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Traitement de boues à haute teneur en nickel.
La présente invention concerne le traitement de boues anodiques provenant de l'affinage électrolytique du cuivre, mais plus particulièrement le traitement de boues anodiques à haute teneur en nickel.
L'affinage électrolytique du cuivre est une opération au cours de laquelle du cuivre relativement impur est affiné par électrolyse en une cathode de cuivre pur. A mesure que l'anode est consommée pendant l'électrolyse, le cuivre passe en solution et se dépose à la cathode, tandis que le sélénium, le tellure et les autres éléments qui ne se dissolvent pas dans l'électrolyte sédimentent au fond de la cuve électrolytique sous forme de boues. Le nickel des anodes, lorsqu'il en forme moins de 0,3 à 0,35%, se dissout dans l'électrolyte. Toutefois, lorsque le nickel est en proportion plus élevée, il passe dans les boues sous la forme d'un Nio réfractaire.
Bien que les boues anodiques du cuivre varient beaucoup dans leur composition, elles contiennent en règle générale des quantités sensibles de cuivre, de nickel, de sélénium, de tellure, de plomb, d'argent, d'or et de certains métaux du groupe du platine, conjointement avec des éléments nuisibles tels que l'arsenic, le bismuth et l'antimoine.
Les boues sont normalement traitées en vue de la récupération de leurs constituants utiles. Un procédé pour traiter les boues anodiques est décrit dans le brevet canadien nO 1 091 035, du 9 décembre 1980. Ce procédé comprend une lixiviation des boues dans un autoclave avec de l'acide sulfurique dilué sous une pression partielle d'oxygène de 2 à 3,5 bars et à une température élevée de 110 à 1400C jusqu'à dissolution sensible du cuivre et du tellure des boues, puis une séparation liquide-solides exécutée sur la dispersion lixiviée pour séparer la liqueur de lixiviation des boues de lixiviation. La liqueur de lixiviation sous pression (LLP) est additionnée de cuivre pour faire cémenter le tellure sous la forme de tellurure
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de cuivre, lequel est séparé de la solution restante en vue de la production du tellure.
La solution restante se prête à la production du sulfate de cuivre. Les boues de lixiviation sous pression (BLP) contenant principalement du sélénium, du plomb, de l'argent, de l'or et les impuretés restantes sont séchées, mélangées avec un liant et converties en pellets. Ensuite, les pellets sont grillés pour chasser le sélénium sous forme de dioxyde de sélénium, puis les pellets grillés sont fondus au four à métal doré pour éliminer les impuretés restantes en laissant subsister un alliage dit métal doré, qui contient essentiellement de l'or et de l'argent. Chez Noranda Minerals Inc., les boues de lixiviation sont séchées et admises directement dans un four TBRC pour la fusion et l'affinage en vue de recueillir le sélénium et de produire un métal doré.
La lixiviation de boues à haute teneur en nickel dans les conditions ci-dessus du travail à l'autoclave n'extraient pas le nickel en quantité sensible parce que celui-ci est présent sous forme de Nio réfractaire insoluble dans ces conditions. Au-dessus de 3% dans les boues de lixiviation, le nickel s'est révélé susciter des difficultés de fusion à cause de la formation d'un laitier visqueux qui entrave le fonctionnement efficace d'un four à métal doré ou d'un four TBRC.
La nécessité de produire, lors de l'affinage électrolytique du cuivre, des boues d'une teneur assez basse en nickel pour un traitement direct dans le four à métal doré en vue de l'élaboration et de l'affinage des métaux précieux est reconnue depuis 1937. Dans un article intitulé "An Investigation into Anode Furnace Refining of High Nickel Blister", Trans. Amer. Inst. Mininq and Metal. Enq., 1944, 159, pages 65 à 69, F. Benard, de l'International Nickel Company, a décrit au congrès de l'AIME à New York en 1938 un procédé pour améliorer la solubilité des constituants nickélifères des anodes, pendant l'affinage électrolytique, ce qui fait baisser le pourcentage de nickel des anodes passant dans les boues.
