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PERFECTIONNEMENT A LA. RECUPERATION DU CUIVRE DES MELANGES CUPRIFERES.
La présente invention est relative à la production de cuivre mé- tallique pulvérisé. Elle concerne des procédés grâce auxquels on traite des mélanges, en particulier des mélanges de minéraux cuprifères et contenant du fer pour convertir en sulfate de cuivre le cuivre qu'ils contiennent; on précipite ensuite le cuivre d'une solution du ,sulfate.
Plus particulièrement la présente invention concerne le traite- ment de ces mélanges cuprifères pour obtenir un concentrât enrichi en sul- fure de cuivre, en remplaçant les autres métaux par du cuivre. Plus spécia- lement encore on précipite sous forme de sulfate de cuivre seulement une partie du cuivre disponible lors de la précipitation du cuivre métallique pulvérisé, cette partie pouvant être portée à pureté suffisante.
Le cuivre disponible restant en solution est utilisé pour éliminer du système les au- tres métaux tels que le fer cité précédemment, dans la réaction de remplace- ment,;
Grâce à l'utilisation constante du cuivre métallique, qui n'a fait que se développer pendant les cinquante dernières années, l'industrie métallurgique a montré de plus en plus d'intérêt pour des procédés perfec- tionnés grâce auxquels on peut récupérer plus efficacement encore le cuivre à partir de minerais cuprifères. Plus particulièrement pendant la dernière moitié de cette période, on a tenté à plusieurs reprises de réaliser des procédés permettant cette opération chimique.
Malheureusement tous ces procédés présentent un ou plusieurs in- convénients sérieux. Il en résulte qu'aucun d'eux n'a été susceptible d'un développement industriel sur une échelle comparable avec les possibilités d'un procédé convenable de ce genre. Quand on considère la grande variété des problèmes présentés par l'industrie cet échec n'est pas particulière- ment surprenant. Par exemple il existe beaucoup de déchets de mines et de dépôts de minerais de cuivre oxydé. Dans ces matières le cuivre peut exis- ter sous la forme chimique d'oxydes, de carbonates, de silicates, de cuivre natif, ou de combinaisons de ces matières avec de simples sulfures et sul-
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fates de cuivre, nitrates, et divers hydrates de ces composés.
La teneur en cuivre de ces matières ne représente généralement qu'une faible proportion du mélange, la masse de celui-ci étant généralement constituée par une gangue de type quelconque.
Si la teneur en cuivre est suffisamment élevée pour couvrir la dépense entraînée par le traitement de tout le volume de gangue, on peut l'ex- traire de ces minerais avec un rendement acceptable. On peut réaliser ceci par exemple en broyant le minerai et en dissolvant le cuivre qu'il contient par de l' acide sulfurique ou du sulfate ferrique acide ou des liqueurs ammo- niaque-carbonate d'ammonium. L'opération de lavage peut être précédée d'une concentration mécanique par des procédés tels que la concentration par gra- vité, la flottation ou analogue.
Bien que la solution de cuivre soit ainsi obtenue relativement sim- plement on ne peut pas dans la plupart des cas récupérer économiquement le cuivre. Une fois que le cuivre est extrait de la gangue et mis en solution, on doit le récupérer de la solution avant de pouvoir l'utiliser. Actuellement les procédés pour cette récupération de cuivre en solution sont coûteux, Sauf quand on dispose d'une très grande réserve de cuivre soluble dans l'acide ou de déchets de fer bon marché pour un procédé de cémentation, le prix d'une telle récupération est généralement prohibitif.
De plus on ne trouve pas la masse de cuivre que l'on doit récupé- rer dans les minerais sous forme de minéraux oxydés. On le trouve plutôt sous forme de sulfures complexes de fer et de cuivre, finement disséminés à tra- vers une grande masse de matières de déchet. On peut efficacement et écono- miquement séparer ces minéraux sulfurés des matières de déchet par des moyens tels que la flottation, la concentration par gravité, et analogues. Cependant les concentrats sulfurés ainsi obtenus ne sont notablement solubles dans au- cun des solvants industriels ordinaires cités précédemment pour le lavage des minéraux de cuivre oxydés. On doit par conséquent traiter ces concentrats par un autre procédé coûteux de fusion et de raffinage.
