采用堆摊浸出从红土矿石中提取镍、钴和其它贱金属的工艺以及由此得到的产品

摘要

本发明包含通过堆摊浸出从红土矿石中提取镍、钴和其它金属的工艺以及获得的产品，其特征在于该工艺包括破碎(I)、造团(II)、堆积(III)和堆摊浸出(V)，该最后阶段是逆流、连续的、堆摊浸出系统，该系统具有两个或更多阶段，它包括两相，一个是由矿石(溶质)组成，另一个是由浸出溶液或溶剂组成，它们分别在这一系列阶段的相反两端供给，并且以相反的方向流动。在最后阶段的浸出停止时，其溶质被去除，并且在由将被溶剂溶液浸出的新矿石(溶质)形成的第一位置处开始新的阶段，该溶剂溶液是从最后阶段引入的，且渗滤或流过所有的在前阶段直到其到达第一阶段，如果其载有目标金属(PLS)则进行分离。

说明书

技术领域

本发明包括一种从红土(laterite)矿石中提取Ni、Co、Zn、Fe和Cu的工艺，它相对于本领域技术人员已知的那些工艺具有更少的投资和更低的操作成本。根据本发明的工艺采用了堆摊浸出(heap leaching)法，它是指从堆积的红土固体混合物中通过酸性溶液进行渗滤提取可溶性组分的工艺。

背景技术

一般地，提取冶金学被定义为通过物理和化学方法从含有金属的矿石和/或材料中提取金属的技术和科学。提取冶金学可以被分为三个主要的分支：湿法冶金、火法冶金和电冶金。

湿法冶金是通过水法物理化学工艺提取金属的技术；火法冶金涉及高温下的干法物理化学工艺；而电冶金涉及的是电解方法。通常，电冶金和其它两种工艺结合使用，湿法冶金中采用含水介质中的电解，火法冶金中采用熔融介质中的电解。

提取冶金学也依靠不同的单元操作进行和提高金属的富集和/或分离，其中包括：粉碎法(破碎和研磨)，物理富集法(磁、重力和静电分离)，物理化学富集法(浮选)和固液分离法(增稠、过滤和干燥)。

湿法冶金以三个不同的、连续的物理化学阶段进行：(a)选择性溶解固相中含有的金属(浸出)；(b)提纯和/或富集含有目标金属的水溶液(沉淀、胶结、离子交换或溶剂提取)；以及(c)选择性地回收金属(电解冶金、电解精炼和氢气还原)。

近50多年来，湿法冶金路线在金属回收中的应用显著增加，这种增加与高品位矿藏即将开采殆尽，结果矿石品位变得越来越低的事实密切相关，而且矿石更加复杂，这就需要预富集阶段。此外，与传统的火法冶金工艺相比，这种替代方法对环境的影响较小并且资金成本需求也较小。

通过溶剂在不可溶的固态组分中提取可溶部分一般被称为浸出，这是个物质转移的工艺。Taggart apud Arbiter，在Copper Hydrometallurgy-Evolutionand milestones，Hydrometallurgy-Fundamentals，Technology andInnovation，1993，549-565页中，将其定义为将要浸出的矿石和溶剂之间进行有效接触的操作。

浸出可在环境条件、或在高温和/或高压下进行。工艺条件取决于发生的化学反应。在所有情况下，目的都是产生可以从溶液中选择性提取的离子或金属络合物。

在浸出工艺中有待用作溶剂的任何试剂至少应满足以下条件，参见Guptaet al.在Hydrometallury in Extraction Process，卷1，39页中的描述：

●它应足够快速地溶解矿石，使得该工艺在商业上可行，而且应优选在化学上对脉石矿物惰性。

●它应成本有效并且可以快速地大量获取。

●如果可能，它在浸出阶段的后续工艺中应能够再生。

除了用于浸出氯化物或可溶硫酸盐的水之外，许多不同的溶剂已经被用于不同的浸出应用，如下面表1中的实例所示：

浸出试剂的分类

表1

酸，如硫酸、盐酸和硝酸在溶解工艺，如浸出中最为常用。其中，硫酸使用最广泛并且成本最低。

正如本领域技术人员所知，根据Perry和Chilton的Chemical Engineer’s Handbook，浸出系统的特征在于浸出循环(分批、连续、或断续的多重分批)、流向(顺流、逆流或混合型)、阶段类型(单阶段、多阶段或差阶段)和接触方式(渗滤或分散固体)。

