CN106573773B - 用于在使用硅酸盐的金属硫化物的常压浸出期间控制起泡的系统和方法 - Google Patents

用于在使用硅酸盐的金属硫化物的常压浸出期间控制起泡的系统和方法 Download PDF

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Abstract

公开了在金属硫化物的常压或基本常压浸出期间控制起泡的方法。在一些实施方式中，该方法可以包括以下步骤：(a)经由浮选生产金属硫化物精矿；(b)经由浮选生产尾矿流；和(c)将部分或所有所生产的尾矿流转移到常压或基本常压的硫化物浸出回路。还公开了金属回收流程图。在一些实施方式中，金属回收流程图可包括单元操作，其包括：(a)包括浮选回路的硫化物浓缩器，所述浮选回路生产金属硫化物精矿流和尾矿流；和，(b)常压或基本常压的金属硫化物浸出回路。硫化物浓缩器可以经由所述金属硫化物精矿流和所述尾矿流两者可操作地连接至常压或基本常压的金属硫化物浸出回路。

Description

用于在使用硅酸盐的金属硫化物的常压浸出期间控制起泡的 系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年8月27日提交的共同未决的美国临时专利申请No.62/042,414的优先权，该美国临时专利申请的标题为“SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLINGFRINGHING DURING FILES PHERIC LEACHING OF METAL SULPHIDES USING SILICATES”，通过引用其全部内容并入本文用于任何和所有目的，如同在本文完全阐述。
技术领域
本发明的实施方式涉及用于改进从金属硫化物矿石中提取金属价值的设备和/或方法。具体地，公开了使用硅酸盐减轻和/或控制起泡的系统和方法。还公开了用于在金属硫化物精矿的浸出期间增加在常压或基本常压浸出回路中的回收的系统和方法。
背景技术
目前和过去的常压金属硫化物浸出方法可能由于浸出回路中泡沫随时间的形成或积聚而受到阻碍。例如，泡沫可在浸出反应器的顶部附近积聚，并且因此，部分待浸出的金属硫化物精矿可从浸滤剂中移出并因此可能与浸滤剂失去接触。因此，金属硫化物精矿内的一些研磨硫化物颗粒可能不能暴露于浸滤剂达到完全浸出发生所需的预定停留时间。从浸滤剂中移出的泡沫内容物(contents)含有未浸出或部分未浸出的颗粒并不罕见。这种结果降低了整体浸出回收，和/或可能将包含在泡沫内的漂浮颗粒的实际浸出停留时间降低至低于实现完全金属溶解(例如，完全铜溶解)所需的时间。简言之，常规的常压金属硫化物浸出可能被泡沫的形成阻碍。在不限制本公开的范围的情况下，本领域技术人员将理解，本文所使用的术语“常压(atmospheric)”或“基本常压(substantially atmospheric)”可以包括浸出回路中可以忽略不计对高于环境压力的整体使用有贡献的系统或装置。例如但不限于，开放式搅拌反应器和可加压的封闭式搅拌反应器可以存在于根据一些实施方式的常压或基本常压的浸出回路中，但不限于此。在不偏离本发明的意图的情况下，反应器顶部空间可以是常压或者可选择地加压至高于环境压力以控制顶部空间气体组成。压力可以通过温度或通过高于环境压力的施加气体压力控制。如将在下文所描述的，在一些优选实施方式中，大多数浸出可以在大气压力条件下发生，并且在高于常压情况下可发生量少得多的浸出。在一些优选的实施方式中，金属硫化物颗粒的大部分浸出停留时间可在大气压力条件下发生，并且金属硫化物颗粒的最小量的浸出停留时间可在高于大气条件下发生。例如，在一些非限制性的实施方式中，浸出反应器202(诸如图2所示的)，可包括一个或多个开顶式常规搅拌釜反应器(CSTRs)和任选的擦洗机(212)(诸如图2所示的)，可包括一个或多个被配置为加压的、接收氧气和/或容纳研磨介质的封闭式搅拌介质反应器，但不限于此。在一些实施方式中，任选的擦洗机(212)，诸如图2所示的，可以包括一个或多个封闭式高剪切搅拌反应器，其被配置为加压的、接收氧气和/或使用一个或多个高剪切叶轮在待浸出的精矿颗粒之间提供剪切，但不限于此。在一些实施方式中，一个或多个高剪切叶轮可以选自：Cowles分散机叶片、锯片混合叶轮、分散叶片、锯齿分散叶片、成角度的齿叶、超剪切分散叶片、高流动分散叶片及其组合，但不限于此。
