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VALORISATION DES MINERAIS.
L'invention concerne la séparation du fer dans les procédés pour le traitement de minerais ou de concentrés contenant du fer et d'autres constituants métalliques de valeur.
Le type de minerais et de concentrés utilisables dans la réali- sation de la présente invention contient, en plus du fera des métaux de va- leur plus élevée tels que par exemple le cuivrele nickel et le cobalt.
Ces métaux, de même que le ferapeuvent se présenter sous forme de sulfures.
Des procédés permettant d'extraire du minerai ces constituants de valeur., com- portent généralement la dissolution du minerai et la séparation des divers constituants par la formation de composés insolubles. Dans ces procédés, le fer est généralement transformé en un sulfate soluble., d'autres constituants étant précipités sous la forme de composés insolubles, ce qui laisse une so- lution de sulfate de fer dépouillée. Toutefois, ces procédés ne sont généra- lement pas efficaces, et la présence continue du fer en solution pendant les opérations successives, nécessaires pour récupérer les autres métaux, entrai- ne fatalement des difficultés opératoires et une contamination des produits.
L'invention vise à procurer un procédé pour le'traitement de minerais ou concentrés contenant du fer, procédé dans lequel le fer est sépa- ré sous la forme d'un composé insoluble, laissant ainsi une solution essentiel- lement exempte de fer,de laquelle d'autres métaux de valeur peuvent être sé- parés ou précipités. L'invention vise en outre à procurer un procédé pour éli- miner les composés de sulfate de fer solubles d'une solution qui les contient.
Ces buts de l'invention ainsi que d'autres!) ressortiront de la description détaillée qui en sera faite ci-aprèso
Sous son aspect le plus général, la présente invention envisage l'élimination du fer des matières qui en contiennent, telles que les minerais et concentrés, en traitant ces matières'de façon à.former une solution d'acide sulfurique de celle-ci, contenant entre 15 et 250 grammes d'acide sulfurique libre par litreo La solution d'acide sulfurique est chauffée à des températu-
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res comprises entre 200 et 260 C dans un vaste approprié, sous une pression supérieure à 28 kg/cm2, en présence d'un gaz oxydant tel que l'air ou l'oxygé- ne.
Lors du traitement d'oxydation sous pression et température élevées, les composés de sulfate de fer contenus dans la solution sont transformés en com- posés de sulfate de fer basique qui sont ensuite séparés de la solution sur- nageante par filtration ou d'autres méthodes appropriées. Dans un sens plus limité, l'invention vise le traitement de concentrés ou de minerais sous for- me de sulfures, contenant du fer, qui consiste à traiter ces matières à une température et sous une pression élevées en présence d'un gaz oxydant, en vue de convertir les constituants métalliques du minerai ou du concentré en sul- fates. Simultanément, le sulfate de fer formé se transforme en un sulfate de fer basique insoluble, lequel peut être ensuite éliminé de la solution par fil- tration, laissant ainsi une solution des autres métaux de valeur, purifiée de sa teneur en fer.
Lorsqu'on procède ainsi, il est préférable de soumettre la solution à une seconde opération consistant à la neutraliser partiellement en vue de réduire la teneur en acide sulfurique libre à une proportion comprise entre 15 et 50 grammes par litre, et de faire suivre cette opération par un traitement d'oxydation complémentaire à température et sous pression élevées, afin d'éliminer une quantité supplémentaire de sulfate de fer. Alors que l'élimination du fer par la première opération sus-indiquée réduit la teneur à une proportion comprise entre 10 et 20 % de la teneur initiale en Fe, la se- conde opération décrite ci-dessus réduira cette teneur à moins de 1% de la teneur initiale.
Une telle solution convient parfaitement en vue du traite- ment ultérieur ayant pour but récupération d'autres composants métalliques de valeur qui peuvent exister dans le minerai initial.
