一種在溼態固體中同步浸出和吸附的金屬提取方法與流程

2023-06-26 14:52:11 2

本發明涉及一種從礦石、精礦、尾礦、礦渣或其它含金屬固體中選擇性地提取一種或多種目標金屬(比如銅、鎳、鈷、鋅、銀、金、鉑、鈀、銠、汞、鉻、鎘、鉬、錸、鈾等)的溼法冶金工藝。該工藝在溼態固體狀態下同時結合浸出與吸附過程，其中浸出劑與一種或多種吸附劑混合，如離子交換樹脂，活性炭，沸石等及其混合物。

背景技術：

溼法冶金工藝涉及使用液相化學從礦石、精礦、尾礦、礦渣或其它物質中回收金屬，並且通常可分為三大類：浸出、濃縮/淨化和金屬回收。

浸出涉及使含有浸出劑(稱為浸出溶液或浸濾劑)的水溶液與含金屬物質接觸，將想得到的金屬組分溶解到水相中。浸濾劑在性質上可能是酸性的或鹼性的。常見的浸出劑是硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、碳酸、檸檬酸、乙酸、甲酸、氨、氰化物、脲、硫脲、硫代硫酸鹽以及其它鹽，例如，硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、銨鹽、乙酸鹽、過氧化物、氰化物、甲酸鹽、檸檬酸鹽、溴化物以及其它物質，還包括氧化劑和還原劑，如氧、過氧化氫、過氧化鈣、二氧化硫、硝酸鐵、氧化鎂、二氧化錳、元素鐵、廢金屬、空氣等，以及催化劑和其它添加劑。一些傳統的浸出技術是原位浸出、堆攤浸出、堆浸出、攪拌浸出、桶浸出和加壓浸出。原位浸出涉及在開通和評估了適當的滲透路徑之後將浸出溶液直接引入礦床中。堆攤浸出在堆積的碎礦石上進行，通常在礦石的團塊和固化之後進行，允許浸濾劑滲透通過礦堆。在堆浸出中，粗礦石通常是沒有經過破碎的原礦石，堆積成較高的礦堆，讓浸濾劑滲透通過礦堆。攪拌浸出(也稱為槽浸出或漿液浸出)涉及充分研磨的細粉與液體形成漿液或礦漿，例如，粉碎的固體的流體混合物，該漿液或礦漿可在重力下或當離心泵泵送時流動，浸出槽通常配備有機械攪拌器或氣體引入設備以通過保留漿液懸浮液中的固體來實現浸出。在桶浸出中，通常浸濾劑在浸沒條件下滲透通過裝在桶中的粗礦。攪拌浸出通常是連續的，而桶浸出通常是分批操作。另一種用於浸出漿液的方法是加壓浸出，涉及封閉的高壓釜或壓力容器，浸出在較高的壓力和溫度下進行，例如，sherrittgordon氨加壓浸出工藝。

浸出後，在大多數情況下，所得到的具有溶解金屬的富液或礦漿經過濃縮和純化工藝以提高金屬含量並除去不需要的雜質。這種濃縮/純化可包括溶劑萃取(sx)、沉澱、吸附等。在溶劑萃取中，將溶解的金屬從富液提取到有機溶劑中，然後從有機溶劑中將其溶解到含水電解質溶液中。雜質和汙染物有時也以類似的方式除去。沉澱涉及通過膠結作用從富液中產生固體沉澱物，離子用還原劑還原成零價，或通過結晶作用，使溶解的金屬或汙染物的溶解度條件發生改變，例如，添加試劑、改變溫度或蒸發。在吸附中，將溶解的金屬或雜質從富液或礦漿中提取到吸附劑中，然後用洗脫劑解吸附(或洗脫)到洗出液中。這種吸附劑通常是不溶性固體物質，而另一種物質通過吸收、吸附或離子交換(ix)附著到其表面。

吸附是指將一種狀態的物質摻入不同狀態的另一種物質中，例如，液體被固體吸附或者氣體被液體吸附。吸附表示離子和分子物理粘附或結合到另一相的表面上，例如，試劑附著到固體催化劑表面。離子交換通常涉及被稱為離子交換劑的不溶性固體物質和溶液相之間離子的可逆交換。根據它們的化學結構，離子交換劑對某些離子或某些種類的離子可以是非選擇性的或具有結合優選性。已經用於大規模工藝的常見商用吸附劑包括活性炭、沸石、粘土和離子交換樹脂(也稱為離子交換聚合物)。

濃縮/純化之後通常是金屬回收工藝，其可涉及電解沉積、沉澱(膠結/結晶)等，有時與熔煉和電解精煉組合，產生以金屬狀態或化合物形式存在的最終金屬產品。通常，電解沉積和電解精煉分別涉及利用在陰極上電解沉積金屬以及在陽極上進行氧化反應或金屬溶解來回收和純化金屬。

例如，溼法冶金銅生產通常涉及團塊、固化和在酸性介質(通常為硫酸)中堆浸的傳統技術，伴隨著溶劑萃取和電解沉積，來產生高純度的銅陰極作為最終產品。

通常，溼法冶金工藝和提取冶金的主要目標是在低資本投入和操作成本下實現高金屬回收率。通常溫法冶金工藝的主要成本之一是每噸所加工礦石和每千克最終金屬產品需要的浸出劑的消耗。浸出不一定是一種非常有選擇性的工藝，並且經常有一部分浸出劑被某些起反應的化合物以及除了目標金屬以外存在於礦石中的雜質所消耗，特別是在酸性浸出和低品位礦石中。如果浸出劑的消耗過高，那麼整個工藝可能變得不夠經濟。隨著目前礦石品位下降的趨勢，這一事實變得越來越重要。其它雜質的溶解不僅影響經濟參數，例如，浸出劑的消耗，而且還可能出現需要在進一步的工藝步驟中解決的其它技術和環境問題，從而影響，例如，最終金屬產品的質量。

例如，在溼法冶金銅生產中，例如鐵、錳、鎂、氯、砷等雜質可能由於化學和物理夾帶而通過溶劑萃取轉移到電解沉積中，從而影響銅陰極的質量。

一些浸出劑，例如，氨，被認為對目標金屬(例如，銅、鎳、鈷和鋅等)更具選擇性，並且對雜質，例如鐵、鋁、鎂具有較小的選擇性。然而，氨型浸出劑相當昂貴且易揮發，特別是在較高濃度下。因此，為了整個工藝的經濟可行性，特別是通過避免高蒸發速率和通過減少未消耗的浸出劑到尾礦和夾帶物的損失(例如，通過將它們循環回到浸出)而使其消耗最小是必要的。

美國專利號4165264「氨浸出法」(satchell)給出將浸出劑循環回浸出的示例，其提出了通過用碳酸銨溶液、氧以及回收的氣態氨和二氧化碳浸出從硫化銅獲得銅的改進工藝。所提出的工藝相當複雜，並且需要在浸出期間加入氧以氧化硫化銅，多個過濾步驟，產生熱以形成氣態氨和二氧化碳，在該工藝的幾個部分中添加強鹼性物質如石膏，以及在酸性介質中電解回收銅之前去除氨。

在加拿大專利號1156049「銅浸出工藝」(domic)中公開了銅礦石的團塊、固化以及用硫酸堆浸的技術，其提供了一種從銅礦石中回收銅的工藝，通過破碎礦石，分別加入水和濃硫酸潤溼破碎的礦石，使潤溼的礦石成團形成團塊，熟化成團的礦石至少大約3小時以使凝聚的團塊硬化並溶解銅，使浸出液體滲透通過熟化的礦石層，從礦石層底部回收富液，並通過溶劑萃取或液體離子交換，伴隨膠結或電解沉積，或通過直接電解沉積或從富液中直接膠結，從這種富液中回收銅。該專利公開了通過傳統的金屬回收方法，僅用硫酸浸出銅礦石的工藝。

