CN111433377A - 用于从电子废弃物或含金矿物、矿石和沙子中回收和提取金的方法 - Google Patents
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Abstract
描述一种用于从含金材料，例如电子废料、矿物和沙子中回收金的方法。所述方法包括压碎所述含金材料以获得粒状材料。然后将所述粒状材料在预热区中的含氧气体环境中预热。所述方法还包括将氧化的粒状材料与含氯材料混合并在反应区中处理混合物。通过加热混合物以使所述含氯材料热分解并产生含氯气体混合物，并且通过对所述含氯气体混合物施加电磁场以使氯离子化来进行所述处理。然后将由于金和氯离子之间的化学反应在所述反应区中产生的挥发性含金氯化物产物冷却以将所述挥发性含金氯化物产物转化成固相含金材料。
Description
技术领域
本发明一般涉及用于分离和回收贵金属和稀有金属的冶金技术，且确切地说，涉及一种用于从含金材料，例如工业废弃物、矿物、矿石和沙子中回收金的方法。
背景技术
随着技术的进步，对电气和电子设备的需求急剧增加。电气和电子技术的重大创新缩短了电气和电子设备的使用寿命，且因此增加了电子废弃物(electronic waste/e-waste)的产生。全球电子废弃物的生产正在迅速增长，并有望在不久的将来进一步加速。这导致产生了大量需要处理的电子废弃物[A.Khaliq,M.A.Rhamdhani,G.Brooks,S.Masood；《用于电子废弃物的金属提取工艺和现有工业途径：综述和澳洲观察(Metal ExtractionProcesses for Electronic Waste and Existing Industrial Routes:A Review andAustralian Perspective)》；《资源(Resources)》，2014，第3版，第152-179页]。
由于环境污染和全球法规，不再允许包括在焚化炉中燃烧，在填埋场中弃置或出口到国外的电子废弃物处理。此外，贵金属(PM)的存在使电子废弃物的回收在经济上具有吸引力。例如，金(Au)因其出色的抗腐蚀性和高导电性而用于电子设备。众所周知，制造手机和个人计算机每年消耗全球开采的3％的金。实际上，与天然金矿石相比，电子废品和废料中的金含量要高得多(每吨电子废品10克至1千克金，而每吨天然金矿石0.5克至13.5克金)，这为电子废弃物的回收创造经济动力。
现有的从电子废弃物中回收Au的火法冶金工艺耗能大，而使用化学浸滤剂，例如王水(即浓硝酸和盐酸的混合物)的湿法冶金工艺涉及污染，且因此在环境上不可持续。另外，在某些情况下，使用现有的火法冶金和湿法冶金工艺从矿物、矿石和沙子中提取原生金可能很困难，对环境不利或在经济上没有吸引力。
例如，美国专利第4,353,740号描述一种处理颗粒状含金矿石以在其中回收金的工艺。所述工艺包括焙烧矿石以除去硫化物，例如二氧化硫，然后在铁存在下在约350℃的温度下对矿石进行氯化以在氯废气中形成挥发性金氯化物和挥发性金铁氯化物的混合物，然后使混合物通过盐(例如氯化钠)使金化合物冷凝，形成盐熔体并将金与熔体分离。
美国专利第5,074,910号描述一种从硫化物矿石回收贵金属的工艺。其涉及对精矿和盐的混合物进行氯化以形成液态熔体。盐优选地含有氯化钾。此氯化是在300摄氏度与600摄氏度之间的温度下同时搅拌进行。工艺将元素形式和硫化物形式的贵金属转化为贵金属氯化物，然后通过后续工艺步骤进行回收。
美国专利第5,169,503号描述用于从矿石中提取有价金属的工艺。所述方法包括：(a)通过用浸滤剂处理矿石来从矿石中溶解有价金属，所述浸滤剂包含氯盐、次氯酸盐和三聚氰酸的水溶液；(b)从浸滤剂中回收有价金属。
美国专利第5,484,470号描述一种用于将金属金溶解在配体和氧化剂浸滤系统中的工艺，其中金的溶解度通过在环中添加含有氮或硫的杂环芳香族化合物来增强。
美国专利第7,645,320号描述一种用于从含贵金属源中提取贵金属的工艺，其包含以下步骤：(i)使含贵金属源与气相氯盐接触；(ii)冷凝步骤(i)的含贵金属的挥发性产物；和(iii)从步骤(ii)的冷凝产物中回收贵金属。
发明内容
