CN1109109A - 含硫矿物和/或精矿电化学溶解方法 - Google Patents

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Abstract

在世界性精炼金属生产方面，还不可能解决下述 问题，即工业上以高生产成本、高初始投资、产生污染 并降低自然沉积层质量。本发明方法由以下步骤组 成：在设有离子交换膜的电解槽中以有利于溶解的电 位进行矿物的阳极溶解，和/或再生阳极液中所存在 的金属盐，并同时电沉积阴极液中的金属。该方法为 传统的方法提供了低成本替代方法，避免不良的环境 影响，并为回收经济上有价值的副产物创造了条件。

Description

本发明涉及含硫矿物和/或精矿电化学溶解方法，尤其涉及通过离子交换膜及电位差的含硫矿物和/或精矿电化学溶解方法。
所有提取金属的方法，均以传统的技术，例如火冶法、水冶法及电冶法为基础。虽然在这些方法中已有大量的技术进展，但这样的进展还不能解决工业上以高操作成本、高初始投资、污染性工艺过程及降低沉积层质量为特征的主要问题。
在不久的将来，由生产因素产生的成效将密切地与下列各变化因素相关联：
-相对投资规模;
-操作费用大小;
-符合环保标准化能力;
-精炼金属的成品质量。
这些方法的高成本主要原因是因为需要不断更换浸提剂（Leaching agent）投料、使用高能耗，以及需要对处理排放物的追加投资。
本发明通过使用设有离子交换膜的电解槽和有利于药剂投料循环过程中布局的电位差，降低了能耗、人工费用和更换离子交换膜所需的操作成本，从而解决了上述问题。
阳极极化时所施加的各种电位差，应当使这些电位差有利于矿物和/或精矿的溶解，和/或有利于浸提剂的再生。
本发明具有这些好的特性，在溶解步骤和电解提取步骤中达到低能耗，并如图3中所示，使浸提剂循环。
如从多金属精矿中浸提并回收各金属的总流程图（图G）所示，本发明通过在溶解步骤和电解提取在循环浸提过程中使用低能量来利用这些特性。该基本流程图示明，对含有所涉及金属（M1、M2、M3、M4、M5等）的多金属进行浸提和溶解，产生一种相当于已还原阴极液（CR）的液流，该液流将被供入有离子膜在其中起作用的沉积槽（D），所述离子交换膜使电化学装置中的物料保持平衡，并使阴极反应和阳极反应能有选择地分开进行，其中所施加电位的电位差由阳极/阴极液氧化还原的电位差来决定，而且足以使可溶解性阳极溶解，使所涉及金属（M1）在阴极上以低杂质含量沉积;此电位用E1表示。
产生的阳极液供入浸提电解液再生槽（AO）的阴极液中，用来在母板（main sheet）上沉积被溶解的阳极金属。
M1已消耗掉的还原阴极液（CRGM1）流到第二组电解槽中，以沉积M2，重复进行此过程，直到所涉及的诸金属均被沉积出来为止。产生的阳极液再供入相应的阴极液中，以将每一种金属沉积在母板上。
可供选择的是，当所涉及的金属需要时，可以增设一个或多个溶剂萃取单元（SX），也就是说，如果被还原的浸提电解液中各组份中的任何一种组份，其还原电位大于所涉及金属的电位，则产生一种富集溶液，将它供入一组电解槽的阴极液中，在其中，所要提取金属被沉积出来，而且产生一种提余液（RF），将它供入浸提电解液（AO）再生槽的阳极液中。
作为一种选择，如图4所示，对于含有一种或两种金属的精矿，可以使用一个包括不溶性阳极的沉积槽。在这两种选择方案中，被氧化的阳极液（AO）用再生浸提电解来回收。
下面参照图1来叙述本发明的一个实施例，它不局限于硫化铜或精矿：
该实施例涉及一些使电化学体系中物料保持平衡并使有选择地分开阴极反应和阳极反应成为可能的离子交换膜;
硫化铜或精矿1、8被供入电解槽2、11中的阳极液中，在该阳极液内，在CuCl2、FeCl2和/或FeCl3存在下，发生阳极溶解23。从电解槽引入的液流3经过滤器4除去固体残留物5，该残留物中含有因硫化物氧化而生成的元素硫和一种含有矿石中所含各金属的氯化物的酸性液流6。
铜是浸提出来的主要金属，随之浸提出来的有许多其它金属，例如铅、锌、贵金属、锑、砷、钼等。
液流6被置于贮液槽7中，并从该贮液槽供入电解槽11的阴极液中，同时硫化铜和/或精矿8被供入阳极液中;在该电解槽的阴极液中，得到Cu10，排出的阴极液供到该槽11的阳极液中，以促使硫化铜和/或精矿8溶解。对排出的液流12进行过滤13，留下含有因硫化物氧化所生成的元素硫固态残留物14，以及含有存在于矿石中的各金属的氯化物的酸性液流15。
对液流15进行冷却，以进行结晶16，产生FeCl2·2H2O（18），以及液流17（酸性液），该酸液被输至贮液槽22，继而从该槽供到电解槽2的阳极液中。
FeCl2·2H2O（18）用水19溶解后，供入电解槽20的阴极液中，在该电解槽中产生粉末状Fe24，而电解槽20中用过的阴极液21被用来调节电解液23的酸度，如此完成浸提剂的循环。
阳极溶解槽（B）中装有一种电解液，它在该槽的阳极室中含有68.6g/L Cu+2（以CuCl2的形式）、204g/L FeCl2、150g/L NaCl及6g/L HCl。阴极室中装有一种电解液，它由硫酸配制而成，硫酸浓度为130g/L。
两个阳极溶解与电积提取槽（A）中装有一种电解液，它在阳极室中含有62g/L Cu+2（以CuCl2的形式）、204g/L FeCl2、150g/L NaCl及5.4g/L HCl。阴极室中装有一种如同溶解槽中阳极液那样的电解液。
第四个槽（C）中装液如下：阴极室中装有饱和氯化亚铁的电解液;阳极室中装有硫酸浓度为80g/L的酸性电解液。
电解液的流速为90mL/min。
上述四个槽的供电条件如下：溶解槽（B）施加1.4V电压，电流强度为23A;每个溶解与电积提取槽（A）施加0.7V电压，电流强度为12A;酸再生与铁沉积槽（C）施加2V电压，电流强度为35A。
将量为47g、含29%铜的CuFeS2精矿，以0.78g/min的速度加入溶解槽（B）的阳极室中。
以同样的方式，将24.3g CuFeS2精矿，各以0.4g/min的速度加入溶解与电积提取槽（A）的阳极室中。
1小时后，称取各阴极的重量;各阴极总沉积铜27.6g，表明铜的浸出率为99.6%。残留物含硫、二硫化铁、0.32g铜及二氧化硅。
溶解与电积提取槽的能耗为1.7KW/h/kg（铜）。

