[发明专利]浸出助剂和使用浸出助剂的方法

说明书

浸出助剂，例如当存在于浸出液中时，和使用该浸出助剂的方法。该浸出助剂可包括一种化合物或化合物的组合。使用该浸出助剂的方法可包括从矿石中回收金属的方法，例如涉及堆摊浸出、溶剂萃取和电解提取的方法。

领域

本公开大体上涉及提取冶金领域。本公开特别涉及浸出助剂，例如当存在于浸出液中时，和使用该浸出助剂的方法。在某些示例性方面中，该浸出助剂可包括一种组分或组分的组合。使用该浸出助剂的方法可包括从矿石中回收金属的方法，例如涉及堆摊浸出、溶剂萃取和电解提取(electrowinning)的方法。

背景

铜、铜合金和几种其它有价值的金属已使用数千年。由于这些金属的重要性，许多机构仍在持续研究提高获取方法的效率和生产率的方式。对矿场而言重要的是从矿石中提取金属时的效率最大化。含铜矿石通常分成两类-氧化和硫化矿石。氧化矿石(例如赤铜矿、孔雀石和天青石)在地表附近发现，因为它们是更深的次生(secondary)和原生(primary)硫化矿石(例如黄铜矿、斑铜矿和辉铜矿)的氧化产物。由于氧化铜和次生硫化物的化学性质，矿场通常用湿法冶金工艺-即堆摊浸出、溶剂萃取和电解提取法处理矿石。铜的全球年产量的大约20％通过湿法冶金工艺获得。

在湿法冶金工艺的过程中，在以几种方式之一浸析含金属的材料时提取金属。通常通过向一堆矿石施加浸出剂(lixiviant)实现浸析。采矿业中使用的最常见浸出剂是硫酸(“H₂SO₄”)，因为其提供从矿石中高效和成本有效的金属释放。浸析法可以是堆摊浸出、废石堆浸出、渗滤浸出或搅拌浸出。但是，无论浸析法如何，浸析的内在原理相同：“1.[该方法]…必须足够快地溶解矿石矿物以使商业萃取成为可能[。]…[该方法]应该对脉石矿物表现出化学惰性…[因为]在脉石矿物受到侵袭的情况下，消耗过量浸出剂并且浸出液在不合意的程度上被杂质污染。2.[该方法]…必须便宜并容易大量获得。3.如果可能，…[该方法]应该使其在浸出后的后续工艺中可再生。”C.K.Gupta,T.K.Mukherjee,Hydrometallurgy in Extraction Processes,第1卷。浸出的基础特征在于无论所用浸出剂如何，其必须能与矿石粒子相互作用以将所需金属从矿石转移到收集的，然后处理的溶液中。

堆摊浸出是在湿法冶金工艺中的常见浸出方法；但是，这种方法具有缺点。当将含金属的材料堆成堆并用稀酸溶液喷洒时，在可收集该溶液并供往后续操作之前，需要相当大量的时间使该溶液向下渗透该堆。该提取过程需要几天至几个月。当该堆中的细粒积累在更大块的矿石之间并降低浸出液向下流动的速度或完全阻塞流动时，出现进一步的问题。这导致渗滤液的沟流(channeling，即其中该溶液依循阻力最小的路径经过该堆)、与填塞细粒的接触更低和所得富浸出液(pregnant leaching solution，“PLS”)中低于预期的金属浓度。这些积累还会导致含金属的溶液淤积并最终由于有价值的金属仍困在该堆中而导致浸出收率降低。

为对抗这些问题，可以在施加浸出液之前附聚矿石。例如，可以将附聚剂并入浸出液和/或萃余液中。附聚剂充当用于将较小细粒粘结成较大矿石粒子的粘结剂。这种粘结能使浸出液更均匀渗透该堆。这样的附聚剂可包括强酸和水组合、阴离子丙烯酰胺、丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物、氧肟酸型(hydroxamated)聚合物、聚乙烯醇、铵阳离子和丙烯酰胺衍生的共聚物、和包括聚(丙烯酰胺)、聚(丙烯酰胺/丙烯酸钠)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(丙烯酰胺/二烯丙基二甲基氯化铵)和聚(二烯丙基二甲基氯化铵/乙烯基三甲氧基硅烷)基团的组合的共聚物。

使用附聚剂的一个缺点是它们耐受例如来自硫酸浸出液的酸性条件的能力有限。附聚剂的解体导致附聚粒子的随后解体。这迅速造成如上所述的相同问题，如沟流和淤积在堆内。沟流和淤积长期以来一直是堆摊浸出中的问题，并且许多人已经尝试通过引入例如防沫剂、表面活性剂或酸消化剂解决这样的问题。但是，采矿业尚未广泛采用例如有机聚合物型附聚剂进行堆摊浸出，因为它们与浸出操作下游的工艺(例如溶剂萃取、电解提取)不相容并增加成本。