CN104785357A - 从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,包括催化氧化浸出得到含铜、锌的浸出液和含硫、金、银的浸出渣;从浸出液中提取铜产品和锌产品以及从浸出渣中提取硫磺产品和金、银产品的步骤。该方法能将海底多金属硫化矿耦合复合矿中有价元素铜、锌、金、银、硫进行综合回收利用,具有有价元素综合利用率高、回收率高、流程简单、清洁节能的特点,是一种处理海底多金属硫化矿耦合复合矿新资源的有效方法。
Description
技术领域
本发明涉及湿法冶金技术领域,具体涉及一种从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,实现综合回收海底多金属硫化矿耦合复合矿中的铜、锌、硫、金、银。
背景技术
有色金属是现代工业不可缺少的重要物质,经过几十年的开采,陆地有价金属储量大幅降低,并日渐枯竭。因此,需积极寻求、开辟新的有色金属矿产资源,从资源的发展战略看,开发海底矿产资源意义重大。
自1978年人类在东太平洋洋脊首次发现黑烟囱及其堆积的硫化物以来,海底热液活动受到世界各国的广泛关注和高度重视,相关的考察和研究活动主要集中在热液活动区或热液喷口及黑烟囱的调查、热液喷口的探测与监测、热液喷口取样、热液成矿机理研究、热液活动的地球化学特征研究等方面;与此同时,对海底多金属硫化物资源特征、性质、分布及评价也有一定的研究。随着热液硫化物矿化点的发现及人们对热液硫化物新型海底资源认识的深入,针对海底热液硫化物的相关研究和开发活动也在同步进行。自20世纪80年代来,德国、美国、日本和俄罗斯等国先后对海底热液硫化物资源状况,进行了多次大规模的调查、研究,取得了卓有成效的研究成果,为人类开发海底多金属硫化物资源打下了坚实的基础。
与国外相比,我国对海底多金属硫化物的研究较晚。八十年代初,我国才开始对海底热液沉积矿床进行研究,1985年我国学者提出了热液成矿的多元理论,并关注洋脊地下热液在Fe、Cu等硫化物沉淀中的作用;1988年9月,中科院海洋研究所参加了原苏联科学院组织的太平洋综合调查,沿太平洋海域采集到热液沉积物样品;1988年中国与西德合作对马里亚纳海槽区热液硫化物的分布状况和形成机理进行了调查和研究;1988年和1990年,由中、德、美三国组成的考察团两次对马里亚纳海槽的热液硫化物进行了调查;1992年,中国科学院海洋研究所首次在国内独立组团对冲绳海槽热液活动区进行了调查、采样,对海水化学成分和表层沉积物进行了研究,并取得一定的研究成果;2003年,我国首次独立地进行了海底热液硫化物的调查研究,并首次在东太平洋海脊附近的E46—E47区块,获得了一批海底热液硫化物样品;2007年,在2800m水深的西南印度洋中脊上,我国发现了新的海底热液硫化物活动区域,并从海底获得了约120多公斤的热液硫化物样品,实现了中国在该领域“零”的突破。
通过对大洋海底多金属硫化矿耦合复合矿矿样的综合研究表明,主要硫化物为黄铁矿,其次是黄铜矿。铜的分布较为复杂,在原生硫化铜、次生硫化铜和和自由氧化铜中均有较高的分布,矿样中铜矿物主要为黄铜矿,其次为氯铜矿、斑铜矿、铜蓝及少量孔雀石;锌矿物主要为菱锌矿,其次为闪锌矿,锌主要以碳酸锌和氧化锌形式存在,其分布比例占80.86%。铁主要以赤、褐铁矿和硫化铁形式存在,此外,有少量分布在硅酸盐和碳酸盐中,铁矿物主要为泥质褐铁矿和含铁泥质物。脉石矿物为石英、粘土质硅酸盐、方解石及钙质生物化石等;硫主要以硫化物形式存在,少量分布在硫酸盐中。矿样的物相分析见“矿样的X射线衍射物相分析图”(参见图2),矿样中主要矿物组成及含量见表1。
表1矿样中主要矿物组成及含量(%)
矿样的X荧光光谱半定量分析和化学多元素成分分析结果分别见表2、表3,铜、锌、
铁、硫的化学物相分析结果分别见表4-7。
表2矿样的X荧光光谱半定量分析结果(%)*
