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Publication number: BE397000A
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Description


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  Procédé d'extraction de métaux de leurs minerais. 



   La présente invention se rapporte à un procédé, qui s'est développé de mon procédé d'extraction de métaux de minerais bitumineux par traitement à chaud à l'abri de l'air et de mon procédé d'extraction de métaux de minerais sulfureux par traitement à chaud en présence d'hydrocarbures solides, liquides ou gazeux et à l'abri de l'air. En effet, on a constaté, dans les travaux d'amélioration de ces procédés que sous certaines sup positions on obtient aussi, sans l'action des gaz développés du bitume ou d'autres gaz, la libération des métaux de leurs com binaisons, en soumettant les minerais dans un milieu gazeux inerte à un traitement à chaud à l'abri de l'air.

   On parvient à extraire les métaux de minerais sulfureux ou   arsenieux   sous forme de métaux natifs et à les rassembler en particules grossières, susceptibles d'être facilement traitées, à condition qu'il existe dans le minerai une certaine quantité de fer, soit sous forme de minerai sulfuré de cuivre et de fer, soit sous forme de pyrite ou de sulfure de fer simple (pyrrhotine) ou encore 

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 sous forme d'oxydes de fer ou de fer métallique. A cet effet, le minerai ferrugineux plus ou moins finement granuleux est soumis pendant plusieurs heures à un traitement à chaud à l'abri de l'air dans un gaz inerte ou encore dans un gaz inerte mélangé d'un gaz combustible, tel que de l'hydrocarbure, de l'oxyde de carbone ou de tout. autre gaz analogue. 



   On a également constaté que non seulement des courants de gaz inerte ou des courants de gaz inerte mélangés de gaz réducteurs conviennent pour le processus, mais qu'encore on peut utiliser pour celui-ci tout autre gaz non oxydant. Dans l'emploi de tels gaz, c'est également la présence d'oxydes de fer, de fer métallique ou autre analogue, qui produit en première ligne un effet dessoufrant. Comme gaz réducteurs, on a trouvé entre autres que l'oxyde de carbone, l'hydrogène, le gaz d'éclairage, le gaz à l'eau ou des mélanges de ces gaz, etc., ou encore des gaz réducteurs mélangés de vapeur d'eau, conviennent très bien.

   Dans le cas de chalcosine, qui était mélangée avec des oxydes de fer, la production de cuivre métallique était, à conditions égales, dans l'emploi de cesgaz la même que dans l'utilisation d'un courant de gaz inerte, ou d'un courant de gaz inerte mélangé d'un gaz réducteur. Fréquemment on peut se procurer des gaz réducteurs plus facilement et à meilleur marché que des gaz inertes ou des mélanges de ceux-ci avec des gaz réducteurs. Il est vrai qu'ils produisent aussi sans addition de fer un effet dessoufrant, mais alors des quantités de gaz notablement plus grandes et des périodes d'action beaucoup plus longues ou bien des températures sensiblement plus élevées sont indispensables.

   Par exemple, de la chalcosine, qui a été soumise à un courant de gaz d'éclairage et de vapeur d'eau de 12 1. de gaz/heure et de 125 cm3 d'eau/ heure pendant 2 heures à une température de 600 , donne seulement 0,9 % de cuivre métallique, et en utilisant les quantités de gaz et de vapeur d'eau doubles pendant le même temps et à la même température, seulement 3,7 % de cuivre. 



   Si on mélange la même quantité ds chalcosine avec des oxydes 

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 de fer dans la proportion de 1 : 1, toutes autres conditions restant égales, il se formera en deux heures, dans le traitement à 600  dans le courant de gaz d'éclairage et de vapeur d'eau de 12 1. de gaz/heure et de 125 cm3 d'eau/heure, déjà 65,2   %   de cuivre métallique. Comme les gaz réducteurs pour ce procédé sont très peu consommés, ils pourront être employés à plusieurs reprises, au besoin en les débarrassant chaque fois de l'anhydride sulfureux ou de   l'hydrogène   sulfuré, qui ne représente qu'un faible pourcentage de la teneur en cuivre initiale du minerai.