最近提交了一些用氨固化礦石的專利申請。美國專利號8388729「氨浸出方法」(welham、johnston和sutcliffe)提供了一種通過用固化劑的水溶液固化礦石，使用含有游離氨的碳酸銨溶液在大氣壓力下浸出固化的礦石，並使所得到的富液經過金屬回收方法的處理，而從礦石中浸出一種或多種目標金屬的方法。美國專利號8486355「從氧化的鈷礦石中浸出鈷的方法」(sutcliffe、johnston和welham)提出了一種通過用二價鐵鹽、亞硫酸鹽、二氧化硫或其組合的水溶液固化礦石，使用含有游離氨的碳酸銨溶液浸出固化的礦石，並使所得到的富液經過鈷回收方法的處理，而從非紅土氧化的鈷礦石中浸出鈷的方法。幾位發明人的這兩項專利公開了僅用於一種或多種目標金屬氨浸出的方法，其中所得的富液隨後經過一些傳統的金屬回收方法的處理，如溶劑萃取、離子交換、沉澱或膠結。

上述專利考慮了不同的浸出方法，但沒有具體涉及到(固體)吸附劑的吸附方法。尤其是它們既未考慮到在浸出階段採取吸附劑以便進行同時的吸附浸出的選擇，也未考慮在後續循環浸出劑或殘留目標金屬回到浸出的過程中使用吸附劑。

最近幾十年，在提取冶金中用於金屬濃縮和純化的吸附技術方面已經取得了許多進步，不僅可以從溶液中提取金屬和雜質，而且不需要高成本的固液分離也可以從礦漿(漿液)中提取金屬和雜質。對於從溶液中提取的情況，該工藝通常被稱為吸附劑溶液法(sis)，而對於從礦漿中提取的情況，該工藝被稱為吸附劑礦漿法(sip)或吸附劑浸出法(sil)，這取決於礦漿是在添加浸出劑之後與吸附劑接觸還是同時與它們接觸。這些工藝的名稱通常會涉及到具體使用的吸附劑，常見的是離子交換樹脂或活性炭。採用離子交換樹脂時，該工藝被稱為樹脂溶液法(ris)、樹脂礦漿法(rip)和樹脂浸出法(ril)，而使用活性炭時，該工藝被稱為活性炭溶液法(cis)、活性炭礦漿法(cip)和活性炭浸出法(cil)。吸附劑溶液法(sis)可以在浸出步驟之後應用於富液，或者應用於某些其它需要提取或去除已溶解物質的溶液，並且通常用一系列含有吸附劑的流化床柱實現，溶液在流化床柱中沿向上方向流動，在這種情況下，該工藝被稱為吸附劑柱法(sic)，當吸附劑是離子交換樹脂或活性炭時，該工藝具體地被稱為樹脂柱法(ric)或活性炭柱法(cic)。在吸附劑礦漿法(sip)中，吸附劑的吸附可在礦漿浸出完成之前開始，而在吸附劑浸出法(sil)中，吸附劑的吸附與礦漿浸出同時進行。這兩種工藝sip和sil通常在一系列攪拌罐(或容器)中進行，其中粗粒度的粒狀吸附劑和精細研磨的礦漿以分級逆流方式接觸，在每個階段之後從礦漿中篩分吸附劑。以上三種工藝(sis、sip和sil)需要隨後的洗脫或解吸附工藝以將目標金屬或物質從負載的吸附劑提取到水溶液中(通常在一個或多個流化床柱中)，然後由下一步的傳統分離或回收工藝處理，如電解沉積、沉澱(膠結/結晶)等。

美國專利號2011/0030508「採用樹脂礦漿法或樹脂溶液法進行金屬分離的工藝」(dreisinger、macdonald和shaw)、美國專利號6350420「樹脂礦漿法回收鎳和鈷」(duyvesteyn、neudorf和weenink)，以及美國專利號6344068「採用離子交換樹脂從硫代硫酸鹽浸出溶液和礦泥中回收金的工藝」(fleming、wells和thomas)公開了ris和rip工藝的示例。這些專利公開了通過將金屬負載到離子交換樹脂上來處理含有溶解的金屬的溶液或礦漿的工藝，共同點是優選在溶液或礦漿與離子交換樹脂接觸之前進行浸出，而不是同時進行。

美國專利號4816234「在利用碳的浸出和/或回收過程中氧的使用」(brison、elmore和mitchell)以及美國專利號5288302「從含金屬礦石中提取金屬的方法和裝置」(hallinan)公開了cip和cil工藝的改進，其中在cip或cil工藝期間或之前添加氣體或液體試劑，例如，氧。美國專利號4778519「從硫脲浸出中回收貴金屬」(pesic)公開了一種通過cil或cip工藝從硫脲浸出溶液中負載的活性炭上解吸附貴金屬如金和銀的方法。這些專利涉及將溶解在浸出漿中的金屬負載到活性炭上，接著進行洗脫步驟的工藝。

美國專利號7901484「從礦石浸出漿中回收鎳和/或鈷的樹脂浸出工藝」(mendes)提供了一種用於直接回收鎳、鈷或兩者的ril工藝，其中通過加入酸或鹼的礦漿浸出液溶解想得到的金屬，同時溶解出的金屬吸附在離子交換樹脂上。將負載金屬的樹脂洗脫後，可以通過常規方法，例如，沉澱、溶劑萃取和膜法來純化回收洗出液中存在的鎳和鈷。該專利公開了用於鎳或鈷回收的ril工藝，其中浸出劑(硫酸、鹽酸或硝酸或氨)與樹脂同時加入到礦漿中，優選在大氣條件下和在攪拌桶中進行。

美國專利號4723998「通過同時的氯浸出和離子交換樹脂吸附工藝回收含碳金礦石中的金」(0′neil)提供了一種金回收工藝，其中礦石所含的金通過同時的氯浸出和離子交換樹脂吸附過程來提取。該專利公開了一種從用水製漿的難熔含碳金礦粉中回收金的ril工藝，其中使用混合槽或氯化容器攪拌礦漿、樹脂和氯化合物的混合物，樹脂優選逆向流向礦石流。

從先前的專利中可知，在浸出之後或浸出期間，通過吸附進行金屬提取是在溶液或礦漿(漿液)中進行的。在礦漿吸附時，通常會涉及某種攪拌浸出。特別是在現有技術中，沒有發現與本發明所具有的新穎相關的文獻，即在溼態固體狀態下同時進行吸附浸出。同樣，沒有發現有專利提及如本發明公開的使用吸附劑清除或循環浸出劑回到浸出，以降低工藝浸出劑總消耗量的金屬提取工藝。本發明的目的之一是克服現有技術的缺陷，或者至少提供一種有用的替代方案。

技術實現要素：

本發明公開了一種在溼態固體狀態下同時結合浸出和吸附過程，從礦石、精礦、尾礦、礦渣或其他含金屬固體中選擇性地提取一種或多種目標金屬的溼法冶金工藝。吸附過程是利用吸附劑來完成的，如離子交換樹脂(聚合物)、活性炭、沸石等及其混合物。在本發明的一個實施方案中，該工藝包括以下步驟：(a)將所述含金屬固體與酸性或鹼性浸出劑、一種或多種吸附劑以及足量的水溶液混合，使所述含金屬固體和所述吸附劑充分溼潤而不形成礦泥，從而得到溼態固體；(b)在溼態固體中進行吸附浸出；(c)稀釋所述溼態固體，加入水溶液製備礦漿；(d)從所述礦漿中分離帶負載的吸附劑；(e)使用洗脫液將目標金屬從所述帶負載的吸附劑上洗脫(解吸附)至洗出液，然後將所述吸附劑返回所述混合步驟(a)；以及(f)從所述洗出液中回收目標金屬，以得到一種或多種最終金屬產品，將所述洗脫液返回所述洗脫步驟(e)。在所述分離步驟(d)之後，所述礦漿直接進行廢棄處理或者進一步進行下遊操作以回收其它物質或去除雜質。

在本發明的另一個實施方案中，該工藝在所述分離步驟(d)之後和所述洗脫步驟(e)之前，還包括用水溶液洗滌所述帶負載的吸附劑的步驟。將產生的洗滌溶液(其可能含有浸出劑、雜質或二者兼而有之)返回所述混合步驟(a)。可選地，也可以將所述洗滌溶液或者一部分洗滌溶液返回所述稀釋步驟(c)。