元素 | Cu | Zn | Pb | Sr | Zr | Mo | Co | Ni | Fe |
含量 | 4.838 | 3.914 | 0.121 | 0.0198 | 0.001 | 0.0084 | 0.0274 | 0.008 | 25.27 |
元素 | Cr | V | Si | Ti | Al | Ca | Mg | Mn | Ba |
含量 | 0.007 | 0.040 | 7.185 | 0.065 | 1.9 | 4.657 | 0.577 | 0.626 | 0.051 |
元素 | Na | K | As | S | P | Br | Cl | ||
含量 | 1.84 | 0.279 | 0.022 | 5.065 | 0.49 | 0.010 | 2.70 |
*表中未列入的元素如Au、Ag、Bi、W、Sn、Cd、Nb、Ta等,因其含量低于本法灵敏度未能检出。
表3矿样的化学成分(%)
组分 | Cu | Zn | Pb | TFe | Au(g/t) | Ag(g/t) | Co | Ni |
含量 | 5.12 | 3.50 | 0.12 | 26.57 | 0.10 | 22.79 | 0.034 | 0.007 |
组分 | V2O5 | MnO | SiO2 | TiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | Na2O |
含量 | 0.048 | 0.93 | 13.34 | 0.06 | 3.58 | 5.48 | 1.03 | 1.05 |
组分 | K2O | As | S | P | Cl | F | C | 烧失 |
含量 | 0.16 | 0.024 | 12.05 | 0.33 | 1.68 | 0.062 | 1.93 | 21.95 |
表4铜的化学物相分析结果(%)
表5锌的化学物相分析结果(%)
表6铁的化学物相分析结果(%)
表7硫的化学物相分析结果(%)
由此可见,海底多金属硫化矿是人类共有的矿物资源,其开发是一项国际性重要课题。海底多金属硫化矿耦合复合矿是一种新的有价金属资源,其储量极其丰富,潜在价值巨大。然而,现今人类对海底多金属硫化物的研究,主要局限于世界范围内深海勘探、资源圈定、资源类型、有价元素种类等方面科学探讨,对深海采矿的研究,也仅限于样品级的开采。有关其工艺矿物学、选矿和冶金提取工艺的研究,目前尚未见报道。海底多金属硫化矿可选冶性评价与综合利用技术研究是一个全新的课题,也是一个极其具有深远意义的研究课题。为了充分利用海底硫化矿资源、降低投资风险,为未来合理开发该资源提供科学依据。我们需要选择先进的、具有前瞻性的选冶炼工艺,这样不仅能提高未来海底多金属硫化矿综合利用的经济效益,同时,也是推动人类进行海底矿产资源开发冶金工艺水平的一个重要举措。
2013年中国大洋协会向国际海底管理局申请,提出了进行“西南印度洋多金属硫化物合同区资源评价”重大课题,首次对大洋海底多金属硫化物耦合复合矿资源开发、研究,这是具有创造性、前瞻性、具有重大战略意义的工作。“多金属硫化物可选冶性评价与综合利用技术研究”为项目“西南印度洋多金属硫化物合同区资源评价”的子课题,其旨意通过对不同区域、不同类型多金属硫化物的工艺矿物学系统研究,揭示合同区域矿石的性质特征、资源分布状况;确定适合海底多金属硫化物特点的清洁节能、高效环保的选冶原则和工艺,为西南印度洋多金属硫化物采选工艺及其后续冶炼提取工艺的技术经济分析提供可靠依据;对大洋多金属硫化矿资源矿区的申请、合同区资源概略评价及合同区区域的放弃提供决策依据,为将来合理开发海底硫化物资源提供理论和实践依据。