RS59278B1 - Proces regeneracije bakra iz koncentrata bakar-sulfida, koji sadrži arsen i/ili antimon - Google Patents

Description

Opis

Oblast tehnike

[0001] Ovaj opis se odnosi na hidrometalurški tretman koncentrata metala koji sadrži značajne količine minerala bakar-arsen-sulfida.

Stanje tehnike

[0002] Pošto su koncentrati bakra sa niskim sadržajem nečistoća postepeno iscrpljeni i teže dostupni, veća pažnja je usmerena na nalazišta bakarne rude u kojoj se sadrži arsen. To vodi prosečnim koncentratima bakra sa povećanim sadržajem arsena, koji stiižu u topionice. Projekcija je da će vremenom sadržaji arsena porasti na još veći nivo. Zahvaljujući trenutnim ograničenjima u tehnologiji snižavanja arsena, topioničari su postavili gornju granicu za prosečan sadržaj arsena u koncentratima bakra, kojoj se brzo približava.

[0003] U nekim koncentratima bakar se nalazi kao mineral arsenopirit (FeAsS), kada je moguće fizičko razdvajanje arsena od bakra. Međutim, tipičnije je da je u koncentratima bakar-sulfida arsen prisutan uglavnom kao sledeći minerali:

- Enargit Cu3AsS4

- Tenantit Cu12As4S13

- Tetraedrit Cu12Sb4S13.

[0004] U ovim mineralnim strukturama uobičajena je supstitucija dela bakra sa gvožđem i supstitucija antimona sa arsenom. Ova jedinjenja pokazuju da fizičko razdvajanje arsena od bakra nije moguće, zato što su oba elementa vezana unutar hemijske strukture iste kristalne rešetke. Hemijskim razdvajanjem, kao što je ekstrakcija, razdvaja se arsen od bakra, ali su i enargit i tenantit otporni na hemijsko dejstvo.

[0005] Razvijeni su brojni hidrometalurški procesi za tretiranje koncentrata, koje u principu predstavljaju koncentrati halkopirita, koji predstavlja bakar u tim koncentratima. Ovi hidrometalurški procesi su, na primer:

Nisko temperaturni procesi (<110°C): na primer, procesi Albion, Galvanox i INTEC;

Srednje temperaturni procesi (130 do 170°C): Anglo-American-UBC proces, CESL Copper Process, Dynamic Process i Freeport McMoran (Phelps Dodge) Process; i

Visoko temperaturni procesi (>200°C): procesi, kao što su Total Pressure Oxidation i PLATSOL.

[0006] Kada se primenjuju na koncentrate koji sadrže sulfatne soli bakra, svi gornji procesi imaju nedostatke. Kod nisko temperaturnih procesa, kinetika ekstrakcije arsena (As) i antimona (Sb), iz sulfatnih minerala koji sadrže bakar (Cu), je sporija nego iz halkopiritnih minerala u kojima je sadržan bakar. Posledica toga je da su vemena ekstrakcije nepraktično duga, tako da koincidiraju sa nepotpunim regenerisanjem bakra iz minerala sa sulfatnim solima. Kod srednje temperaturnih procesa, regenerisanje bakra pod navedenim uslovima isto tako je pod znakom pitanja.

[0007] U slučaju visoko temperaturnih procesa, dobra ekstrakcija bakra se može postići u razumnom vremenskom okviru. Međutim, oksidacija skoro celokupnog sumpora (S), od koga se formira kiselina, ima za posledicu skup proces, koji zahteva više agensa za neutralizaciju ove dodatno nastale kiseline i stvara velike otpadne zapremine, za koje je neophodno specijalno skladištenje.

[0008] Prema tome, u svakom od gore navedenih hidrometalurških procesa, neekonomično je regenerisanje bakra iz koncentrata koji sadrže sulfatne soli bakra.

[0009] U patentu WO 96/41026 opisan je proces ekstrakcije metala iz rude ili koncentrata, koji se sastoji od podvrgavanja ove rude ili koncentrata oksidaciji pod pritiskom, u prisustvu kiseonika i nekog kiselog rastvora, koji sadrži bisulfatne ili sulfatne jone, kao što je H2SO4. Metal, koji se može ekstrahovati u ovom procesu, čini bakar, a isto tako i metali koji nisu bakar, kao što su cink, nikal i kobalt. Tokom ove oksidacije pod pritiskom ovaj metal se može istaložiti kao nerastvorna bazna so, kao što je bazni bakar-sulfat, ili se može u suštini prevesti u rastvor, pa kasnije istaložiti kao bazna so metala.

[0010] U objavljenom članku R Bruce et al: "Unlocking Value nn Copper Arsenic Sulphide Resources with The Copper-Arsenic CESL Technology", u materijalu sa skupa, Hydro-Copper Conference Proceedings, 2011, objavljen je postupak za procesuiranje koncentrata bakra koji sadrže arsen. Laboratorijsko i pilot testiranje postupka je obavljeno na četiri odabrana koncentrata, u kojima se sadržaj arsena kretao od 0.7% do 4.6%.

[0011] Poželjna su poboljšanja u procesu regenerisanja bakra iz bakar-sulfidnih koncetrata koji sadžre arsen i regenerisanje bakra iz bakar-sulfidnih koncentrata koji sadrže antimon.

izlaganje suštine pronalaska

[0012] Ovaj pronalazak daje jedan postupak za ekstrakciju bakra iz polaznog materijala koji sadrži najmanje jedan materijal, u kome je sadržan najmanje jedan od materijala u kojima je, pored bakar-sulfida sadržan arsen ili antimon, a pri tome, ovaj polazni materijal sadrži oko 1.2% do 16.1% arsena, u skladu sa patentnih zahtevom 1, u priključenim Patentnim zahtevima. U skladu sa jednim aspektom ovog pronalaska, ekstrakcija Cu iz koncentrata, koga čini neka sulfatna so koja sadrži Cu iz ovog pronalaska, postiže se većom brzinom, u poređenju sa nisko temperaturnim procesima i srednje temperaturnim procesima, a pri tome se znatno manje sulfidnog minerala oksidiše u sulfat, u poređenju sa visoko temperaturnim procesima. Prema tome, ekonomičnije je procesuiranje polaznog materijala, kao što su koncentrati za regenerisanje bakra iz koncentrata bakra koji sadrže halkopirit.

[0013] U skladu sa jednim aspektom ovog pronalaska, daje se jedan postupak za ekstrakciju bakra iz polaznog materijala, koga čini koncetrat bakar-sulfida koji sadrži najmanje jedan, između arsena ili antimona u tom koncentratu. Ovaj postupak čini fino mlevenje polaznog materijala, a posle ovog usitnjavanja podvrgavanje polaznog materijala oksidaciji pod pritiskom, u prisustvu nekog surfaktanta i nekog halogena, tako da se dobbije gusta supenzija proizvoda. Ovaj postupak takođe sadrži podvrgavanje ove guste suspenzije, separaciji tečno/čvrsto, pri čemu se dobija filtrat, za postupak oksidacije pod pritiskom, i čvrsti ostatak, koji sadrži najmanje jedno jedinjenje arsena i najmanje jedno jedinjenje antimona, i najzad regenerisanje bakra iz filtrata postupka oksidacije pod pritiskom.

[0014] Ovaj postupak može da čini podvrgavanje dela filtrata oksidacije pod pritiskom isparavanju, a posle uklanjanja dela bakra iz njega i posle isparavanja, recikliranju dela ovog filtrata iz oksidacije pod pritiskom, oksidaciji pod pritiskom.

[0015] Talog posle separacije tečno/čvrsto, takođe sadrži bakar, a ovi talozi, posle separacije tečno/čvrsto, mogu se podvrgnuti ispiranju kiselinom da se rastvori jedan deo bakra, tako da se dobije rastvor bakra i čvrsti ostatak, u kome je sadržan deo jedinjenja arsena i deo jedinjenja antimona. Bakar se regeneriše iz ovog rastvora bakra.

[0016] Polazni materijal se podvrgava finom mlevenju do p80, sa zrnima od oko 5 µm do oko 15 µm. Polazni mateirjal se može podvrgnuti i finom mlevenju p80, sa zrnima od oko 7 µm do oko 10 µm.

[0017] U postupak oksidacije pod pritiskom može se dodati neki surfaktant, u količini od oko 1 kg/t koncentrata, pa do 10 kg/t koncentrata, a može ga činiti najmanje jedan između sledećih: lignin sulfonat, kvebrač, anilin, o-fenilendiamin. Surfaktant može biti o-fenilendiamin, u količini od 1.5 do 3 kg/t koncentrata.

[0018] Postupak prema zahtevu 1, gde halogen može biti hlorid, sa koncentracijom od oko 3 do 20 g/L hlorida. Ovaj halogen može biti hlorid, sa koncentracijom od oko 10 do 12 g/L hlorida.

[0019] Oksidacija pod pritiskom može se obaviti na temperaturi od oko 140° C do oko 160° C. Oksidacija pod pritiskom se može obavit sa retencionim vremenom od oko 60 do oko 120 min. Oksidacija pod pritiskom se može obaviti pod parcijalnim pritiskom kiseonika od oko 700 do oko 1400 kPa. Oksidacija pod pritiskom se može obaviti u prisustvu neke polazne kiseline, koju čini sumporna kiselina, u količini koja je dovoljna da ograniči oksidaciju sumpora iz polaznog materijala u sulfat.

[0020] Odnos arsena prema gvožđu u kombinovanom materijalu postupka za oksidaciju pod pritiskom, uključujući polazni materijal, surfaktant i halogen, ali bez dodavanja recikliranog ostatka, može biti manji od 0.1:1, ili između 0.7:1 i 1.3:1.

[0021] Oksidacija pod pritiskom se može ostvariti u prisustvu kalijum-jodida, do 5 kg/t.

[0022] Deo taloga posle separacije tečno/čvrsto se može reciklirati u postupku oksidacije pod pritiskom, sa odnosom čvrstog dela prema svežem koncentratu od oko 0.1:1 do 1.5:1.

Slike

[0023] Realizacije ovog pronalaska se mogu opisati, primera radi, pozivanjem na slike i na opis koji sledi, gde su:

SLIKA 1 je pojednostavljena shema koja ilustruje proces regenerisanja bakra iz koncentrata bakar-sulfida, koji sadrži arsen ili antimon, u skladu sa ovom realizacijom;

SLIKA 2 ilustruje tok postupka regenerisanja bakra, u skladu sa ovom realizacijiom;

SLIKA 3 prikazuje grafik procenta arsena, koji se taloži u rastvoru u autoklavu, pri različitim odnosima arsena prema gvožđu;

SLIKA 4 predstavlja grafik potrošnje energije pri finom mlevenju koncentrata ulaznog materijala;

SLIKA 5 predstalja grafik koji pokazuje regenerisani bakar, za različite sadržaje hlorida u rastvoru za napajanje;

SLIKA 6 predstavlja grafik koji pokazuje efekat doze surfaktanta na ekstrakciju bakra;

SLIKA 7 predstavlja grafik koji pokazuje efekat i doziranje različitih surfaktanata na ekstrakciju bakra; i

SLIKA 8 predstavlja grafik koji pokazuje potrošnju kiseonika tokom postupka oksidacije pod pritiskom, na različitim pritiscima i temperaturama.

