CN110036123A - 在湿法冶金工艺中经由磁铁矿的形成来控制铁的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种在湿法冶金工艺中控制铁的方法。该方法可包括以下步骤：浸出(14,114)进料浆料(2,102)；形成母液浸出溶液(12a,12b；112a,112b)；从母液浸出溶液(12a,12b)中除去第一浸出残渣(18,118)；并且将母液浸出溶液(12a,12b)的一部分(12b,112b)和/或由其产生的提余液(22,122)送至除铁过程(34,134)。根据一些优选实施方式，除铁过程(34,134)可包括以下步骤：依次在第一反应器(R1)、第二反应器(R2)和第三反应器(R3)中加工母液浸出溶液(12a,12b)和/或由其产生的提余液(22,122)；通过添加第一碱保持第一反应器(R1)的pH值在4以上；通过第二碱保持第二(R2)和/或第三(R3)反应器的pH值在8.5以上；以及形成包含磁铁矿(68)的固体(46)。该方法还可包括以下步骤：在除铁过程(34,134)之后进行固液分离步骤(36)；和进行磁分离步骤(64)以从所述包含磁铁矿(68)的固体中除去磁铁矿(68)，但不限于此。还公开了一种用于执行该方法的系统。

Description

在湿法冶金工艺中经由磁铁矿的形成来控制铁的方法
技术领域
本发明的实施方式涉及关于含金属浆料的湿法冶金加工的设备和方法。特别地，本发明的实施方式涉及在湿法冶金工艺中沉淀铁的方法。更具体地，如将要在下文中进一步详述地，是由铜精矿、镍红土、锌精矿和酸矿排水的浸出液形成磁铁矿的方法。
背景技术
从工艺溶液中去除铁可能被认为是湿法冶金加工的技术和经济关键。这是因为通过沉淀步骤会产生大量废物，进一步导致了高试剂成本、水消耗和最终废物蓄积。虽然可以进行堆浸操作(由于这种堆浸操作中的少量铁)，但在黄铜矿浸出、锌浸出和/或镍红土浸出过程中能够产生的铁量可能会令使用传统方法处理/去除来自湿法冶金回路的可溶性铁的成本过高。特别是，铁(II)(即，Fe2+)能够在黄铜矿浸出回路和堆浸回路中显著累积，因为来自溶剂萃取/电解沉积(SX/EW)回路的提余液循环流不能有效地配置成经济地加工或去除多余的残余铁。
黄铜矿浸出和堆浸过程中铁的主要氧化态为+2。因此，在这种浸出回路中铁沉淀之前，通常需要昂贵的氧化步骤。对于镍红土矿浸出，溶液中铁(III)的累积可能需要非常昂贵的高温高压釜操作，并且这些高温倾向于驱使反应形成不太理想的物质，诸如碱式硫酸铁和赤铁矿。
因此，为了使某些浸出方法更经济和/或能够生产更理想的铁基副产物(例如磁铁矿)，本文提出了一种替代的除铁方法。这种新型的替代除铁方法可以应用于黄铜矿浸出以及其中必须除铁的其他湿法冶金应用(例如，酸矿排水、锌浸出、镍红土浸出等)，但不限于此。
目前最先进的除铁实践通常仅涉及两步pH变化；其中，在第一阶段，可使用石灰石或石灰中和游离酸并沉淀石膏以及作为氢氧化铁的铁，优选针铁矿。随后可在pH值大于9的第二阶段中沉淀其他金属，如锌(Zn)、镁(Mg)和锰(Mn)等。使用这些传统的两阶段杂质去除工艺，形成低-密度/高-表面积的氢氧化铁，其通常难以沉降和过滤。此外，采用这些传统的两阶段除铁方法，仍然存在于溶液中的金属值以及沉淀物通常作为尾料处置并且很少被回收。此外，采用这些传统的两阶段除铁工艺，存在于铁沉淀处理后的液体中的所有铜都会损失到尾矿中，可被选择用于除铁或可以进行适当处理以除铁的物流是有限的(对于铜浸出回路尤其如此)。从经济和环境的角度来看，氢氧化铁沉淀物的大体积特质(voluminousnature、高夹带水量和显著的铜损失使得铁的去除成本高昂。此外，对于传统的除铁加工，通常必须有大量的尾矿蓄积，并且还有作为水合铁物种被捕获的显著的水库存的其它缺点。
