專利名稱：用硅化學(xué)物質(zhì)的稀溶液從脈石材料中分離細(xì)粒貴金屬的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及使用水性硅溶液的方法。具體地，本發(fā)明涉及用水性硅溶液從黏土和其它脈石材料中分離細(xì)粒金及其它貴金屬。
背景技術(shù)：
目前還沒有可行的方法分離粒度小于150微米的金和其它金屬，特別是從富黏土的脈石材料中分離。地球上絕大多數(shù)的金落在此范圍內(nèi)，但大部分采礦作業(yè)根本就沒有試圖回收該粒度范圍的金。不過，當(dāng)金的含量很高時(shí)，人們也盡力使用基于亞硫酸、氰化物或汞的浸提方法從脈石材料中提取金。這些方法本身帶有許多明顯的環(huán)境危險(xiǎn)。美國專利第7四3568號和公開的美國專利申請第2008-0178908號(它們均通過參考完整地結(jié)合于此)介紹了制備穩(wěn)定的水性硅溶液的方法。出人意料的發(fā)現(xiàn)是，水性硅溶液可用來從黏土及其它脈石材料中提取貴金屬。這些硅化學(xué)物質(zhì)的溶液對環(huán)境友好，能夠從富黏土的脈石材料中分離細(xì)金及其它貴金屬，其機(jī)理是改變黏土與金屬之間的離子鍵，因而可以使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的振動臺、濃縮機(jī)、洗滌塔、旋液分離器和離心機(jī)等從脈石材料中分離和提取貴金屬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般涉及通過使氫氧化鈉、水和金屬硅反應(yīng)形成的制劑，該制劑具有獨(dú)特的性質(zhì)和許多用途。本發(fā)明還涉及從脈石材料中提取貴金屬的方法。本發(fā)明還涉及從脈石材料中提取金的方法。本發(fā)明還涉及利用包含水性硅溶液的制劑制造的各種試劑。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，水性硅溶液與水混合，用作振動臺、濃縮機(jī)、洗滌塔、 旋液分離器和/或離心機(jī)等設(shè)備中的處理劑，用來釋放被約束在黏土中的金或其它貴金屬，從而改善含黏土的沖積礦型材料中的細(xì)游離金及其它貴金屬的自由沉降特性。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式構(gòu)思了一種從含金屬的脈石材料中提取金屬的方法，所述方法包括以下步驟使含金屬的脈石材料在容器中與水性硅溶液接觸；攪拌容器里的脈石材料和水性硅溶液；使脈石材料中包含的金屬沉降到容器底部；以及從容器底部回收金 jM ο本發(fā)明的方法構(gòu)思了各種濃度范圍的水性硅溶液的用途，所述濃度范圍包括但不限于至少.至80%的水性硅溶液在新鮮水中稀釋的溶液。本發(fā)明的具體方法構(gòu)思了各種濃度范圍的水性硅溶液的用途，所述濃度范圍包括但不限于在新鮮水中稀釋的至少0. 5%、1%、3%、5%和10%的水性硅溶液的濃度。
具體實(shí)施例方式出于簡化和說明的目的，本發(fā)明的原理將結(jié)合各種示例性實(shí)施方式進(jìn)行描述。雖然本文特別披露了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易認(rèn)識到，相同的原理同樣適用于并且可能暗含于其它的組合物和方法中，任何這樣的變化都落在不脫離本發(fā)明范圍的修改之內(nèi)。在詳細(xì)解釋本發(fā)明所披露的實(shí)施方式之前，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的應(yīng)用不受限于任何所示具體實(shí)施方式