Detaljni opis pronalaska

[0024] Zbog jednostavnosti i jasnoće ilustrovanja, pozivanje na brojeve može biti ponavljano na slikama, da bi se ukaziovalo na odgovarajuće ili analogne elemente.

Brojevi detalja su navedeni da bi se obezbedilo razumevanje primera koji su ovde opisani. Ovi primeri se mogu praktikovati i bez ovih detalja. U drugim slučajevima, dobro poznati postupci, procedure i komponente se ne opisuju detaljno, da bi se izbeglo otežano opiisivanje primera. Ovaj opis se ne treba shvatiti kao ograničavanje obima primera koji su ovde dati.

[0025] Ovaj opis se obično odnosi na postupak ekstrakcije bakra iz nekog polaznog materijala koji sadrži najmanje jedan sulfidni mineral, koji sarži arsen ili antimon. Ovaj postupak obuhvata fino mlevenje polaznog materijala i podvrgavanje ovako fino samlevenog materijala oksidaciji pod pritiskom, u prisustvu nekog surfaktanta, koji se koristi za dispergovanje sumpora, i nekog halogena, koji se koristi u tečnom medijumu, ili liksivijantu, za dobijanje guste suspenzije proizvoda. Ovaj postupak obuhvata takođe podvrgavanje pomenute guste suspenzije proizvoda separaciji tečno/čvrsto, tako da se dobije filtrat za oksidaciju pod pritiskom i talog, koji sadrži najmanje jedno jedinjenje arsena i najmanje jedno jedinjenje antimona. Bakar se regeneriše iz filtrata oksidacije pod pritiskom, pre recikliranja dela ovog filtrata.

[0026] U ovom opiisu, pozivanja na minerale bakra koji sadrže arsen, odnose se na minerale bakra koji sadrže više arsena nego antimona. Međutim, minerali bakra koji sadrže arsen, takođe uključuju i nešto antimona. Slično, termin koji sadrži antimon, odnosi se na minerale bakra koji sadrže više antimona nego arsena. Pored toga, iako se ovaj postupak odnosi na minerale koji sadrže arsen, zbog sličnosti hemijskih svojstava antimona, slični rezultati se obično očekuju i za tratman minerala bakra koji sadrže antimon, kada može da se korisi ovde opisani postupak.

[0027] Pozivajući se na Sliku 1, prikazani dijagram ilustruje proces regenerisanja bakra iz sulfidnih koncentrata koji sadrže arsen ili koji sadrže antimon, što se generalno označava brojkom 100. Ovaj postupak može sadržati dodatne ili ređe prisutne postupke, od prikazanih i opisanih, a delovi tih postupaka se mogu obavljati različitim redom.

[0028] Postupak 100 se obavlja da bi se ekstraovao bakar, iz raznih minerala bakra koji sadrže arsen, kao što su enargit i tenantit. Ovaj popstupak može da dovede do taloženja arsena unutar autoklava, u stabilnom obliku za odlaganje, i relativno niskom oksidacijom sumpora. Taloženje arsena unutar autoklava obično stvara stabilniji, a time i poželjniji ostatak arsena. Niža oksidacija sumpora smanjuje potrošnju reagensa kao što je kiseonik i agenasa za neutralizaciju, što utiče i na veličinu opreme postrojenja, na primer, fabrike za proizvodnju kiseonika i veličine autoklava, a to sve utiče na aspekat generisanja toplote, koji je opet pod snažnim uticajem stepena oksidacije sumpora.

[0029] Ulazni materijal, koji može biti materijal u koji su uključeni jedan ili oba minerala bakar-sulfida koji sadrže arsen i koji adrže antimom, fino se melje u koraku 102, da bi se poboljšala ekstrakcija bakra. Ovaj ulazni materijal sadrži takođe i druge minerale, kao što su, na primer, pirit i halkopirit. Ovako fino smaleveni ulazni materijal se zatim procesuira oksidacijom pod pritiskom u nekom autoklavu, na povišenoj temperaturi, u koraku 104. Oksidacija pod pritiskom, 104, se obavlja u prisustvu nekog surfaktanta i nekog halogena, kao što je hlorid ili bromid, kada se minerali koji sadrže sulfide oksidišu, što dovodi do formiranja guste suspenzije proizvoda. Glavnina bakra prelazi u rastvor, a većina arsena se rastvori, pa zatim taloži unutar matrice od gvožđeoksida.

[0030] Gusta suspenzija proizvoda se prazni iz autoklava, oslobađa pritiska i hladi, pa se podvrgava separaciji tečno/čvrsto, u koraku 106, čime se stvara isprani ostatak bogat gvožđem, u kome je sadržan jedan ili oba, arsen i antimon, koji se mogu odbaciti, ili naknadno procesuirati, da se regenerišu vredni metali. Ova separacija tečno/čvrsto u koraku 106, takođe daje filtrat obogaćen bakrom, koji se takođe pominje kao likvor ekstrakcije obogaćen bakrom, pa se podvrgava ekstrakciji bakra rastvaračem u koraku 108, gde se bakar taloži u organskoj fazi, a zatim uklanja iz organske faze, koja cirkuliše. Može se koristiti delimična pred-neutralizacija, za snižavanje sadržaja kiseline i održavanje efikasnosti operacije ekstrakcije rastvaračem.. Ovako uklonjen i prečišćen bakar se regeneriše u koraku 110, elektrodobijanja bakra.

[0031] U koraku ekstrakcije rastvaračem, 108, dolazi do izmene između kiseline i bakra u filtratu. Nastali vodeni rafinat se reciklira, u oksidaciji pod pritiskom, 104, da se izvuče dodatni bakar. Pošto je u ulaznom materijalu prisutan, sumpor se unutar autoklava konvertuje u sumpornu kiselinu, a deo toka ovog rafinata se u koraku 112 usmerava na neutralizaciju, gde se neutrališe višak kiseline nastale u autoklavu, uz pomoć, na primer, krečnjaka, a pri tome se stvara gips.

[0032] Lako rastvorne nečistoće, kao što je, na primer, cink, se izvlače iz postuipka, da se inhibira koncentrisanje tih nečistoća, kako ne bi dostigle neprihvatljive nivoe. Da bi se izdvajale ove nečistoće, deo toka neutralisanog rafinata se usmerava u sekundarnu ekstrakciju, u koraku 114, gde se bakar iz odvojenog rastvora uklanja, na nekom niskom, ekonomski opravdanom nivou. Organska faza, sa kojom se ekstrahuje ovaj bakar, se vraća u primarnu ekstrakciju rastvaračem, u koraku 108, gde se bakar regenriše, pa šalje u korak elektrodobijanja bakra. Vrednost pH vodenog toka osiromašenog bakra se zatim povećava, na primer, koristeći istovremeno olakšano taloženje nečistoća, u koraku 116. Ovo taloženje u 116, i naknadna separacija tečno/čvrsto, daje ostatak za odbacivanje. Ovaj rastvor proizvoda je pogodan za racikliranje, pa se koristi za ekstrakcija ostatka gvožđa u uzlaznom delu separacije tečno/čvrsto, u koraku 106.

[0033] Pozivajući se na Sliku 2, ilustrovan je tok regeneracije bakra. Ovaj postupak može da sadrži dodatnih nekoliko postupaka u odnosu na pokazane i opisane, a delovi ovog postupka se mogu obavljati na različite načine.

[0034] Ulazni materijal, 220, koji sadrži koncentrat i vodu, na početku postupka je obično na temperaturi okoline, tj. od 5°C do 30°C, zavisno od klimatskih uslova.

[0035] Ulazni materijal, 220, se podvrgava finom mlevenju u koraku 102. Fino mlevenje, 102, je ultra-fino mlevenje, tako da se veličina čestica snižava, tako da veličina oko 80 % čestica iznosi od oko 5 do oko 15 µm, a veličina samo malog broja čestica je veća od 20 µm. Poželjno je da, ultra-fino mlevenje redukuje veličinu čestica, tako da je veličina oko 80 % čestica oko 7 do oko 10 µm. Fino mlevenje je poželjno, ali utiče na utrošak energije, koji iznosi za ovako fino mlevenje oko 60 do 80 kWh/t, a to još zavisi i od dimenzija polaznog koncentrata.

[0036] Željena veličina mlevenih čestica je funkcija mineralogije koncentrata i početne veličine čestica ulaznog materijala, onako kako je dopremljen. Dodatna energija se troši za finije veličine mlevenja, a dodatna ekstrakcija bakra se ostvaruje za minerale bakar-arsen. Potrebe za energijom rastu eksponencijalno sa finoćom mlevenja. U praksi, nema posebnih prednosti za mlevenja ispod P80, od oko 7 do oko 10 µm. Vrednost P80 je indikativna za frakciju najgrubljih čestica. Poželjno je da se frakcija najgrubljih čestica za ekstrakcija drži nisko, za ekstrakciju tokom naznačenog vremena u postupku oksidacije pod pritiskom u autoklavu, 104.

[0037] Fino mleveni koncentrat i voda formiraju gustu suspenziju, 222, koja se pumpa u sud za rad pod pritiskom u postupku oksidacije pod pritiskom. Gusta suspenzija može da sadrži od oko 60% do oko 65 % čvrste komponente. Gusta suspenzija, 222, se kombinuje sa ulaznim vodenim rastvorom, 224, u autoklav, dajući kombinovano napajanje autoklava sa, na primer, 10% do 15% čvrste komponente.

[0038] Sledeća oksidacija pod pritiskom ulaznog bakar-sulfida, koji sadrži arsen, obavlja se u koraku 104. Oksidacija pod pritiskom, 104, oksidiše bakar-sulfid u mineralu i, ako su prisutni i drugi sulfidni minerali, okside drugih baznih. metala, kao što su Ni, Co i Zn. Ova oksidacija se odigrava pod umerenim uslovima, za oksidaciju metala prisutnih u sulfidnim mineralim, kao što su Cu, Fe, Ni, Co i Zn, u jone Cu<++>, Fe<+++>, Ni<++>, Co<++>, Zn<++>, respektivno, uz inhibiranje oksidacije sumpora u sulfat.

[0039] Oksidacija pod pritiskom, 104, odigrava se pod uslovima poviše temperature i pritiska, uz upotrebu kiseonika, kao što je kiseonik visoke čistoće, uz mešanje u sudu pod pritiskom, kao što je neki autoklav. Ovaj autoklav može biti horizontalnog dizajna, u kome je horizontalna osa veća od druge dve ose, koje su obično jednake, tj., poprečni presek je kružan. Autoklav može imati nekoliko odeljaka, odvojenih sa mrežastim pregradama, a pogodno je da između pristupne pregrade za protok guste suspenzije, od ulaznog do izlaznog kraja, postoji oko 3 do 6 odeljaka. Prvi odeljak može biti veći od ostalih odeljaka, da bi se olakšao bilans toplote u autoklavu, dozvoljavanjem dužeg retencionog vremena u prvom odeljku, jer tako može da se generiše više toplote.