Plus spécialement, l'invention peut être réalisée'en traitant des minerais sous forme de sulfures, qui contiennent par exemple du fer, du nickel, du cuivre, du plomb, du cobalt et du soufre. Le concentré est mélan- gé avec de l'eau et le mélange est traité à une température comprise entre
200 et 260 C dans un vase approprié tel qu'un autoclave, sous une pression d'au moins 28 kg/cm2, de préférence 28-42 kg/cm2, en présence d'un gaz oxy- dant tel que l'oxygène, pendant une à trois heures. La quantité d'eau d'addi- tion dépend de la nature du minerai et de sa teneur en métaux et en soufre, ainsi que de la proportion de fer présent dans le minerai.
L'eau peut être ajoutée en une quantité propre à assurer la concentration d'acide libre vou- lue dans la solution de sulfate ainsi formée, cette quantité étant calculée sur la base du soufre total présent et de la taneur proportionnelle en fer et autres métaux. Le soufre se transforme en ions de sulfate, tandis que l'ex- cès par rapport à la quantité requise pour former les sulfates des métaux pré- sents , y compris le sulfate de fer basique se présentera sous la forme d'a- cide libre. Ob obtiendra généralement des teneurs d'acide libre allant de 15 à 250 grammes de H2SO4 par litre, si l'on mélange les minerais formant sulfu- res, sous la forme de concentrés, avec de l'eau, de façon à former des boues ayant une teneur en solides de 10 à 40 %.
Dans ces conditions, la teneur en sulfure de fer du minerai est transformée en sulfate de fer, lequel est ensuite précipité comme sulfate de fer basique, tandis que les autres métaux de valeur, tels que le cobalt, le nickel et le cuivre, contenus dans le minerai, sont transformés en sulfates solubles.
Le plomb présent dans le minerai peut être transformé en un sul- fa.te de plomb insoluble. Après traitement sous pression et à températures éle- -vées, le mélange est filtré afin d'éliminer la matière insoluble, laquelle com- prendra le sulfate de fer basique, et l'on obtient une solution contenant des sulfates solubles de cobalt, de nickel et de cuivre. Vu la proportion de sou- fre présente dans le type de minerai décrit ci-dessus, la concentration d'a- cide sulfurique dans cette phase de la solution sera généralement de l'ordre de 100 à 250 grammes de H2SO4 par litre, tandis que la teneur en fer peut ê- tre de l'ordre de moins de 5 %.
Pour réduire davantage la teneur en fer, on neutralise partiel- lement la solution clarifiée, par exemple par addition de chaux, jusqu'à ce que la teneur en acide sulfurique libre soit comprise entre 15 et 50 grammes
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par litre. La solution partiellement neutralisée est à nouveau chauffée à une température comprise entre 200 et 260 C, sous une pression supérieure à 28 kg/cm2, en présence d'un gaz oxydant tel que l'oxygène. A la suite de ce traitement complémentaire, une nouvelle quantité de sulfate de fer basique se précipité de la solution et peut être séparée de celle-ci par une opération appropriée, par filtration par exemple. La solution, essentiellement exempte de fer, peut ensuite être traitée en vue de la récupération du cobalt, du nickel, du cuivre et d'autres constituants métalliques qu'elle contient.
En mettant cette invention en pratique, on a constaté que l'ef- ficacité de la séparation du sulfate de fer basique de solutions d'acide sul- furique contenant du sulfate de fer et d'autres sulfates dépende dans une lar- ge mesure, de la quantité d'acide sulfurique libre présent dans ces solutions.
Une séparation efficace de sulfate de fer basique peut être réalisée lorsque la teneur en acide sulfurique libre est comprise entre les limites étendues de 15 à 250 grammes de H2SO4 par litre. Un autre facteur qui influence apparem- ment la séparation ou la précipitation de sulfate de fer basique consiste en la présence de matières insolubles dans la solutiono Dans le cas du mode de réalisation décrit ci-dessus, où le fer est séparé en deux opérations, il est essentiel que la solution formée en premier lieu soit filtrée en vue d'élimi- ner le sulfate de fer basique déjà formé, préalablement à l'exécution.de la deuxième opération d'oxydation à haute température Apparemment, la présence de matières insolubles, notamment de sulfate de fer basique déjà précipité,
exerce un effet d'inhibition sur la précipitation de quantités supplémentai- res de ce composé, et même un chauffage prolongé sous pression n'aura pas pour résultat une élimination aussi efficace du fer qu'une filtration intermédiaire suivie d'une opération d'oxydation complémentaire à haute température.