在本發明的又一個實施方案中，該工藝在所述分離步驟(d)之後，還包括使用所述洗脫步驟(e)中洗脫後的吸附劑清除所述礦漿的步驟，及隨後再次從礦漿中分離(ii)吸附劑的步驟。然後，將所述吸附劑(其可能負載有浸出劑、目標金屬或二者兼而有之)返回所述混合步驟(a)。

本發明的新穎性主要在於溼態固體吸附浸出步驟(b)，以及在此之前需要的溼態固體混合步驟(a)和隨後的稀釋和礦漿製備步驟(c)，還有可選的洗滌和清除步驟，然而分離步驟(d)、洗脫步驟(e)、金屬回收步驟(f)以及可選的分離(ii)步驟都採用了現有技術中的常規工藝。

本發明的主要優點是：(i)與現有技術相比，吸附和浸出過程是同步進行的，從而減少了所需的過程步驟。(ii)在溼態固體中進行吸附浸出，在加入等比例浸出劑的情況下，相對於固體中目標金屬的含量，可以有效提高浸出劑的濃度。這會增強溶解目標金屬物質的熱力學條件和浸出動力。同時，由於溶解的金屬濃度更高，可以增強吸附劑負載金屬的平衡條件和吸附動力。(iii)和傳統的礦漿吸附劑法(sip)、浸出吸附劑法(sil)以及溶液吸附劑法(sis)相比，在溼態固體中進行吸附浸出，含金屬固體和吸附劑相對於液相保持固定，避免了該步驟中吸附劑的損耗或分解以及在材料處理和運輸中的能量消耗，並且使吸附和浸出可以同時進行。(iv)在溼態固體吸附浸出後採用稀釋和礦漿製備步驟，有益於降低廢礦漿溶液中的殘留目標金屬和浸出劑的濃度，從而提高金屬回收率並且減少浸出劑的消耗。(v)從礦漿中分離吸附劑之後對帶負載的吸附劑執行洗滌步驟，可以去除吸附劑中的雜質並將雜質返回到混合或者稀釋和礦漿製備步驟，從而更好的去除廢礦漿中的雜質。當洗脫步驟必須避免一些夾帶化合物時，比如：洗脫是在酸性介質中進行的，而吸附浸出是在鹼性介質中進行的，洗滌步驟還可以去除這些附著在吸附劑上的夾帶固體、溶液或礦泥。(vi)清除步驟使洗脫後的吸附劑可以從貧漿中回收殘留的目標金屬，並將該金屬回用到混合步驟。與洗滌步驟類似，清除步驟也可以去除附著在吸附劑上的夾帶溶液，從而當使用不同介質進行洗脫和吸附浸出時(比如：酸性和鹼性介質)，避免混合步驟受到影響。

如果使用的一種或多種吸附劑不僅可選擇性吸附目標金屬，還能夠負載浸出劑(例如：通用型離子交換樹脂，如強酸陽離子樹脂)，則該吸附劑可回收到初始混合步驟，根據本發明的實施方案，其負載有清除或者洗脫步驟中的浸出劑。這種情況下，本發明還具備以下優點：(vii)將負載有浸出劑的吸附劑加入初始溼態固體混合步驟，在相同程度下可以提高浸出劑的有效性(該吸附劑在吸附浸出步驟中負載目標金屬)，從而確保該浸出劑即使在浸出過程中消耗了也一直存在。此外，如果浸出劑在濃度高時蒸發速度加快，比如：氨，可以使該浸出劑在吸附浸出步驟中保持較低的蒸發速度。(viii)在混合步驟中加入負載了浸出劑的吸附劑以及在溼態固體中進行吸附浸出，二者結合既提高了時間有效性，又增加了浸出劑濃度，從停留時間、浸出劑消耗以及吸附劑負載金屬等方面來看，使吸附和浸出都更加有效。(ix)和傳統的聚凝、固化和堆浸相比，在浸出過程中使用吸附劑提高了金屬回收率，這是因為吸附劑在吸附浸出過程中負載了浸出劑，從而提供更多的浸出劑，降低浸出劑的消耗，並且不需要進一步的濃縮/純化步驟。(x)清除步驟利用吸附劑將最終礦漿中的剩餘浸出劑回收到混合步驟(從礦漿分離吸附劑步驟之後)，可確保吸附浸出步驟中浸出劑的有效性，從而通過降低浸出劑在廢礦漿中的含量來減少浸出劑的總消耗。(xi)從礦漿中分離帶負載的吸附劑之後，利用洗滌步驟可以從該帶負載的吸附劑中去除浸出劑，通過洗滌溶液將浸出劑返回到混合步驟，或者返回到稀釋和礦漿製備步驟，防止其轉移到洗脫步驟。

與現有技術相比，以上優點可以減少資金和操作成本投入，高效經濟的實現從礦石、尾礦、礦渣或其他含金屬固體中提取目標金屬的溼法冶金工藝。特別是使用氨和銨鹽作為浸出劑時，該工藝的優勢在於可以經濟的從高耗酸含金屬固體中提取目標金屬，特別適合高耗酸礦石和尾礦。

附圖說明

圖1為本發明一個實施方案的工藝流程圖，示出步驟：溼態固體混合步驟、溼態固體吸附浸出步驟、稀釋和礦漿製備步驟、從礦漿分離吸附劑步驟、洗脫步驟和金屬回收步驟。

圖2為本發明另一個實施方案的工藝流程圖，示出步驟：溼態固體混合步驟、溼態固體吸附浸出步驟、稀釋和礦漿製備步驟、從礦漿分離(i)吸附劑步驟、洗滌步驟、洗脫步驟、清除步驟、從礦漿分離(ii)吸附劑步驟和金屬回收步驟。

圖3為本發明又一個實施方案的示例工藝流程圖，示出了三個清除步驟的逆流配置，每一個清除步驟之後跟隨有一個從礦漿分離吸附劑步驟。

具體實施方式

本發明公開了一種在溼態固體狀態下同時結合浸出和吸附過程，從礦石、精礦、尾礦、礦渣或其它含金屬固體中選擇性地提取一種或多種目標金屬的溼法冶金工藝。

目標金屬可包括但不限於銅(cu)、鎳(ni)、鈷(co)、鋅(zn)、銀(ag)、金(au)、鉑(pt)、鈀(pd)、銠(rh)、汞(hg)、鉻(cr)、鎘(cd)、鉬(mo)、錸(re)和鈾(u)等。

浸出過程可利用浸濾劑或浸出溶液完成，其由水溶液和浸出劑組成。該水溶液和各種浸出劑可以單獨添加或者一併添加。所述浸出劑包括至少一種選自(但不限於)硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、碳酸、檸檬酸、醋酸、草酸、甲酸、氨、氰化物、尿素、硫脲、硫代硫酸鹽等及其混合物的成分。所述浸出劑還可包括鹽，如硫酸鹽(例如，硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鈣、硫酸鎂等)、氯化物(例如，氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂等)、硝酸鹽(例如，硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鈣、硝酸鐵等)、磷酸鹽(例如，磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸鈣等)、碳酸鹽(例如，碳酸鈉、碳酸鉀等)、銨鹽(例如，碳酸銨、硫酸銨、氯化銨、硝酸銨等)、氫氧化物(例如，氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨等)、醋酸鹽(例如，醋酸鈉、醋酸鉀、醋酸銨等)、草酸鹽(例如，草酸鈉、草酸鐵鉀、草酸鎂、草酸鈣等)、氰化物(例如，氰化鈉、氰化鉀等)、甲酸鹽(例如，甲酸鈉、甲酸鉀等)、檸檬酸鹽(例如，檸檬酸鈉、檸檬酸鈣等)、次氯酸鹽(例如，次氯酸鈉、次氯酸鉀等)、溴化物(例如，溴化鈉、溴化鉀等)等及其組合。

另外，浸出劑還可包括氧化劑或還原劑，如氧氣、空氣、氯氣、過氧化氫、過氧化鈣、二氧化錳、硝酸鐵、二氧化硫、硫化氫、氯化鐵、氧化鎂、次氯酸鈉、元素鐵、元素鋁、元素鎂、元素鋅、廢金屬等及其組合。

