<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention est relative à un procédé de trai- tement d'une matière métallifère qui contient du fer, du cuivre et au moins un des métaux nickel et cobalt. Elle se rapporte spé- cialement à un procédé de traitement d'une matière métallifère, dont au'moins une partie est sous la forme de sulfures.
Le procédé de la présente invention pour le traitement d'une matière métallifère qui contient du fer, du cuivre et au
<Desc/Clms Page number 2>
moins un des métaux nickel et cobalt, au moins une partie de cette matière étant sous la forme de sulfure, comprend d'une façon générale les phases suivantes :
la dispersion des particules de cette matière métallifère dans une solution aqueuse de sulfate acide pour former une boue, la mise en réaction de la boue dans un récipient de réaction fermé, à une température supérieure à la température atmosphérique avec un gaz contenant de l'oxygène libre en une quantité suffisante pour entretenir une pression partielle positive d'oxygène, la poursuite de la réaction pen- dant une période de temps suffisante pour extraire les valeurs ou éléments de métaux ferreux et non ferreux, de la matière métallifère et les dissoudre dans la solution, l'addition d'un agent neutralisant à la boue en une quantité suffisante pour augmenter la valeur du pH de la solution, jusque dans la gamme d'environ 3 à environ 5, tout en poursuivant l'amenée de gaz con- tenant de l'oxygène libre à la boue,
gràce à quoi les éléments en ou valeurs de fer dissous se convertissent/et se précipitent à partir de la solution sous forme d'un précipité insoluble, et la séparation de la solution qui contient des sels dissous de cuivre et d'au moins un des métaux nickel et cobalt, du résidu non dis- sous et des éléments de fer précipité.
Un but principal de la présente invention est de procurer un procédé d'extraction de valeurs ou éléments métalliques fer- reux et non ferreux, d'une matière métallifère dont au moins une partie est sous la forme de sulfures.
Un autre but important de l'invention est de procurer un procédé dans lequel une solution peut être préparée,qui contient, sous forme de sels dissous, du cuivre et au moins un des métaux nickel et cobalt, cette solution étant produite par lessivage de la matière métallifère dont au moins une portion est sous la forme de sulfures et contenant des valeurs de fer, de cuivre et d'au moins un des métaux nickel et cobalt, avec une solution de
<Desc/Clms Page number 3>
lessivage aqueuse de sulfate acide en présence d'un gaz contenant de l'oxygène libre et .sous une pression partielle positive d'oxygène .
Un autre but de l'invention est de procurer un procédé dans lequel des éléments de fer dissous peuvent être précipi- tés d'une .solution qui contient, sous forme de sels solubles, des éléments des métaux fer, cuivre et d'au moins un des métaux nickel et cobalt, sanscoprécipitation des éléments métalliques non ferreux dissous.
Un autre but encore de la présente invention est de pro- curer un procédé pour le traitement d'une solution aqueuse de sulfate acide qui contient des sels dissous de fer et de cuivre grâce et d'au moins un des métaux nickel et cobalt, procédé/auquel les éléments de nickel et/ou de colbalt et de cuivre peuvent être récupérés pratiquement exempts de fer.
Les buts de la présente invention sont atteints en uti- lisant une opération de neutralisation et de lessivage à deux phases, une phase de lessivage acide suivie d'une phase de neu- tralisation partielle dans laquelle la teneur en acide de la so-' lution est partiellement neutralisée et des éléments de fer dis- sous sont précipités. Les phases de lessivage et de neutralisation sont menées à une température supérieure à la température atmos- phérique et sous une pression partielle positive d'oxygène qui est produite en alimentant un gaz contenant de l'oxygène libre dans le mélange de réaction durant le lessivage.
La boue résul- tante, qui a été partiellement neutralisée à une valeur de pH à laquelle pratiquement tout le fer est précipité de la solution sous forme d'un précipité insoluble, est filtrée pour séparer le résidu non dissous, s'il y en a dans la phase de neutralisation, et les éléments de fer précipités, de la solution de lessivage qui contient alors, sous forme de sels dissous,du cuivre et au moins un des métaux nickel et cobalt.
<Desc/Clms Page number 4>
Le procédé est décrit en/détail ci-après, référence étant faite au dessin schématique qui illustre une forme de réalisation préférée de l'invention.
Une matière métallifère, tel qu'un concentré de minerai, une matte ou produit semblable, dont au moins une partie est sous la forme de sulfures, est chargée par une conduite 10 dans un récipient de réaction 1, dans lequel elle est dispersée dans . une solution de lessivage aqueuse de sulfate acide pour former' une boue. De l'acide sulfurique est fournie dans la solution aqueuse en excès de la quantité nécessaire pour l'extraction et ' la dissolution des éléments de fer, cuivre, nickel et/ou cobalt.
