专利名称：用于形成高浓度硫化物的方法
用于形成高浓度硫化物的方法发明领域本发明涉及用于从含有金属的溶液形成具有改进的加工性能和总固体含量 的金属硫化物沉淀的方法。本发明特别涉及用于在从富集浸提溶液(pregnant leach solution)中回收有价值的金属的过程中减少软泥形成的方法。
背景技术：
含有有价值金属的矿石或浓缩物的湿法冶金方法通常包括用酸性溶液或碱性溶 液浸提以产生富集浸提溶液，从该富集浸提溶液中提取有价值的金属。将有价值金属从溶 液中回收的方法之一是根据它们的化学性质通过作为金属硫化物沉淀。能够通过作为金属 硫化物沉淀来回收的金属的实例包括镍、钴、锌、铜、金、银、铁、镓、锗、砷、镉、铟、锡、锑、钼、 钯、汞、铊、铅和铋。然而，硫化物沉淀作为回收途径在金属硫化物易于形成软泥方面是有问题的。软 泥是指金属硫化物的极细颗粒的沉淀(通常，直径小于0. 0635mm,或者小于目数200)，通过 诸如使用浓缩机、过滤器或逆流倾析法的常规方法很难将其从溶液中分离。对于浓缩机， 这是由于难以达到足够的极细颗粒的沉淀物浓度，并且也难以达到避免颗粒移至溢流的需 要，而对于过滤器，该细颗粒能够使过滤介质“失明”，或者完全通过该介质。因此，亟需用于提高来自产物浸提溶液的金属硫化物浓度，由此使软泥的形成最 小化的方法。仅为了示例性说明的目的提供本发明的参考的现有技术，而不是承认该现有技术 是澳大利亚或其他地方常见的一般知识的一部分。发明描述根据本发明，提供了用于从含有金属离子的溶液中回收金属硫化物的方法，其包 括下述步骤a)提供含有所述金属硫化物的种子颗粒的浆液；b)向所述浆液中加入含有硫离子的溶液以形成活化的种子浆液；c)将所述活化的种子浆液与所述含有金属离子的溶液混合以由此形成金属硫化 物沉淀；以及d)回收所述金属硫化物沉淀。优选地，将至少部分的在步骤(d)回收的所述金属硫化物沉淀再循环用作步骤 (a)中的所述种子颗粒。所述含有硫离子的溶液可以包含硫氢根离子、硫离子或多硫离子。特别地，所述 含有硫离子的溶液可以包含可溶的硫化物，其选自NaSH、NH4SH, Ca(SH)2, Mg(SH)2, Na2S, (NH4) 2S、NaA 和(NH4) ，其中 χ 的范围为 2-5。在本发明的实施方案中，所述含有硫离子的溶液包括通过Ca(SH)2与交换剂的反 应形成的可溶硫化物溶液，正如在本申请人的标题为“通过硫化物沉淀回收金属的方法”的 共同未决的专利申请中所述的，该专利的全部内容以引用的方式并入本文中。所述金属可以为镍、钴、锌、铜、金、银、铁、镓、锗、砷、镉、铟、锡、锑、钼、钯、汞、铊、3铅或铋的一种或多种。本发明的方法特别适用于镍和/或钴的提取。优选地，步骤(C)的含有金属离子 的溶液是浸提含有镍和/或钴的材料产生的产物液。所述含有镍和/或钴的材料选自红 土矿、腐泥土矿、褐铁矿、部分氧化的或硫化的矿石、氧化的或硫化的浓缩物或中间体材料。 通常，使用下述浸提方法的一种或多种酸浸提所述含有镍和/或钴的材料来产生所述产物 液堆浸、高压酸浸提、加压酸浸提、常压酸浸提、氧化NiS堆浸、加压浸提或槽浸提。然而， 也可以例如从Sierritt-Gordon氨/硫酸铵法产生适当的含有镍和/或钴的氨产物液。在本发明的酸浸提方法中使用的酸可以包括硫酸或盐酸。优选地，所述酸为硫酸。在最小化资本支出时本发明的方法特别有助于使用堆浸。优选地，该方法不用于 将硫化氢气体用作硫化物源的常规硫化物沉淀方法。这样的常规方法需要使用高压釜，并 且该方法是技术复杂的和昂贵的。此外，由于作为配体的配位能力弱，所以使用中性硫 化氢活化种子浆液的步骤被认为是效率较低的。当含有金属离子的溶液是浸提含有镍和/或钴的材料的产物液时，典型地，金属 硫化物沉淀包含NiS和/或CoS。更典型地，所述金属硫化物沉淀为含有NiS和CoS 二者的 混合硫化物沉淀。金属硫化物的种子颗粒的粒径通常大于1微米。优选地，种子颗粒的粒径为至少 5微米，更优选为至少8微米。不希望限于特定的反应机理，认为向金属硫化物的种子颗粒中加入含有硫离子的 溶液导致含有硫化物的离子沉淀到活化种子浆液的种子颗粒上。随后，当活化浆液与含有 金属离子的溶液混合时，金属离子与含有硫化物的离子反应并作为硫化物沉淀到种子颗粒 的表面上。