Le problème est encore plus compliqué par le fait que beaucoup de corps superficiels ont oxydé les composés minéraux du cuivre à la surface, et que l'on trouve en profondeur les minéraux sulfurés. L'exploitation de ni- nes de ces dépôts nécessitent à la fois une installation d'extraction chimi- que et une installation coûteuse de fusion et de raffinage pour traiter les différents minerais de la même mine.
Beaucoup des opérations de dissolution déjà proposées ne sont pas -aussi universellement adaptables qu'on pourrait le désirer. Certaines sont essentiellement limitées au traitement de minéraux de cuivre oxydés. D'autres ne conviennent réellement que pour des minéraux sulfurés. Beaucoup sont in- efficaces et/ou nécessitent un équipement excessif. Certaines perdent leur efficacité quand sont présents dans les minerais des sels -de fer ou d'autres métaux plus électro-positifs que le fer, Aucune ne convient pour le traitement de matières contenant non seulement du cuivre oxydé et des minéraux à base de sulfure de cuivre, mais également des sulfures de fer. Si l'on considère les procédés déjà proposés d'obtention chimique du cuivre, on rencontre encore un certain nombre d' obstacles.
En plus du problème de séparation du cuivre de la gangue par dis- solution, on rencontre également le problème d'obtention du cuivre chimique- ment à partir de sa solution. On a également proposé de surmonter un certain nombre d'obstacles. Cependant dans aucune des solutions connues on n'a sur- monté à la fois avec succès tous ces obstacles. Entre autres procédés, cer- tains par exemple comprennent des opérations que l'on ne peut pas facilement adapter à une production continue ou bien-ils sont nécessairement restreints à la récupération de quantités limitées de minerais. D'autres produisent le métal sous une forme ne convenant pas pour l'utilisation industrielle. Cer- tains procédés n'arrivent pas à une purification du cuivre telle que celle déjà obtenue par d'autres procédés.
Ce problème de la pureté du produit est particulièrement ennuyeux.
Le cuivre métallique,pour être vendable industriellement,doit satisfaire
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à, des qualités standard dites "électroyltiques"; en d'autres tenues la teneur en cuivre du métal plus une petite teneur en argent doit être de 99,9 %, ou mieux, Jusqu'ici les procédés chimiques utilisables, ou bien ne pouvaient pas produire de cuivre de cette pureté, ou bien, s'ils pouvaient approcher cette teneur, ne pouvaient pas être utilisés avec un rendement commercial pour la récupération du cuivre.
néanmoins subsiste la demande constamment croissante d'un. procédé de ce type qui ne soit pas soumis aux limitations ou aux difficultés rencon- trées dans les tentatives précédentes de dissolution chimique et de précipi- tation chimique. Un principal objet de la présente invention réside donc dans un procédé susceptible de permettre de concentrer économiquement le cuivre présent dans les matières premières disponibles en convertissant le concen- trat en une solution de sels de cuivre et en précipitant chimiquement le cui- vre d'une solution de ces sels.
Un procédé satisfaisant au but de la présente invention ne doit utiliser de préférence que des matières simples et facilement disponibles. Il ne doit pas nécessiter un. processus trop compliqué, une manutention coûteuse ou un équipement trop important, il doit être susceptible d'être adapté au traitement, non seulement de cuivre métallique à très bas degré de pureté, mais aussi de minéraux de cuivre oxydés, de sulfure de cuivre, et de mélanges de 'ceux-ci. Il ne doit pas perdre son efficacité en présence de sels de fer. Il doit être très efficace de façon à obtenir une récupération sensiblement com plète du cuivre disponible.
Le cuivre métallique produit doit satisfaire aux caractéristiques électrolytiques standard à l'exception possible de la teneur en oxygène. Enfin, et cette condition n'est pas moins importante que les au- tres, le procédé doit être adaptable à la marche continue.
Chose tout à fait surprenante, en particulier quand on considère la longue période de temps pendant laquelle on a trouvé un procédé désirable sans qu'il soit développé, on a résolu le problème par -Lui procédé continu remplis- sant les conditions désirées. Comme on l'a noté plus haut une caractéristique principale de ce nouveau procédé est l'utilisation d'une réaction de remplace- ment .grâce à laquelle on augmente la teneur en cuivre d'alimentation par du sulfure de cuivre précipité par élimination des autres métaux de système.
