PL198247B1 - Sposób ekstrakcji metalu nieszlachetnego z rudy lub koncentratu - Google Patents

Abstract

1. Sposób ekstrakcji metalu nieszlachetnego z rudy lub koncentratu zawieraj acego mied z i me- tal nieszlachetny, w którym: poddaje si e rud e lub koncentrat utlenianiu ci snieniowemu w temperaturze od 115°C do 175°C w obecno sci tlenu i roztworu kwasowego zawieraj acego jony halogenkowe i siarczanowe do otrzyma- nia roztworu produktu zawieraj acego mied z i metal nieszlachetny, poddaje si e roztwór produktu procesowi ekstrakcji miedzi dla odzyskania miedzi z roztworu, i zawraca si e roztwór produktu zawieraj acy wymieniony metal nieszlachetny, po odzyskaniu mie- dzi, do utleniania ci snieniowego, znamienny tym, ze przeprowadza si e zwi ekszanie ilo sci metalu nieszlachetnego w roztworze produktu i otrzymuje si e st ezony roztwór produktu, oraz odzyskuje si e metal nieszlachetny ze stezonego roztworu produktu. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób ekstrakcji metalu nieszlachetnego z rudy lub koncentratu zawierającego miedź i metal nieszlachetny taki jak Ni, Co i Zn.

Z internetowego artykułu zatytułowanego „Sposób równoczesnego ługowania i odzyskiwania złota, platynowców i metali nieszlachetnych z rud i koncentratów” Fleming, Ferron, Dreisinger i O'Kane, z dnia 16 marca 2000, znany jest sposób ługowania ciśnieniowego ze strumienia zasilającego zawierającego metale grupy platynowców, w którym koncentrat poddaje się utlenianiu ciśnieniowemu w obecności tlenu i roztworu kwasowego zawierającego jony chlorkowe i siarczanowe w autoklawie w temperaturze 220°C.

Sposób według wynalazku dotyczy ekstrakcji metalu nieszlachetnego z rudy lub koncentratu zawierającego miedź i metal nieszlachetny, i polega na tym, że:

poddaje się rudę lub koncentrat utlenianiu ciśnieniowemu w temperaturze od 115°C do 175°C w obecności tlenu i roztworu kwasowego zawierającego jony halogenkowe i siarczanowe do otrzymania roztworu produktu zawierającego miedź i metal nieszlachetny, poddaje się roztwór produktu procesowi ekstrakcji miedzi dla odzyskania miedzi z roztworu, zawraca się roztwór produktu zawierający wymieniony metal nieszlachetny, po odzyskaniu miedzi, do utleniania ciśnieniowego, i korzystnie przeprowadza się zwiększanie ilości metalu nieszlachetnego w roztworze produktu otrzymując stężony roztwór produktu, oraz odzyskuje się metal nieszlachetny ze stężonego roztworu produktu.

Metal nieszlachetny jest z grupy obejmującej Ni, Co i Zn.

W procesie ekstrakcji miedzi korzystnie poddaje się roztwór produktu ekstrakcji rozpuszczalnikowej miedzi i otrzymuje stężony roztwór miedzi i rafinatu zawierający wymieniony metal nieszlachetny, a roztwór produktu zawracany do utleniania ciśnieniowego zawiera wymieniony rafinat.

Jako halogenek stosuje się korzystnie chlorek lub bromek.

Metal nieszlachetny odzyskuje się ze strumienia rozdzielonego pobranego ze stężonego roztworu produktu, oraz korzystnie odzyskiwanie metalu nieszlachetnego z rozdzielonego strumienia przeprowadza się przez poddanie rozdzielonego strumienia neutralizacji.

Zwiększanie zawartości metalu nieszlachetnego w roztworze produktu prowadzi się dopóty, aż wymieniony metal nieszlachetny osiągnie stężenie równowagowe.

