提高与湿法冶金浸出有关的反应器体积利用的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种提高湿法冶金过程中的浸出阶段中的反应器体积利用的方法。根据该方法，精矿或煅烧产物浸出阶段主要使用串联排列的多个反应器来进行，一个或多个反应器具有液体-固体物质分离，并且将经分离的固体物质转移到浸出阶段的反应器之一。
【专利说明】提高与湿法冶金浸出有关的反应器体积利用的方法和装置 发明领域
[〇〇〇1] 本发明涉及提高湿法冶金过程中的浸出阶段中的反应器体积利用的方法和排列。
[0002] 发明背景
[0003] 当含有有价值金属的精矿或煅烧产物在湿法冶金过程中加工时，该方法典型地包 含浸出阶段、溶液纯化和电解回收。浸出阶段所用的浸出溶液通常是来自于电解冶金法的 返回酸，并且包含电解冶金法中回收的酸和一定量的有价值金属。同样将含氧气体供入浸 出阶段中的混合反应器。这种类型的浸出特别适于镍和锌精矿以及含金黄铁矿。浸出反应 在颗粒表面上发生，反应取决于表面。因此，较高量的颗粒（每溶液体积）将产生较快的浸 出。但是，颗粒浓度经常是受限制的，因为对于特定的生产能力，需要具体量的浸出溶液。大 的浸出流量需要高的反应器体积，用于获得溶解颗粒所需的足够的保留时间。反应器代表 了浸出方法中的主要投资，并且它们需要的空间会导致该方法的规划设计中的困难。
[0004] 美国专利公布6, 929, 677描述了一种铜精矿在氯化物环境中在多个阶段中的逆 流浸出，目标是浸出该精矿所含的铜，以使得铁和硫沉淀。为了使铁以赤铁矿的形式沉淀， 在阶段之间进行液体和固体物质的分离，并且将一些该固体物质返回到前面的阶段或者返 回同一阶段的反应器中，但是相对于固体物质的主流为逆流方向。
[0005] 发明目的
[0006] 本发明的一个目的是提供一种湿法冶金浸出方法，其中有效利用反应器体积。
【发明内容】
[0007] 本发明涉及一种提高湿法冶金过程中的浸出阶段中的反应器体积利用的方法，其 中浸出含有有价值金属的固体物质的阶段依靠一个或多个反应器的反应器系列中的浸出 溶液来进行。液体和固体物质从固体物质和溶液所形成的浆料中的分离布置为一个或多个 反应器相连，并且将经分离的固体物质转移到浸出阶段中的反应器之一。更具体地，在该方 法中，液体和固体物质从固体物质和溶液所形成的浆料中的分离布置为与一个或多个反应 器相结合，将经分离的固体物质或部分固体物质返回到浆料从中除去的反应器，和/或转 移到固体物质流动方向上的下一个并且新鲜的未反应的溶液供给到其中的反应器。
[0008] 根据本发明的一个实施方案，液体和固体物质与浆料的分离可以通过使用任何适 于固体物质-液体分离的方法来进行。
[0009] 根据本发明的一个实施方案，将含有溶液和固体物质的浆料通过溢流从一个或多 个反应器中除去，液体和固体物质与浆料分离，将固体物质返回到该浆料从中除去的反应 器。
[〇〇1〇] 根据本发明的一个实施方案，将含有溶液和固体物质的浆料通过溢流从一个或多 个反应器中除去，并且将其送到用于液体和固体物质分离的浮选装置。该浮选装置可以在 反应器内部或外部。
[〇〇11] 根据本发明的第二实施方案，将含有溶液和固体物质的浆料通过溢流从一个或多 个反应器中除去，并且将其送到用于液体和固体物质分离的旋风分离器。
[0012] 根据本发明的第三实施方案，将含有溶液和固体物质的浆料通过溢流从一个或多 个反应器中除去，并且将其送到用于液体和固体物质分离的增稠器。
[0013] 根据本发明的又一个实施方案，将含有溶液和固体物质的浆料通过溢流从一个或 多个反应器中除去，并且将其送到用于液体和固体物质分离的过滤器。
[0014] 根据本发明的一个实施方案，液体和固体物质分离与反应器系列的各反应器相连 来提供。
[0015] 根据本发明的第二实施方案，液体和固体物质分离与反应器系列的最后两个反应 器相连来提供。
[0016] 根据本发明的第三实施方案，液体和固体物质分离与反应器系列的最后一个反应 器相连来提供。
[0017] 根据本发明的一个实施方案，浸出阶段根据并流原理进行。
[0018] 根据本发明的一个实施方案，将含有溶液和固体物质的浆料通过溢流从反应器中 除去，该浆料进行液体和固体物质分离，将固体物质转移到固体物质流动方向上的下一个 反应器。
[0019] 根据本发明的一个实施方案，浸出溶液是硫酸盐浸出溶液。
[0020] 根据本发明的一个实施方案，将未反应的固体物质与固体物质和溶液形成的浆料 选择性分离布置为与一个或多个反应器相结合，并且将经分离的未反应的固体物质或部分 固体物质返回到浆料从中除去的反应器，或者转移到固体物质流动方向上的下一个并且新 鲜的未反应的溶液供给到其中的反应器。如果采用选择性分离，则过滤器可以省略。
