JP2004507624A - 亜鉛のための加圧浸出方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、2段階の浸出プロセスにおける亜鉛の加圧浸出のための方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
硫化物鉱石を含む銅山のような採鉱操作では、廃鉱石または低級鉱石が、高級鉱石から分離される。前記高級鉱石は、そこから銅等の金属を抽出するために処理される。また、低級鉱石または廃鉱石は、例えば、廃棄物の堆積中の鉱石を浸出すること(堆積浸出)により、銅の回収のために処理され、銅溶液を生成する。銅は、前記銅溶液から抽出されて、抽出残留物を生成する。
【0003】
廃鉱石の高い硫化鉄含有量と、天然バクテリアにより促進される大気中の酸素によるこの鉱石の自然酸化とにより、この鉱石の浸出の結果として得られる残留物の鉄濃度は、長年の操業により累積する。
【0004】
溶液から鉄を除去しようとする試みは、成功することなく行われており、結果として、溶液に含まれる大量の酸性鉄が累積されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、鉄を溶液から除去できる方法を提供することにある。
【0006】
米国特許第4004991号は、稀H2SO4溶液中での無機硫化物を含む亜鉛及び鉄の加圧浸出のためのプロセスについて述べている。前記加圧浸出は、2段階の反流プロセスで行われ、精密に分割された硫化物は第1の浸出段階で第2の浸出段階からの溶液により浸出され、高濃度の亜鉛と低濃度の鉄とH2SO4とを含む第1段階の浸出溶液を生成する。前記第1段階の浸出溶液は精製処理に供せられ、亜鉛の回収のために電解抽出により処理される。第1段階からの残渣は、第2段階で、前記電解抽出から戻ってくる電解質溶液により加圧浸出される。
【0007】
本発明の他の目的は、廃棄物の堆積浸出からの鉄を含む残留物を用いることができる別の亜鉛抽出方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、精鉱を、溶液中に少なくとも約15g/Lの鉄を含む酸性浸出溶液による加圧浸出に供して、亜鉛溶液と、鉄を含む固体の浸出残渣とを生成する工程と、該亜鉛溶液を亜鉛の溶媒抽出に供して、抽出残留物と、富化された亜鉛溶液とを生成する工程と、該富化された亜鉛溶液を、亜鉛を回収するための電解抽出に供し、結果として得られる使用済みの電解質溶液を生成する工程とからなることを特徴とする硫化亜鉛の鉱石または精鉱から亜鉛を回収するための方法が提供される。
【0009】
前記酸性浸出溶液は、15g/Lまたはそれ以上の鉄と、約15乃至20g/Lの遊離酸または、鉄の硫酸化物と硫酸とを合わせて、合計で約50g/Lの硫酸イオンを含んでいてもよい。
【0010】
また、本発明に従って、鉄を含む残留物により硫化亜鉛鉱石を加圧浸出し、鉄を含む浸出残渣と亜鉛溶液とを生成する工程からなる、鉄を含む残留物から鉄を回収する方法が提供される。
【0011】
前記加圧浸出は、好ましくは、2段階で反流的に行われ、亜鉛溶液と中間的残渣とを生成する第1段階の浸出と、該中間的残渣が、少なくとも15g/Lの鉄を含む前記酸性浸出溶液により浸出され、鉄を含む前記浸出残渣と、含有する鉄が部分的に除去された浸出溶液とを生成する第2段階の浸出と、前記鉄が部分的に除去された浸出溶液により第1段階の浸出を行うこととからなる。
【0012】
好ましくは、前記酸性浸出溶液は30g/Lの鉄を含む。
【0013】
本発明のさらなる目的及び有利な点は、以下の発明の好適な実施態様の記述から明らかになるだろう。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付の図面を参照して実施例により記述される。
【0015】
プロセス全体を示す図1を参照して、鉱山の廃棄物堆積中の低級硫化物鉱石、例えば14で示される硫化銅鉱石の酸浸出から結果として得られる残留物12は、最初には約40g/LのFe、13g/Lの遊離酸及び少量の、例えば0.1g/Lの銅を含んでいる。(酸濃度は、pH4における標準酸−塩基滴定により定められる。)