简言之，常规的除铁过程促进氢氧化铁的形成，其难以过滤，扰乱流程水平衡，与铜共沉淀，导致金属值损失，并且不能提供所需的铁副产物。
发明目的
因此，本发明的一些实施方式的目的是提供一种改进的湿法冶金方法，该方法可以适当地配置成在分步过程中完全和快速地选择性浸出锌、镁和/或锰(例如，从诸如铜的其他金属)，但不限于此。
本发明的一些实施方式的另一个目的是提供一种改进的湿法冶金方法，该方法可以提供成本有效的除铁方法，并且最小化铜损失和减少尾矿量，但不限于此。
本发明的一些实施方式的另一个目的是提供一种改进的湿法冶金方法，该方法包括在有用金属(pay metal)存在下连续生产和/或连续形成磁铁矿，并且可以容易地磁分离以进行铁去除和回收，但不限于此。
本发明的一些实施方式的另一个目的是提供一种改进的湿法冶金方法，该方法使用可溶性铜和铁前体从湿法冶金液体中沉淀磁铁矿、赤铜矿、石膏和其他金属氧化物相，但不限于此。
本发明的一些实施方式的另一个目的是提供一种改进的湿法冶金方法，该方法使用电子供体或受体从湿法冶金液体中沉淀磁铁矿、石膏和其他金属氧化物相，但不限于此。
本发明的一些实施方式的另一个目的是提供一种改进的湿法冶金方法，该方法通过分步浸出包含磁铁矿固体和其他金属的沉淀物能够允许随后选择性地/或独立地从沉淀物中回收有用金属(诸如Zn和Cu)(例如，在铁沉淀后)，但不限于此。
本发明的一些实施方式的另一个目的是提供一种改进的湿法冶金方法，其中可以通过密度分离技术和/或磁分离技术的结合分离磁铁矿，以产生可销售的铁产品，但不限于此。
本发明的一些实施方式的另一个目的是提供一种改进的湿法冶金方法，其中由于高pH环境(例如，由于添加碳酸盐)和独特的电子交换化学，在除铁过程中形成最少量的高水合、大体积量的氢氧化铁，但不限于此。
本发明的一些实施方式的另一个目的是提供一种改进的湿法冶金方法，其中仅将石膏送至尾料，并且减轻金属损失，但不限于此。
本发明的一些实施方式的另一个目的是提供一种工艺岛，其可配置成在许多不同的湿法冶金工艺中工作，包括但不限于：金属硫化物浸出工艺、铜浸出工艺、锌浸出工艺、镍红土浸出工艺、黄铜矿浸出工艺、酸矿排水工艺等，但不限于此。
根据本文的附图和描述，本发明的这些和其他目的将是显而易见的。尽管认为本发明的每个目的都是通过本发明的至少一个实施方式来实现的，但是本发明的任何一个实施例都不必须实现本发明的所有目的。
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，在本说明书中附上一组说明用于在湿法冶金工艺中沉淀铁的新方法的非限制性优选实施方式的附图作为其整体的一部分，其中以下被描述说明性和非限制性的。应当注意，共享相似特征的元素可以用相似的附图标记表示，但不限于此。识别数字的非限制性列表及其定义出现在本说明书的末尾。
图1显示了磁铁矿的实例，其可以根据本文所述方法的一些实施方式形成，但不限于此。显示的是磁分离的固体，其主要由磁铁矿组成。
图2显示了根据一些实施方式的湿法冶金工艺1的示意图；其中工艺1包括从包含母液浸出溶液(PLS)和石灰石或石灰的反应物中连续形成磁铁矿、赤铜矿、石膏和水的产物的步骤。在图2所示的实施方式中，铜PLS 12b用作反应物。本领域普通技术人员应该理解，提余液22,122也可以与PLS 12b结合使用，或代替PLS 12b,112b作为反应物，但不限于此。
图3表示根据一些实施方式进行的分批工作的照片。采用了分批除铁工艺，其使用带有磁力搅拌棒的带夹套玻璃烧杯。如图的右侧部分所示，随着反应器的pH水平逐渐增加(即，用适当的停留时间达到约10的pH水平)，形成磁铁矿，使反应器的内容物变成深黑色。因此，如果：i)铜PLS的pH水平增加至大于约8.5(例如，大约9.0及以上)，ii)在混合浸出过程中铜与铁的摩尔比约为2:3，和iii)溶液中的大部分铁处于2+状态，则含有磁铁矿的固体可以有利地从溶液中沉淀出来，并且可以避免形成难加工的氢氧化铁。