   Les meilleurs résultats sont obtenus à des tempéra tures qui se trouvent dans le voisinage de 600 , et par un traitement ultérieur à des températures allant jusqu'à 800 , mais les réactions ont lieu aussi à des températures moins élevées. 



  Lestempératures ne doivent pas être pousséesjusqu'aux points de fusion des minerais respectifs ou des présents mélanges eutectiques. On a proposé de produire la dissociation du sulfure d'antimoine (antimonite) dans des fours fermés à des températures de 1500 , de telle sorte que les vapeurs de soufre s'échappent et que l'antimoine séparé revient dans la chambre de dissociation. 



  Il est en outre connu de décomposer des pyrites ou d'autres minerais sulfureux en leurs composants dans des gaz inertes, en les chauffant à destempératures de fusion de 1500 à   2000  .   Il est connu aussi de faire fondre de la matte de cuivre partiellement grillée ou du minerai de cuivre avec de l'acide silicique, et d'obtenir ainsi un régule de cuivre enrichi, le fer devant alors dessoufrer le sulfure de plomb pour former un silicate double de plomb et de fer. Par opposition à ceci, le présent procédé représente un perfectionnement essentiel, vu que tous les procédés connus travaillent avec des températures sensiblement plus élevées et des charges de four liquides. 



   Le procédé convient pour tous genres de minerais, notamment aussi pour des minerais de cuivre sulfureux, qui renferment en outre des métaux précieux, tels que l'or et l'argent. Dans de tels mineraisd'or, d'argent et de cuivre, l'influence exercée 

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 sur la teneur en or et en argent se manifeste aussi d'une façon particulièrement favorable. Entre autres minerais, on a aussi traité des minerais de la mine de Boliden en Suède avec le meil- leur résultat. Les minerais se composaient de pyrite et de mis- pickel aurifères et argentifères, tandis que le cuivre y existait sous forme de chalcopyrite. La composition du minerai était la suivante : 41,3% S, 1,88 % Cu,   4,15 %   As, 32 g/t Ag et 4 g/t Au. 



  Ce minerai était d'abord soumis à un traitement à chaud dans un courant d'azote à 600  C pendant 6 heures, et ensuite pendant 4 heures au même traitement à une température de 800  . Alors que dans le minerai initial aucun métal précieux n'était visible sous le microscope, on pouvait reconnaître dans la matière traitée à chaud aprèsune durée d'essai de 10 heures, tout aussi bien qu'a- près une durée d'essai de 6 heures, des particules grossières d'or natif et d'argent natif. La teneur en cuivre était, dans le traitement à 600 , aussi en majeure partie libérée comme métal, mais une partie en restait combinée à   600    sous forme de chalco- sine.

   Dans le traitement ultérieur à 800 , cette chalcosine était également décomposée en majeure partie, et il se formait du cuivre natif, tandis que les particules de métaux précieux devenaient      de plus en plus grosses. 



   Le procédé peut aussi être appliqué à des minerais qui ne renferment pas ou très peu de fer. Il est alors nécessaire d'a- jouter le fer sous forme de fer métallique ou d'oxydesde fer ou d'autres substances, pour lesquelles le soufre a, aux températures employées, une plus grande affinité que pour les métaux à extrai- re, ou bien encore du sulfure de fer. On parvient à extraire de la chalcosine, qui ne subit aucune altération dans le chauffage à l'abri de l'air, par addition de poudre de fer ou de poudre d'oxydes de fer, la totalité ou la majeure partie du cuivre à l'état de métal. Le soufre dégagé se dépose sous forme de soufre élémentaire ou se combine avec le fer. Si l'on utilise des oxydes de fer il y aura aussi un dégagement d'anhydride sulfureux.