プロセスの効果を向上するために、残留物12は16で示されるように、最初にその容積の約2/3を蒸発させ、より濃縮された鉄及び酸、例えば76g/LのFeと25g/Lの遊離酸とを含む供給溶液を生成する。より濃縮された残留物12は、矢印17で示されるように、亜鉛の加圧浸出工程18に供給される。本実施例では、約57%のZnと3%のCuを含む硫化亜鉛精鉱が矢印20で示されるように加圧浸出18に供給され、矢印22で示されるように酸素も同様に供給される。
【0016】
加圧浸出18は、図2に示されるように2段階で反流的に実施される。即ち、第1段階24と第2段階26とである。前記プロセスは、溶液中の無視できる(neglible)酸と鉄との間で、第1段階24からの富化された亜鉛溶液30と、第2段階26からの十分に浸出された残渣32とを生成するために、液/固分離28と共に反流形式で2つのオートクレーブを含む。
【0017】
図2において20で示されるように、亜鉛の精鉱が、酸素(矢印22)と共に第1段階の加圧浸出24に供給され、矢印34で示されるように第2段階26からの部分的に除去されたFeを含む残留物を用いて浸出される。図示のように、残渣32から部分的に除去された残留物を分離するために、第2段階26の後に、液/固分離36がある。
【0018】
第1段階24からの生成物スラリーは、まだ部分的に反応(浸出)される精鉱(濾過ケーキ)から、富化された亜鉛溶液30を分離するために濾過され(液/固分離28)、次いで第2段階の浸出26に供される。
【0019】
上述の廃棄物の堆積からの鉄を含む残留物12は、矢印17で示されるように、第2段階の浸出26に供給され、そこで、第1段階24からの部分的に浸出された精鉱の浸出が完成される。
【0020】
第2段階26からの結果として得られたスラリーは濾過され(液/固分離36)、このとき、鉄と酸成分とが低減されたレベルになるように部分的に除去された濾過液は第1段階24にリサイクルされる(上述の矢印34)。
【0021】
残渣32は、全ての沈殿された鉄を鉄ミョウバンとして含む浸出残渣である。
【0022】
残渣32(濾過ケーキ)の重量は、沈殿された鉄が浸出された亜鉛と置換することにより、もともとの供給された精鉱とほぼ同一である。浸出残渣中に残留する亜鉛は低濃度で、通常1%未満であり、対応して98%を超える亜鉛が溶液中に回収される。
【0023】
鉄ミョウバンに加えて、亜鉛の加圧浸出プロセスの他の主要な副生成物は、原子状硫黄である。もともとの供給された精鉱中の硫黄の大部分は、硫化物の硫酸イオンへの酸化が最小(通常10%未満)であるような加圧浸出プロセス18の条件により、原子状の形態に変換される。
【0024】
リグノゾルまたはカルシウムリグノスルホン酸は、液体硫黄が加圧酸化18内で反応していない硫化物粒子を濡らすことと、完全な反応を妨げることとを妨げるために、低濃度、例えば0.05g/Lから0.5g/Lまでで、触媒として用いられてもよい。
【0025】
加圧酸化18は、約150℃、100g/Lから300g/L、好ましくは200g/Lの固形分、気相中(乾物基準)の85%の酸素による200psigの圧力という条件で、段階24と26とのそれぞれに1時間維持して実施される。浸出溶液中に存在する溶解可能な鉄は、亜鉛の加圧酸化18の間、触媒として作用する。第二硫酸鉄はZnS(固体)と反応して、可溶化された亜鉛になり、第一硫酸鉄に還元される。第一鉄は、酸化されて第二鉄状態に戻る。
【0026】
加圧酸化18の後で、前記スラリーは大気圧にフラッシュ降下される(図示せず)。前記フラッシュ降下の結果として得られる蒸気は、特に、もし固形分のパーセンテージの低い供給物が用いられるときには、加圧酸化18で所望の温度を達成するために供給溶液の予熱に用いられる。これは、供給溶液の鉄濃度を低くできる利点がある。
【0027】