因此，随着硫化物不断地沉淀到种子颗粒的表面，种子颗粒变得更加粗糙，导致 产生粗糙的颗粒状硫化物而不是从溶液中直接成核的细颗粒。本发明的方法使硫化物沉淀能够形成与作为软泥沉淀的硫化物相比沉淀物浓度 显著增加的硫化物沉淀。例如，与最终沉淀物固体含量可以低至约4%的金属硫化物软泥相 比，本发明能够使沉淀物浓度大于5% w/w，例如为20% w/w至30% w/w0此外，当在浓缩机 中处理时，根据本发明的方法形成的沉淀物显示出达到了颗粒状固体的低溢流。附图简述通过参考附图将更好地理解本发明，其中
图1是显示本发明的实施方案的流程图，其中用活化浆溶液处理含有镍和钴的富 集浸提溶液。图2是金属硫化物种子颗粒的示意图，硫氢根离子沉积在其表面上。图3是显示本发明的实施方案的流程图，其中通过浸提含有镍的矿石或浓缩物制 备含有镍和钴的富集浸提溶液，并通过本发明的方法从溶液中回收镍和钴。附图详述图1显示非限制性流程图，其中概述了本发明的方法的一个优选的实施方案。粒径大于约1微米的NiS(I)和/或CoS的种子颗粒与NaSH(2)溶液一起加入连 续搅拌反应器(3)中。将种子浆液和NaSH溶液的混合物混合在一起以形成活化的种子浆 液(4)。认为活化的种子浆液(4)包含硫化镍的种子颗粒，其具有沉积到其表面上的硫氢根 离子和/或硫离子。4
然后将活化的种子浆液(4)转移到第二个连续搅拌反应器(5)中，向其中加入源 自浸提含有镍和钴的材料的含有镍和钴的产物液(6)。在第二个连续搅拌反应器中将产物 液和活化的种子浆液混合在一起以形成含有混合的硫化物沉淀(MSP)的浆液(7)。如果需 要，然后将MSP浆液转移到第三个连续搅拌反应器中以完全反应。然后将MSP浆液转移到 浓缩机(8)中，其中使NiS和CoS沉淀的混合硫化物颗粒沉淀。使贫液(9)溢出，然后使从浓缩机(10)底部移出的混合硫化物沉淀(11)进入过 滤步骤。将一部分含有沉淀底流的底流(1 回收至第一个连续搅拌反应器C3)用于种子 颗粒(1)。图2显示形成活化种子浆液的被认为的机理的示意图。图2显示硫化镍种子颗 粒(16)，在其与NaSH溶液(2)混合后，据此认为Sff离子(18)被吸引至并沉积在种子颗粒 (16)的表面上，它们一起形成了活化的种子颗粒。当活化的种子颗粒暴露于含有镍和钴的产物液(6)中时，镍离子和钴离子与硫氢 根离子在种子颗粒表面上反应并在种子颗粒表面上形成NiS和CoS沉淀，由此导致种子颗 粒的尺寸增加。通过该机理，认为由此基本上避免了混合硫化物沉淀成为不期望的细颗粒。图3显示第二个非限制性流程图，其中将本发明的方法的优选实施方案加入到用 于浸提Ni和/或Co矿石或浓缩物的方法中。用适当的浸提溶液(124)对含有镍的矿石或浓缩物(120)进行浸提处理(122)。 该浸提处理(12 可以为任何适当的浸提处理，例如酸性浸提或氨/硫酸铵浸提。对所得 浆液(12 进行分离处理以得到被丢弃的残余物(126)和含有镍和/或钴的富液(1 )。 然后在纯化阶段(130)处理富集浸提溶液(1 )以沉淀并除去诸如铁和铝的杂质(132)。在分离出杂质(13 后，使含有镍和/或钴的产物液(106)继续沉淀阶段(136)。在沉淀阶段(136)，向纯化的含有镍和钴的产物液(106)中加入活化的种子浆液 (104)。将产物液(106)和活化的种子浆液(104)混合在一起以形成与不加入活化的种子 浆液(104)的情况相比粒径增加的混合的硫化物沉淀浆液(107)。从浆液(107)中分离出Ni/Co混合的硫化物产物(MSP) (111)，留下贫液(109)。将 一部分MSP(IU)转移至种子活化阶段(103)，向其中加入硫化物试剂(102)以形成进一步 活化的种子浆液(104)，将其回收至沉淀阶段(136)。除了具体描述的那些以外，还可对本文所述的发明进行变化、修饰和/或增加，并 且要理解本发明包括包含在上述说明书的精神和范围内的所有这些变化、修饰和/或增 加。
权利要求
1.从含有金属离子的溶液中回收金属硫化物的方法，其包括下述步骤a)提供含有所述金属硫化物的种子颗粒的浆液；b)向所述浆液中加入含有硫离子的溶液以形成活化的种子浆液；c)将所述活化的种子浆液与所述含有金属离子的溶液混合以由此形成金属硫化物沉 淀；以及d)回收所述金属硫化物沉淀。
