BE1019348A5

BE1019348A5 - CEMENT CELL.

Info

Publication number: BE1019348A5
Application number: BE2010/0315A
Authority: BE
Inventors: Kabamba Edmond Twite
Original assignee: Forrest George Arthur; Kabamba Edmond Twite
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2012-06-05
Also published as: WO2011147868A1; AU2011257249A1; CL2012003270A1

Abstract

Salle de cémentation comprenant au moins une cellule de cémentation prévue pour réaliser une cémentation d'au moins un premier métal dans au moins une première phase aqueuse au contact d'au moins un second métal à l'état solide comprenant: - une cuve; - un panier plongé au moins partiellement dans ledit milieu réactionnel; - une alimentation de ladite au moins une première phase aqueuse; - au moins une alimentation pneumatique dudit au moins un second métal; traversant ladite cuve; et - une sortie d'au moins une seconde phase aqueuse appauvrie en ledit au moins un premier métal et enrichie en ledit au moins un second métal.Cementation room comprising at least one cementation cell designed to carry out cementation of at least one first metal in at least one first aqueous phase in contact with at least one second metal in the solid state comprising: - a tank; - a basket immersed at least partially in said reaction medium; - a supply of said at least a first aqueous phase; - at least one pneumatic supply of said at least one second metal; passing through said tank; and - an outlet of at least one second aqueous phase depleted in said at least one first metal and enriched in said at least one second metal.

Description

Cellule de cémentation L'invention se rapporte à une salle de cémentation comprenant une ou plusieurs cellules de cémentation, prévues pour réaliser une cémentation en solution dans au moins une première phase aqueuse au contact d’au moins un second métal, ainsi à un procédé de cémentation.The invention relates to a carburizing chamber comprising one or more cementation cells, provided for carrying out a cementation in solution in at least a first aqueous phase in contact with at least one second metal, and thus in a method of cementation.

Dans la métallurgie extractive des métaux non-ferreux, certains métaux sont élaborés comme sous-produits du traitement métallurgique du métal principal dans le minerai. Ceci est le cas du cobalt qui est généralement extrait comme sous-produit de la métallurgie du cuivre ou du nickel par voie hydrométallurgique. Les minéraux de cobalt présentent le désavantage de nécessiter un réducteur pour leur lixiviation des minerais cupro-cobaltifères lors de leur traitement hydrométallurgique, alors que le cuivre est lixivié en conditions oxydantes.In the extractive metallurgy of non-ferrous metals, some metals are developed as by-products of the metallurgical treatment of the main metal in the ore. This is the case for cobalt, which is generally extracted as a by-product of the metallurgy of copper or nickel by the hydrometallurgical route. Cobalt minerals have the disadvantage of requiring a reducing agent for their leaching of cupro-cobaltiferous ores during their hydrometallurgical treatment, whereas the copper is leached under oxidizing conditions.

Il s’avère donc intéressant de développer des nouvelles technologies pour non seulement valoriser le cuivre mais aussi le cobalt et les traces d’uranium, d’argent et d’or des minerais cupro-cobaltifères de façon économiquement plus rentables. Il s’avère aussi intéressant de développer des nouvelles technologies pour extraire le cobalt métallique et les sels et oxydes de cobalt d’une grande pureté, puisqu’ils sont plus précieux que les sels de carbonate et l’hydroxyde de cobalt commercialisé actuellement sur le marché mondial.It is therefore interesting to develop new technologies to not only valorize copper but also cobalt and traces of uranium, silver and gold from copper-cobalt-rich ores in a more economically profitable way. It is also interesting to develop new technologies to extract cobalt metal and cobalt salts and oxides of high purity, since they are more valuable than the carbonate salts and cobalt hydroxide currently marketed on the market. global market.

Le brevet US3902896 montre la cémentation des plusieurs métaux comme le nickel, le cuivre, l’or, l’argent et le platine. Malheureusement, ce document ne divulgue pas, ni n’aborde la possibilité de cémenter le cobalt puisque le cobalt est utilisé comme métal cémentant. Il est en outre très consommateur d’énergie et suggère l’addition de thiosulfate pour que la cémentation ne termine pas prématurément.US Pat. No. 3,902,996 shows the cementation of several metals such as nickel, copper, gold, silver and platinum. Unfortunately, this document does not disclose or discuss the possibility of cementing cobalt since cobalt is used as a cementing metal. It is also very energy consuming and suggests the addition of thiosulfate so that carburizing does not terminate prematurely.

L’invention entend donc procurer un procédé de cémentation ainsi qu’une salle de cémentation permettant de mettre en œuvre des métaux élémentaires de très grande pureté. Ceci n’étant à l’heure actuelle que réalisable au moyen de l’électrolyse. Malheureusement, un tel procédé tel que l’électrolyse est très énergivore comme les procédés hydrométallurgiques actuels.The invention therefore intends to provide a cementation process and a cementation room for implementing elementary metals of very high purity. This is currently only achievable by means of electrolysis. Unfortunately, such a process such as electrolysis is very energy intensive like the current hydrometallurgical processes.

Dans plusieurs pays africains à potentiel minier, subsiste malheureusement un déficit criant d’énergie électrique qui entrave le développement de l’industrie métallurgique et rend de ce fait les procédés actuels inutilisables de manière fiable. Ceci est aussi le cas de la République Démocratique du Congo, en particulier dans la province cupro-cobaltifère du KATANGA où le développement des usines hydrométallurgiques basées sur l’électrolyse de cuivre et de cobalt se butte au manque d’énergie électrique dans la région. Les sociétés de production et de distribution d’énergie électrique sont parfois butées à d’énormes difficultés financières et techniques et ne peuvent être à même de répondre à cette demande d’énergie électrique dans un délai raisonnablement court.In many African countries with mining potential, unfortunately, there is still a glaring deficit of electrical energy which hampers the development of the metallurgical industry and renders the current processes unusable in a reliable way. This is also the case of the Democratic Republic of Congo, particularly in the copper-cobalt province of KATANGA where the development of hydrometallurgical plants based on the electrolysis of copper and cobalt faces the lack of electrical energy in the region. Electric power generation and distribution companies sometimes face enormous financial and technical difficulties and can not meet this demand for electrical energy in a reasonably short time.

Il s’avère dès lors intéressant de développer des nouvelles technologies moins consommatrices d’énergie électrique que les procédés classiques d’extraction de solvants et d’électrolyse sur les sites miniers.It is therefore interesting to develop new technologies that consume less electrical energy than conventional solvent extraction and electrolysis processes at mining sites.

La présente invention concerne donc un procédé hydrométallurgique de cémentation des métaux, cobalt y-compris, moins énergivore que les procédés de l’état de la technique actuel applicable à un niveau industriel.The present invention therefore relates to a hydrometallurgical process for cementing metals, including cobalt, which consumes less energy than the processes of the current state of the art applicable at an industrial level.

A cette fin, l’invention procure donc une salle de cémentation prévue pour réaliser une cémentation d’au moins un premier métal dans au moins une première phase aqueuse au contact d’au moins un second métal à l’état solide, ladite au moins une cellule de cémentation comprenant : une cuve agencée pour contenir un milieu réactionnel ; - un panier agencé pour être plongé au moins partiellement dans le milieu réactionnel; - une alimentation de l’au moins une première phase aqueuse contenant l’au moins un premier métal, pour alimenter l’au moins une première phase aqueuse au panier ; - au moins une alimentation pneumatique d’au moins un second métal, traversant la cuve de telle façon que l’au moins une alimentation pneumatique d’au moins un second métal étant agencée pour mettre en contact l’au moins un premier métal avec l’au moins un second métal alimenté pneumatiquement ; et une sortie d’au moins une seconde phase aqueuse substantiellement appauvrie en l’au moins un premier métal et enrichie en l’au moins un second métal, reliée à la cuve.To this end, the invention thus provides a cementation room provided for cementing at least a first metal in at least a first aqueous phase in contact with at least one second solid state metal, said at least one a carburizing cell comprising: a vessel arranged to contain a reaction medium; a basket arranged to be immersed at least partially in the reaction medium; feeding the at least one first aqueous phase containing the at least one first metal, to supply the at least one first aqueous phase to the basket; at least one pneumatic supply of at least one second metal, passing through the tank such that the at least one pneumatic supply of at least one second metal is arranged to bring the at least one first metal into contact with the first metal; at least one second metal fed pneumatically; and an outlet of at least a second aqueous phase substantially depleted in the at least one first metal and enriched in the at least one second metal, connected to the vessel.

Comme on peut le constater, la présente invention se rapporte donc à une salle de cémentation qui peut fonctionner en mode continu, ayant pour résultat des métaux élémentaires et des dérivés de métaux d’une très grande pureté tout en étant nettement moins énergivore qui, contrairement à l’électrolyse, met en jeu l’énergie interne des réactions chimiques. Il n’est donc plus nécessaire de fournir de l’électricité externe sur le site de production pour maintenir les conversions hydrométallurgiques.As can be seen, the present invention therefore relates to a cementation room which can operate in continuous mode, resulting in elementary metals and metal derivatives of a very high purity while being significantly less energy consuming which, unlike Electrolysis involves the internal energy of chemical reactions. It is no longer necessary to supply external electricity to the production site to maintain hydrometallurgical conversions.