在多阶段、逆流系统(Foust et allii，Principles of Unit Operations，1960，43-49页)中，两相进入一系列稳定阶段的相对端，如图1所示。这些相以彼此相反的方向流动。以这种方式，可以提高L相产品中的溶质浓度，并且使用较少量的溶剂可以得到较高的溶质回收。

对于接触方法，浸出可以分为原位浸出、堆摊浸出或堆积浸出，(通过渗滤浸出)和(在大气压和压力下)搅拌浸出。

由图2可以证实，根据Esteban Domic在Hidrometalurgia Fundamentos，procesosy aplicaciones，2001，通常单元的操作方式可能与目前处理矿石和精矿可利用的主要浸出方法有关。

原位浸出在于将浸出溶液直接施用于矿藏内矿石所在的位置，不需要对其进行提取。

堆摊浸出可能是最古老的方法之一，其是用于铜回收的最古老方法。自1700年代以来其在西班牙被用于铜的回收。在该浸出方法中，一般先用浓硫酸对矿石进行造团，然后将其堆积起来，并将浸出溶液施用于矿石堆的顶部，该溶液通过重力作用从顶部渗滤，并在矿石堆的底部进行收集。通过滴洒器或摇摆式喷洒器将浸出溶液在矿石堆的顶部进行施用和分布。冲洗系统定义为具有蒸发和可获得水的功能。含有目标金属的溶液随后进入提纯/提取阶段。对破碎的矿石可以采用堆摊浸出，而对ROM(原矿)则采用堆积浸出。堆积浸出和前述的工艺非常相似，其在于对含目标金属的极低品位的矿石进行处理，该品位通常低于主要工艺线的经济截止品位，该矿石被称为矿化废料。在堆摊浸出工艺中，矿堆可以是动态的或固定的。在动态矿堆(也被称为断续矿堆)的情况下，其中浸出后的矿石被转移到用于尾矿最终处理的场所，矿堆的底部可以被再次利用。在固定矿堆或静态矿堆的情况下，在前面矿堆的顶部形成新的矿堆，利用或不用已有的不渗透区。

槽浸出(在静态槽中)包括一组通常为正方形横截面的槽，其中装有破碎的矿石并施用浸出溶液以使其向上或向下流动，从而浸没矿石层。这是非常动态的体系，适合用于浸出具有快溶解动力学的矿石。一般地，浸出周期为6-12天。

在大气压或压力下的搅拌浸出，要求矿石被细磨，并且在其中通过注气或机械搅拌使固态物质分散到浸出溶液中的槽中进行该搅拌浸出。与其它方法相比，由于较小的颗粒尺寸(更大的比面积)以及槽中的湍流，浸出时间较短，该涡流在试剂与矿石之间提供了更高的扩散。

槽浸出与搅拌浸出之间存在两个主要的差别。第一，在搅拌浸出中，液体是连续相；第二，这种形式的浸出发生在湍流条件下，而槽浸出中流动更常见是层流。因此，这两种类型的浸出的物质转移速率之间存在大的区别。在湍流接触条件下，可获得更高的物质转移速率。

作为提取金(碱性介质中的氰化法)、铜、铀、镍(酸性介质中的硫浸出)以及其它矿物的方法，堆摊浸出的应用近年来已经得到了提高，原因是它可以处理那些通过常规方法在经济上不可行的极低品位的矿石，并且还因为它是那些溶解动力学极慢的矿石处理的一种替代方案。