含金属硫化物的矿石的加工和提纯涉及各种单元操作，包括但不限于压碎、研磨和泡沫浮选。在浮选过程中，表面活性试剂通常用于选择性地改变硫化物矿物表面的润湿特性，以促进其与脉石矿物的分离。表面活性剂改性的颗粒由于它们从矿物浆料到泡沫的选择性分配而被分离和回收。当向浮选池中的含矿物浆料通气时，表面改性的颗粒具有附着到气泡的倾向，并且由于浮力升高，产生浓缩在搅拌的矿物浆的表面上的矿化泡沫。各种类型的泡沫浮选试剂通常用于矿物分离，包括促集剂(collector)、起泡剂、活化剂和抑制剂。
稳定泡沫的外观通常是界面活性的最终结果，并涉及表面活性物质诸如表面活性剂(即，两亲性分子)和另外地，或可选地，表面是两亲性的颗粒的作用。有利于两亲性物质的吸附在液体/气体界面的条件或现象通常将促进泡沫稳定性和起泡。因此，由具有较强的水结构影响(即，正水化)诸如SO4 2-的离子组成的电解液可能会促进起泡，而较弱地影响水结构的离子(即，负水化)，诸如HSO4 -和SO3 -，促进起泡的可能性较小。另外，高压抑制起泡，而大气压力或低于大气压力有利于其形成。
虽然稳定泡沫的产生在泡沫浮选过程中在矿物颗粒从脉石的选择性分离和回收中是有利的，但是在常压浸出过程中出现稳定的泡沫仍然是有问题的。已经提出了现有技术的系统和方法来处理这个问题，但是它们产生了它们自己的意外的问题。因此，需要新的改进的系统和方法来克服这些问题。
在硫化铜精矿的湿法冶金加工中，铜精矿通常分散在酸性硫酸铁浸出液中以使矿物颗粒中所含的铜溶解。浸出工艺产生富浸出液(PLS)，然后通常通过溶剂萃取(SX)工艺处理以分离和回收其中溶解的铜。SX工艺之后是电解沉积，以便产生高纯度铜阴极。
在一些现有技术的浸出工艺(例如，US-5,993,635)中，浮选精矿首先经受超细研磨，然后直接在常压条件下进行氧化浸出。在这些方法中，铜在低于水的沸点的温度下从含铜矿物中溶解。虽然可能存在局部、瞬态加热到100℃或略高(由于放热的化学反应)的温度，但由于系统处于大气压力的事实，浆料温度固有地受到限制。此外，在预浸出超细研磨过程中，必须消耗大量能量，以便将浮选精矿中的颗粒尺寸分布减小到小于20微米，低至5微米的P80。
通常使用氧化剂诸如铁离子以促进铜溶解反应。在该化学反应的过程中，氧化剂(即，三价铁离子)从三价铁氧化态还原为二价铁氧化态。为继续该过程直到从矿物颗粒中回收大部分铜，将氧气或空气喷射到搅拌反应器中，以将产物亚铁离子连续氧化回+3三价铁氧化态。在黄铜矿溶解的情况下，认为三价铁离子经由以下反应实现铜的浸出：
CuFeS2+4Fe3+＝Cu2++5Fe2++2So
相信经由以下反应进行三价铁氧化剂的同时再生和电中性的维持：
4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O
因此，在黄铜矿的浸出期间消耗酸。对于其它金属硫化物(包括铜、锌、铁、锰、镍、钴等)的浸出，已知类似的反应，其中铁离子作为氧化剂。
在常压浸出过程期间，由于所采用的温度和氧气压力，产生结晶相和/或固相元素硫(S0)作为反应产物。因为涉及的温度低于元素硫的熔融温度，因此硫在含铜矿物颗粒的表面上呈现为结晶相和/或固相。在浸出过程的初始阶段期间，由于疏水性硫产物的出现，含铜矿物颗粒的表面变成两亲性的。随着浸出过程的进行，元素硫的持续积累导致含铜颗粒的表面变得疏水。在浸出过程的早期阶段，精矿内的超细颗粒尺寸、高表面积和颗粒表面的两亲性质的组合导致形成稳定、高度矿化的泡沫。结果，捕集在泡沫中的矿物颗粒明显不太可能完全浸出。在浸出过程的后期阶段，累积的元素硫也可作为物理屏障(即，矿物颗粒钝化)，从而抑制铜从矿物颗粒中的持续溶解。
在现有技术的方法中，浮选试剂的存在有助于在金属硫化物的常压浸出过程中过度起泡的问题。这种现象导致含金属的颗粒(例如含铜颗粒)从浸出液中分离出来并在泡沫层中浓缩。这种物理分离可导致从浸出溶液中除去颗粒，从而减缓或抑制铜溶解过程。在极端情况下，特别是在溶解速率需要快速氧化的情况下，起泡可能如此剧烈，使得难以将颗粒保持在搅拌浸出反应器中。这导致停留在浸出反应器中矿物颗粒经历的实际停留时间减少，并且最终不利地影响浸出速率和金属(例如，铜)回收。
处理过量起泡的现有技术方法包括使用通流管以促进泡沫在浸出液中的再混合。其它现有技术方法关注在常压浸出过程的初始阶段中使用润湿剂，例如，Lignosol，以抑制泡沫稳定性(如US-5,993,635中所述)，或木素磺酸钙(如WO 97/127070中所述)。特别地，教导使用添加摩擦剂(即，硅砂)以增强在常压浸出反应器内的金属硫化物溶解的现有技术方法还必须需要添加有机消泡剂以控制起泡。根据这些现有技术的教导，颗粒状SiO2，诸如石英和砂，不是有效的消泡剂。