吸附過程利用一種或多種(固體)吸附劑完成，如離子交換樹脂、活性炭、沸石等及其混合物。

離子交換樹脂是由不溶性有機聚合物基體(通常是與二乙烯基苯交聯的聚苯乙烯、酚類共聚物或丙烯酸共聚物)和依附於其上的一個或多個官能(或離子化)基團組成的合成物質，這些基團充當固定離子，並可確定樹脂的化學行為。離子交換樹脂可分為陽離子交換劑(可交換帶正電荷的反荷離子)、陰離子交換劑(可交換帶負電荷的反荷離子)和兩性離子交換劑(可交換同等數量的陽離子和陰離子，也可通過陰陽離子交換劑的混合床實現)。離子交換樹脂可進一步從廣義上分為強酸性陽離子交換樹脂(特徵像強酸)、弱酸性陽離子交換樹脂(特徵像弱酸)、強鹼性陰離子交換樹脂(特徵像強鹼)、弱鹼性陰離子交換樹脂(特徵像弱鹼)以及螫合樹脂(對特定反荷離子具有高度選擇性)。通常，強酸性陽離子(sac)樹脂的官能性來源於磺酸(so3-)基團，可獲得其氫離子(h+)型或鈉離子(na+)型商品。弱酸性陽離子(wac)樹脂通常具有羧基(coo-)官能團，可獲得其氫離子(h+)型或鈉離子(na+)型商品。通常，強鹼性陰離子(sba)樹脂的官能性來源於季胺基團(例如，用於1型樹脂的三甲胺和用於2型樹脂的二甲乙醇胺)，可獲得其氫氧根離子(oh-)型或氯離子(cl-)型商品。弱鹼性陰離子(wba)樹脂通常含有聚胺官能團(例如，聚乙烯亞胺)，可獲得其游離鹼或氯離子(cl-)型商品。普通的螫合樹脂具有亞氨基二乙酸官能團、氨基膦酸官能團、硫脲鹽官能團、硫脲官能團、硫醇官能團、硫代尿素官能團、n-甲基葡萄糖胺官能團、苄基三乙基銨官能團、偕胺肟官能團、酚官能團、苯酚-亞甲基磺酸官能團、2-氨甲基吡啶官能團、乙二胺四乙酸官能團以及相關官能團等，可獲得其氫離子(h+)型、鈉離子(na+)型、游離鹼或者其他形式商品。螫合樹脂用於選擇性回收銅、鎳、鈷、鋅、銀、金、鉑、鈀、汞和鉛等。離子交換樹脂被製成下列兩種物質結構中的一種：凝膠結構或大孔結構，對於大孔結構來說，其形狀通常是小珠(直徑為0.3-2mm)或薄膜。吸附劑可包括但不限於sac樹脂、wac樹脂、sba樹脂、wba樹脂、螫合樹脂或其他離子交換樹脂及其混合物，其以各自任意的離子形式和粒徑分布存在，優選地，以大孔珠的形式存在。

活性碳，也稱為活性煤或活性炭，是碳的一種形式，其製備方式使其表現出高孔隙度和更大的表面積。活性碳通常是由高含碳原材料製成，例如堅果殼、椰子殼、木材、泥煤、褐煤、煤炭和石油瀝青等的，其製備工藝包括以物理方法或化學方法進行碳化和活化，通過該工藝，去除了非碳雜質，並且使其表面氧化。通過使用催化劑以及使用各種化學溶液處理碳來微調吸附特性，活性碳的性能可以得到進一步增強。一般來說，活性碳具有較大的吸附表面積(500-1500m2g-1)，其孔隙體積通常在0.7-1.8m3g-1範圍內。活性碳主要以粉狀活性碳(pac)或者粒狀活性碳(gac)的形式使用。gac一般是煤炭或殼的粉碎顆粒，但也可使用煤焦瀝青等粘合劑進行微粉造粒製得。通常，gac粒子的粒徑範圍為0.2-5mm。吸附劑可包括具有任意形狀和粒子分布的活性炭，優選地，粒狀活性碳。沸石是微孔矽鋁酸鹽礦物質，其結構由sio4四面體和alo4四面體的三維格架相互連接而成。由於沸石具有非常規則的分子尺寸孔結構，因此可充當分子篩。沸石通常用作工業用吸附劑、離子交換劑和催化劑。沸石產生於大自然，但也可大規模工業化合成。術語沸石包括天然矽酸鹽類沸石，合成物質以及具有類沸石結構的磷酸鹽礦物。一些比較常見的沸石包括方沸石、菱沸石、斜發沸石、毛沸石、八面沸石、鎂鹼沸石、片沸石、發光沸石、鈉沸石、鈣十字沸石、方鈉石和輝沸石等，還有合成沸石，例如a型沸石，x型沸石，y型沸石，l型沸石，zsm-5型沸石，beta沸石，mcm-22沸石，f型沸石和w型沸石等。舉例來說，斜發沸石對銨(nh4+)和金屬(例如，鈷、銅、鋅、鐵和錳)有很強的離子交換親和性，因此用於工業和學術。沸石顆粒可與許多不同的工程形態相結合，包括流化床應用中的球狀小顆粒和粉狀洗滌劑中的小顆粒。其他較大的形態包括具有各種橫截面形狀的擠出小球以及用珠子成型工藝製造的珠子。通過對氫氧化物和羥基化沸石表面進行高溫處理可以產生將沸石顆粒緊固在一起的鍵力，這其中需要使用到的是類似於陶瓷行業使用的單元操作，例如擠壓、珠子成型和粉漿澆注(用於需要將沸石粉末塗覆到表面的情況)。有機聚合物和樹脂，例如聚亞安酯、纖維素乙酸酯和其他纖維素基聚合物，膠乳以及最近出現的熱塑樹脂，如聚乙烯，也能用於粘合沸石。吸附劑可包括任意形狀和尺寸的任意一種沸石，尤其是以珠子或顆粒形式存在的沸石。

優選地，吸附劑選自具有多分散粒徑分布的珠子或顆粒形式。優選地，吸附劑的粒徑大於含金屬固體的粒徑，這樣兩者才能實現有效分離。在本發明的一個實施方案中，含金屬固體的粒徑小於0.5mm，優選小於0.3mm，更優選小於0.1mm，而吸附劑的粒徑約大於0.6mm，優選約大於0.8mm。

溼態固體狀態的特徵在於，其是一種經液體潤溼或浸泡的固體物質，即，是一種液體保持依附或者黏附於其表面的固體，當固體與液體通過物理作用相結合時產生的分子間相互作用使液體保持依附或者黏附於固體表面。溼態固體還可被稱作溼潤固體、潮溼固體、浸泡固體、潮溼混合物、溼潤混合物、溼態混合物或者浸泡混合物，總之對應一種固體物質和液體物質的混合物，其中大量的固體有液體(即水分)黏附於其表，且固體大體上都比液體重(從固體含量或密度的意義上來說)。相比於礦泥或礦漿，溼態固體中的固體保持於相當固定的狀態，而不需要保持懸浮在液體中。一定量的液體甚至可能滲入、滲透並流過固體。溼態固體也不需要泵送或在重力的作用下流走。在溼態固體狀態下進行浸出吸附的一個主要優點是大量的浸濾劑保持與含金屬固體及吸附劑接觸，同時，與固體中目標金屬成分相關的浸出劑的濃度顯著增加。

固液混合物，尤其指濃縮尾礦時，通常會根據遞增的固體濃度和物質強度(屈服應力或切變應力)，基於稠度(固體含量或密度)，以術語礦泥、膏體和濾餅進行分類。該術語分類比較隨意，因為固液混合物的固體含量是連續變化的(從0到100％)。jewell，fourie和lord(2002)建議在屈服應力為200pa(使用十字板剪切試驗在尾礦排放時測得)左右時標誌礦泥與膏體之間的轉換，同時主觀定義了膏體與濾餅之間的轉換為物質從塑性到半固體性的轉變。礦泥在重力的作用下非常容易流動並且通常可由現有裝置(例如離心泵)進行泵送。膏體一般指的是具有低流動特性和高粘性的超大密度固液混合物，通常只能使用複雜昂貴的正排量(pd)泵泵送。濾餅一般即使用pd泵也無法泵送。考慮到之前提到的術語，將溼態固體狀態定義為膏體或濾餅會更準確，但是其不需要固體具有小粒徑或甚至是以粉末形式存在。