加圧酸化18からの富化された亜鉛溶液のさらなる処理は、図1を参照して述べられる。加圧酸化18が図1では一段階としてのみ示されていることから、38で示される単一の液/固分離は、残渣32が富化溶液30から分離されることを示し、単純化されていることに留意するべきである。
【0028】
富化溶液30は、このとき約110g/LのZn、0.1乃至1g/LのFe、1乃至10g/Lの遊離酸及び6g/LのCuを含み、余分の酸と鉄とを除去するために、最初に、石灰または他の中和試薬(矢印42)で、任意には空気(矢印44)の存在下に、中和40に供せられる。これは、富化溶液30から液/固分離48により分離される石膏/鉄残渣46を生成する。このとき、富化溶液30は、約110g/LのZn、0.1g/LのFe、0g/Lの遊離酸及び6g/LのCuを含んでいる。
【0029】
このプロセスで、液体の各種成分の濃度の値は、実施例のためのみに与えられるということが、留意されるべきである。特に、加圧酸化18への供給物中の固形分のパーセンテージは、生成溶液中の亜鉛と銅との濃度を低くも高くも変えることができる。
【0030】
亜鉛の溶媒抽出をさらに効果的にするために、中和40からの富化溶液30は、50で示されるように希釈される。しかしながら、所望により、鉄残留物12がそこから得られるもともとの廃鉱石中の少量の銅を回収するために、中和40と希釈50との間で、銅の溶媒抽出52が行われてもよい。
【0031】
銅の溶媒抽出52は、銅の富化された抽出物(有機物)を生成する。銅の富化された抽出物は、図3に53で示すようにストリップされ、富化された電解質溶液を生成する。銅は、電解抽出55により、富化された電解質溶液から回収される。ストリップ53は、電解抽出55からリサイクルされる使用済みの電解質溶液により行われ、ストリップされた抽出物(有機物)は、銅の溶媒抽出52にリサイクルされる。
【0032】
亜鉛富化溶液30(銅の溶媒抽出52からの残留物)は、このとき低減された量の銅(例えば0.3g/L)を含み、希釈工程50で、亜鉛の濃度が(もともとの約125〜130g/Lの値から)約15g/Lに低減するように希釈される。
【0033】
希釈された亜鉛溶液は、次に、少なくとも2つの段階で行われる亜鉛の溶媒抽出に供せられる。後続の第1段階の亜鉛の溶媒抽出54からの亜鉛残留物は、矢印56で示されるように、希釈媒(diluent)として用いられる。
【0034】
亜鉛は、第1段階の溶媒抽出54で、約3g/Lの亜鉛を含む第1の残留物を生成するように、約20%乃至40%の濃度でケロセンに溶解されたジエチルヘキサホスホン酸(DEHPA)のような適切な亜鉛抽出剤を用いて、富化溶液30から抽出される。
【0035】
第1段階の溶媒抽出54はまた、亜鉛が富化された抽出物を生成する。亜鉛が富化された抽出物はストリップされ、図3に示される銅と同様に、58で示される亜鉛を回収するための電解抽出に供せられる。
【0036】
第1段階の溶媒抽出54からの第1の残留物は、遊離酸を除去するために、石灰石(矢印62)による中和60に供せられる。中和60は、液/固分離66により前記残留物から分離されるさらなる石膏残渣64を生成する。
【0037】
液/固分離66からの残留物は、68で示されるように10:1に分配される。大きい方の部分(90%)は、上述のようにリサイクルされる(矢印56)中和された残留物である。
【0038】
小さい方の部分(10%)は、第2段階の亜鉛の溶媒抽出70に供せられ、3g/Lの亜鉛濃度が同一の抽出剤を用いて約0.5g/Lにさらに低減される。第2段階の溶媒抽出70からの残留物は、72で示されるように、もともとの廃棄物の堆積抽出溶液にリサイクルされ、サイクルを完成する。
【0039】
上記プロセスは、同時に2つの目的を達成すると見ることができる。即ち、(i)硫化亜鉛の精鉱から亜鉛を浸出することと、(ii)銅の堆積浸出の残留物から効果的に可溶の鉄を除去することとである。
【0040】
本発明の好適な実施態様が詳細に示され、述べられたが、添付の請求項の範囲から離れることなく、その中で各種の変更、修正がなされてもよいことが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】