Korzystnie, koncentrat zawiera Cu i Ni w stosunku od 20:1 do 2:1, bardziej korzystnie w stosunku od 7:1 do 5:1.

Sposób według wynalazku może dalej obejmować etap, w którym powoduje się spadek pH roztworu kwaśnego poniżej wartości 2 podczas utleniania ciśnieniowego, lub w którym powoduje się spadek pH roztworu kwaśnego do wartości 1 lub poniżej podczas utleniania ciśnieniowego.

Korzystnie, utlenianie ciśnieniowe prowadzi się w obecności środka powierzchniowo czynnego, dla obniżenia lepkości ciekłej siarki pierwiastkowej tworzącej się podczas utleniania ciśnieniowego.

Koncentrat stosowany w sposobie według wynalazku może być koncentratem siarczku miedzi o niskiej zawartości metali nieszlachetnych takich jak Ni (zaledwie do około 0,1%), Co (zaledwie do około 0,03%) i Zn (zaledwie do około 1%).

Przedmiot wynalazku w korzystnych przykładach wykonania został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przestawia technologiczny schemat przepływowy hydrometalurgicznego procesu ekstrakcji metali z rudy lub koncentratu siarczkowego, fig. 2 przedstawia schemat przepływowy innego wykonania procesu z fig. 1, a fig. 3 przedstawia jeszcze inne wykonanie procesu z fig. 1.

Na fig. 1 oznaczenie cyfrowe 10 ogólnie wskazuje hydrometalurgiczny proces ekstrakcji metali nieszlachetnych z rudy lub koncentratu siarczkowego. Proces 10 obejmuje etap 12 utleniania ciśnieniowego, etap 14 ekstrakcji rozpuszczalnikowej miedzi, etap 16 odparowania i etap 18 elektrolitycznego odzyskiwania miedzi.

Przed etapem 12 utleniania ciśnieniowego, koncentrat metalu nieszlachetnego najpierw poddaje się przemieleniu 22 dla zmniejszenia wielkości cząstek. Podczas mielenia koncentrat miesza się z wodą do utworzenia zawiesiny koncentratu, którą wprowadza się do etapu 12 utleniania ciśnieniowego.

PL 198 247 B1

Koncentrat poddaje się utlenianiu ciśnieniowemu 12 w autoklawie w obecności kwaśnego roztworu zawierającego siarczan i chlorek.

Ilość H2SO4 wprowadzonego do utleniania ciśnieniowego 12 jest wystarczająca aby doprowadzić pH roztworu w autoklawie do wartości poniżej 2, korzystnie 1 lub niżej. Przy niskim pH miedź, nikiel, cynk i kobalt (i inne metale o ile są obecne w koncentracie) są ługowane do fazy ciekłej podczas utleniania ciśnieniowego 12 i praktycznie żaden nie przechodzi do fazy stałej w postaci stałych soli zasadowych, takich jak zasadowy siarczan miedzi.

Stwierdzono, że pozwolenie aby pH roztworu w utlenianiu ciśnieniowym 12 spadło do wartości poniżej 2 (lub korzystnie poniżej 1) zwiększa całkowitą ekstrakcję miedzi i innych metali nieszlachetnych.

Utlenianie ciśnieniowe 12 prowadzi się w temperaturze około 115°C do około 175°C, korzystnie około 130°C do około 155°C.

Utlenianie ciśnieniowe 12 prowadzi się przy kombinacji pary i tlenu pod ciśnieniem około 100 do 300 psig, lub 700 do 2100 kPa, przy parcjalnym ciśnieniu tlenu około 50 do 250 psi, lub 350 kPa do 1750 kPa.

Stężenie jonów chlorkowych w roztworze w autoklawie utrzymuje się na poziomie około 8 do 20 g/l, korzystnie około 12 g/l.

Czas retencji w autoklawie wynosi około 0,5 do 2,5 godziny, korzystnie około 1 godziny, i proces normalnie prowadzi się w autoklawie w sposób ciągły. Jednakże, w razie potrzeby, proces może być również prowadzony w sposób periodyczny.