图4是根据一些实施方式的从合成的湿法冶金浸出液体中沉淀铜和铁的过程中产生的固体的X射线衍射图。应当注意，图4中所示的数据使用氢氧化钠以增加pH水平。因此，如衍射图所示，未显示存在石膏。
图5是根据一些非限制性实施方式的将除铁34和磁铁矿分离64并入工艺1的示例性流程图，所述工艺1涉及原生硫化铜的湿法冶金浸出14。如图6中所示的实施方式，可将母液浸出溶液(PLS)的铁排出流12b送至具有三个室(即R1、R2、R3)的多级反应器。或者，虽然未明确示出，但可以将母液浸出溶液(PLS)的铁排出流12b送至串联布置的单独的反应器。例如，虽然未明确显示，但是可将母液浸出溶液(PLS)的铁排出流12b送至第一反应器(R1)，然后送至第二反应器(R2)，然后送至第三(R3)反应器，但不限于此。可以加工PLS 12b而不是提余液22，以显著降低试剂消耗。从金属氧化物/磁铁矿残渣中回收铜的下游选择使得这样的实施方式成为可能。这些选择包括但不限于铁组分的磁分离，以及诸如铜和锌氧化物的有用金属氧化物的顺序的、温和的酸性浸出。
图6显示了根据一些实施方式的用于铜PLS/提余液加工的示意性试验或测试设备布置，其中除铁过程34可以运行至稳态以产生产物磁铁矿。可以对3号多级反应器室/反应器(R3)溢流和浓缩器产物进行稳态溶液分析和固体分析，但不限于此。还可以测量/监测第三反应器(R3)溢流和底流的固体百分比。应当理解，可以测量/监测在1号反应器(R1)和2号反应器(R2)中的pH水平，但不限于此。在某些实施方式中，铁沉淀可以在一系列连续反应器中进行，每个反应器使用至少一个顶置式搅拌器，但不限于此。
图7提出了根据一些非限制性实施方式的将磁铁矿去除过程134并入工艺1的示例性流程图，所述工艺1涉及镍红土102的湿法冶金浸出114。在图7所示的实施方式中，可以将提余液122和/或PLS 112b作为铁排出流送至除铁过程134，以使铁从溶液中沉淀出来。从除铁过程134和随后的固/液分离步骤136中回收的固体可以进行磁筛选162以从中回收磁铁矿166。
图8显示了根据一些实施方式的用于镍红土PLS/提余液加工的示意性设备布置，其中除铁过程134可以运行至稳态，以产生产物磁铁矿(参见图7中的数字168)。可以对3号反应器(R3)溢流和浓缩器产物进行稳态溶液分析和固体分析，但不限于此。还可以测量/监测第三反应器(R3)溢流和底流的固体百分比。应当理解，可以测量/监测在1号反应器(R1)和2号反应器(R2)中的pH水平，但不限于此。在某些实施方式中，铁沉淀可以在一系列连续不锈钢反应器中进行，所述反应器可以使用顶置式搅拌器，但不限于此。
在下文中，将参考附图和示例性实施方式更详细地描述本发明。
发明内容
公开了一种经由磁铁矿形成、分离和回收来在湿法冶金工艺中控制铁的方法。根据一些实施方式，该方法可以包括以下步骤：浸出14,114进料浆料2,102；形成母液浸出溶液12a,12b；112a,112b；从母液浸出溶液(12a,12b中除去第一浸出残渣(18,118；并且将母液浸出溶液12a,12b的一部分12b,112b和/或由其产生的提余液22,122送至除铁过程34,134。除铁过程34,134可包括以下步骤：依次在第一反应器(R1)、第二反应器(R2)和第三反应器(R3)中加工母液浸出溶液12a,12b和/或由其产生的提余液22,122；通过添加第一碱以保持第一反应器(R1)的pH水平在4-5的范围内；通过第二碱以保持第二(R2)和/或第三(R3)反应器的pH水平在8.5以上；以及形成包含磁铁矿68的固体48，但不限于此。根据本发明的方法还可包括以下步骤：在除铁过程34,134之后进行固液分离步骤36；以及进行磁分离步骤64以从所述包含磁铁矿68的固体48中除去磁铁矿68，但不限于此。