Ayant obtenu au moyen de la réaction de remplacement une boue cupri- fère enrichie dans laquelle la teneur en cuivre est considérablement supérieure à celle des matières traitées, on suit le procédé comme précédemment. On soumet la boue enrichie à une oxydation en présence d'un excès diacide sulfurique, le cuivre étant converti en sulfate de cuivre en solution, soit directement, soit aprèsune purification par laquelle le sel est séparé par cristallisation et redissous, puis traité par de l'oxyde de carbone pour précipiter une partie de sa teneur en cuivre.
Quand on, l'expose ainsi dans ses grandes lignes le procédé paraît simple. Quand on l'examine en détail, cependant, cette simplicité apparaît plus apparente plus réelle. Dans le détail le procédé est essentiellement une com- binaison de phases dont plusieurs sont nécessairement nouvelles. Dans chaque phase on doit prendre des précautions considérables.
Bien qu'il soit possible d'ajuster le procédé de la présente inven- tion pour traiter le minerai tel qu'il sort de la mine, il est rarement désira- ble d'opérer ainsi. Le minerai de cuivre est généralement soumis à une opéra- tion préliminaire de concentration. Il s'agit là d'une technique particulière avec laquelle l'invention n'a aucun rapport.
On peut obtenir un concentrat d'un grand nombre de façons différen- tes, par exemple par flottation d'écume, ,séparation par graviter et analogue.
Pour le but de la présente invention on suppose que le minerai sortant de la mine a été traité par l'un ou l'autre de ces procédés habituels et que le con- centrat de minerai utilisé pour alimenter le présent procédé est obtenu corme résultat d'une telle pré concentration.
La première étape du procédé suivant la présente invention est dési-
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gnée sous le nom de remplacement du sulfure de cuivre. Cette phase constitue une des caractéristiques les plus nouvelles du procédé selon la présente inven- tion. Elle est très souple et peut être ajustée pour couvrir un grand nombre de conditions opératoires différentes et tenir compte des nécessités présen- tées par les différents minerais. On discutera plus complètement de cette sou- plesse par la suite.
On utilise cette opération dans sa combinaison la plus simple avec les autres phases.de la présente invention.
Dans la mise en pratique réelle, on introduit dans un réservoir de remplacementplusieurs matières. L'une de celles-ci est la matière d'alimenta- tion ou concentrat de minerais. Une autre est une solution acide aqueuse con- tenant des ions cuivre libres. On prévoit également une quantité supplémen- taire d'oxyde, constituée par une liqueur sulfurique de sulfate ferrique. Une fois l'opération stabilisée on introduit ces solutions par recirculation. On suppose que ces opérations sont en équilibre et à débit normal pendant l'opé- ration continue.
On doit noter qu'on introduit les ions cuivre dans le réservoir sous forme d'une solution et qu'on introduit également dans le réservoir une solution différente contenant de l'acide sulfurique et du sulfate ferrique.
Le fer ainsi introduit n'entre pas dans la réaction mais, comme on l'indique plus loin, traverse cette opération en étant éliminé du système. En réalité ces deux solutions n'ont pas besoin d'être introduites séparément. On peut introduire sous forme d'une solution unique. On peut obtenir des ions cuivre pour l'opération de départ en dissolvant du sulfate de cuivre ou en lavant un minerai contenant du cuivre oxydé avec de l'acide sulfurique. On peut four- nir l'acide sulfurique dans l'opération de départ directement sous forme d'une solution aqueuse d'acide sulfurique.
Dans tous les cas., que ce soit sous forme d'une solution spéciale ou par recirculation., on traite le concentrat dans le récipient de remplace- ment par des ions cuivre et en solution acide. Le résultat net est le rempla- cement des sulfures de cuivre dans les solides introduits par du sulfure de cuivre précipité du cuivre en solution. En même temps on transforme le soufre du sulfure de fer en S04 dans la solution de sel de cuivre dissous. De cette façon le sulfure de fer des solides introduits est converti en sulfate fer- reux soluble.