尽管在金的回收和提取领域中存在现有技术，但是在所属领域中仍需要进一步改进用于回收电子废弃物以回收金的技术，并进一步改进从含金材料，例如矿物、矿石和沙子中提取原生金的技术。
具有一种用能够在温和条件下选择性地和有效地提取金的低环境影响剂回收和提取金的方法也是有利的。
另外，具有一种易于工业化并且回收金属的产率很高的从电子废弃物中回收金的方法也是有利的。另外，许多情况下需要从矿物、矿石和沙子中提取原生Au以回收金，其易于工业化并且提取金属的产率很高。
本公开通过提供一种用于从电子废弃物中回收金和从矿物、矿石和沙子中提取金的方法来满足前述需求。所述方法包括压碎例如电子废料之类的含金材料或含金矿物、矿石和沙子以获得粒状材料。所述粒状材料包括具有预定粒度的颗粒。例如，粒状材料的预定粒度可以在0.07mm至40mm的范围内。
在一个实施例中，本发明提供一种用于从含金材料中回收金的方法，所述方法包含：
压碎所述含金材料以获得包括具有预定粒度的颗粒的含金粒状材料；
从所述材料中任选地升华其它金属；
在预热区中的含氧气体环境中预热所述含金粒状材料以氧化含金粒状材料；
将氧化的含金粒状材料与含氯材料混合；
通过以下在反应区中处理所述氧化的含金粒状材料与含氯材料的混合物：(i)加热混合物以使所述含氯材料热分解并产生含氯气体混合物，(ii)对所述含氯气体混合物施加电磁场以使氯离子化，从而引起金和氯离子之间的化学反应，并在所述反应区提供挥发性含金氯化物产物；和
冷却所述挥发性含金氯化物产物以将所述挥发性含金氯化物产物转化成固相含金材料。
所述方法还包括预热所述粒状材料。在预热区中的含氧气体环境中进行预热以氧化粒状材料。所述粒状材料的预热可以例如在150摄氏度至750摄氏度范围内的温度下进行5min至60min范围内的时间段。所述预热区中的含氧气体环境中的氧含量在20体积％至98体积％的范围内。
然后，将所述氧化的粒状材料与含氯材料混合。所述混合物中所述含氯材料的量可以例如在每千克所述含金材料，例如电子废料或含金矿物、矿石和沙子，1克至1千克的范围内。适用于本发明的材料的实例包括但不限于次氯酸钾、次氯酸钠、次氯酸钙、次氯酸镁、次氯酸钡、氯化钾-次氯酸钾、氯化钠-次氯酸钠、氯化钙-次氯酸钙、氯化镁-次氯酸钙、氯化钡-次氯酸钙、氯化钾、氯化钠、氯化铵、氯化钙、氯化镁、氯化钡、氯化铝、纳米二氧化硅及其任何组合。所述方法还包括在反应区中用含氯材料处理所述氧化的粒状材料的混合物。通过加热所述混合物并施加电磁场来进行处理。
进行所述氧化的粒状材料与含氯材料的混合物的加热以使含氯材料热分解并产生含氯气体混合物。加热混合物以产生含氯气体混合物可以例如在150摄氏度至400摄氏度范围内的温度下进行5min至120min范围内的时间段。
对含氯气体混合物施加电磁辐射以使氯离子化，从而引起金和氯离子之间的化学反应，并在所述反应区提供挥发性含金氯化物产物。氯气的离子化可以例如通过以50kHz-12 GHz范围内的频率对所述反应区施加交变电磁场来实现。在所述反应区中，所述电磁场的辐照度可以例如在0.1kW/cm2至10kW/cm2的范围内。例如，可以向所述含氯气体混合物施加所述电磁场持续5min至180min范围内的时间段以使氯离子化。
根据本发明的实施例，在向所述含氯气体混合物施加所述电磁场的同时进行所述氧化的粒状材料与所述含氯材料的混合物在所述反应区中的加热。
根据本发明的实施例，所述方法还包括在电磁场的所述施加期间使来自外部源的含氯气体通过所述反应区。通过所述反应区的来自外部源的所述含氯气体的量可以例如在每吨所述含金材料，例如电子废料、矿物、矿石和沙子，5升至400升氯的范围内。
所述方法然后包括冷却所述挥发性含金氯化物产物以将所述挥发性含金氯化物产物转化成固相含金材料。
因此，已经相当宽泛地概述了本发明的较重要特征，从而可以更好地理解下文中对其进行的详细描述，并且可以更好地了解对所属领域的当前贡献。本发明的其它细节和优势将在详细描述中阐明。
附图说明
为了较好理解本文公开的主题并且为了举例说明在实践中其可如何进行，现将仅以非限制性实例的方式参照附图描述实施例，其中：
图1是根据本发明的实施例的一种用于从含金材料，例如电子废料、矿物、矿石和沙子中回收金的方法的示意图。
图2说明根据本发明的实施例的用于处理氧化的粒状材料与含氯材料的混合物的装置的示意性局部纵向截面图。
具体实施方式