基于上述情况,本发明正是在这样特定的历史环境下应运而生,期望通过提供一种处理大洋海底多金属硫化矿耦合复合矿的新工艺,以解决一种具有独特性质新矿产资源中有价元素提取问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足,提供一种从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,能将海底多金属硫化矿耦合复合矿中有价元素铜、锌、金、银、硫进行综合回收利用,具有有价元素综合利用率高、回收率高、流程简单、清洁节能的特点。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将海底多金属硫化矿耦合复合矿干燥,然后破碎和球磨得到复合矿物粉料,将复合矿物粉料置于反应容器内进行催化氧化浸出反应,反应后进行过滤得到含铜、锌的浸出液和含硫、金、银的浸出渣;
(2)将浸出液净化除铁后,分别萃取铜和锌,再分别经反萃、提取得到铜产品和锌产品;
(3)将浸出渣进行浮选,得到单质硫和硫化物的混合精矿以及浮选尾矿,将单质硫和硫化物的混合精矿脱硫,得到硫磺产品;对浮选尾矿进行提取金、银,再处理得到金、银产品。
上述的方法,优选的,所述催化氧化浸出反应是指向反应容器内加入浸出剂、催化剂和氧化剂进行反应。催化氧化浸出反应使复合矿中有价元素铜、锌有效浸出,使之以Cu2+、Z n2+形式进入浸出液;硫、金、银进入浸出渣。
上述的方法,优选的,所述浸出剂作为催化氧化浸出反应的浸出体系,且所述浸出剂为硫酸、盐酸和硝酸中的至少一种,所述浸出体系中[H+]在1.0mol·L-1~10mol·L-1的范围内;所述催化剂为含Cu2+、Cu1+、Fe2+和Fe3+的可溶性盐中的至少一种,所述浸出体系中催化剂的浓度在0.05mol·L-1~1.0mol·L-1的范围内;所述氧化剂为氯酸钠、氯酸钾、氯化铁、过氧化氢、氧气和富氧空气中的至少一种。上述催化剂优选含Cu2+、Cu1+的可溶性盐,氧化剂优选为氧气。
上述的方法,优选的,所述催化氧化浸出反应在温度为30℃~110℃、液固比为(3~10)∶1、搅拌速度为100r/min~900r/min、浸出时间为20min~240min、氧分压为0.2~2.0Mpa的条件下进行。
上述的方法,优选的,所述步骤(1)中,复合矿物粉料的粒度在-100目~-325目的范围内。
上述的方法,优选的,所述步骤(2)中,采用化学沉淀、溶剂萃取或离子交换工艺对浸出液进行净化除铁,采用lix984N萃取铜,采用P204萃取锌。其中,化学沉淀、溶剂萃取或离子交换工艺为常规冶金方法。
上述的方法,优选的,所述步骤(3)中,采用煤油、四氯化碳对单质硫和硫化物的混合精矿进行脱硫。
上述的方法,优选的,所述步骤(3)中,采用氰化法对浮选尾矿进行提取金、银,再采用冶金提取方法处理得到金、银产品。
上述的方法,优选的,将步骤(3)中单质硫和硫化物的混合精矿脱硫后得到的脱硫渣返回到反应容器内再次进行催化氧化浸出反应。
上述的方法,优选的,所述海底多金属硫化矿耦合复合矿主要由有价元素铜、硫、锌、金和银组成,其中,铜、铁主要以硫化物形式存在,硫化物又以黄铁矿和黄铜矿为主;铜元素主要以黄铜矿、斑铜矿、铜蓝、氯铜矿、孔雀石多种铜矿物的形式存在;锌元素主要以碳酸锌、氧化锌、硫化锌的形式存在;所述矿物中黄铁矿、黄铜矿和碳酸盐的产出形式相似,主要呈半自形粒状、不规则状或蜂窝多孔状,大部分呈单体形式产出,部分硫化物相互交生形成连生体,部分硫化物与褐铁矿、红锌矿或脉石矿物相互嵌布,黄铁矿与黄铜矿的粒度分布大致相似,粒度大小为0.01mm~0.4mm。其中,该矿物以金属的硫化物和碳酸盐等耦合而成,黄铁矿与黄铜矿的粒度大小优选为主要分布在0.05~0.2mm之间。
上述的方法中采用的反应容器为常压浸出设备,该设备配备有温度控制系统,能够满足温控范围在30℃~110℃范围内,温度控制精度为±1℃,同时该设备配备有可控制氧化剂加入速度的系统,能够满足通入氧化剂的分压控制在0.2~2.0Mpa的范围内。
本发明的主要反应机理为:
ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O
