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Brevet d'invention.
Procédé pour la dépuration du cuivre de cémentation et d'autres qualités de cuivre subdivise.
La présente invention est relative à un nouveau procédé spé- étalement étudié pour l'élimination de toutes les impuretés so- lubles dans des acides convenables, existant dans le cuivre ob- tenu par cémentation, dit "cément de cuivre" et dans d'autres qualités de cuivre plus ou moins subdivisé et oxydé, afin de fournir les dites matières dans l'état de pureté nécessaire pour la fabrication des composés de cuivre.
Lorsqu'on sépare le cui- vre des solutions cuprifères par le fer ou autre métal, on ob- tient ce que l'on appelle le "cément de cuivre" qui est tou- jours mêlé à des impuretés qui en empêchent l'emploi direct pour la production des composés commerciaux du cuivre, par exem- ple du sulfate de cuivre à 98-99. Le titre en cuivre du cé- ment de cuivre varie de 20 à 92% et les impuretés qu'il contient varient elles aussi dans de larges limites quant au pourcentage et à la qualités
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Le procédé objet de la présente invention peut être employé pour toute qualité de cuivre de cémentation,
pendant une phase quelconque de la fabrication et il peut aussi être employé pour d'autres qualités de cuivre où le métal se présente en particu- les plus ou moins petites accompagnées par des impuretés en quan- tité et qualité variables, comme par exemple dans le sable de cuivre natif appelé "cuivre ou minerai de Corocoro" dont la te- neur en cuivre dans le produit commercial est parfois seulement de 40%
Dans le procédé suivant l'invention, la réduction des oxydes se fait en chauffant le cuivre de cémentation mélangé avec de la poudre de charbon ou avec des substances pouvant se carboni- ser;
ou bien dans une atmosphère d'oxyde de carbone ou d'hydro- gène, le chauffage étant fait à une température non supérieure à oelle où commence à se produire une décomposition sensible des sulfates de fer, et qui correspond à la chaleur rouge nais- sant (500 à 5500 C). Les meilleures conditions du traitement correspondent à des températures inférieures à 200 0, avec un chauffage lent pour éviter l'incandescence du métal et la forma- tion de sesquioxyde de fer, qui devient d'autant plus réfractai- re à l'action dissolvante des acides, que la température à la- quelle il a été soumis était élevée.
L'oxyde de carbone (CO) réduit les oxydes contenus dans le cément de cuivre* bien plus facilement et rapidement que l'hy- drogéne agissant dans de mêmes conditions; et la pression favori- se cette réduction permettant ainsi de réduire la température de réaction.
Pendant le chauffage du 'cément de cuivre" mélangé avec de la poudre de charbon, les oxydes de cuivre qui il contient sont réduits avec formation d'oxyde de carbone qui reste occlus dans la masse solide résultante. Le cuivre devient poreux et perméable aux liquides employés comme dissolvants des impuretés que l'on veut éliminer.
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Après le dit traitement la masse de cuivre ainsi obtenue est plongée dans une solution danhydride sulfureux SO2 à 3 - 6%; on la laisse en contact de l'anhydride sulfureux pendant 24 à
36 heures.
Ensuite on lave abondamment la masse de cuivre par une nouvelle solution d'anhydride sulfureux dans l'eau ou de bisul- fate de soude, ou bien avec de l'acide sulfurique ou chlorydrique dilués. Pour quelques types de cuivre de cémentation l'addition de chlorure de sodium favorise l'action dissolvante des dits ré- actifs sur les impuretés à éliminer.
Les avantages qu'on réalise en appliquant le procédé selon la présente invention peuvent être divisés en deux groupes: le premier relatif à la simplification du procédé hydrométallurgi- que usuel, et l'autre relatif à la réduction du prix de revient du traitement.
Au premier groupe appartient l'avantage de l'élimination complète de plusieurs manipulations métallurgiques longues et coûteuses, et des pertes toujours sensibles de métal dans les scories de refus* Avec le nouveau procédé on n'a ni pertes de métal ni des boues, tout en obtenant du cuivre aussi.pur que le cuivre en grenailles qu'on emploie dans la fabrication du sulfate de cuivre. Les solutions cuprifères obtenues par simple disso- lution du cément dépuré n'exigent pas d'opérations ultérieures tendant à obtenir un degré supérieur de pureté, comme il arrive pour les autres procédés similaires qui emploient des matières impures et ainsi la fusion d'affinage du cuivre se trouve éli- minée.