参照附图和所附的描述，可以更好地理解根据本发明的用于从含金材料例如电子废料中回收金和/或从矿物、矿石和沙子中提取金的装置的原理和操作。应理解，这些附图仅出于说明目的而给出，并不意味着是限制性的。
在一个实施例中，本发明提供一种用于从含金材料中回收金的方法，所述方法包含：
压碎所述含金材料以获得包括具有预定粒度的颗粒的含金粒状材料；
从所述材料中任选地升华其它金属；
在预热区中的含氧气体环境中预热所述含金粒状材料以氧化含金粒状材料；
将氧化的含金粒状材料与含氯材料混合；
通过以下在反应区中处理所述氧化的含金粒状材料与含氯材料的混合物：(i)加热混合物以使所述含氯材料热分解并产生含氯气体混合物，(ii)对所述含氯气体混合物施加电磁场以使氯离子化，从而引起金和氯离子之间的化学反应，并在所述反应区提供挥发性含金氯化物产物；和
冷却所述挥发性含金氯化物产物以将所述挥发性含金氯化物产物转化成固相含金材料。
在一个实施例中，本发明涉及一种用于从含金材料中回收金的方法，其中所述含金材料包含金、砷、锑或其组合，所述方法包括：
压碎所述含金材料以获得包括具有预定粒度的颗粒的含金粒状材料；
将所述含金粒状材料与煤混合；
在500-900℃的温度下加热并还原含金粒状材料和煤的所述混合物以从所述还原的含金材料中升华砷和锑；
在预热区中的含氧气体环境中预热所述还原的含金粒状材料以氧化含金粒状材料；
将氧化的含金粒状材料与含氯材料混合；
通过以下在反应区中处理所述氧化的含金粒状材料与含氯材料的混合物：(i)加热混合物以使所述含氯材料热分解并产生含氯气体混合物，(ii)对所述含氯气体混合物施加电磁场以使氯离子化，从而引起金和氯离子之间的化学反应，并在所述反应区提供挥发性含金氯化物产物；和
冷却所述挥发性含金氯化物产物以将所述挥发性含金氯化物产物转化成固相含金材料。
在另一个实施例中，含金材料选自旧的含金印刷电路板、电子器件的含金零件、废弃含金电气连接器以及含金矿物、矿石和沙子。
在另一个实施例中，所述含金粒状材料的预定粒度在0.07mm至40mm的范围内。
在另一个实施例中，如果含金材料包含浓度高于0.1重量％的砷、锑或其组合，则需要升华步骤以除去这些金属。在另一个实施例中，升华步骤在500至900摄氏度之间的温度下进行。在另一个实施例中，升华步骤在500至700摄氏度；650至750摄氏度；600至800摄氏度；或700至900摄氏度之间的温度下进行。在另一个实施例中，将包含金、砷、锑或其组合的含金材料与煤混合并加热到500-900℃之间的温度，在另一个实施例中，加热到500至700摄氏度的温度；650至750摄氏度；600至800摄氏度；或700至900摄氏度之间的温度。
在另一个实施例中，煤消耗量是使砷和锑氧化物与碳进行完全还原反应所需的化学计量煤量的130-170％。
在本说明书和权利要求书中，表述“含金材料(gold-containing material)”或“含金材料(gold-containing materials)”被单独或组合地广泛用于任何含金材料，例如矿物、矿石和沙子以及电子废料。
在本说明书和权利要求书中，表述“电子废料”被单独或组合地广泛用于电气或电子设备，包括已被其用户丢弃的含金零件、子组件和消耗品。电子废料的实例包括但不限于含金印刷电路板、电子器件的含金零件和含金电气连接器等。
应理解，电子废弃物(electronic waste/e-waste)可以由大量各种大小、形状和化学物质构成。例如，在电气和电子设备中可以找到的印刷电路板由40％的金属、30％的聚合物和30％的陶瓷构成。然而，本发明的方法对除金以外的金属的存在以及对其它材料的存在不敏感。
参照图1，示出了根据本发明的实施例的一种用于从含金材料，例如电子废料、矿物、矿石或沙子中回收金的方法的示意图。进行压碎含金材料的初始步骤。在所述压碎期间，含金材料转化成平均粒径可以在例如0.07毫米至40毫米范围内的颗粒。根据本发明，这个阶段使得能够制备出一方面更均匀，并且另一方面，在随后的方法步骤中更可处理的产物。
电子废料或矿物、矿石和沙子可能含有例如聚合物、树脂、纤维、纤维素纸、硫和其它可燃材料之类的材料，其在随后的处理步骤中会燃烧并分解，从而在最终产物中提供杂质。因此，所述方法包括在含氧气体环境中预热粒状材料以氧化粒状材料。粒状材料的预热在提供预热区的熔炉中进行，所述预热区具有足够高的温度，并且持续所需的时间以引起粒状材料的氧化。举例来说，温度可以在150摄氏度至750摄氏度范围内。粒状材料的预热可以例如进行5min至60min范围内的时间段。预热区中的氧含量可以例如在20体积％至98体积％的范围内。