Le nickel qui se dissout par voie
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électrochimique et passe dans l'électrolyte ne suscite pas de difficultés du point de vue du traitement, mais le nickel qui parvient dans les boues nécessite un traitement compliqué comprenant des grillages et lixiviations répétés avant que la teneur en nickel soit assez basse pour permettre le traitement des boues dans un four à métal doré. Le procédé consistait à limiter l'apport d'oxygène et ainsi à réduire la quantité de Nio insoluble passant dans les boues. Ce procédé offre ses avantages et est applicable pour limiter la quantité de Nio dans les boues jusqu'à une certaine valeur, mais les anodes à haute teneur en nickel donnent des boues riches en nickel, même pour de faibles quantités d'oxygène.
De surcroît, la quantité de cuivre soluble des anodes pendant l'électrolyse était réduite à une valeur telle qu'aucune capacité de démétallisation n'était nécessaire. Dans un atelier d'affinage ordinaire, où l'élimination de l'arsenic, de l'antimoine, du bismuth et du nickel est nécessaire après que le cuivre a été séparé de l'électrolyte, l'élimination du cuivre soluble des anodes est une difficulté parce qu'un apport net de cuivre à l'électrolyte devient nécessaire.
La fusion directe des boues anodiques à haute teneur en nickel en un métal doré a été récemment décrite par G. Berg de Boliden dans un article intitulé"Dore Smelting of High Nickel Slimes Using Sodium Phosphate Slag", Proceedings of IPMI, 1986, pages 589 à 596. Berg a développé un laitier au phosphate de sodium pour la fusion des boues anodiques à haute teneur en nickel du fait que le procédé traditionnel de fusion des boues anodiques avec un laitier au borate de sodium ne convient guère pour traiter les boues à haute teneur en nickel. La fusion de ces boues a conduit à une augmentation de la consommation d'agents chimiques, à une baisse de la production des métaux précieux, à une baisse de la capacité de fusion et à une augmentation de l'usure du garnissage du four.
Sinon, il fallait limiter l'apport de matières premières secondaires nickélifères à
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l'usine à cuivre.
Chez Boliden, les boues contenant plus de 3% de nickel ont nuit à la fusion efficace des boues. Lorsque la teneur en nickel des boues débarrassées du cuivre excédait 3%, le laitier n'était pas à même de dissoudre tout l'oxyde de nickel. L'oxyde de nickel pur (NiO, point de fusion 19900C) a une densité supérieure à celle du laitier et inférieure à celle du métal doré. Une phase semi-solide visqueuse à haute teneur en nickel se forme entre le métal doré et le laitier. Cette phase semi-solide empêche la sédimentation du métal doré et le rendement du four baisse.
Boliden a été forcé de limiter la teneur en nickel des anodes à 0,32%. L'introduction du laitier au phosphate a permis de porter le teneur en nickel des anodes à 0,4%.
Le procédé de traitement des boues d'Outokumpu est décrit par 0. Hyvarinen et al. dans un article intitulé "Selenium and Precious Metals Recovery from Copper Anode Slimes at Outokumpu Pori Refinery", dans Precious Metals, pages 537 à 548, Proceedings of International Symposium of Precious Metals AIME Annual Meeting, Los Angeles, Californie, 27-29 février 1984. Il consiste en une lixiviation atmosphérique éliminant le cuivre pour laquelle les boues sont introduites dans un récipient à une teneur en solides d'environ 10%. Le cuivre se dissout par oxydation par l'air à 800C à des concentrations en acide de 100 à 150 g par litre. La réaction est poursuivie pendant environ 2 à 3 heures. Une certaine quantité de cuivre est abandonnée dans les solides pour empêcher la dissolution de tellure.
Le produit de lixiviation, après avoir été filtré, est renvoyé à la salle d'électrolyse (moins de 1 mg par litre de Te) et les solides sont amenés, après une séparation solides/liquide, au récipient pour la séparation du nickel.
La dispersion résultant de la lixiviation du cuivre est pompée dans un réacteur de lixiviation sous pression. De l'acide frais (à 93%) est introduit dans l'autoclave. De l'acide noir provenant de la production de la boue de nickel (acide à 70%) pourrait être utilisé aussi.