Dans les procédés conventionnels, puisqu’il est connu que lors de la cémentation, la solution doit être agitée pour une bonne cinétique réactionnelle, des moyens d’agitation mécanique encombrants sont mis en œuvre, ce qui rend le déchargement des cuves de cémentation laborieux et peu flexible. Dans la cuve réactionnelle de la salle de cémentation selon l’invention, le deuxième métal, plus électronégatif que le premier métal (par exemple le cuivre) est alimenté dans la cellule par transport pneumatique, qui sert en même temps de vecteur d’agitation de la solution dans la cellule. De cette manière, la cuve réactionnelle (également appelée parfois cellule de cémentation) est particulièrement bien agitée et ce de manière compacte et le contact entre le premier métal à cémenter et le deuxième métal plus électronégatif que le premier métal est optimal. De ceci, il en résulte donc une utilisation optimale de l’énergie interne de réaction qui intervient alors pour la cémentation.In conventional processes, since it is known that during cementation, the solution must be stirred for good reaction kinetics, bulky mechanical stirring means are implemented, which makes the unloading of carburizing tanks laborious and not very flexible In the reaction vessel of the cementation chamber according to the invention, the second metal, which is more electronegative than the first metal (for example copper), is fed into the cell by pneumatic transport, which at the same time serves as a stirring vector. the solution in the cell. In this way, the reaction vessel (also sometimes called carburizing cell) is particularly well agitated compactly and the contact between the first metal to be cemented and the second metal more electronegative than the first metal is optimal. From this, it therefore results in an optimal use of the internal energy of reaction which then occurs for cementation.

Avantageusement, la salle de cémentation est conçue pour comprendre n cellules de cémentation dans laquelle une n-ième cellule de cémentation comprenant un n-ième panier est en série avec une (n-1 )-ième cellule de cémentation de telle façon que la (n-l)-ième sortie d’une (n-l)-ième phase aqueuse substantiellement appauvrie en l’au moins un premier métal et enrichie en l’au moins un second métal de la (n-1)-ième cellule de cémentation soit reliée à la n-ième alimentation de la (n-1)-ième phase aqueuse pour alimenter la (n-l)-ième phase aqueuse au n-ième panier de la n-ième cellule de cémentation.Advantageously, the carburizing room is designed to include n carburizing cells in which an n-th cementation cell comprising an n-th basket is in series with a (n-1) cementation cell so that ( nl) -th output of an (nl) -th aqueous phase substantially depleted in the at least one first metal and enriched in the at least one second metal of the (n-1) cementation cell is connected to the n-th feed of the (n-1) -th aqueous phase to supply the (nl) -th aqueous phase to the n-th basket of the n-th cementation cell.

Ce montage en cascade des cellules de cémentation dans la salle de cémentation permet une très grande flexibilité de fonctionnement lorsqu’il ressemble une salle d’électro-wining (EW) classique et comporte alors des parties universelles. En plus, la salle de cémentation est déchargée 24h/24h et présente donc une productivité plus grande que la salle d’EW conventionnelles. Comme on peut le constater, la salle de cémentation comprenant donc n cellules présente une fluidité opérationnelle au moins égale à celle d’une salle d’électrolyse pour assurer un niveau de productivité économiquement compétitif puisque la sortie de la (n-1)ème cellule ou cuve réactionnelle est reliée à l’entrée de la suivante, la nième cellule ou cuve réactionnelle.This cascading of the carburizing cells in the carburizing room allows a great flexibility of operation when it looks like a conventional electro-wining room (EW) and then has universal parts. In addition, the carburizing room is unloaded 24h / 24h and therefore has a higher productivity than the conventional EW room. As can be seen, the cementation room thus comprising n cells has an operational fluidity at least equal to that of an electrolysis room to ensure an economically competitive level of productivity since the exit of the (n-1) th cell or reaction vessel is connected to the input of the next, the nth cell or reaction vessel.

Avantageusement, ladite au moins une alimentation pneumatique est solidaire de ladite cuve et non dudit panier tout en communiquant avec ledit panier.Advantageously, said at least one pneumatic supply is integral with said tank and not said basket while communicating with said basket.

Ladite au moins une alimentation pneumatique est reliée, de préférence, à au moins un diffuseur, le diffuseur étant solidaire de la cuve et engagé dans des orifices traversants prévus dans le fond du panier. Cette disposition permet de mettre en place et de retirer librement le panier de la cuve en le glissant le long des diffuseurs au travers des ouvertures aménagés dans le fond du panier et dimensionnés à cet effet.Said at least one pneumatic supply is preferably connected to at least one diffuser, the diffuser being secured to the tank and engaged in through holes provided in the bottom of the basket. This arrangement allows to set up and freely remove the basket from the tank by sliding along the diffusers through the openings in the bottom of the basket and dimensioned for this purpose.

L’agitation pneumatique selon l’invention permet donc une agitation optimale par la répartition du gaz au moyen des diffuseurs dans la cuve réactionnelle du dispositif selon l’invention. En outre, le contact entre le premier métal et le deuxième métal est encore amélioré également grâce à la présence du diffuseur qui répartit sur la hauteur et sur la surface lorsqu’ils sont présents en plus grand nombre le deuxième métal transporté par ledit gaz. Le gaz de transport sert donc en même temps de vecteur d’agitation de la solution.Pneumatic agitation according to the invention therefore allows optimum agitation by the distribution of the gas by means of the diffusers in the reaction vessel of the device according to the invention. In addition, the contact between the first metal and the second metal is further improved also by the presence of the diffuser which distributes over the height and on the surface when they are present in greater numbers the second metal carried by said gas. The transport gas thus serves at the same time as a stirring vector of the solution.

En outre, l’alimentation dudit deuxième métal est mise en œuvre par un dispositif fixe (le diffuseur est solidaire de la cuve) et contrôlé qui ne perturbe pas le déchargement des cuves. Le deuxième métal plus électrongéatif que le premier métal est donc alimenté de préférence dans les cuves par le fond, en contre-courant de la solution qui sera alimentée par le haut.In addition, the supply of said second metal is implemented by a fixed device (the diffuser is integral with the tank) and controlled which does not disturb the unloading of the tanks. The second metal more electrolytic than the first metal is therefore fed preferably into the tanks from the bottom, against the current of the solution that will be fed from above.

Dans une autre forme de réalisation avantageuse selon l’invention, un ou plusieurs paniers comprennent au moins un moyen d’accrochage réciproque à un autre moyen d’accrochage agencé sur un pont roulant agencé pour retirer par le haut ledit panier de ladite cuve. Ainsi, le panier des cellules est donc facile à récupérer.In another advantageous embodiment according to the invention, one or more baskets comprise at least one reciprocal attachment means to another attachment means arranged on a traveling crane arranged to remove said basket from said tank from above. Thus, the basket of cells is easy to recover.

Dans une variante, le panier comporte une surface d’au moins un premier métal à l’état solide pour initier la cémentation d’au moins un premier métal à cémenter par la croissance des cristaux dudit au moins un premier métal à cémenter sur ladite surface d’au moins un premier métal à l'état solide.In one variant, the basket comprises a surface of at least one first metal in the solid state for initiating the cementation of at least one first metal to be cements by the growth of the crystals of the at least one first metal to be cements on said surface. at least one first metal in the solid state.

Dans une forme de réalisation avantageuse selon l’invention, l’au moins un second métal à l’état solide est alimenté pneumatiquement dans un flux d’azote gazeux, en lieu et place de l’air, ce qui évite l’oxydation de la poudre dudit deuxième métal.In an advantageous embodiment according to the invention, the at least one second metal in the solid state is pneumatically fed into a stream of nitrogen gas, instead of air, which avoids the oxidation of the powder of said second metal.

Dans une forme de réalisation avantageuse selon l’invention, l’au moins une alimentation pneumatique est reliée à un réservoir d’au moins un second métal communiquant avec une vis sans fin de dosage d’au moins un second métal et à une alimentation de gaz, l’alimentation de gaz étant agencée pour amener au moins un gaz, par exemple l’azote gazeux, à l’alimentation pneumatique où Pau moins un second métal est dosé par la vis sans fin.In an advantageous embodiment according to the invention, the at least one pneumatic supply is connected to a reservoir of at least one second metal communicating with a worm for dosing at least one second metal and to a supply of gas, the gas supply being arranged to bring at least one gas, for example nitrogen gas, to the pneumatic supply where Pau minus a second metal is dosed by the worm.

Egalement, dans une salle de cémentation comprenant n cellules de cémentation, l’au moins une alimentation pneumatique de la n-ième cuve est reliée, de préférence en parallèle, à l’alimentation pneumatique de la (n-l)-ième cuve, chaque alimentation pneumatique est reliée à un réservoir d’au moins un second métal et communique avec une vis sans fin de dosage d’au moins un second métal et à une alimentation de gaz, l’alimentation de gaz étant agencée pour amener au moins un gaz, par exemple l’azote gazeux, à l’alimentation pneumatique où ledit au moins un second métal est dosé par les vis sans fin. Chaque cellule est donc de préférence alimentée indépendamment des autres à des doses calculées et régulées identiques pour chaque cellule.Also, in a cementation room comprising n carburizing cells, the at least one pneumatic supply of the nth tank is connected, preferably in parallel, to the pneumatic supply of the (nl) -th vessel, each feed pneumatic is connected to a reservoir of at least a second metal and communicates with a dosing auger of at least a second metal and a gas supply, the gas supply being arranged to bring at least one gas, for example nitrogen gas, pneumatic feed where said at least one second metal is dosed by the worm. Each cell is therefore preferably fed independently of the others at identical calculated and regulated doses for each cell.

