CN106756004B - 湿法冶金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了湿法冶金的方法，包括：在湿法冶金过程中，加入三价铁离子作为氧化剂进行氧化浸出有价金属，以便得到含有二价铁离子的浸出液；调节浸出液的pH值，以便得到酸性浸出液；将酸性浸出液进行氧化反应，以便得到含有三价铁离子的溶液；以及将含有三价铁离子的溶液返回用于湿法冶金过程。采用该方法可以最大限度地利用湿法冶金中的铁离子，实现其与有价金属提取主流程的有效对接，大大降低了湿法冶金的生产成本，工艺简单，较容易实现清洁生产，具有显著地经济效益和环境效益。

Description

湿法冶金的方法
技术领域
本发明属于冶金领域，具体而言，本发明涉及湿法冶金的方法。
背景技术
湿法冶金是依靠化学理论逐渐发展起来的金属冶炼方法，具有学科交叉和互相渗透的特点，在20世纪以来逐渐成为冶金学科中一门独立的学科分支。由于冶金工业的主要工作是开发金属矿物资源和一些金属原产品，因而金属冶金与我国的民生存在直接的关系。相对于传统火法处理硫化矿精矿的方法所花的费用变得越来越高，由此气体排放及产生烟尘而引起的环境制约也逐步升级，火法处理经常导致有价金属副产物损失在炉渣及残渣中，因此，湿法处理对全球金属工业的重要性日益剧增。
然而湿法冶金过程需要处理大量的物料，并且这些矿物在采用湿法冶金过程中具有不同的理化性质状态，因此，湿法冶金的过程中会产生大量的废水、废气和废渣。因而处理这些污染物以实现环保是现阶段湿法冶金中的主要工作。为了促进我国社会、经济和环境的协调发展，湿法冶金中的环保已经成为一项重要的基本国策。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种湿法冶金的方法，通过采用该方法可以有效回收湿法冶金中浸出液中的二价铁溶液，实现回收与有价金属提取主流程的对接。
根据本发明实施例的湿法冶金的方法，包括：
在湿法冶金过程中，加入三价铁离子作为氧化剂进行氧化浸出有价金属，以便得到含有二价铁离子的浸出液；
调节所述浸出液的pH值，以便得到酸性浸出液；
将所述酸性浸出液进行氧化反应，以便得到含有三价铁离子的溶液；以及
将所述含有三价铁离子的溶液返回用于所述湿法冶金过程。
由此，本发明上述实施例的湿法冶金的方法通过利用三价铁离子对金属矿物中的有价金属进行氧化浸出，得到二价铁离子和含有有价金属离子的浸出液，进而将二价铁离子在酸性条件下氧化为三价铁离子，将氧化得到的三价铁离子重复利用于对金属矿物中有价金属的氧化浸出，从而实现了铁离子的循环重复利用，最大程度地利用浸出过程的铁离子。进一步地，由三价铁离子氧化得到的有价金属离子可以通过成熟的有价金属提取主流程的有效对接，工艺简单，较容易实现清洁生产，具有显著地经济效益和环境效益。
另外，根据本发明上述实施例的湿法冶金的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述含有二价铁离子的浸出液中含有镍、钴、铜和锌中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述含有二价铁离子的浸出液为纯二价铁离子溶液。由此可以进一步提高该方法普遍应用性。
在本发明的一些实施例中，通过向所述浸出液中加入盐酸和/或硫酸调节所述浸出液的pH值。由此可以进一步提高该方法普遍应用性。
在本发明的一些实施例中，所述酸性浸出液的酸浓度为40-100g/L。由此可以进一步控制酸碱度，有利于加压氧化反应的进行。
在本发明的一些实施例中，所述氧化反应是通过向所述酸性浸出液中通入氧气进行的。由此可以进一步提高二价铁离子的氧化效率。
在本发明的一些实施例中，向所述酸性浸出液中通入氧气以使所述酸性溶液中的氧气分压为0.02-0.6MPa。由此可以更容易地产生氧自由基，有利于有价金属离子的氧化速度，提高回收效率。
在本发明的一些实施例中，控制所述酸性浸出液的温度为60-140摄氏度的条件下进行所述氧化反应；所述氧化反应时间为2-6小时。由此可以提高污染物的转化速率和二价铁溶液的氧化速率，进而实现废水的分离处理以及二价铁溶液与有价金属提取主流程的有效对接，最大程度地利用浸出液中的铁离子。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的湿法冶金的方法的流程图。