ZnCO3+H2SO4=ZnSO4+H2O+CO2
ZnS+H2SO4+O2=ZnSO4+H2O+CO2
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
2CuS+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O+2S
Cu2S+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O+S
CuFeS2+2H2SO4+O2=CuSO4+FeSO4+2H2O+2S
CuS+Cu2+=2Cu1++S
ZnS+2Cu2+=2Cu1++Zn2++S
2Cu1++O2+2H+=2Cu2++H2O
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、本发明从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法为全湿法冶炼工艺,是一种处理大洋海底多金属硫化矿耦合复合矿的新工艺,能够清洁、高效、综合回收该海底新矿物资源中铜、锌、硫、金、银,该方法具有工艺流程简单、操作简单、能耗低、原料的消耗少、金属的回收率高等特点,最大限度将该矿产资源中的有价元素综合提取,实现了清洁、高效、节能的冶金目的,为不久将来人类开发利用海底多金属矿物资源打下坚实基础。
2、本发明采用催化氧化浸出多金属复合矿的工艺,实现了不同矿物的高效耦合浸出。由于大洋海底多金属硫化矿耦合复合矿是一种主要由黄铜矿、黄铁矿、氯铜矿、斑铜矿、铜蓝、氧化铜、硫化铜、菱锌矿、闪锌矿等成分复杂的多种矿物组成。鉴于该海底矿物由海底火山爆发、且在原始海洋经过复杂的地质变迁、长期演化而成,矿物中有价元素组成、结构复杂、有价元素相互嵌布,且粒度很细,属于难选、难冶炼新的矿产资源。采用催化氧化浸出的工艺,多个复杂的单元浸出反应在一个反应体系中同时进行,浸出效率高、速度快;与此同时,物料中的铜、铁的浸出,对物料的浸出起到催化作用,进一步加快体系中复杂矿物得浸出,对大洋复合矿中有价元素的浸出起到积极的推动作用。
附图说明
图1为本发明从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法的工艺流程图。
图2为大洋海底多金属硫化矿耦合复合矿矿样的X射线衍射物相分析图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明的保护范围并不仅限于以下具体实施例。
所有实施例采用同一大洋海底多金属硫化矿耦合复合矿为原料,按质量百分比计,其主要成分包括Cu:5.12%、Zn:3.50%、Fe:26.57%、S:12.05、Si:13.34%、Au:0.10g/t、Ag:22.79g/t。
实施例1
如图1所示,一种从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,包括以下步骤:
(1)催化氧化浸出:将海底多金属硫化矿耦合复合矿干燥,然后破碎和球磨得到-100目的复合矿物粉料,将复合矿物粉料置于反应容器内,向反应容器内加入浸出剂、催化剂和氧化剂进行物料的催化氧化浸出反应,使复合矿中的铜、锌等有价元素高效浸出,进入浸出液中;复合矿中的硫、金、银进入浸出渣,从而得到富集。具体是,首先向反应容器内加入400ml[H+]浓度为4.5mol·L-1的硫酸溶液;然后,向反应器内加入-100目100g的复合矿,同时向反应器中加入作为催化剂的硫酸铜3g,设定浸出温度为85℃,开启浸出搅拌装置及加热装置,使搅拌速度为500r·min-1。达到浸出温度后,向反应器内通入氧分压为0.3Mpa的氧气,恒温浸出2.0小时;催化氧化浸出反应后进行过滤,得到含铜、锌的浸出液和含硫、金、银的浸出渣。分别计量浸出液的体积和浸出渣干基重量,检测浸出液中铜、锌的浓度;并分别计算浸出率,得铜、锌的浸出率分别为98.67%、99.52%;