的細(xì)節(jié)，因?yàn)楸景l(fā)明理所當(dāng)然地能夠采用其它的實(shí)施方式。本文所用的術(shù)語是出于描述的目的，不起限制作用。此外，雖然有些方法是結(jié)合本文中按某種順序陳述的某些步驟描述的，但在許多情況下，這些步驟可如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的那樣按任意順序執(zhí)行，并且所述方法不限于本文所披露的步驟的具體安排方式。本發(fā)明一般涉及通過使氫氧化鈉、水和金屬硅反應(yīng)形成的制劑，該制劑具有獨(dú)特的性質(zhì)和許多用途。具體地，本發(fā)明涉及一個(gè)出人意料的發(fā)現(xiàn)，即這種溶液可用來從黏土及其它脈石材料中提取貴金屬。本發(fā)明還涉及用水性硅溶液從脈石材料中提取貴金屬的各種方法和組合物。從黏土和其它脈石材料中取出不到150微米及更小的金粒和其它貴金屬顆粒是一個(gè)難題，仍然是貴金屬的常用分離和提取方法的一道功能性障礙。在相關(guān)脈石材料含有較高含量的水敏性黏土如斑脫土、伊利石等的情況下，這樣分離和提取金及其它貴金屬特別困難。黏土顆粒遇水變大，這種“膨脹黏土”顆粒通常帶有電子電荷，不同于基材中帶正電荷的金屬，這進(jìn)一步使通過常規(guī)方法取出貴金屬變得復(fù)雜。迄今為止，即便使用大離心力濃縮機(jī)從含黏土的沖積礦型材料中分離金及其它貴金屬也很不成功。具有大負(fù)電荷面積的大“濕黏土”分子會附著到較小的、帶正電荷的金或其它金屬顆粒上，阻礙金或其它金屬顆粒的分離和提取。使用水性硅的稀溶液有助于從脈石材料中分離和提取金及其它貴金屬。硅材料的稀溶液跟被夾帶的金屬與黏土及沙基質(zhì)(脈石材料)之間的界面反應(yīng)。 一旦這些帶不同電荷的表面在原子意義上變“濕”，它們將不再通過離子或機(jī)械途徑附著到一起。此后，金屬從脈石材料中的分離得到極大的便利，可通過包括振動臺、濃縮機(jī)、洗滌塔、旋液分離器和離心機(jī)在內(nèi)的許多常用設(shè)備實(shí)現(xiàn)分離。利用在新鮮水中稀釋成各種比例 (通常為-4% )的硅化學(xué)物質(zhì)，可幫助分離。在脈石帶低pH材料的情況下，可能需要進(jìn)行反復(fù)洗滌的過程，或者可能需要將硅化學(xué)物質(zhì)的濃度水平增至高達(dá)10%。用于本發(fā)明方法的組合物是金屬硅在水溶液中的穩(wěn)定絡(luò)合物。這種組合物可按照美國專利第7293568號和公開的美國專利申請第2008-0178908號(它們均通過參考完整地結(jié)合于此)所略述的步驟制備。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，水性硅溶液與水混合成-4%的溶液，用作振動臺、濃縮機(jī)、洗滌塔、旋液分離器和離心機(jī)等設(shè)備中的處理劑，用來釋放被約束在黏土中的金或其它貴金屬，從而改善含黏土的沖積礦型材料中的細(xì)游離金及其它貴金屬的自由沉降特性。硅化學(xué)物質(zhì)與振動臺、濃縮機(jī)、洗滌塔、旋液分離器和離心機(jī)等設(shè)備結(jié)合使用，幫助細(xì)粒金及其它貴金屬從黏土及其它脈石材料中的分離。實(shí)施例1下面是用來說明硅化學(xué)物質(zhì)幫助從富黏土的脈石材料中分離和提取細(xì)粒金的效果的測試程序制備5千克合成黏土進(jìn)行冶金測試。合成黏土由80重量％的石英砂粉(約100% 通過150目篩)和20重量％的哈里伯頓公司(Halliburton)的Expanda膨潤土 /水凝膠(約100%通過200目篩)組成。合成黏土混合物用搖床混合，分成五份1000克的測試樣。 用200目的篩子將細(xì)金/沖積礦濃縮物或金粉(100%通過100目篩)的小樣品再過篩，在微量天平上稱取幾份，代表約0. 20盎司/噸金每千克測試樣(6. 875毫克)。在不加硅化學(xué)試劑的情況下進(jìn)行初步搖降(shakedown)試驗(yàn)，以了解合成黏土即膨潤土 /石英砂粉混合物與水混合時(shí)的物理特性。將1000克合成黏土放入裝有部分水的 2000毫升量筒中，手搖攪拌。進(jìn)行沉降或沉積測試的標(biāo)準(zhǔn)程序是蓋住量筒開口端，然后反復(fù)倒轉(zhuǎn)，再回到初始直立位置(手搖)。未獲得均勻漿料。再加水至2000毫升水位(具體說有38%的固體)，手工攪拌。同樣未獲得均勻漿料。將底端帶有多孔圓片的不銹鋼棒伸入部分混合的漿料，上下推動，直至混合物多少變得均勻。漿料具有糊狀稠度(consistency)，像有點(diǎn)稀的黏結(jié)配混物。將手邊的一小塊鋼(鉆頭扳手)放在漿料頂部，即使從側(cè)面敲打量筒，它也保持在漿料頂部。然后將稀釋的硅化學(xué)物質(zhì)加入漿料，并嘗試手工攪拌。