Bien qu'il soit nécessaire de séparer tout le cuivre de la solution de sels de cuivre introduite dans le récipient de replacement., ce résultat ne dépend pas d'une proportion déterminée cuivre-fer pouvant exister dans la liqueur à un moment donné. Il est seulement essentiel d'ajouter aux solides introduits une quantité suffisante de fer pour qu'elle soit équivalente au cuivre en solution. L'expérience montre que la liqueur acide sulfurique- sulfate ferrique aqueuse introduite doit contenir environ 5 à 15 % d'acide sulfurique et peut contenir des quantités variables de sulfate de fer soluble.
Comme on doit réduire la totalité du sulfate ferrique en sulfate ferreux avant que tout le remplacement efficace puisse intervenir,, il est désirable de maintenir la teneur en sulfate ferrique basse bien qu'il soit inévitable qu'il y en ait de présent, comme on le verra lors des considérations suivantes. Dans l'opération ordinaire la teneur en sulfate ferrique peut avoisiner 2 à 15 % On obtient facilement ces liqueurs par recirculation des étapes suivantes.
A la fin de la réaction de remplacement les matières sont présentes sous forme d'une boue. On prélève cette boue du réservoir et on la filtre. On obtient du filtre un gâteau de sulfure de cuivre dans lequel la teneur en sul- fure de cuivre est très supérieure et la teneur en sulfure de fer est très in- férieure à celles existant dans le concentrât introduit initialement.
On traite le gâteau pendant le reste du procédé selon la présente invention.
On élimine du circuit du présent procédé le filtrat obtenu dans cette opération. Dans tout ce procédé ceci constitue le seul point de rebut.
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La. liqueur écartée du circuit est sensiblement débarrassée de toute teneur en cuivre. Elle contient cependant, en plus des sulfates ferreux et ferri- ques, un assortiment de sels dissous solubles variés. Parmi ceux-ci on peut trouver ceux de zinc, nickel, cobalt et analogues. Le filtrat peut par con- séquent ne pas être sans valeur. Dans ce cas ce n'est pas un véritable re- but,mais on 1-'envoie à un autre processus.
Selon le procédé le plus direct on envoie le gâteau de sulfure de cuivre à un récipient d'oxydation. Dans cette phase on traite le gâteau par l'acide sulfurique et une solution sulfate ferrique-acide sulfurique. On ob- tient le sulfate ferrique pour cette opération par recirculation. Pour le dé- part on peut le dissoudre spécialement et l'ajouter dans ce but.
On conduit l'oxydation à la chaleur ou sous pression. Dans la plu part des cas la température est de l'ordre d'environ 1000 à environ 275 De préférence on maintient la température de 1-'opération aussi basse qu'il est possible en tenant compte des caractéristiques du minerai traité. La pres- sion d'opération dépend de la nature du gaz oxydante oxygène, air, ou air en- richi d'oxygène.. Quand on utilise l'oxugène la pression pour la limite supé- rieure de température peut s'élever jusqu'à 27 à 38 atm. Si on utilise de l'air à ces températures la pression peut s'élever jusque a environ 38-57 atm.
Une fois que commence la réaction d'oxydation, le problème d'obtenir ces con- ditions ne se pose plus, Au contraire la réaction est très exothermique et il est nécessaire de laisser échapper de la vapeur à l'extérieur du réservoir pour rester au-dessous du maximum désirable pour la température et la près - sion. En réalité il n'y a pas d'inconvénient particulier à aller au-dessus des températures et pressions citées. Comme ce n'est pas nécessaire cette pratique n'est pas économique et peut d'autre part ne pas être possible avec l'équipement utilisable. Le produit oxydé selon l'invention est constitué principalement par une solution de sulfate de cuivre et de fer. Généralement en plus de ceux-ci se trouve une quantité considérable de gangue.
Pour éli- miner celle-ci on filtre ordinairement la boue. On fait ensuite passer le fil- trat ou solution de sulfate à la suite du processus et on élimine la gâteau ou gangue du système.
Cette solution de sulfate filtrée est à une température relativement élevée,généralement environ 100-110 et doit par conséquent être refroidie.
Elle devient sursaturée en sulfate de cuivre quand on la refroidit. On envoie par conséquent la boue résultante généralement à un séparateur de sulfate de cuivre dans lequel on recueille les cristaux de sulfate de cuivre, et on re- cycle la liqueur-mère contenant de ,l'acide sulfurique aqueux et du sulfate ferrique. Certains types d'appareils existent dans lesquels on peut réaliser simultanément les opérations de refroidissement et la collecte de cristaux.
