PL207019B1 - Sposób usuwania polonu i jego związków z pyłu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hydrometalurgiczny sposób usuwania polonu i jego związków z pył u zawierają cego wartoś ciowe metale (w tym nikiel, miedź i ż elazo) z pieca do wytapiania.

Wynalazku dokonano w celu poprawienia przetwarzania materiałów pośrednich w procesie obróbki złoża rudy prowadzonego przez Olympic Dam Operations w Południowej Australii.

Zgodnie z powszechną praktyką, urobek surowy rudy zawierającej miedź, taki jak eksploatowany przez Olympic Dam Operations, jest poddany obróbce przez zmielenie i wzbogacanie rudy w szeregu flotowników pianowych, a następnie wytapianie koncentratu rudy w piecu do wytapiania w celu wytworzenia miedzi.

Pracę pieców do wytapiania charakteryzuje powstawanie w nich pyłu wydalanego w gazach wylotowych. Pył jest oddzielany od gazów wylotowych, później poddawany obróbce i zawracany do pieców do wytapiania. Obróbka pyłu obejmuje ługowanie polonu z co najmniej części strumienia pyłu. Jeśli pyłu zawierającego polon nie usunie się z przewodów pieca do wytapiania, wystąpi jego niekorzystne nagromadzanie. Nawarstwianie polonu jest niepożądane ponieważ stwarza problemy zanieczyszczenia środowiska w piecach do wytapiania, i jest on przenoszony w odprowadzanych strumieniach procesowych szkodliwie wpływając na przetwarzanie tych strumieni. Nagromadzanie polonu w pyle w piecach do wytapiania stwarza także problemy chorób zawodowych i bezpieczeństwa, a także może być powodem nadmiernego narażenia na radioaktywność.

Według stanu techniki, w najprostszej postaci stosuje się pojedynczy stopień ługowania do obróbki pyłu wydostającego się z pieca do wytapiania.

Daje to roztwór wzbogacony w polon i miedź oraz ciało stałe zawierające metale szlachetne zawracane do pieca do wytapiania. Roztwór zawierający polon i miedź poddaje się następnie obróbce w celu odzysku miedzi i usunięcia polonu.

Wynalazek dostarcza alternatywnego sposobu ługowania pyłu.

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania polonu i jego związków z pyłu zawierającego wartościowe metale z pieca do wytapiania, będącego częścią instalacji do ekstrakcji, który przeprowadza się w etapach:

(a) selektywne ługowanie co najmniej jednego wartościowego metalu i jego związków z pyłu z zastosowaniem roztworu kwasu o pH dobranym do minimalizacji ługowania polonu i jego związków z pył u, (b) oddzielanie faz stałej i ciekłej utworzonych według etapu (a) w rozdzielaczu ciało stałe/ciecz, przy czym faza ciekła tworząca pierwszy roztwór po ługowaniu zawiera głównie wyługowany wartościowy metal i praktycznie jest wolna od polonu, i (c) selektywne ługowanie polonu i jego związków z fazy stałej powstającej w etapie (b) z zastosowaniem roztworu kwasu o pH lub kwasowości dobranej do maksymalizacji ługowanie polonu i jego związków z fazy stałej, oraz z utworzeniem drugiego roztworu po ługowaniu i pozostawieniem wartościowych metali w fazie stałej.

Korzystnie, jako wartościowy metal ługuje się miedź, jako piec do wytapiania stosuje się piec do wytapiania miedzi, oraz jako instalację stosuje się instalację do ekstrakcji miedzi.

Korzystnie, etap (a) przeprowadza się przy pH w zakresie od 2,5 do 4,5 włącznie, korzystniej etap (a) przeprowadza się przy stałym w zasadzie pH wynoszącym 3.

Korzystnie, (a) przeprowadza się przy kwasowości poniżej 50 g/l H2SO4.

Korzystnie, etap (c) prowadzi się przy pH mniejszym niż pH stosowane w etapie (a).

Korzystnie, etap (c) prowadzi się przy kwasowości powyżej 50 g/l H2SO4.

Korzystnie, etap (c) prowadzi się przy kwasowości pomiędzy 50 i 100 g/l H2SO4.

Korzystnie, etapy (a) i (c) przeprowadza się wielostopniowo.

Korzystnie, (a) i (c) przeprowadza się w 2 lub 3 zbiornikach z ciągłym przepływem i z mieszaniem.

Korzystnie, etapy (a) i/lub (c) przeprowadza się w temperaturach w zakresie od 30 do 70°C, korzystniej etapy (a) i/lub (c) przeprowadza się w temperaturze w przybliżeniu 50°C.