具体实施方式
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种湿法冶金的方法。下面参考图1详细描述本发明具体实施例的湿法冶金的方法。
根据本发明具体实施例的湿法冶金的方法包括：在湿法冶金过程中，以三价铁离子作为氧化剂氧化浸出有价金属，以便得到含有二价铁离子的浸出液；调节所述浸出液的pH值，以便得到酸性浸出液；将所述酸性浸出液进行氧化反应，以便得到含有三价铁离子的溶液；以及将所述含有三价铁离子的溶液返回用于所述湿法冶金过程。
由此，本发明上述实施例的湿法冶金的方法通过利用三价铁离子对金属矿物中的有价金属进行氧化浸出，得到二价铁离子和含有有价金属离子的浸出液，进而在酸性条件下，通过通入加压氧气及加热的方法将二价铁离子氧化为三价铁离子，将氧化得到的三价铁离子利用重复利用于对金属矿物中有价金属的氧化浸出，从而实现了铁离子的循环重复利用，最大程度地利用浸出过程的铁离子，同时可以将湿法冶金废水中的污染物氧化为二氧化碳和水。进一步地，由三价铁离子氧化得到的有价金属离子可以通过成熟的有价金属提取主流程的有效对接，例如采用调pH沉淀有价金属或者采用萃取方式分离有价金属，工艺简单，较容易实现清洁生产，具有显著地经济效益和环境效益。
根据本发明的具体实施例，相对于现有技术中常用的酸法浸出有价金属的方法，本发明的利用三价铁离子进行浸出的方法具有更加广泛的适用性。例如，酸无法通过酸碱反应浸出红合金中的铜，而本发明采用三价铁离子可以有效地将红合金中的铜氧化为铜离子，实现铜的浸出。此外，根据本发明的实施例，酸法浸出中产生的二价铁离子一般通过沉淀的方法除去，成本较高，而本发明的方法将二价铁离子氧化为三价铁离子进行循环使用，具有显著地经济效益和环境效益。
根据本发明的具体实施例，上述含有二价铁的浸出液可以为纯二价铁溶液或含有其他有价金属的二价铁溶液。由此采用含有二价铁的浸出液可以为纯二价铁溶液或含有其他有价金属的二价铁溶液进行回收，有利于处理复杂矿，包括一些低品位复杂矿石及大洋锰结核，能够有效回收其中的各种有价金属，扩大应用范围。根据本发明的具体实施例，其他有价金属可以为镍、钴、铜、锌中的至少一种。由此采用上述方法可以实现与有价金属提取主流程的有效对接，提高三价铁溶液回收利用的纯度。
根据本发明的具体实施例，上述调节所述浸出液的pH值是通过向所述含有二价铁离子的浸出液添加无机酸完成的。由此工艺简单，简化操作流程。优选地，上述无机酸可以为盐酸和/或硫酸。由此采用硫酸或盐酸作为调整pH范围的无机酸可以更好地氧化浸出液中残存的金属单质，实现有价金属单质的分离，提高提取产率，并有利于后续加压氧化反应的进行。
根据本发明的具体实施例，上述经过调节pH值后获得的酸性浸出液的酸浓度为40-100g/L。也就是说，向浸出液中加入酸的量以使浸出液中的酸浓度达到40-100g/L为准。由此可以有效控制酸的加入量。由此通过调节浸出液的pH值，可以有效提高后续加压氧化反应的进行。
根据本发明的具体实施例，上述氧化反应是通过向述酸性浸出液中通入氧气进行的。由此可以进一步提高二价铁离子的氧化效率。具体地，可以向酸性浸出液中通入氧气以使酸性溶液中的氧气分压达到0.02-0.6MPa。由此可以更容易地产生氧自由基，有利于有价金属离子的氧化速度，提高回收效率。
根据本发明的具体实施例，上述氧化反应优选控制酸性浸出液的温度为60-140摄氏度的条件下进行，且氧化反应时间为2-6小时为最佳。由此采用该温度和时间有利于产生更多的氧气自由基，提高污染物的转化速率和二价铁溶液的氧化速率，进而实现废水的分离处理以及二价铁溶液与有价金属提取主流程的有效对接，最大程度地利用浸出液中的铁离子。
根据本发明的实施例，发明人发现，在控制酸性浸出液的酸浓度为40-100g/L的条件下，向通入体系内通入氧气，并控制体系内氧分压为0.02-0.6MPa，并在60-140摄氏度的温度下进行氧化反应2-6小时，可以有效地将二价铁离子氧化为三价铁离子。
