[發明專利]改善的金屬溶劑提取試劑及其用途

有效

• 申請號: 201610087866.X
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN105506283B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: M·維爾尼格;J·班德爾;N·C·艾默里奇
• 申請（專利權）人: 考格尼斯知識產權管理有限責任公司
• 主分類號: C22B3/30
• 分類號: C22B3/30;C22B15/00;C22B34/34;C22B60/02;C22B59/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 張蓉珺,林柏楠

本申請是由考格尼斯知識產權管理有限責任公司于2012年2月24日提交的國際申請號為PCT/US2012/026549的發明名稱為“改善的金屬溶劑提取試劑及其用途”的國際申請的分案申請。該國際申請PCT/US2012/026549進入中國國家階段的日期為2013年10月23日，國家申請號為201280019885.9。

技術領域

本發明一般性地涉及提取冶金領域。特別地，本發明涉及金屬溶劑提取方法和試劑。

背景技術

幾千年來已使用銅和它的金屬合金。銅以及多種其它金屬的重要性導致持續地研究更有效且多產的獲取方法。銅提取的一種方法為與溶劑提取結合的瀝取方法，以及最后通過電解制取而制備銅。瀝取通常通過將礦石成堆堆疊在準備的墊料上或者將它堆疊在小設備室中而進行。然后應用硫酸溶液，并當酸溶液通過堆滴下時，銅從巖石中溶解。收集所得帶有銅的溶液(富瀝取溶液或PLS)，然后轉移至溶劑提取裝置中，在那里通過強力混合而使它與包含溶于煤油類烴稀釋劑中的提取劑的有機溶液接觸。在該提取中，銅(作為銅離子)轉移至有機相中，在那里它與提取劑形成螯合物類型配合物。在接觸以后，使水和有機相的混合物分離。貧銅水溶液(提余液)離開溶劑提取裝置，并將有機相轉移至汽提中，在那里使它與強酸溶液接觸。在汽提中，銅離子轉移至水相中且質子轉移至有機相中。使現在的貧銅有機相返回提取中以再使用。將富銅水性汽提溶液(富含金屬或富電解質)轉移至電解制取(electrowinning)中。在電解制取中，將銅作為金屬由溶液電鍍在陰極上，且水在陽極上分解以形成氧和質子作為酸。取決于現場的氣候條件、礦石堆或坑的尺寸和排清率，進入裝置中的PLS的溫度可以為約10至約30℃。因此，提取中的溫度通常為約20-25℃，且汽提中的溫度可以為約30-35℃。電解制取池中的溫度通常為約45℃，通過引用并入本文中。該酸瀝取方法也可用于其它金屬。另外，用氨瀝取可類似地進行。氨與銨鹽(如碳酸銨或硫酸銨)的組合已在商業規模上用于瀝取銅金屬(再循環應用)、氧化銅礦和硫化銅礦。氨瀝取也可應用于其它金屬如鎳和鋅。

用于這類方法中的試劑通常應具有某些品質。重要特征的實例為反應速率、相分離和試劑穩定性。液體離子交換試劑中的有用特性的詳細討論在International Solvent Exchange Conference September 1977提出的Swanson，“Liquid Ion Exchange:Organic Molecules for Hydrometallurgy”中得到。

使用幾種提取試劑，包括一些酚類肟提取劑。在這些中，使用5-壬基水楊醛肟、S-壬基-2-羥基苯乙酮肟和5-十二烷基水楊醛肟。然而，在某些使用條件下，目前的試劑不理想且具有仍未完全解決的問題。例如，這些醛肟非常緊密地結合銅，且僅一小部分銅可在汽提中在用作汽提介質的貧電解質中酸和銅含量的商業上常用條件下被回收。為使汽提最大化，技術人員通常將熱力學改進劑加入提取劑中。作為選擇，可配制具有不同的相對提取劑濃度的提取劑，其比標準醛肟本身顯著更好地汽提。使用醛肟和酮肟的混合物，并證明酮肟充當提取劑以及熱力學改進劑。然而，經汽提的有機相的銅含量低于基于單獨肟的汽提行為的考慮所預期的。

另一常見問題是借助化學水解成相應的酮或醛而導致的提取劑損失(也稱為降解)。有機相中水解產物的濃度提高直至形成速率等于夾帶中的損失速率。進行水解的速率取決于體系的酸濃度和溫度。目前的試劑由于水解而不能適當地作用。工業中的一個趨勢是通過濕法冶金路線而不是熔煉處理初級硫化銅濃縮物。這些方法導致非常熱的瀝取溶液產生。供入銅溶劑提取方法中的溶液在35-50℃或更高的溫度下。當氧化物礦極其富饒時，還存在較高的溫度，例如來自Democratic Republic of the Congo的礦石。通常將它們用硫酸浸提或攪拌瀝取。瀝取反應是非常放熱的，導致溫度比典型的堆或坑瀝取操作更高的提取用PLS。較高的溫度產生顯著更高的肟提取劑水解速率。這導致相對于典型的堆或坑瀝取操作，水解產物在回路有機物中非常高水平的累積。由于較高的降解速率，降解產物的含量可達到與回路有機物中的肟濃度100％一樣高的水平。這產生有機相的密度和粘度顯著提高，其又反映在較慢的相分離和較高的夾帶中。