所述方法还包括将所氧化的粒状材料与含氯材料混合。含氯材料可以例如是粒状形式。混合物中含氯材料的量取决于电子废料或矿物、矿石和沙子的量和/或反应器的大小。例如，混合物中含氯材料的量可以在每千克电子废料或矿物、矿石和沙子1克至1千克的范围内。在另一个实施例中，混合物中含氯材料在每千克含金材料1克至0.5千克的范围内。在另一个实施例中，混合物中含氯材料在每千克含金材料200g至700g的范围内。
适用于本发明的含氯材料的实例包括但不限于次氯酸钾、次氯酸钠、次氯酸钙、次氯酸镁、次氯酸钡、氯化钾-次氯酸钾、氯化钠-次氯酸钠、氯化钙-次氯酸钙、氯化镁-次氯酸钙、氯化钡-次氯酸钙、氯化钾、氯化钠、氯化铵、氯化钙、氯化镁、氯化钡、氯化铝、纳米二氧化硅及其任何组合。
当使用两种或更多种不同的含氯材料的组合时，组合物中组分的浓度可以在大范围内变化。例如，当含氯材料是次氯酸钙和氯化钙的组合物时，其中次氯酸钙和氯化钙的所述组合物中次氯酸钙的量可以在5重量％至99重量％的范围内。在另一个实施例中，所述组合物中的次氯酸钙的量在10至20重量％、20至50重量％、30至60重量％或50至100重量％之间。
含氯材料的另一个实例可以具有次氯酸钙、氯化钙和纳米二氧化硅的组合物。含氯材料的又一个实例可具有次氯酸钙和纳米二氧化硅的组合物，其中所述次氯酸钙与呈固体或液体形式的纳米二氧化硅混合以更好地分解所述次氯酸钙以产生含氯气体混合物，其中所述纳米二氧化硅的粒径在10-1000nm之间。在其它实施例中，纳米二氧化硅的粒径小于200nm。
所述方法还包括通过加热混合物以使含氯材料热分解并因此产生含氯气体混合物，在反应区中处理氧化的粒状材料与含氯材料的混合物，并且还向产生的含氯气体混合物施加电磁场以形成氯等离子体。
图2说明根据本发明的实施例的通过加热混合物并施加电磁场来处理氧化的粒状材料与含氯材料的混合物的装置的示意性局部纵向截面图。应注意，为了清楚起见，此图不是按比例的，也不是成比例的。还应注意，此图中的框以及其它元件仅意图作为功能实体，使得实体之间的功能关系得以显示而非任何物理连接和/或物理关系。提供所选元件的构造、材料、尺寸和制造工艺的实例。所属领域的技术人员应了解，所提供的许多实例具有可利用的适合替代方案。
根据本发明的实施例，用于处理氧化的粒状材料与含氯材料的混合物25的装置20包括具有壳体壁210的壳体21。根据本发明的教示，术语“壳体”广义上用于描述可分别用于进行从电子废弃物或矿物、矿石和沙子中回收或提取金的工艺的任何箱、罐、室、管、匣、包围壳体、框架总成或任何其它结构。
壳体壁210限定具有反应区的反应器22，混合物25在其中被加热并经历电磁场。应理解，壳体21可以具有任何期望的尺寸和形状，例如圆柱形、棱柱形等。此外，腔的尺寸可以具有任何期望的尺寸分布。
壳体壁210的内表面可以由任何适合的材料制成。这类材料的实例包括但不限于含有选自基于二氧化硅的、基于氧化铝的、基于氧化镁或基于氧化锆的陶瓷材料及其任何组合中的至少一种元件的陶瓷材料。
可以以各种适合的方式将氧化的粒状材料与含氯材料的混合物进料到反应器22中。例如，其可以通过设置在壳体壁210中的进料口23来提供。出于这一目的，可以例如在进料口23处设置进料斗24。尽管在图2中在壳体21的顶部示出了进料口23，但是其通常可以设置在任何适合的位置。
根据一些实施例，反应器22包括加热器221，其被配置成将氧化的粒状材料和含氯材料的混合物加热并保持在预定温度。选择加热的温度和持续时间以使含氯材料热分解并产生含氯气体混合物。例如，预定温度可以在约150℃至约400℃的范围内。加热混合物以使含氯材料热分解以产生含氯气体混合物可以进行5min至120min的范围内的时间段。
根据一些实施例，反应器22还可以包括设置在混合物25内的反应器22中的温度传感器222，并且被配置成用于测量预定温度以控制加热器221的操作。
从含金材料，例如电子废料、矿物、矿石和沙子中回收金的方法包括在反应区中对含氯气体混合物施加电磁场以使氯离子化。