其它现有技术方法类似地使用润湿剂(例如，木素磺酸铵)以在金属硫化物的高温高压釜浸出期间减轻硫钝化的影响，其中元素硫以“液态”而不是固态存在(参见，例如，US-4,192,851)。从现有技术的教导，可以推论润湿剂诸如木素磺酸盐不能有效地减轻在金属硫化物的常压浸出期间硫钝化的影响。
已经发现可用于分散“液体”元素硫的表面活性剂包括但不限于木素磺酸盐、木质素、鞣酸化合物诸如白雀树(quebracho)和烷基芳基磺酸盐(US-3,867,268)。除了表面活性剂之外，旨在促进液体元素硫分散的其它现有技术方法包括研磨砂和矿物加工尾矿(例如，US-6,497,745和US-7,041,152)。这些现有技术的教导都没有提出在结晶相和/或“固”相硫产物(例如，元素硫产物)存在下用于消泡或减轻起泡的装置或方法。
需要使用表面活性剂解决硫钝化问题的现有技术方法的问题是当这些表面活性剂迁移到下游单元操作，诸如溶剂萃取(SX)流程时，引起的困难。例如，这些表面活性剂对SX回路的污染可能导致难以分离的油/水乳状液的形成，或者它们可能导致抑制铜的界面传质的界面污垢(interfacial cruds)的形成。表面活性剂通过其在界面处吸附的能力也可干扰它们用于辅助的真正的铜溶解反应。
发明目的
因此，本发明的一些实施方式的目的是使用硅酸盐来最小化、减轻和/或控制在硫化物浸出回路内，特别是常压或基本常压的金属硫化物浸出的起泡。
本发明的一些实施方式的目的也是减少和/或消除向浸出回路中添加过多试剂或多种试剂的需要，这可能花钱购买、运输和给料和/或可能危及下游的流程(例如，溶剂萃取)或负面影响浸出时间和/或整体金属回收。
本发明的一些实施方式的目的也是使用可以容易地从上游浓缩器获得的硅酸盐来最小化、减轻和/或控制在硫化物浸出回路内的起泡，从而避免购买、运输和将分离的或外来材料引入浸出回路或金属回收流程的其它部分的需要。
本发明的一些实施方式的目的也是在处于上游浓缩器下游的常压或基本常压的金属硫化物浸出回路中利用来自所述上游浓缩器的部分另外处理的尾矿(例如，源自粗选池回路浮选尾矿的尾矿)，以减少所述金属硫化物浸出回路内的起泡和/或其对浸出动力学或回收的负面影响。
本发明的一些实施方式的目的也是在处于上游浓缩器下游的常压或基本常压的金属硫化物浸出回路中利用来自所述浓缩器上游(例如，在泡沫浮选之前)的部分原矿(ROM)材料(其优选包含硅酸盐)，以减少所述金属硫化物浸出回路中的起泡和/或其对浸出动力学或回收的不利影响。
本发明的一些实施方式的目的也是在处于上游浓缩器下游的常压或基本常压的金属硫化物浸出回路中利用来自所述上游浓缩器(例如，在泡沫浮选之前，但在研磨之后)的部分原矿(ROM)材料(其优选包括硅酸盐)，以减少所述金属硫化物浸出回路内的起泡和/或其对浸出动力学或回收的负面影响。
从本文的附图和描述中，本发明的这些和其它目的将是显而易见的。尽管本发明的每个目的被认为是通过本发明的至少一个实施方式来实现的，但是实现本发明的所有目的的本发明的任何一个实施方式不必都存在。
发明内容
公开了在金属硫化物的常压或基本上常压浸出期间控制起泡的方法。根据一些实施方式，该方法可以包括以下步骤：(a)经由浮选生产金属硫化物精矿；(b)经由浮选生产尾矿流；和(c)将部分或全部所述已生产的尾矿流转移到常压或基本常压的硫化物浸出回路。根据一些实施方式，将部分或全部所述已生产的尾矿物流转移至常压或基本常压的硫化物浸出回路的步骤可以包括向常压或基本常压的硫化物浸出回路中设置的至少一个浸出反应器和/或至少一个擦洗机给料的步骤。根据最优选的实施方式，该常压或基本常压的硫化物浸出回路可以保持在低于元素硫(S0)的熔点的温度。根据一些优选实施方式，至少一个擦洗机可以配置有氧气引入装置(例如，具有控制阀的O2进料口)。根据一些优选的实施方式，至少一个擦洗机可以包括搅拌介质反应器或包括一个或多个高剪切叶轮的高剪切搅拌反应器，但不限于此。根据一些优选的实施方式，至少一个擦洗机可以保持介于50％和99％之间的固体，诸如介于60％和90％之间的固体，介于70％和80％之间的固体，但不限于此。根据一些实施方式，尾矿流可以包括以下的一种或多种：石英、铝硅酸盐、页状硅酸盐(包括但不限于绿泥石、高岭石、蒙脱石、坡缕石、滑石、蛭石)、云母(包括但不限于黑云母、白云母、金云母)、长石、沸石、硅藻土，及其各种组合，但不限于此。该方法还可包括以下步骤：(d)减少所述金属硫化物精矿在常压或基本常压的硫化物浸出回路中的浸出时间。在一些实施方式中，减少所述金属硫化物精矿在常压或基本常压的硫化物浸出回路中的浸出时间的步骤可以包括提供小于近似6小时的浸出时间(例如，金属硫化物精矿平均停留时间)而实现自金属硫化物精矿大于近似95％的金属回收。在一些实施方式中，减少所述金属硫化物精矿在常压或基本常压的硫化物浸出回路中的浸出时间的步骤可以包括提供介于近似2.5至近似4小时之间的浸出时间，而实现自金属硫化物精矿大于近似95％的金属回收。