美國水利協會(2006)就美國國家標準ansi/hi12.1-12.6-2005指出：礦泥是一種在液體載體(通常是水)中的固體混合物(比重大於1.0)。礦泥經常用作運輸固體的手段。當固體作為工藝的附帶部分時，也會產生礦泥。固體和液體的性質以及固體的量都是可變的。固體大小粒徑可從幾微米(經常被稱為microns)到幾百毫米變化，且固體小於一定的轉移速度下時可沉澱。因此，礦泥的性質具有高度可變性。礦泥可能表現得像牛頓流體或非牛頓流體。根據其組成，礦泥可具有磨蝕性和/或腐蝕性。礦泥泵通常用於運送具有體積百分比在2％和50％之間的固體濃度且礦泥比重高達5.3的礦泥。

在本發明中，溼態固體狀態的大致特徵是，有足量液體(浸濾劑)去充分溼潤固體物質(含金屬固體和吸附劑)而不形成礦泥。以一種較為量化的方式，溼態固體狀態的特徵在於其水分(液體)重量含量(以乾重計)是每單位固體乾重2％-30％，優選每單位固體乾重6％-25％，最優選每單位固體乾重8％-20％。等價地，溼態固體狀態的特徵在於其固體重量含量在76.9％-98.0％之間，優選在80.0％-94.3％之間，最優選在83.3％-92.6％之間。從保持與固體外表面接觸的意義上說，該水分含量包括可有效潤溼固體(含金屬固體、吸附劑)的液體(浸濾劑)的量，但不包括包容或夾雜在固體內的液體(浸濾劑、水)，例如，夾雜在含金屬固體的礦物結構中的水(水合水、結晶水)或吸附劑中的含水量(膨脹水、復得水)。一些礦物質，例如某些黏土，可包含高達40％重量百分比的含水量而無溼潤跡象，還有一些吸附劑，例如某些強酸性陽離子交換樹脂，由於其多孔性，在樹脂珠內含有約50％的含水量。另一方面，充分潤溼固體可理解為保持固體(含金屬固體、吸附劑)的表面大量地(經濟上可接受的)與液體(浸濾劑)接觸。固體是否充分潤溼可以檢驗出來，例如使用手套測試進行目測，當用戴有手套的手壓迫固體時，固體中有液體滲出，則固體可視為已完全潤溼。

含金屬固體可包括礦石、精礦、尾礦、礦渣、廢棄物或任何其他包含一種或多種目標金屬的固體物質。含金屬固體甚至可被潤溼或浸泡。在對溼態固體狀態進行定量表徵時，含金屬固體的水分含量也考慮在內。在溼態固體中進行浸出吸附前，含金屬固體可能已進行了其它工藝步驟，可能包括粉碎(例如，壓碎、研磨等)、分離/濃縮(例如，篩分、過篩等)、乾燥、焙燒、氧化(例如，使用鐵化合物、次氯酸鹽、亞氯酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、氯氣、過氧化物、空氣、氧氣、臭氧、硝酸鹽、錳酸鹽、高錳酸鹽、二氧化錳等)、還原(例如，使用亞硫酸鹽、二氧化硫、磷酸鹽、次磷酸鹽、非金屬等)、浸出等。

在本發明的一個實施方案中，如圖1所示，該工藝包括步驟：將含金屬固體(5)與一種或多種吸附劑(15)、包含酸性或鹼性浸出劑的浸濾劑(10)以及足量的水溶液混合(100)，使含金屬固體和吸附劑充分溼潤而不形成礦泥，從而得到與所吸附劑混合的溼態固體(20)。混合步驟(100)之後，在溼態固體狀態下進行吸附浸出(200)，其中，目標金屬溶解在水相中並同時被吸附劑吸收，從而得到溼態固體(25)以及與之伴隨的負載有目標金屬的吸附劑。在吸附浸出步驟(200)之後，進行稀釋和礦漿製備步驟(300)，其中，向溼態固體和帶負載的吸附劑(25)中加入足量水溶液(30)形成礦漿或礦泥(35)，其含有帶負載的吸附劑。在稀釋和礦漿製備步驟(300)之後，對含有帶負載的吸附劑(35)的礦漿進行分離步驟(400)，從而從礦漿(40)分離帶負載的吸附劑(45)。分離步驟(400)後，礦漿(40)進行廢棄處理或進行進一步處理以回收其它有用物質或去除雜質。對分離步驟中(400)得到的帶負載的吸附劑(45)進行洗脫或解步驟(500)，其中，帶負載的吸附劑(45)與稱為洗脫劑(55)的水溶液接觸，目標金屬從帶負載的吸附劑(45)中解吸附或者洗脫出來，得到金屬溶解量增加的水溶液，稱為洗出液(50)，從洗出液(50)分離出洗脫後的吸附劑(15)後，將洗脫後的吸附劑(15)返回混合步驟(100)。然後，在金屬回收步驟(600)中，從洗出液(50)中以一種或多種金屬產品(60)的方式回收目標金屬，此時得到的洗脫劑(55)中溶解的目標金屬量減少，將其返回洗脫步驟(500)。在本發明的另一個實施方案中，如圖2所示，在洗脫步驟(500)之前，對帶負載的吸附劑(45)進行洗滌步驟(700)，以除去(或解吸附)帶負載的吸附劑(45)中的雜質，回收(或接吸附)浸出劑，或二者兼而有之，其中，分離步驟(400)中的帶負載的吸附劑(65)與水溶液(70)接觸。所得的洗滌溶液(75)包含溶解的雜質、浸出劑、或二者兼而有之，將其返回混合步驟(100)。在本發明的其它實施方案中，洗滌溶液(80)或者一部分洗滌溶液(80)返回稀釋和礦漿製備步驟(300)。在另外其它實施方案中，洗滌溶液或者一部分洗滌溶液可被送往廢棄礦漿或其它工藝步驟中。在再其它實施方案中，可以多次進行洗滌步驟，每次使用相應的水溶液。在本發明的又一個實施方案中，如圖2所示，在將礦漿(40)轉入廢料處理之前以及將吸附劑(15)返回混合步驟(100)前，會對礦漿和吸附劑進行清除步驟(800)，然後進行從礦漿分離(ii)吸附劑步驟(900)。在清除步驟(800)中，洗脫步驟(500)得到的洗脫後的吸附劑(85)，與從礦漿分離(i)吸附劑步驟(400)得到的貧化礦漿(90)接觸，從而殘留的浸出劑、殘留目標金屬或二者兼而有之，被吸附到吸附劑上進行清除或回收。然後，對清除步驟(800)中得到的含吸附劑(95)的礦漿進行分離(ii)步驟(900)，廢礦漿(40)與吸附劑(15)分離，將吸附劑(15)返回混合步驟(100)，而廢礦漿(40)被送往廢棄物處理或者作進一步處理。在本發明的其它實施方案中，可能會進行不止一組的清除步驟(800)及隨後的從礦漿分離吸附劑步驟(900)，優選地，在兩次清除步驟之間(每步後從礦漿中分離吸附劑)以逆流方式轉移礦漿和吸附劑，其中，在廢棄物處理之前的最後一步中，使洗脫過的吸附劑(85)先與剩餘浸出劑含量、殘留目標金屬含量或二者的含量最少的礦漿接觸，然後，按順序使負載量越來越高的吸附劑與含量越來越高的礦漿(包括剩餘浸出劑含量、殘留目標金屬含量、或者二者的含量)接觸，直到在首次清除步驟中，使從礦漿分離(i)吸附劑步驟(400)產生的貧化礦漿(90)與負載量最大吸附劑(包括剩餘浸出劑含量、殘留目標金屬含量或二者兼而有之)接觸，在完成礦漿與吸附劑分離後將此吸附劑(15)返回混合步驟(100)。圖3示出了這種逆流配置，帶有三個清除步驟，每個清除步驟後伴隨有其對應的分離步驟。任何清除步驟中均可添加額外的浸出劑(包括氧化劑和還原劑)。清除步驟及每一次清除步驟之後的從礦漿分離吸附劑步驟的個數範圍在1至7之間。這些清除步驟以礦漿吸附劑法(sip)為基礎並在全工藝中起到補充作用，用以提高目標金屬的提取率並降低浸出劑的消耗。