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Le réacteur est fermé et la température y est élevée par injection de vapeur vive. La température nécessaire pour lixivier l'oxyde de nickel est de 160 à 2000C et la pression est de 7 à 8 bars. Le cuivre restant, la majeure partie du tellure (75 à 90%), l'argent et le sélénium se dissolvent en même temps. Ces réactions sont exothermiques. Après la lixiviation du tellure, l'argent et le sélénium sont précipités par le Sou, puis le tellure est cémenté sur le cuivre. Le produit de lixiviation est ensuite envoyé à la production de la boue de nickel, puis est renvoyé à la salle d'électrolyse.
Le procédé décrit ci-dessus nécessite deux récipients distincts, à savoir l'un pour débarrasser les boues du cuivre et l'autre pour débarrasser les boues du nickel. Le récipient utilisé pour éliminer le nickel est un récipient autoclave et est chauffé par de la vapeur surchauffée ou l'électricité. De surcroît, le procédé entraîne la dissolution de l'argent et du sélénium qu'il faut précipiter par le S02 et du fait que le tellure est également dissous, une contamination croisée Se-Te est susceptible de se produire. Ceci rend l'ensemble du procédé complexe.
Le but de la présente invention est dès lors de procurer un procédé pour traiter des boues anodiques à haute teneur en nickel qui permet de séparer de façon efficace et économique le nickel conjointement avec le cuivre et une fraction majeure du tellure hors des boues anodiques dans un seul récipient et sans dissolution du sélénium et de l'argent.
Le procédé conforme à la présente invention comprend : a) à un premier stade, la lixiviation des boues anodiques contenant 15 à 30% de solides dans de l'acide sulfurique dilué (150 à 350 g par litre) sous une pression entre 4,0 et 5,5 bars et à une température entre 155 et 1700C en l'absence d'oxygène pour solubiliser le nickel, et b) à un deuxième stade, sans exécuter de
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séparation solides/liquide, la lixiviation des solides restants sous une pression entre 2 et 3,5 bars, de préférence d'environ 2,8 bars, et à une température entre 110 et 1400C avec injection d'oxygène, de façon que la concentration finale en acide sulfurique ne soit pas inférieure à 50 g par litre pour solubiliser le cuivre et le tellure.
Le tellure pour au moins 50% et l'arsenic pour au moins 70% des boues anodiques sont solubilisés au terme du deuxième stade.
L'antimoine et le bismuth éventuellement dissous au premier stade sont précipités à la fin du deuxième stade.
La durée de lixiviation à chaque stade du procédé est de 3 à 4 heures.
L'invention est décrite plus en détail avec référence aux résultats d'expériences détaillés dans les tableaux et est illustrée par les dessins annexés, dans lesquels : la Fig. 1 indique le pourcentage de nickel dans les anodes (Nia, %) en fonction du pourcentage en nickel passant dans les boues (Nip, 3, %) à diverses teneurs en oxygène ; la Fig. 2 indique le pourcentage de nickel dans les anodes (Nia, %) en fonction du pourcentage en nickel dans les boues (Nia, %) pour diverses teneurs en oxygène, au cas où la sédimentation des boues est de 9 kg par atome ;
la Fig. 3 indique le pourcentage de nickel
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extrait des boues (NiEs'%) et le pourcentage de nickel dans les boues de lixiviation sous pression (Nigp, %) en fonction du pourcentage de nickel dans les boues anodiques (Nia, %) dans les conditions de travail à l'autoclave décrites dans le brevet canadien nO 1 091 035 ; la Fig. 4 indique les profils de température T (OC) et de pression P (bars) en fonction du temps t (h) dans le procédé suivant l'invention avec a = chauffage jusqu'à 160oC, B = réaction à 160 C, y = refroidissement jusqu'à 120 C, = apport d'oxygène ;
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les Fig. 5 et 6 illustrent les cinétiques d'extraction pour le cuivre, le nickel et le tellure, la Fig. 5 indiquant le pourcentage de ces éléments dans le résidu (% R) en fonction du temps t (h) et la Fig. 6 indiquant le pourcentage de ces éléments qui sont lixiviés
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(% L) en fonction du temps t (h), étant entendu que les significations pour a, B, y et 8 sont celles ci-dessus ; la Fig. 7 illustre les cinétiques de l'extraction de l'arsenic, de l'antimoine et du bismuth et de leur précipitation et indique le pourcentage de ces éléments qui sont lixiviés (% L) en fonction du temps t (h), étant entendu que les significations pour a, ss, y et 8 sont celles cidessus.