铜的堆摊浸出是众所周知的。历史上，大约在300年前在西班牙，这种开创性方法已在Rio Tinto矿使用了。

在铜的堆摊浸出中，将矿石破碎，然后用浓硫酸进行造团，随后堆积在适当准备的不渗透的底部上，矿堆的高度变化非常大，范围为1.5m-30m。将浸出溶液(稀硫酸)喷洒在矿堆的上表面，并且通过重力作用渗下穿过矿石。收集含有溶解铜的承载溶液(laden solution)，并将它送入铜回收工序中，它是一种典型的溶剂提取和电解冶金工序。这是一种众所周知的工艺，而且这套单元操作堆滩浸出/溶剂提取/电解冶金已经以商业规模应用了40多年。

无论矿石的种类，其中通过堆摊浸出进行目标金属的溶解阶段的工艺路线都需要矿石的破碎/磨碎阶段。对于此工艺来说，该矿堆具有良好的渗透性并且矿石和溶液之间具有良好的接触是基本的。正如文献US5077021所报道，含有过量粘土矿或细粉(一般地，材料小于0.15mm)的矿石在这种类型的工艺中存在问题，因为它们往往在矿堆的某些区域内使渗滤慢下来或甚至停止，结果导致堵塞。一般认为堵塞是由于材料离析(segregation)导致的，当细粉和/或粘土矿进入矿堆内的某些区域时，从而产生具有显著不同的渗滤速率的区段。由于这种影响，溶液开始由阻力较小的通道流过，产生优选流动通道。这些优选流动通道的出现使堆中出现未浸出区域，从而降低目标金属的回收。当由释放的细颗粒和/或粘土矿非常严重地形成“浆料”时，将导致堵塞。因此，必须通过除去细粉和/或粘土矿或者对它们进行造团使床层(bed)对于该工艺是可渗透的。正如待堆积矿的准备，破碎之后的造团阶段对于任何矿石的堆摊浸出都是基本的，也是固有的，无论它是金、铀、钒、银、铜、锌或镍、氧化物或硫化物矿石。

正如本领域的每个技术人员所知，镍矿石根据其组成可以分为两种主要类型，也就是硫化物和红土(后者也被称为氧化型)。源自于Saprolitic地区(该区富含粘土)下的地下层的硫化物矿藏占Western镍储藏量的约20％，并且主要发现于澳大利亚，其次是加拿大、中国、南非和津巴布韦。总镍产量的大约55％来自硫化物矿石。

红土矿石出现在更表层的区域。矿藏主要位于巴西、古巴、澳大利亚、新喀里多尼亚和菲律宾，平均品位大约为1.95％而氧化铁的品位大于24％，并且存在钴和镁。红土矿石占已知镍储藏量的大约80％。

对矿石产量和提取成本降低的日益关注促使更多地利用红土资源的镍矿石。有助于提高这些矿石利用的两个因素是：硫化物镍储藏涉及高的提取成本，以及红土矿石的镍品位高于硫化物矿石，从而具有更高的效率，如下表2所示：

  矿石(1,000吨)  品位(％)  镍(1,000吨)  ％  硫化物  10,594  0.58  62  31  红土  10,382  1.34  140  69  总量  20,976  0.96  202  100

表2

来源：e Metalurgia，2000年5月

可以通过湿法冶金路线或者火法冶金路线对红土矿土进行处理。一般地，这些工艺涉及高的能量消耗，与冰铜熔炼的情况一样，熔融以进行Fe-Ni生产，和氨浸出工艺，该工艺使得低品位的镍铁钒土矿石的处理不经济。高压含硫浸出涉及较低的能耗，但是对设备和由于腐蚀性环境都需要较高投资。

目前，氨浸出和硫酸压力浸出是从红土中回收镍和钴的两种主要的湿法冶金技术。除了涉及相对腐蚀性的化学处理和高资金投入之外，它们各自都严重依赖于燃料和硫酸/硫的成本。

尽管硫酸压力浸出工艺相对更传统的技术在资金成本方面不能产生大的优势，但是它在运行成本方面允许以大的经济优势获得镍。虽然要求大的生产规模，但是该工艺允许高水平的钴回收，以及为操作循环产生足够的能量。