Korzystnie, etap (a) i/lub etap (c) przeprowadza się w czasie od 2 do 6 godzin.

Korzystnie, w etapie (a), w którym powstaje zawiesina pyłu, doprowadza się zawracany roztwór procesowy kwasu lub wodę oraz kwas siarkowy.

Korzystnie, zawraca się roztwór kwasu procesowego będący strumieniem rafinatu z układu ekstrakcji rozpuszczalnikowej instalacji do ekstrakcji miedzi.

PL 207 019 B1

Korzystnie, gęstość pyłu w zawiesinie mieści się w zakresie od 200 do 400 g/l w etapie (a).

Korzystnie, następnie w rozdzielaczu ciało stale/ciecz przeprowadza się etap rozdzielania faz ciekłej i stałej utworzonych w etapie (c).

Korzystnie, fazę stałą odprowadzoną z rozdzielacza poddaje się następnie obróbce w operacjach ługowania i oczyszczania metali szlachetnych lub dołącza się do strumienia procesowego, który ostatecznie będzie wprowadzony do pieca do wytapiania.

Korzystnie, faza ciekła z rozdzielacza przechodzi do procesu ługowania części końcowych.

Należy rozumieć, że mieszaninę pierwiastków i ich związków można ługować z pyłu według etapów (a) i (c).

Przykładowo, zgodnie z wynalazkiem, według etapu (a) z pyłu ługuje się poniżej 20% polonu i jego zwi ązków.

Korzystnie, etap (a) przeprowadza się w warunkach pH w zakresie 2,5 do 4,5. Zaletą stosowania pH w tym zakresie jest to, że miedź ulega wyługowaniu z pyłu w ilości w przybliżeniu 50 do 90% lub więcej, podczas gdy poniżej 20% i jedynie tylko 1% polonu może być ługowane z pyłu.

Korzystnie, pH w etapie (c) jest mniejsze niż pH dla etapu (a). Ze zwiększeniem kwasowości tj. zmniejszeniem pH zawiesiny, rozpuszczanie polonu i jego związków z pyłu zwiększa się.

Chociaż do przeprowadzenia etapu (a) nadaje się szereg kwasów różnych typów, korzystne jest stosowanie kwasu siarkowego. Zaletą stosowania kwasu siarkowego jest to, że fazę ciekłą powstającą według etapu (b) można stosować jako źródło wodnego roztworu siarczanu miedzi w innych procesach w instalacji oczyszczania miedzi.

Korzystne jest też stosowanie kwasu siarkowego w etapie (c).

Korzystnie, etap (a) obejmuje tworzenie zawiesiny z pyłu, dodanie w małej ilości kwasu siarkowego w celu ograniczenia hydrolizy żelaza, oraz zawracanego roztworu kwasu procesowego i wody lub ich kombinacji.

Zawracany roztwór kwasu procesowego może np. pochodzić z układu ekstrakcji rozpuszczalnikowej instalacji do ekstrakcji miedzi.

Korzystnie, gęstość pyłu w zawiesinie mieści się w zakresie od 200 do 400 g/l. W przeciwieństwie do tego, gęstość zawiesin z ługowania według stanu techniki jest na poziomie 120 g/l. Korzystną cechą wynalazku jest zatem zmniejszenie wymiaru urządzeń do operacji z zawiesiną i zwiększenie stężenia miedzi z około 36 do powyżej 60 g/l.

Korzystniej, gęstość pyłu w zawiesinie wynosi 400 g/l lub jest określona przez rozpuszczalność siarczanu miedzi w danej temperaturze.

Korzystnie, sposób obejmuje dalszy etap rozdzielania faz ciekłej i stałej, utworzonych według etapu (c) w rozdzielaczu ciało stałe/ciecz. Fazę stałą można następnie poddać obróbce w procesach ługowanie i oczyszczanie metali szlachetnych lub dołączyć do strumienia procesowego, który ostatecznie będzie wprowadzony do pieca do wytapiania. Fazę ciekłą z rozdzielacza można przesłać do procesu jako części końcowe procesu ługowania, co umożliwia zebranie jakichkolwiek wartościowych metali, lub ich likwidację w odpowiedni sposób.

Szczegółowy opis sposobu ługowania pyłu według stanu techniki i korzystne rozwiązanie według wynalazku będą obecnie przedstawione w odniesieniu do fig. 1, która jest diagramem sposobu ługowania pyłu według stan techniki, i ; fig. 2, która jest diagramem korzystnego rozwiązania sposobu ługowania pyłu według wynalazku.

Następujący opis przedstawiono w kontekście instalacji do ekstrakcji miedzi. Jednakże wynalazek nie jest ograniczony do oddzielania polonu od tego wartościowego metalu i tak samo nadaje się do oddzielania polonu od innych wartościowych metali, takich jak nikiel.