De l'acide sulfurique est formé lorsque des sulfures minéraux sont mis en réaction dans une solution aqueuse avec un gaz conte- nant de l'oxygène libre. C'est ainsi que la quantité d'acide sul- furique ajoutée, requise pour chaque cycle de lessivage, est déterminée par la teneur en soufre de sulfure de la matière mé- tallifère. Un gaz oxydant contenant de l'oxygène libre est'alimen- té au récipient de réaction 1 par une conduite 11 en une quantité suffisante pour entretenir une pression partielle positive d'oxy- gène durant la réaction de lessivage qui est menée, de préférence) à une température supérieure à la température atmosphérique.
L'oxydation des sulfures dans la solution aqueuse est accompagnée par une formation de chaleur. La température de la réaction de lessivage peut être facilement réglée dans la gamme qui a pour résultat l'extraction rapide et. efficace des éléments métalliques, soit par chauffage de la boue s'il y a une quantité insuffisante de sulfures, pour procurer la chaleur de façon autogène, soit par refroidissement si un excès de chaleur est engendré. La phase de lessivage acide est menée pendant une période de temps suf- fisante pour extraire des éléments de fer, de cuivre et d'au moins un des métaux nickel et cobalt, de la matière métallifère
<Desc/Clms Page number 5>
et pour les dissoudre dans la solution de lessivage.
On obtient des résultats satisfaisants en menant la phase de lessivage acide à une température supérieure à la température atmosphérique et à une pression supérieure à la pression atmos- phérique mais, de préférence, inférieure à environ 20 à 30 atmos- phères pour éviter la nécessité de prévoir un appareil coûteux à haute pression. Le gaz contenant de l'oxygène libre peut être de l'air, de,l'air enrichi d'oxygène ou de l'oxygène seul. De la vapeur et du gaz sont enlevés par 23.
Le résidu non dissous peut être séparé de la solution de lessivage à la fin de la phase de lessivage acide, tel que par filtration, et la solution, ou la boue sans séparation de solides, sont passées à une phase de neutralisation 2 dans laquelle un agent neutralisant, tel que de lammoniaque, est ajouté par la con- duite 12 en une quantité suffisante pour augmenter la valeur du pH de la solution jusqu'à une valeur à laquelle les éléments de fer dissous précipitent sous formé d'oxyde ferrique hydraté qui est insoluble dans la solution.
La boue, ou la solution si le ré- sidu non dissous issu de la phase de lessivage acide a été séparé, sont maintenues à une température supérieure à la température atmosphérique et sous une pression partielle positive d'oxygène durant la phase de neutralisation en leur alimentant un gaz con- tenant de l'oxygène libre par une conduite 13, jusqu'à ce que les éléments de fer dissous soient convertis à l'état ferrique dans lequel ils sont insolubles dans la solution et précipitent de celle-ci sous forme d'hydrate ferrique ou d'oxyde ferrique hydraté. Pourvu que seule une quantité suffisante d'agent neutra- lisant soit ajoutée dans cette phase pour augmenter la valeur du pH jusqu'à celle à laquelle les éléments de fer dissous précipi- tent, il y a très peu de précipitation de cuivre et/ou de nickel ,et/ou de cobalt, de la solution.
Habituellement, la précipitation de fer est pratiquement totale lorsque la solution est neutralisée.
<Desc/Clms Page number 6>
, à une valeur de pH de 3 à 4. Cependant, si la solution est suffi- de samment diluée dans des composée sulfate d'ammonium, la valeur du pH de la solution peut être accrue jusqu'à environ 5 sans coprécipitation appréciable d'éléments métalliques non ferreux.
Les éléments de fer précipités et, s'il n'a pas été sépa- de ré précédemment, le résidu non dissous de la phase/Lessivage acid. sont /séparés de la solution de lessivage, par exemple par une filtra- tion dans le filtre 3 dans lequel de l'eau de lavage est intro- duite par 14, le gâteau de filtre étant enlevé par 15 vers le rebut.
La solution ou le filtrat du filtre 3 contient du cuivre et au moins un des métaux nickel et cobalt sous forme de sels dissous. Le cuivre, le nickel et/ou le cobalt peuvent être sépa- rés de cette solution par l'une de diverses/manière. Par exemple, la solution peut être neutralisée avec de l'ammoniaque jusqu'à une valeur de pH de la gamme d'environ 4 à environ 6,5 , comme illustré par la/phase de cristallisation de sels doubles, désignée par la référence 4, gamme dans laquelle les éléments de nickel précipitent pratiquement complètement sous forme de sulfate de nickel/et d'ammonium.Une petite quantité de cobalt, s'il y en a dans la solution, peut précipiter sous forme de sulfate d'ammo- nium et de cobalt dans cette phase.
Le sulfate d'ammonium et de nickel précipité 16 est séparé de la solution, par exemple, par filtration dans le filtre 5. La teneur de nickel de ce sel peut être récupérée par des procédés connus dans un système de récu- pération de nickel,' désigné par la référence 6, une liqueur de Ni étant enlevée par 20 pour aller au lessivage.
La solution ou filtrat 16 du filtre 5 contient des élé- ments de cobalt et de cuivre dissous, si du cobalt est présent dans la matière métallifère de départ, et du sulfate d'ammonium.