Zawartość substancji stałych w autoklawie utrzymuje się na poziomie 12-25%, tj. 150-300 g/l substancji stałych, jak określono za pomocą bilansu cieplnego i z ograniczeń lepkościowych.

W niektórych przypadkach (pewnych koncentratów) stwierdzono, że korzystne jest dodanie niewielkich ilości niektórych środków powierzchniowo czynnych, co zmienia własności fizyczne i chemiczne ciekłej siarki pierwiastkowej (S°) w autoklawie w trakcie etapu utleniania ciśnieniowego 12. Środki powierzchniowo czynne takie jak sulfonian ligniny i ekstrakt z drewna quebracho dodane w małych ilościach, np. 0,1 do 3 g/l, mogą zredukować lepkość cienkiej siarki a także zmienić chemię w autoklawie. Celem jest zapobiegnięcie aglomeracji ciekłej siarki w autoklawie w temperaturze roboczej z nieprzereagowanymi siarczkami. To na ogół nie jest konieczne, ale jeśli jest duża ilość składnika z niereaktywnymi siarczkami, np. pirytu, może to być problemem, który wymaga dodania środka powierzchniowo czynnego jako czynnika korygującego.

Dodawanie środków powierzchniowo czynnych może zredukować utlenianie siarki w sposób jeszcze nierozpoznany, ale korzystny dla procesu. Przypuszcza się, że wynika to z niższej lepkości, skutkującej w obniżonej tendencji ciekłej siarki i substancji stałych do trzymania się razem wewnątrz autoklawu, redukując czas retencji tych materiałów, a zatem redukuje tendencje pojawienia się utleniania siarki.

Zawiesinę wyprodukowaną w autoklawie rozładowuje się przez szereg jednego lub więcej zbiorników zrzutowych 24, w celu obniżenia ciśnienia do ciśnienia atmosferycznego i temperatury do 90°C-100°C. Para uwalniana jest ze zbiornika 24 jak pokazuje 23. Ciekła część zawiesiny określana jest jako roztwór ługowy 36 z autoklawu lub utleniania ciśnieniowego.

Ochłodzoną zawiesinę ze zbiornika wypływowego 24 przeprowadza się do zagęszczacza 26, w celu przeprowadzenia rozdziału ciecz/ciało stale. Przelew z zagęszczacza 26, którym jest roztwór z ługowania 36, chłodzi się następnie do około 40°C znanym sposobem, takim jak w wieży chłodniczej (nie pokazano). Ług 36 poddaje się następnie ekstrakcji rozpuszczalnikowej 14 miedzi w celu odzyskania miedzi, jak zostanie omówione poniżej.

Produkt dolny z zagęszczacza 26 filtruje się na filtrze 28 i otrzymany placek filtracyjny przemywa się starannie dla odzyskania zabranych metali nieszlachetnych, tak dużo jak możliwe. Filtrat z filtra 28 zawraca się do zagęszczacza 26, pozostawiając pozostałość ługu 30 złożoną głównie z hematytu i siarki pierwiastkowej, która może być odrzucona lub poddana dalszej obróbce dla odzyskania metali szlachetnych.

Jak podano powyżej, roztwór z ługowania 36 z autoklawu poddaje się ekstrakcji rozpuszczalnikowej 14 miedzi do otrzymania rafinatu 38 zubożonego o miedź. Główną część rafinatu 38 (około 80-85%) zawraca się do wyparki 16, a następnie do utleniania ciśnieniowego 12. Pozostałą część, około 15-20% całego przepływu, stanowiącą strumień upustowy, poddaje się dalszej obróbce w celu odzyskania metali nieszlachetnych, jak to zostanie opisane poniżej.