镍和钴的高价格也促使工业寻求可替代的工艺以便降低运行成本，从而在较低的价格水平下维持镍与钴两者的商业利润。

近年来对镍生产巨大关注导致了一批对红土矿石处理的新工艺路线的发展，例如堆摊浸出。众所周知，堆摊浸出是一种投资和运行成本低的操作，并且主要被广泛地应用于铜、铀和金矿石。

尽管应用广泛，但是从红土矿石中提取金属的传统技术可能导致该工艺在经济上不可行，这主要是因为所述工艺所需燃料和酸的价格的可变性。

对于镍工业，堆滩浸出在红土矿中的使用代表了技术上的一个里程碑，因为它不仅使小或低品位的矿藏的开采在经济上可行，并且相对于上述的传统工艺它是投资大大降低的矿石处理的可选方案。

尽管在其它文献已经研究和公开，例如专利方法GR1001555、GR1003569T、US6312500、WO2004/031422以及WO2005/005671，然而其中给出的堆摊浸出概念提出的工艺条件和系统配置与本发明申请中提出的完全不同，通过描述这将变得显而易见。

与本申请有关的最早研究由S.Agatzini进行，并且得到希腊专利GR100155。该文献记载了应用于含低品位镍的矿石的两种堆摊浸出技术。技术I考虑了一种路线选择，其中浸出溶液是可以再循环的，也就是施用于矿石进行多次接触，直到观察到该工艺流出液中镍的浓度不再增加。在达到该稳定之后，制备新的溶液并施用于矿石。使用的溶剂是硫酸，并且该酸溶液的初始浓度为1N。认为渗透速率为约4-33L/h/m²，优选为12.5-25L/h/m²。正如这项技术中所讨论的，通常，从浸出工艺得到的溶液是稀溶液，金属的浓度低并且高度依赖于矿石的种类以及工艺的阶段。技术II针对与技术I中所述基本相同的工艺，并且包括将浸出溶液重新应用于矿堆之前，在每次循环后对浸出溶液进行PH值调节的步骤。将PH值校正到初始值。当溶液中的镍浓度不再增加时认为浸出过程结束。所得的溶液随后可以通过完全相同的方式用于浸出另一材料，直到在溶液中达到所需的镍浓度。需要强调的是，提出的该具有连续再循环的技术不会抑制浸出，除非当溶液中的特定元素达到饱和，在此情况下可以观察到化学沉积物形式的沉淀。依照该技术，在红土镍矿的堆滩浸出工艺过程中，在溶液饱和后铝是最先沉淀的金属。

专利GR1003569T描述的特征与文献GR1001555所述几乎相同，用含有各种化学成分的水，或用来自工业/城市废水的水、或用甚至海水来代替普通水，它声称对镍的提取没有影响，并且可以另外增加渗滤液中Mg、Ca和Na的可回收量。

文献US6312500介绍了一种用于含大量粘土材料的镍红土矿石的堆摊浸出工艺，其中的大量被定义为多于25％粘土。如果必要，将矿石破碎到所需的尺寸，小于25.0mm，优选为19.0mm-3.35mm。由于矿石中存在细粉，该工艺在矿堆形成之前包括用硫酸造团的阶段。可以在常规设备、或者在可以进行此单元操作任何单元中进行造团。作为选择，在造团之后，对矿石进行处置(cure)。处置时间从1个小时到3天不等。通过将造团矿石存放在露天的开放场地中进行该阶段。然后将造团矿石堆积形成矿堆，矿堆的高度可以为60cm至约9m。可以形成两个或更多个矿堆。将酸溶液以10-20L/h/m2的速率施用于矿堆的顶部。下面对浸出工艺本身进行叙述。用浓度至少为10g/L的新硫酸溶液对第一矿堆进行浸出。如果流出的浸出溶液的PH值大于2(或者游离酸度小于1g/L)，则该溶液可直接用于镍的回收。如果PH值小于2，则该液体可用于矿堆2。除了来自矿堆1的液体，将新的硫酸溶液(浓度至少为10g/L)施用于矿堆2。对从矿堆2流出的液体也进行游离酸度分析。如果PH值大于2或者游离酸度小于1g/L，那么该液体也可以用于镍的回收。在这些酸度水平下，不需要对该液体进行随后的中和阶段，因为镍可以从溶液中直接提取，例如通过离子交换。大部分的液体被直接用于镍的提取，但是仍有一部分用于第三矿堆。可以对许多矿堆进行该工艺。