根据一些实施方式，该方法还可包括控制浸出14,114进料浆料2,102的步骤，使得铜(Cu)与铁(Fe)的摩尔比为约2:3。根据一些实施方式，该方法还可包括将超过95％的铁(Fe)保持在2+状态的步骤。
根据一些实施方式，该方法还可包括在形成包含磁铁矿68的固体48的步骤过程中阻止氢氧化铁形成的步骤。
根据一些实施方式，该方法还可包括向第一反应器(R1)中添加氧的步骤-特别是对于其中进料浆料2包含由黄铜矿形成的铜精矿的实施方式。
根据一些实施方式，该方法还可包括在进行磁分离步骤64以除去磁铁矿68的步骤之前进行从包含磁铁矿68的固体38浸出44第一金属值以除去第一金属值的步骤。例如，第一金属值可包括锌、镁和/或锰，但不限于此。根据一些实施方式，该方法还可包括在进行磁分离步骤64以去除磁铁矿68的步骤之前，但是在浸出44第一金属值的步骤之后，进行从包含磁铁矿68的固体48浸出54第二金属值以除去第二金属值的步骤，但不限于此。对于使用第二金属值回收步骤的情况，第一金属值可以包括溶液中的锌、镁和/或锰，以及第二金属值包括溶液中的铜，但不限于此。
根据一些实施方式，该方法还可包括在第二金属值回收步骤54期间产生的铜溶液可以与进入溶剂萃取24,124系统的母液浸出溶液12a,12b；112a,112b的一部分12a,112a组合，但不限于此。根据一些实施方式，浸出44第一金属值的步骤可以在高于5的pH水平下进行，浸出54第二金属值的步骤可以在低于4且高于0.5的pH水平下进行，但不限于此。根据一些实施方式，该方法还可包括将还原剂添加到第一反应器(R1)的步骤-特别是，如果进料浆料102包含镍红土矿。可以使用一些包含磁铁矿68的固体48进行第一反应器(R1)、第二反应器(R2)和/或第三反应器(R3)的引晶，所述包含磁铁矿68的固体48可以在固/液分离步骤46期间回收。
具体实施方式
附图中示出的非限制性实施方式的以下描述本质上仅是示例性的，并且决不旨在限制本文公开的发明、其应用或用途。
本发明人开发了一种新工艺1，其可以使用铜和铁从湿法冶金液体中沉淀磁铁矿、赤铜矿、石膏和金属氧化物相。通过分步浸出沉淀物，可以任选地从残渣中选择性地捕获诸如锌(Zn)和铜(Cu)的有用金属并且也进行加工(参见图5)。在新型除铁过程34,134期间产生的沉淀物38中含有的磁铁矿68随后可以通过密度36和磁分离64技术的组合分离，以产生可销售的铁产品68。在一些实施方式中，可以使用多个密度分离步骤36、46、56，但不限于此。在优选实施方式中，送至尾料的唯一材料是石膏62。
除铁过程34,134可用于通过pH变化从溶液中除去大量阳离子，所述pH变化远大于本领域目前已知的那些(例如，pH水平高于9)。如图中所示(例如，图6)，可以采用可选的顺序回收40、50有用金属42,52，其中可以分步地一次浸出一种类型的有用金属。去除磁铁矿68的磁分离64可以在除铁(沉淀步骤34,134)后的工艺1、100内的任何一点或多点发生；然而，它优选地在工艺1、100结束时发生；例如，在任选的选择性回收40、50有用金属42,52之后(参见图5)。
如图中所示，可以采用连续的磁铁矿形成过程。例如，可以连续形成磁铁矿，以便从黄铜矿浸出母液浸出溶液(PLS)中经济地除去铁。可以从黄铜矿PLS中除去铁，同时：i)回收作为酸可溶相的铜和/或ii)形成作为唯一的铁相的磁铁矿，以便于分离，但不限于此。
该方法优于常规氢氧化铁沉淀的益处有很多。例如但不限于，可以生产可销售、致密且易于分离/可过滤的铁产品。此外，可以生产可回收的铜产品(即铁去除的下游)，从而与现有技术的工艺相比，导致可忽略的铜损失。另外，利用本发明的实施方式，可以不需要外部氧化剂(从而降低试剂成本)。最后，存在这样的可能性，即本文所述的方法、系统和流程图最终可以取代传统的溶剂萃取(SX)系统。