Ekstrakcję rozpuszczalnikową 14 miedzi prowadzi się przez połączenie ługu 36 pochodzącego z autoklawu z odpowiednim rozpuszczalnikiem ekstrahującym miedź. Miedź przechodzi do ekstrahen4

PL 198 247 B1 ta, który z kolei poddaje się myciu organicznemu i świeżą wodą 40, i zawracaniu odpędzonym elektrolitem 44 z elektrolitycznego odzyskiwania metali 18. Miedź na popłuczynach organicznych kontaktuje się następnie z roztworem kwaśnym, określanym następnie jako elektrolit 44 w etapie odpędzania 42. skąd miedź przenoszona jest z cieczy organicznej do elektrolitu 44. Odpędzoną ciecz organiczną zawraca się następnie do etapu ekstrakcji 14. Elektrolit 44 z etapu odpędzania 42, poddaje się elektrolitycznemu odzyskiwaniu metali 18 do wytworzenia produktu 46, stanowiącego miedź katodową.

Można stosować każdy ekstrahent miedzi zdolny do selektywnego usuwania miedzi z kwaśnego roztworu, zawierającego również nikiel/kobalt/cynk/żelazo/magnez/mangan/kadm. Stwierdzono, że odpowiednim ekstrahentem jest hydroksy-oksyd taki jak reagenty LIX 84® lub LIX 860® z Cognis Corporation lub kombinacja tych reagentów.

Jak stwierdzono powyżej, główną porcję rafinatu 38 z ekstrakcji rozpuszczalnikowej 14 miedzi zawraca się do utleniania ciśnieniowego 12 poprzez wyparkę 16, w której redukuje się objętość wody, zatężając tym sposobem roztwór zawracanego kwasu siarkowego.

Inny metal nieszlachetny lub metale nieszlachetne, które są obecne, pozostają w roztworze po ekstrakcji rozpuszczalnikowej 14 miedzi, i krążą w obiegu lub są zawracane z powrotem w rafinacie 38 do utleniania ciśnieniowego 12. Pozwala się aby stężenie tych metali nieszlachetnych narastało do poziomu wystarczającego (np. poziomu równowagi) tak, że minimalny odszczepiony strumień może być odciągnięty w celu odzyskania metalu nieszlachetnego, jak zostanie opisane poniżej. Objętość odszczepionego strumienia jest optymalizowana tak, żeby większość kwasu w rafinacie 38 z ekstrakcji rozpuszczalnikowej miedzi mogła być zawracana do utleniania ciśnieniowego 12.

Jak stwierdzono powyżej, strumień upustowy z rafinatu 38 dalej przerabia się w celu odzyskania metali nieszlachetnych obecnych w koncentracie (np. Ni, Co lub Zn). Strumień upustowy poddaje się oczyszczaniu (tj. usuwaniu zanieczyszczeń takich jak magnez, mangan i kadm, np. przez wytrącenie) a następnie traktuje w celu odzyskania metali nieszlachetnych za pomocą odpowiedniego procesu, który może obejmować neutralizację jak wskazano w 20, do otrzymywania metalu nieszlachetnego jako produktu 48. W wyniku tego procesu może również być produkowany gips jako produkt uboczny 50.

Dla pewnych koncentratów, zwłaszcza o wysokiej zawartości pirytu, warunki utleniania ciśnieniowego 12 mogą powodować nadmierne utlenianie siarki. W pewnych okolicznościach ług z autoklawu może zawierać >15 g/l wolnego kwasu, który może powodować nadmierne utlenianie siarki i musi być neutralizowany 32 przed ekstrakcją rozpuszczalnikową. Przedstawiono to na fig. 2.

Może również zachodzić potrzeba neutralizacji 32 części rafinatu 38 z ekstrakcji rozpuszczalnikowej miedzi za wyparką 16, przed zawróceniem do obiegu do utleniania ciśnieniowego 12, w celu kontrolowania stężenia kwasu w autoklawie. Pokazano to na fig. 3.