Quand on utilise un tel équipement on peut réaliser les deux opérations en une seule opération combinée.
Avant de continuer le traitement du sulfate de cuivre, on doit peut- être noter comment on recycle la liqueur mère résiduelle.
On peut cristalliser du sulfate de cuivre par des solutions contenant à la fois des sulfates de cuivre et de fer seulement tant que la proportion cuivre-fer est supérieure à 1. C'est un des principaux buts de la réaction de remplacement que de modifier favorablement ce rapport. Cependant sil y a du fer dans le système il y aura toujours des quantités considérables de cette liqueur après cristallisation. Cette liqueur, après séparation des cristaux, constitue une solution acide sulfurique-sulfate ferrique ayant la teneur appro- ximativement correcte pour être utilisée dans la réaction de remplacement du cuivre. On la recycle principalement dans ce but. On doit cependant noter une autre caractéristique.
Bien que l'on produise de l'acide sulfurique à partir des sulfures de fer dans la phase d'oxydation, on perd de l'eau scar on laisse échapper de la vapeur. Il est nécessaire de remplacer celle-ci. Par conséquent tout excès de liqueur mère sur la quantité nécessaire pour l'opération de rem placement est recyclé au récipient d'oxydation. Une charge circulante d'un excès de sulfate ferrique qui en résulte n'a pas d'effet appréciable sur la capacité totale.
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La suite de traitement préféré consiste à dissoudre les cristaux obtenus dans le séparateur. A ce sujet on doit noter certains autres points.
La solution quittant le récipient d'oxydation est à une température relati- vement élevée et contient une haute teneur en sulfate de cuivre, de sorte .qu'elle devient facilement sursaturée. Par conséquent elle peut être, et généralement elle doit être diluée à divers moments pour éviter une cristal- lisation dans l'autre appareillage avant que la température ne soit redes- cendue à son point d'ébullition sous pression atmosphérique. On ajoute gé- néralement cette eau au moment où l'on prélève la boue du récipient d'oxy- dation pour éviter toute solidification dans la vanne de réduction. On peut l'ajouter directement au récipient.
Il existe un solubilité différentielle adéquate entre le point d'ébullition sous pression atmosphérique et les tem- pératures obtenues facilement dans le refroidisseur pour assurer une sépara- tion adéquate des cristaux.
Dans la suite du traitement préféré, on dissout les cristaux de sulfate de cuivre obtenus dans le séparateur et on envoie la solution dans un récipient de réduction. Dans ce récipient on traite la solution par du cuivre métallique et on la sature avec un gaz réducteur. Le résultat est la réduction d'une quantité notable, sinon de la totalité des ions cuivre, de l'état cuivrique à l'état cuivreux. Ceci estun point très important dans la production de cuivre métallique pur en poudre. Il est très désirable de réaliser cette réduction sinon les résultats se sont pas uniformes.
On utilise généralement le cuivre métallique dans la mise en prati- que de la réaction. Ce peut être du cuivre à bas degré de pureté, c'est-à- dire du cuivre de cémentation ou analogues, ou des déchets de cuivre précé- dement utilisés dans d'autres buts.Cependant comme il n'y a pas de pertes finales de métal il est possible d'utiliser du cuivre produit par la réduc- tion, en raison des économies que cela représente pour le présent procédé.
On peut considérer que c'est le processus normal
On filtre la boue résultant de la réduction. On ne fait subir l'o- pération suivante qu'au filtrat seulement. Le résidu du gâteau peut contenir des quantités considérables de métal n'ayant pas réagi. Dans ce cas la tota- lité ou une partie de celui-ci peut être renvoyée au récipient de réduction.
Ordinairement on retourne la masse du gateau au début du procédé conne ali- mentation supplémentaire au récipient de remplacement.
Pendant la réduction du cuivre cuivrique en cuivreux on insuffle dans la solution de l'oxyde de carbone. On doit opérer ainsi jusqu'à ce que la solution soit saturée en gaz. C'est le gaz qui accomplit la réduction prin- cipale et par conséquent pour assurer sa solubilité la température peut être aussi basse que possible. Il ne pose pas de problème particulier pour l'ob- tention de telles températures.