Stan techniki (w swej najprostszej formie) opisuje proces ługowania pyłu, taki jak pokazany na fig. 1, prowadzony jednoetapowo w sposób periodyczny lub ciągły w zbiorniku do ługowania.

Sposób ten obejmuje utworzenie zawiesiny pyłu z pieca do wytapiania instalacji do ekstrakcji miedzi, rafinatu z układu ekstrakcji rozpuszczalnikowej instalacji do ekstrakcji miedzi lub wody oraz kwasu siarkowego. Gęstość cząstek pyłu w zawiesinie jest na poziomie 120 g/l. Stężenie kwasu siarkowego wynosi około 100 g/l.

Sposób obejmuje także dostarczenie zawiesiny do zbiornika do ługowania i ługowanie pyłu przez około 13 godzin w temperaturze w zakresie od 50 do 60°C. W tym czasie, więcej niż 80% polonu i związków polonu oraz powyżej 90% miedzi i związków miedzi przechodzi do roztworu.

PL 207 019 B1

Zawiesina przechodzi następnie do rozdzielacza ciało stałe/ciecz, który daje fazę stałą i fazę ciekłą. Fazę ciekłą wprowadza się do procesu ługowania części końcowych, a fazę stałą poddaje się obróbce w procesie ługowania metali szlachetnych i/lub zawraca się do pieca do wytapiania.

Wadą opisanego powyżej procesu według stanu techniki (lub procesu w jego najprostszej formie) jest to, że duża część miedzi i jej związków jest usuwana z pyłu jednocześnie z polonem.

Korzystnym rozwiązaniem sposobu według wynalazku jest w istocie proces dwuetapowy. Pierwszy etap obejmuje ługowanie miedzi i jej związków z pyłu z pieca do wytapiania w celu uzyskania pierwszego strumienia po ługowaniu, tj. bogatego w miedź i ubogiego w polon. Drugi etap obejmuje ługowanie polonu i jego związków z pyłu w celu uzyskania drugiego strumienia po ługowaniu, bogatego w polon.

Szczególnie jak widać na fig. 2, pierwszy etap obejmuje zmieszanie zawiesiny pyłu z pieca do wytapiania, rafinatu z układu ekstrakcji rozpuszczalnikowej lub innego, odpowiedniego kwasowego strumienia procesowego lub wody oraz kwasu siarkowego. Pierwszy etap także obejmuje dostarczenie zawiesiny do zbiornika do ługowania i ługowanie pyłu przez 2 do 6 h w podwyższonej temperaturze około 50°C.

Kwas siarkowy doprowadza się w sposób ciągły do zawiesiny w zbiorniku tak, aby utrzymać wartość pH zawiesiny w przybliżeniu 3. Głównym celem utrzymywania takiej wartości pH jest minimalizacja rozpuszczania polonu i jego związków w roztworze w pierwszym etapie. Kwasowość w etapie (a) korzystnie wynosi poniżej 50 g/l H2SO4.

Po wstępnie określonym czasie przebywania zawiesina przepływa do rozdzielacza ciało stałe/ciecz, w którym tworzy się faza stała i faza ciekła. Faza ciekła korzystnie zawiera co najmniej 60 g/l miedzi, w przeważającej mierze w postaci wodnego roztworu siarczanu miedzi. Ilość polonu w fazie ciekłej korzystnie wynosi poniżej 20%, a nawet tylko 1%. Roztwór siarczanu miedzi można stosować jako źródło jonów miedzi w innych operacjach prowadzonych w piecu do wytapiania miedzi i/lub instalacji ekstrakcji.

Faza stała przechodzi do drugiego etapu ługowania, w którym doprowadza się dodatkowo kwas siarkowy. Tak jak w pierwszym etapie ługowania, drugi etap ługowania przeprowadza się w zbiorniku do ługowania przez 2 do 6 godzin w podwyższonej temperaturze około 50°C.

Wartość pH w drugim etapie utrzymuje się poniżej wartości pH w pierwszym etapie. W szczególności, korzystne stężenie wolnego kwasu siarkowego wynosi powyżej 50 g/l, a korzystniej około 100 g/l, a to w celu rozpuszczenia polonu i związków polonu w roztworze.

Jak można zauważyć w poniższej tablicy, ilość polonu rozpuszczonego w roztworze zwiększa ze zwiększaniem kwasowości zawiesiny.

pH zawiesiny w etapie ługowania	% polonu wyługowanego do roztworu
1,5	36 8
2,0	15,0
2,6	4,2

Po zakończeniu drugiego etapu ługowania zawiesina przechodzi do rozdzielacza ciało stałe/ciecz i powstaje faza ciekła i faza stała. Faza ciekła, zawierająca w istocie cały polon wyługowany z pyłu, wprowadzana jest do innych operacji w instalacji do ekstrakcji miedzi, takich jak operacje ługowania części końcowych.