金的氯化物的形成是动力学受限过程。已知当氯作为活性自由基存在时(例如在王水溶液中)，氯化要比用氯分子进行氯化更快。因此，使金与氯等离子体(氯的离子和自由基而不是氯分子)接触也可以加速氯化过程。
等离子体氯化相对于氯分子氯化的优势在于，其可以在比热驱动氯化所需的温度要低得多的温度下实现，而低温氯化工艺对于用于回收金的纯金氯化物的生产可以更具选择性。
因此，根据实施例，本发明的装置包括：具有设置在壳体21中的电极27的电磁感应器28，但也涵盖当电极设置在壳体21外部时的实施例。氯等离子体可以例如通过施加静磁场保持在反应区中，所述静磁场可以通过设置在壳体21中的感应线圈26产生，但也涵盖当感应线圈26设置在壳体21外部时的实施例。由于含氯材料分解而产生的电磁场施加到含氯气体混合物上，可使氯离子化并形成氯等离子体，从而引起金和氯离子之间的化学反应并在反应区中提供挥发性含金氯化物产物。这类化学反应的实例包括但不限于
2Au+3Cl2＝2AuCl3↑
Au+0.5Cl2＝AuCl。↑
反应区中电磁场的辐照度取决于装置的配置、混合物25的体积和含氯气体混合物的压力。
反应区中的含氯气体混合物的压力可以例如在1毫巴至1巴的范围内。在这些条件下，例如，可以通过以在50kHz-12 GHz范围内的频率向反应区施加交变电磁场来实现氯分子的离子化。在反应区中电磁场的辐照度可以例如在0.1kW/cm2至10kW/cm2的范围内。
为了使氯离子化，可以例如对含氯气体混合物施加电磁场持续5min至180min范围内的时间段。用于将等离子体保持在反应区中的静磁场的强度可以在0与2特斯拉之间。
根据实施例，在对含氯气体混合物施加电磁场的同时进行所氧化的粒状材料与含氯材料的混合物在反应区中的加热。
根据一些实施例，反应器22包括与设置在壳体壁210中的含氯气体入口歧管224结合的含氯气体入口端口223，并且被配置成用于接收来自外部源(未示出)的含氯气体，并将预定量的含氯气体导入反应区。含氯气体可以是例如氯和惰性气体如氩气的气体混合物；然而，气体混合物也可以包括氮气和/或氧气。
在操作中，含氯气体可以通过反应区，并被添加到由含氯材料产生的含氯气体混合物中以进行离子化。通过反应区的来自外部源的含氯气体的量可以例如在每吨所述含金材料，例如电子废料或矿物、矿石和沙子，5升至400升氯的范围内。此规定可以促进金和氯离子之间的化学反应。含氯气体可以例如在加热和施加电磁场期间通过反应区。
当需要时，可将含氯气体入口阀225设置在含氯气体入口歧管224内。含氯气体入口阀225被配置来调节含氯气体的进入流速。在本说明书中使用的术语“阀”具有广泛的含义，并且涉及适于调节气体和液体的流速的任何电气和/或机械器件。
装置20还包括一个或多个含金蒸气出口226(图2中仅示出一个出口226)，以及一个或多个对应的冷却歧管29(在图2中仅示出一个冷却歧管29)，通过所述含金蒸气出口和冷却歧管，从反应区22释放出含金蒸气。冷却歧管29被配置成用于冷却挥发性含金氯化物产物(即，含金蒸气)以便提供冷凝，从而将挥发性含金氯化物产物转化成固相含金材料。
冷却歧管29可以是由导热材料制成的管，其对大气开放并置于室温下。在这种情况下，含硫蒸气的冷却可以在材料通过冷却歧管29期间进行。当需要时，冷却歧管29可以设置在专用冷却器件(未示出)内。
装置20可以包括经由冷却歧管29耦接于含金蒸气出口226的含金材料收集器30。根据本发明的教示，含硫材料收集器30可以是任何适合的器皿，例如箱、罐、室、匣、壳体、框架或可用于收集和储存挥发性含金氯化物产物冷凝期间获得的固相材料的任何其它结构。
装置20可包括或可连接到控制系统(未示出)，所述控制系统耦接于含氯气体入口阀225并被配置成用于控制其操作。同样，可以调节控制系统以控制加热器221的操作。具体地，由温度传感器222产生的信号可以经由连接线(未示出)或以无线方式中继到控制系统。回应于这些信号，控制系统可以生成相应的控制信号以控制加热器221的操作。
可以通过所属领域常规的任何回收手段从固相中的含金材料中回收金。例如，这可以通过将含金的浓缩固体产物溶解在水中并用金属锌处理溶液以还原金方便地实现。
因此，本发明所属领域的技术人员能够理解的是，虽然已经根据优选实施例描述了本发明，但本公开所基于的概念可容易地用作设计用于实现本发明若干目的的其它结构系统和工艺的基础。