Dans une variante, chaque cellule de cémentation de la cascade peut en effet être réglée au niveau du débit gazeux et à l’alimentation pneumatique dudit au moins un second métal, permettant ainsi une récupération optimale dudit au moins un premier métal des phases aqueuses de plus en plus appauvrie en ledit au moins premier métal dans la cascade.In one variant, each case cementation cell of the cascade can in fact be regulated at the level of the gas flow and at the pneumatic supply of the said at least one second metal, thus allowing optimum recovery of the said at least one first metal of the aqueous phases of moreover. in addition depleted in said at least first metal in the cascade.

L’avantage de cette salle de cémentation est donc qu’elle est conçue pour récupérer une abondance en métaux, c’est-à-dire pour réaliser une cémentation d’au moins un premier métal qui est un métal de transition de la classification périodique des éléments chimiques, notamment le cuivre, le nickel, le cobalt, sous forme métallique.The advantage of this carburizing room is that it is designed to recover an abundance of metals, that is to say to achieve a cementation of at least a first metal which is a transition metal of the periodic table. chemical elements, in particular copper, nickel, cobalt, in metallic form.

Dans une forme de réalisation avantageuse selon l’invention, l’au moins un second métal est un métal du groupe consistant en l’aluminium, le nitrure d’aluminium, le magnésium, le fer, le zinc.In an advantageous embodiment according to the invention, the at least one second metal is a metal of the group consisting of aluminum, aluminum nitride, magnesium, iron, zinc.

Le choix d’au moins un second métal est déterminé par la différence de potentiel entre le couple premier métal/second métal et par la grandeur souhaitable des cristaux de cément. A titre d’exemple, l’aluminium, sera de préférence utilisée pour des raisons mentionnées plus loin, ainsi que pour sa faible densité qui en fait un deuxième métal de choix dans une alimentation pneumatique.The choice of at least one second metal is determined by the potential difference between the first metal / second metal pair and the desirable size of the cement crystals. By way of example, aluminum will preferably be used for reasons mentioned below, as well as for its low density which makes it a second metal of choice in a pneumatic supply.

Dans une forme de réalisation avantageuse selon l’invention, l’au moins un second métal est sous forme de particules fines. De cette façon, certaines fines particules de deuxième métal enrobées de premier métal à cémenter, ayant cémenté, pourront traverser le panier et seront entraînées par le flux de phase aqueuse dans la cellule suivante où elles servent de premiers germes. Avantageusement, le coût de l’au moins un second métal est équilibré en récupérant l’au moins un second métal, par exemple l’aluminium par précipitation des solutions sous forme de AI(OH)3 et partiellement sous forme de AI(0H)S04, commercialisable sous forme d’alumine (AI2O3) après calcination. L’aluminium est disponible dans les pluparts des régions minières et cette proximité facilite le transport retour de l’alumine vers les ports d’export.In an advantageous embodiment according to the invention, the at least one second metal is in the form of fine particles. In this way, some fine second metal-coated particles of cemented first metal will be able to pass through the basket and will be entrained by the aqueous phase flow in the next cell where they serve as first seeds. Advantageously, the cost of the at least one second metal is balanced by recovering the at least one second metal, for example aluminum by precipitation of the solutions in the form of Al (OH) 3 and partially in the form of Al (OH). S04, marketable in the form of alumina (Al2O3) after calcination. Aluminum is available in most mining regions and this proximity facilitates the return transport of alumina to export ports.

La sortie de ladite au moins une seconde phase aqueuse comprend avantageusement un bord latéral permettant un débordement de ladite au moins une seconde phase aqueuse substantiellement appauvrie en ledit au moins un premier métal.The outlet of said at least one second aqueous phase advantageously comprises a lateral edge allowing an overflow of said at least one second aqueous phase substantially depleted in said at least one first metal.

Dans une forme de réalisation avantageuse selon l’invention, une ou plusieurs cellules de cémentation comprennent une surface d’au moins un second métal, par exemple une ou plusieurs feuilles de cuivre, pour initier la cristallisation, par exemple pour initier la cristallisation de cuivre pendant la cémentation de cuivre sur ΓΑΙ. De préférence, cette surface, par exemple cette feuille de cuivre, est prévue dans un ou plusieurs paniers pour faciliter la cémentation au niveau dudit un ou plusieurs paniers.In an advantageous embodiment according to the invention, one or more cementation cells comprise a surface of at least one second metal, for example one or more copper foils, to initiate the crystallization, for example to initiate the crystallization of copper. during cementation of copper on ΓΑΙ. Preferably, this surface, for example this copper foil, is provided in one or more baskets to facilitate carburizing at said one or more baskets.

On peut donc constater que la salle de cémentation est équipée pour fournir la plus grande productivité que possible à l’échelle industrielle, à cause de la fonction synergique de l’alimentation de ladite au moins une première phase aqueuse et de l’alimentation pneumatique, ainsi que par l’écoulement permanent de la première phase aqueuse présentant ledit au moins un premier métal à cémenter, et la sortie de la seconde phase aqueuse appauvrie en ledit au moins un premier métal à cémenter. Le fluidité de la salle de cémentation est donc atteinte.It can therefore be seen that the cementation room is equipped to provide the greatest possible productivity on an industrial scale, because of the synergistic function of the supply of said at least a first aqueous phase and the pneumatic supply, as well as by the permanent flow of the first aqueous phase having said at least one first metal to be cementized, and the outlet of the second aqueous phase depleted in said at least one first metal to be cementized. The fluidity of the cementation room is reached.

D'autres formes de réalisation de la salle de cémentation selon l'invention sont mentionnées dans les exemples, la description détaillée et les revendications annexées.Other embodiments of the carburizing chamber according to the invention are mentioned in the examples, the detailed description and the appended claims.

La présente invention se rapporte aussi à un procédé de cémentation d’au moins un premier métal dans au moins une première phase aqueuse au contact d’au moins un second métal à l’état solide, le procédé comprenant : - une alimentation en l’au moins une phase aqueuse contenant l’au moins un premier métal dans au moins une première phase aqueuse dans une cuve; - une mise en contact d’au moins un premier métal avec l’au moins un second métal amené pneumatiquement dans la cuve;The present invention also relates to a method of cementing at least a first metal in at least a first aqueous phase in contact with at least one second metal in the solid state, the process comprising: at least one aqueous phase containing the at least one first metal in at least one first aqueous phase in a tank; contacting at least one first metal with the at least one second metal brought pneumatically into the tank;

Une cémentation continue par la mise en série de n cuves dont la n-ième est alimentée par la (n-l)-ième phase aqueuse appauvrie en l’au moins un premier métal et enrichie en l’au moins un second métal solubilisé quittant la (n-l)-ième cuve d’au moins un premier métal par consommation de l’énergie chimique interne de la réaction de cémentation en présence d’au moins un second métal à l’état solide suivie d’un appauvrissement de l’au moins une phase aqueuse en l’au moins un premier métal et d’un enrichissement de l’au moins une phase aqueuse en l’au moins un second métal solubilisé ; et - une récupération d’au moins un premier métal cémenté sous forme solide.Continual cementation by the series setting of n tanks whose n-th is fed by the (nl) th aqueous phase depleted in the at least one first metal and enriched in the at least one second solubilized metal leaving the ( nl) -th tank of at least one first metal by consumption of the internal chemical energy of the carburising reaction in the presence of at least one second solid state metal followed by depletion of the at least one aqueous phase in the at least one first metal and an enrichment of the at least one aqueous phase in the at least one second solubilized metal; and recovering at least one first cemented metal in solid form.

Le procédé selon l’invention permet donc d’opérer dans une région qui présente un déficit en énergie électrique, comme mentionné ci-dessus. Pour déposer le métal selon l’invention, on utilise de l’énergie chimique interne aux réactions et non de l’énergie externe fourni par un transfo-redresseur comme dans le procédé classique de SX/EW. En outre, le procédé selon l’invention permet de by-passer les deux étapes SX/EW et de les remplacer par une seule étape de précipitation de cuivre sous forme des cristaux très pures. On peut en effet atteindre une pureté de 99,9%Cu. Par le même traitement la solution est totalement épuisée en cuivre: teneur finale inférieure à 100 mg/l.The method according to the invention therefore makes it possible to operate in a region that has a deficit in electrical energy, as mentioned above. In order to deposit the metal according to the invention, the chemical energy internal to the reactions is used and not the external energy supplied by a rectifier as in the conventional SX / EW method. In addition, the method according to the invention makes it possible to bypass the two steps SX / EW and to replace them with a single step of precipitation of copper in the form of very pure crystals. It can indeed reach a purity of 99.9% Cu. By the same treatment the solution is totally depleted in copper: final content less than 100 mg / l.