Au deuxième groupe appartiennent les avantages de l'absence d'opérations de raffinage du cuivre, de la reprise des scories et de l'élimination des traitements chimiques des solutions de cuivre. Ces avantages permettent une remarquable économie dans le prix total de revient des transformations du cuivre de cémen- tation en des composés commerciaux de cuivre à haut degré de pureté, @
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Le procédé selon la présente invention, qu'on vient d'ex- poser de façon générique, peut-être, par exemple, réalisé en traitant des céments de cuivre, produits par les méthodes or-
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dinaires de l'hydrométallurgle, de la fagon suivante:
a) Le cément de cuivre sec est broyé et mêlé avec 5-10% de poudre de charbon, le dit mélange étant ensuite chauffé à la chaleur rouge naissant dans un four convenable et puis refroi- di hors du contact de l'air ou par immersion rapide dans l'eau. b) La masse de cuivre réduite par la dite opération est plongée dans une solution d'anhydride sulfureux à 3 - 6% de SO2 et laissée en contact avec cette dernière pendant 24 à 48 heures.
c) La solution d'anhydride sulfureux est remplacée par une solution à 10-20% de bisulfate de soude, et la masse, après 12-24 heures de contact avec la dite solution, est abondamment lavée l'eau. d) Lorsque le cément de cuivre contient de l'arsenic ou de l'antimoine, la masse, après l'opération a) est chauffée au rou- ge au contact de l'air, en ajoutant plus ou moins de carbonate de soude pour faciliter l'élimination des composés volatils.
Les opérations et les réactifs indiqués ci-dessus ont été cités à titre d'exemple, l'invention n'est par conséquent pas limitée à l'emploi de ces derniers, les mêmes résultats - c-à-d. la séparation complète des éléments qui empêcheraient d'obtenir en partant du cuivre de cément des composés pratiquement purs pouvant être obtenus par d'autres moyens, pourvu qu'on suive dans les traitements les principes fondamentaux de l'invention exposée ci-dessus.
On doit remarquer que la variété considérable de composition des céments, tels qu'ils sont produits par l'hydrométallurgie du cuivre, permet en quelques cas l'élimination d'une ou de plu- sieurs des opérations, décrites.
Par exemple, les céments ne contenant pas d'oxyde cuivrique (CuO) ou qui en contiennent en de très petites quantités, n'exi-
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gent pas le traitement de réduction au four opération a).
Ceux qui ne contiennent pas ou presque pas d'arsenic et d'anti- moine n'exigent pas d'être chauffés au rouge, comme à l'opéra- tion d). Le bisulfate de soude, dans l'opération c) peut être remplacé par de nouvelles solutions de SO2 ou bien par d'autres solutions acides plus moins concentrées selon la nature de l'aci- de et d'après la composition et la structure du cément de cuivre.
La réduction du cément peut aussi être réalisée par de l'o- xyde de carbone ou par de l'hydrogène à l'état gazeux, sous pres- sion, ce qui permet d'opérer à des températures inférieures à celles indiquées, avec l'avantage de maintenir les impuretés sous une forme plus facilement soluble
Au charbon à mélanger avec le cuivre cémenté on peut aussi substituer de la sciure de bois ou toute autre substance réduc- trice employée dans l'industrie (naphte,, goudron, etc..).
De nombreuses variations et modifications peuvent être ap- portées au procédé qu'on vient de décrire,sans que l'on sorte pour cela des caractéristiques de l'invention.
R é s u m é.
En résumé l'invention concerner
1. un procédé pour la dépuration du cuivre de cémentation ou d'autres qualités de cuivre subdivisé, caractérisé par les opérations suivantes successives: désoxydation initiale du cui- vre de démentation désséché par chauffage en présence d'un corps réducteur convenable, avec refroidissement rapide de la masse hors du contact de l'air, ce refroidissement étant obtenu par exemple par immersion rapide dans l'eau, immersion successive de la masse réduite dans un bain dissolvant les impuretés du cuivre cémenté, lavage consécutif et répété de la masse dépurée par une solution convenable, et enfin par l'eau.
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Patent.
Process for the depuration of carburizing copper and other grades of subdivided copper.
The present invention relates to a new process specially studied for the elimination of all impurities soluble in suitable acids, existing in copper obtained by cementation, known as "copper cement" and in others. qualities of copper more or less subdivided and oxidized, in order to provide the said materials in the state of purity necessary for the manufacture of copper compounds.
When the copper is separated from the copper solutions by iron or other metal, what is called the "copper cement" is obtained which is always mixed with impurities which prevent direct use. for the production of commercial copper compounds, eg 98-99 copper sulphate. The copper content of the copper cement varies from 20 to 92% and the impurities which it contains also vary within wide limits as to the percentage and the quality.
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The process which is the subject of the present invention can be used for any quality of cementation copper,
during any phase of the manufacture and it can also be used for other grades of copper where the metal is present in particular more or less small accompanied by impurities in variable quantity and quality, as for example in the native copper sand called "copper or Corocoro ore", the copper content of which in the commercial product is sometimes only 40%
In the process according to the invention, the reduction of the oxides is carried out by heating the carburizing copper mixed with carbon powder or with substances which can carbonize;
or else in an atmosphere of carbon monoxide or of hydrogen, the heating being done at a temperature not higher than where a substantial decomposition of the sulphates of iron begins to take place, and which corresponds to the red heat born. health (500 to 5500 C). The best treatment conditions correspond to temperatures below 200 0, with slow heating to prevent the incandescence of the metal and the formation of iron sesquioxide, which becomes all the more refractory to the solvent action of the metals. acids, that the temperature to which it was subjected was high.