[0021] 根据本发明的一个实施方案，将含有溶液和固体物质的浆料通过溢流从一个或多 个反应器中除去。
[0022] 根据一个实施方案，含有有价值金属的固体物质是硫化锌和/或锌煅烧产物。含 有有价值金属的固体物质也可以由硫化镍、硫化铜或含金黄铁矿组成。
[0023] 本发明还涉及一种提高湿法冶金过程中的浸出装置所用的反应器体积利用的装 置，其中该装置包括浸出装置，该浸出装置包括
[〇〇24] 一个或多个反应器的系列，
[0025] 液体和固体物质分离装置，其适于将液体和固体物质与浆料分离，该分离装置布 置为与一个或多个反应器相结合，
[0026] 用于将经分离的固体物质或部分固体物质返回到浆料从中除去的反应器的装置， 和/或
[0027] 用于将经分离的固体物质或部分固体物质转移到固体物质流动方向上的下一个 并且新鲜的未反应的溶液供给到其中的反应器的装置。 【专利附图】
【附图说明】
[0028] 图1是根据实施例1的现有技术反应器系列的示意图；
[0029] 图2是根据实施例2的本发明反应器系列的示意图；
[0030] 图3是根据实施例3的本发明第二反应器系列的示意图；
[0031] 图4是根据实施例4的本发明又一反应器系列的示意图；
[0032] 图5是显示了锌产率作为固体物质保留的函数的图表；和
[0033] 图6是显示了锌产率作为保留体积的函数的图表。 【具体实施方式】
[〇〇34] 本发明涉及一种提高与含有有价值金属的原料的湿法冶金浸出相关的反应器体 积利用的方法。根据本发明，精矿或煅烧产物浸出阶段主要使用串联布置的多个反应器来 进行，一个或多个反应器具有液体-固体物质分离，并且将经分离的固体物质转移到浸出 阶段中的反应器。通常浸出在一个或多个阶段进行，各阶段由至少一个反应器、但通常多于 一个反应器的反应器系列组成。反应器系列中反应器的确切数目取决于不同的物质，例如 取决于进料的量和反应器的尺寸。典型地，反应器系列包括1-10个反应器。最经常地，使用 含酸的浸出溶液，该溶液再循环自另一加工阶段。该溶液可以再循环自有价值金属的电解 回收，例如在该情况中，该溶液包含一定量的要在溶解于其中的浸出阶段中浸出的相同金 属。待浸出的金属和该方法决定了要在浸出中生产的产物溶液中有价值金属的优选浓度。 自然地，也可以将另外的试剂供入浸出阶段，一种增强浸出的试剂是含氧气体，其可以是空 气、富氧空气或氧气。反应器是混合反应器，即它们具有将固体保持在浆料中的有效的搅拌 器。虽然在说明书中使用锌方法作为实施例，但是应当注意的是，所设计的方法也可用于含 有有价值金属的其他湿法冶金原料的浸出方法。含有有价值金属的其他原料的例子包括硫 化镍、硫化铜和含金黄铁矿。
[0035] 因为在反应器系列中的浸出根据并流流动原理来进行，因此待浸出的原料和浸出 溶液二者的进料方向相同，因此它们在反应器系列中向相同的方向流动。将全部原料和浸 出溶液供入第一个反应器，或者在一些情况中，也可以将浸出溶液供入多个反应器。
[0036] 由浸出溶液和固体物质形成的浆料中的固体浓度可以如下来增加：将部分浸出的 固体物质与富含有价值金属的溶液分离，将固体物质返回到它取自其中的反应器，和在相 同的反应器中持续浸出固体物质。根据第二选项，将与浆料分离的固体物质供入包含较少 量有价值金属的新鲜溶液。在该选项中，将浸出溶液供入多个反应器。在反应器系列内进 行的固体和液体的分离可以例如通过浮选、旋风分离器分离或增稠来进行。浮选可以在反 应器内部或外部进行。当浮选装置在反应器内部时，它不必需单独的气体进料，而是供入反 应器的含氧气体也充当了用于浮选的分散空气。当浮选装置在反应器外部时，将分散空气 单独输送到浮选装置中。在最佳的情况中，浮选使有价值金属的不溶性部分与具有无有价 值金属的部分在无价值金属已经溶解时进行选择性分离，这进一步增强了该方法。但是从 本发明的观点来看，这并非不可或缺的。
[〇〇37] 很显然，将在浸出阶段从最后一个反应器中除去的浆料输送到液体和固体物质分 离，从这里将含有有价值金属的产物溶液输送到溶液净化，而固体物质在通常的处理之后 变成过程废弃物。在浸出阶段之后进行的液体和固体物质分离典型地是增稠。
[0038] 在本发明方法的研发过程中，已经发现通过布置在该阶段内的液体和固体物质分 离和通过循环在分离中形成的固体物质，来增强浸出阶段反应器中原料的浸出，使反应器 系列中反应器的尺寸明显降低。当不使用循环时，反应器的体积可以降低到只有将相同量 的溶液和固体物质供给到反应器所需体积的四分之一。因为反应器占浸出阶段投资的重要 部分，因此增强的处理使成本显著削减。