Le procédé de l’invention permet donc avantageusement de traiter par voie hydrométallurgique les minerais ou concentrés oxydés ou sulfurés de cuivre et de cobalt pour produire par cémentation ces deux métaux sous forme de céments purs. Le nickel, s’il est présent dans le minerai, à teneur valorisable, peut également être produit par cémentation. Finalement, des traces d’uranium peuvent être précipitées.The process of the invention therefore advantageously makes it possible to treat, by hydrometallurgical means, oxidized or sulphidized ores or concentrates of copper and cobalt to produce by cementation these two metals in the form of pure elements. Nickel, if present in the ore, with a recoverable content, can also be produced by cementation. Finally, traces of uranium can be precipitated.

L’avantage de ce procédé est donc de récupérer une abondance en métaux, c’est-à-dire au moins un premier métal choisi parmi un métal de transition de la classification périodique des éléments chimiques, notamment le cuivre, le nickel, le cobalt, l'argent, l'or, le manganèse, le platine, sous forme métallique ou d'oxyde, ou de sel d’acide.The advantage of this method is therefore to recover an abundance of metals, that is to say at least a first metal selected from a transition metal of the periodic table of chemical elements, in particular copper, nickel, cobalt , silver, gold, manganese, platinum, in metallic or oxide form, or salt of acid.

On peut enfin atteindre la récupération peu coûteuse et rentable des métaux valorisables comme le cuivre et le cobalt par rapport à des techniques conventionnelles. En outre, c’est la première fois qu’une application industrielle de cémentation de métaux tel que le cobalt et le nickel est effectuée en processus continu sur des phases aqueuses à l’échelle industrielle.Finally, we can achieve the inexpensive and profitable recovery of valuable metals such as copper and cobalt over conventional techniques. In addition, it is the first time that an industrial application of metal cementation such as cobalt and nickel is carried out continuously on aqueous phases on an industrial scale.

Dans une forme de réalisation avantageuse selon l’invention, ledit au moins un premier métal dans au moins une phase aqueuse provient d’une étape préalable de lixiviation.In an advantageous embodiment according to the invention, said at least one first metal in at least one aqueous phase comes from a prior leaching step.

Le procédé de cémentation comprend, de préférence, aussi une étape d’initiation de la cémentation d’au moins un premier métal par la croissance des cristaux d’au moins un premier métal sur une surface d’au moins un premier métal à l’état solide.The cementation process preferably also comprises a step of initiating the cementation of at least one first metal by the growth of the crystals of at least one first metal on a surface of at least one first metal. solid state.

Dans une forme de réalisation avantageuse selon l’invention, le procédé de cémentation utilise au moins un deuxième métal étant un métal du groupe consistant en l’aluminium, le nitrure d’aluminium, le magnésium, le fer, le zinc.In an advantageous embodiment according to the invention, the cementation process uses at least one second metal being a metal of the group consisting of aluminum, aluminum nitride, magnesium, iron, zinc.

Dans une forme de réalisation avantageuse selon l’invention, l’au moins un second métal à l’état solide est alimenté pneumatiquement dans un flux d’azote gazeux, en lieu et place de l’air, ce qui évite l’oxydation de la poudre d’aluminium.In an advantageous embodiment according to the invention, the at least one second metal in the solid state is pneumatically fed into a stream of nitrogen gas, instead of air, which avoids the oxidation of the aluminum powder.

Le choix d’au moins un second métal est déterminé par la différence de potentiel entre le couple premier métal/second métal et par la grandeur souhaitable des cristaux de cément. Le cours du cuivre a fortement augmenté ces dernières années en sorte qu’on peut économiquement utiliser Al pour cémenter Cu en lieu et place du fer, avec comme avantage l’établissement d’une différence de potentiel très élevée entre les couples : AE°cu/ai = 0,34V -(-1,67V) = 2,01V.The choice of at least one second metal is determined by the potential difference between the first metal / second metal pair and the desirable size of the cement crystals. The price of copper has risen sharply in recent years so that it is economically feasible to use Al to form Cu instead of iron, with the advantage of establishing a very high potential difference between the pairs: AE ° cu / a = 0.34V - (- 1.67V) = 2.01V.

Cette différence de potentiel est du même ordre de grandeur que la tension industrielle aux bornes de la cellule d’électrolyse de cuivre : Ua/c = 1,9 à 2,2V. Une telle différence de potentiel permet de recueillir le cément de cuivre sous forme des cristaux géants, d’épuiser la phase aqueuse cémentée (concentration finale de la solution <100 mg/l de cuivre), ce qui correspond à une purification pour le cuivre par SX, et d’assurer une cinétique de cémentation très rapide dans le milieu sulfate. En effet la cémentation se déroule sur une pile en court-circuit. ΔΕ0 étant largement supérieur à 0,36V, le courant de cémentation est dans la zone du courant limite de diffusion de Cu. La cinétique de cémentation est alors contrôlée par la diffusion et pas par la réaction électrochimique. La réaction est quasi-spontanée. La croissance des cristaux se fait sur les premiers germes, phase solide conductrice.This potential difference is of the same order of magnitude as the industrial voltage at the terminals of the copper electrolysis cell: Ua / c = 1.9 to 2.2V. Such a difference in potential makes it possible to collect the copper cement in the form of giant crystals, to exhaust the cemented aqueous phase (final concentration of the solution <100 mg / l of copper), which corresponds to a purification for copper by SX, and to ensure very fast carburizing kinetics in the sulphate medium. In fact the cementation takes place on a battery in short circuit. Since ΔΕ0 is well above 0.36V, the carburizing current is in the area of the Cu diffusion limit current. The cementation kinetics is then controlled by diffusion and not by the electrochemical reaction. The reaction is quasi-spontaneous. The growth of the crystals is done on the first seeds, conductive solid phase.

Pour déposer le métal, on utilise donc l’énergie chimique interne aux réactions et non de l’énergie externe fourni par un transfo-redresseur. Techniquement dans le procédé selon l’invention, le cuivre est déposé par cémentation sur l’aluminium en poudre suivant la réaction : 3Cu++ + 2AI° = 3Cu° + 2AI3+ 3CuS04(aq) 2AI (s) = 3Cu°(s) Al2(S04)3(aq) AG°298 = -278,73 kcal.In order to deposit the metal, the chemical energy internal to the reactions is used and not the external energy supplied by a transformer-rectifier. Technically in the process according to the invention, the copper is deposited by cementation on aluminum powder according to the reaction: 3Cu ++ + 2Al ° = 3Cu ° + 2Al3 + 3CuS04 (aq) 2AI (s) = 3Cu ° (s) Al2 ( S04) 3 (aq) AG ° 298 = -278.73 kcal.

Par ailleurs, le cuivre étant très électropositif par rapport aux autres éléments présents dans la solution, il précipite seul, sans contamination possible. Le faible excès stoechiométrique de Al est consommé par les réactions secondaires telles que le couple Fe2+/Fe3+ et l’attaque acide. Pour éviter une précipitation simultanée de l’hydroxyde d’aluminium [AI(OH)3], le pH de la solution sera avantageusement contrôlé à pH = 2-2,5. On peut ainsi obtenir un cément cuivre titrant 99,9%Cu après lavage poussé pour éliminer la solution sulfate imprégnante.Moreover, the copper being very electropositive compared to the other elements present in the solution, it precipitates alone, without possible contamination. The low stoichiometric excess of Al is consumed by secondary reactions such as Fe2 + / Fe3 + and acid attack. To avoid simultaneous precipitation of aluminum hydroxide [Al (OH) 3], the pH of the solution will be advantageously controlled at pH = 2-2.5. It is thus possible to obtain a 99.9% Cu titrant copper after thorough washing to remove the impregnating sulphate solution.

La cémentation par le fer ou le zinc conduit à un cément poudreux très fin qui s’oxyde facilement à l’air et est pollué par le fer ou le zinc, la différence de potentiel entre les couples étant relativement faible pour conduire à un cément sous forme des cristaux géants. Par ailleurs l’épuisement de la solution n’est pas toujours très poussée.The cementation by iron or zinc leads to a very fine powdery cement which is easily oxidized in the air and is polluted by iron or zinc, the potential difference between the couples being relatively weak to lead to a cement under form giant crystals. Moreover, the exhaustion of the solution is not always very thorough.

L’autre avantage et pas le moindre est la différence des valences et des masses moléculaires entre Al et Cu qui conduit à une faible consommation de Al par tonne de Cu. En effet, la consommation théorique de Al par tonne de cuivre cémentée est de : 2 x 27 / 3 x 63,55 = 0,283 T de Al par T de Cu.The other advantage and not least is the difference in valences and molecular weights between Al and Cu which leads to low Al consumption per tonne of Cu. Indeed, the theoretical consumption of Al per ton of cemented copper is: 2 x 27/3 x 63.55 = 0.283 T of Al per T of Cu.

Du point de vue rentabilité économique, cet aspect de la question est un des critères fondamentaux dans le choix d’AI comme métal de cémentation de cuivre parmi d’autres métaux.From the point of view of economic profitability, this aspect of the question is one of the fundamental criteria in the choice of AI as a copper cementation metal among other metals.