稀釋的硅化學(xué)物質(zhì)看上去具有使?jié){料頂部變稀的作用，但不能完全混合。將漿料從2000毫升的量筒洗入4000毫升的量筒，并使其液位剛好低于3000毫升。在轉(zhuǎn)移過程中盡量少用水。攪拌漿料，漿料看上去變得相當(dāng)稀。將直徑為1/4”的鋼球置于漿料頂部，它立即掉到量筒底部。現(xiàn)在漿料太稀，可能是因?yàn)楣杌瘜W(xué)物質(zhì)現(xiàn)在與漿料充分混合。終止測試并舍棄漿料。評價(jià)了在固體百分?jǐn)?shù)較低的情況下進(jìn)行的測試?；旌蟽煞?000克的測試樣，分成四份500克的測試樣。在2000毫升量筒中用500克合成黏土(22%的固體)進(jìn)行第二次搖降試驗(yàn)。手工攪拌時(shí)，看上去得到了良好的漿料。此次測試成為不加硅化學(xué)試劑的基準(zhǔn)測試。加入金粉，再次攪拌漿料?，F(xiàn)在金代表約0. 40盎司/噸金每500克測試樣。由于基準(zhǔn)測試具有初步性，所以不認(rèn)為金與斑脫土 /石英砂粉混合物的比例很重要。我們的想法是看在不加硅化學(xué)試劑的情況下，金是否依然保持懸浮在合成黏土材料中，然后當(dāng)在后面的測試中加入硅化學(xué)物質(zhì)時(shí)，金是否掉到底部。金的用量不是該測試的目的。硅化學(xué)物質(zhì)對黏土狀漿料的影響才是該測試的目的。手工劇烈攪拌后，讓合成黏土、水和細(xì)金粉組成的漿料沉降M小時(shí)。漿料看上去沒有增稠的沉降固體，因?yàn)樵诹客采喜繘]有看到清澈的水，也沒有觀察到漿料中的界面。通過真空從量筒中虹吸出上部80% (1600毫升)的沉降漿料。將下部20% GOO毫升)的沉降漿料從量筒中倒出并洗滌。來自量筒上部和下部的漿料分開處理，處理方式相同。利用阿基米德螺旋機(jī)(Archimedesspiral)[戈德金尼公司(Gold Genie)]對漿料進(jìn)行重力濃縮，試圖將所有或大部分金集中為可作整體分析的較小的重量，從而最大程度減小“碎塊效應(yīng)”。對螺旋機(jī)濃縮物和螺旋機(jī)尾料(spiral tail)進(jìn)行過濾、用烘箱烘干和稱重。濃縮物不粉化。對來自量筒上段和下段的整個(gè)濃縮物進(jìn)行火法試金分析。對來自量筒上段和下段的螺旋機(jī)尾料進(jìn)行粉化，并進(jìn)行三重火法試金分析[三份一分析噸(assay ton)樣品，每分析噸樣品重四.166克]。來自初步基準(zhǔn)測試的冶金結(jié)果表明，量筒上部80%和下部20%均存在相對均勻的細(xì)金。根據(jù)基準(zhǔn)測試得到的結(jié)果，可以確信繼續(xù)用硅化學(xué)試劑進(jìn)行測試是有保證的。利用兩種不同劑量的硅化學(xué)試劑進(jìn)行兩項(xiàng)測試。一項(xiàng)測試使用20000ppm的劑量，另一項(xiàng)測試使用40000ppm的劑量。為了獲得更好的計(jì)算原礦結(jié)果和分析原礦結(jié)果，對來自沉降固體上部和下部的重力尾料均進(jìn)行三重火法試金分析。下面表1列出了在使用硅化學(xué)試劑和不使用硅化學(xué)試劑的情況下遞增沉降固體測試的選擇性沉降和重力濃縮的結(jié)果。表1結(jié)果匯總
測試編號測試描述/化重量分，(%)__Au分巧(%)
__學(xué)劑量上部80% 下部20% 上部80% 下部20%
ST/GC-01 基準(zhǔn)(無劑量) 78.0__2Z0__69,8__30.2
ST/GC-Q2 中等劑量__583__4L7__2,8__97.2
ST/GC-03 高劑量66.833.267.432.6上述結(jié)果表明，基準(zhǔn)測試(測試ST/GC-01)達(dá)到了制備合成黏土?xí)r所定的目標(biāo)，即合成黏土具有使細(xì)游離金懸浮在漿料中而不沉降到測試中所用量筒底部的特性?？紤]到重量和體積，量筒上部和下部的金量大致相同。上部80%的量筒中含有69. 8%的金和78. 0 重量％的漿料，下部20%的量筒中含有30. 2%的金和22. 0重量％的漿料。中等QOOOOppm)硅化學(xué)試劑劑量測試(測試ST/GC-02)的結(jié)果表明，細(xì)游離金優(yōu)先沉降到量筒底部，而沒有保持懸浮在漿料中。