On a développé un programme d'expériences pour déterminer le passage du nickel vers les boues à partir d'anodes à haute teneur en nickel et pour développer un procédé en vue de la lixiviation sélective du nickel sans dissolution du sélénium et de l'argent que contiennent les boues. A cet effet, on a produit, à la Horne Division of Noranda Minerals Inc., des charges de cuivre anodique contenant 3550 à 5620 ppm de nickel. On a transporté les anodes provenant d'une charge donnée à l'une des sections de la CCR Refinery of Noranda Minerals Inc. pour les y soumettre au raffinage électrolytique.
On a soumis les boues produites à un échantillonnage et une analyse dont les résultats montrent que la fraction de nickel des anodes qui passe dans les boues augmente avec les teneurs des anodes en nickel et en oxygène, comme le précise le tableau I et l'illustrent les Fig. 1 et 2.
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TABLEAU I Passage du nickel dans les boues à partir d'anodes à haute teneur en nickel.
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<tb>
<tb>
Charge <SEP> Composition <SEP> des <SEP> anodes <SEP> Passage <SEP> du <SEP> Ni <SEP> dans <SEP> les
<tb> n <SEP> Ni <SEP> 02 <SEP> (pom) <SEP> Ni <SEP> aux <SEP> boues <SEP> boues
<tb> % <SEP> %
<tb> 110 <SEP> 0,355 <SEP> 2020 <SEP> 5,6 <SEP> 2,13
<tb> 111 <SEP> 0, <SEP> 147 <SEP> 2690 <SEP> 14,1 <SEP> 6,83
<tb> 158 <SEP> 0,448 <SEP> 1390 <SEP> 7,8 <SEP> 4,39
<tb> 136 <SEP> 0,439 <SEP> 1820 <SEP> 9,6 <SEP> 6,96
<tb> 171 <SEP> 0,439 <SEP> 2470 <SEP> 16,0 <SEP> 8,39
<tb> 22 <SEP> 0,466 <SEP> 1520 <SEP> 12,0 <SEP> 4,90
<tb> 76 <SEP> 0,562 <SEP> 1020 <SEP> 19,1 <SEP> 9,86
<tb>
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La teneur en nickel des boues, pour une sédimentation donnée des boues, augmente donc avec ces deux paramètres :
- à des teneurs en nickel des anodes de 4480 ppm et 5620 ppm (et pour une teneur constante en oxygène d'environ 1200 ppm), le nickel des anodes passe en proportions respectives de 7,8% et 19,1% dans les boues (Fig. 1) ; - à des teneurs en nickel des anodes d'environ 4400 ppm, le nickel des anodes passe en proportions respectives de 7,8%, 9,6% et 16% dans les boues pour des teneurs en oxygène des anodes de 1390,1820 et 2470 ppm ; - à des teneurs en nickel des anodes d'environ 3500,4500 et 5500 ppm (pour une teneur constante en oxygène de 1500 ppm) les boues titrent respectivement 2,6 et 12% de nickel (pour une sédimentation constante des boues de 9 kg par tonne, Fig. 2).
La lixiviation des boues riches en nickel cidessus dans un autoclave dans les conditions décrites dans le brevet canadien n 1 091 035, a extrait environ 38 à 53% du nickel. Les boues contenant 2,2, 7,0 et 9,9% de nickel ont donné des boues de lixiviation sous pression titrant 1,9, 5,4 et 7,4% de nickel comme le montrent le tableau II ci-après et la Fig. 3.
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TABLEAU II Résultats résumés d'essais de lixiviation de boues à haute teneur en nickel dans les conditions de lixiviation à l'autoclave du brevet canadien nO 1 091 035.