On doit alors passer la solution saturée de gaz réducteur dans un autoclave continu dans lequel on le traite pour précipiter une partie de sa teneur en cuivre métallique. On maintient de préférence une atmosphère de gaz réducteur sous une pression d'environ 7 à 11 atm. en plus de la pression de vapeur dans l'autoclave et on conduit la réaction à environ 200-275 . On peut utiliser des températures et pressions supérieures s'il est nécessaire ou désirable.
A ce moment on peut considérer plusieurs possibilités de traite- ments. On considérera d'abord la matière quittant le récipient d'oxydation.
Dans le traitement de certaines matières premières la teneur en gangue de la matière de sortie peut être faible. Dans ce cas on peut contourner la phase de filtration,car le filtre,qui suit la phase de réduction, élimine de pe- tites quantités de gangue.
Dans ce cas on doit maintenir faible la quantité de cuivre métalli- que quittant la phase de réduction et comme elle ne contient pas une teneur en cuivre particulière, on peut l'écarter plutôt que la recycler à l'opéra- tion de remplacement. On fait passer dans ce cas la solution quittant le ré- cipient d'oxydation directement au réfrigérant.
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De plus en traitant'certaines matières avec un soin suffisant on peut prélever du récipient l'oxydation une solution de sulfate de cuivre re- lativement pur. Quand cela se produite on peut choisir entre deux alternatives.
On peut passer directement à la phase de réduction la solution provenant de l'oxydation, le refroidissement nécessaire étant fourni, soit par dilution dans le récipient d'oxydation par la vanne de réduction, soit par addition d'une quantité d'eau suffisante au récipient de réduction. La seconde possibi- lité consiste à faire passer la solution dans le réfrigérant et la base résul- tante du réfrigérant dans 'Un récipient de dissolution dans lequel on ajoute suffisamment d'eau pour assurer une dissolution complète des sels de cuivre.
Dans cette situation encore, on peut décanter la solution du récipient en lais- sant de petites quantités de gangue dans le récipient duquel on l'a déchargée.
On fait passer la solution saturée de cuivre réduit dans un autocla- ve. Comme on l'a noté précédemment, plusieurs opérations du présent procédé peuvent être tout-à-fait critiques selon la façon dont on les réalise. On a précisé précédemment les températures et pressions optima. Les conditions ex- actes de ces limitations dépendent du temps de traitement. Ces trois facteurs doivent se compenser de façon à ce qu'on ne précipite qu'une partie du cuivre disponible, ceci constituant une conditon critique pour plusieurs raisons.
Comme on l'a signalé précédemment le cuivre produit doit avoir une teneur en cuivre de 99,9% ou plus. Un avantage particulier de la présente in- vention est qu'il est parfaitement possible de produire d'une façon continue une poudre de cuivre titrant 99,94 à 9999 % de cuivre pur.
Pour assurer ce résultat il est nécessaire de ne précipiter qu'une partie seulement du cuivre disponible dans l'autoclave. On n'obtient le degré de pureté nécessaire que quand on précipite le cuivre dans certaines condi- tions. Comme la solution que l'on doit traiter est rarement constituée par des sels de cuivre purs à 99 %, il est important de considérer le rapport des ions cuivre aux autres ions métalliques. Tant que ce rapport est supé- rieur à 1/1 et que les métaux constituant les impuretés sont sensiblement plus électro-positifs que le cuivre, on doit précipiter préférentiellement le cuivre.
L'expérience montre que le mode d'opération optimum pour assurer le résultat désirable consiste généralement à précipiter environ 60 à 70 % du cuivre théoriquement disponible dans la solution arrivant à l'autoclave. Na- turellement on peut précipiter une plus petite quantité,, mais il n'est pas efficace de le faire. Dans certains cas, il est possible d'aller bien au delà de la limite de 70 %. Il n'est généralement pas désirable de le faire.
Un -Gel procédé s'approcherait trop près du rapport 1/1. Il n'est pas néces- saire dans aucun cas,car il n'y a pas de perte de cuivre dans l'opération totale.
On recycle la solution restante contenant le cuivre non précipité.