堆積浸出からの鉄を含む残留物を用いる硫化亜鉛プロセスを示す流れ図。
【図2】
図1のプロセスの2段階の亜鉛の加圧浸出の詳細を示す流れ図。
【図3】
図1のプロセスの一部で実施される銅の溶媒抽出を示す流れ図。
Claims (13)
- 精鉱を、溶液中に少なくとも約15g/Lの鉄を含む酸性浸出溶液による加圧浸出に供して、亜鉛溶液と、鉄を含む固体の浸出残渣とを生成する工程と、
該亜鉛溶液を亜鉛の溶媒抽出に供して、抽出残留物と、富化された亜鉛溶液(pregnant zinc solution)とを生成する工程と、
該富化された亜鉛溶液を、亜鉛を回収するための電解抽出に供し、結果として得られる使用済みの電解質溶液(spent electrolyte)を生成する工程とからなることを特徴とする硫化亜鉛の鉱石または精鉱から亜鉛を回収するための方法。 - 前記酸性浸出溶液は、溶液中に少なくとも約30g/Lの鉄を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記加圧浸出は、2段階で反流的に(countercurrently)行われ、
亜鉛溶液と中間的残渣とを生成する第1段階の浸出と、
該中間的残渣が、少なくとも約15g/Lの鉄を含む前記酸性浸出溶液により浸出され、鉄を含む前記浸出残渣と、含有する鉄が部分的に除去された浸出溶液(a partly exhausted iron containing leach solution)とを生成する第2段階の浸出と、
前記含有する鉄が部分的に除去された浸出溶液により第1段階の浸出を行うこととからなることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記酸性浸出溶液は、溶液中に少なくとも約30g/Lの鉄を含むことを特徴とする請求項2記載の方法。
- 前記酸性浸出溶液は、約40g/Lから約80g/Lの鉄を含むことを特徴とする請求項4記載の方法。
- 前記酸性浸出溶液は、約15g/Lから約20g/Lの遊離酸を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記使用済みの電解質溶液は、前記亜鉛の溶媒抽出にリサイクルされることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 少なくとも15g/Lの鉄を含む前記酸性浸出溶液は、硫化物鉱石の浸出から結果として得られる鉄を含む残留物(iron bearing raffinate)からなることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 硫化物は、採鉱廃棄物の堆積に含まれる低級鉱石または廃鉱石からなることを特徴とする請求項8記載の方法。
- 前記亜鉛の溶媒抽出からの抽出残留物は、前記加圧浸出にリサイクルされることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記鉱石または精鉱は、また、銅を含む加圧酸化からの亜鉛溶液中に結果として得られる銅を含み、さらに前記亜鉛溶液を前記亜鉛の溶媒抽出に先立って銅の溶媒抽出に供する工程からなることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記鉄を含む残留物により硫化亜鉛鉱石を加圧浸出し、鉄を含む固体の浸出残渣と亜鉛溶液とを生成する工程からなる、鉄を含む残留物から鉄を回収する方法。
- 前記加圧浸出は、2段階で反流的に行われ、
亜鉛溶液と中間的残渣とを生成する第1段階の浸出と、
該中間的残渣が、鉄を含む残留物により浸出され、鉄を含む前記浸出残渣と、含有された鉄が部分的に除去された浸出溶液とを生成する第2段階の浸出と、
前記含有された鉄が部分的に除去された浸出溶液により第1段階の浸出を行うこととからなることを特徴とする請求項12記載の方法。
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