[0039] 当含有有价值金属的原料例如是锌精矿时，它的锌含量是50重量％的量级。锌方 法所用的浸出溶液是来自电解冶金法的返回酸，其中锌的量是约50g/l。饱和的硫酸锌溶液 包含约150g/l的锌，这意味着浸出将溶液的锌浓度增加了约100g/l。由此推出的结论是， 当浸出溶液和固体物质以相同速率从一个反应器进行到下一个时，流动方向上第一个反应 器中的固体含量可以是最多200g/l的量级。
[0040] 本发明方法的目的是通过增加一个或多个反应器中浆料的固体物质浓度来增强 浸出，同时使浸出所用的反应器的尺寸明显降低。在锌方法中，浮选提供了非常快速的和选 择性的方法，用于分离固体物质和使惰性锌精矿从溶液中分离。
[0041] 含有有价值金属的相对可缓慢溶解性原料的浸出速率可以用下式表示，例如其在 下面的实施例中用于硫化的锌精矿：
[0042] rZnS = k*cZnS*c05Fe3+ (1)
[0043] 其中r=反应速率
[0044] k=反应系数
[0045] c =反应组分浓度
[0046] 上式能够表示典型的用于作为时间的函数的浸出和进程的反应程度，随着含有有 价值金属的不溶性部分的量变小，浸出减缓。
[〇〇47] 本发明还涉及一种提高湿法冶金过程中的浸出装置所用的反应器体积利用的装 置，其中该装置包括浸出装置，该浸出装置包括 [〇〇48] 一个或多个反应器的系列，
[〇〇49] 液体和固体物质分离装置，其适于将液体和固体物质与浆料分离，该分离装置布 置为与一个或多个反应器相结合，
[0050] 用于将经分离的固体物质或部分固体物质返回到浆料从中除去的反应器的装置， 和/或用于将经分离的固体物质或部分固体物质转移到固体物质流动方向上的下一个并 且新鲜的未反应的溶液供给到其中的反应器的装置。
[0051] 根据本发明的一个实施方案，该装置包括在反应器内部的浮选装置。
[0052] 根据本发明的一个实施方案，该装置包括在反应器外部的浮选装置。
[0053] 根据本发明的一个实施方案，在该装置中，液体和固体物质分离装置是旋风分离 器。
[0054] 根据本发明的一个实施方案，液体和固体物质分离装置布置为与反应器系列中的 各反应器相连。
[0055] 根据本发明的一个实施方案，液体和固体物质分离装置布置为与反应器系列中的 最后两个反应器相连。
[0056] 根据本发明的一个实施方案，液体和固体物质分离装置布置为与反应器系列中的 最后一个反应器相连。
[0057] 实施例
[0058] 下面的实施例说明了锌方法中提高的反应器体积利用，该反应器系列经选择由四 个反应器组成。第一实施例说明了在无循环的现有技术系列中浸出锌精矿。该反应器系列 的尺寸被赋值1〇〇,在实施例2-4中，显示了本发明反应器尺寸与现有技术方法的该反应器 尺寸的比较。在其他实施例和其他反应器中，内部体积流量又与实施例1中的反应器1的 体积流量进行了比较。要供入反应器1的浸出溶液的锌含量是50g/l，表格中显示了离开各 反应器的溶液和固体物质的比例。在全部实施例中，溶液和精矿供料二者的量和浓度相同。
[0059] 实施例1
[0060] 实施例1和图1显示了现有技术反应器系列，其中将来自电解冶金法的整个精矿 量和浸出溶液供入该系列的第一个反应器。将含氧气体供入该系列的全部反应器。反应器 串联连接，并且获得了 98. 6重量％的锌浸出产率。基于离开最后一个反应器的产物溶液的 150g/l的锌浓度来确定体积流量。如表中所示，大部分固体物质已经溶解在第一个反应器 中，但是也需要其他反应器来确保足够的产率。
[0061] 表 1
[0062]
【权利要求】
1. 一种提高湿法冶金过程中的浸出阶段中的反应器体积利用的方法，其中含有有价值 金属的固体物质的浸出阶段依靠一个或多个反应器的系列中的浸出溶液来进行，液体和固 体物质从固体物质和溶液所形成的浆料中的分离布置为与一个或多个反应器相结合，将经 分离的固体物质或部分固体物质返回到浆料从中除去的反应器，和/或转移到固体物质流 动方向上的下一个并且新鲜的未反应的溶液供给到其中的反应器。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中将含有溶液和固体的浆料通过溢流从该一个或多 个反应器中除去，将液体和固体物质与浆料分离，将固体物质返回到浆料从中除去的反应 器。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中将含有溶液和固体物质的浆料通过溢流从该 一个或多个反应器中除去，并且送到用于液体和固体物质分离的浮选装置。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中该浮选装置在反应器内部。