Les meilleures conditions opératoires comportent une températu- re de traitement entre 200 et 260 C, de préférence entre 215 et 24000. La pression doit être maintenue au-dessus de 28 kg/cm2 et il est préférable, pour des raisons de facilité et d'économie, de maintenir la pression entre 28 et 42 kg/cm2. Le gaz oxydant employé peut être avantageusement l'air bu l'oxygène.
Dans le premier cas, on appliquera des pressions plus élevées que dans le cas d'oxygène. On a constaté que l'air à la pression d'environ 70 kg/cm2 exerce un effet d'oxydation adéquat pour produire la réaction voulue en un temps rai- sonnable. On peut éventuellement appliquer des pressions plus élevées, mais ceci soulève des problèmes concernant les matériaux et la construction de l'ap- pareillage employée De plus, il est généralement avantageux de maintenir la pression en cours d'oxydation quelque peu au-dessus de la pression de la va- peur correspondant à la température appliquée.
Cette "sur-pression" est obte- nue par l'introduction du gaz oxydant sous la pression voulue dans l'autocla- ve ou l'appareillage employée Lors du traitement d'oxydation à haute tempéra- ture la masse réactionnelle doit être agitée afin d'obtenir la meilleure effi- cacité de la réaction. Pour obtenir ce résultat, il est nécessaire d'employer un agitateur convenable dans l'autoclave ou autre appareil à haute pression utilisé.
Alors que le mode d'exécution restreint décrit ci-dessus d'une manière générale vise la dissolution directe du concentré sous forme de sulfu- re de fer, la présente invention ne doit pas être considérée comme étant limi- tée au seul traitement de cette matière première. Vu la nature sulfureuse' de ce concentré, la proportion de soufre présente par rapport au fer est telle qu'une opération d'oxydation directe en solution produira une solution d'aci- de sulfurique du concentré, dans laquelle la proportion d'acide sulfurique libre s'élèvera à environ 100 à 250 g/1.
Là où de telles proportions favora- bles de soufre et de fer ne se rencontrent pas dans la matière première utili- sée, il convient d'effectuer des ajustements dans les quantités de fer ou d'a- cide sulfurique employées, de façon à former une solution de sulfate contenant de l'acide sulfurique libre dans les limitas décrites ci-dessus.
Afin de démontrer leffet de la concentration de l'acide sulfu- rique libre sur le rendement. de la. séparation de sulfate de fer basique, le tableau ci-après indique le pourcentage de séparation du fer, obtenu par le procédé selon l'invention pour différentes concentrations d'acide libre.
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TABLEAU I.
EMI4.1
<tb> Grammes <SEP> par <SEP> litre,de <SEP> H2SO4 <SEP> dans <SEP> Pourcentage <SEP> de <SEP> séparation <SEP> du. <SEP> fer <SEP>
<tb> la <SEP> solution <SEP> de <SEP> sulfate <SEP> ferreux, <SEP> sous <SEP> la <SEP> forme <SEP> de <SEP> sulfates <SEP> de <SEP> fer
<tb>
<tb> 15 <SEP> g/1 <SEP> 98 <SEP> %
<tb> 35 <SEP> g/1 <SEP> 87 <SEP> %
<tb> 50 <SEP> g/1 <SEP> 86 <SEP> %
<tb> 150 <SEP> g/1 <SEP> 84 <SEP> % <SEP>
<tb> 250 <SEP> g/1 <SEP> 80 <SEP> %
<tb>
La purification complémentaire de la solution de sulfate de fer, décrite ci-dessus comme étant la seconde opération, a pour effet de produire une solution pouvant contenir les autres métaux de valeur présents dans le minerai en solution,
sous forme de sulfates- Alors qu'une réduction de la teneur en acide sulfurique dans la solution favorise une séparation plus efficace du fer par précipitation sous forme de sulfate de fer basique, une teneur trop faible en acide libre risque d'affecter la solubilité des autres sulfates métalliques de valeur.
