利用有机非污染浸出剂替代硫酸浸出氧化铜的方法

摘要

不使用硫酸的用于浸出氧化铜的方法，其中它包括使用有机非污染浸出剂浸渍所述氧化铜，该浸出剂在于由三羧酸(C6H8O7)与水的组合构成的含水溶液，混合物的酸度在pH1.0和5.0之间变化；获得柠檬酸铜；且任选地，用所述有机非污染浸出剂再次浇灌所述经浸渍的氧化铜，从而获得更加浓缩的柠檬酸铜。

说明书

技术领域

本发明涉及铜的浸出，并且特别地涉及用于浸出氧化铜矿石以生产 铜阴极、板材或沉淀物的湿式冶金方法，该方法使用非污染的有机浸出 剂。

背景技术

在采矿工业中，铜浸出呈现许多复杂性和不便，这不仅涉及到所使 用的方法而且涉及到由该方法产生的影响。更特别地，在采矿领域中该 方法的工业化已经要求使用硫酸作为浸出剂，因此，由于它的高污染能 力而产生了特殊的危害。同时，所述酸对于需实施操作和在使用该酸的 地方工作的人们来讲是特别危险的。此外，硫酸的使用不允许再次利用 该方法中使用的水，从而由于它的废材料而产生了额外的成本和更大的 污染。在另一方面，在采矿中目前使用的浸出方法使得不可高效地回收 在浸出堆中留下的铜矿物，从而使得该方法效率低，且如上所指出的， 具有高的相关成本。因此，且考虑到本领域的公知常识，可以看出采矿 工业中铜的浸出是复杂的、高成本的、高污染的，且至今为止具有低效 率的结果。

当前，铜持续显示出重要的需求，并且认为其在持续增长，这不仅 是由于其中可以使用该金属的多个领域，而且由于其用于各种的和持续 的技术和工业发展，在各行业例如，电子、计算机、通信、管道产品、 太阳电池板产品、汽车工业、能源和电力传输，的使用潜力，这尤其地 使铜成为最受需求的金属之一。因此，关于降低成本、避免环境污染、 带来提高的操作安全性和最优化其生产能力，具有用于铜生产的高效且 有效的方法是确实重要的，这对于采矿工业是十分重要的，且因此对于 世界经济来说也是十分重要的。

考虑到已公开的内容，至今已经使用的用于浸出铜矿石的一些方法 将描述如下：

i)氨浸出

ii)硫脲浸出

iii)使用海水和硝石

iv)使用酸浸出

v)硫酸和水浸出

数种因素已经导致了这些方法在生产和效率上达不到最佳的标准， 显著地，尤其是它们的高实施成本、操作的复杂性和高的环境影响。

事实上，由于它的高度污染能力以及它的高毒性，氨浸出方法已经 不能在工业上成功地发展。

利用硫脲浸出，基于与氰化钠混合的有机物质而发展的产品在采矿 工业中也还没有稳固，这是由于其对环境的高度侵蚀性。

依次地，还没有成功地使用利用硝石和海水的浸出方法，这是由于 获得的含铜溶液的纯度低，原因是它经历过多的盐晶体的形成。

依次地，已经使用利用酸的浸出以溶解贵金属例如金和银，该酸可 以是纯的或混合物例如盐酸、硝酸或也称为王水的它们的混合物，这是 极其侵蚀性的、毒性的和极其昂贵的。它仅在实验室级别使用。最后， 使用硫酸(H₂SO₄)和水(H₂O)的浸出对应于今人满意的方法，因此几乎整个 铜浸出是通过该方法在采矿工业中实施的。该方法使得可从氧化铜矿石 开始获得铜阴极，该方法从研磨开始且将来自矿山的矿石分类，然后将 其移动到浸出堆，即之前已经被研磨、分类和浸渍的矿石，用硫酸溶液 和水(具有控制的酸度，其取决于采矿地点的特征矿物学而确定，且通常 具有1.5和3.0之间的pH)浇灌该堆，因此产生可溶性硫酸铜。所述酸 浸出铜连同在原矿中夹杂着的被称为杂质的其它矿物。一旦在浸出堆中 的停留时间结束，首先得到的是不纯的含铜溶液，其中以悬浮体形式存 在铁和其它矿物。使该含铜溶液经历被称为溶剂萃取的工艺步骤，其允 许在含水相中的含铜溶液的纯化和浓缩，然后将其称为富液。将该富含 铜的富液送到累积槽中，从该累积槽中泵送到电沉积装置中，其中通过 使用电化学方法在预定的停留时间后，沉积该金属铜(阴极)，因此获得 合适的重量，从而作为高纯度铜阴极对它们进行收获、洗涤和商业化。 最终，一旦该浸出堆结束它的循环，则废弃。