[0040] Reakcije koje se odigravaju za vreme oksidacije pod pritiskom, 104, su egzotermne, a generisana toplota se proračunava tako da izaziva porast temperature, koji je dovljan da podigne temperaturu do, ili u njenu blizinu, optimlane temperature, koja olakšava odigravanje željene reakcije poželjnom brzinom, tj., da se unutar jednog do dva sata postigne skoro potpuna reakcija u koncentratu.

[0041] Kako reakcija napreduje, kiseonik se troši, pa ako se ne bi nadoknađivao, parcijalni pritisak kiseonika bi naglo opao, što je nepoželjno za oksidaciju pod pritiskom, uz poželjno kratko retenciono vreme. Stoga se autoklav kontinualno napaja kiseonikom, tako da se pritisak održava na ciljanoj vrednosti. Ukupan pritisak u autoklavu je zbir parcijalnih pritisaka kiseonika i vodene pare, i pritiska koji potiče od male količine drugih gasova, kao što su oni koji se ne kondenzuju, npr. azot i argon, a

1

koji se mogu unositi sa ulaznim kiseonikom, kao i argona, koji se uvoditi sa kiseonikom za napajanje, i ugljen-dioksida, koji potiče od karbonata, organskog ugljenika u koncentratu i postepene degradacije surfaktanta. U praksi, kiseonik za napajanje može biti čistoće od samo oko 93%, dok ostatak čine oni gasovi koji se ne mogu kondenzovati.

[0042] Frakcija kiseonika u gasovitoj fazi autoklava održava se na oko 80% kiseonika (suvog). Ukoliko je frakcija kiseonika mnogo manja od 80%, reakcije koje se odigravaju u autoklavu su usporene. Tokom kontinualnog rada postupka oksidacije pod pritiskom, u koraku 104, frakcija kiseonika opada, pošto drugi gasovi, koji ne reaguju, polako rastu u gasovitoj fazi, što vodi porastu njihovog parcijalnog pritiska, ukoliko nisu preduzete mere za održavanje frakcije kiseonika u autoklavu na oko 80 % ili više. Tako, će se gasovi koji se ne kondenzuju u kiseoniku za napajanje, kao što su azot i argon, a takođe i ugljen-dioksid, iz reakcija karbonata u koncentratu bakra, akumulirati u gasovitoj fazi, ukoliko se ne preduzmu mere za ograničavanje ovog porasta.

[0043] Da bi se uravnoteženo održavala frakcija kiseonika u gasovitoj fazi, kiseonikom se napaja autoklav i kontinualno ispušta mala količina gasa, da bi se smanjio priraštaj gasova koji se ne kondenzuju, kao što su azot i argon, a takođe i ugljen-dioksida. Tipično, oko 10 – 20 zapreminskih % protoka kiseonika za napajanje curi i ispušta se iz autoklava. Ovo curenje gasa vodi gubitku kiseonika, pa se stoga drži na niskom nivou. Prema tome, razuman kompromis je održavanje frakcije kiseonika na oko 80% ili više, i istovremeno ispuštanje gasova, koji dovode do gubitka u napajnju kiseonikom.

[0044] Početna gusta suspenzija 222, zajedno sa vodenim rastvorom, a naziva se ikombinovana gusta suspenzija, podvrgava se u autoklavu oksidaciji pod pritiskom, 104. Ovaj proces se može obavljati kontnualno, tako što se vodeni rastvor i početna gusta suspenzija, 222, oboje kontinualno pumpaju na ulazni deo autoklava, a gusta suspenzija proizvoda se kontinualno prazni na drugom kaju autoklava, uz održavanje obično konstantne zapremine guste suspenzije u autoklavu.

[0045] Pogodni uslovi u autoklavu, u koraku oksidacije pod pritiskom, 104, su:

veličina čestica samlevene čvrste faze, ima P80 od oko 5 µm do 15 µm; u kombinovanoj gustoj suspenziji je manje je od oko 100 g/L čvrste faze, pa do oko 200 g/L čvrste faze (masa čvrste faze je u gramima na litar guste suspenzije, posle mešanja početne guste suspenzije, 222, sa vodenim rastvorom);

doza surfaktanta od oko 1.5 do 10 kg/t;

doza hlorida od oko 3 do 20 g/L;

temperatura u opsegu od oko 140°C do 159°C;

ukupni pritisak od oko 1000 kPa do oko 1600 kPa (uključujući pritisak vodene pare i kiseonika, kao i pritisak ostalih gasova, kao što su azot, argon i ugljendioksid);

parcijalni pritisak kiseonika od oko 700 kPa do oko 1400 kPa; i

retenciono vreme u autoklavu od oko 60 do 120 min.

Dobijena gusta suspenzija na izlazu iz autoklava, nastala oksidacijom pod pritiskom, može imati od oko 10 do 40 g/L kiseline.

[0046] Vodeni rastvor, kojim se napaja oksidacija pod pritiskom, obično je recikliran iz drugih delova ovog postupka, a sadrži oko 5 do 20 g/L Cu, 4 do 25 g/L Cl i slobodnu kiselinu, obično oko 10 do 40 g/L H2SO4. Nas početku se doda još i dovoljno hlorovodonične kiseline, da se dobije poželjna koncentracija hlorida. Vodeni rastvor za napajanje sadrži takođe sulfate, da bi se održavale druge komponente u rastvoru. Prema tome, ova vodena kiselina ili kiselina za napajanje je smeša kombinacije jona bakra, sulfata, hlorida i vodoničnih jona. Mogu biti prisustni i drugi elementi, zbog recikliranja ovog rastvora i posledične akumulacije malih nečistoća, kao što su Fe, Mg, Zn, itd.

[0047] Treba napomenuti upotrebu hlorida u ovoj prijavi. Međutim, podazumeva se da se hlorid može zameniti sa drugim halidom, kao što je bromid. Hlorid (ili bromid) u oksidaciji pod pritiskom, 104, se koristi da se promoviše ekstrakcija enargita ili tenantita, ili i enargita i tenantita, kao i za smanjivanje nepoželjne oksidacije sumpora. Hlorid se koristi u opsegu od oko 3 do 20 g/L Cl u vodenom rastvoru. Iznad gornje granice od 20 g/L Cl, izgleda da se smanjuje ekstrakcija bakra. Ispod donje granice od 3 g/L CI, može da dođe do oksidacije sumpora, a i može da se smanji ekstrakcija sumpora. U opsegu od oko 10 do 12 g/L CI, postignuti su uslovi koji dovode do ekstrakcije Cu i daju male rezultate oksidacije sumpora.

[0048] Sulfidni minerali bakra, koji adrže arsen, podležu oksidaciji pod pritiskom u autoklavu. Reakcije enargita (Cu3AsS4) i tenantita (Cu12As4S13) mogu biti kao što sledi:

Cu3AsS4 2 H2SO4 4.25 O2 → 3 CuSO4 H3AsO4 0.5 H2O 3 S° (1), i

Cu12As4S13 6 H2SO4 19 O2 → 12 CuSO4 4 H3AsO4 7 S° (2)

[0049] I bakar i arsen se solubilizuju, kao sulfat i kao arsenat, respektivno. Kao što pokazuju reakcije (1) i (2), i enargit i tenantit konvertuju manje od 100% sumpora sadržanog u mineralu, u elementarni oblik sumpora. Kao što pokazuju reakcije (1) i (2) oksidacija sumpora je nezaobilazna, što potvrđuju podaci laboratorijskih ispitivanja. Gornje reakcije ukazuju da se u obe reakcije, tokom oksidacije pod pritiskom u koraku 104, troši kiselina. Međutim, kada se arsenat taloži, kiselina se regeneriše:

2 H3AsO4 Fe2(SO4)3 4 H2O → 2 FeAsO4·2H2O 3 H2SO4 (3)

[0050] Da bi se odigravala reakcija (3), koristi se gvožđe koje je prisutno u koncentratima bakra, ili kao pirit (FeS2), ili kao halkopirit (CuFeS2). Eksperimentalni rezultati ukazuju da se kiseonik troši za oksidisanje skoro do 50% sumpora. Dakle, odigrava se još jedna reakcija između sumpora i kiseonika:

S° 1.5 O2 H2O → H2SO4 (4)

[0051] Kada u autoklavu postoje uslovi niske kiselosti, favorizovana je reakcija (4). Kada su u autoklavu viši sadržaji kiseline, reakcija (4) je delimično suzbijena.

[0052] U slučaju minerala gvožđa (Fe) pirita i pirotita, favorizovane reakcije su:

FeS2 15/4 O2 2 H2O → 1/2 Fe2O3 2 H2SO4 (5) i

2 FeS 3/2 O2 → Fe2O3 2 S° (6)

Taloženje arsena u autoklavu

[0053] U autoklavu arsen se ne rastvara jednostavno. Umesto toga, deo solubilizovanog arsena se taloži u autoklavu, za vreme oksidacije pod pritiskom, u

1

koraku 104. Pogodnost je u tome što se arsen u vodenoj sredini taloži kao skorodit, koji predstavlja opšte poznati najstabilniji oblik ostatka koji sadrži arsen, u vodenoj sredini.

Fe2(SO4)3 2 H3AsO4 4 H2O → 3 H2SO4 2 FeAsO4·2H2O (7)

[0054] Odnos arsena prema gvožđu (As:Fe) utiče na količinu arsena koji ostaje u rastvoru na kraju koraka oksidacije pod pritiskom, 104. Pri niskim odnosima As:Fe (npr. As:Fe<0,12) taloženje arsena u autoklavu je skoro potpuno. Pri visokim odnosima S:Fe (As:Fe od 0,7 do oko 1,3) iznos taloženja arsena je visok. Pri odnosu As;Fe iznad 1,3 nedovoljno gvožđa je prisutno u obliku skoroditne faze, pa As ostaje u rastvoru.

[0055] U ulaznim materijalima gvožđe mora biti prisutno, ukoliko arsen treba da se taloži kao skorodit. Ukoliko gvožđa ima malo, ili ga nema, iz rastvora se može taložiti bakar-arsenat i tako, bez namere smanjivati ukupna ekstrakcija bakra. Poželjno je da je za dostupni arsen bude prisutno bar toliko gvožđa koliko treba da se stvori skorodit. Iznenađenje je predstavljalo saznanje da u regionu odnosa As:Fe, od oko 0,1 do oko 0,7, uprkos tome što je prisustvo gvožđa više nego adekvatno za taloženje askorodita, da se arsen samo ograničeno taloži kao askorodit. Obraćajući pažnju na ovo anomalno ponašanje, u autoklav se mogu dodavati prahovi bogati arsenom, zajedno sa početnom gustom suspenzijom, 222, da bi se odnos As:Fe promenio i pomerio ka višim vrednostima, i odnosu pri kome se arsenik taloži kao skorodit. Alternativno, mogu se dodavati druge čvrste supstance ili rastvori bogati sa Fe gvožđem, da bi se promenio odnos As:Fe, ka nižoj vrdnosti i odnosu pri kome se arsen taloži kao skorodit. Dodaju se supstance koje su bogate sa Fe, a rastvorne su pod uslovima u autoklavu. Slika 3 prikazuje grafik procenta arsena u autoklavu, koji nije u rastvoru, za različite odnose arsena prema gvožđu. Odnos arsena prema gvožđu je odnos koji postoji u napajanju postupka oksidacije pod pritiskom, 104, koji uključujeulazni materijal, surfaktant i halogen, ali ne i reciklirani ostatak.