还公开了金属回收流程图。该金属回收流程图可包括单元操作，其包括：(a)包括浮选回路的硫化物浓缩器，该浮选回路生产金属硫化物精矿流和尾矿流；和(b)常压或基本常压的金属硫化物浸出回路。根据一些实施方式，硫化物浓缩器可以经由所述金属硫化物精矿流和所述尾矿流两者可操作地连接到常压或基本常压的金属硫化物浸出回路。根据一些实施方式，常压或基本常压的金属硫化物浸出回路可以包括一个或多个浸出反应器，并且可以将包含在所述尾矿流中的硅酸盐提供给一个或多个浸出反应器。根据一些实施方式，常压或基本常压的金属硫化物浸出回路可以包括一个或多个擦洗机(attritionscrubber)，并且可以将包含在所述尾矿流内的硅酸盐提供给一个或多个擦洗机。根据一些实施方式，包含在所述尾矿流中的硅酸盐可以提供给所述一个或多个浸出反应器和所述一个或多个擦洗机两者。根据一些实施方式，包含在所述尾矿流中的硅酸盐可以提供给所述一个或多个浸出反应器或所述一个或多个擦洗机中的任一个。在一些实施方式中，可以提供与所述一个或多个浸出反应器串联的一个或多个擦洗机(即，“级间”构造)，但不限于此。在一些实施方式中，可以提供与所述一个或多个浸出反应器并联的一个或多个擦洗机(即，“级间”构造)，但不限于此。在一些实施方式中，一个或多个擦洗机可以与所述一个或多个浸出反应器并联地提供(即，“级间”构型)，并且与所述一个或多个浸出反应器串联地提供，但不限于此。在一些实施方式中，至少一个擦洗机可以由至少两个浸出反应器共享。在一些实施方式中，包含在输送到常压金属硫化物浸出回路的所述尾矿流中的硅酸盐可以包括以下的一种或多种：石英、铝硅酸盐、页状硅酸盐(包括但不限于绿泥石、高岭石、蒙脱石、坡缕石、滑石、蛭石)、云母(包括但不限于黑云母、白云母、金云母)、长石、沸石、硅藻土及其各种组合，但不限于此。
根据一些实施方式，在金属硫化物的常压或基本常压浸出期间控制起泡的方法可以包括以下步骤：(a)经由浮选生产金属硫化物精矿；(b)生产原矿(ROM)材料流；和(c)将部分所述原矿(ROM)材料流转移到用所述金属硫化物精矿进料的常压或基本常压的硫化物浸出回路。在一些实施方式中，将部分所述原矿(ROM)材料流转移到常压或基本常压的硫化物浸出回路的步骤可以包括将原矿(ROM)材料给料常压或基本常压的硫化物浸出回路中的至少一个浸出反应器和/或至少一个擦洗机的步骤，和/或控制所述原矿(ROM)材料的给料的步骤，但不限于此。在一些实施方式中，原矿(ROM)材料流可以包括以下的一种或多种：石英、铝硅酸盐、页状硅酸盐(包括绿泥石、高岭石、蒙脱石、坡缕石、滑石、蛭石)、云母(包括黑云母、白云母、金云母)、长石、沸石、硅藻土及其各种组合，但不限于此。在一些实施方式中，该方法还可以包括以下步骤：(d)减少所述金属硫化物精矿在常压或基本常压的硫化物浸出回路中的浸出时间(例如，金属硫化物精矿平均停留时间)。在一些实施方式中，减少所述金属硫化物精矿在常压或基本常压的硫化物浸出回路中的浸出时间的步骤可以包括实现金属自金属硫化物精矿中大于近似95％的回收的浸出时间小于约5小时。在一些实施方式中，减少所述金属硫化物精矿在常压或基本常压的硫化物浸出回路中的浸出时间的步骤可包括实现金属自金属硫化物精矿中大于近似95％的回收的浸出时间介于约2.5至约4小时之间。在一些实施例中，该方法可以包括在转移步骤(c)之前(d)研磨和/或筛选原矿(ROM)材料的步骤。