尽管专利WO2004/031422中声称该方法并不特别针对镍，但该元素包含在其权利要求之一中。该专利要求应对矿石造团，所要求的浸出溶液中含有硫酸和溶解的二氧化硫，并对该溶液进行净化以便用于镍的回收线路，所述浸出溶液中的硫酸浓度为约785g/L。在该发明中，在将浸出溶液施用于矿堆之前向其中加入二氧化硫。

发明内容

所讨论的本发明申请与上文中提到的其它不同，本发明提出了一种连续处理方法，其中矿石浸出在逆流系统中进行，该系统包括至少两个阶段，每个阶段由矿堆部分或矿堆所代表。

本发明的目的是开发一种从红土矿石中提取镍、钴、锌和铜以及其它贱金属的非常有竞争力的选择，它的投资和运行成本都比其它已确立的技术路线低，并且可以经济地解决从低品位矿石和/或小矿藏中提取镍的问题。

本发明的另一目的是显著降低该系统的硫酸消耗量，达到每吨处理矿石350kg酸的水平，根据矿物学组成的不同，镍的提取率在70％-90％变化，除提供较短的浸出周期以及有利于系统的水平衡之外，并且提供了相对于脉石的改良目标金属提取选择性，而且显著减少了溶液的总体积。

本发明包括一个连续的工艺，其中在采用至少2个阶段的逆流系统中进行矿石浸出，每阶段浸出都是由矿堆部分或矿堆所代表，该工艺可用于含有大量天然细粉的矿石，也是处理粗部分(＞0.5mm)的选择。所述的堆摊浸出是从红土中提取镍、钴、和锌以及其它贱金属的最佳选择，该工艺的投资和运行成本都比其它已确立的技术路线低，并且可以经济地解决从低品位矿石和/或小矿藏中提取镍的问题。

本发明包括一种通过堆摊浸出从红土矿石中提取镍、钴以及其它金属的工艺，该工艺包括破碎(I)、造团(II)、堆积(III)和堆摊浸出(IV)阶段，最后一个阶段是连续、逆流、动态堆摊浸出系统，该系统包括两相，其一由矿石(溶质)组成，另一相由浸出溶液或溶剂组成，它们在该系列阶段的相反两端被提供并且以相反的方向流动。当最后阶段的浸出停止时，其溶质被去除并在由将要通过溶剂溶液进行浸出的新矿石(溶质)形成的第一位置处开始新的阶段，该溶剂溶液从最后阶段被引入，渗滤或流过所有前面的阶段直到其到达第一个阶段，并且当该溶剂溶液载目标金属(PLS-母浸出溶液)时将其分离。

附图说明

图1是多阶段、逆流系统的示意图。

图2是显示单元的操作方式可能与主要浸出方法有关的流程图。

图3是示意说明获取富集目标金属的溶液的工艺的流程图。

图4是说明逆流堆摊浸出阶段的示意图。

图5显示了一种有利于浸出试剂进入的高孔隙率矿石。

图6显示了实施例1的3个试样中的镍分布。

图7显示了实施例1的3个试样中的颗粒尺寸分布。

图8是实施例1的3个试样的镍提取的曲线图。

图9是实施例2中从腐泥土矿石中的镍提取的曲线图。

图10是实施例2中从含铁或褐铁矿矿石中的镍提取的曲线图。

图11显示了实施例2中浸出工艺的浸出阶段。

图12显示了对4米高柱体测试的四种类型获得的镍提取曲线。

图13显示了不同浸出线路选择的提取曲线。

图14显示了颗粒尺寸对镍提取的影响。

具体实施方式

本发明包括一种通过利用堆摊浸出从红土矿石中提取镍、钴以及其它金属的工艺，包括其中在采用至少两个阶段的逆流系统中进行矿石浸出的连续工艺，每阶段浸出都是由矿堆部分或矿堆所代表，该工艺适用于含有大量天然细粉的矿石，也是粗矿部分(＞0.5mm)处理的选择。所述的堆摊浸出其本身是从红土矿石中提取镍、钴、锌连同其它贱金属的最佳选择，该工艺的投资和运行成本都比其它已建立的技术路线低，并且可以经济地解次从低品位矿石和/或小矿藏中提取镍的问题。