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<tb>
<tb>
Charge <SEP> Essai <SEP> Ni <SEP> dans <SEP> Cu <SEP> Ni <SEP> As <SEP> Sb <SEP> Bi <SEP> Te <SEP> Se* <SEP> Ag*
<tb> n <SEP> n <SEP> les <SEP> boues
<tb> %
<tb> 110 <SEP> 12 <SEP> 2,16 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 99,7 <SEP> 52,8 <SEP> 82 <SEP> 4,4 <SEP> 5,8 <SEP> 79
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 0,1 <SEP> 1, <SEP> 87
<tb> LLP, <SEP> g/1, <SEP> *mg/l <SEP> 53,4 <SEP> 3, <SEP> 32----73 <SEP> 0,5
<tb> 22 <SEP> 1 <SEP> 4,90 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 99,3 <SEP> 43,0 <SEP> 70 <SEP> 2,4 <SEP> 12 <SEP> 68
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 0,2 <SEP> 4, <SEP> 8
<tb> LLP, <SEP> g/1, <SEP> *mg/l <SEP> 51,8 <SEP> 6, <SEP> 7----40 <SEP> 0,4
<tb> 22 <SEP> 21 <SEP> 4,90 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 99,3 <SEP> 49,0 <SEP> 78 <SEP> 2,5 <SEP> 10 <SEP> 70
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 0,2 <SEP> 4, <SEP> 3
<tb> LLP, <SEP> g/1, <SEP> *mg/l <SEP> 49,8 <SEP> 7, <SEP> 7----70 <SEP> 1,
9
<tb> 136 <SEP> 11 <SEP> 6,96 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 99,5 <SEP> 49,6 <SEP> 68 <SEP> 6,1 <SEP> 1,4 <SEP> 63
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 0,1 <SEP> 5, <SEP> 4
<tb> LLP, <SEP> g/1, <SEP> *mg/l <SEP> 40,5 <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 48 <SEP> 0,4
<tb> 76 <SEP> 5 <SEP> 9,89 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 99,5 <SEP> 38,2 <SEP> 76 <SEP> 3,7 <SEP> 4,4 <SEP> 57
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 0,2 <SEP> 7, <SEP> 4
<tb> LLP, <SEP> g/1, <SEP> *mg/l <SEP> 53,3 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 77
<tb>
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Conditions de lixiviation à l'autoclave : charge de solides : 20% temps de lixiviation : 3 heures teneur initiale en acide : 250 g par litre pression de lixiviation : 2,8 bars température de lixiviation : 120 C.
Le nickel en quantité de plus de 3% dans les boues qui ont subi la lixiviation suscite des difficultés de formation du laitier pendant la fusion, comme indiqué précédemment.
La lixiviation sous haute pression de 4,5 à 11 bars avec injection d'oxygène a été essayée en vue d'une séparation simultanée du nickel et du cuivre. Elle a solubilisé effectivement le cuivre, le nickel et le tellure, mais aussi le sélénium, comme le montre le tableau III ciaprès et comme décrit dans le brevet USA nO 4 229 270 d'INCO, ce qui conduit à une perte sensible de sélénium. Le produit de lixiviation contenait 2,1 à 7,5 g par litre de sélénium au lieu de < 0,1 g par litre avec le mode opératoire décrit dans le brevet canadien nO 1 091 035.
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TABLEAU III Résultats résumés d'essais de lixiviation de boues à haute teneur en nickel pour la séparation simultanée du nickel et du cuivre par lixivixation à l'autoclave.