Claims (10)

1、一种电化学溶解含硫矿石和/或精矿的方法，其特征在于，使用一些设有离子交换膜并施加电位差的电解槽，所述离子交换膜和电位差共同使矿石溶解和金属沉积能同时进行，并能再生浸取电解液(使已被还原的浸取剂氧化)，使之循环到工艺过程中，而其量保持几乎恒定，使反应剂和能量的消耗降到最低程度，可供选择的是，在所涉及的金属需要时，可增设一个或多个溶剂萃取单元。
2、权利要求1所述的方法，其特征在于，施加到电解槽的电位差要使矿石能进行阳极溶解，并足以在工艺过程中被还原的浸取剂氧化。
3、权利要求1所述的方法，其特征在于，循环电解液的物理化学组成大致保持恒定。
4、权利要求3所述的方法，其特征在于，浸取电解液组合物具有一种氧化态，其标准还原电极电位大于或等于待溶解矿石的标准电极电位。
5、权利要求1所述的方法，其特征在于，在诸电解溶解槽中，矿石在与阴极液隔开的阳极液中氧化，在阴极液中，离子交换膜使金属进行电沉积。
6、权利要求1所述的方法，其特征在于，采用如智利专利申请第1445-93号中所记述的电解槽。
7、权利要求1所述的方法，其特征在于，电解质在阳极液中再生并富集，在阴极液中消耗并在此回收金属;此外，矿石的浸取还可在浸取电解液产生阳极再生的电化学槽附设的一些单独反应器中进行。
8、权利要求1所述的方法，其特征在于，电解质的最小pH值要使离子交换膜中活性官能基团保持离解。
9、权利要求1所述的方法，其特征在于，
ⅰ、金属可在阴极上加以回收，并可选择以沉积的粉末状态来回收;
ⅱ、作为选择方案，可在一组电解槽中回收所述金属，以及各种浸取电解浸取液中含有所涉及的金属、可溶阳极金属，其中电位差取决于阳极/阴极液氧化还原电对;该电位差足以溶解可溶性阳极和以极低的杂质含量在阴极沉积所涉及金属;
ⅲ、所选定的沉积槽的阳极电解液与浸取电解液无关，它取决于其本身的物理化学组成，并因其含有所涉及的金属;
ⅳ、此溶解的阳极沉积在处于浸限电解液再生槽的阴极中的母板上。
10、权利要求1所述的方法，其特征在于此电解液池可使电解液和阳极板以仅为交换的方式使用于电解提取过程中。
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