[0056] Grafik na Slici 3 sadrži podatke o nekoliko polaznih materijala, uključujući koncentrate i smeše koncentata sa oko od 1.2 % do 16.1% arsena. Viši odnosi As:Fe , koji su ilustrovani na Slici 3, dobijeni su dodavanjem As sadržanog u prrašini topioničarskih dimnjaka. Uslovi oksidacije pod pritiskom nisu bili identični u svim testovima. Na primer, sadržaji slobodne kiseline u polaznim smešama za autoklav su neznatno varirali. Ovi varijabilni parametri su imali mali efekat na As u rastvoru, u poređenju sa odnosom As:Fe.

[0057] Slobodna kiselina je unekoliko značajan varijabilni parametar, ali ne u svim koncentratima koje su sadržale arsen. Korist od više kiseline za napajanje autoklava je u suzbijanju oksidacije sumpora. Kada su visoki sadržaji arsena ili pirita, ili arsena i pirita u koncentraatima, raste tendencija formiranja sulfata, kao sporedne reakcije. Idealan sadržaj kiseline u koncentratu, u postupku oksidacije pod pritiskom, može biti u veoma širokom opsegu. Sadržaj kiseline kojom se napaja autoklav, koja se koristi za suzbijanje nepoželjne oksidacije sumpora, kreće se od oko 7 g/L do 60 g/L. Poželjan opseg je verovatno oko 20 do 40 g/L. Suviše visok sadržaj kiseline snižava ekstrakciju bakra, a u nekim slučajevima suzbija i stepen taloženja skorodita.

[0058] Pirit stvara kiselinu, kao što pokazuje reakcija (5). Ova kiselina, koju stvara pirit, igra glavnu ulogu u uspostavljanju balansa kiseline u postupku oksidacije pod pritiskom, 104. Ukoliko je kiseline, koja se stvara reakcijom (5), i kiseline, dodate u rastvor za napajanje, više, nego kiseline potrošene u reakcijama (1) i (2), pojaviće se višak kiseline. U tom slučaju, se bakar iz koncentrata, koji je oksidisan u postupku oksidacije pod pritiskom, 104, ispira ili u celini prelazi u rastvor.

[0059] Sve gornje reakcije oksidacije su egzotermne, a procenat čvrste faze se podešava tako što se podešava odnos između dva toka napajanja ovog postupka, tj., polazne guste suspenzije, 222, i ulaznog vodenog rastvora, 224, da bi se iskoristila pogodnost egzotermne prirode tih reakcija. Tako kombinovana ulazna gusta suspenzija može da dostigne radnu temperaturu od oko 150°C u autoklavu, polazeći obično od temperature okoline, bez potrebe za spoljašnjim dodavanjem toplote. Dakle, ovaj postupak se može obavljati bez dodatnih troškova za zagrevanje ili hlađenje. Ovo predstavlja pogodnost, kada se radi o dodavanju guste suspenzije, što bi inače moglo stvarati probleme pri izboru ddimenzija izmenjivača toplote.

[0060] Međutim, u nekim primerima procenat čvrste faze u kombinovanom napajanju može da se poveća, na primer, kada su prisutni sekundarni minerali, kao što je halkocit, pa se stvara manje toplotne energije, nego u poređenju sa, na primer halkopiritom.

[0061] Obrnuto, kada je u koncetratu prisutan pirit u visokoj koncentraciji, generisaće se odgovarajuće veće količine toplote. U tom slučaju, rastvor za

1

napajanje se drži što je moguće hladnijim, čak se koriste i tornjevi za rashlađivanje da bi se uklonila toplota, a takođe se smanjuje procenat čvrste faze u autoklavu, da se inhibira porast radne temperature u postupku oksidacije pod pritiskom, 104, iznad ciljane vrednosti temperature.

[0062] Temperatura postupka oksidacije pod pritiskomm utiče na ekstrakciju bakra i oksidaciju sumpora, kao i na talioženje arsena. Ovaj postupak može da radi unutar opsega od 140°C do 160°C. Nepoželjno je da postupak oksidacije pod pritiskom, 104, radi iznad 160°C, zato što tečni elementarnu sumpor, koji je proizvod reakcije u autoklavu, podleže faznoj transformaciji iz tečnog stanja u viskozno stanje. Ova visoka viskoznost je štetna u ovom postuipku, pa je stoga poželjna temperatura unutar opsega 145°C do 155°C. Temperatura od 150°C se odabire kao ciljana u praksi, mada su moguća kraća prekoračenja unutar opsega od 150°C do 160°C. Poznato je da iznad 160°C elementarni sumpor brže oksidiše u sumpornu kiselinu, što je takođe nepoželjno, jer se stvara višak toplote i kiseline, a nepotrebno troši više kiseonika i reagensa za neutralizaciju. Podaci iz eksperimenata na višim temperaturama su pokazali da je na 150°C prisutno više poželjne faze skorodita, a da se skorodit manje taloži na višim temperaturama.

[0063] Retenciono vreme postupka oksidacije pod pritiskom, 104 je funkcija od toga koliko poptuno je materijal samleven i stepena do koga se arsen istaložio tokom oksidacije pod pritiskom, 104. Retenciono vreme radnog opsega postupka oksidacije pod pritiskom je od 60 do 120 min, kao što je pomenuto gore. Poželjno retenciono vreme je 90 min. Duža retenciona vremena neznatno povećavaju ekstrakciju bakra, a pogoduju većem taloženju, ali po cenu povećane oksidacije sumpora.

[0064] Koristi se dovoljan pritisak kiseonika da se pomogne reakcija u autoklavu. Može se koristiti parcijalni pritisak kiseonika u opsegu od 700 do 1400 kPa. Poželjan je parcijalni pritisak kiseonika od 1000 kPa. Niži parcijalni pritisci kiseonika mogu usporiti reakcije ekstrakcije u autoklavu, tokom oksidacije pod pritiskom, 104. S druge strane, povećani pritisci stvaraju posebne zahteve u pogledu strukturnog integriteta autoklava i sa njim povezane opreme.

[0065] Opciono, može se dodavati kalijum-jodid, kao katalizator za reakcije halkopirita i enargita. Ovaj jodidni katalizator povećava brzinu reakcije, čime se

1

povećava ukupna ekstrakcija bakra, za dato retenciono vreme. Dodatak jodida povećava ekstrakciju bakra od 96.2% do 99.3%, za dodatke KI između 0 i 16 kg/toni koncentrata. Bilo koji dodatak iznad 1 kg/t, ne može biti ekonomski održiv u ovom postupku.

[0066] Dodatak surfaktanta u gustu suspenziju za autoklav, nađeno je da donosi benefit pod nekim okolnostima, zbog modifikovanja prirode sumpora pri pražnjenju iz autoklava, tj., omogućava da čestice sumpora budu fino podeljene. Surfaktant snižava površinski napon tečne faze sumpora na radnoj temperaturi, što dovodi do stvaranja manjih kapljica u autoklavu, umesto velikih tečnih globula, kao i stvaranju odgovarajućih malih čvrstih čestica u gustoj suspenziji proizvoda, nakon očvršćavanja.

[0067] Dodatak surfaktanta olakšava ekstrakciju bakra. Pogodni surfaktanti su, na primer, jedinjenja o-fenilen-ediamina ili lignosola, kao što je kalcijumlignosulfonat. Poznati su i drugi surfaktanti, kao što je kvebračo, koji obavljaju slične funkcije u srodnim postupcima ekstakcije cinka pod pritiskom, i verovatno će biti efikasni u ovom postupku oksidacije pod pritiskom. Takođe, može se koristiti i anilin.

[0068] Surfaktanti su efikasni u širokom opsegu koncentracija, od 1.5 do 10 kg/t koncentrata. Dodavanje suviše niske doze surfaktanta može voditi sakupljanju sumpora i aglomeraciji unutar autoklava, što vodi smanjenoj ekstrakciji bakra i potencijalnim korozivnim uslovima, usled neadekvatnog pristupa kiseonika mineralima koji se ekstrahuju (uslovi lokalizovane redukcije). Suviše surfaktanta dovodi do nepotrebnog troška ovog skupocenog reagensa. Poželjan opseg je od 2 do 3 kg/t, za surfaktant kao što je o-fenilendiamin (OPD).

[0069] Gusta suspenzija, 226, proizvoda iz oksidacije pod pritiskom, 104, je kisela, a većina minerala bakra u unetom materijalu 220, je izekstrahovana u rastvor. Oksidacija sumpora tokom postupka oksidacije pod pritiskom, 104, miože biti znatnio veća od prosečne, tj. iznad 50%, u zavisnosti od količine pirita, pri čemu se obično stvara sulfat. Ovaj postupak prihvata višak stvorene kiseline.

[0070] Pražnjenje vruće, guste suspenzije pod pritiskom, 226 iz autoklava, obavlja se vrlo brzo, tako da u suštini trenutno dolazi do oslobađanja od pritiska. Ovaj oblik pražnjenja guste supenzije je poznat kao "ekstrakcija", kojim se gusta suspenzija skoro trenutno ohladi, zbog oslobađanja nadpritiska, tj., zbog istovremenog

1

oslobađanja vodene pare i zaostalog kiseonika. Ovo oslobađanje se kontroliše pomoću ”čouka”, koji može sadržati izduvni ventil sa varijabilnim otvorima, tako da se sve dešava u delovima sekunde npr., u milisekundama. Ovaj čouk je primeren pražnjenju napojne zapremine u autoklavu, tako da ne dolazii do promene zapremine.

[0071] Gusta suspenzija proizvoda, 226 koja se prazni iz suda pod pritiskom, posle ekstrakcije, 228, podrgava se separaciji tečno/čvrsto, 106. Ova separacija tečno/čvrsto, 106, može da se obavi u dva stupnja, prvo zgušnjavanjem do oko 40 - 50 % čvrste faze, a zatim se iz zgušnjivača preliva na filtriranje, nekim od postupaka pod vakuumom ili pod pritiskom. Alternativno, za separaciju tečno/čvrsto, 106, može se koristiti protiv-strujno dekantiranje.

[0072] Ekstrakcija se može obaviti tokom koraka filtriranja, da se od ostatka odvoji isprani likvor, 50.

[0073] Da bi se olakšalo filtriranje vruće guste suspenzije, koja je na temperaturi od o k o 95°C do 100°C, posle ispiranja 228, deo viška toka iz zgušnjivača se hladi, na primer, u tornju za hlađenje, a ovako ohlađeni tok se vraća u zgušnjivač, da se snizi radna temperatura u zgušnjivaču na oko 65°C ili niže, što je pogodna temperatura sa filtriranje kroz većinu filtera.

[0074] Ostatak toka tečnosti iznad mase u zgušnjivaču, koji će se ovde nazivati likvor od ekstrakcije, 230, šalje se zatim na ekstrakciju bakra pomoću rastvarača, 108.