优选实施方式中涉及的化学优选如下。铜(Cu2+)和铁(Fe2+)相互反应形成针铁矿(FeOOH)，其进一步与Fe2+反应生成磁铁矿(Fe3O4)。在该过程中也可以产生赤铜矿(Cu2O)。理想的化学计量可以在下面的等式(1)中找到。其他化学细节可以在等式(2)至(5)中找到。如果在特定实施方式中没有足够的OH-，则可以应用等式(6)。如果在特定实施方式中没有足够的Fe2+，那么在铁产品中可能存在残留的针铁矿。
2Cu2++3Fe2++5H2O→Cu2O+Fe3O4+10H+ (1)
2Cu2++2Fe2+→2Cu++2Fe3+ (2)
2Cu++OH-→Cu2O+H+ (3)
2Fe3++4H2O→2FeOOH+6H+ (4)
2FeOOH+Fe2++2OH-→Fe3O4+2H2O (5)
2Cu+→Cu0+Cu2+ (6)
根据一些优选实施方式，如图5中描绘的流程图所示，可以提供湿法冶金工艺1。所提供的湿法冶金工艺1可包括第一阶段10、第二阶段20、第三阶段30、第四阶段40、第五阶段50和第六阶段60。第一阶段10可包括供给浆料，诸如铜精矿2和必要的试剂到回路10的浸出部分14(发生浸出的地方)。然后包含母液浸出溶液(PLS)和离开浸出步骤14的浸出残渣颗粒的浆料可以经历固/液分离步骤16，其中可以除去浸出残渣和其他固体18。分离的浸出残渣/固体18可以经历单独的贵金属回收加工，但不限于此。离开固/液分离步骤16的富含铜的母液浸出溶液(PLS)可以分成两个流：可以进入第二阶段20的第一PLS流12a和可以进入第三阶段30的第二PLS流12b。第一PLS流12a可包括离开第一阶段10的固/液分离步骤16的批次液体(即，超过50％的液体)。第二PLS流12b可包括代表浸出14产生的总PLS的一小部分的杂质排出流，但不限于此。第一PLS流12a可进入溶剂萃取(SX)步骤24。然后，离开溶剂萃取(SX)步骤24的电解质可经历随后的电解沉积26以产生铜阴极28，但不限于此。
第二PLS流12b可以进入第三阶段30的磁铁矿去除过程步骤34。第三阶段30的除铁步骤34的优选实施方式的细节可以在图6和上述等式1-5中找到，但不限于此。随后可以进行固/液分离步骤36，产生固体馏分流38和液体流32。液体流32可以主要包含具有升高的pH水平(例如，pH 8-10+)的可回收的工艺用水。例如，液体流32可包括pH为约9或更高的工艺用水，但不限于此。固体流38可以进入第四阶段40，并经历金属值回收。如图所示，可以采用第一碱金属回收步骤44。根据一些优选实施方式，第一碱金属回收步骤44可包括锌(Zn)去除过程，其中锌(和/或其他金属，包括但不限于镁和锰)可在pH大于约5下浸出到溶液中，但不限于此。随后的固/液分离步骤46可用于从第一碱金属回收步骤44的固体残渣48分离金属值(例如，锌母液浸出液42)。残渣48可进入第五阶段50并经历第二碱金属回收步骤54，如图所示，但不限于此。例如，第二碱金属回收步骤54可以包括铜(Cu)回收步骤，其中铜可以在小于约4(但是大于约0.5)的pH浸出到溶液中，但不限于此。随后的固/液分离步骤56可用于从第二碱金属回收步骤54的固体残渣58分离第二金属值(例如，铜母液浸出液52)。固体馏分58可以进入磁铁矿回收步骤64，其中磁体(例如，磁带、磁分选器等)可以从尾料62中分离出磁铁矿68。在一些优选实施方式中，磁铁矿回收步骤64可以包括但不限于磁分离步骤以回收磁铁矿。剩余的材料可以基本上包括石膏62，石膏62可以被送到尾矿处置场所，但不限于此。
实施例
下面是根据本发明具体实施方式的磁铁矿加工的实例。该试验的目的是从合成的湿法冶金液生产磁铁矿和赤铜矿作为固体产品。
通过提供5.2g L-1Cu和8g L-1Fe(II)和pH 2.8的溶液进行实验。将溶液置于磁力搅拌的烧杯中。在30分钟内通过添加碳酸钠，逐步调节pH，使最终pH达到9.9。在20分钟后，系统温度从环境温度(20℃)逐渐增加到50℃，然后在实验的剩余时间内允许逐渐回到环境温度(20℃)。