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<tb>
<tb>
Charge <SEP> Essai <SEP> Ni <SEP> dans <SEP> Pression <SEP> Temps <SEP> de <SEP> Cu <SEP> Ni <SEP> Se* <SEP> Ag*
<tb> nO <SEP> nO <SEP> les <SEP> boues <SEP> bars <SEP> lixivia-
<tb> % <SEP> tion, <SEP> h
<tb> 76 <SEP> 43 <SEP> 9,86 <SEP> 4,5 <SEP> 4 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 99,7 <SEP> 92,8 <SEP> 8
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 0,1 <SEP> 1, <SEP> 1
<tb> LLP, <SEP> g/l, <SEP> *mg/l <SEP> 39,3 <SEP> 20,0 <SEP> 2092 <SEP> 0,5
<tb> 111 <SEP> 10 <SEP> 6,88 <SEP> 6,2 <SEP> 3 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 99,7 <SEP> 98,3 <SEP> 26
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 0,1 <SEP> 0, <SEP> 2
<tb> LLP, <SEP> g/l, <SEP> *mg/l <SEP> 47,5 <SEP> 17,9 <SEP> 7507 <SEP> 0,3
<tb>
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Conditions pour la séparation simultanée du nickel et du cuivre par lixiviation à l'autoclave : charge de solides :
20% injection d'oxygène.
On a essayé aussi la lixiviation sous des pressions de l'intervalle de 4,5 à 11 bars pendant 3 heures sans injection d'oxygène comme dans le brevet USA nO 4 229 270 d'INCO. Cette lixiviation a extrait 98% du nickel, mais seulement environ 34% du cuivre et 1% du tellure, pratiquement sans dissolution de l'argent ni du sélénium. Toutefois, les extractions de l'antimoine et du bismuth sont d'un ordre de grandeur plus grand que dans le procédé décrit dans le brevet canadien nO 1 091 035, comme le montre le tableau IV.
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TABLEAU IV Résultats résumés d'essais de lixiviation de boues à haute teneur en nickel pour l'élimination du nickel par lixiviation à l'autoclave.
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<tb>
Charge <SEP> Essai <SEP> Pres-Ni <SEP> dans <SEP> Cu <SEP> Ni <SEP> As <SEP> Sb <SEP> Bi <SEP> Te <SEP> Se* <SEP> Ag*
<tb> nO <SEP> nO <SEP> sion <SEP> les
<tb> bars <SEP> boues
<tb> %
<tb> 76 <SEP> 6 <SEP> 4,5 <SEP> 9,89 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 26,7 <SEP> 97,9 <SEP> 83 <SEP> 50 <SEP> 33 <SEP> 1
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 15,0 <SEP> 0, <SEP> 3
<tb> LLP, <SEP> g/l, <SEP> *mg/l <SEP> 10,3 <SEP> 28, <SEP> 4----37 <SEP> 3,7
<tb> 111 <SEP> 23 <SEP> 4,8 <SEP> 6,88 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 57,6 <SEP> 97, <SEP> 9
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 10,6 <SEP> 0, <SEP> 2
<tb> LLP, <SEP> g/l, <SEP> *mg/l <SEP> 23,9 <SEP> 15, <SEP> 4----46
<tb> 22 <SEP> 3 <SEP> 11,0 <SEP> 6 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 37,7 <SEP> 99,6 <SEP> 92 <SEP> 45 <SEP> 33 <SEP> < 1
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 13,9 <SEP> 0, <SEP> 03
<tb> LLP, <SEP> g/l, <SEP> *mg/l <SEP> 14,
7 <SEP> 16----21 <SEP> 0,42
<tb> 76 <SEP> 4 <SEP> 11,0 <SEP> 9,89 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 25,7 <SEP> 99,7 <SEP> 91 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 1
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 15,6 <SEP> < 0, <SEP> 1
<tb> LLP, <SEP> g/l, <SEP> *mg/l <SEP> 10,1 <SEP> 29, <SEP> 3----46 <SEP> 1,4
<tb>
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Conditions de séparation de nickel : charge de solides : 20% (296 g de boues par litre de solution) temps de lixiviation : 3 heures acide initial : 250 g par litre pas d'injection d'oxygène.
En moyenne, 42% de l'antimoine et 30% du bismuth sont extraits au lieu de 3, 7% et 7,6% par le procédé de l'invention, respectivement. Ceci conduit à recycler des impuretés à la salle d'électrolyse au lieu de les renvoyer au four de fusion.