[0075] Zavisno od oksidacije sumpora i procenta čvrste faze, sa kojom se napaja autoklav za oksidaciju pod pritiskom, 104, ispražnjena kiselina se opciono može podvrgnuti pred-neutralizaciji, 232, posle koje sledi separaciija tečno/čvrsto, 233, pre ekstrakcije pomoću rastvarača, 108. Gips, koji zaostane posle separcije tečno/čvrsto, 233, može se profiltrirati i oprati, kao što je pokazano u koraku 235. Neutralisani tok tečnosti, 239, može da se pošalje na ekstrakciju bakra rastvaračem, 108.

[0076] Filtrat, zaostao posle filtriranja, može da se vrati u zgušnjivač, a opciono, deo ostatka separacije tečno/čvrsto, 276, može da se tretira za izdvajanje zlata i srebra.

[0077] Deo ostatka, 264, dobijen posle separacije tečno/čvrsto, u koraku 106, može da se ponovo reciklira u autoklavu za oskidaciju pod pritiskom, 104. Ostatak

1

posle recikliranja, daje značajno poboljšanu verziju konverzije bakar-sullfida i odvajanja arsena, tako što se deo ovog ostatka pomeša sa svežim koncentratom, pa se njime napaja autoklav. Ovaj reciklirani ostatak daje materijal za zasejavanje taloženja skorodita i produžuje retenciono vreme u autoklavu. Nije ostvarena dodatna vrednost, iznad odnosa 1:1 reciklirani ostatak:svež koncentrat.

[0078] Posle oksidacije pod pritiskom, 104, ekstrakcije, 228, separaciije tečno/čvrsto, ekstrahovani bakar u rastvoru pomoću rastvarača, 108, se regeneriše skidanjem (ili stripingom), 238, i elektrodobijanjem, 110. Ovaj voderni tok tipično sadrži 30 - 50 g/L Cu<++>.

[0079] U industriji je poznata ekstrakcija sa rastvaračem. Mada se ovaj postupak naziva ekstrakcija sa rastvaračem, postupak ovde obuhvata dva različita postupka, ekstrakciju i skidanje (ili striping).

[0080] Tokom ekstrakcije bakra sa rastvaračem, 108, isprani likvor, 230, ili, opciono, neutralisani tok, 239, dovodi se u kontakt sa ekstraktantom, kao što je LIX 973, iz korporacije BASF, u jednom pogodnom odnosu organske i vodene faze. Pogodan odnos može, na primer, biti 3:1. Ovaj postupak se odigrava u seriji meksera-taložnika, ili druge slične opreme, sa spoljašnjom dodatnom opremom, kao što su pumpe, agitatori i rezervoari za skladištenje.

[0081] Ekstrakcija sa rastvaračem, 108 radi na temperaturi od oko 40°C i atmosferskom pritisku. Temperatura se održava osetljivim dovođenjem ulaznog toka, uključujući, na primer, vruć rastvor bogat ekstrakcijam (RBS), koji se takođe naziva likvor od ekstrakcije, 230. Ukoliko je temperatura suviše visoka, mogu se koristiti izmenjivači toplote ili rashladne kule, za kontrolisanje temperature na oko 40°C. Obrnuto, toplota koja dolazi iz izmenjivača toplote, može se, ako je potrebno, koristiti za zagrevanje u periodu hladnih dana.

[0082] Organski ekstraktant se razblažuje sa fazom kerozina, tako da se dobije ekstraktant sa 35 vol% do 40 vol%.

[0083] Organski tok, 234, sa kojim se napaja ekstrakcija bakra sa rastvaračem, 108, potiče iz koraka skidanja u ovom postupku, koji je opisan niže, a naziva se još i "skinuta (ili ”stripped” organska faza") (SOF). Ova skinuta organska faza može sadržati oko 7 g/L - 8 g/L Cu u rastvoru, zavisno od kompozicije, tj., procenta ekstraktanta u diluentu, i od drugih faktora.

[0084] Smeša vodene i organske faze u mešaču-taložniku, koja se koristi se za ekstrakciju, 108, meša se oko 2 do 3 min, pa zatiim pebaci u nepokretnu zonu

1

miksera-taložnika, da se omogući razdvajanje faza gravitacijom, i da se smeša razdvoji. Ovaj postupak se može ponoviti u sledećem mikseru-taložniku, sa suprotnim tokom u odnosu na prethodni, tj., da organski tok, 234 suprotnim smerom ulazi u vodeni tok, ili likvor od ekstrakcije, 230. Ovaj protiv-strujni postupak olakšava dovođenje organskog toka, a istovremeno se ekstrahuje glavnina bakra u vodenom toku.

[0085] Mogu se koristiti i alternativni postupci mešanja i taloženja, kao što su pulsne kolone različitog dizajna.

[0086] Po završetku ekstrakcije u 1-2 koraka, organski ektraktant, obično sadrži 17 - 20 g/L Cu, ukoliko se koristi ekstraktant sa 40 vol%. Osiromašeni vodeni tok, ili "rafinat", može da sadrži oko 10 - 15 g/L Cu i 40 - 65 g/L slobodne kiseline, pa se reciklira za dodatno ekstrahovanje i moguću neutralizaciju.

[0087] Iz ovako obogaćene organske faze sa Cu, 236, zatim se skida sadržaj Cu, 238, dovođenjem u kontakt sa tokom jake kiseline, 240, a naziva se i "skinuti elektrolit" (SE), reciklira se iz koraka eletrodobijanja (ED), 110. Ovaj tok jake kiseline, 240, konvertuje prisutnu organsku fazu u skinutu organsku fazu (SO), 234, koja sadrži oko 7 - 8 g/L Cu. Deo skinute organske faze (SO), 234, se zatim reciklira u korak ekstrakcije sa rastvaračem, 108, zatvarajući kolo, a deo skinute organske faze (SO), 234, se koristi u sekundarnoj ekstrakciji sa rastvaračem, 114, o kojoj če biti reči u nastavku.

[0088] Skinuti elektrolit (SE) 240, koji je u ovom postupku skidanja obogaćen sa bakrom, prebacuje se u noseći elektrolit 242, ili NE, koji se šalje u korak elektrodobijanja, 110, za regenerisanje bakra.

[0089] Nioseći elektrolit (NE), 242, koji se dobija u koraku skidanja, obično sadrži oko 45 -50 g/L Cu i 150 - 160 g/L slobodne kiseline, kao H2SO4. Noseći elektrolit (NE), 242, se podvrgava elektrodobijanju, 110, da se snizi koncentracija bakra na 10 - 12 g/L Cu, i dobije metalni bakar u obliku katoda visoke čistoće. Korak elektrodobijanja, 10, može da se obavlja konntinualno, s tim da se katode skidaju na svakih 5 - 8 dana.

[0090] Tokom elektrodobijanja, 110, noseći elektrolit, 242, se prebacuje nazand u elsktrolit za skidanje, 240, sa smanjenim sadržajem Cu i odgovarajuće višom kiselošću. Sastav ovog skinutog elektrolita, 240, je približno 35-40 g/L Cu i oko 170-180 g/L slobodne kiseline, koji se zatim koristi za dodatno skidanje u koraku

2

ekstrakcije sa rastvaračem. Ovim se kompletira ciklus skinuti elektrolit-noseći elektrolit.

[0091] Rafinat, 244, proizveden u koraku ekstrakcije sa rastvaračem, 108, je kiseo. Ovaj rafinat, 244, se podeli, kao što pokazuje brojka 245, a deo rafinata, označen brojkom 246, se podvrgava isparavanju. Posle isparavanja, preostali vodeni rastvor za napajanje, 224, može da se šalje u postpak oksidacije pod pritiskom, 104, a kondenzat, 268, se može koristiti u koraku separacije tečno/čvrsto, 276.

[0092] Dakle, deo rafinata, 246 se koristi u oksidaciji pod pritiskom, 104. Ovaj rafinat se podeli, zavisno od oksidacije pod pritiskom, 104, a ostatak rafinata, označen brojem, 248, se neutrališe.

[0093] Tokom oksidacije pod pritiskom, deo sumpora u koncentratu se oksidiše u sulfat, koji se uklanja, da bi se sprečilo njegovo akumuliranje. Glavnina ove oksidacije sumpora je posledica gornje reakcije pirita (5).

[0094] Ovaj sulfat se uklanja delimično neutralisanjem toka rafinata, 248, posle ekstrakcije sa rastvaračem 10, kao što je pokazano na Slici 2. Kao što je gore pomenuto, samo deo toka rafinacije 244, iz koraka ekstrakcije sa rastvaračem, 108, se neutrališe u koraku 112, pošto se nešto od kiseline koristi u oksidaciji pod pritiskom, 104, kao što je na primer, pokazano u rerakcijama (1) i (2).

[0095) Neutralizacija se obavlja u odabranoj frakciji rafinata, 248, upotrebom krečnjaka, CaCO3, koji reaguje sa slobodnom kiselinom. Ovaj proces se obavlja, u serijski povezanim rezervoarima, sa gravitacionim pretakanjem, uz formiranje čvrstog sporednog proizvoda - gipsa, CaSO4·2H2O. Ovaj gips se prfiltrira i opere, kao što je pokazano u koraku 250. Filter-kolač od gipsa, posle filtriranja, 250, se šalje u stranu, za odlaganje. Filtrat, ili neutralisani tok, 252, od filtriranja, 250, se podeli, 254, a jedan deo, 256, se šalje na sekundranu ekstrakciju sa rastvaračem, 114. Deo skinute organske faze (SO), 234, od skidanja rstvarača, 238, se koristi u koraku sekundarne ekstrakicije sa rastvačem 114.

[0096] Organska faza, 257, koja se koristi u sekundarnoj ekstrakciji sa rastvaračem, 114, vraća se u korak primarne ekstrakcije sa rastvaračem, 108, gde se bakar regeneriše, pa se šalje u korak elekrodobijanja bakra. Vednost pH vodenog toka osiromašenog bakrom se povisi, na primer, koriišćenjem krečnjaka, da se olakša taloženje nečistoća u koraku 116. Ovo taloženje u 116, i naknadna separacija tečno/čvrsto 270, daje ostatak za ispuštanje iz sistema. Rastvor ovog proizvoda, 272, se reciklira i troši za ekstrakciju ostataka gvožđa u uzlaznom delu separacije tečno/čvrsto, u koraku 276. Stoga, neutralisane lako rastvorne nečistoće, kao što je na primer, cink, uklanjaju se iz postupka, da bi se inhibiralo koncentrisanje tih nečistoća do neprihvatljivog stepena.

[0097] Preostali deo, 260, neutralisanog toka, 252, koji predstavlja deo koji se ne podvrgava sekundarnoj ekstrakciji sa rastvaračem, 114, podvrgava se isparavanju, 262, sa delom kiselog rafinata, 246, stvorenog prilikom ekstrakcije rastvarača, 108. Posle isparavanja, deo, 224, preostalog vodenog rastvora za napajanje, može se poslati na oksidaciju pod pritiskom, 104, a kondenzat, 268, od isparavanja 262, može da se koristi za ekstrakcija ostatka u separaciji tečno/čvrsto, 276.