实验结果如下。从溶液中完全除去铁和铜，形成致密的黑色沉淀物。通过ICP-AES分析最终液体表明铜和铁(如果存在的话)低于检测水平(大约小于约0.008ppm的Cu和大约小于约0.02ppm的Fe)。因为在该实施例中使用碳酸钠作为碱，所以在该反应中没有形成固体副产物(例如石膏)。其他测试(在该实施例的范围之外)已经表明，使用石灰石、石灰、苛性碱或其他碱代替碳酸钠，化学反应同样有效。
通过X射线衍射(XRD)检查固体产物，发现仅存在磁铁矿和赤铜矿(Cu2O)(参见表1、图5)。认为赤铜矿通过还原铜(II)和形成铁(III)而形成。由XRD预测的固体中的Cu/Fe摩尔比高于预期，表明固体中可存在一些通过XRD不可见的无定形氧化铁。在不存在外部氧化剂的情况下，Cu(II)与Fe(II)的理想比例约为1:1.5。该实施例使用1:1.8比例的Cu(II)与Fe(II)。因此，过量的铁可能形成无定形氧化铁(II)。在理想的体系中，通过铜(II)和氧化剂诸如含O2气体的组合，可以保持必要的铁(II)与铁(III)之比以产生磁铁矿。
表1.通过X射线衍射的固体残渣的组成表明仅存在两相-磁铁矿和赤铜矿。
在图5中提供了用于在原生硫化铜精矿的浸出中实施磁铁矿去除过程34的示例性流程图。根据一些优选实施方式，铜精矿2可以在第一阶段10中加工以形成母液浸出溶液(PLS)。如图所示，母液浸出液可以分开成流到第三阶段30、第四阶段40、第五阶段50和第六阶段60的PLS的杂质排出流12b,但不限于此。杂质排出流12b可以占流向溶剂萃取24/电解沉积26回路的批次PLS的小于50％。第三阶段30可包括除铁过程34，其配置成选择性地除去包含磁铁矿68和其他碱金属的沉淀固体形式的铁。在第四阶段40中，金属值(例如，锌)可以从沉淀的固体中浸出44并作为PLS 42浸入溶液中。来自第四阶段40的浸出残渣固体48可以进入第五阶段50，其中另一金属值(例如，铜)可以从离开第四阶段40的固体48中浸出54。第二金属值可以作为PLS 52进入溶液，PLS 52可以与批次PLS流12a组合或单独加工。离开第五阶段50的固体58可以进入第六阶段60的磁铁矿去除步骤64。磁铁矿去除步骤64可以包括磁分离技术，其用于促进从石膏尾矿62中去除磁铁矿68，但不限于此。
PLS的主体(bulk)12a可以行进到SX/EW回路24,26，并且虽然未明确示出，但是下游铜产品52可以与其组合。杂质排出流12b中的溶解金属作为磁铁矿66和其他金属氧化物沉淀。在固/液分离步骤36之后，碱性清洁水38可以被再循环到除铁过程34内的一个或多个反应器(R1、R2、R3)。通过除铁过程34获得的固体38可以经历使用逐步pH变化的下游选择性浸出，如图所示。从固/液分离36中回收的一些固体38可以被再循环到除铁过程34中的一个或多个反应器(R1、R2、R3)以用于引晶目的，但不限于此。
氧化锌(以及包括Mn、Mg等的其他氧化物)可以在第一碱金属值回收步骤44中在高于5(例如，5至7；5<pH<7)的pH溶解，以便产生第一金属值PLS 48(例如，如图所示的锌PLS)。金属值PLS 48可以通过溶剂萃取(SX)然后进行电解沉积来纯化；或者，PLS 48可用于生产纯碳酸锌(未示出)。来自随后的固/液分离步骤46(在碱金属回收步骤44之后)的固体48可以在小于4的pH(即，0.5<pH<4)下在随后的碱金属回收步骤54中洗涤。碱金属回收步骤54可包括，例如，铜回收步骤，其中赤铜矿溶解在溶液中，但不限于此。来自第二碱金属回收步骤54的浆料58可以经历固/液分离步骤56，例如，以产生如图所示的富铜液52。在一些实施方式中，在工艺1的第五阶段50中产生的富铜液52可以与进入铜SX/EW回路24,26的原始PLS流12a组合，但不限于此。然后来自固/液分离步骤56的固体58可以经历磁分离64，例如，以便从中获得清洁的磁铁矿66。来自磁铁矿回收步骤64的剩余残渣62可以主要包括石膏62，并且可以被送到尾矿蓄积或进一步加工，但不限于此。