D’autres formes de réalisation du procédé de cémentation selon l’invention sont indiquées dans les revendications annexées.Other embodiments of the cementation process according to the invention are indicated in the appended claims.

La présente invention se rapporte aussi à une utilisation d’un réacteur hydrométallurgique selon l’invention pour valoriser un minerai métallique (oxydé ou sulfuré), son concentré ou son cendre de grillage des sulfures.The present invention also relates to a use of a hydrometallurgical reactor according to the invention for upgrading a metal ore (oxidized or sulphured), its concentrate or its ashes for roasting sulphides.

D’autres formes de réalisation de l’utilisation d’un réacteur hydrométallurgique selon l’invention sont indiquées dans les revendications annexées.Other embodiments of the use of a hydrometallurgical reactor according to the invention are indicated in the appended claims.

D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et en faisant référence aux dessins et aux exemples annexés.Other features, details and advantages of the invention will emerge from the description given below, without limitation and with reference to the accompanying drawings and examples.

La figure 1 est un graphique représentant une salle de cémentation, selon l'invention.Figure 1 is a graph showing a carburizing room, according to the invention.

La figure 2A est un graphique représentant une cellule de cémentation selon l’invention. La figure 2B est une coupe schématique d’une cellule de cémentation selon l’invention.Figure 2A is a graph showing a carburizing cell according to the invention. Figure 2B is a schematic section of a cementation cell according to the invention.

La figure 3 est un plan de montage représentant deux cellules de cémentation connectées en série selon l’invention.Figure 3 is an assembly plan showing two cementation cells connected in series according to the invention.

La figure 4 est un graphique représentant un diffuseur selon l’invention.Figure 4 is a graph showing a diffuser according to the invention.

La figure 5 est un diagramme d’une cémentation mise en œuvre dans la salle de cémentation selon l’invention.Figure 5 is a diagram of a cementation implemented in the carburizing room according to the invention.

Sur les figures, les éléments identiques ou analogues portent les mêmes références.In the figures, identical or similar elements bear the same references.

Par le terme « minerai métallique », on entend, au sens de l’invention des minerais polymétalliques, comprenant entre autres ceux du type Shinkolobwe ou des gisements de Swampo, Kasompi, ou Musonoi, des minerais polymétalliques pauvres en uranium et des minerais cupro-cobaltifère comme entre autres de la ceinture du Katanga caractérisés par la présence des traces d’uranium. Par le terme « minerai métallique », on entend aussi, au sens de l’invention, des minerais oxydés, souvent occurrent en surface du gisement et des minerais sulfurés, plutôt occurrent en profondeur. Ce minerai métallique peut être un minerai qui comprenne U, Cu, Co, Ni, en présence des traces des métaux nobles comme Au, Ag et platinoïdes.For the purposes of the invention, the term "metallic ores" is understood to mean polymetallic ores comprising, inter alia, those of the Shinkolobwe type or deposits of Swampo, Kasompi or Musonoi, polymetallic ores which are poor in uranium and copper ores cobaltifer as among others of the belt of Katanga characterized by the presence of traces of uranium. For the purposes of the invention, the term "metal ore" also means oxidized ores, often occurrent at the surface of the deposit and sulphide ores, rather occurrent at depth. This metal ore may be an ore that includes U, Cu, Co, Ni, in the presence of traces of noble metals such as Au, Ag and platinoids.

La figure 1 illustre donc une salle de cémentation 100 comprenant au moins une ou plusieurs cellules de cémentation 300 prévues pour réaliser une cémentation d’au moins un premier métal dans au moins une première phase aqueuse au contact d’au moins un second métal.FIG. 1 thus illustrates a carburizing room 100 comprising at least one or more cementation cells 300 provided for cementing at least one first metal in at least one first aqueous phase in contact with at least one second metal.

Comme on peut le voir à la figure 1, les cellules 300 peuvent être disposées en cascade par rangée dans la salle de cémentation 100, de telle sorte que la cellule supérieure alimente la cellule inférieure suivante. La phase aqueuse contenant un ou plusieurs métaux à cémenter peut être stockée dans un réservoir 102 à partir duquel la première cellule 300 est alimentée.As can be seen in FIG. 1, the cells 300 may be cascaded in rows in the carburizing room 100, so that the upper cell feeds the next lower cell. The aqueous phase containing one or more metals to be cements can be stored in a tank 102 from which the first cell 300 is fed.

La salle de cémentation 100 comporte un réseau de distribution 104 du second métal de cémentation dans un flux gazeux, par exemple ΓΑΙ en poudre dans un flux d’azote gazeux. Le second métal de cémentation peut être stocké, par exemple dans un réservoir 105. Chaque cellule 300 est alors équippée d’une alimentation pneumatique pour doser pneumatiquement ce second métal de cémentation dans le milieu réactionnel pour effectuer la cémentation, par exemple la cémentation de cuivre. Un dosage adéquat de ΓΑΙ en poudre peut être réalisé dans chaque cellule par des régulateurs de débit, par exemple des vis sans fin 106. L’AI en poudre est donc soufflé dans une ou plusieurs cellules 300 par un soufflage 107 de gaz, par exemple, un flux d’azote gazeux.The carburizing room 100 comprises a distribution network 104 of the second carburising metal in a gaseous flow, for example ΓΑΙ in powder in a stream of nitrogen gas. The second carburising metal may be stored, for example in a tank 105. Each cell 300 is then equipped with a pneumatic supply for pneumatically dosing this second carburizing metal in the reaction medium to carry out the cementation, for example cementation of copper . An adequate dosage of powdered peut can be carried out in each cell by flow regulators, for example worms 106. The powdery AI is therefore blown into one or more cells 300 by a gas blowing 107, for example , a flow of nitrogen gas.

En plus, la salle de cémentation 100 peut comprendre un pont roulant 101 conçu pour enlever les paniers des cellules, par exemple les paniers remplis d’un ou plusieurs céments. Dans une forme de réalisation particulière de l’invention, une colonne de quatre cellules est déchargée à la fois. Ainsi, 6 cycles de déchargement peuvent être obtenus par cellule et par jour.In addition, the carburizing room 100 may include a crane 101 designed to remove the baskets of cells, for example baskets filled with one or more elements. In a particular embodiment of the invention, a column of four cells is discharged at a time. Thus, 6 unloading cycles can be obtained per cell and per day.

La salle de cémentation 100 peut en outre comprendre des éléments pour traiter les produits finals du procédé de cémentation. Ainsi, un tank d’épuisement 108 peut être prévu pour contenir la dernière phase aqueuse. Les céments obtenus peuvent à leur tour être lavé dans une station de rinçage des céments 109, avant d’être déporté vers le stockage par un moyen de transport 110. Pour récupérer les fines des céments, par exemple de la dernière phase aqueuse, une pompe 111 peut faciliter le transport vers un moyen de filtration.The carburizing room 100 may further comprise elements for treating the final products of the carburizing process. Thus, a depletion tank 108 may be provided to contain the last aqueous phase. The elements obtained can in turn be washed in a rinsing station of the elements 109, before being transported to storage by means of transport 110. To recover the fines from the elements, for example from the last aqueous phase, a pump 111 can facilitate transportation to a filtration means.

La salle de cémentation 100 peut en outre comprendre un plancher de travail 112 entre les rangées.The carburizing room 100 may further include a work floor 112 between the rows.

Comme la salle de cémentation est conçue pour opérer à l’échelle industrielle, ses dimensions sont appropriées à ce traitement de larges volumes de liquides. Dans une forme de réalisation particulière de l’invention, les dimensions présentées au tableau 1 sont envisagées:As the carburizing room is designed to operate on an industrial scale, its dimensions are suitable for this treatment of large volumes of liquids. In a particular embodiment of the invention, the dimensions presented in Table 1 are envisaged:

Tableau 1.-Table 1.-

Dans une autre forme de réalisation particulière de l’invention, la salle de cémentation est configurée en quatre halls de seize cellules chacun, disposées par colonnes et rangées en cascade de quatre par quatre. Chaque hall est équipé d’un pont roulant (de ± 7,5 T). La salle est ainsi équipée de 64 cellules de cémentation, qui à raison d’une charge moyenne d’une tonne par panier et 6 cycles par jour, peut produire jusqu’à 112.128 tonnes. La production moyenne journalière est donc 307,2 tonnes.In another particular embodiment of the invention, the carburizing room is configured in four halls of sixteen cells each, arranged in columns and cascaded rows of four by four. Each hall is equipped with a traveling crane (± 7.5 T). The hall is equipped with 64 carburizing cells, which at an average load of one ton per basket and 6 cycles per day, can produce up to 112,128 tons. The average daily production is therefore 307.2 tons.

Par exemple, pour une première phase aqueuse titrant 40g/l de Cu, le débit de la phase aqueuse par rangée est de 25m3/h. Contrairement à la salle de EW classique, le déchargement d’une salle de cémentation peut se faire 24 h/24h. La surface totale de la salle peut être ainsi établie à 65 m x 25 m = 1625m2.For example, for a first aqueous phase titrating 40g / l Cu, the flow rate of the aqueous phase per row is 25m3 / h. Unlike the conventional EW room, the unloading of a carburizing room can be done 24 hours a day. The total area of the room can thus be established at 65 mx 25 m = 1625m2.