Neutralizacja 32 obejmuje poddanie reakcji strumienia kwaśnego 36, 38 ze skałą wapienną w celu podniesienia pH, do otrzymania zneutralizowanej cieczy i stałego gipsu 34. Rozdzielenie ciecz - ciało stałe przeprowadza się przez zagęszczenie i/lub filtrację. Stały gips 34 przemywa się dla odzyskania porwanych metali i można go następnie odrzucić.

Chociaż pokazano i opisano szczegółowo niektóre korzystne wykonania obecnego wynalazku, należy rozumieć, że możliwe są różne zmiany i modyfikacje w tych ramach bez odchodzenia od zakresu załączonych zastrzeżeń.

Claims (12)

1. Sposób ekstrakcjj metalu nieszlachetnegoz rudy lub koncentratu zawierającego miedź i metal nieszlachetny, w którym:

poddaje się rudę lub koncentrat utlenianiu ciśnieniowemu w temperaturze od 115°C do 175°C w obecności tlenu i roztworu kwasowego zawierającego jony halogenkowe i siarczanowe do otrzymania roztworu produktu zawierającego miedź i metal nieszlachetny, poddaje się roztwór produktu procesowi ekstrakcji miedzi dla odzyskania miedzi z roztworu, i zawraca się roztwór produktu zawierający wymieniony metal nieszlachetny, po odzyskaniu miedzi, do utleniania ciśnieniowego,

PL 198 247 B1 znamienny tym, że przeprowadza się zwiększanie ilości metalu nieszlachetnego w roztworze produktu i otrzymuje się stężony roztwór produktu, oraz odzyskuje się metal nieszlachetny ze stężonego roztworu produktu.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że metal nieszlachetny jest z grupy obejmującej Ni, Co i Zn.

3. Sspsóóweeług zastrz.1, z znmieenntym. żż w proocsieekktrakcji mieedi ppoddje s ięrootwór produktu ekstrakcji rozpuszczalnikowej miedzi i otrzymuje stężony roztwór miedzi i rafinatu zawierający wymieniony metal nieszlachetny, i w którym roztwór produktu zawracany do utleniania ciśnieniowego zawiera wymieniony rafinat.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako halogenek stosuje się chlorek lub bromek.

5. Sp^poSó weeług zzstrz. 1, zznmieenytym. Sż metal niesóiaahetny oodzsSuje sśę zz shumienia rozdzielonego pobranego ze stężonego roztworu produktu.

6. SppsSóweeługzastrz. 5, zzna^^^ennyym, żż oOdzsSiwesiemetaluniessiaahetneegz roodzielonego strumienia przeprowadza się przez poddanie rozdzielonego strumienia neutralizacji.

7. SppsSóweeługzastrz. 1, zznmieenytynΊ. żż zwiękkszsie zzweSoSśi metaluniesslaahetnego w roztworze produktu prowadzi się dopóty, aż wymieniony metal nieszlachetny osiągnie stężenie równowagowe.

8. SppoSó weeług zzstrz. 1, zznmieeny tym, żż Susccstrut zzwieta Cu i Niw stossuku so 20:1 do 2:1.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że koncentrat zawiera Cu i Ni w stosunku od 7:1 do 5:1.

10. SppsSóweeługzastrz. f zznmieenytym. żż ddletoOejmejeetaa,w Skorym ppweOujesię spadek pH roztworu kwaśnego poniżej wartości 2 podczas utleniania ciśnieniowego.

11. SppsSóweeługzzstrz. f zznmieenytynΊ. żż ddletoOejmejeetaa,w kUóιórm ppweOujesię spadek pH roztworu kwaśnego do wartości 1 lub poniżej podczas utleniania ciśnieniowego.

12. SppsSóweeług zaatrz.1, zznmieenytynΊ. żż u-lesiasieciśśiesioweproweadisięw oobeności środka powierzchniowo czynnego, dla obniżenia lepkości ciekłej siarki pierwiastkowej tworzącej się podczas utleniania ciśnieniowego.