在一些实施方式中，设想流程可以处理提余液22,122而不是母液浸出溶液(PLS)12b,112b,但不限于此。在一些实施方式中，设想流程可同时处理提余液22,122和母液浸出溶液(PLS)12b,112b,但不限于此。在一些实施方式中，虽然未示出，但是图5-8中所示的流程图的部分也可用于加工从锌浸出操作、酸矿排水产生的提余液和/或其他可能需要除铁的液体，但不限于此。
应当知道，这里详细示出和描述的特定特征、过程和益处本质上是纯粹示例性的，不应该限制本发明的范围。例如，对于铜精矿浸出回路，可以将氧气(O2)鼓泡到除铁过程34的第一反应器(R1)中，以促进1：2的Fe(II)与Fe(III)的比率，但不限于次。在大于4的pH水平下，当存在Fe(II)和Cu(II)，通常会产生Cu(I)和Fe(III)，因此，可能没有必要将氧气(O2)鼓泡到第一反应器中(R1)。对于在铜精矿2加工装置(无论是单独的，还是与富含铜的PLS 12b组合的)中的除铁过程34中使用提余液22的实施方式，可能需要增加添加到第一反应器(R1)中的氧气的量和/或碱剂的量，因为进入除铁过程34的进料流22,112b可具有较低的铜含量和/或较低的pH，但不限于此。如图8中所示，对于适于加工镍红土102的实施方式，可能需要将还原剂(而不是氧)添加到第一反应器(R1)中，因为进入除铁过程134的进料112b可主要由+3态的铁(即Fe(III))组成。因此，可以根据需要使用还原剂以确保铁(II)与铁(III)的摩尔比接近1:2，以使所提出的化学品最佳地起作用。
尽管已经根据特定实施方式和应用描述了本发明，但是根据该教导，本领域普通技术人员可以在不脱离要求保护的发明的精神或超出要求保护的发明的范围的情况下产生另外的实施方式和修改。因此，应当理解，本文的描述是通过举例的方式提供的，以便于理解本发明，而不应解释为限制其范围。
参考数字标识符
1,100 湿法冶金工艺
2,102 进料浆料(例如精矿、金属硫化物精矿、铜精矿)
10,110 第一阶段(例如，一次浸出回路)
12a,112a 液体馏分1，第一母液浸出溶液(PLS)流(例如，主体流@>50％)
12b,112b 液体馏分2，第二母液浸出溶液(PLS)流(例如，排出流@<50％)
14,114 浸出步骤(例如，桶式浸出、堆浸)
16,116 固/液分离步骤(例如浓缩器)
18,118 固体馏分(例如浸出残渣)
20,120 第二阶段(例如溶剂萃取回路)
22,122 提余液流
24,124 溶剂萃取步骤
26,126 电解沉积步骤(在图7中显示为任选的)
28,128 阴极/混合金属值(例如，铜、镍、氢氧化镍、碳酸镍)
30,130 第三阶段(例如除铁回路)
32,132 液体馏分(例如，用于再循环的清洁工艺用水流)
34,134 除铁步骤(例如铁沉淀)
36,136 固/液分离步骤(例如浓缩器)
38,138 固体馏分(例如含铁沉淀固体)
40 第四阶段(例如，第一金属值回收步骤/回路)
42 液体馏分(例如，第一金属值PLS)
44 第一金属值回收步骤(例如锌浸出步骤)
46 固/液分离步骤(例如浓缩器)
48 固体馏分(例如，基本上无锌的浸出残渣)
50 第五阶段(例如，第二金属值回收步骤/回路)
52 液体馏分(例如，第二金属值PLS)
54 第二金属值回收步骤(例如，铜浸出步骤)
56 固/液分离步骤(例如增稠剂)
58 固体馏分(例如，基本上无铜和无锌的浸出残渣)
60,160 第六阶段(例如，磁铁矿回收回路)
62,162 固体馏分(例如，基本上无铜、锌和磁铁矿的石膏尾矿)
64,164 磁分离步骤
68,168 磁铁矿

Claims (17)