在一些实施方式中，在金属硫化物的常压或基本常压浸出期间控制起泡的方法可以包括以下步骤：(a)经由浮选生产金属硫化物精矿；(b)生产原矿(ROM)材料；(c)使用例如研磨装置诸如磨机(例如，球磨机、SAG磨机、精磨机、辊磨机等)研磨原矿(ROM)材料流以生产研磨原矿(ROM)材料流(例如，在泡沫浮选之前)；和(d)将部分所述研磨原矿(ROM)材料流转移到用所述金属硫化物精矿进料的常压或基本常压的硫化物浸出回路。根据一些实施方式，将部分所述研磨原矿(ROM)材料流转移到常压或基本常压的硫化物浸出回路的步骤可以包括将原矿(ROM)材料给料常压或基本常压的硫化物浸出回路中提供的至少一个浸出反应器和/或至少一个擦洗机的步骤，和/或控制所述原矿(ROM)材料的给料的步骤，但不限于此。在一些实施方式中，研磨原矿(ROM)材料流可以包括以下的一种或多种：石英、铝硅酸盐、页状硅酸盐(包括绿泥石、高岭石、蒙脱石、坡缕石、滑石、蛭石)、云母(包括黑云母、白云母、金云母)、长石、沸石、硅藻土及其各种组合，但不限于此。在一些实施方式中，该方法可以进一步包括以下步骤：(d)减少所述金属硫化物精矿在常压或基本常压的硫化物浸出回路中的浸出时间(例如，金属硫化物精矿平均停留时间)。在一些实施方式中，减少所述金属硫化物精矿在常压或基本常压的硫化物浸出回路中的浸出时间的步骤可以包括实现金属自金属硫化物精矿中大于近似95％的回收的浸出时间小于约5小时。在一些实施方式中，减少所述金属硫化物精矿在常压或基本常压的硫化物浸出回路中的浸出时间的步骤可包括实现金属自金属硫化物精矿中大于近似95％的回收的浸出时间介于约2.5至约4小时之间。在一些实施方式中，该方法可包括以下步骤：(e)在减少浸出时间的步骤(d)之前，筛选研磨原矿(ROM)材料流。
在一些实施方式中，金属回收流程图可包括单元操作，其具有：(a)包括浮选回路的硫化物浓缩器，该浮选回路生产金属硫化物精矿流；(b)以下中的至少一个：源自矿场的原矿(ROM)材料流、源自硫化物浓缩器的研磨回路的研磨原矿(ROM)材料流和来自所述硫化物浓缩器的尾矿流；和(c)常压或基本常压的金属硫化物浸出回路；其中该常压或基本常压的金属硫化物浸出回路可以可操作地连接到源自矿场的原矿(ROM)材料流、源自硫化物浓缩器的研磨回路的研磨原矿(ROM)材料流、以及来自所述硫化物浓缩器的尾矿流的所述至少之一。在优选的实施方式中，硫化物浓缩器可以包括硫化铜浓缩器，并且金属硫化物精矿流可以包括硫化铜颗粒或硫化铜精矿。
附图说明
为了补充正在进行的描述，并且为了帮助更好地理解本发明的特征，将作为构成本说明书整体所必需的一组附图附至本说明书，该附图示出优选的装置和使用该装置的方法，其中所描述的下述具有说明性和非限制性特征。应当理解，附图中使用的相同附图标记(如果使用任何)可以标识相同的部件。
图1是示出了根据本发明的一些实施方式的非限制性、示例性流程图的示意图。
图2是更详细地示出了图1所示的非限制性、示例性流程图的单元操作部分的示意图，其中根据一些实施方式，脱水的硅酸盐(包括粘土)可以从尾矿中获取，并且用于常压或基本常压的金属硫化物浸出，和/或根据一些实施方式，硅酸盐(包括粘土)可以从原矿(ROM)材料或研磨原矿(ROM)材料中获取，并且用于常压或基本常压的金属硫化物浸出。在分配到常压或基本常压的金属硫化物浸出回路之前，ROM材料可以以某种方式选择或制备(例如，经由筛选、分选、化学预处理、机械预处理和/或分离低级高硅酸盐进料)。
图3是示出了根据一些实施方式的供应硅酸盐(其可以包括粘土)到常压或基本常压的金属硫化物浸出的系统和方法的示意图。
图4是示出了根据一些实施方式的供应硅酸盐(其可以包括粘土)到常压或基本常压的金属硫化物浸出的一个或多个部分(其可以包含一个或多个磨擦装置)的系统和方法的示意图。
图5是示出根据一些实施方式的浸出结果的非限制性图表，其突出了本文公开的系统和方法相对于更常规实践的优点。特别地，硫化铜精矿的浸出结果示于图5中。
在下文中，将参照附图结合示例性实施方式更详细地描述本发明。
具体实施方式
附图中所示的非限制性实施方式的以下描述在本质上仅仅是示例性的，并且绝不旨在限制本文公开的发明、其应用或使用。
如图1中示意性所示，本发明的实施方式可以包括金属回收流程图10，其包括单元操作12，该单元操作具有在硫化物浓缩器回路100下游的常压或基本常压的金属硫化物浸出回路200，而不限于此。外围流程图操作(由带虚线的框表示)可能与所示的不同。