在此所附的图3是示意说明获取富集目标金属的溶液的工艺的整个流程的框图；而在此所附图4则是逆流堆摊浸出阶段的示意图。

本发明包括用于处理镍红土矿石的湿法冶金处理路线，其中金属价值的溶解阶段是通过堆摊浸出进行。

在此所附的图3是获取富集目标金属的溶液的工艺的整个流程的示意显示，通常，建议的路线由破碎(I)、造团(II)、堆积(III)和堆摊浸出(IV)阶段组成。

对原矿ROM(O)进行破碎，以便使其颗粒尺寸适合于该工艺。根据矿石的性质，在多达所需要的阶段中实施破碎以便获得适合于该工艺的颗粒尺寸。一般地，在二次破碎中获得的最大颗粒尺寸为约25.0mm-约50.0mm，而在三次破碎中获得的最大颗粒尺寸为约12.5mm-约6.30mm。两阶段破碎对含有大量细粉的高度多孔的矿石(大的比面积)来说就足够了。在较致密和较难处理的(competent)矿石的情况下，可以采用三级甚至四级破碎以便提供更大的反应表面。在这些单元操作中应使细粉的产生最小化。

在此所附的图5显示了一种有利于浸出试剂进入的高孔隙率矿石。

接下来，将破碎后的产物通过传送带送入造团单元(II)。如果必要，在传送过程中可以向矿石中加入水，例如在矿石非常干以及含有大量细粉的情况下。可以通过多种方式(例如喷洒)向传送带上添加水并且水的添加可以减少灰尘的形成，从而创造更好的工作环境。此外，非常重要的是，它可以减少镍的损失，因为该元素在较细部分的富集是红土矿的特点。在传统的设备中进行造团，例如滚筒或转盘或者甚至任何产生期望结果的设备。

在该阶段，根据细粉的存在量(低于0.074mm的可以占30-70％)确定向矿石中加入的硫酸(浓硫酸或硫酸溶液)和水的量，并且所加酸和水的剂量足够产生所需量的团块湿度。团块的湿度在小型试验中预先确定，并且该湿度取决于矿石的物理和矿物学性质。由于超细部分的存在，可以加入粘结剂，该粘结剂可以是无机或有机的、合成的或天然的、或者甚至是矿物来源(mineralorigin)，例如膨润土，只要这些试剂对浸出溶液中的酸是惰性的。在造团产品中不应该存在细粉，即任何小于1.70mm的矿石部分。

值得指出的是，由于碱性组分的高含量，例如MgO或CaO，天然碱性的矿石具有高的中和能力，腐泥土(saprolitic)矿石就是这种情况。因此，造团除了已知的好处外，此阶段在建议的路线中的重要之处还在于作为矿石的预中和阶段。考虑工艺粒度测定中主要耗酸的矿石种类，从而确定硫酸的加入量。在该阶段中的这个中和反应加速了目标金属提取的开始。当该阶段中不加入酸而只是用水进行造团(具有或者没有粘结剂)，可观察到目标金属(特别是镍和钴)提取的延迟，虽然未观察到对整个提取循环有重大影响。一般地，镁、铁、铝和钙都是主要的耗酸元素。

在造团(II)后，将矿石堆积(III)，形成最终高度为约2m-约7m优选为4m的矿堆。

建议浸出体系(IV)是动态(或断续)的矿堆，并且是逆流、多阶段的，阶段的数目为2个或更多，优选为3个阶段。这里所述的系统遵循背景技术描述中提到的Foust et allii在Principles of Unit Operations中给出的概念。作为浸出单元操作，两相是由待提取其金属价值(主要是镍和钴)的矿石(溶质)和硫酸溶液(溶剂)组成。这两相在一系列平衡阶段的相反两端进行供给并且以彼此相反的方向流动。与并流路线或并行流相比，采用这种技术可以在液相产物中获得更高的镍和钴的浓度，和更短的浸出周期而且使用的溶剂量更少。