Conformément à la présente invention, un procédé a été développé au stade 4L pour surmonter les inconvénients ci-dessus. Le procédé consistait en une lixiviation de 3 heures à 4,5 bars et 1600C pour éliminer le nickel sans injection d'oxygène à 20% de solides et une concentration initiale en acide de 250 g par litre. Cette opération était suivie d'une autre lixiviation de 3 heures à 1200C avec injection d'oxygène sous une pression totale de lixiviation de 2,8 bars. La deuxième lixiviation pour extraire le cuivre et le tellure et précipiter l'antimoine et le bismuth qui ont été lixiviés au premier stade est effectuée dans le même récipient. Par conséquent, la double manipulation des solides est supprimée.
Les résultats des essais de lixiviation en deux stades sont données au tableau V ci-après.
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TABLEAU V Résultats résumés d'essais de lixiviation de boues à haute teneur en nickel dans les conditions proposées de lixiviation à l'autoclave.
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<tb>
Charge <SEP> Essai <SEP> Ni <SEP> dans <SEP> Cu <SEP> Ni <SEP> As <SEP> Sb <SEP> Bi <SEP> Te <SEP> Se* <SEP> Ag*
<tb> nO <SEP> n <SEP> les <SEP> boues
<tb> %
<tb> 110 <SEP> 29 <SEP> 2,16 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 99,6 <SEP> 99,7 <SEP> 93 <SEP> 11 <SEP> 11 <SEP> 82
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 0,15 <SEP> 0, <SEP> 01
<tb> LLP, <SEP> g/1, <SEP> *mg/l <SEP> 68,9 <SEP> 6, <SEP> 5----75 <SEP> < 2,6
<tb> 110 <SEP> 40 <SEP> 2,16 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 99,5 <SEP> 98,7 <SEP> 94 <SEP> 2,2 <SEP> 10 <SEP> 85
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 0,19 <SEP> 0, <SEP> 05
<tb> LLP, <SEP> g/1, <SEP> *mg/l <SEP> 63,9 <SEP> 6, <SEP> 0----92 <SEP> < 22,9
<tb> 22 <SEP> 35 <SEP> 4,90 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 99,5 <SEP> 99,4 <SEP> 85 <SEP> 2,9 <SEP> 4,8 <SEP> 84
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 0,2 <SEP> 0, <SEP> 1
<tb> LLP, <SEP> g/1, <SEP> *mg/l <SEP> 49,8 <SEP> 13,
<SEP> 5----163
<tb> 111 <SEP> 28 <SEP> 6,38 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 99,6 <SEP> 99,0 <SEP> 89 <SEP> 4,9 <SEP> 16 <SEP> 71
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 0,1 <SEP> 0, <SEP> 1
<tb> LLP, <SEP> g/l, <SEP> *mg/l <SEP> 46,9 <SEP> 17, <SEP> 0----115 <SEP> < 2,3
<tb>
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TABLEAU V (suite) Charge Essai Ni dans Cu Ni As Sb Bi Te Se* Ag* nO nO les boues %
EMI17.1
<tb>
<tb> 136 <SEP> 38 <SEP> 6,96 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 99,7 <SEP> 99,4 <SEP> 78 <SEP> 6,6 <SEP> 2 <SEP> 54
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 0,1 <SEP> 0, <SEP> l
<tb> LLP, <SEP> g/l, <SEP> *mg/l <SEP> 46,5 <SEP> 12, <SEP> 9----62 <SEP> < 21
<tb> 76 <SEP> 31 <SEP> 9,86 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 99,3 <SEP> 95,2 <SEP> 88 <SEP> 5,1 <SEP> 2,2 <SEP> 78
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 0,2 <SEP> 0, <SEP> 9
<tb> LLP, <SEP> g/l, <SEP> *mg/l <SEP> 39,5 <SEP> 25,
<SEP> 7----153 <SEP> 2,6
<tb> 76 <SEP> 32 <SEP> 9,86 <SEP> Extrait, <SEP> % <SEP> 99,4 <SEP> 95,0 <SEP> 91 <SEP> 6,3 <SEP> 1,6 <SEP> 57
<tb> BLP, <SEP> titre <SEP> % <SEP> 0,1 <SEP> 0, <SEP> 7
<tb> LLP, <SEP> g/l, <SEP> *mg/l <SEP> 36,8 <SEP> 21, <SEP> 0----45 <SEP> 9
<tb>
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Conditions proposées de lixiviation à l'autoclave : charge de solides : 20% acide initial : 250 g par litre temps de lixiviation : 2, 5 heures par stade premier stade, séparation du nickel : 4, 5 bars, 1600C pas d'injection d'oxygène deuxième stade, séparation du cuivre : 2, 8 bars, 120 C.