如图2中示意所示，根据一些实施例，单元操作12的硫化物浓缩器回路100部分可以包括研磨阶段102，其中可以研磨原矿(ROM)材料，然后在浮选回路104中浮选。优选地，原矿(ROM)材料可以选自基本上无鞣酸的材料，例如，不含有机物的材料，包括但不限于可能含有鞣酸或腐殖酸的表层土。浮选回路104可以包括多个粗选池和/或清除剂浮选槽(scavenger float cells)，并且可以任选地包括再研磨回路(未示出)，而不限于此。来自浮选回路104的尾矿106可以例如在增稠器或过滤器108中脱水，并且脱水的尾矿109(例如，增稠器底流和/或滤饼)可以被输送到池(pond)110和/或可以任选地被输送到常压或基本常压的金属硫化物浸出流程200，如图1和2所示。在一些实施方式中，脱水尾矿109可包括一种或多种类型的硅酸盐。可以在硫化物浓缩器100内设置阀、分流器、分离装置、分离器、分选器和/或运输装置112，使得可以从脱水尾矿流109中提取渗流(bleed stream)/滑流114。可以将渗流/滑流114中的部分硅酸盐输送到常压或基本常压的金属硫化物浸出回路200。例如，硅酸盐可以经由第一硅酸盐流208输送到浸出反应器202(或输送到如图4所示的多个浸出反应器)，和/或硅酸盐可以经由第二硅酸盐流210输送到擦洗机212(或输送到如图4所示的多个擦洗装置)。例如，根据过程控制算法，在第一208和/或第二210硅酸盐流中的每一个中的硅酸盐的重量或体积的量可以变化，可以不同，或者可以相似。在一些实施方式中，如所示，浸出反应器202可操作地连接到擦洗机212。在一些实施方式(未示出)中，浸出反应器202和擦洗机212可以结合成为一个装置，但不限于此。在一些实施方式(未示出)中，可以从常压或基本的金属硫化物浸出回路200中完全省略擦洗机212。如果单独的擦洗机212与浸出反应器202结合使用，则硅酸盐和金属硫化物颗粒(例如，待浸出或已浸提的颗粒)可以在浸出期间在浸出反应器202和擦洗机212之间来回传递。擦洗机212可以串联放置在两个相邻的浸出反应器202之间(即，处于“级间”回路布置)，和/或擦洗机212可以并联放置，从同一浸出反应器中202进料，和排出浸出精矿至同一浸出反应器202(即，处于“级内(intra-stage)”回路布置)，但不限于此。
如图2所示(并且在图4中提出)，可以提供原矿石，例如以挖掘的原矿(ROM)材料流118的形式，其可以或可以不按硅酸盐含量分级(sized)、筛选或分选。此外，还可以提供研磨原矿(ROM)材料流120(例如，通过位于研磨回路102中的球磨机或高压磨辊–HPGR粉碎的ROM材料)。研磨原矿(ROM)材料流120可以或可以不按硅酸盐含量分级、筛选或分选。流120中的原矿石可以包括本文所列的任何一种或多种硅酸盐。含有硅酸盐的原矿石的一个或多个渗流/滑流122可以被输送至常压或基本常压的金属硫化物浸出回路200中的一个或多个浸出反应器202。除了或替代一个或多个浸出反应器202，含有硅酸盐的原矿石的一个或多个渗流/滑流122可以被输送至常压或基本常压的金属硫化物浸出回路200中的一个或更多个擦洗机212(例如，经由任选的流218)。可以提供阀、分流器、分离装置、分离器、分选器和/或运输装置126以提取含硅酸盐的原矿石的渗流/滑流122，以及使其与脱水的尾矿固体滑流114掺合、混合或结合(经由连接流124)。应当认识到，本发明人预期所示的渗流/滑流配置的各种结合和变换，以便向常压或基本常压的金属硫化物浸出回路的一个或多个部分提供硅酸盐，而不限于此。
如图1中示意性所示，浮选回路104可以在进入常压或基本常压的金属硫化物浸出回路200之前将其溢流泡沫116输送到任选的预研磨步骤216，该溢流泡沫116由金属硫化物精矿组成。来自浮选回路104的尾矿106可以在增稠器或过滤器108中脱水，其中来自增稠器或过滤器108的液体(即增稠器溢流或滤液)可以再循环，并且其中与脱水的尾矿流109相关的一些或全部固体(例如，增稠器底流或滤饼)可以经由阀、分流器、分离装置、分离器、分选器或运输装置112转移到常压或基本常压的金属硫化物浸出回路200内的一个或多个部件，例如一个或多个浸出反应器202和/或一个或多个任选的擦洗机212。包含在脱水的尾矿渗流/滑流114(延伸到常压或基本常压的金属硫化物浸出回路200)中的硅酸盐可以用作泡沫控制剂。本领域技术人员将理解，浮选尾矿可以含有其它的矿物，例如黄铁矿和含金属的硫化物。
从浮选回路104生产的泡沫溢流116可以包含金属硫化物精矿。在进入常压或基本常压的金属硫化物浸出回路200之前，金属硫化物精矿116可以任选地在任选的预研磨步骤216中研磨。在金属硫化物精矿116的常压或基本常压浸出期间产生的富集浸出溶液204可以从浸出回路200中的至少一个浸出反应器202和/或至少一个擦洗机212送到如所示的下游溶剂萃取/电解沉积(SX/EW)回路。贫液/残液206可以从下游的溶剂萃取/电解沉积(SX/EW)回路输送回到至少一个浸出反应器202和/或至少一个擦洗机212中，如所示。来自常压或基本常压的金属硫化物浸出回路200的浸出残余物可被送到贵金属回收回路和/或最终送到浸出残余物处置区，如图1所示。或者可选地，来自常压或基本常压的金属硫化物浸出回路200的浸出残余物中所含的硫可以被处理以向浸出工艺供应硫酸。