(2)从浸出液中提取铜、锌产品:采用传统工艺,先将浸出液进行黄钠铁矾除铁,以除去其中大量的铁,再采用中和水解法除去浸出液中剩余的微量铁。然后在pH=1.8的条件下,采用lix984N萃取浸出液中的铜,用190g/L的硫酸溶液反萃,所得反萃液电解得到电解铜产品,或通过蒸发、浓缩、冷却、结晶的方法得到硫酸铜产品;萃取铜后的萃余液,调节溶液酸碱度,采用P204萃取锌,最后经反萃、提取得到锌产品;
(3)从浸出渣中提取有价元素:将浸出渣进行浮选,得到单质硫和硫化物的混合精矿以及浮选尾矿,将该精矿采用煤油、四氯化碳的方法脱去其中的单质硫,得到符合国标的硫磺产品;单质硫和硫化物的混合精脱硫后得到的脱硫渣,返回催化氧化浸出反应工序,进一步浸出其中有价元素铜、锌。浮选尾矿,采用氰化法提取金、银,进一步采用冶金提取方法处理得到金、银产品。
本实施例的整个工艺过程中,铜、锌、金、银的总回收率分别为94.77%、96.09%、67.93%、63.82%。
实施例2
如图1所示,一种从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,包括以下步骤:
(1)催化氧化浸出:将海底多金属硫化矿耦合复合矿干燥,然后破碎和球磨得到-100目的复合矿物粉料,将复合矿物粉料置于反应容器内,向反应容器内加入浸出剂、催化剂和氧化剂进行物料的催化氧化浸出反应,使复合矿中的铜、锌等有价元素高效浸出,进入浸出液中;复合矿中的硫、金、银进入浸出渣,从而得到富集。具体是,首先向反应容器内加入500ml[H+]浓度为5.0mol·L-1的硫酸溶液;然后,向反应器内加入-100目100g的复合矿,同时向反应器中加入作为催化剂的硫酸铜5g,设定浸出温度为90℃,开启浸出搅拌装置及加热装置,使搅拌速度为600r·min-1。达到浸出温度后,向反应器内通入氧分压为0.5Mpa的氧气,恒温浸出2.5小时;催化氧化浸出反应后进行过滤,得到含铜、锌的浸出液和含硫、金、银的浸出渣。分别计量浸出液的体积和浸出渣干基重量,检测浸出液中铜、锌的浓度;并分别计算浸出率,得铜、锌的浸出率分别为98.82%、99.73%;
(2)从浸出液中提取铜、锌产品:采用传统工艺,先将浸出液进行黄钠铁矾除铁,以除去其中大量的铁,再采用中和水解法除去浸出液中剩余的微量铁。然后在pH=1.8的条件下,采用lix984N萃取浸出液中的铜,用200g/L的硫酸溶液反萃,所得反萃液电解得到电解铜产品,或通过蒸发、浓缩、冷却、结晶的方法得到硫酸铜产品;萃取铜后的萃余液,调节溶液酸碱度,采用P204萃取锌,最后经反萃、提取得到锌产品;
(3)从浸出渣中提取有价元素:将浸出渣进行浮选,得到单质硫和硫化物的混合精矿以及浮选尾矿,将该精矿采用煤油、四氯化碳的方法脱去其中的单质硫,得到符合国标的硫磺产品;单质硫和硫化物的混合精脱硫后得到的脱硫渣,返回催化氧化浸出反应工序,进一步浸出其中有价元素铜、锌。浮选尾矿,采用氰化法提取金、银,进一步采用冶金提取方法处理得到金、银产品。
本实施例的整个工艺过程中,铜、锌、金、银的总回收率分别为94.83%、96.27%、68.33%、61.02%。
实施例3
如图1所示,一种从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,包括以下步骤:
(1)催化氧化浸出:将海底多金属硫化矿耦合复合矿干燥,然后破碎和球磨,得到-100目的复合矿物粉料,将复合矿物粉料置于反应容器内,向反应容器内加入浸出剂、催化剂和氧化剂进行物料的催化氧化浸出反应,使复合矿中的铜、锌等有价元素高效浸出,进入浸出液中;复合矿中的硫、金、银进入浸出渣,从而得到富集。具体是,首先向反应容器内加入300ml[H+]浓度为4.5mol·L-1的硫酸溶液;然后,向反应器内加入-100目100g的复合矿,同时向反应器中加入作为催化剂的硫酸铜8g,设定浸出温度为95℃,开启浸出搅拌装置及加热装置,使搅拌速度为700r·min-1。达到浸出温度后,向反应器内通入氧分压为0.3Mpa的氧气,恒温浸出3.0小时;催化氧化浸出反应后进行过滤,得到含铜、锌的浸出液和含硫、金、银的浸出渣。分别计量浸出液的体积和浸出渣干基重量,检测浸出液中铜、锌的浓度;并分别计算浸出率,得铜、锌的浸出率分别为95.33%、98.17%;
(2)从浸出液中提取铜、锌产品:采用传统工艺,先将浸出液进行黄钠铁矾除铁,以除去其中大量的铁,再采用中和水解法除去浸出液中剩余的微量铁。然后在pH=1.8的条件下,采用lix984N萃取浸出液中的铜,用200g/L的硫酸溶液反萃,所得反萃液电解得到电解铜产品,或通过蒸发、浓缩、冷却、结晶的方法得到硫酸铜产品;萃取铜后的萃余液,调节溶液酸碱度,采用P204萃取锌,最后经反萃、提取得到锌产品;
(3)从浸出渣中提取有价元素:将浸出渣进行浮选,得到单质硫和硫化物的混合精矿以及浮选尾矿,将该精矿采用煤油、四氯化碳的方法脱去其中的单质硫,得到符合国标的硫磺产品;单质硫和硫化物的混合精脱硫后得到的脱硫渣,返回催化氧化浸出反应工序,进一步浸出其中有价元素铜、锌。浮选尾矿,采用氰化法提取金、银,进一步采用冶金提取方法处理得到金、银产品。
本实施例的整个工艺过程中,铜、锌、金、银的总回收率分别为92.68%、94.81%、67.96%、63.88%。
实施例4
如图1所示,一种从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,包括以下步骤:
(1)催化氧化浸出:将海底多金属硫化矿耦合复合矿干燥,然后破碎和球磨,得到-100目的复合矿物粉料,将复合矿物粉料置于反应容器内,向反应容器内加入浸出剂、催化剂和氧化剂进行物料的催化氧化浸出反应,使复合矿中的铜、锌等有价元素高效浸出,进入浸出液中;复合矿中的硫、金、银进入浸出渣,从而得到富集。具体是,首先向反应容器内加入400ml[H+]浓度为5.0mol·L-1的硫酸溶液;然后,向反应器内加入-100目100g的复合矿,同时向反应器中加入作为催化剂的硫酸铜6g,设定浸出温度为95℃,开启浸出搅拌装置及加热装置,使搅拌速度为700r·min-1。达到浸出温度后,向反应器内通入氧分压为0.4Mpa的氧气,恒温浸出3.5小时;催化氧化浸出反应后进行过滤,得到含铜、锌的浸出液和含硫、金、银的浸出渣。分别计量浸出液的体积和浸出渣干基重量,检测浸出液中铜、锌的浓度;并分别计算浸出率,得铜、锌的浸出率分别为98.13%、99.82%;
(2)从浸出液中提取铜、锌产品:采用传统工艺,先将浸出液进行黄钠铁矾除铁,以除去其中大量的铁,再采用中和水解法除去浸出液中剩余的微量铁。然后在pH=1.8的条件下,采用lix984N萃取浸出液中的铜,用190g/L的硫酸溶液反萃,所得反萃液电解得到电解铜产品,或通过蒸发、浓缩、冷却、结晶的方法得到硫酸铜产品;萃取铜后的萃余液,调节溶液酸碱度,采用P204萃取锌,最后经反萃、提取得到锌产品;
(3)从浸出渣中提取有价元素:将浸出渣进行浮选,得到单质硫和硫化物的混合精矿以及浮选尾矿,将该精矿采用煤油、四氯化碳的方法脱去其中的单质硫,得到符合国标的硫磺产品;单质硫和硫化物的混合精脱硫后得到的脱硫渣,返回催化氧化浸出反应工序,进一步浸出其中有价元素铜、锌。浮选尾矿,采用氰化法提取金、银,进一步采用冶金提取方法处理得到金、银产品。
本实施例的整个工艺过程中,铜、锌、金、银的总回收率分别为95.03%、96.96%、68.06%、64.33%。
Claims (10)
1.一种从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将海底多金属硫化矿耦合复合矿干燥,然后破碎、磨矿,得到复合矿物粉料,将复合矿物粉料置于反应容器内进行催化氧化浸出反应,反应后进行过滤得到含铜、锌的浸出液和含硫、金、银的浸出渣;