Le procédé ci-dessus a donné des BLP contenant moins de 1% de cuivre et de nickel. Le taux d'extraction a excédé en moyenne 70% avec une dissolution virtuellement nulle du sélénium et de l'argent. Les extractions de l'antimoine et du bismuth, qui étaient respectivement de 5,6% et 6,8%, ont été du même ordre de grandeur que dans la pratique actuelle que décrit le brevet canadien nO 1 091 035.
On a fait aussi un essai du procédé ci-dessus dans un autoclave à l'échelle réelle. On a lixivié à l'autoclave environ 2450 kg de boues contenant 9,2% de nickel et 19,2% de cuivre. On a obtenu des BLP contenant 0,3% de Ni et 0,2% de Cu, comme le montre le tableau VI ciaprès.
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EMI19.1
TABLEAU VI Résumé-lixiviation de boues à haute teneur en nickel.
Essai à l'échelle réelle avec l'autoclave nO 3.
EMI19.2
<tb>
<tb>
Elément <SEP> Teneur <SEP> dans <SEP> Liqueur <SEP> de <SEP> Boues <SEP> de <SEP> Extraction
<tb> les <SEP> boues <SEP> lixiviation <SEP> lixiviation
<tb> % <SEP> g/l <SEP> % <SEP> %
<tb> Cu <SEP> 19,20 <SEP> 62,90 <SEP> 0,19 <SEP> 99,5
<tb> Ni <SEP> 9,20 <SEP> 25,10 <SEP> 0,31 <SEP> 98,3
<tb> Te <SEP> 1,23 <SEP> 2,29 <SEP> 0,81 <SEP> 66,3
<tb> As <SEP> 1,17 <SEP> 3,02 <SEP> 0,30 <SEP> 87,7
<tb> Sb <SEP> 1,12 <SEP> 0,04 <SEP> 1,81 <SEP> 1,4
<tb> Bi <SEP> 0,26 <SEP> 0,01 <SEP> 0,36 <SEP> 6,5
<tb> Se <SEP> 10,70 <SEP> 0,18 <SEP> 16,30 <SEP> 0,7
<tb> Ag <SEP> 22,00 <SEP> 0,0006 <SEP> 32,32 <SEP> < 0,001
<tb>
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Conditions de lixiviation :
2450 kg de boues
6950 litres de liqueur
250 g par litre d'acide initial
3 heures à 4,5 bars et 1600C sans oxygène
3 heures à 2,8 bars de pression totale et 1200C avec injection d'oxygène.
L'extraction du tellure a été de 66% et les lixiviations de l'arsenic, de l'antimoine et du bismuth ont été de 88%, 6,5% et 1,4%, respectivement.
Les profils de température et pression dans l'autoclave pendant l'essai sont donnés à la Fig. 4. Les cinétiques d'extraction pour le nickel, le cuivre et le tellure dans le résidu et dans la fraction lixiviée, respectivement, sont données aux Fig. 5 et 6. La cinétique pour l'extraction et la précipitation de l'arsenic, de l'antimoine et du bismuth est donnée à la Fig. 7.
La durée de 10 heures du cycle peut être réduite en diminuant les temps de chauffage et de refroidissement par une conception appropriée de l'appareillage. Le temps de réaction peut être réduit aussi sans influence significative sur les teneurs en nickel et en tellure des boues de lixiviation sous pression, mais aux dépens de teneurs un peu plus élevées en nickel. Ces modifications devraient abaisser la durée totale du cycle jusqu'à 6 à 7 heures.
Les essais ont été exécutés à 20% de solides. Les charges de solides peuvent être portées jusqu'à 30%. Toutes ces modifications conduisent à traiter en 6 à 7 heures l'équivalent de 1,5 lot tel que traité actuellement à l'autoclave.