就该方法而言，可以看出存在数个问题。首先，由于其使用硫酸作 为浸出剂，该方法导致高的毒性和污染。第二，该酸的使用要求实施的 机械、设备、装置、供应品和材料是特别耐酸侵蚀的，因此是非常昂贵 的，从而显著增加了生产成本。第三，该操作风险高，且在事故的情况 下，对于操作者和工人而言后果是特别严重的。第四，溶剂萃取步骤增 加了事故风险，由于使用与液体石蜡(或者煤油)混合的萃取剂(包含醛肟 和酮肟或类似成分)产生毒性和可燃性气体，从而在工作场所产生永久危 害。事实上，该步骤本身导致了一系列的复杂性和不便，它们尤其与安 全性、高投资成本(特别涉及使用的萃取剂)、实施和培训有联系，而如 将证明的那样，所有这些都可以通过本发明而避免。第五，从生产角度 来看，由于高百分比的物料损失目前使用的方法是低效率的。事实上且 如前文所指出的，一旦在该方法中使用的浸出堆结束了它的生产循环， 它就被废弃，因此损失了残留在其中的氧化铜矿石。由于在岩石中缺少 硫酸的渗透该损失阻止了矿物的100％回收，而因为其中包含的游离酸的 存在，其不可再次研磨。因此，将浸出堆中的废弃矿物运送到废料，这 代表着该堆中所包含的矿物的约30％的损失，其中除了夹杂着的不溶性 铜(硫化铜)外，还存在也可有用的贵金属例如金和银。第六，除了所述 损失外，还不可回收该方法中使用的水，因为作为污染物的硫酸铁的累 积，且因此与杂质一起被废弃至具有游离的硫酸含量的尾矿坝。第七， 由于残留的硫酸在废弃矿物中保持浸渍，缺少回收所述废弃材料的可能 性具有对环境的重大伤害。此外，根据前述说明，伴随着该损失，除了 降低该方法的生产率之外，它是高度污染和危险的，由于其潜在的对周 围人群的传播，且随着风、雨水和地下水以这样的方式影响着作物、生 态系统的植物群和动物群，且概括地说影响整个环境。如上所述，这是 在采矿工业中目前且几乎全部地用来进行铜浸出的方法。因此，伴随着 具有的高投资成本，该方法的事实是生产的效率低、操作危险且使环境 恶化，为铜浸出带来严重的问题，且因此能够依赖使所述方法更好且得 到优化的系统具有特别相关的工业和经济重要性。

因此，在本领域中已知，在采矿工业中目前不存在允许以有效的、 无危险的且因此不使环境恶化的方式浸出铜矿石的方法。换句话说，用 于采矿工业中浸出铜的已知方法具有一系列问题和不便，其覆盖了各种 关键领域，但是通过本申请中的发明可以解决上述问题。

本发明解决了上述的所有不便，本发明包括一种独特的方法，其中 使用了专门开发的铜浸出剂，该浸出剂由三羧酸(C₆H₈O₇)与水(H₂O)的组合 构成，两组分之比允许酸度在pHl.0和5.0之间；向浸出剂中可以添加 苯甲酸钠(C₆H₅COONa)或(E211)作为防腐剂，其作用是抑制微生物的增殖， 且其最大比在该特定溶液的0.05％和1.00％之间。