5. 根据权利要求3所述的方法，其中该浮选装置在反应器外部。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将含有溶液和固体物质的浆料通过溢 流从该一个或多个反应器中除去，并且送到用于液体和固体物质分离的旋风分离器。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将含有溶液和固体物质的浆料通过溢 流从该一个或多个反应器中除去，并且送到用于液体和固体物质分离的增稠器。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将含有溶液和固体物质的浆料通过溢 流从该一个或多个反应器中除去，并且送到用于液体和固体物质分离的过滤器。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中液体和固体物质分离布置为与反应器 系列中的各反应器相连。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中液体和固体物质分离布置为与反应 器系列中的最后两个反应器相连。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中液体和固体物质分离布置为与反应 器系列的最后一个反应器相连。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中浸出阶段根据并流流动原理来进行。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将含有溶液和固体物质的浆料通过 溢流从该一个或多个反应器中除去，将液体和固体物质与该浆料分离，并且将固体物质转 移到固体物质流动方向上的下一个反应器。
14. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中浸出溶液是硫酸盐浸出溶液。
15. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将未反应的固体物质与固体物质和 溶液形成的浆料选择性分离布置为与一个或多个反应器相结合，并且将经分离的未反应的 固体物质或部分固体物质返回到浆料从中除去的反应器，或转移到固体物质流动方向上的 下一个并且新鲜的未反应的溶液供给到其中的反应器。
16. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中含有溶液和固体物质的浆料通过溢 流从该一个或多个反应器中除去。
17. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中含有有价值金属的固体物质是硫化锌和 /或锌煅烧产物。
18. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中含有有价值金属的固体物质是硫化镍。
19. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中含有有价值金属的固体物质是硫化铜。
20. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中含有有价值金属的固体物质是含金黄铁 矿。
21. -种提高湿法冶金过程中的浸出装置中的反应器体积利用的装置，其中该装置包 括浸出装置，该浸出装置包括 一个或多个反应器的系列， 液体和固体物质分离装置，其用于将液体和固体物质与浆料分离，该分离装置布置为 与该一个或多个反应器相结合， 用于将经分离的固体物质或部分固体物质返回到浆料从中除去的反应器的装置，和/ 或用于将经分离的固体物质或部分固体物质转移到固体物质流动方向上的下一个并且新 鲜的未反应的溶液供给到其中的反应器的装置。
22. 根据权利要求21所述的装置，其中该装置包括反应器内部的浮选装置。
23. 根据权利要求21所述的装置，其中该装置包括反应器外部的浮选装置。
24. 根据权利要求21-23中任一项所述的装置，其中在该装置中，液体和固体物质分离 装置是旋风分离器。
25. 根据权利要求21-24中任一项所述的装置，其中液体和固体物质分离装置布置为 与反应器系列中的各反应器相连。
26. 根据权利要求21-24中任一项所述的装置，其中液体和固体物质分离装置布置为 与反应器系列中的最后两个反应器相连。
27. 根据权利要求21-24中任一项所述的装置，其中液体和固体物质分离装置布置为 与反应器系列中最后一个反应器相连。
【文档编号】C22B3/04GK104066860SQ201280068216
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年12月18日 优先权日:2011年12月22日
【发明者】T·哈卡纳, B·萨克森, J·蒂霍宁 申请人:奥图泰(芬兰)公司