   Le procédé peut aussi être combiné avec mon procédé d'extraction de 

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 métaux de minerais bitumineux par chauffage de ceux-ci à l'abri de l'air. Le résultat en est que les gaz dégagés du bitume ou d'autres gaz ne doivent être employés que partiellement pour dessoufrer ou désarseniquer les minerais, tandis que la majeure partie des métaux est déjà libérée sans l'influence de ces gaz. 



   Dans le traitement de bornite artificielle ou naturelle dans un courant d'azote, comme d'ailleurs aussi dans un courant de gaz d'éclairage et de vapeur d'eau, on a constaté tout d'abord que la bornite n'est plus constante à des températures au-dessus de 600 , mais qu'elle est décomposée en cuivre métallique et en chalcosine. De la bornite artificielle, dans laquelle étaient combinés 98 % de Cu sous forme de Cu3 FeS3 0,7 % de Cu sous forme de Ou? S 0,3 % de cuivre métallique et 1 % de Cu sous forme de Cu FeS2, et qui ne renfermait aucun autre élément constitutif, on obtenait après une heure de traitement du minerai finement granuleux dans un creuset en porcelaine et dans un courant d'azote, la libération de 26, 9   %   de Cu métallique. 2,6% en poids du Cu n'étaient plus combinés que sous la forme de bornite et 70,5 % sous la forme de chalcosine.

   La réaction est accélérée en mélangeant à la bornite du fer métallique finement divisé. De la bornite du genre indiqué ci-dessus, mélangée avec du fer métallique dans la proportion de 1 : 1, donnait déjà après deux heures de traitement dans le creuset de porcelaine et dans un courant d'azote, 55 % de cuivre comme métal. (La chalcosine seule n'est pas décomposée, comme il est indiqué d'ailleurs aussi dans la Revue "   Metall   und Erz ", année 1932, page 112, en la chauffant dans un gaz inerte jusqu'à une température de 1310 ). 



   De la bornite naturelle, composée de 70 % de Cu3 FeS3,   7,0 %   de Cu2 S, 13% de FeS2 et 10 % de Fe2O3, donnait après 2 heures de traitement dans un creuset de fil de laiton et dans un courant de gaz d'éclairage et de vapeur d'eau à une température de 600 ,   85,4 %   de cuivre métallique et 14,6 % de Cu sous forme de Cu2S, tandis qu'il ne restait plus de Cu3FeS3. Après 2 heures de traitement de la bornite naturelle à 600  dans un 

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 creuset en porcelaine et aans un courant ae gaz d'eciairage et de vapeur d'eau, il ne se forme que 74,4 % de cuivre métallique. 



  Après 2 heures de traitement à 800  dans le creuset en porcelaine et dans un courant de gaz d'éclairage et de vapeur d'eau, on obte- nait seulement   78,1 %   de cuivre métallique, aucune trace de borni- te et 21,9 % de Cu sous forme de Cu2 S. Il s'ensuit que l'effet du courant gazeux est avantageux pour l'obtention des réactions. 



   De la chalcosine artificielle (du sulfure de cuivre chimique- ment pur) donnait, dans le traitement avec les mêmes quantités d'un courant de gaz d'éclairage et de vapeur d'eau que dans le cas de bornite, après 2 heures seulement 0,9 % de métal, et à 800  après 2 heures seulement 19,8 % de métal. Mais si la chalcosine était mélangée avec des oxydes de fer ou du fer métallique, on obtenait des résultats sensiblement meilleurs dans le traitement même dans un gaz inerte (azote) aux   mémes   températures et pendant les mêmes périodes de traitement.

   Cu2S avec des oxydes de fer artificiels dans la proportion de 1 : 1 en mélange intime, chauffé pendant 2 heures à 600  dans un courant d'azote dans le creuset en porcelaine, donnait déjà 46,9 % de Cu comme métal, tandis que   53,1 %   restaient encore combinés sous forme de   Cu 2S.   Il n'y avait pas formation de cuivre pyriteux ou de cuivre sulfuré ferrifère. 