根据本发明的实施例，上述氧化得到的三价铁离子可以返回氧化浸出步骤，从而实现了铁离子的循环重复利用。传统的湿法冶金方法通常采用酸浸出，经过中和后的大量含铁沉淀基本扔掉。而本发明实施例的湿法冶金的方法采用变价的铁去浸出变价金属，之后将铁回用浸出。因此，常规浸出采用酸，常规酸不能回用，铁要经过中和去除，而且有些价态的金属用一般酸浸出条件无法浸出，如红合金中的金属铜；而本发明浸出采用铁，铁可经氧化回用，并且利用铁可有效浸出变价金属镍、钴、铜和锌等，较现有酸浸出不仅省去了硫酸、利用了废弃铁，显著降低成本。
实施例1
原料：二价铁浓度为55g/L的浸出液，盐酸(分析纯，50g/L)，氧气(压力0.5MPa)
三价铁溶液的制备方法：
(1)在上述二价铁浓度为55g/L，800mL的浸出液中加入浓度为盐酸调节浸出液的pH，使得浸出液的酸浓度达到50g/L。
(2)将上述调整pH值的浸出液中通入氧分压为5bar的氧气，并加热到70摄氏度，反应2小时完毕。
采用上述方法工艺简单，可清洁生产，利用了浸出过程中的铁离子，实现浸出液与有价金属提取主流程的有效对接，其中二价铁转化为三价铁的转化率为85.5％。
实施例2
原料：二价铁浓度为55g/L的浸出液，盐酸(分析纯，50g/L)，氧气(压力0.5MPa)
三价铁溶液的制备方法：
(1)在上述二价铁浓度为55g/L，800mL的浸出液中加入浓度为盐酸调节浸出液的pH，使得浸出液的酸浓度达到50g/L。
(2)将上述调整pH值的浸出液中通入氧分压为5bar的氧气，并加热到90摄氏度，反应6小时完毕。
采用上述方法工艺简单，可清洁生产，利用了浸出过程中的铁离子，实现浸出液与有价金属提取主流程的有效对接，其中二价铁转化为三价铁的转化率为91.0％。
实施例3
原料：二价铁浓度为55g/L的浸出液，盐酸(分析纯，50g/L)，氧气(压力0.2MPa)
三价铁溶液的制备方法：
(1)在上述二价铁浓度为55g/L，800mL的浸出液中加入浓度为盐酸调节浸出液的pH，使得浸出液的酸浓度达到70g/L。
(2)将上述调整pH值的浸出液中通入氧分压为2bar的氧气，并加热到110摄氏度，反应6小时完毕。
采用上述方法工艺简单，可清洁生产，利用了浸出过程中的铁离子，实现浸出液与有价金属提取主流程的有效对接，其中二价铁转化为三价铁的转化率为93.1％。
实施例4
原料：二价铁浓度为55g/L的浸出液，盐酸(分析纯，50g/L)，氧气(压力0.1MPa)
三价铁溶液的制备方法：
(1)在上述二价铁浓度为55g/L，800mL的浸出液中加入浓度为盐酸调节浸出液的pH，使得浸出液的酸浓度达到70g/L。
(2)将上述调整pH值的浸出液中通入氧分压为2bar的氧气，并加热到130摄氏度，反应4小时完毕。
采用上述方法工艺简单，可清洁生产，利用了浸出过程中的铁离子，实现浸出液与有价金属提取主流程的有效对接，其中二价铁转化为三价铁的转化率为94.4％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种湿法冶金的方法，其特征在于，包括：
在湿法冶金过程中，加入三价铁离子作为氧化剂进行氧化浸出有价金属并进行分离，以便得到含有二价铁离子的浸出液；
调节所述浸出液的pH值，以便得到酸性浸出液；
将所述酸性浸出液进行氧化反应，以便得到含有三价铁离子的溶液；以及
将所述含有三价铁离子的溶液返回用于所述湿法冶金过程；
其中，
所述含有二价铁离子的浸出液中含有镍、钴、铜和锌中的至少一种，或者所述含有二价铁离子的浸出液为纯二价铁离子溶液；
所述酸性浸出液的酸浓度为40-100g/L；
向所述酸性浸出液中通入氧气以使所述酸性溶液中的氧气分压为0.02-0.6MPa，以便进行所述氧化反应。
2.根据权利要求1所述的湿法冶金的方法，其特征在于，通过向所述浸出液中加入盐酸和/或硫酸调节所述浸出液的pH值。
3.根据权利要求1所述的湿法冶金的方法，其特征在于，控制所述酸性浸出液的温度为60-140摄氏度的条件下进行所述氧化反应。
4.根据权利要求3所述的湿法冶金的方法，其特征在于，所述氧化反应时间为2-6小时。
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