[0098] Kao što je pokazano gore, deo ostatka, 264, stvoren prilikom separacije tečno/čvrsto, 106, može se reciklirati u autoklavu za oksidaciju pod pritiskom, 104. Preostali ostatak, koji je bogat gvožđem, 264, koji nastaje pri separaciji tečno/čvrsto, u koraku 106, može se odbaciti. Opciono, preostali ostatak, bogat gvožđem, 264, može se zatim procesuirati, za regenerisanje plemenitih metala. Deo ostatka, koji nije bogat gvožđem, 264, ne reciklira se nazad u koarak oksidacija pod pritiskom, 104, već može da se ekstrahuje u vrućem, razblaženom rastvoru kiseline, koji sadrži hloride, da se održava nizak sadržaj bakra rastvornog u cijanidu. Ovaj postupak se naziva "poboljšano izlučiivanje sa kiselinom", a naznačen je referentnim brojem 274. Uslovi za poboljšano izlučivanje sa kiselinom 274, se koriste za naknadno izlučivanje plemenitih metala sa cijanidnim rastvorima, u kojima je bakar glavni potrošač cijanida.

[0099] Glavna reakcija u koraku poboljšane ekstrakcije sa kiselinom, 274, je rastvaranje baznog bakar-sulfata pomoću sumporne kiseline:

[CuSO4·2Cu(OH)2] 2 H2SO4→ 3 CuSO4+ 4 H2O (8)

[0100] Sumporna kiselina se dobija iz rafinata ekstrakcije rastvaračem, koja se pominje niže.

[0101] Uslovi, tokom poboljšane ekstrakcije kiselinom, 274, slični su, ali su oštriji, od koraka ekstrakcije pod atmosferskim pritiskom, koji je opisan u dokumentu U.S. Pat. No. 5,645,708, (’708 patent), čiji je ceo sadržaj ovde priključen kroz ovaj citat.

[0102] Na primer, pogodni uslovi su:

temperatura u opsegu od 50°C - 95°C, poželjno 75°C;

retenciono vreme od 2 do 4 h, poželjno 3 h;

koncentracija hlorida u rastvoru za ekstrakciju

od 2 do 10 g/L, poželjno 4 g/L; i

pH od 1.0-1.5, poželjno 1.3.

[0103] Nema potrebe da se sva ova poboljšanja primene istovremeno, ali koristi od pooboljšane ekstrakcije u naknadnoj ekstrakciji plemenitih metala, slede iz kombinacije ovih uslova.

[0104] Reakcija (8) ne odigrava se sasvim do kraja, prilikom "normalne" atmosferske ekstrakcije, opisane u patentu ’708. Tipično, sadržaj od 2-5% Cu zaostane u ostatku, što je očigledno najviše zbog adsorpcije na, ili koprecipitacije sa Fe, a u manjem iznosu zbog nekompletne oksidacije Cu u sulfidnom mineralu. Nažalost, deo ovog ”ne-esktrahovanog” Cu ostatka, posle atmosferske ekstrakcije, je rastvoran u cijanidu, tj. formira rastvorne bakar-cijanide u naknadnim koracima ovog postupka. Međutim, rastvorni Cu cijanid se u suštini redukuje u poboljšanoj kiseloj ekstrakciji, 274.

[0105] Ova poboljšana kisela ekstrakcija, 274, može se obaviti u sistemu serijski povezanih reaktora, sa 3-4 mešana rezervoara, povezana sa gravitacionim prelivom. Ovi rezervoari se umereno mešaju, da bi se obezbedilo adekvatno mešanje tečne i čvrste faze. U poslednji (4.) rezervoar se može dodati koagulant, da se pomogne koagulacija fine čvrste faze, što pomaže prilkom flokulacije, koja se koristi u narednoj operaciji zgušnjavanja.

[0106] Filtriranje čvrste ekstrahovane faze, iz poboljšanog kiselog ekstrahovanja 274, ometa prisustvo fine čvrste faze. Srećom, ova fina čvrsta faza se dobro zgušnjava, dajući adekvatnu koagulaciju i flokulaciju, i podvodni tok sa 45-55% čvrste faze, i razumno vreme taloženja.

[0107] Zato se gusta suspenzija, koja nastaje iz poboljšane kisele ekstrakcije, 274, pumpa u niz od 3-6 zgušnjivača, sa kontra-strujnim dekantovanjem (KSD), sa svežom vodom, koja se dodaje u poslednji zgušnjivač, a gusta suspenzija se uvodi u prvi zgušnjivač. Kolo KSD predstavlja dobro poznatu tehnologiju, u kojoj se preliv iz svakog zgušnjivača kreće u suprotnom pravcu od proticanja po dnu zgušnjivača, uz efikasno korišćenje vode za ekstrakciju.

2

[0108] Voda za ekstrakciju (tok 258), koja se koristi u KSD kolu, može se delimično uzimmati iz rastvora 272, koji se dobija posle taloženja otpadne nečistoće 116 i iz kondenzata 268, posle isparavanja u koraku 262.

[0109] Dodatna voda za ekstrakciju može biti u obliku sveže vode, zavisno od celokupnog balansa vode u kolu KSD-EAL.

[0110] Pogodnost predstavlja činjenica da se glavnina sveže vode generiše interno, dozvoljavajući da postpak teče i sa dodatom vodom, nasuprot višku tečnog efluenta, koji se odbacuje, što može stvarati probleme za životnu sredinu. U principu, ukupan postupak radi bez tečnog efluenta, pa se stoga može stvarati postupkom sa zatvorenom petljom.

[0111] Ekstrahovani ostatak iz poboljšane kisele ekstrakcije, 274, je na taj način odvojen od rastvora za ekstrakkkciju preko separacije tečno/čvrsto, 276. Ova separacija tečno/čvrsto može sadržati zgušnjavanje u nizu zgušnjivača koji rade u protivstrujnom režimu ili filtriranja, dajući ostatak, 278, koji je spreman za ekstrakciju plemenitih metala.

[0112] Likvor, proizvod iz kSD kola, koji se preliva iz prvog zgušnjivača, je noseći likvor ekstrakcije, 280, koji opciono može da se podvrgne pred-neutralizaciji, 232, i separaciji tečno/čvrsto, 233. Ovaj noseći tečni likvor ekstrakcije se tretira za regeneraciju bakra pomoću ekstrakcije sa rastvaračem, u koraku 108.

[0113] Rafinat, 244, se može podeliti, kao što je pokazano u koraku 245, u treći tok, 282. Ovaj treći tok, 282, se može koristiti u poboljšanoj ekstrakciji sa kiselinom, 274, i davati sumpornu kiselinu za poboljšani postupak kisele ekstrakcije.

[0114] Daju se sledeći primeri, koji će dodatno da ilustruju razne realizacije ovog pronalaska. Ovi primeri treba da su samo ilustrativni, a nije im namera da ograniče obim ovog pronalaska. Zbir ovih primera je dat u Tabeli 1.

TABELA 1

[0115] U svakom od ovde opisanih primera korišćen je autoklav sa šaržom od 1,1 L. U svakom primeru su naznačeni uslovi u autoklavu, a ukoliko nije drugačije naznačeno, parcijalni pririsak kiseonika bio je 1000 kPa.

PRIMER 1

[0116] Primer koji sledi prikazuje korist od finog mlevenja, kada se ekstrahuje materijal koji sadrži enargit, u prisustvu hlorida i surfaktanta, za tokom postupka oksidacije pod pritiskom. Sastav ulaznog materijala pokazalo se da je: 34% Cu, 12% Fe, 36% S i 12% As (64% enargit, 1% tenantit, 8% halkopirit, 21% pirit), koji je ekstrahovan oksidacijom pod pritiskom, pod sledećim uslovima:

Ukupni pritisak 200 psig (1378 kPag);

temperatura 150°C ;

2

retenciono vreme 60 min;

polazni rastvor je sadržao: 12 g/L Cl,

8 g/L slobodne kiseline i 15 g/L Cu; i

dodatak surfaktanta, o-fenilendiamina (OPD) 5 kg/t.

[0117] Stepen mlevenja je variran, kao što je pokazano u Tabeli 2

TABELA 2

[0118] Dodatno mlevenje, pre koraka oksidacije pod pritiskom, poboljšava ekstrakciju minerala enargita i ukupnu ekstrakciju bakra. Ni dodati surfaktant, niti retenciono vreme nisu bili optimalni. Za ultrafino mlevenje bila je potrena dodatna energija. Ekstrakcija bakra u inkrementima iz minerala bakra sa arsenom nije uvek ekonomična. Slika. 4 predstavlja grafik upotrebljene specifične energije za fino mlevenje. Mlevene veličine čestica ispod 5 µm retko su ekonomične.

Zaključak

[0119] Ekstrakcija bakra raste sa finoćom mlevenih čestica, u prisustvu hlorida i surfaktanta.

PRIMER 2

[0120] Sledeći primer pokazuje da upotreba surfaktanta u odsustvu hlorida, prilikom ekstrakcije materijala koji sadrži enargit, u postupku oksidacije pod pritiskom, ne daje za rezultat zadovoljavajuću regeneraciju bakra.

[0121] Korišćen je isti ulazni materijal kao u Primeru 1, ali je ekstrahovan u odsustvu hlorida. Test ulaznog materijala je pokazao: 34% Cu, 12% Fe, 36% S i

2

12% As (64% enargit, 1% tenantit, 8% halkopirit, 21% pirit), a ekstrahovanje je obavljeno postupkom oksidacije pod pritiskom, pod sledećim uslovima:

ukupni pritisak 200 psig (1378 Kpa)

temperatura 150°C

retenciono vreme 90 min

ulazni rastvor je sadržao: 40 g/L slobodne

kiseline i 12 g/L Cu; i 5 kg/t

surfaktant o-fenilendiamin (OPD).

[0122] Upotreba surfaktanta je varirana, pri veličini finih čestica, u odsustvu hlorida, kao što je pokazano u Tabeli 3.

Tabela 3

Zaključak

[0123] Surfaktant, sam po sebi, a u odsustvu hlorida, ne promoviše dovoljno oksidaciju fino mlevenih čestica enargita.

PRIMER 3

[0124] Sledeći Primer pokazuje da prisustvo hlorida i surfaktanta, tokom oksidacije pod pritiskom, poboljšava ekstrakciju i ukupno regenerisanje bakra.

[0125] Obavljeni su dodatni testovi, u prisustvu hlorida sa 12 g/L u polaznom rastvoru. Ostali uslovi su bili isti kao što je naznačeno u Primeru 2. Test ulaznog

2

materijala je pokazao 34% Cu, 12% Fe, 36% S i 12% As (64% enargit, 1% tenantit, 8% halkopirit, 21% pirit). Ekstrahovanje je obavljeno oksidacijom pod pritiskom, pod sledećim uslovima:

ukupni pritisak 200 psig (1378 Kpa)

temperatura 150°C

retenciono vreme 90 min

ulazni rastvor je sadržao: 12 g/L Cl, 40 g/L

slobodne kiseline i 12 g/L Cu; i

surfaktant o-fenilendiamin (OPD) 5 kg/t.

[0126] Prisustvo surfaktanta je varirano, kao što je pokazano u Tabeli 4.