(2)将浸出液净化除铁后,分别萃取铜和锌,再分别经反萃、提取得到铜产品和锌产品;
(3)将浸出渣进行浮选,得到单质硫和硫化物的混合精矿以及浮选尾矿,将单质硫和硫化物的混合精矿脱硫,得到硫磺产品;对浮选尾矿进行提取金、银,再处理得到金、银产品。
2.根据权利要求1所述的从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,其特征在于:所述催化氧化浸出反应是指向反应容器内加入浸出剂、催化剂和氧化剂进行反应。
3.根据权利要求2所述的从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,其特征在于:所述浸出剂为硫酸、盐酸和硝酸中的至少一种,浸出体系中[H+]在1.0mol·L-1~10mol·L-1的范围内;所述催化剂为含Cu2+、Cu1+、Fe2+和Fe3+的可溶性盐中的至少一种,浸出体系中催化剂的浓度在0.05mol·L-1~1.0mol·L-1的范围内;所述氧化剂为氯酸钠、氯酸钾、氯化铁、过氧化氢、氧气和富氧空气中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,其特征在于:所述催化氧化浸出反应在温度为30℃~110℃、液固比为(3~10)∶1、搅拌速度为100r/min~900r/min、浸出时间为20min~240min、氧分压为0.2~2.0Mpa的条件下进行。
5.根据权利要求1所述的从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,其特征在于:所述步骤(1)中,复合矿物粉料的粒度在-100目~-325目的范围内。
6.根据权利要求1所述的从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,其特征在于:所述步骤(2)中,采用化学沉淀、溶剂萃取或离子交换工艺对浸出液进行净化除铁,采用lix984N萃取铜,采用P204萃取锌。
7.根据权利要求1所述的从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,其特征在于:所述步骤(3)中,采用煤油、四氯化碳对单质硫和硫化物的混合精矿进行脱硫。
8.根据权利要求1所述的从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,其特征在于:所述步骤(3)中,采用氰化法对浮选尾矿进行提取金、银,再采用冶金提取方法处理得到金、银产品。
9.根据权利要求1所述的从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,其特征在于:将步骤(3)中单质硫和硫化物的混合精矿脱硫后得到的脱硫渣返回到反应容器内再次进行催化氧化浸出反应。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的从海底多金属硫化矿耦合复合矿中提取有价金属的方法,其特征在于:所述海底多金属硫化矿耦合复合矿主要由有价元素铜、硫、锌、金和银组成,其中,铜、铁主要以硫化物形式存在,硫化物又以黄铁矿和黄铜矿为主;铜元素主要以黄铜矿、斑铜矿、铜蓝、氯铜矿、孔雀石多种铜矿物的形式存在;锌元素主要以碳酸锌、氧化锌、硫化锌的形式存在;所述矿物中黄铁矿、黄铜矿和碳酸盐的产出形式相似,主要呈半自形粒状、不规则状或蜂窝多孔状,大部分呈单体形式产出,部分硫化物相互交生形成连生体,部分硫化物与褐铁矿、红锌矿或脉石矿物相互嵌布,黄铁矿与黄铜矿的粒度分布大致相似,粒度大小为0.01mm~0.4mm。
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