Toutefois, en appliquant le procédé de la présente invention à des concentrés du type décrit, il est préférable de maintenir, dans la seconde opération du traitement, une teneur en acide libre non inférieure à 15 grammes par litre, afin d'assurer une séparation convenable du fer, tout en maintenant le cuivre, le nickel et le cobalt en solution sous forme de sulfates solubles- Pour illustrer la mise en pratique de la présente invention, telle qu'appliquée spécialement au traitement de minerais sulfureux contenant du fer,l'exemple I ci-après montre le traite- ment d'un tel minerai par un procédé en deux phases, tel que décrit d'une façon générale ci-dessus.
EXEMPLE I.-
Une charge de 45,4 kg de concentré de minerai sulfureux, ayant les teneurs suivantes en soufre et en métaux :
EMI4.2
<tb> Fer <SEP> 36,05 <SEP> %
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 43,17 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> Plomb <SEP> 1,30 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 2,45 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 4,00 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> Cobalt <SEP> 3,01 <SEP> %
<tb>
a été mélangée avec une quantité d'eau suffisante pour former une pâte ou boue comportant 30 % de solides* Le concentré avait une finesse correspon- dant à un passé de 55 % sur un tamis à 325 mailles par 2,54 cm. La boue a été chargée dans un autoclave muni d'un agitateur et de l'oxygène a été four- ni à cette charge contenue dans l'autoclave.
La température de la charge a été maintenue pendant deux heures à 232 C, tandis que la pression à l'inté- rieur de l'autoclave a été maintenue à 42 kg/cmê. La charge fut continuelle- ment agitée pendant la durée du traitement. Aprèsle traitement dans l'auto- clave, la charge a été retirée et l'on a constaté que la solution contenait du cuivre, du nickel et du cobalt en solution sous forme de sulfates solu- bles, tandis qu'une grande proportion du fer se présentait sous la forme de sulfates de fer basiques précipités. On a constaté que la concentration d'a- cide sulfurique libre dans la solution était de 150 g/1.
On a trouvé que cet- te proportion d'acide sulfurique libre était le résultat d'un excès de soufre dans la charge par rapport à la quantité requise pour former les sulfates des métaux contenus dans le minerai.
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Le sulfate de fer basique a été séparé de la solution par fil- tration et l'on a constaté qu'il contenait 13,07 kg de fer (Fe). Ceci corres- pond à une séparation de 84 % de la teneur initiale en fer de la matière char- gée dans l'autoclave. Le précipité, une fois séparé, contenait des quantités minimes de sulfates de cobalt, de nickel et de cuivre, apparemment sous la forme de sels occlus, ainsi que sensiblement la quantité totale du plomb con- tenu dans le minerai initial et précipité comme sulfateo
Après la séparation du précipité, on a neutralisé la solution par addition de chaux en une quantité telle que la concentration initiale en acide sulfurique libre a été réduite à 20 g/1.
Après la neutralisation, la solution a été à nouveau soumise au traitement-dans l'autoclave en présence d'oxygène, avec agitation à une température de 232 C et sous une pression de 42 kg/cm2, pendant deux heures. Ce deuxième traitement à haute températu- re a eu pour résultat la précipitation d'une quantité supplémentaire de sul- fate de fer basique,, laquelle, une fois la réaction dans l'autoclave accom- plie, a été séparée de la solution par filtration. On a constaté que le pré- eipité contenait 2,5 kg de fer sous formé de sulfate de fer basique, ce'quiµ ajouté au précipité séparé à la suite du traitement thermique initial, re- présente environ 99 % de la teneur totale en fer présente initialement dans le concentré.