Tabela 4

[0127] Iz poređenja rezultata iz Primera 2 i Primera 3, jasno se pokazuje korist od prisustva hlorida, tokom oksidacije pod pritiskom bakar-sulfidnog minerala, prilikom ekstrakcije materijala koji sadrži enargit. U prisustvu hlorida surfaktant dodatno predstavlja korist, prilikom ekstrakcije bakra. Primeri 2 i 3 ilustruju da prilkom oksidacije pod pritiskom fino mlevenog bakarnog koncentrata koji sadrži arsen, surfaktant i hlorid deluju sinergistički, a ne na aditivan način

Zaključak

[0128] Fino mlevenje, surfaktant i hlorid deluju sinergistički u promovisanju oksidacije pod pritiskom enargita i regenerisanja bakra iz polaznog materijala sa finom veličinom čestica.

PRIMER 4

[0129] Primer koji sledi pokazuje efekat sadržaja hlorida, prilikom ekstrakcije

2

enargita iz polaznog materijala, u postupku oksidacije pod pritiskom,. [0130] Dva različita uzorka koncentrata, sa niskim sadržajem pirita, sastava 31-33.1% Cu, 11-11.5% Fe, 35.5-37.9% S i 10.3-11.8% As, ekstrahovani su u postupku oksidacije pod pritiskom, pod sledećim uslovima:

ukupni pritisak 200 psig (1378 Kpa)

temperatura 150°C

retenciono vreme 90 min

ulazni rastvor je sadržao: 40 g/L slobodne

kiseline i 12 g/L Cu; i

surfaktant o-fenilendiamin (OPD) 3 kg/t, i

čestice veličine P80 od 7 µm i P80 od 22 µm

[0131] Uslovi ovog testa, sa 0 g/L Cl, malo se razlikuju od ostalih, po sadržaju bakra u polaznom rastvoru, koga je bilo 15 g/L Cu, a dodatak surfaktanta je bio 5 kg/t OPD. Ostali uslovi testa sa 0 g/L Cl, navedeni su gore.

[0132] Grafik na Slici 5 ilustruje regenerisanje bakra za različite sadržaje hlorida u polaznom rastvoru. Hlorid, sa opsegom od oko 3 do 20 g/L Cl u vodenom rastvoru, promoviše ekstrakciju bakra. Više od 20 g/L Cl, izgleda da smanjuje ekstrakciju bakra. Manje od oko 3 g/L Cl, nije efikasno za oksidaciju sumpora i ekstrakciju bakra. U opsegu od oko 10 do 12 g/L, uslovi su takvi da se ostvaruje dobra ekstrakcija Cu i mala oksidacija sumpora. Takođe, na Slici. 5

je ilustrovano regenerisanje bakra za različite veličine čestica. Veličina čestica iskazana kao P80, od 7 µm, predstavlja značajno poboljšanje u ekstrakciji bakra, kada se poredi sa veličinom čestica P80 od 22 µm.

Zaključak

[0133] Sadržaj hlorida unutar opsega od oko 3 do 20 g/L Cl u vodenom rastvoru, u prisustvu surfaktanta, promoviše ekstrakciju bakra. Fino mlevenje koncentrata, pre oksidacuije pod pritiskom, u prisustvu hlorida i surfaktanta, promoviše ekstrakciju bakra.

PRIMER 5

2

[0134] Sledeći Primer pokazuuje efekat finog mlevenja na različite polazne materijale koji sadrže enargit.

[0135] Ovi polazni materijali su ekstrahovani oksidacijom pod pritiskom, pod sledećim uslovima:

ukupni 200 psig pritisak 1378 kPag;

temperatura 150°C;

retenciono vreme 60 min;

polazni rastvor je sadržao 20 g/L slobodne

kiseline, i 15 g/L Cu;

surfaktant, o-fenilendiamin (OPD) 5 kg/t;

veličina mlevenih čestica P807 µm.

[0136] Polazni rastvori su takođe sadržali 12 g/L Cl, sa izuzetkom jednog, u kome hlorid nije bio prisutan, kao što je pokazano u Tabeli 5.

[0137] Rezultati, koji su prikazani u Tabeli 5, samo su relativni. Frakcija enargita u koncentratima je varirala, a stepen mlevenja nije bio toliko visok, kao u ranijim primerima.

Tabela 5

[0138] Koncentrat "A" imao je sastav: 15% Cu, 31% S, 24% Fe i 5.5% As. U odsustvu finog mlevenja polaznog koncentrata "A", konverzija sulfida iz materijala koji je sadržao enargit, bila je 69%. Fino mlevenje polaznog koncentrata "A", u odsustvu hlorida u polaznom rastvoru, poboljšalo je konverziju bakar-sulfida na 91%, ali po cenu dodatne, neželjene oksidacije sumpora. Fino mlevenje polaznog koncentrata "A", sa prisutnim hloridiom u polaznom rastvoru, povećalo je konverziju bakar-sulfida na 95%, a vratilo je oksidaciju sumpora na 51%.

[0139] Koncentrat "B" je imao sastav: 27% Cu, 40% S, 23% Fe, i 9% As (sa 48% enargita u koncentratu). Fino mlevenje polaznog koncetrata "B" je povećalo konverziju bakar-sulfida sa 88 na 95%.

[0140] Ovi primeri pokazuju da je dodatno mlevenje korisno za koncentrate koji sadrže arsen, kada se koriste u postupku oksidacije pod pritiskom, koja je gore opisana. Ovi benefiti se ne mogu postići samo upotrebom hlorida ili surfaktanta

Zaključak

[0141] Fino mlevenje drugih polaznih materijala, koji sadrže enargit, povećava regenerisanje bakra, dok prisustvo hlorida suzbija oksidaciju sumpora, a poboljšava ekstrakciju bakra, u postupku oksidacije pod pritiskom, u prisustvu surfaktanta.

PRIMER 6

[0142] Sledeći Primer prikazuje efekat različitih vrsta i doza surfaktanta na ekstrakciju bakra. Slika. 6 predstavlja grafik, koji predstavlja efekat doze na ekstrakciju bakra. Sastavi koncentrata i uslovi testa za ekstrakcije bakra, koji su ilustrovani na Slici. 6, prikazani su u Tabeli 6.

Tabela 6

1

[0143] Veličina samlevenih čestica u polaznom koncentratu C bila je grublja, nego u prethodnim Primerima. Povećanje doze surfaktanta u polaznom rastvoru, u postupku oksidacije pod pritiskom, ne znači neophodno povećavanje regenracije bakra, pošto najveća doza surfaktanta u polaznom rastvoru, u postupki oksidacije pod pritiskom, ne dostiže najveću ekstrakciju bakra. Optimalna doza surfaktanta za posmatrani surfaktant, razlikuje se za različite koncentrate.

[0144] U sličnim koncentratima bakra (D i E), a pod identičnim uslovima, izgledda da o-fenilendiamin (OPD) daje bolju ekstrakciju bakra nego anilin.

Zaključak

[0145] Optimalna doza surfaktanta varira od koncentrata do koncentrata, a upotrebljena količina je pod uticajem ekonomskih faktora.

PRIMER 7

[0146] Sledeći Primer pokazuje efekat različitih vrsta surfaktanata na ekstrakciju bakra.

[0147] Testiran je koncentrat sa 28.5% Cu, 18% Fe, 43% S i 8.3% As, na ekstrakciju postupkom oksidacije pod pritiskom, pod sledećim uslovioma:

ukupan pritisak 200 psig (1378 kPag);

temperatura 150 °C;

polazni rastvor: 12 g/L CI, 20 g/L slobodne kiseline, i 12 g/L Cu;

[0148] Efekat različitih vrsta i doza surfaktanta na ekstrakciju bakra, ilustrovan je grafikom na Slici 7.

[0149] U testu koncentrisanja u ovom Primeru, izgleda da o-fenilendiamin (OPD) daje bolju ekstrakciju bakra, nego anilin i Lignosol.

Zaključak

[0150] Izgleda da OPD daje bolju ekstrakciju bakra, nego anilin i Lignosol.

2

PRIMER 8

[0151] Sledeći Primer pokazuje efekat retencionog vremena na ekstrakciju bakra u postupku oksidacije pod pritiskom.

[0152] Koncentrat, sastava 34% Cu, 12% Fe, 36% S i 12% As (64% enargita, 1% tenantita, 8% halkopirita, 21% pirita) ekstrahovan je u postupku oksidacije pod pritiskom, pod sledećim uslovima:

ukupni pritisak 200 psig (1378 kPag);

temperatura 150 °C;

polazni rastvor: 12 g/L Cl, 10 g/L slobodne

kiseline, i 14 g/L Cu;

surfaktant o-fenilendiamin (OPD) 3 kg/t; i

veličina mlevenih čestica P8022 µm.

[0153] Veličina mlevenih čestica u ovom Primeru bila je velika.

[0154] Retenciono vreme u postupku oksidacije pod pritiskom u autoklavu, variralo je, kao što je pokazano u Tabeli 7.

Tabela 7

[0155] Duža retenciona vremena daju povećane regeneraciju bakra i taloženje arsena u autioklavu, ali takođe dovode i do povećane oksidacije sumpora. Može se koristiti retenciono vreme unutar opsega od oko 60 do 120 min. Poželjno retenciono vreme je 90 min.

Zaključak

[0156] Retenciono vreme duže od 90 min, samo marginalno poboljšava ekstarkciju bakra, a utiče na veće taloženje arsena, ali po cenu povećane oksidacije sumpora.

PRIMER 9

[0157] Sledeći Primer pokazuje efekat recikliranja ostatka na regenerisanje bakra i taloženje arsena.

[0158] Koncentrat, sastava 29% Cu, 17% Fe, 41% S i 9% As, esktrahovan je u postupku oksidacije pod pritiskom, pod sledećim uslovima:

ukupni pritisak 200 psig (1378 kPag);

temperatura 150 °C;

retenciono vreme 90 min;

polazni rastvor: 12 g/L Cl, 40 g/L slobodne

kiseline, i 12 g/L Cu;

veličina mlevenih čestica, P80 10 µm; i

anilin kao surfaktant, 3 kg/t.

[0159] Odnos recikliranja, predstavlja odnos reciklirani ostatak:svež koncentrat, koji se šalje u autoklav, a variran je kao što je pokazano u Tabeli 8.

Tabela 8

[0160] Recikliranje dela ostatka u autoklavu, šaržiranog nazad u autoklav, i odnosa reciklirani čvrst materijal:svež koncentrat, od oko 0.1:1 do 1.5:1, dovodi do poboljšane ekstrakcije bakra i taloženja arsena. Reciklirani odnosi veći od 1:1, izgleda da signifikantno ne poboljšavaju ekstrakciju, niti promovišu dodatno taloženje arsena.

Zaključak

[0161] Recikliranje vraćenog ostatka u autoklav poboljšava ekstrakciju bakra, sve do odnosa reciklirani ostatak:svež koncentrat od oko 1, a i promoviše veće taloženje arsena u autoklavu.