Ordinairement on la recycle à l'opération de remplacement. Ceci est, comme l'a précédemment signalé, une nouvelle opération de la présente invention.
L'étendue du remplacement dépend dans une certaine mesure de la teneur en sul- :Cure de fer de l'alimentation La plupart des concentrats de minerais néces- sitant un traitement dans le présent procédé contiennent suffisamment de fer pour qu'il y en ait davantage que la quantité utilisée par tout le cui- vre recyclé à l'opération de remplacement. Si la teneur en fer est basse, on augmente simplement le débit d'alimentation. Si la teneur en fer est si faible que cela surcharge l'appareil, le ruinerai ne nécessite pas un trai- tement par la présente invention. De tels minerais existent mais deviennent de plus en plus rares.
Certains minerais contiennent du fer ou quantité supérieure à celle que l'on peut traiter sans utiliser l'opération de remplacement de la pré- sente invention, mais pas suffisamment à des vitesses d'alimentation dési- rables pour utiliser tout le cuivre qu'il n'est pas désirable de précipiter dans l'autoclave. Dans ce cas on retourne directement au récipient d'oxyda- tion l'excès de solution de cuivre.
On notera de ce qui précède que l'opération de remplacement est d'une utilisation très souple. Dans le processus total on peut traiter n'im-
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porte quel type de concentrat de minerais contenant des sulfures de fer et de cuivre mélangés et également des oxydes de cuivre, s'il y en a. Le rapport fer/cuivre de l'alimentation que l'on peut traiter selon ce procédé peut va- rier depuis ceux qui sont juste trop hauts pour être traités sans utiliser l'opération de remplacement jusqu'à ceux pour lesquels le rapport fer/cuivre est supérieur à celui nécessaire pour précipiter tout le cuivre dé la solu- tion qu'il est désirable de recycler sous forme de décharge de l'autoclave.
On couvre ainsi un champ assez vaste.
On doit noter que la production finale de cuivre métallique pur en poudre ne comporte pas seulement une précipitation partielle dans chaque cy- cle mais utilise de préférence une certaine quantité de cuivre pour une opé- ration de réduction. Bien que l'on puisse remplacer si on le désire ce trai- tement par un procédé quelconque fournissant une solution contenant des ions cuivre pour le recyclage, ce traitement est très désirable et constitue une opération optima. Il faut noter que ceci ne constitue pas simplement une opé- ration de purification. On sait déjà purifier le cuivre métallique par disso- lution dans une solution dans l'eau d'oxyde de carbone,sous forme d'un com- plexe de cuivre,, puis par précipitation.
Ce procédé est purement un procédé de purification et ne permet jamais de précipiter autant de cuivre que l'on en a dissous. Le présenta procédé n'utilise en aucune façon ce processus.
On utilise le cuivre métallique dans l'opération de réduction ou le récupère sous forme de cuivre métallique pur dans le même cycle plus approximativement une quantité équimoléculaire provenant du concentrat d'alimentation traité dans ce cycle. On notera aussi que,bien que seulement une partie du cuivre disponible dans l'autoclave soit précipité, le procédé total a une efficacité réelle de sensiblement 100 pourchets
La quantité d'ions cuivre recyclés constitue une charge circulante sensiblement continue. Le cuivre précipité, en plus de celui ajouté à la pha- se de réduction comme cuivre métallique, constitue sensiblement 100 pourcents, de la récupération de la teneur en cuivre de l'alimentation à la vitesse à laquelle on la traite pendant l'opération continue.
Il est facilement possible par une légère modification de rendre ap- tes au traitement des minerais ayant une teneur en fer très supérieure. Un tel procédé ne présente comme différence essentielle que seulement une oxydation préliminaire.
On ne fait pas passer le concentrat d'alimentation directement au récipient de remplacement. On fait plutôt passer une partie de l'alimentation à un réservoir d'oxydation préliminaire. Dans ce réservoir on réalise la même opération que dans le récipient d'oxydation précédemment décrit. On doit ap- pliquer les mêmes conditions générales d'opération. On fait passer la boue oxydée obtenue dans ce récipient à un filtre préliminaire convenable, de pré- férence d'un type continu, on décharge de ce filtre le gâteau et on l'écarté du présent procédé. On utilise le filtrat provenant de ce filtre préliminaire, et qui contient.une molécule de cuivre dissous par molécule de cuivre dispo- nible dans l'alimentation à l'oxydation préliminaire pour traiter des quanti- tés-supplémentaires de concentrat d'alimentation dans le récipient de rempla- cement.