1.一种在湿法冶金工艺(1)中控制铁的方法，基本如所示和所述。
2.一种在湿法冶金工艺(1)中控制铁的系统，基本如所示和所述。
3.一种在湿法冶金工艺(1)中控制铁的方法，包括以下步骤：
浸出(14,114)进料浆料(2,102)；
形成母液浸出溶液(12a,12b；112a,112b)；
从母液浸出溶液(12a,12b)中除去第一浸出残渣(18,118)；
将母液浸出溶液(12a,12b)的一部分(12b,112b)和/或由其产生的提余液(22,122)送至除铁过程(34,134)；其中所述除铁过程(34,134)可包括：
依次在第一反应器(R1)、第二反应器(R2)和第三反应器(R3)中加工母液浸出溶液(12a,12b)和/或由其产生的提余液(22,122)；
通过添加第一碱以保持第一反应器(R1)的pH水平在4-5的范围内；
通过第二碱以保持第二(R2)和/或第三(R3)反应器的pH水平在8.5以上；
形成包含磁铁矿(68)的固体(46)；
在除铁过程(34,134)之后进行固液分离步骤(36)；
进行磁分离步骤(64)以从所述包含磁铁矿(68)的固体中除去磁铁矿(68)。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：控制浸出(14,114)进料浆料(2,102)的步骤，使得铜(Cu)与铁(Fe)的摩尔比为约2:3。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括将超过95％的可溶铁(Fe)保持在2+状态的步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括在形成包含磁铁矿(68)的固体(46)的步骤过程中阻止氢氧化铁形成的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括向第一反应器(R1)中添加氧的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其中进料浆料(2,102)包含由黄铜矿形成的铜精矿
9.根据权利要求1所述的方法，还包括在进行磁分离步骤(64)以除去磁铁矿(68)的步骤之前从包含磁铁矿(68)的固体(46)浸出(44)第一金属值以除去第一金属值的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中第一金属值包括锌、镁和/或锰。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括在进行磁分离步骤(64)以去除磁铁矿(68)的步骤之前和在浸出(44)第一金属值的步骤之后从包含磁铁矿(68)的固体(46)浸出(54)第二金属值以除去第二金属值的步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，其中第一金属值包括溶液中的锌、镁和/或锰，并且其中所述第二金属值包括溶液中的铜。
13.根据权利要求12所述的方法，其中溶液中的铜与进入溶剂萃取(24,124)系统的母液浸出溶液(12a,12b；112a,112b)的一部分(12a,112a)组合。
14.根据权利要求11所述的方法，其中浸出(44)第一金属值的步骤在高于5的pH水平进行，并且其中浸出(54)第二金属值的步骤在低于4且高于0.5的pH水平进行。
15.根据权利要求1所述的方法，其中进料浆料(102)包含镍红土矿。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括向第一反应器(R1)添加还原剂的步骤。
17.一种被适当配置为执行如权利要求3-16中任一项所述的方法的系统。
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