向最后阶段或在3阶段系统情况下的阶段3的矿堆的顶部施用新的浸出溶液——浓度在约50g/L-大约200g/L之间不等的硫酸溶液，并且来自每阶段的渗滤溶液单独收集在各自的储槽中，并且根据流向用于随后阶段。

来自阶段2和3的溶液分别被命名为中间溶液2(ILS2)和中间溶液3(ILS3)，以此类推。

载有目标金属的最终溶液——母浸出溶液(PLS)——具有的剩余酸度为约10-约30g/L。

在浸出工艺(IV)最后，在最后阶段，或者在3阶段系统的阶段3，用新水或者工艺用水冲洗矿石。冲洗之后，将浸出后的矿石运送到无渗透且准备用于浸出残留物最后沉积的区域。需要了解的是，由于这是一个连续的工艺，一旦最后阶段或例如阶段3中的矿石浸出停止，阶段2中的矿石就会传送到阶段3，而阶段1的矿石就会传送到阶段2，并且新的部分(或矿堆)就会进入阶段1。

作为本发明的目标，堆摊浸出工艺可用于含有大量天然细粉的矿石，并且也可以作为粗颗粒部分(例如颗粒尺寸大于0.5mm)处理的选择。在后一种情形中，细颗粒部分将进行通过高压釜的常规处理，或者进行大气浸出，或者两种浸出工艺的组合。

本发明也考虑到通过堆摊浸出工艺(IV)从红土矿石中获得的含有镍、钴和其它金属的最终产物，或者已报导的根据本发明工艺得到的载有目标金属的溶液(PLS)。

对母溶液(PLS)处理的不同选择进行评估，例如从阶段1的流出溶液-混合沉淀的产生或者工艺的垂直度(verticalization)直到金属镍的产生。

通过加入碱性试剂分阶段沉淀，对母溶液进行存在的铁和铝的提取。随后，将不含铁和铝的溶液或者铁和铝至多在可接受程度的溶液送至进行镍和钴的提取(6)，可以通过多种技术进行提取或回收该镍和钴，例如沉淀、溶剂提取或甚至离子交换。通过溶剂提取或离子交换树脂，产生金属镍；通过沉淀，产生镍、钴、锌和其它贱金属的混含氢氧化物或硫化物。

本申请提到了一定的操作条件，例如矿堆高度、矿石颗粒尺寸以及硫酸浓度等等，但是并不限制它们的排他性，并且指出这些条件可以在每个堆摊浸出阶段中变化，而不损害工艺的最终结果。

尽管描述和说明了优选的操作工艺，但是需指出是该工艺的变体是可能且可行的，并不脱离本发明的范围。

实施例1

为了评估堆滩浸出对来自通过HPAL/大气浸出路线的红土矿石选矿剩余部分(＞0.5mm)的可应用性，取3个试样，其化学分析如下面表3所示，并且在高度为1m的柱体中对这些试样进行测试。

进料试样的化学分析

 中类  Al(％)  Co(％)  Cr(％)  Cu(％)  Fe(％)  Mg(％)  Mn(％)  Ni(％)  Si(％)  Ti(％)  Zn(％) 试样1  0.83  0.03  0.58  0.02  9.65  1.55  0.21  0.31  33.65  0.05  0.02 试样2  0.72  0.03  0.67  0.03  8.54  9.52  0.11  0.46  25.10  0.03  0.03 试样3  2.37  0.09  0.78  0.06  10.20  6.42  0.37  1.36  24.70  0.24  0.05

表3

在此所附的图6显示了这些试样中的镍分布。镍主要是在层状硅酸盐(蛇纹岩和绿泥石)中。

试样的颗粒尺寸定为100％低于1.27mm。颗粒尺寸的分布如在此所附的图7所示。这些测试的其它执行条件如下：渗滤速率为10L/h/m²，浸出溶液中硫酸的浓度为20g/L；造团中酸的剂量是每吨矿石20kg；开放线路测试。