Faza stała jest dostarczana do pieca do wytapiania w celu odzyskania srebra i złota.

W celu zmniejszenia wielkości stosowanej aparatury procesowej, gęstość pyłu części stałych w zawiesinie w pierwszym i drugim etapie moż na utrzymywać na poziomie okoł o 400 g/l.

Dla fachowców w dziedzinie zrozumiałe jest, że bez odchodzenia od myśli przewodniej i zakresu wynalazku można przeprowadzić modyfikację korzystnego rozwiązania.

Np. można pierwszy i drugi etap, jak opisano w odniesieniu do korzystnego rozwiązania, prowadzić w dwóch lub więcej oddzielnych naczyniach lub stopniach ługowania, co umożliwia dokładniejszą regulację parametrów, a w szczególności pH i kwasowości zawiesiny w kolejnych operacjach ługowanie.

Claims (19)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób usuwania polonu i jego zwią zków z pył u zawierają cego wartoś ciowe metale z pieca do wytapiania, będącego częścią instalacji do ekstrakcji, znamienny tym, że przeprowadza się go w etapach:

   (a) selektywne ługowanie co najmniej jednego wartościowego metalu i jego związków z pyłu z zastosowaniem roztworu kwasu o pH dobranym do minimalizacji ługowania polonu i jego związków z pył u, (b) oddzielanie faz stałej i ciekłej utworzonych według etapu (a) w rozdzielaczu ciało stałe/ciecz, przy czym faza ciekła tworząca pierwszy roztwór po ługowaniu zawiera głównie wyługowany wartościowy metal i praktycznie jest wolna od polonu, i (c) selektywne ługowanie polonu i jego związków z fazy stałej powstającej w etapie (b) z zastosowaniem roztworu kwasu o pH lub kwasowości dobranej do maksymalizacji ługowanie polonu i jego związków z fazy stałej oraz z utworzeniem drugiego roztworu po ługowaniu i pozostawieniem wartościowych metali w fazie stałej.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako wartościowy metal ługuje się miedź, jako piec do wytapiania stosuje się piec do wytapiania miedzi, oraz jako instalację stosuje się instalację do ekstrakcji miedzi.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e etap (a) przeprowadza się przy pH w zakresie od 2,5 do 4,5 włącznie.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e etap (a) przeprowadza się przy stałym w zasadzie pH wynoszącym 3.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap (a) przeprowadza się przy kwasowości poniżej 50 g/l H2SO4.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e etap (c) prowadzi się przy pH mniejszym niż pH stosowane w etapie (a).
7. 7. Sposób wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e etap (c) prowadzi się przy kwasowoś ci powyżej 50 g/l H2SO4.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap (c) prowadzi się przy kwasowości pomiędzy 50 i 100 g/l H2SO4.
9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etapy (a) i (c) przeprowadza się wielostopniowo.
10. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że etapy (a) i (c) przeprowadza się w 2 lub 3 zbiornikach z ciągłym przepływem i z mieszaniem.
11. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etapy (a) i/lub (c) przeprowadza się w temperaturach w zakresie od 30 do 70°C.
12. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że etapy (a) i/lub (c) przeprowadza się w temperaturze 50°C.
13. 13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap (a) i/lub etap (c) przeprowadza się w czasie od 2 do 6 godzin.
14. 14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie (a), w którym powstaje zawiesina pyłu, doprowadza się zawracany roztwór procesowy kwasu lub wodę oraz kwas siarkowy.
15. 15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że zawraca się roztwór kwasu procesowego będący strumieniem rafinatu z układu ekstrakcji rozpuszczalnikowej instalacji do ekstrakcji miedzi.
16. 16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gęstość pyłu w zawiesinie mieści się w zakresie od 200 do 400 g/l w etapie (a).
17. 17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że następnie w rozdzielaczu ciało stałe/ciecz przeprowadza się etap rozdzielania faz ciekłej i stałej utworzonych w etapie (c).
18. 18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że fazę stałą odprowadzoną z rozdzielacza poddaje się następnie obróbce w operacjach ługowania i oczyszczania metali szlachetnych lub dołącza się do strumienia procesowego, który ostatecznie będzie wprowadzony do pieca do wytapiania.
19. 19. Sposób według zastrz. 17 albo 18, znamienny tym, że faza ciekła z rozdzielacza przechodzi do procesu ługowania części końcowych.