4

PRIMER 10

[0162] Sledeći Primer pokazuje efekat reagensa KI na ekstrakciju bakra. Koncentrat A, sastava 24% Cu, 19% Fe, 39% S i 8% As (37% enargit, 45% pirit, 4% halkopirit) je ekstrahovan postupkom oksidacije pod pritiskom, pod sledećim uslovima:

ukupni pritisak 1378 (200 psig) kPag;

temperatura 150°C;

retenciono vreme 90

min;

polazni rastvor: 12 g/L Cl, 40 g/L slobodne

kiseline, i 12 g/L Cu;

veličina melvenih čestica P80 7 µm; i

Anilin kao surfaktant 3 kg/t.

[0163] Doza reagensa KI, koja je korišćena u postupku oksidacije pod pritiskom, varirana je kao što je pokazano u Tabeli 9.

Tabela 9

[0164] Dodavanje KI je korisno. Za dodavanja koja su veća od 1 kg na tonu koncentrata, teško je naći ekonomsko opravdanje.

Zaključak

[0165] Dodavanje KI je korisno.

PRIMER 11

[0166] Sledeći Primer pokazuje efekat količine slobodne kiseline u polaznoj smeši u autoklavu na ekstrakciju bakra i oksidaciju sumpora.

[0167] Koncentrat sastava 34% Cu, 12% Fe, 36% S i 12% As (64% enargit, 1% tenantit, 8% halkopirit, 21% pirit) ekstrahuje se u postupku oksidacije pod pritiskom pod sledećim uslovima:

ukupni pritisak 200 psig (1378 kPag);

temperatura 150 °C;

polazni rastvor: 12 g/L Cl i 14 g/L

Cu; veličina mlevenih čestica,

P80 7 µm; i

surfaktant, o-fenilendiamin (OPD) 5 kg/t.

[0168] Sadržaj slobodne kiseline pri napajanju autoklava je variran, kao što je pokazano u Tabeli 10.

Tabela 10

[0169] Dva seta podataka u Tabeli 10, koji se odnose na retenciona vremena od 60 min i 90 min, pokazuju da porast ulaznog sadržaja slobodne kiseline u autoklavu dovodi do suzbijanja oksidacije sumpora. Oksidacija sumpora, u kojoj se koristi oko 39 g/L slobodne kiseline na ulazu u autoklav, je veća za duže retenciono vreme, od 90 min, u poređenju sa 60 min.

Zaključak

[0170] Recikliranje slobodne kiseline na ulazu u autoklav, suzbija oksidaciju sumpora. Da bi se suzbila neželjena oksidacija sumpora, može se koristiti kiselina unutar opsega od 7 do 60 g/L. Poželjna koncentracija slobodne kiseline je 20 do 40 g/L.

PRIMER 12

[0171] Sledeći Primer pokazuje uslove temperature i pritiska, koji se koriste za vreme oksidacije pod pritiskom. Temperature i pritisci koji se koriste u ovom postupku reflektuju se na fizička, a isto tako i na kinetička ograničenja. Ttemperatura viša od oko 160°C u autoklavu dovodi do transformacije sporednog proizvoda, rastopljenog sumpora, kao rastvorenog fluida u vodi, do viskoznog stanja, nalik melasi, kada zahtevi za potrošnju snage mešanja postaju znatno veći, a favorizuje se i nepoželjna oksidacija sumpora. Prema tome, temperatura iznad oko 160°C je nepoželjna.

[0172] Niža temperatura u ovom postupku ograničava kinetiku reakcije. Slika. 8 prikazuje potrošnju kiseonika tokom oksidacije pod pritiskom, koja se obavlja na različitim pritisicima i temperaturama. Na gornje tri krive potrošnje kiseonika, na Slici 8, oksidacija pod pritiskom dostiže prihvatljiv nivo regenerisanja bakra u vremenu od 90 min. Niže dve krive potrošnje kiseonika pokazuju da je potrebno viiše vremena u autoklavu. Iz ekonomskih razloga, veći autoklav nije poželjan, jer zahteva duže retenciono vreme. Stoga se u ovom postupku oksidacije pod pritiskom koristi temperatura od 140°C ili veća. Kada se koriste niže temperature, tada se takođe koriste i niže koncentracije čvrste faze u autoklavu, zbog zahteva oko održavanja balansa tooplote, što isto tako povećava troškove ovog postupka.

[0173] Konstrukcija radnog suda takođe igra ulogu pri određivanju parcijalnog pritiska kiseonika, koji treba da se koristi. Napon pare vode predstavlja gasovitu zaštitu, koja smanjuje šansu zapaljenja titanijuma u ovom sudu. Zahvaljujući prisustvu hlorida, titanium predstavlja izabrani konstrukcioni materijal, ali i drugi metali i legure podležu riziku od zapaljenja tokom oksidacije pod pritiskom. Veći parcijalni pritisci kiseonika poećavaju ovaj rizik. Veći pritisci kiseonika zahtevaju takođe i deblje zidove autoklava, što povećava cenu autoklava. U tom poogledu, pravi se kompromis, da se postignu relativno visoke brzine ekstrakcije, ali bez povećavanja šanse za pojavu katastrofalnog požara autoklava.

[0174] "Bezbedni" parcijalni pritisci kiseonika u autoklavu, na raznim temperaturama, prikazani su u Tabeli 11.

Tabela 11

[0175] Slika 8 pokazuje da parcijalni pritisak kiseonika od oko 700 kPag, ili veći, obezbeđuje adekvatnu brzinu ekstrakcije u ovom postupku oksidacije pod pritiskom. Parcijalni pritisak kiseonika iznad oko 1500 kPag, dovodi do problema u vezi sa bezbednošću, kao i do razmatranja u pogledu ekonomičnosti, zato što viši pritisak zahteva deblje zidove autoklava.

Zaključak

[0176] U postupku oksidacije pod pritiskom, temperatura je u opsegu od oko 140 °C do oko 160 °C, a parcijalni pritisak kiseonika u opsegu od oko 700 kPag do oko 1500 kPag, što omogućava prihvatljivo regenereisanje bakra i taloženje arsena kao askorodita. Parcijalni pritisak kiseonika od oko 1000 kPag obezbeđuje dovoljno kiseonika i obično je ekonomski prihvatljiv.

[0177] Gore opisane realizacije ovog pronalaska odnose se samo na primere. Izmene, modifikacije i varijajcije određenih realizacija mogu ostvariti oni koji su verzirani u stanju rehnike. Prema tome, obim ovih zahteva ne treba da se ograničava ovim realizacijama koje su opisane u primerima, nego treba da im se da najšira interpretacija, koja je saglasna ovim opiisom u celini.

Claims (19)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Postupak za ekstrakciju bakra iz ulaznog materijala, koji sadrži najmanje jedan od minerala bakar-sulfida u kome je sadržan arsen ili antimon, pri čemu ovaj polazni materijal sadrži od oko 1.2% do 16.1% arsena, a postupak se sastoji od:

finog mlevenja ulaznog materijala, pri čemu ovo fino mlevenje daje čestice ulaznog materijala, veličine, iskazane kao p80, od oko 5 µm do oko 15 µm;

posle finog mlevenja, podvrgavanja ovog ulaznog materijala koraku oksidacije pod pritiskom, u prisustvu surfaktanta i nekog halogena, i dobijanja guste suspenzije proizvoda;

podvrgavanja ove guste suspenzije proizvoda separaciji tečno/čvrsto, tako da se dobiju filtrat i talog oksidacije pod pritiskom, koji sadrži najmanje jedno jedinjenje arsena i jedinjenje antimona; i regenerisanja bakra iz filtrata koraka oksidacije pod pritiskom.

2. Postupak prema Zahtevu 1, što se sastoji od podvrgavanja isparavanju dela filtrata iz koraka oksidacije pod pritiskom, a posle regenerisanja bakra iz njega, i posle isparavanja, od recikliranja dela filtrata iz koraka oksidacije pod pritiskom, do ponovne oksidacije pod priitiskom.

3. Postupak prema Zahtevu 1, što talog posle separacije tečno/čvrsto, koji takođe sadrži bakar, podvrgava ekstrakciji kiselinom, da se rastvori još bakra i tako dobije rastvor bakra i najmanje jednog od jedinjenja arsena i jedinjenja antimona, a pri tome se iz ovog rastvora bakra regeneriše još bakra.

4. Postupak prema Zahtevu 1, što se fino mlevenje odnosi na ulazni materijal, čije čestice imaju veličinu, iskazanu kao p80, od oko 7 µm do oko 10 µm.

5. Postupak prema Zahtevu 1, što se u korak oksidacije pod pritiskom dodaje surfaktant, sa koncetracijom od oko 1 kg/t ulaznog materijala do 10 kg/t ulaznog aterijala.

6. Postupak prema Zahtevu 5, što surfaktant čini najmanje jedna od sledećih supstanci: lignin sulfonat, kvebračo, anilin, o-fenilendiamin.

7. Postupak prema Zahtevu 1, što surfaktant predstavlja o-fenilendiamin, u koncentraciji od 1.5 do 3 kg/t koncentrata.

8. Postupak prema Zahtevu 1, što halogen predstavlja hlorid, a oksidacija pod pritiskom se obavlja u prisustvu od oko 3 do 20 g hlorida/L.

9. Postupak prema Zahtevu 1, što halogen predstavlja hlorid, a oksidacija pod pritiskom se obavlja u prisustvu od oko 10 do 12 g hlorida/L.

10. Postupak prema Zahtevu 1, što se korak oksidacije pod pritiskom obavlja na temperaturi od oko 140°C do oko 160°C.

11. Postupak prema Zahtevu 1, što se korak oksidacije pod pritiskom obavlja sa retencionim vremenom od oko 60 do oko 120 miin.

12. Postupak prema Zahtevu 1, što se korak oksidacije pod pritiskom obavlja sa retencionim vremenom od oko 90 min.

13. Postupak prema Zahtevu 1, što se oksidacija pod pritiskom obavlja na parcijalnom pritisku kiseonika od oko 700 do oko 1400 kPa.

14. Postupak prema Zahtevu 1, što se oksidacija pod pritiskom obavlja u prisustvu polaznog rastvora kiseline, koju čini sumporna kiselina, u dovoljnoj količini da se u ulaznom materijalu ograniči oksidacija sumpora u sulfat.

15. Postupak prema Zahtevu 1, što kombinovani ulazni materijal koraka oksidacije pod pritiskom, čine ulazni materijal, surfaktanat i halogen, ali ne i

4

reciklirani ostatak, a u njemu je odnos arsena prema gvožđu, manji od 0.1:1, ili je između 0.7:1 i 1.3:1.

16. Postupak prema Zahtevu 1, što se oksidacija pod pritiskom obavlja u prisustvu do 5 kg/t kalijum-jodida.

17. Postupak prema Zahtevu 1, što se oksidacija pod pritiskom obavlja u prisustvu do oko 1 kg/t kalijum-jodida.

18. Postupak prema Zahtevu 1, što se deo taloga, koji se dobija iz separacije tečno/čvrsto, reciklira u koraku oksidacije pod pritiskom, a pri tome je odnos taloga prema svežem koncentratu od oko 0.1:1 do 1.5:1.

19. Postupak prema Zahtevu 18, što je odnos taloga prema svežem koncentratu oko 1:1.