L'opération de remplacement est la même que précédemment. Comme résul- tat net on obtient une boue qui contient le sulfure de cuivre du concentrât introduit dans le récipient de remplacement., plus du sulfure de cuivre en quantité équivalente au cuivre en solution dans le filtrat préliminaire et dans la liqueur recyclée à l'autoclave. Après filtration le gâteau a une te- neur en fer inférieure à la teneur totale de l'alimentation, provenant du sulfate ferreux soluble équivalent au cuivre disponible en solution et de ce- lui converti en sulfate ferrique dans l'oxydation préliminaire. Ainsi le rap- port cuivre/fer de l'alimentation au récipient d'oxydation est très élevé comparé au rapport dans le concentrat d'alimentation.
Le filtrat qui contient le sulfate ferreux et d'autres ions variés solubles est envoyé comme précé- demment à un traitement ultérieur. Le récipient d'oxydation duquel on prélève le gâteau de sulfure de cuivre correspond exactement au récipient doxydation décrit dans le procédé précédent. Il fonctionne dans les mêmes conditions gé- nérales, et on produit de la même façon une solution de sulfates.
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.Le début du traitement de cette boue oxydée est similaire au pro cédé précédent. On la filtre, on élimine la gangue du systèmeon refroidit le filtrat et on envoie la boue refroidie au séparateur de sulfate de cui- vre De ce dernier on recycle la liqueur-mère. Comme dans ce cas on réalise deux réactionsd'oxydatio, il est nécessaire de recycler la liqueur-mère aux deux récipients. on alimente d'abord la quantité nécessaire au réci- pient d'oxydation principale et on utilise tout l'excès dans le récipient d'oxydation préliminaire. On dissout alors le sulfate de cuivre obtenu dans le séparateur et on continue le traitement comme dans le procédé précédent.
Le fonctionnement du procédé selon la présente invention doit appa- raître clairement de la description précédente. Brièvement résumée, elle est constituée par une combinsison de phases. On traite un minerai de cuivre mixte avec des ions cuivre en solution avec une solution d'acide sulfurique- sulfate ferrique qui, par remplacement, produit une boue enrichie en sulfure de cuivre et réduit la teneur en sulfure de fer. On soumet le gâteau enrichi en sulfure de cuivre et contenant un peu de sulfure de fer à une oxydation en présence d'acide sulfurique. S'il est nécessaire, on peut répéter ces éta- pes. Dans tous les cas on traite la solution résultante pour obtenir du sul fate de cuivre.
On traite alors une solution de celle-ci, de préférence après purification, par cristallisation et redissclution, et de préférence sous for- me d'ions cuivreux, par réduction, pour précipiter environ 60-70 % de sa te- neur en cuivre sous forme d'une poudre satisfaisant aux standards électroly- tiques. On recycle également le cuivre dissous résiduel ainsi que la liqueur mère de sulfate de cuivre au récipient de remplacement ou on l'utilise pour traiter une alimentation fraîche additionnelle.
REVENDICATIONS.
1. - Procédé de récupération du cuivre d'un mélange cuprifère dont au moins une partie est constituée par des sulfures de cuivre et de fer, ca- ractérisé en ce qu'on mélange une fraction du mélange cuprifère avec une li- queur de traitement constituée par une solution aqueuse d'acide sulfurique contenant des ions cuivre, la teneur en fer de ladite fraction étant chimique- ment au moins équivalente au cuivre dissous dans la liqueur de traitement, on poursuit le traitement avec ladite liqueur jusqu'à ce que sensiblement tous les ions cuivre qu'elle contient soient précipités sous forme de sulfure de cuivre, et que,, au moins une quantité chimiquement équivalente de sulfate fer- reux soit en solution, on filtre le mélange traité pour former un gâteau de sulfure de cuivre enrichie on élimine le filtrat contenant le sulfate ferreux,
et on soumet ledit gâteau à un traitement grâce auquel sa teneur en cuivre est convertie en une solution de sel de cuivre.