Le précipité séparé après le second traitement à haute tempé- rature contenait également de petites quantités de sels occlus de cobalt, de nickel et de cuivre* La solution résiduelle, contenant environ 1 % du fer contenu initialement dans le minerai, contenait sensiblement la totalité du cobalt, du nickel et du cuivre sous la forme de sulfates solubles. Cette solu- tion a ensuite été traitée par réduction sous haute pression à l'aide d'hydro- gène, pour précipiter le cuivre métallique, et a été ensuite soumise à une cristallisation afin de séparer les cristaux mélangés de sulfate de nickel et de cobalt. L'élimination de sensiblement toute la teneur en fer sous la forme de sulfate de fer basique a eu pour résultat une précipitation effi- cace du cuivre, ainsi qu'une séparation nette des teneurs en cobalt et en ni- ckel de la solution.
La présente invention procure un procédé simple et économique pour la séparation du fer de solutions contenant du sulfate de fer. La préci- pitation du fer sous forme de sulfate basique s'effectue avec un bon rende- ment, la proportion de fer séparé pouvant être contrôlée en réglant la teneur en acide sulfurique libre de la solution. Lorsqu'on traite des minerais sulfu- reux contenant du fer, le procédé selon l'invention assure une séparation ef- ficace et économique du er, en produisant une solution essentiellement exemp- te de fer et convenant parfaitement pour la récupération d'autres métaux.
Il est quelque peu surprenant qu'un sulfate de fer basique puis- se être précipité d'une solution de sulfate de fer acide. Ceci se produit ce- pendant dans les conditions indiquées et rend possible les séparations susdi- tes. La nature exacte du sel de fer précipité n'est pas connue avec précision.
Toutefois,, l'analyse a montré que ce sel est de composition variable et con- tient de l'hydroxyde et du sulfate ferriques combinés, le rapport des poids moléculaires du fer et du soufre pouvant varier entre environ'0,5 et 2 moles de fer pour 1 mole de soufrer on constatera le plus souvent que ce sel con- tient environ 1 mole de Fe par .mole de S. Le sulfate de fer basique produit dans l'exemple 1 a été soigneusement analysé, et l'on a-trouvé qu'il correspond, avec le maximum d'approximation, à la formule Fe4(OH)2 (SO4)5.
Bien que l'invention ait été décrite en se référant à des modes d'exécution, elle n'y est évidemment pas limitée et. d'autres variantes et modi- fications peuvent être envisagées sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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VALUATION OF MINERALS.
The invention relates to the separation of iron in processes for processing ores or concentrates containing iron and other valuable metallic constituents.
The type of ores and concentrates usable in carrying out the present invention contain, in addition to will, higher value metals such as, for example, copper, nickel and cobalt.
These metals, as well as iron, can be in the form of sulphides.
Methods of extracting these valuable constituents from the ore generally involve the dissolution of the ore and the separation of the various constituents by the formation of insoluble compounds. In these processes, iron is generally converted to a soluble sulfate, with other components being precipitated as insoluble compounds, leaving a stripped iron sulfate solution. However, these methods are generally not efficient, and the continued presence of iron in solution during the successive operations, necessary to recover the other metals, inevitably results in operational difficulties and product contamination.
The object of the invention is to provide a process for the treatment of ores or concentrates containing iron, in which process the iron is separated as an insoluble compound, thereby leaving a solution essentially free of iron, iron. which other valuable metals may be separated or precipitated. The invention further aims to provide a process for removing soluble iron sulfate compounds from a solution containing them.
These objects of the invention and others!) Will emerge from the detailed description which will be given below.
In its most general aspect, the present invention contemplates the removal of iron from materials which contain it, such as ores and concentrates, by treating these materials so as to form a sulfuric acid solution thereof. containing between 15 and 250 grams of free sulfuric acid per liter o The sulfuric acid solution is heated to temperatures
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res between 200 and 260 C in a wide suitable, under a pressure greater than 28 kg / cm2, in the presence of an oxidizing gas such as air or oxygen.