   Cu2S et du fer métallique finement divisé dans la propor- tion de 1 : 1, chauffés pendant 2 heures dans le creuset en por- celaine et dans un courant d'azote à 600 , donnaient 64,2 % de      Cu métallique et 55,8   %   de Cu combiné sous forme de Cu2 S. Il n'y avait pas d'échappement de soufre, mais le soufre était absorbé par le fer avec formation de sulfure de fer simple (pyrrhotine). 



  Par un traitement pendant 2 heures du même mélange à 800  dans le courant d'azote et dans le creuset en porcelaine il se formait 72 % de métal. Dans le creuset en fil de laiton, il se formait après deux heures de traitement à chaud du mélange de Cu2S et de fer métallique (proportion de   1 :   1) dans le courant d'azote à 600  déjà 99, 2 % de métal et à 800 , 95 % de métal. 



   Ici également on constate donc que l'effet du courant de 

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 gaz inerte est très important. Si l'on veut obtenir de tels effets sans courant gazeux, il, sera nécessaire de très finement diviser le mélange de minerai de cuivre et de fer, respective - ment d'oxydes de fer. Si l'on mélange, par exemple, de la chal- cosine, passant au travers du tamis de 10.000 mailles, avec du fer métallique de la même grosseur de grain dans la proportion de 1 : 1, et si l'on soumet ce mélange pendant 2 heuresà un traitement à chaud à l'abri de l'air à une température de 600  dans un milieu d'azote, il se formera déjà 80 % de cuivre métal- lique, plus finement divisé, il est vrai, que celui qui est obte- nu avec des grains plus gros en utilisant un courant gazeux. 



   Le présent procédé est également d'une importance spéciale pour des minerais arsénifères d'or, d'argent et de cuivre. Il peut être réalisé, avec des moyens simples, de telle sorte que l'arsenic est combiné en totalité ou en majeure partie avec le , fer, respectivement le sulfure de fer, tandis que les métaux utiles, tels que l'or, l'argent, le cuivre, etc. sont libérés à l'état natif. Ceci est particulièrement important pour les mine- rais du genre des minerais de   Boliden   en Suède, dont l'utilisa- tion économique suivant les procédés actuels rencontre des dif- ficultés, vu que les grandes quantités d'arsenic, formant le dé- chet, ne peuvent être travaillées. La combinaison de l'arsenic est obtenue en mélangeant aux minéraux exploités du fer sous forme d'oxydes de fer finement moulus, de fer métallique ou autre analogue.

   Au lieu de fer, on peut aussi employer d'autres substan- ces. Comme telles, l'oxyde de calcium convient par exemple. Pour de tels minerais, le traitement dans un courant d'oxyde de carbo- ne ou dans un courant d'oxyde de carbone et d'azote convient particulièrement bien. 



   On a trouvé que la température de 600  est particulièrement favorable, mais on obtient les mêmes résultats à des températu- res plus élevées et moins élevées. Toutefois il est bon d'éviter les températures auxquelles il se produit de nouveau une sulfu- ration des métaux à extraire, ce qui est le cas pour le cuivre à 

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 environ 900 . 



   Dans le traitement de minerais de Boliden, qui étaient intimement mélangés, dans la proportion de 1 : 1, avec de   l'oxy-   de de fer finement moulu et broyés à 1 mm. de grosseur de grain, il ne s'échappait en 6 heures de traitement à 600  pas d'arsenic du tout, en 10 heures de traitement, seulement de très faibles quantités, tandis que le cuivre, l'or et l'argent étaient libérés sous forme de grains métalliques grossiers. 



   Le fer peut aussi être amené en grillant une partie du minerai à fond et en l'ajoutant au minerai non grillé à fond. 



   La durée de traitement est également importante. On a constaté que par une durée de traitement trop longue, l'état d'équilibre est de nouveau influencé en sens inverse et qu'il se forme de nouveau du sulfure de cuivre. 