图4提出了另一个非限制性实施方式，其显示了如何将来自泡沫浮选尾矿的硅酸盐从尾矿流和/或原矿(ROM)材料流引导至常压或基本常压的硫化物浸出回路200中的一件或多件设备。如所示，硅酸盐(包括粘土)可以被添加到一个或多个浸出反应器202和/或添加到一个或多个任选的擦洗机212，所述擦洗机212可以单独地或共同地以各种组合和/或排列串联插入所述一个或多个浸出反应器202之间(即，“级间”)，或者可以与一个或多个浸出反应器202并联布置(即，“级内”)。如图4所示的擦洗装置212可以包括一个或多个封闭式高剪切搅拌反应器，其被配置为加压的、接收氧气和/或使用一个或多个高剪切叶轮在待浸出的精矿颗粒之间施加剪切，但不限于此。在一些实施方式中，一个或多个高剪切叶轮可以选自：Cowles分散机叶片、锯片混合叶轮、分散叶片、锯齿分散叶片、成角度的齿叶、超剪切分散叶片、高流动分散叶片及其组合，但不限于此。根据一些优选的实施方式，至少一个擦洗机可以保持在50％和99％之间的固体，诸如60％和90％之间的固体，例如70％和80％之间的固体，但不限于此。
本文所述的硅酸盐可以包括无机化合物，包括但不限于以下的一种或多种：石英、铝硅酸盐、页状硅酸盐(包括但不限于绿泥石、高岭石、蒙脱石、坡缕石、滑石、蛭石)、云母(包括但不限于黑云母、白云母、金云母)、长石、沸石、硅藻土及其各种组合，但不限于此。
在一些实施方式中，金属硫化物精矿(例如，硫化铜精矿)可以包含残余浮选试剂。在一些优选的实施方式中，金属硫化物可以包括黄铜矿CuFeS2形式的铜。然而，应当知道，与金属硫化物(例如包括螺状硫银矿Ag2S、辉铜矿Cu2S、斑铜矿Cu5FeS4、硫砷铜矿Cu3AsS4、砷黝铜矿Cu12As4S13、黝铜矿Cu3SbS3·x(Fe，Zn)6Sb2S9、方铅矿PbS、闪锌矿ZnS，黄铜矿CuFeS2、磁黄铁矿Fe1-xS、针硫镍矿NiS、镍黄铁矿(Fe，Ni)9S8、铜蓝CuS、朱砂HgS、雄黄AsS、雌黄As2S3、辉锑矿Sb2S3、黄铁矿FeS2、白铁矿FeS2、辉钼矿MoS2、孔雀石CuCO3·Cu(OH)2、蓝铜矿2CuCO3·Cu(OH)2、赤铜矿Cu2O、硅孔雀石CuO·SiO2·2H2O)结合出现的其它含金属矿物可以与所公开的系统和方法一起使用。
在一些实施方式中，常压或基本常压的金属硫化物浸出可以保持低于约1.3的pH(例如，在约1的pH和约1.2的pH之间)。本领域技术人员应知道某些页状硅酸盐(例如，蒙脱石)可能易于被强酸快速侵蚀。因此，在包含足够大量的这种粘土而变得有问题的渗流/滑流的情况下，将浸出液的pH保持在约1以上(例如，约1.5和约2.5之间)可能是有利的。在一些优选的实施方式中，常压或基本常压的金属硫化物浸出可以保持在低于元素硫的熔点的温度，以便控制可能由元素硫引起的起泡。在一些优选的实施方式中，常压或基本常压的金属硫化物浸出可以保持在不足够热从而分散液体元素硫的温度。
实施例1
进行回收硅酸盐的效果的初步、实验测试，用于在黄铜矿的酸性硫酸铁浸出期间减少起泡和改善浸出动力学和铜回收的优势。浸出试验在大气压下在80℃下进行。测试结果示于图5。仅为了说明的目的，在浸出测试中使用的硅酸盐是浮选粗选池尾矿。粗选池尾矿材料主要由黄铁矿、正长石、白云母、石英和钠长石组成。这被认为是本发明概念的极端测试，因为由于是浮选尾矿产物，材料将含有残余量的可能妨碍浸出的浮选试剂(即，泡沫促进剂)。本领域技术人员将从附图和本公开中认识到，硅酸盐可以替代地或另外地作为来自原矿材料的滑流在进入浮选回路之前获得，从而避免任何提前暴露于表面活性泡沫浮选试剂，或被其污染。
如果确定酸敏感粘土基本上存在于加入到浸出容器202或高剪切设备212的硅酸盐中，则在金属硫化物浸出期间使用高酸浓度可导致粘土的溶解。铝硅酸盐的溶解能对从金属硫化物精矿的金属回收产生负面影响，并且酸控制可能是必要的，以在约6小时内，和优选地在约5小时内，并且甚至更优选地在约2.5小时和约4小时之间实现95％或更大的金属回收，而不限于此。
实例2
进行对比测试，其中没有向浸出原料中添加硅酸盐。与未添加硅酸盐相关的浸出数据由图5中的(△)符号表示。黄铜矿精矿的P95颗粒尺寸分布为35μm，在7.5wt％的悬浮固体下进行测试。在浸出过程中添加氧导致在浸出反应器中产生大量高度矿化、稳定的泡沫。这导致显著量的固体从浸出液体转移到泡沫，结果是在6小时将铜回收限制在90-95％之间(例如，如图5所示在6小时94％)。