On peut remarquer que la même salle peut produire deux fois sa capacité, c’est à dire 200.000 tonnes de cuivre par an, si on enrichit la solution à 50g/l Cu et qu’on augmente le débit des solutions à 35 m3/h. Ceci n’est possible que dans une salle de cémentation et pas en EW.It can be noted that the same room can produce twice its capacity, ie 200,000 tonnes of copper per year, if the solution is enriched at 50g / l Cu and the flow rate of the solutions is increased to 35 m3 / h . This is only possible in a carburizing room and not in EW.

Comme on peut le voir aux figures 2A, 2B et 3, la cellule de cémentation 200 comprend une cuve 201 agencée pour contenir un milieu réactionnel 202.As can be seen in FIGS. 2A, 2B and 3, the cementation cell 200 comprises a tank 201 arranged to contain a reaction medium 202.

En fonction des réactions à mettre en œuvre dans la cuve 201, celle-ci peut être en fibre de verre, en acier inoxydable, ou isolée électriquement de la phase aqueuse comme en acier au carbone, éventuellement protégé par un revêtement en résine anti-acide, ainsi que toutes les parties mobiles et statiques qui y sont présentes.Depending on the reactions to be implemented in the tank 201, it may be fiberglass, stainless steel, or electrically isolated from the aqueous phase such as carbon steel, optionally protected by an anti-acid resin coating , as well as all moving and static parts that are present.

Dans une forme de réalisation particulière selon l’invention, la cuve 201 est alimentée par une alimentation 203 par le haut et vidée par une sortie 204 par le fond. La cuve 201 peut également être alimentée par le haut et vidée par le haut.In a particular embodiment of the invention, the tank 201 is fed by a feed 203 from the top and emptied by an outlet 204 through the bottom. The tank 201 can also be fed from the top and emptied from the top.

Dans une autre forme de réalisation avantageuse selon l’invention, la cellule de cémentation 200 comprend un panier 205 agencé pour être plongé au moins partiellement dans le milieu réactionnel. Le panier 205 est agencé pour recevoir l’au moins une alimentation pneumatique 206, par exemple par des ouvertures dans le fond du panier 207. Le panier 205 peut être perforé à trous fins 208, par exemple de 2 à 3 mm pour ne pas laisser passer les cristaux géants de cuivre. Le panier 205 peut être posé sur des assises 209, par exemple des assises fixes à l’intérieure de la cuve.In another advantageous embodiment of the invention, the cementation cell 200 comprises a basket 205 arranged to be immersed at least partially in the reaction medium. The basket 205 is arranged to receive the at least one pneumatic supply 206, for example through openings in the bottom of the basket 207. The basket 205 may be perforated with fine holes 208, for example from 2 to 3 mm so as not to leave pass giant crystals of copper. Basket 205 may be placed on seats 209, for example fixed seats inside the tank.

La salle de cémentation 100 est équipée de préférence d’une installation de distribution des phases aqueuses sur les différentes rangées. Les vannes-registres à l’entrée 212 et à la sortie 213 de chaque cellule 200 régulent le débit des solutions pour maintenir constant le niveau dans chaque cuve 201. Ce niveau est à ras du panier 205 tout en maintenant une garde de sécurité au niveau de la cuve 201. En cas de bouchage total du panier par les céments, celui-ci peut ainsi déborder sur les bords latéraux 203, 204, 212, 213 du panier dans la cuve, sans perte des solutions hors du circuit des cellules.The carburizing room 100 is preferably equipped with a system for distributing the aqueous phases on the different rows. The valve-registers at the inlet 212 and at the outlet 213 of each cell 200 regulate the flow rate of the solutions to maintain the level constant in each tank 201. This level is flush with the basket 205 while maintaining a safety guard at the level of 201. In case of total blockage of the basket by the elements, it can thus overflow on the side edges 203, 204, 212, 213 of the basket in the tank, without loss of solutions out of the cell circuit.

Le panier 205 comporte une surface 210 d’au moins un premier métal pour initier la cémentation du métal à cémenter par la croissance des cristaux du métal à cémenter sur la feuille de premier métal. Par exemple une feuille en cuivre 210 plus ou moins rugueuse, peut être placée dans le fond du panier 205 sur quatre pieds pour ne pas entraver la circulation de la solution.The basket 205 has a surface 210 of at least a first metal for initiating cementation of the metal to be cemented by the growth of the crystals of the metal to be cemented on the sheet of first metal. For example a copper sheet 210 more or less rough, can be placed in the bottom of the basket 205 on four feet so as not to impede the flow of the solution.

Le panier 205 a des dimensions telles qu’il ne touche pas le fond et les parois de la cuve 201 pour laisser circuler la phase aqueuse au travers du panier. La phase aqueuse alimentée par le haut au travers d’un orifice 203 aménagé dans une paroi de la cuve, peut se déverser totalement dans le panier et peut être recueillie dans le fond de la cuve par la sortie 204 après avoir traversé le panier. La solution ainsi recueillie, alimente la cellule suivante. Le panier peut être muni des anses 211 qui peuvent être accrochées par le palonnier d’un pont roulant 101 (voire Fig. 1) pour le mettre en place ou l’évacuer de la cuve 201.The basket 205 has dimensions such that it does not touch the bottom and the walls of the tank 201 to circulate the aqueous phase through the basket. The aqueous phase fed from above through an orifice 203 formed in a wall of the tank, can pour completely into the basket and can be collected in the bottom of the tank through the outlet 204 after passing through the basket. The solution thus collected feeds the next cell. The basket can be provided with the handles 211 which can be hooked by the spreader of a crane 101 (see Fig. 1) to put it in place or to evacuate it from the tank 201.

La cellule de cémentation 200 comprend en outre une alimentation 203 de ladite phase aqueuse contenant ledit au moins un premier métal en solution, pour alimenter l’au moins une première phase aqueuse dans le panier.The cementation cell 200 further comprises a feed 203 of said aqueous phase containing said at least one first metal in solution, to supply the at least a first aqueous phase in the basket.

La cellule de cémentation 200 comprend au moins une alimentation pneumatique 206 d’au moins un second métal, reliée au panier 205 et traversant la cuve 201 de telle façon que l’alimentation pneumatique 206 est solidaire de la cuve et non du panier tout en aboutissant dans le panier. L’alimentation pneumatique comprend également un diffuseur expliqué plus en détail à la figure 4. Chaque cellule de cémentation de la cascade peut en outre être réglée au niveau du débit gazeux et à l’alimentation pneumatique dudit au moins un second métal par un moyen de régulation de débit 212, 213.The cementation cell 200 comprises at least one pneumatic supply 206 of at least one second metal, connected to the basket 205 and passing through the tank 201 so that the pneumatic supply 206 is integral with the tank and not the basket while terminating in the basket. The pneumatic supply also comprises a diffuser explained in more detail in FIG. 4. Each case cementation cell of the cascade can moreover be regulated at the level of the gas flow and at the pneumatic supply of the said at least one second metal by means of flow control 212, 213.

Les cellules de cémentation seront dimensionnées de telle sorte que la manipulation des paniers ne soit pas trop laborieuse et encombrant. La vitesse de traversée de la solution au travers du panier soit relativement faible pour ne pas entraîner hors du panier les nucléons avant leur croissance. Ainsi les cellules auront les dimensions extérieures suivantes présentées au tableau 2.The carburizing cells will be dimensioned so that the manipulation of the baskets is not too laborious and cumbersome. The traversal speed of the solution through the basket is relatively low so as not to pull the nucleons out of the basket before they grow. Thus the cells will have the following external dimensions presented in Table 2.

Tableau 2,-Table 2, -

Comme on peut le voir à la figure 4, l’alimentation pneumatique comporte au moins un diffuseur 400 qui comporte un clapet anti-retour 402 et un capuchon 403 étanche tournant autour du diffuseur et percé des trous excentrés. Les conduites d’alimentation 401 de poudre d’aluminium dans la cellule 200 traversent la cuve par des passages étanches et libèrent la poudre d’aluminium et le gaz d’agitation à mi-hauteur dans le panier. Ces conduites, à quatre par panier, sont disposées aux quatre coins du panier, un peu en retrait des parois de celui-ci. Le panier est lui-même pourvu des quatre trous 207 par où passent librement les conduites. Ces conduites-diffuseurs 400 (ou disperseur 400 de poudre d’aluminium) sont donc solidaires de la cuve et non du panier. Cette disposition permet de mettre en place et de retirer librement le panier de la cuve en le glissant le long des conduites-diffuseurs au travers des trous 207 aménagés dans le fond du panier et dimensionnés à cet effet.As can be seen in Figure 4, the pneumatic supply comprises at least one diffuser 400 which comprises a nonreturn valve 402 and a sealed cap 403 rotating around the diffuser and drilled eccentric holes. The supply lines 401 of aluminum powder in the cell 200 pass through the tank through sealed passages and release the aluminum powder and the stirring gas at mid-height in the basket. These pipes, four in a basket, are arranged at the four corners of the basket, a little behind the walls of it. The basket is itself provided with four holes 207 through which the pipes freely pass. These diffuser pipes 400 (or disperser 400 of aluminum powder) are therefore integral with the tank and not the basket. This arrangement allows to set up and freely remove the basket from the tank by sliding along the pipes-diffusers through holes 207 arranged in the bottom of the basket and sized for this purpose.