Les métaux peuvent être séparés de la solution dans un système séparateur désigné par la référence 7. Les éléments de cuivre et
<Desc/Clms Page number 7>
de cobalt peuvent être/récupérés séparément de la solution sous forme de composés ou de métaux, et le sulfate d'ammonium peut être récupéré sous forme commerciale, par exemple pour une uti- lisation comme engrais chimique, des liqueurs de Ou et de Co étant enlevées par 21 et 22 vers le lessivage.
Il y a évidemment des variantes du procédé, qui amélio- rent la récupération des éléments métalliques et/ou réduisent le coût global de.l'opération. Par exemple, une partie de la matière métallifère de départ peut être chargée dans la phase de neutralisation 2, au lieu de l'être dans la phase de lessi- vage 1 par sulfate acide, pour réduire l'excès de concentration d'acide dans la boue venant de la phase de lessivage et réaliser une économie dans la quantité d'agent neutralisant qui sinon se- rait requise. Cette variante est indiquée au dessin par la ligne 17 en traits interrompus.
De même, une partie de la solution de lessivage aqueuse de sulfate acide, enlevée de la phase de lessivage acide 1, peut être recyclée à cette phase par la conduite 18 pour augmenter ainsi la teneur en métal dissous de la solution envoyée à la phase de neutralisation 2.
La boue issue de la phase de lessivage par sulfate acide 1 peut être envoyée à la phase de neutralisation 2 sans sépara- tion du résidu non dissous. Ce processus a les avantages d'éli- miner une phase de séparation slodes-liquide et également qu'un lessivage de la matière métallifère est poursuivi sous des con- ditions qui favorisent une extraction accrue des éléments métal- liques non ferreux désirés. Cependant, si on désire récupérer du procédé, un produit de fer de qualité élevée, le résidu non dis- sous venant de la phase de lessivage 1 peut être séparé de la solution par filtration et le précipité produit dans la phase de neutralisation 2 comprendra alors un produit de fer de qualité élevée convenant pour un traitement par des méthodes courantes
<Desc/Clms Page number 8>
pour la récupération de la teneur en fer.
Si la matière métallifère de départ est pratiquement exempte de nickel, la solution issue du filtre 3 peut être envoyé directement par 19 au système séparateur du cuivre et du cobalt 7 sans passer par les phases de cristallisation de sels doubles et.de filtration 4 et 5.
La phase de neutralisation 2 est également menée sous une pression partielle positive doxygène. Cette phase peut être menée dans le même récipient de réaction comme une continuation de la phase de lessivage par sulfate acide ou bien elle peut être menée dans un récipient de réaction séparé. La teneur acide de la boue ou de la solution, si le résidu non dissous est sépa- ré de la boue avant neutralisation, n'est pas totalement neutra- lisée. Seule une quantité suffisante d'agent neutralisant, tel que de'l'ammoniaque, est introduite pour précipiter les sels de fer dissous dans l'opération de lessivage par sulfate acide aqueux. Les sels de fer dissous sont convertis en et précipitent de la solution sous forme d'hydrate ferrique ou d'oxyde ferrique hydraté.
Cette phase de neutralisation a un avantage supplémen- taire, lorsque la boue issue de la phase de lessivage acide 1 est traitée sans séparation des solides, en ce qu'elle constitue un prolongement de l'opération de lessivage avec' une augmenta- tion de l'extraction des métaux, de la matière métallifère. On préfère l'ammoniaque comme agent neutralisant lorsque la phase neutralisante est menée en présence de sulfures oxydables car l'ammoniaque a un effet de lessivage sur les métaux non ferreux, tels que le cuivre, le nickel et le cobalt en présence d'un gaz contenant de l'oxygène libre. Cependant, on peut employer d'au- tres agents neutralisants, si on le désire.
Habituellement, il est seulement nécessaire de mener la phase de neutralisation jusqu'à une valeur de pH d'environ 3 à
<Desc/Clms Page number 9>
environ 4 avec une fourniture suffisante de gaz contenant de l'oxygène libre pour assurer que pratiquement tout le fer dis- sous soit à l'état ferrique. L'hydrate ferrique ou l'oxyde ferri, que hydraté sont pratiquement insolubles dans la solution et précipitent rapidement.
Si du métal est présent dans la solution venant de la phase de neutralisation, les solides sont séparés de la solu- tion,'par exemple par filtration, et la solution estraitée avec de l'ammoniaque supplémentaire et, si on le désire, avec du sulfate'd'ammonium. On a trouvé qu t à une valeur de pH de la gam, me d'environ 4 à environ 6,5 et en présence de sulfate d'ammo- nium, les éléments de nickel dissous précipitent pratiquement quantitativement sous forme d'un sel double de sulfate d'ammo- nium et de nickel.
Cette phase de précipitation du nickel est, de préférence, menée à une température de la gamme d'environ 25 à environ 125 C avec une présence d'environ 15% à environ 20% en poids de sulfate d'ammonium.
Le sulfate d'ammonium et de nickel précipité est séparé de la solution, par exemple par filtration, et la solution peut alors être traitée pour la récupération des éléments de cuivre et de cobalt dissous, comme décrit ci-avant.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.