比较对比参照数据与由(○)符号表示的实施例结果，其显示向浸出系统中添加硅酸盐显著提高了铜浸出速率(即，初始铜浸出速率比对比测试快大约1.83倍)。在进行的具体浸出测试中，泡沫的体积在视觉上也显著小于比较例中的泡沫体积，并且在6小时内实现100％的铜回收。添加的硅酸盐尾矿与黄铜矿精矿的比为近似1.9比1。
实例3
在与实例2中概述的测试相同的条件下进行第三铜浸出测试，除了黄铜矿精矿的P95为104μm。再次，相对于比较试验，起泡显著减少，并且在6小时内实现100％的铜回收。减少的起泡意味着到反应器的氧气流动可以以更高的速率连续保持，结果是初始铜浸出速率比比较例快近似1.98倍。
应当知道，本文详细示出和描述的特定特征、过程和益处本质上是纯示例性的，并且不应限制本发明的范围。尽管已经根据具体的实施方式和应用描述了本发明，但是根据该教导，本领域的普通技术人员可以在不脱离所要求保护的发明的精神或者超出本发明的范围的情况下产生其它的实施方式和变化。例如，虽然本文所述的发明概念、特征和方法步骤可以有利地在纯常压浸出工艺中实施，但是可以设想，其可以用包括稍微加压(例如，在0.01巴和10巴之间，例如，加压约1-7巴)的设备(例如，擦洗机)的基本常压浸出回路实施。例如，但不限于，图2所示的浸出反应器202可以包括在环境压力下操作的一个或多个开放式搅拌釜反应器，并且任选的擦洗机(212)可以包括一个或多个封闭式搅拌介质反应器和/或一个或多个高剪切搅拌反应器–其中每个可包括氧输入装置，并且其可以被配置为加压的(例如，加压至近似5巴)，以便增加其中的氧分压。在这些实施方式中，基本上常压的浸出回路可以包括下述流程图：其中金属硫化物浸出颗粒的大于近似90％的停留时间发生在常压浸出反应器202(例如，开放式常规搅拌釜反应器)中，并且近似10％或更少的相同金属硫化物浸出颗粒的停留时间发生在高于常压的擦洗机212(例如，配置有氧气引入装置的封闭式搅拌介质反应器或高剪切搅拌反应器)中，但不限于此。
因此，应当理解，本文中的附图和描述是以示例的方式提供的，以便于理解本发明，并且不应被解释为限制本发明的范围。

Claims (7)

1.一种在金属硫化物的常压或基本常压浸出期间控制起泡的方法，所述方法包括：
(a)经由浮选生产金属硫化物精矿；
(b)经由浮选生产尾矿流；
(c)将所述金属硫化物精矿进料到常压或基本常压的硫化物浸出回路中；
(d)在所述常压或基本常压的硫化物浸出回路中在氧存在下将所述金属硫化物精矿酸性浸出；
(e)通过将部分所述尾矿流转移到所述常压或基本常压的硫化物浸出回路中并且用所述部分尾矿流给料来控制所述酸性浸出步骤中所述常压或基本常压的硫化物浸出回路内的起泡；和
(f)将所述常压或基本常压的硫化物浸出回路保持在低于元素硫(S0)的熔点的温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述尾矿流包括以下中的一种或多种：石英、铝硅酸盐、页状硅酸盐、云母、长石、沸石、硅藻土及其各种组合。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述页状硅酸盐包括以下中的一种或多种：绿泥石、高岭石、蒙脱石、坡缕石、滑石、蛭石及其各种组合。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述云母包括以下中的一种或多种：黑云母、白云母、金云母及其各种组合。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
(g)减少所述金属硫化物精矿在常压或基本常压的硫化物浸出回路中的浸出时间，而不会不利地影响自所述金属硫化物精矿的金属回收。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述减少所述金属硫化物精矿在所述常压或基本常压的硫化物浸出回路中的浸出时间的步骤包括实现金属自所述金属硫化物精矿的大于95％的回收的浸出时间小于5小时。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述减少所述金属硫化物精矿在所述常压或基本常压的硫化物浸出回路中的浸出时间的步骤包括实现金属自所述金属硫化物精矿的大于95％的回收的浸出时间介于2.5至4小时。
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