在另外其它實施方案中，在稀釋和礦漿製備步驟(300)之後或在從礦漿分離吸附劑步驟(400)之後，可進行一種或多種傳統礦漿吸附劑法(sip)步驟(每步後將吸附劑從礦漿中分離)，以繼續浸出吸附礦漿中的殘留目標金屬，其中，優選地，礦漿和吸附劑在sip步驟之間(每步後將吸附劑從礦漿中分離)逆流移動，即，先使負載量最高的吸附劑與目標金屬含量較高的礦漿接觸，然後，按順序使負載量越來越小的吸附劑與目標金屬含量越來越低的礦漿接觸，從而使分離步驟(400)中得到的帶負載的吸附劑與最後一個sip步驟中目標金屬含量最低的礦漿接觸。然後，將負載量最高的吸附劑送往洗滌步驟(700)或者直接送往洗脫步驟(500)。然後，將目標金屬含量最低的礦漿送往清除步驟(800)或者廢液壩(40)。此外，浸出劑(包括氧化劑或還原劑)可在任意sip步驟中添加。優選地，sip步驟及每一次sip步驟之後的從礦漿分離吸附劑步驟的個數範圍在1-7之間。

在再其它實施方案中，在從礦漿分離吸附劑步驟(400)後，可進行一個或多個常規增稠步驟，優選地，增稠操步驟以逆流傾析(ccd)迴路的方式進行，其中，水溶液相對於礦漿逆向流動。洗滌步驟(700)產生的洗滌溶液或部分洗滌溶液可用作該水溶液。此外，浸出劑(包括氧化劑和還原劑)可在任意增稠步驟中添加。優選地，增稠步驟的個數範圍為1-7之間。

在再又其它實施方案中，在任一從礦漿分離吸附劑步驟(400)(900)之後且在洗脫步驟(500)之後，下一步驟開始之前，可用水溶液(優選地，用水)清洗吸附劑，去除夾帶的固體、溶液或者礦漿。

混合步驟(100)包括將含金屬固體(5)與一種或多種吸附劑(15)、包含酸性或鹼性浸出劑的浸濾劑(10)及水溶液相混合，從而形成溼態固體(20)。更一般地，混合僅涉及將含金屬固體(5)、吸附劑(15)及浸濾劑(10)相接觸，以製備溼態固體混合物(20)。混合可在靜態或動態條件下進行，可包括攪拌、迴轉、旋轉、攪動、震動、搖動等方式。一些固體(含金屬固體或吸附劑)在與浸濾劑(10)及其他固體(分別是吸附劑或含金屬固體)接觸時，可能保持固定或相對固定狀態。優選地，進行混合(100)以均勻溼潤固體(含金屬固體、吸附劑)。某些吸附劑(例如，一些離子交換樹脂)的性能在與某些高濃度浸出劑(例如，酸)直接接觸過程中會顯著下降。在這些情況下，推薦首先將含金屬固體(5)與浸濾劑(10)混合，片刻之後(最多若干秒鐘，優選地，不超過一分鐘)再混入吸附劑(15)。其它情況下，混合操作可同時進行。混合步驟(100)的停留時間優選少於1小時，最更優選少於5分鐘。優選地，混合步驟(100)可在滾筒式造塊機、滾筒式混合機、圓盤造球機、槽、容器或傳送帶中的任一個內進行。

吸附浸出步驟(200)在溼態固體狀態下進行，其中，目標金屬的吸附和浸出同步發生。進行吸附浸出時，固體可處於固定狀態(即，靜止條件下)、振動狀態或者一些運輸工具(例如，傳送帶或卡車料鬥)內部相對固定狀態。從溼態固體中漏出或滲出的溶液可以循環到溼態固體的頂部。在一些實施方案中，可在此步添加額外的浸出劑，包括氧化劑或者還原劑，優選地，添加氣相浸出劑(例如，氧氣、空氣、二氧化硫、氨)。吸附浸出步驟(200)的停留時間選自10分鐘至120小時之間，優選1至24小時之間，最優選3至6小時之間。優選地，吸附浸出步驟(200)在槽、容器、池、礦堆、碎礦堆、粗礦堆、傳送帶或鬥中的任一個內進行。

稀釋和礦漿製備步驟(300)包括向溼態固體和吸附浸出步驟(200)中得到的帶負載的吸附劑(25)中添加足量水溶液(30)以形成礦漿或礦泥(35)。水溶液(30)可包括水、洗滌步驟(700)中得到的洗滌溶液(80)、或含有或不含有浸出劑的其它水溶液。測定水溶液(30)的量以形成礦漿(35)，該礦漿的固體含量佔礦漿重量的5％-70％，優選佔礦漿重量的25％-60％，更優選佔礦漿重量的35％-55％。優選地，稀釋和礦漿製備步驟(300)包括採用機械攪拌、氣助(氣動)攪拌(例如，巴秋卡槽)或水力採礦(例如，使用水槍通過噴嘴噴射加壓水流)中的任一種方式。優選地，稀釋和礦漿製備步驟(300)在槽、容器、池、礦堆、碎礦堆、粗礦堆或筒中的任一個內進行。

從礦漿分離吸附劑步驟(400)(900)包括以物理分離方式從礦漿中分離吸附劑且使用常規分離手段進行分離，如機械篩分，可包括使用帶孔或帶槽的濾網按尺寸、形狀或密度進行分離，以及震動、重力、迴轉、滾筒、遙動器等。優選地，使用帶孔或帶槽的一個或多個濾網或者一個或多個水平放置的靜止或振動篩按尺寸進行分離。

洗脫(或解吸附)步驟(500)包括使帶負載的吸附劑(45)與洗脫劑(55)接觸，然後將溶液從吸附劑中分離出來，得到洗出液(50)和洗脫後的吸附劑(85)(或(15)，根據本發明實施方案的不同而不同)。洗脫步驟(500)使用常規方法進行，優選地，使用一支或多支洗脫柱。根據涉及的目標金屬，洗脫劑(55)包括酸性、中性或鹼性溶液，使用的酸或者鹼選自但不限於：硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、碳酸、檸檬酸、醋酸、草酸、甲酸、氨、氰化物、脲、硫脲、硫代硫酸鹽等，及其混合物。洗脫劑(55)還可包括鹽和相關化合物，如硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、銨鹽、氫氧化物、醋酸鹽、草酸鹽、氰化物、檸檬酸鹽、次氯酸鹽、溴化物等，及其組合。

金屬回收步驟(600)包括從洗出液(50)中以一種或多種金屬產品(60)的方式回收目標金屬，隨後將得到的洗脫劑(55)返回洗脫步驟(500)。金屬回收步驟(600)使用常規方法進行，可包括電解沉積、沉澱、黏結、結晶、蒸發、熔煉、電解提純、膜過濾等，及其組合。例如，就採用電解沉積來說，洗出液(50)可作為貴(或濃)電解質溶液送入電解槽，隨後廢(或貧)電解質溶液又作為洗脫劑(55)返回，重新送入洗脫步驟(500)。此外，金屬回收步驟(600)可包括進一步處理步驟，用來在目標金屬多於一個時，將各目標金屬互相分離。優選地，所得金屬產品(60)的形態可以是金屬陰極、金屬粉末、金屬氧化物、金屬硫化物、或其它金屬化合物(例如，金屬硫酸鹽、金屬氯化物、金屬硝酸鹽、金屬碳酸鹽等)，但還可包括含金屬濃縮物、含金屬溶液、含金屬礦漿、金屬合金等、及其組合。