   Les métaux natifs libérés peuvent être préparés sans difficulté, soit par gravitation, soit par flottage, soit encore par une préparation chimique, telle que la lixiviation, etc. On parvient notamment à rassembler les petites particules de minerai, finement divisées comme des colloïdes, en particules d'une grosseur telle que leur préparation ne présente plus aucune difficulté. A ce sujet il est particulièrement important de pouvoir régler la grosseur du grain suivant la durée de traitement, de telle sorte que pour une durée de traitement plus longue, respectivement pour des températures plus élevées, il se forme des particules plus grossières. Ce fait est particulièrement important pour le traitement des métaux précieux des minerais de Boliden, qu'on ne parvenait pas à préparer jusqu'à présent.

   Comme les métaux à extraire se trouvent généralement à l'état   métalli -   que dans la matière traitée à chaud, ils peuvent être préparés sans difficulté suivant lesmêmes points de vue. 



   REVENDICATIONS. 

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Claims

1. Un procédé d'extraction de métaux en partant de minerais ferrugineux de nature sulfureuse ou arsenieuse et d'autres matiè- <Desc/Clms Page number 9> res premières analogues, dans lequel les métaux sont libérés en totalité ou en majeure partie de leurs combinaisons à l'état de métaux natifs et rassemblés en particules plus grossières, caractérisé par le fait que les minerais sont soumis à un traitement à chaud et à l'abri de l'air à des températures -qui se trouvent sensiblement au-dessous des points de fusion de ces minerais.

2. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement à chaud s'effectue dans un courant de gaz inerte, par exemple d'azote.

3. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement à chaud s'effectue dans un courant de gaz inerte, par exemple d'azote, mélangé avec un gaz combustible, par exemple du gaz d'éclairage.

4. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement à chaud s'effectue dans un gaz inerte mélangé avec du gaz d'éclairage et de la vapeur d'eau.

5. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement à chaud s'effectue dans un courant de gaz inerte, par exemple de l'azote, mélangé avec de l'oxyde de carbone. - 6. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement à chaud s'effectue dans un courant d'hydrocarbure, mélangé avec des gaz suivant les revendications 2 à 5.

7. Un procédé suivant les revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que du fer métallique ou des oxydes de fer sont ajoutés, dans le cas où le minerai ne renferme pas lui-même du fer ou des combinaisons de fer en quantités suffisantes.

8. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement à chaud s'effectue dans des courants de gaz réducteurs.

9. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement à chaud s'effectue dans un courant <Desc/Clms Page number 10> d'oxyde de carbone.

10. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement à chaud s'effectue dans un courant d'hydrogène.

11. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement à chaud s'effectue dans un courant de gaz d'éclairage.

12. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement à chaud s'effectue dans un courant de gaz à l'eau.

13. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement à chaud s'effectue dans un courant gazeux, formé par un mélange des gaz mentionnés dans les revendications 9 à 12.

14. Un procédé suivant les revendications 8 à 13, caractérisé par le fait que le traitement à chaud s'effectue dans un courant gazeux suivant les revendications 8 à 13, mélangé avec de la vapeur d'eau.

15. Un procédé suivant les revendications 8 à 14, caractérisé par le fait que du fer métallique, des oxydes de fer ou autres analogues sont ajoutés, dans le cas où le minerai ne renferme pas lui-même du fer ou une combinaison de fer en quantité suffisante.

16. Un procédé suivant les revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que le traitement à chaud s'effectue avec addition de fer ou d'oxydes de fer finement moulue en quantités telles que non seulement la majeure partie du soufre, mais aussi de l'arsenic se combine avec ce fer.

17. Un procédé suivant les revendications 1 à 16, caracté- risé par le fait qu'une partie du minerai grillé à fond et à l'état finement moulu est soumise au traitement à chaud avec du minerai non grillé.