因此，本方法不会伤害环境，另外在浸出方法中产生非腐蚀性的柠 檬酸铜。该特征是特别重要的，因为在生产柠檬酸铜中，该方法允许回 收在生产过程中已经使用过的水。另外，通过该方法降低了实施成本， 因为使用的材料不需要对高腐蚀性产物或成分的高耐性，而当使用硫酸 时需要这种耐性，这是因为如所产生的柠檬酸铜那样，所提出的浸出剂 不是腐蚀剂。

事实上，诸如脉冲泵、流体传输管、切割和控制阀、电解液争用池、 衣物和劳保用品(例如连衣裤工作服、防护镜或防毒面具)、累积槽、地 板顶部、屋顶覆盖和支撑结构之类的装置尤其地必须满足与耐酸性相关 的强烈需要的特性，因此导致了增加的投资成本，而现在所有这些都由 于本申请中所公开的方法而避免和免除。

类似地，本方法暗示了操作安全性的显著改进。事实上，由于它的 设计和特征，不产生毒性气体，且因此可在采矿工作场所自由走动到任 何地方。另外，所述改进对于不存在可影响操作者和普通工人的被酸的 灼伤事故的风险而言也是显而易见的，从而使得本方法成为采矿工业中 用于浸出铜的最可靠和安全的方法之一。进而，本申请的方法中预期的 成分、设计和步骤以及使用的浸出剂的特定品质，使得可进行选择性的 铜浸出。因为它不溶解铁所以该特征是十分相关的，从而使得可省略溶 剂萃取步骤。因此，该程序能够消除所述步骤中的一个步骤，该步骤至 今且如本申请中上文所述在采矿工业中的铜浸出中产生一些更加重大的 不便，而这些都解决了，因为所获得的柠檬酸铜在这种浓缩的可溶性状 态下不存在铁，从而允许消除所述步骤，使得可在浸出步骤后立即继续 到电沉积步骤，因此解决了所述问题，于是允许相对于采矿工业中所有 已知的以更安全和高效的方式获得金属铜阴极。

进而，本申请中所描述的方法通过使用再-研磨回收已经磨损/废的 矿物浸出堆的矿物的方式允许获得高水平的生产效率，该再-研磨在于其 中如上所述的浸出剂的湿法研磨，这使得可提高30％或更多的可溶性铜 产量，且回收贵金属(金、银和铂)以及硫酸铜。此外，本申请的方法使 得通过在浸出堆回收之后的步骤，可任选地获得铜沉淀物，因此扩大了 可通过本方法获得的可能产品的范围。

最后，作为另一个额外优点，本申请中所描述的方法使得可进而回 收使用过的工艺用水，其进而使得可不使用尾矿坝，尾矿坝除了高成本 之外，还会产生高的环境影响。

具体实施方式

通过本申请的发明主题可实现前述的内容，其在于一种用于浸出氧 化铜矿石的湿式冶金方法，其允许阴极、板材或铜沉淀物的生产，其使 用有机非污染的浸出剂，其包括以下步骤：