在本發明的一些實施方案中，在洗脫步驟(600)中，可用多支洗脫柱來分離各個目標金屬，每支洗脫柱與不同的洗脫劑(55)接觸，通常，每支洗脫柱中的ph值不同，從而可以獲得各自相應的洗出液(50)，每種洗出液被送入相關的金屬回收步驟(600)以回收每種特定的目標金屬。

吸附劑洗滌步驟(700)包括將分離步驟(400)中得到的帶負載的吸附劑(65)與水溶液(70)接觸，以去除無用的雜質，回收浸出劑，或二者兼而有之。該水溶液(70)可包括水(用來清洗吸附劑)、弱酸或弱鹼性洗滌劑(以避免除去目標金屬)等。優選地，洗滌步驟(700)以常規洗脫步驟的形式進行。優選地，洗滌步驟(700)可在柱、槽、容器或池中進行。

礦漿清除步驟(800)包括將分離(i)步驟(400)中得到的貧化礦漿(90)與洗脫步驟(500)中得到的洗脫後的吸附劑(85)相接觸，隨後進行分離(ii)步驟(900)，從而使礦漿中剩餘的浸出劑、殘留的目標金屬或二者兼而有之被吸附劑清除或回收。如有必要，可進行一個以上的清除步驟，每個清除步驟後進行一個分離步驟。優選地，清除步驟(800)可用常規的礦漿吸附劑(sip)法進行，採取逆流配置，採用機械攪拌或氣助(氣動)攪拌中的任一種方式，在槽、容器或池中的任一個內進行。

優選地，進行混合步驟(100)、吸附浸出步驟(200)、稀釋和礦漿製備步驟(300)、從礦漿分離吸附劑步驟(400)(900)、洗脫步驟(500)、洗滌步驟(700)和清除步驟(800)的壓力範圍為0.2至2atm之間，溫度範圍為2至100℃之間；更優選地，壓力範圍為0.8至1.2atm之間，溫度範圍為10至40℃之間；最優選地，壓力為常壓，溫度為常溫。

可在工藝的任何步驟中續填新的吸附劑，以補償因磨損、分解或者流失引起的吸附劑損耗。然而，優選地，在洗脫步驟(500)之後，將同樣離子形態的新吸附劑添加入洗脫後的吸附劑中。

在本發明的以上描述和所附權利要求中，詞語「包括」或變型(諸如「包含」或「含有」)是在包括的意義上使用的，也就是說，指定所陳述特徵的存在，但不排除本發明各個實施方案其它特徵的存在和附加。

應當理解的是，本發明中的優選實施方案並不限於所描述的特定材料、目標金屬和試劑，這些可以變化。還應當理解，本文使用的術語僅用於描述特定實施方案，而不以任何方式限制本發明的範圍。

實施例

為了提供關於本發明的進一步信息，提供以下實施例。下面給出的實施例僅是具有代表性的，並不是為了在任何方面限制本發明。

實施例1

此實施例說明了從舊銅浮選尾礦中回收銅的方法，該舊銅浮選尾礦具有高耗酸特性。根據本發明，在該實施例中，在溼態固體中進行吸附浸出之後，將使用稀釋和紙漿製備與之後使用的傳統rip(樹脂礦漿法)階段及隨後的清除階段進行比較。使用的浸出劑為氨溶液和乾燥碳酸銨的組合，而吸附劑是(銅)選擇性離子交換樹脂。

乾重600.15g，水分為2.1％(12.6g)，總銅品位為0.642％cu(3.85gcu)和可溶性銅品位為0.545％cu(3.27gcu)的尾礦樣品與9.2g的25w/w％氨溶液(2.30gnh3)，6.1g乾燥碳酸銨(2.16gnh3)，62.2g銨型(nh4+)的(銅)選擇性離子交換樹脂，及60g水混合以形成具有13.3％(以重量計)水分的溼態固體。銨型(nh4+)離子交換樹脂是通過先使84ml氫型(h+)離子交換樹脂與氨溶液接觸以使1.27gnh4+負載在樹脂上(1.20gnh3)而得到。所得溼態固體混合物含有3.27g可溶性cu和5.67g(等值)總nh3，總nh3與可溶性cu之比為1.73。在混合步驟之後，在溼態固體中的進行24小時吸附浸出。

測試1.1：在溼態固體中進行吸附浸出後，將一部分262.0g混合物(含有1.35g總cu和1.14g可溶性cu)用225ml水清洗(即稀釋和礦漿製備)，然後從帶負載的樹脂(34ml)分離廢礦漿(乾重量為205.4g)。廢礦漿的殘留固體中含有0.161％總銅品位(0.33gcu)和0.090％可溶性銅品位(0.19gcu)，而廢礦漿的殘留溶液含有0.6mgcu。樹脂上負載的銅含量為1.01g(即從尾礦中提取的銅)，因此參照進料中的可溶性銅，銅的回收率達到88.0％。

測試1.2：在溼態固體中進行吸附浸出後，將另一部分262.8g混合物(1.35g總cu和1.15g可溶性cu)用230ml水稀釋，並攪拌(此步驟相當於稀釋和礦漿製備和隨後的傳統rip)1小時形成礦漿(含有樹脂)，然後從帶負載的樹脂(35ml)分離礦漿。rip之後樹脂上負載銅的量為1.01g，參照可溶性銅，銅的回收率達到88.0％。然後，將氫型(h+)的新樹脂加入到礦漿中並攪拌1小時(即清除步驟)，隨後將所得的廢礦漿(乾重為206.0g)與樹脂(37.5ml)分離。廢礦漿的殘留固體含有0.154％總銅品位(0.32gcu)和0.081％的可溶性銅品位(0.17gcu)。廢礦漿的殘留水溶液中包含5mgcu。清除步驟中樹脂上的載銅量是19mg，參照混合物樣品中的1.15g可溶性銅，在清除步驟中實現了1.64％銅回收率。從尾礦中提取的銅的總量為1.03g，參照進料中的可溶性銅，在清除步驟後，銅回收率達到89.7％。

測試1.1-1.2的結果總結在表1中。

表1：測試1.1-1.2的總結

從實施例中可以看出，當在稀釋和礦漿製備後用傳統的rip階段代替僅用清水漂洗樹脂時，銅回收率從88.8％略微降低至88.0％。在rip階段之後包含清除階段可以使銅回收率提高1.64％，總銅回收率達到89.7％。

實施例2

根據本發明，此實施例量化了從礦漿分離吸附劑分離之後，清除步驟中的浸出劑和目標金屬的回收，可以應用於高耗酸舊銅浮選尾礦的銅提取工藝中。使用的浸出劑為氨溶液和乾燥碳酸銨，而吸附劑是(銅)選擇性離子交換樹脂。

測試2.1：乾重400.6g，水分2.1％(8.4g)，總銅品位為0.625％(2.50gcu)和可溶性銅品位0.550％(2.20gcu)的尾礦樣品與24.4g25w/w％的氨溶液(6.10gnh3)，16.4g乾燥碳酸銨(5.81gnh3)，38.5g氫型(h+)(銅)選擇性離子交換樹脂(52ml)及60g水混合，形成含水量24.9％(以重量計)的溼態固體。所得溼態固體混合物含有2.20g可溶性銅和11.91g(等值的)總nh3，總nh3與可溶性銅之比為5.41。在混合步驟之後，在溼態固體中進行24小時吸附浸出。然後用400ml水稀釋溼態固體混合物，然後分離所得礦漿和帶負載的樹脂。樹脂上載有2.04gcu和1.32gnh3，參照進料中的可溶性銅，銅回收率達到92.4％。

將氫型(h+)的新樹脂(52ml)加入礦漿中並攪拌1小時(即清除步驟)，然後將樹脂與廢礦漿(乾重為392.5g)分離，廢礦漿中殘留固體含有總銅品位0.113％(0.44gcu)和可溶性銅品位0.039％(0.15gcu)。廢礦漿中殘留溶液含有3mg銅。在清除載有0.02g銅和1.08gnh3的樹脂中，參照進料中的可溶性銅，銅的回收率達到0.94％，參照進料中的總氨，氨回收率達到9.1％。因此從尾礦中提取的銅的總量為2.06g，在清除步驟之後，參照進料中的可溶性銅，銅回收率達到93.4％。