During the oxidation treatment under high pressure and temperature, the iron sulphate compounds contained in the solution are transformed into basic iron sulphate compounds which are then separated from the supernatant solution by filtration or other methods. appropriate. In a more limited sense, the invention relates to the treatment of concentrates or ores in the form of sulphides, containing iron, which consists in treating these materials at high temperature and under high pressure in the presence of an oxidizing gas, for converting the metallic constituents of the ore or concentrate into sulphates. At the same time, the iron sulphate formed turns into an insoluble basic iron sulphate, which can then be removed from the solution by filtration, thus leaving a solution of the other valuable metals, purified of its iron content.
When this is done, it is preferable to subject the solution to a second operation consisting in partially neutralizing it in order to reduce the content of free sulfuric acid to a proportion of between 15 and 50 grams per liter, and to follow this operation. by an additional oxidation treatment at high temperature and pressure, in order to remove an additional quantity of iron sulphate. While the removal of iron by the first operation indicated above reduces the content to a proportion between 10 and 20% of the initial Fe content, the second operation described above will reduce this content to less than 1%. of the initial content.
Such a solution is ideally suited for subsequent processing for the purpose of recovering other valuable metal components which may exist in the initial ore.
More especially, the invention can be carried out by treating ores in the form of sulphides, which contain, for example, iron, nickel, copper, lead, cobalt and sulfur. The concentrate is mixed with water and the mixture is treated at a temperature between
200 and 260 C in a suitable vessel such as an autoclave, under a pressure of at least 28 kg / cm2, preferably 28-42 kg / cm2, in the presence of an oxidizing gas such as oxygen, for one to three hours. The amount of added water depends on the nature of the ore and its metal and sulfur content, as well as the proportion of iron present in the ore.
Water can be added in an amount suitable to ensure the desired concentration of free acid in the sulphate solution thus formed, this amount being calculated on the basis of the total sulfur present and the proportional tanner of iron and other metals. . Sulfur converts to sulphate ions, while excess over the amount required to form the sulphates of the metals present, including basic iron sulphate will be in the form of free acid. . The free acid contents of 15 to 250 grams of H2SO4 per liter will generally be obtained if the sulphurous ores are mixed, in the form of concentrates, with water, so as to form sludge. having a solids content of 10 to 40%.
Under these conditions, the iron sulphide content of the ore is transformed into iron sulphate, which is then precipitated as basic iron sulphate, while the other valuable metals, such as cobalt, nickel and copper, contained in ore, are transformed into soluble sulphates.
The lead present in the ore can be transformed into an insoluble lead sulphide. After treatment under pressure and at elevated temperatures, the mixture is filtered in order to remove the insoluble material, which will include basic iron sulphate, and a solution is obtained containing soluble sulphates of cobalt, nickel. and copper. Considering the proportion of sulfur present in the type of ore described above, the concentration of sulfuric acid in this phase of the solution will generally be in the order of 100 to 250 grams of H2SO4 per liter, while the iron content may be of the order of less than 5%.
To further reduce the iron content, the clarified solution is partially neutralized, for example by adding lime, until the content of free sulfuric acid is between 15 and 50 grams.
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per liter. The partially neutralized solution is again heated to a temperature between 200 and 260 ° C., under a pressure greater than 28 kg / cm 2, in the presence of an oxidizing gas such as oxygen. Following this additional treatment, a further quantity of basic iron sulphate precipitates from the solution and can be separated therefrom by an appropriate operation, by filtration for example. The solution, which is essentially free of iron, can then be processed to recover the cobalt, nickel, copper and other metallic constituents it contains.
In putting this invention into practice, it has been found that the efficiency of the separation of basic iron sulfate from sulfuric acid solutions containing iron sulfate and other sulfates depends to a large extent. the amount of free sulfuric acid present in these solutions.
Effective separation of basic iron sulfate can be achieved when the content of free sulfuric acid is within the extended limits of 15 to 250 grams of H2SO4 per liter. Another factor which apparently influences the separation or precipitation of basic iron sulphate is the presence of insoluble matter in the solution. In the case of the embodiment described above, where the iron is separated in two steps, it It is essential that the solution formed in the first place be filtered in order to remove the basic iron sulphate already formed, prior to carrying out the second high temperature oxidation operation Apparently, the presence of insoluble matter, in particular basic iron sulphate already precipitated,
exerts an inhibitory effect on the precipitation of additional amounts of this compound, and even prolonged heating under pressure will not result in as efficient removal of iron as intermediate filtration followed by an oxidation process. complementary at high temperature.