此外，应理解，本文中所采用的措词和术语是出于描述的目的且不应被视为是限制性的。
最后，应注意，所附权利要求书中使用的“包含”一词应解释为“包括但不限于”。
以下实例是为了更全面说明本发明的优选实施例而呈现。然而，这些实例决不应被理解为限制本发明的广泛范围。
实例
实例1
从含金材料中回收金
对金含量为4-12ppm的各种工业样品进行低温氯烧结的研究。实验是在带有来自康泰尔(Kanthal)的加热元件(FeCrAl)的熔炉中在200-350℃在氧化铝坩埚中进行的。初始样品是60g。氯气用作含氯试剂，并以相当大的过量供应到熔炉中。氯消耗量是10ml/min。实验持续时间是1小时。对于实验的可重复性，每个实验进行两次。通过气流从反应区中除去升华的产物。
烧结后得到的样品通过ICP-MS光谱法分析。从不含砷和锑(0.05％As，0.003％Sb)的产物中提取金的产率是80-90％。未检测到有色金属(Cu、Pb、Ag、Zn)和铁的升华。
实例2
从含砷、锑、金材料中回收金
已发现含金材料中砷、锑或其组合的存在将金的回收率从90％急剧减少到30-40％。
为了回收高含量的金，首先从产物中除去砷和锑。过程的第二阶段必须是如实例1中所描述的选择性金提取过程。
在含有砷和锑(0.6％As，0.3％Sb)的材料的烧结期间，获得了很高的砷和锑升华率(70-75％)。同时，金提取量急剧减少到30-40％。
为防止砷和锑升华，已进行了初步研究以事先从初始材料中除去砷和锑。对所有反应进行热力学计算。预先研磨的初始样品是60g(As-0.71％、Sb-0.65％、Cu-11％、Zn-3.7％、Pb-38％、Au-30ppm、Ag-100ppm、Fe-2.4％)将其与煤混合并在500℃、700℃和900℃的温度下还原。煤消耗量是使砷和锑氧化物与碳进行完全还原反应所需的化学计量煤量的150％。在～700℃的温度下可获得最佳结果。获得了几乎完全的选择性砷和锑升华(高达99％)。
尚未检测到其它有色金属的升华。金几乎完全保留在熟料中。实验结果表明，用氯烧结的技术工艺必须伴随着从初始材料中除去砷和锑的初步阶段。初始材料与煤的烧结将大大增加以氯化物形式向商业产品中提取金。
因此，重要的是，本发明的范围不应理解为受本文阐述的说明性实施例的限制。在所附权利要求书所限定的本发明的范围内，其它变化也是可能的。通过在本申请或相关申请中对本权利要求的修正或对提出权利要求，可以要求保护特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合。这类修正的或新的权利要求，无论其是针对不同的组合还是针对相同的组合，无论是与原始权利要求的范围不同、更广、更窄或相同，也都被视为包括在本说明书的主题内。
Claims (25)
1.一种从含金材料中回收金的方法，所述方法包含：
压碎所述含金材料以获得包括具有预定粒度的颗粒的含金粒状材料；
从所述材料中任选地升华其它金属；
在预热区中的含氧气体环境中预热所述含金粒状材料以氧化含金粒状材料；
将氧化的含金粒状材料与含氯材料混合；
通过以下在反应区中处理所述氧化的含金粒状材料与含氯材料的混合物：(i)加热混合物以使所述含氯材料热分解并产生含氯气体混合物，(ii)对所述含氯气体混合物施加电磁场以使氯离子化，从而引起金和氯离子之间的化学反应，并在所述反应区提供挥发性含金氯化物产物；和
冷却所述挥发性含金氯化物产物以将所述挥发性含金氯化物产物转化成固相含金材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述含金材料选自旧的含金印刷电路板、电子器件的含金零件、废弃含金电气连接器以及含金矿物、矿石和沙子。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述含金粒状材料的所述预定粒度在0.07mm至40mm的范围内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中其它金属的升华步骤在500至900摄氏度之间的温度下进行。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述其它金属包含砷、锑或其组合。