測試2.1的結果總結在表2中。

表2：測試2.1的總結

從此實施例中可以看出，增加清除步驟可以使銅回收率從92.4％增加到93.4％，同時從貧漿中回收9.1％的氨。

實施例3

該實施例說明了從高耗酸舊銅浮選尾礦中回收銅的過程，通過對比本發明的在溼態固體中進行吸附浸出與具有7個rip(樹脂礦漿法)階段的傳統rip(樹脂礦漿法)小型中試裝置的操作進行說明。在這兩種情況下，浸出時的總氨與可溶性銅的比例類似。使用的浸出劑為氨溶液和乾燥碳酸銨，而吸附劑是(銅)選擇性離子交換樹脂。

測試3.1：在溼態固體中進行吸附浸出，將乾重1000.4g，水分2.1％(2.10g)，總銅品位0.625％(6.25gcu)和可溶性銅品位0.550％(5.50gcu)的尾礦樣品與15.4g25w/w％的氨溶液(3.85gnh3)，10g乾燥碳酸銨(3.54gnh3)，92.5g氫型(h+)(銅)選擇性離子交換樹脂(125ml)及81g水混合，形成含水量11.7％(以重量計)的溼態固體。所得溼態固體混合物含有5.50g可溶性cu和7.39g(等值的)總nh3，其總nh3與可溶性cu之比為1.34。在混合步驟之後，在溼態固體中進行24小時吸附浸出。

在溼態固體中進行吸附浸出後，將一部分360.5g混合物(含有1.85g總cu和1.63g可溶性cu)用360ml水稀釋(即稀釋和礦漿製備)，之後從負載樹脂(37ml)分離廢礦漿(乾量289.6g)。廢礦漿中殘餘固體含有0.161％總銅品位(0.47gcu)和0.096％的可溶性銅品位(0.28gcu)。廢礦漿中殘餘水溶液含有4mgcu。樹脂上的載銅量為1.38gcu(即從尾礦中提取的銅)，參照進料中的可溶性銅，銅回收率達到84.7％。

測試3.2：對於rip(樹脂礦漿法)小型中試裝置，將乾重7000.1g，水分2.1％(147.0g)，總銅品位0.642％(44.94gcu)和可溶性銅品位0.545％(38.15cu)的尾礦樣品與含有154.8g25w/w％氨溶液(38.70gnh3)的浸濾劑，54.2g乾燥碳酸銨(19.21gnh3)及10.5kg水混合，形成固體重量含量為40.8％(固體含量)的礦漿。所得礦漿中含有38.15g可溶性cu和57.91g(等值的)總nh3，總nh3與可溶性cu之比為1.52。浸出過程在具有頂置式攪拌器的混合容器(桶)中恆定攪拌下進行。

在浸出4小時後，以約1.0升/小時的進料速率開始將礦漿連續送入7個rip反應器的反應器1中。將體積約80ml的氫型(h+)新(銅)選擇性離子交換樹脂加入反應器7中，並以逆流方式移動到礦漿流。rip過程連續運行9小時。在此期間，通過rip反應器的礦漿和樹脂的總體積分別為9.18升和645ml。廢礦漿中殘留固體含有總銅品位為0.406％(27.85gcu)和可溶性銅品位為0.322％(22.09gcu)。廢礦漿的殘餘水溶液含有6mgcu。樹脂上的載銅量是17.08g(即從尾礦中提取的銅)，參照進料中的可溶性銅，銅的回收率達到44.8％。

測試3.1-3.2的結果總結在表3中。

表3：測試3.1-3.2的總結

從該實施例中可以得到，即使總nh3與可溶性cu之比(1.34∶1.52)略小，與具有7個傳統rip(樹脂礦漿法)階段的小型中試裝置相比，溼態固體中吸附浸出方法可以將銅回收率從44.8％提高到84.7％。

實施例4

該實施例說明了從研磨成小於75微米的礦石中用相同的吸附劑回收銅和鈷的過程。根據本發明，在此實施例中，混合步驟包括在浸出劑中添加氧化劑，並且吸附浸出步驟在較高溫度下進行，隨後進行清除步驟。浸出劑使用硫酸溶液與硝酸鐵和氯化鐵，而吸附劑是強酸陽離子(sac)交換樹脂。

測試4.1：在溼態固體中進行吸附浸出，將乾重70.0g，水分1.2％(0.8g)，總銅品位1.9％(1.31gcu)和總鈷品位0.25％(0.17gcu)的礦石樣品與13.4g33w/w％的硫酸溶液(4.4gh2so4)，1.4gfe(no3)3，1.4gfecl3，及9.7g水混合，(片刻之後)加入44g氫型(h+)強酸陽離子(sac)交換樹脂(60ml)混合，以形成含水量23.5％(以重量計)的溼態固體。在混合步驟之後，在溼態固體中進行24小時吸附浸出，溫度保持在45℃至55℃。

用50ml水稀釋溼態固體混合物，然後從帶負載的樹脂分離礦漿，該帶負載的樹脂含有0.87gcu和87mg的co。參照進料中總銅，銅的回收率為65.9％，參照進料中總鈷，鈷的回收率為50.1％。

在清除階段，將氫型新樹脂20ml加入到礦漿中，攪拌2小時，然後從廢礦漿(乾重66.5g)分離樹脂。廢礦漿中殘留固體含有總銅品位800ppm(59mgcu)，含有總鈷品位640ppm(43mgco)，廢礦漿中殘留溶液含有0.15g銅和16mg鈷。在清除步驟中，樹脂上載銅0.20g，載鈷20mg，參照進料中總銅，銅的回收率為15.1％，參照進料中總鈷，鈷的回收率為11.3％。就負載在樹脂上的金屬和含在廢礦漿中的金屬比較而言，銅的總回收率達到了83.7％，鈷的總回收率達到了64.3％。

試驗4.1的結果總結在表4中。

表4：測試4.1的總結

由該實施例可以得到，可以利用相同的sac樹脂在同一個過程中同時回收銅和鈷。

對比文件

[1]us4165264，d.p.satchell，「氨浸出法」，美國專利，1979。

[2]ca1156049，e.m.domic，「銅浸出工藝」，加拿大專利，1983。

[3]us8388729，n.j.welham，g.m.johnston和m.l.sutcliffe，「氨浸出方法」，美國專利，2013。

[4]us8486355，m.l.sutcliffe，g.m.johnston和n.j.welham，「從氧化的鈷礦石中浸出鈷的方法」，美國專利，2013。

[5]us2011/0030508，d.b.dreisinger，c.a.macdonald和d.r.shaw，「採用樹脂礦漿法或樹脂溶液法進行金屬分離的工藝」，美國專利申請，2011。

[6]us6350420，w.p.c.duyvesteyn，d.a.neudorf和e.m.weenink，「樹脂礦漿法回收鎳和鈷」，美國專利，2002。

[7]us6344068，c.fleming，j.wells和k.g.thomas，「採用離子交換樹脂從硫代硫酸鹽浸出溶液和礦泥中回收金的工藝」，美國專利，2002。

[8]us4816234，r.j.brison，c.l.elmore和p.mitchell，「在利用碳的浸出和/或回收過程中氧的使用」，美國專利，1989。

[9]us5288302，m.s.hallinan，「從含金屬礦石中提取金屬的方法和裝置」，美國專利，1994。

[10]us4778519，b.pesic，「從硫脲浸出中回收貴金屬」，美國專利，1988。

[11]us7901484，f.mendes，「從礦石浸出漿中回收鎳和/或鈷的樹脂浸出工藝」，美國專利，2011。

[12]us4723998，g.r.o′neil，「通過同時的氯浸出和離子交換樹脂吸附工藝回收含碳金礦石中的金」，美國專利，1988。

[13]r.jewell，a.fourie和t.lord.「礦漿和濃縮尾礦：指南」.珀斯：澳大利亞地球力學中心，2002：1-8。

[14]水力資源協會.「一種新的泥漿泵標準」.泵和系統，2006：66-69。