The best operating conditions include a treatment temperature between 200 and 260 ° C, preferably between 215 and 24000. The pressure should be maintained above 28 kg / cm2 and it is preferable, for reasons of ease and efficiency. economy, to maintain the pressure between 28 and 42 kg / cm2. The oxidizing gas employed can advantageously be air or oxygen.
In the first case, higher pressures will be applied than in the case of oxygen. It has been found that air at a pressure of about 70 kg / cm2 exerts an oxidizing effect adequate to produce the desired reaction in a reasonable time. Higher pressures may optionally be applied, but this raises problems with regard to the materials and construction of the apparatus employed. In addition, it is generally advantageous to maintain the pressure during oxidation somewhat above the pressure. vapor pressure corresponding to the applied temperature.
This "over-pressure" is obtained by introducing the oxidizing gas under the desired pressure into the autoclave or the apparatus employed. During the oxidation treatment at high temperature the reaction mass must be stirred in order to obtain the best efficiency of the reaction. To achieve this, it is necessary to employ a suitable stirrer in the autoclave or other high pressure apparatus used.
While the restricted embodiment generally described above is aimed at the direct dissolution of the concentrate as iron sulfide, the present invention should not be construed as being limited to the sole treatment of this concentrate. raw material. Due to the sulphurous nature of this concentrate, the proportion of sulfur present in relation to iron is such that a direct oxidation operation in solution will produce a solution of sulfuric acid in the concentrate, in which the proportion of sulfuric acid free will amount to about 100 to 250 g / l.
Where such favorable proportions of sulfur and iron are not found in the raw material used, adjustments should be made in the amounts of iron or sulfuric acid employed, so as to form a sulphate solution containing free sulfuric acid within the limits described above.
To demonstrate the effect of the concentration of free sulfuric acid on the yield. of the. separation of basic iron sulphate, the table below indicates the percentage of separation of iron, obtained by the process according to the invention for different concentrations of free acid.
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TABLE I.
EMI4.1
<tb> Grams <SEP> per <SEP> liter, of <SEP> H2SO4 <SEP> in <SEP> Percentage <SEP> of <SEP> separation <SEP> from. <SEP> iron <SEP>
<tb> the <SEP> solution <SEP> of <SEP> ferrous <SEP> sulfate, <SEP> under <SEP> the <SEP> form <SEP> of <SEP> sulfates <SEP> of <SEP> iron
<tb>
<tb> 15 <SEP> g / 1 <SEP> 98 <SEP>%
<tb> 35 <SEP> g / 1 <SEP> 87 <SEP>%
<tb> 50 <SEP> g / 1 <SEP> 86 <SEP>%
<tb> 150 <SEP> g / 1 <SEP> 84 <SEP>% <SEP>
<tb> 250 <SEP> g / 1 <SEP> 80 <SEP>%
<tb>
The further purification of the iron sulphate solution, described above as being the second operation, has the effect of producing a solution which may contain the other valuable metals present in the ore in solution,
as sulphates - While reducing the sulfuric acid content in solution promotes more efficient separation of iron by precipitation as basic iron sulphate, too low a free acid content may affect the solubility of other valuable metal sulphates.
However, in applying the process of the present invention to concentrates of the type described, it is preferable to maintain, in the second stage of the treatment, a free acid content of not less than 15 grams per liter, in order to ensure proper separation. iron, while maintaining copper, nickel and cobalt in solution as soluble sulphates. To illustrate the practice of the present invention, as applied especially to the processing of sulphurous ores containing iron, Example I below shows the treatment of such an ore by a two-phase process, as generally described above.