考慮到重量和體積，量筒上部和下部的金量存在相當(dāng)?shù)牟町?。上?0 %的量筒中僅含2. 8 %的金但含有58. 3重量％的漿料；下部20 % 的量筒中含有97. 2%的金和41. 7重量％的漿料。漿料看上去含有一些增稠的沉降固體，但在量筒上部沒有看到清澈的水。然而，漿料中有界面，因?yàn)樯喜?90毫升顏色更淺，并且看上去比下部1310毫升含有更少的懸浮固體。這可解釋為什么下部20%的量筒含有相對于體積多得不成比例的重量。高GOOOOppm)硅化學(xué)試劑劑量測試(測試ST/GC_0;3)的結(jié)果表明，細(xì)游離金沒有優(yōu)先沉降到量簡底部，而是保持懸浮在漿料中?？紤]到體積和重量，量筒上部和下部的金量大致相同。上部80%的量筒中含有67. 4%的金和66. 8重量％的漿料，下部20%的量筒中含有32. 6%的金和33. 2重量％的漿料。漿料看上去含有一些增稠的沉降固體，但量筒上部沒有看到清澈的水。類似于中等硅化學(xué)試劑劑量下的ST/GC-02，漿料中有界面，但界面在量筒中所處的液位相當(dāng)不同。上部290毫升顏色較淺，并且看上去比下部1710毫升含有更少的懸浮固體?？紤]到重量和體積，量筒上部和下部的金量更接近未加硅化學(xué)試劑的基準(zhǔn)測試而不是中等試劑劑量測試。實(shí)施例2第二階段的測試包括重復(fù)不加硅化學(xué)試劑的基準(zhǔn)測試，重復(fù)20000ppm劑量測試， 以及歸入20000ppm測試組的硅化學(xué)劑量系列，試圖確定最佳劑量范圍。混合階段I包含20重量％斑脫土和80重量％石英砂粉的1000克測試樣，分成 500克的測試樣，用于階段II的測試。另外，因?yàn)樾枰嗟?00克測試樣，按與階段I相同的方式新制備一批合成黏土，即利用80重量％的石英砂粉(約100%通過150目篩)和 20重量％的哈里伯頓Expanda斑脫土 /水凝膠(約100%通過200目篩)，然后用搖床混合，分成八份500克測試樣。
再采購細(xì)(-100目)沖積礦金濃縮物，并用200目篩再過篩，進(jìn)行磁分離，以除去常與沖積礦濃縮物伴生的磁鐵礦，然后進(jìn)行淘洗，以除去可能存在的二氧化硅及其它比重較低的礦物。這樣做的目的是獲得盡可能純凈的金粉產(chǎn)品。在微量天平上稱取幾份金粉， 代表約0. 40盎司/噸金每500克測試樣(約6. 875毫克)。采用與階段I測試相同的冶金測試程序進(jìn)行六(6)項(xiàng)系列測試。一項(xiàng)測試不加試齊U，作為對階段I基準(zhǔn)測試ST/GC-01的重復(fù)，以確保所加金粉均勻分散在整個(gè)漿料中，而不會沉降到量筒底部。第二項(xiàng)驗(yàn)證試驗(yàn)在20000ppm的硅化學(xué)試劑劑量下進(jìn)行，作為對階段I 測試ST/GC-02的重復(fù)，以證實(shí)測試程序和結(jié)果的可重現(xiàn)性。進(jìn)行另四⑷項(xiàng)歸入20000ppm 硅化學(xué)試劑劑量測試組的測試，從而能夠比較沉降固體中的金回收率與試劑劑量，確定最佳硅化學(xué)試劑劑量范圍。同組測試系列中的劑量是10000ppm、15000ppm、25000ppm和 30000ppm(兩個(gè)劑量高于20000ppm，兩個(gè)劑量低于20000ppm)。將50克合成黏土測試樣加入裝有部分水的2000毫升量筒中。手工劇烈攪拌漿料， 直至獲得均勻漿料。除了重復(fù)不加試劑的基準(zhǔn)測試外，按規(guī)定的劑量將硅化學(xué)試劑加入均勻漿料。再次攪拌漿料，直至硅化學(xué)試劑充分混合?，F(xiàn)在加入細(xì)金粉，并再加水，使?jié){料體積達(dá)到2000毫升。再次攪拌漿料，直至細(xì)金粉充分混合。讓六(6)只量筒中含有不同劑量的硅化學(xué)試劑或者不含硅化學(xué)試劑的漿料沉降M小時(shí)。在沉降結(jié)束時(shí)，通過真空從量筒中虹吸出上部80% (1600毫升)的沉降漿料。將下部20% GOO毫升)的沉降漿料從量筒中倒出并洗滌。來自量筒上部和下部的漿料分開處理，處理方式相同。利用阿基米德螺旋機(jī)(戈德金尼公司)對漿料進(jìn)行重力濃縮，試圖將所有或大部分金集中為可作整體分析的較小的重量，從而最大程度減小“碎塊效應(yīng)”。