Carbon monoxide (CO) reduces the oxides contained in the copper cement * much more easily and rapidly than hydrogen acting under the same conditions; and the pressure promotes this reduction thereby allowing the reaction temperature to be reduced.
During the heating of the 'copper cement' mixed with carbon powder, the copper oxides which it contains are reduced with the formation of carbon monoxide which remains occluded in the resulting solid mass. The copper becomes porous and permeable to liquids. used as solvents for the impurities to be eliminated.
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After said treatment, the mass of copper thus obtained is immersed in a sulfur dioxide solution SO2 at 3 - 6%; it is left in contact with sulfur dioxide for 24 to
36 hours.
Then the copper mass is washed abundantly with a new solution of sulfur dioxide in water or sodium bisulfate, or else with dilute sulfuric or hydrochloric acid. For some types of carburizing copper, the addition of sodium chloride promotes the dissolving action of the said reagents on the impurities to be eliminated.
The advantages which are achieved by applying the process according to the present invention can be divided into two groups: the first relating to the simplification of the usual hydrometallurgical process, and the other relating to the reduction in the cost price of the treatment.
To the first group belongs the advantage of the complete elimination of several long and expensive metallurgical manipulations, and of the always appreciable losses of metal in the reject slag * With the new process there is no loss of metal nor of sludge, all by obtaining copper as pure as the copper in pellets which are employed in the manufacture of copper sulphate. The copper solutions obtained by simple dissolving of the purified cement do not require subsequent operations tending to obtain a higher degree of purity, as happens with other similar processes which use impure materials and thus the smelting of refining. copper is eliminated.
To the second group belong the advantages of the absence of copper refining operations, the recovery of slag and the elimination of chemical treatments of copper solutions. These advantages allow a remarkable saving in the total cost of the transformation of cementing copper into commercial copper compounds with a high degree of purity, @
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The process according to the present invention, which has just been described generically, perhaps, for example, carried out by treating copper cements, produced by the gold methods.
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of hydrometallurgy, as follows:
a) The dry copper cement is ground and mixed with 5-10% charcoal powder, the said mixture then being heated with red heat originating in a suitable furnace and then cooled out of contact with air or by rapid immersion in water. b) The mass of copper reduced by the said operation is immersed in a sulfur dioxide solution at 3 - 6% SO2 and left in contact with the latter for 24 to 48 hours.
c) The sulfur dioxide solution is replaced by a 10-20% solution of sodium bisulphate, and the mass, after 12-24 hours of contact with said solution, is washed thoroughly with water. d) When the copper cement contains arsenic or antimony, the mass, after operation a) is heated to red in contact with air, adding more or less sodium carbonate to facilitate the removal of volatile compounds.
The operations and reagents indicated above have been cited by way of example, the invention is therefore not limited to the use of the latter, the same results - i.e. the complete separation of the elements which would prevent obtaining, starting from the cement copper, practically pure compounds which can be obtained by other means, provided that the fundamental principles of the invention set out above are followed in the treatments.
It should be noted that the considerable variety of composition of the cements, as produced by the hydrometallurgy of copper, allows in some cases the elimination of one or more of the operations described.
For example, cements which do not contain cupric oxide (CuO) or which contain it in very small amounts, do not
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gent not the reduction treatment in the oven operation a).
Those which contain little or no arsenic and antimony do not need to be red-hot, as in operation d). The sodium bisulphate, in step c) can be replaced by new solutions of SO2 or by other more less concentrated acid solutions depending on the nature of the acid and the composition and structure of the acid. copper cement.
The reduction of the cement can also be carried out by carbon oxide or by hydrogen in the gaseous state, under pressure, which makes it possible to operate at temperatures lower than those indicated, with l 'advantage of keeping impurities in a more easily soluble form
The charcoal to be mixed with the cemented copper can also be substituted with sawdust or any other reducing substance used in industry (naphtha, tar, etc.).
Numerous variations and modifications can be made to the process which has just been described, without departing from the characteristics of the invention.
Summary.
In summary, the invention concerns
1. a process for the depuration of carburizing copper or other grades of subdivided copper, characterized by the following successive operations: initial deoxidation of the desiccated dementation copper by heating in the presence of a suitable reducing body, with rapid cooling of the mass out of contact with air, this cooling being obtained for example by rapid immersion in water, successive immersion of the reduced mass in a bath dissolving the impurities of the cemented copper, consecutive and repeated washing of the mass purified by a suitable solution, and finally by water.
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