EXAMPLE I.-
A 45.4 kg load of sulphurous ore concentrate, having the following sulfur and metal contents:
EMI4.2
<tb> Iron <SEP> 36.05 <SEP>%
<tb>
<tb> Sulfur <SEP> 43.17 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb> Lead <SEP> 1.30 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Copper <SEP> 2.45 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 4.00 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb> Cobalt <SEP> 3.01 <SEP>%
<tb>
was mixed with a sufficient quantity of water to form a paste or slurry having 30% solids. The concentrate had a fineness corresponding to a pass of 55% on a 325 mesh per 2.54 cm screen. The slurry was loaded into an autoclave fitted with a stirrer and oxygen was supplied to this load contained in the autoclave.
The temperature of the charge was maintained for two hours at 232 ° C., while the pressure inside the autoclave was maintained at 42 kg / cm 2. The load was stirred continuously during the treatment period. After treatment in the autoclave, the charge was removed and the solution was found to contain copper, nickel and cobalt in solution as soluble sulphates, while a large proportion of the iron occurred as precipitated basic iron sulfates. The concentration of free sulfuric acid in the solution was found to be 150 g / l.
This proportion of free sulfuric acid has been found to be the result of excess sulfur in the feed over the amount required to form the sulfates of the metals contained in the ore.
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The basic iron sulfate was filtered off from the solution and was found to contain 13.07 kg of iron (Fe). This corresponds to a separation of 84% of the initial iron content from the material charged to the autoclave. The precipitate, when separated, contained minimal amounts of sulphates of cobalt, nickel and copper, apparently in the form of occluded salts, as well as substantially the total amount of lead contained in the initial ore and precipitated as sulphateo
After the separation of the precipitate, the solution was neutralized by addition of lime in an amount such that the initial concentration of free sulfuric acid was reduced to 20 g / l.
After neutralization, the solution was again subjected to treatment in the autoclave in the presence of oxygen, with stirring at a temperature of 232 ° C. and under a pressure of 42 kg / cm2, for two hours. This second high temperature treatment resulted in the precipitation of an additional quantity of basic iron sulphate, which, after the reaction in the autoclave was completed, was separated from the solution by filtration. . The precipitate was found to contain 2.5 kg of iron as basic iron sulphate, which, added to the precipitate separated following the initial heat treatment, represents about 99% of the total iron content. initially present in the concentrate.
The precipitate separated after the second high temperature treatment also contained small amounts of occluded salts of cobalt, nickel and copper * The residual solution, containing about 1% of the iron initially contained in the ore, contained substantially all of the cobalt, nickel and copper in the form of soluble sulphates. This solution was then treated by reduction under high pressure with hydrogen, to precipitate metallic copper, and was then subjected to crystallization to separate the mixed crystals of nickel and cobalt sulfate. . Removal of substantially all of the iron content as basic iron sulfate resulted in efficient precipitation of copper, as well as a clean separation of the cobalt and nickel contents from the solution.
The present invention provides a simple and economical process for the separation of iron from solutions containing iron sulfate. The precipitation of iron in the form of basic sulfate takes place with good efficiency, the proportion of separated iron being controllable by controlling the content of free sulfuric acid in the solution. When treating sulphurous ores containing iron, the process according to the invention ensures an efficient and economical separation of the iron, producing a solution essentially free of iron and suitable for the recovery of other metals. .
It is somewhat surprising that a basic iron sulfate can precipitate out of an acidic iron sulfate solution. This, however, takes place under the conditions indicated and makes the above separations possible. The exact nature of the precipitated iron salt is not precisely known.
However, analysis has shown that this salt is of variable composition and contains combined ferric hydroxide and sulphate, the molecular weight ratio of iron and sulfur varying between about 0.5 and 2 moles. of iron per 1 mole of sulfur it will most often be found that this salt contains about 1 mole of Fe per mole of S. The basic iron sulphate produced in Example 1 was carefully analyzed, and it was found - found that it corresponds, with the maximum approximation, to the formula Fe4 (OH) 2 (SO4) 5.
Although the invention has been described with reference to embodiments, it is obviously not limited thereto and. other variants and modifications can be envisaged without departing from its scope.
CLAIMS.
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