對螺旋機(jī)濃縮物和螺旋機(jī)尾料進(jìn)行過濾、用烘箱烘干和稱重。濃縮物不粉化。對來自量筒上段和下段的整個(gè)濃縮物進(jìn)行火法試金分析。對來自量筒上段和下段的螺旋機(jī)尾料進(jìn)行粉化， 并進(jìn)行三重火法試金分析(三份一分析噸樣品，每分析噸樣品重29. 166克)。下面表2列出了在使用硅化學(xué)試劑和不使用硅化學(xué)試劑的情況下遞增沉降固體測試的選擇性沉降和重力濃縮的結(jié)果。為了作比較的目的，表中包含階段I測試方案中的結(jié)果。表2階段I和II測試結(jié)果匯總
權(quán)利要求
1.一種從含金屬的脈石材料中提取金屬的方法，所述方法包括使所述含金屬的脈石材料接觸水性硅溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述脈石材料是黏土。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬是貴金屬。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬是金。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性硅溶液的濃度至少為0.5%。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性硅溶液的濃度至少為1.0%。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性硅溶液的濃度至少為2.0%。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性硅溶液的濃度至少為3.0%。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性硅溶液的濃度至少為10.0%。
10.一種從含金屬的脈石材料中提取金屬的方法，所述方法包括 使所述含金屬的脈石材料在容器中接觸水性硅溶液；攪拌容器中的所述脈石材料和水性硅溶液； 使所述脈石材料中包含的金屬沉降到容器底部；以及從容器底部回收所述金屬。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述脈石材料是黏土。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述金屬是貴金屬。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述金屬是金。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述水性硅溶液的濃度至少為0.5%。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述水性硅溶液的濃度至少為1.0%。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述水性硅溶液的濃度至少為2.0%。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述水性硅溶液的濃度至少為3.0%。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述水性硅溶液的濃度至少為10.0%。
全文摘要
本發(fā)明一般涉及通過使氫氧化鈉、水和金屬硅反應(yīng)形成的制劑，該制劑具有獨(dú)特的性質(zhì)和許多用途。本發(fā)明還涉及用硅化學(xué)物質(zhì)的稀溶液從黏土及其它脈石材料中分離細(xì)粒金及其它貴金屬。本發(fā)明還涉及硅化學(xué)物質(zhì)的稀溶液結(jié)合振動臺、濃縮機(jī)、洗滌塔、旋液分離器和離心機(jī)等設(shè)備的應(yīng)用，幫助從黏土及其它脈石材料中分離細(xì)粒金及其它貴金屬。
文檔編號C22B11/00GK102575316SQ201080041938
公開日2012年7月11日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者E·B·埃勒吉, G·斯塔普勒頓 申請人:硅解決方案有限公司