L’invention se rapporte aussi à un procédé de cémentation qui est de préférence intégré dans un procédé de traitement particulièrement adapté pour les minerais de la république démocratique du Congo. Le procédé sera donc décrit en étant intégré dans le procédé global de traitement de minerai cupro-cobaltifère, sachant que ce dernier peut-être bien entendu mis en œuvre de manière séparée ou dans un autre procédé global de traitement de minerai en fonction des besoins. Le minerai riche en cuivre et cobalt subit donc tout d’abord, une lixiviation oxydante pour le cuivre et réductrice pour le cobalt 601 à partir de laquelle la phase aqueuse contenant le cuivre est séparée de la pulpe pour réaliser dans une étape ultérieure 602 une cémentation du cuivre sur l’aluminium. La phase aqueuse contenant le cuivre contient également du fer, du manganèse, du cobalt et du magnésium.The invention also relates to a cementation process which is preferably integrated in a treatment process particularly suitable for ores of the Democratic Republic of Congo. The process will therefore be described as being integrated into the overall copper-cobaltifer ore processing process, knowing that the latter can of course be implemented separately or in another overall process of ore processing as needed. The copper-cobalt-rich ore is therefore first subjected to oxidative leaching for copper and reducing to cobalt 601 from which the copper-containing aqueous phase is separated from the pulp to form a cementation in a subsequent step 602. copper on aluminum. The aqueous phase containing the copper also contains iron, manganese, cobalt and magnesium.

Après clarification de la solution de la lixiviation oxydante, le cuivre est produit par cémentation sur la poudre d’aluminium dans la salle de cémentation selon l’invention, suivant la réaction : 3Cu2+ + 2ΑΓ = 3Cu° + 2AI3+ 3CuS04 (aq) + 2AI°(S) = 3Cu°(S) + Al2(S04)3 (aq) AG0réact. 298 = - 278,73 Kcal AE°réact.298 = 2,014V.After clarification of the oxidizing lixiviation solution, the copper is produced by cementation on the aluminum powder in the cementation room according to the invention, according to the reaction: 3Cu 2 + + 2 = 3 Cu + 2Al 3 + 3 CuSO 4 (aq) + 2Al ° (S) = 3Cu ° (S) + Al2 (SO4) 3 (aq) AG0react. 298 = - 278.73 Kcal AE ° react.298 = 2.014V.

Cette différence de potentiel du même ordre de grandeur que la tension industrielle aux bornes de la cellule d’EW de cuivre (Ua/c =1,9- 2,2V) permet donc, comme mentionné précédemment, de recueillir le cément cuivre sous forme de cristaux géants, d’épuiser la solution cémentée ( concentration finale de la solution <100 mg/l ). Ce qui correspond à une purification pour le cuivre par SX et d’assurer une cinétique de cémentation très rapide en milieu sulfurique.This potential difference of the same order of magnitude as the industrial voltage at the terminals of the copper EW cell (Ua / c = 1.9-2.2V) thus makes it possible, as mentioned above, to collect the copper cement in the form of of giant crystals, to exhaust the cemented solution (final concentration of the solution <100 mg / l). This corresponds to a purification for copper by SX and to ensure very fast carburizing kinetics in sulfuric medium.

Dès lors, lors de la cémentation du cuivre 602, le cuivre présent à un premier état d’oxydation (+1, +2) passe au deuxième état d’oxydation (0) au contact avec le deuxième métal plus électronégatif (par exemple l’aluminium) et précipite.Therefore, during the cementation of the copper 602, the copper present in a first oxidation state (+1, +2) passes to the second oxidation state (0) in contact with the second more electronegative metal (for example aluminum) and precipitates.

Le cuivre étant très électro-positif par rapport aux autres éléments présents dans la solution, il précipite seul sans contamination possible. Le faible excès d’aluminium est consommé par les réactions parasites telles que le couple Fe2+/Fe3+ et l’attaque acide. Pour éviter une précipitation simultanée de AI(OH)3, le pH de la solution est maintenu à pH = 2 - 2,5. On peut ainsi obtenir un cément cuivre titrant 99,9% Cu, après lavage poussé pour éliminer la solution sulfate imprégnante.Copper being very electro-positive compared to the other elements present in the solution, it precipitates alone without possible contamination. The small excess of aluminum is consumed by parasitic reactions such as Fe2 + / Fe3 + and acid attack. To avoid simultaneous precipitation of Al (OH) 3, the pH of the solution is maintained at pH = 2 - 2.5. It is thus possible to obtain a 99.9% Cu titrant copper, after thorough washing to remove the impregnating sulfate solution.

L’aluminium en poudre dosé est alimenté dans la cellule par transport pneumatique par l’azote gazeux qui sert en même temps de vecteur d’agitation de la solution dans la cellule.The dosed aluminum powder is fed into the cell by pneumatic transport by nitrogen gas, which at the same time serves as a vector for stirring the solution in the cell.

Pour de raison de sécurité ( inflammabilité de l’aluminium en poudre ), on peut faire usage du nitrure d’aluminium (AIN) en poudre en lieu et place de l’aluminium. Mais dans ce cas ΔΕ0 baisse à ΔΕ0 = 1,285V. Les céments cuivre seront fondus pour être coulés en lingots.For reasons of safety (flammability of aluminum powder), aluminum nitride (AIN) powder can be used instead of aluminum. But in this case ΔΕ0 drops to ΔΕ0 = 1.285V. The copper cements will be melted to be cast into ingots.

Le cuivre solide est donc récupéré tandis que la phase aqueuse est encore traitée ultérieurement pour précipiter et éliminer les impuretés telles que le fer et le manganèse par oxydation par un mélange d’air et de S02 dans un réacteur approprié.The solid copper is thus recovered while the aqueous phase is further treated to precipitate and remove impurities such as iron and manganese by oxidation with a mixture of air and SO 2 in a suitable reactor.

Le fer et le manganèse sont récupérés sous forme d’oxyde ou hydroxyde solide tandis que la phase aqueuse est encore traitée pour récupérer l’aluminium à l’étape 604. Cette étape comprend une neutralisation de la phase aqueuse avec une base pour précipiter de l’hydroxyde d’aluminium, le récupérer et ensuite le calciner pour former de l’alumine.Iron and manganese are recovered as solid oxide or hydroxide while the aqueous phase is further treated to recover the aluminum in step 604. This step comprises neutralization of the aqueous phase with a base to precipitate water. aluminum hydroxide, recover it and then calcine it to form alumina.

La phase aqueuse peut alors être traitée pour la récupération du cobalt, soit par précipitation 605, soit par cémentation 610.The aqueous phase can then be treated for the recovery of cobalt, either by precipitation 605 or by cementation 610.

La phase aqueuse est alors soumise à une oxydation, par exemple par un mélange gazeux air/S02 qui produit de l’oxyde cobaltique C02O3 à partir du Co(OH)3 obtenu à partir du sulfate de cobalt initialement présent dans la phase aqueuse. Le pH de la phase aqueuse est compris avantageusement entre 5 et 6, après neutralisation par ajout d’une solution ou suspension basique, par exemple par ajout de lait de magnésie pour ne pas polluer le précipité. Généralement, le nickel présent dans la phase aqueuse sous forme de trace ne sera pas oxydé avant le cobalt. Si la phase aqueuse contient plus de nickel, il y aura lieu d’ajouter une étape de purification préalable pour éliminer le nickel.The aqueous phase is then subjected to oxidation, for example by an air / SO.sub.2 gas mixture which produces CO.sub.2O.sub.3 cobalt oxide from Co (OH) 3 obtained from the cobalt sulfate initially present in the aqueous phase. The pH of the aqueous phase is advantageously between 5 and 6, after neutralization by addition of a basic solution or suspension, for example by adding milk of magnesia so as not to pollute the precipitate. Generally, the nickel present in the aqueous phase in trace form will not be oxidized before cobalt. If the aqueous phase contains more nickel, it will be necessary to add a preliminary purification step to remove the nickel.

Le sel C02O3 est récupéré par décantation, filtration, lavage sur filtre-presse et est ensuite calciné et conditionné pour sa récupération.The CO 2 O 3 salt is recovered by decantation, filtration, filter press washing and is then calcined and conditioned for its recovery.

La phase aqueuse épuisée substantiellement en cobalt est riche en magnésium. Les sels de magnésium, à forte concentration, sont généralement néfastes à l’environnement. Cette phase aqueuse est donc traitée par ajout d’une solution ou suspension basique, par exemple par ajout de calcaire ou lait de chaux qui permet la précipitation de Mg(OH)2 à pH de préférence > 10 (606). Le Mg(OH)2 solide présent à l’état d’oxydation +2 est récupéré et peut être réutilisé comme neutralisant dans la solution/suspension basique. Sinon, le Mg(OH)2 est rejeté séparément ou simultanément avec les rejets de lixiviation.The aqueous phase substantially depleted of cobalt is rich in magnesium. High concentration magnesium salts are generally harmful to the environment. This aqueous phase is thus treated by addition of a basic solution or suspension, for example by addition of limestone or lime milk which allows the precipitation of Mg (OH) 2 at a pH of preferably> 10 (606). The solid Mg (OH) 2 present in the +2 oxidation state is recovered and can be reused as a neutralizer in the solution / basic suspension. Otherwise, the Mg (OH) 2 is released separately or simultaneously with the leaching releases.