a)氧化铜矿石的浸出：在该矿石从矿山中移出后，该方法包括：进 行第一次、第二次和第三次的研磨从而进行它的分类，将矿物运输到集 聚步骤以利用含水溶液(或浸出溶液)进行浸渍，该含水溶液由通过三羧 酸(C₆H₈O₇)与水(H₂O)的组合构成的含水溶液组成，这样的混合物使得酸度 在pH值为1.0和5.0之间变化；其中可添加苯甲酸钠(C₆H₅COONa)或者 (E211)作为防腐剂，其作用是抑制微生物的增殖，其最大掺入量在所述 溶液重量的0.05％和1.00％之间变化。然后将该已经浸渍的矿物运输并以 堆-浸出堆-的形式进行储存，利用之前指出的含水溶液(或浸出溶液)浇 灌该浸出堆。该浇灌将通过浸出堆的系统添加的方式实施，在于将该堆 划分或分成部分，按顺序利用浸出剂进行浇灌，因而允许获得含铜溶液， 通过所述浸出剂的性质该含铜溶液将产生柠檬酸铜。进而不含可溶状态 的铁或其它污染物的所获得的柠檬酸铜，与所述浸出剂一起用于浇灌浸 出堆-如已经描述的，按部分和按顺序-，从而将可溶性铜浓度增加至每 升约50克的浓度。所述浇灌将持续直到来自浸出堆的矿物消耗，该浇灌 时间将取决于各矿物的浸出动力学。以这种方式，所获得的结果将对应 于电沉积的可溶性浓缩柠檬酸铜，这使得可立即实施电沉积步骤，用于 铜阴极或板材或其它的基于铜的衍生产品的生产。因此，该方法允许以 相同的方式省略溶剂萃取步骤，因为在一方面，所获得的柠檬酸铜不含 在浸出步骤中不溶解的铁(也没有其它污染物)，且另一方面，因为可达 到适合用于电沉积的可溶性铜浓度水平。

b)电沉积：上面步骤之后的步骤，且通过控制的流量的方式将所获 得的柠檬酸铜引导并倾倒至包含阳极和阴极的电沉积槽中，在5.0和 300.0安培/平方米之间变化的电流密度下，供给所述电沉积槽0.1和 7.0伏特之间的连续电压，其停留时间取决于要获得的阴极的厚度。因 此，该方法使得可从柠檬酸铜开始获得铜阴极或板材。类似地，通过再 循环的方式也可以使用贫电解液，即，已经电沉积的电解液，与上述的 浸出剂一起浇灌浸出堆，通过该方式有助于可溶性铜的浓度。

c)浸出堆的回收：该步骤允许通过第二次研磨的方式对已从浸出堆 中消耗的矿石进行回收，其包括其中使用前述的浸出剂的湿法研磨，具 有机械搅拌持续根据各矿石的浸出动力学限定的控制的停留时间。这 产生了矿浆，其允许对所述矿物的核进行浸出，一旦经过滤，使得可一 方面获得额外的含铜溶液，且另一方面回收贵金属(金、银和铂)以及硫 酸铜，其通过浓缩和浮选工艺可能仍然含有。

d)铜沉淀物：在浸出堆的回收之后任选的步骤，其中将所获得的柠 檬酸铜引导并倾倒在累积池中，其中添加了+1铁作为清洁渣。该成分担 当催化剂，吸引可溶性铜离子，在一定的停留时间后(该停留时间同时 取决于柠檬酸铜的浓度和与+1铁的接触表面)，所有这些可获得高纯度 的铜泥或沉淀物(高于75％铜的规格)。

实施例

使用具有下列规格的氧化铜矿石进行根据本申请的方法目标的浸出 试验：总Cu(1.24％)；CuOx(1.07％)；Au(0.02g/吨)；Ag(13g/吨)；和 筛孔尺寸-1/4"，获得以下结果：

表N°1铜溶解动力学

表N°2铁溶解动力学

表N°3pH和电势变化

因此，通过实施不同的试验，可以得到下述结论：

1.表N°1说明使用本申请方法主题进行的铜溶解动力学，允许达到 与利用硫酸浸出的那些类似的铜溶解水平(在1.8pH值下接近于总铜的 94％)。

2.类似地，表N°1说明对于测试的条件，在pH2时大约在10小时 的搅动下获得了最大的铜溶解。

3.表N°2说明根据本申请中所述程序进行的铁溶解动力学，溶解了 试样中所含铁的约5％，铁在富铜溶液中的浓度接近于1g/l的铁。在类 似的实验条件下，在富铜溶液中富铁浓度等于4g/l。

4.表N°3，其中用于电沉积的pH和电势说明对于三个所示的pH值， 也就是pH1.8、pH2.0和pH2.5，使用本申请中所述的方法获得的柠 檬酸铜被电沉积。