这些初步测试表明通过堆摊浸出单元操作进行镍提取的能力。然而，在此所附的图8中所示的镍提取的曲线图表明该体系需要更多的酸，例如通过具有更高浓度的酸的浸出溶液。低的酸浓度可能是缓慢动力学的因素。在100天的操作中，试样1、2和3的镍提取分别达到34％、58％和69％。

实施例2

在1米高的柱体和4米高的柱体中进行测试，以便初步评估高度对镍提取的影响。这些测试是对来自四种不同岩性(lithdogy)的试样进行的，还有一个是各个岩石类型(lithotype)的复合试样。所有的试样都被破碎至颗粒尺寸100％小于12.5mm。渗透速率恒定且为10L/h/m²。1米高的柱体中浸出溶液中的硫酸浓度为20-200g/L，而4米高的柱体中是50g/L。

在不同的酸度条件下，不同矿石种类的镍提取曲线证明这个变量对工艺有影响。越高的酸浓度会导致越快的动力学。

镍提取会根据矿物学而变化。对工艺来说最耐受(refractory)，从而会得到最低水平镍提取的矿物是氢氧化铁中含有大量的镍的矿物。对于镍出现的形式该耐受性是可以理解的，因为在氢氧化铁的晶体结构中镍需要系统中更多的能量来克服这些氢氧化物的高键合能。镍原子较不易进入浸出溶液。

在此所附的图9(腐泥土矿石中的镍提取)和图10(含铁或褐铁矿矿石中的镍提取)显示了1米高柱状物中的测试的提取曲线，对两种评估矿石类型的提取曲线。

在小柱体中进行的测试可以评估达到的最大可预期的镍提取量。因为所有类型的矿石都在100循环日达到稳定，假设这个时间为全部周期，并且酸的浓度每20天变化一次，从20到200g/L然后从200到20g/L。酸浓度对工艺的影响再一次被证实。在具有提高酸度值的测试中，当酸度增加时可以观察到曲线的弯曲发生了变化。在具有降低酸度值的测试中，观察到此影响不明显。

在这些测试中，确定了评估的浸出工艺中的三个主要的阶段：中和、初级浸出和二级浸出，如在此所附的图11所示(浸出阶段)。在第一阶段，主要的反应涉及易溶解的矿石，尤其是含有镁的物质，因此这个过程被视为中和。存在三种不同的动力学，取决于镍在矿石中如何分布：层状硅酸盐的片层间(片间)吸收的镍比这些同样矿物结构中(片内)的镍更容易提取，这从而会产生比氢氧化铁中含有的镍更大的提取量。

不同浸出区域的这种行为表明了评估依照逆流原理的线路的重要性。

在此所附的图12显示了对4米高柱体测试的四种类型获得的镍提取曲线。

实施例3

对浸出线路的三种不同选择进行评估，其提取曲线如在此所附的图13所示：开放线路、具有三个阶段的逆流线路(具有ILS的线路)，以及具有PLS再循环和酸浓度校正的路线。

对于ILS线路，整个周期被认为是150天，三个阶段各为50天。线流路线(ILS)表明其本身是所评估矿石的最佳选择，因为它显著缩短了浸出周期，并降低了溶液的总体积和酸消耗量，如下面的表4所示。

  路线类型  浸出周期  (天)  镍的提取  (％)  钴的提取  (％)  H₂SO₄消耗量  (千克/每吨矿石)  ILS  150  84  70  280  开放式  270  87  72  560  具有再循环和酸度校正  270  84  70  250

表4

实施例4

对4米高柱体中的相同试样进行测试，以评估颗粒尺寸对镍提取的影响。工艺的其它条件，例如浸出溶液的浓度、渗透速率、造团条件都保持不变。可以观察到，除了矿石中天然存在的细粉以外，对高度多孔的试样，12.5mm或50.0mm的最大尺寸并没有对镍提取产生显著影响，如在此所附的图14所示(颗粒尺寸对镍提取的影响评估)。