La phase aqueuse appauvrie en magnésium peut alors être traitée ultérieurement pour repulper les rejets solides ou le minerai à l’étape de lixiviation 601. Sinon, la phase aqueuse peut être à nouveau traitée en vue de la récupération d’uranium lorsqu’il est présent (607).The magnesium-depleted aqueous phase can then be further treated to plump solid discharges or ore at leaching step 601. Otherwise, the aqueous phase can be further treated for uranium recovery when present. (607).

Si la phase aqueuse issue de l’étape de précipitation de l’aluminium 604 est traitée pour récupérer le cobalt par cémentation 610, éventuellement avec addition d’une solution/suspension basique, par exemple de lait de magnésie pour favoriser la cinétique de la réaction.If the aqueous phase resulting from the precipitation step of aluminum 604 is treated to recover cobalt by carburizing 610, optionally with addition of a solution / basic suspension, for example milk of magnesia to promote the kinetics of the reaction .

Le cobalt ainsi cémenté (éventuellement conjointement avec de l’aluminium et du magnésium) est ainsi récupéré et la phase aqueuse est alors traitée éventuellement pour précipiter l’hydroxyde d’aluminium 611 en présence d’une base avant de traiter les eaux résiduaires à l’étape 608.The cobalt thus case hardened (optionally together with aluminum and magnesium) is thus recovered and the aqueous phase is then optionally treated to precipitate aluminum hydroxide 611 in the presence of a base before treating the wastewater with water. step 608.

L’hydroxyde cobaltique précipité à l’étape 605 peut être relixivié en milieu sulfurique et en présence de SO2. SO2 se présente, dans ce cas de relixiviation des précipités d’oxydes purs C02O3.XH2O, comme un réducteur non polluant pour la solution. En l’absence du couple d’oxydoréducrion Fe2+/Fe3+, la relixiviation des oxydes cobaltiques se fait suivant les réactions : 2[Co(OH)3]s + [S02]aq + [H2S04]aq = 2[CoS04]aq + 4[H20], 2[CoOOH]s + [S02]aq + [H2S04]aq = 2[CoS04]aq + 2[H20]| [C0304]s + [SÜ2]aq 2[H2S04]aq = 3[CoS04]aq + 2[H20]| [Co203]s + [S02]aq + [H2S04]aq = 2[CoS04]aq + [H20]|The cobaltic hydroxide precipitated in step 605 can be relixed in a sulfuric medium and in the presence of SO2. SO2 is, in this case of relixiviation pure oxide precipitates C02O3.XH2O, as a non-polluting reducing agent for the solution. In the absence of the Fe2 + / Fe3 + oxidation-reduction pair, the cobalt reagents are reacted according to the following reactions: 2 [Co (OH) 3] s + [SO2] aq + [H2SO4] aq = 2 [CoSO4] aq + 4 [H20], 2 [CoOOH] s + [S02] aq + [H2S04] aq = 2 [CoSO4] aq + 2 [H2O] | [C0304] s + [SÜ2] aq 2 [H2S04] aq = 3 [CoS04] aq + 2 [H2O] | [Co203] s + [S02] aq + [H2S04] aq = 2 [CoSO4] aq + [H2O] |

Le cobalt relixivié de l’étape 609 peut après être cémenté 610 pour obtenir le cobalt métallique en très grande pureté.The relixed cobalt of step 609 may after cementation 610 to obtain the metallic cobalt in very high purity.

Les eaux résiduaires sont ensuite également traitées 608 et neutralisées par le calcaire (filier) et le lait de chaux pour précipiter Mg(OH)2 à pH > 10. Après décantation et filtration, les eaux claires peuvent être recyclées dans le procédé. Après séparation solide/liquide, les solides, s’ils ne sont pas réutilisés comme neutralisant dans une autre étape du procédé, sont rejetés séparément ou en même temps que les rejets de lixiviation.The waste water is then also treated 608 and neutralized with limestone (filier) and lime milk to precipitate Mg (OH) 2 at pH> 10. After decantation and filtration, the clear water can be recycled in the process. After solid / liquid separation, the solids, if not reused as a neutralizer in another process step, are discharged separately or at the same time as the leaching releases.

Il est bien entendu que la présente invention n’est en aucune façon limitée aux formes de réalisations décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.It is understood that the present invention is in no way limited to the embodiments described above and that many modifications can be made without departing from the scope of the appended claims.

Claims

1. A carburising chamber comprising at least one cementation cell provided for cementing at least a first metal in at least a first aqueous phase in contact with at least one second solid state metal, said at least one carburizing cell comprising: - a vessel arranged to contain a reaction medium; a basket arranged to be immersed at least partially in said reaction medium; feeding said at least one first aqueous phase containing said at least one first metal, to supply said at least one first aqueous phase to said basket; at least one pneumatic supply of said at least one second metal, passing through said tank such that said at least one pneumatic supply of said at least one second metal is arranged to bring said at least one first metal into contact with said at least one second pneumatically powered metal; and an outlet of at least a second aqueous phase substantially depleted of said at least one first metal and enriched in said at least one second metal, connected to said tank.

2. A carburizing chamber according to claim 1 comprising n carburizing cells in which an n-th cementation cell comprising an n-th basket is in series with a (nl) -th cementation cell so that the (nl) -th output of an (nl) -th aqueous phase substantially depleted in said at least one first metal and enriched in said at least one second metal of said (nl) -th cementation cell is connected to the n-th feed of the (nl) -th aqueous phase for supplying said (nl) -th aqueous phase to said n-th basket of said n-th cementation cell.

3. A carburizing chamber according to claim 1 or 2 wherein said at least one pneumatic supply is integral with said tank and not said basket while communicating with said basket.

4. A carburizing chamber according to any one of claims 1 to 3 wherein said at least one pneumatic supply is connected to a reservoir of said at least one second metal communicating with a dosing worm of said at least one second metal; and a gas supply, said gas supply being arranged to bring said gas to the pneumatic supply where said at least one second metal is dosed by said worm.

5. A carburizing chamber according to any one of claims 1 to 4 wherein said at least one pneumatic supply is connected to at least one diffuser, said diffuser being secured to said tank and engaged in through holes provided in the bottom of the basket .

6. A cementation room according to any one of claims 2 to 5 wherein said at least one pneumatic supply of the n-th tank is connected, preferably in parallel, to the pneumatic supply of the (n-1) - th tank, each pneumatic supply is connected to a tank of said at least one second metal and communicates with a dosing worm of said at least one second metal and a supply of nitrogen gas arranged to bring said nitrogen gas to the feed wherein said at least one second metal is dosed by said worm.

7. A carburizing chamber according to any one of claims 1 to 6, wherein said at least one first metal is a transition metal of the periodic table of chemical elements, including copper, nickel, cobalt, silver. , gold, manganese, platinum, in the form of oxide or salt of acid.

The cementation chamber according to any one of claims 1 to 7 wherein said at least one second metal is a metal selected from the group consisting of aluminum, aluminum nitride, magnesium, iron, zinc .

9. A cementation room according to any one of claims 1 to 8 wherein said gas is nitrogen.

10. A carburizing chamber as claimed in any one of claims 1 to 9, wherein at least one surface of at least one first solid state metal is present in a reaction vessel.

11. A cementation room according to any one of claims 1 to 10, wherein said basket comprises at least one means for engaging one another with hooking means arranged on a traveling crane arranged to remove said basket from above. said tank.

12. A method of carburising at least a first metal in at least a first aqueous phase in contact with at least one second metal in the solid state, said process comprising: feeding said at least one aqueous phase containing said at least a first metal in at least a first aqueous phase in a tank; contacting said at least one first metal with said at least one second pneumatically fed metal in said tank; continuous cementation by placing in series n vessels whose nth is fed by said (nl) -th aqueous phase depleted in said at least one first metal and enriched in said at least one second solubilized metal leaving the (nl) the second vessel of said at least one first metal by consumption of the internal chemical energy of the carburizing reaction in the presence of said at least one second metal in the solid state followed by depletion of said at least one aqueous phase in said at least one first metal and an enrichment of said at least one aqueous phase in said at least one second solubilized metal; and recovering said at least one first cemented metal in solid form.

13. A carburizing process according to claim 12 wherein said at least one first metal is a transition metal of the periodic table of chemical elements, in particular copper, nickel, cobalt, silver, gold, manganese. platinum, in oxide form, or acid salt.

The cementation method of claim 12 or 13, wherein said at least one second metal is a metal of the group consisting of aluminum, aluminum nitride, magnesium, iron, zinc.

15. The method of cementation according to any one of claims 12 to 14, wherein said at least a first metal in at least one aqueous phase comes from a prior leaching step.

The carburising method according to any one of claims 12 to 15 wherein said at least one second solid state metal is pneumatically fed into a stream of nitrogen gas.