(vii)将来自所述固体/液体分离步骤的经中和的PLS的溢流导入至蒸发池以使硫酸锰结晶。
28.根据权利要求27所述的方法,其中将经中和的PLS的溢流在所述蒸发池之前导入至提纯步骤。
29.根据权利要求28所述的方法,其中所述提纯步骤包括添加硫化试剂以还原在经中和的PLS中的重金属含量。
30.根据权利要求29所述的方法,其中在添加所述硫化试剂后所述经中和的PLS中的重金属浓度在约1ppm以下。
31.根据权利要求29或30所述的方法,其中所述硫化试剂包括NaHS或NaS的一种或多种。
32.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述含锰矿石为氧化锰矿石。
33.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述含锰矿石为低级含锰矿石。
34.根据权利要求33所述的方法,其中所述低级含锰矿石具有小于约25%的锰含量。
35.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述硫化物矿石材料为废物硫化物材料。
36.根据权利要求9至35中任一项所述的方法,其中所述经附聚的矿石在浸出所述堆之前经受固化步骤。
37.根据权利要求36所述的方法,其中所述固化时间为至少24小时。
38.一种含锰矿石的堆浸方法,所述方法为通过参考图1基本如前所述的方法。
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