2.如权利要求1所述的方法，其中将至少部分的在步骤(d)回收的所述金属硫化物沉 淀再循环用作步骤(a)中的所述种子颗粒。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述金属为Ni、Co、Zn、Cu、Au、Ag、Fe、Ga、Ge、As、 Cd、In、Sn、Sb、Pt、Pd、Hg、Tl、Pb、Bi 的一种或多种。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述金属为镍。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述金属为钴。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述含有硫离子的溶液包含硫氢根离子、硫离子或 多硫离子。
7.如权利要求1所述的方法，其中步骤(b)中的所述含有硫离子的溶液包含可溶的硫 化物，所述硫化物选自 NaSH、NH4SH、Ca (SH) 2、Na2S、(NH4) 2S、Najx 和(NH4)Ax，其中 x 的范围 为 2-5。
8.如权利要求1所述的方法，其中通过酸浸提含有金属的材料、中间体或浓缩物来产 生所述含有金属离子的溶液，所述含有金属的材料优选为矿石。
9.如权利要求1所述的方法，其中步骤(c)的所述含有金属离子的溶液是浸提含有镍 和/或钴的材料产生的产物液。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述含有镍和/或钴的材料选自红土矿、腐泥土矿、 褐铁矿、部分氧化的或硫化的矿石、氧化的或硫化的浓缩物或中间体材料。
11.如权利要求9所述的方法，其中使用下述浸提方法的一种或多种由酸浸提所述含 有镍和/或钴的材料来产生所述产物液堆浸、高压酸浸提、加压酸浸提、常压酸浸提、氧化 NiS堆浸、加压浸提或槽浸提。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述使用的酸是硫酸或盐酸，优选硫酸。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述酸浸提是堆浸。
14.如权利要求9所述的方法，其中使用下述浸提方法的一种或多种由氨/硫酸铵浸提 所述含有镍和/或钴的材料来产生所述产物液堆浸、高压酸浸提、加压酸浸提、常压酸浸 提、氧化NiS堆浸、加压浸提或槽浸提。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述金属硫化物沉淀包括Ni、Co、Zn、Cu、Au、Ag、 Fe、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Sb、Pt、Hg、Tl、Pb、Bi 的硫化物的一种或多种。
16.如权利要求1所述的方法，其中所述金属硫化物沉淀为混合的硫化物沉淀。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述混合的硫化物沉淀包括MS。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述混合的硫化物沉淀包括CoS。
19.如权利要求1所述的方法，其中所述种子颗粒的粒径为至少1微米。
20.从含有金属离子的溶液中回收金属硫化物的方法，其基本上参照附图如本文所述。
全文摘要
从含有金属离子的溶液中回收金属硫化物的方法，其包括下述步骤a)提供含有所述金属硫化物的种子颗粒的浆液；b)向所述浆液中加入含有硫离子的溶液以形成活化的种子浆液；c)将所述活化的种子浆液与所述含有金属离子的溶液混合以由此形成金属硫化物沉淀；以及d)回收所述金属硫化物沉淀。
文档编号C22B23/00GK102057063SQ200980121637
公开日2011年5月11日 申请日期2009年6月26日 优先权日2008年6月27日
发明者埃里克·格万·罗奇 申请人:Bhp比利通Ssm开发有限公司