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中混合物中的所述含氯材料的量在每千克所述含金材料1克至1千克的范围内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述含氯材料是选自次氯酸钾、次氯酸钠、次氯酸钙、次氯酸镁、次氯酸钡、氯化钾-次氯酸钾、氯化钠-次氯酸钠、氯化钙-次氯酸钙、氯化镁-次氯酸钙、氯化钡-次氯酸钙、氯化钾、氯化钠、氯化铵、氯化钙、氯化镁、氯化钡、氯化铝、纳米二氧化硅及其任何组合的粒状材料。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯材料是次氯酸钙、氯化钙和纳米二氧化硅的组合物。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯材料是次氯酸钙和纳米二氧化硅的组合物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述次氯酸钙与固体或液体形式的纳米二氧化硅混合以更好地分解所述次氯酸钙以产生所述含氯气体混合物。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中所述纳米二氧化硅的粒径小于200nm。
12.根据权利要求8所述的方法，其中次氯酸钙和氯化钙的所述组合物中的次氯酸钙的量在5至99重量％的范围内。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述含金粒状材料的所述预热在150摄氏度至750摄氏度范围内的温度下进行。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述含金粒状材料的所述预热进行5min至60min范围内的时间段。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中所述预热区中的所述含氧气体环境中的氧含量在20体积％至98体积％的范围内。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中所述加热混合物以使所述含氯材料热分解并产生含氯气体混合物在150摄氏度至400摄氏度范围内的温度下进行。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述加热混合物以使所述含氯材料热分解并产生所述含氯气体混合物进行5min至120min范围内的时间段。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其还包含在施加电磁场期间使来自外部源的含氯气体通过所述反应区。
19.根据权利要求18所述的方法，其中通过所述反应区的来自外部源的所述含氯气体的量在每吨所述含金材料5升至400升氯的范围内。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中所述反应区中的所述电磁场的频率在50kHz-12GHz的范围内。
21.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应区中的所述电磁场的辐照度在0.1kW/cm2至10kW/cm2的范围内。
22.根据权利要求1所述的方法，其中所述对所述含氯气体混合物施加电磁场以使氯离子化进行5min至180min范围内的时间段。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法，其中所述在所述反应区中对所述氧化的含金粒状材料与所述含氯材料的混合物加热与所述对所述含氯气体混合物施加电磁场同时进行。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法，其中所述含金材料包含呈其它金属的砷和锑，并与煤混合并在500-900℃的温度下还原。
25.根据权利要求24所述的方法，其中煤消耗量是使砷和锑氧化物与碳进行完全还原反应所需的化学计量煤量的130-170％。
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