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Procédé de traitement de minerai par échangeurs d'ions.
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La présente invention est relative à un procédé de traitement de minerai par échangeurs d'ions. Elle est soutout applicable aux minerais d'uranium et d'or mais peut l'être également aux minerais d'autres métaux,
Dans un tel procédé, on met en présence d'une pul- pe provenait du minerai et contenant au moins un réactif chi- mique approprié dissolvant le métal de valeur de cette pulpe avec formation d'ions de ce métal, des échangeurs d'ions fixan ces iona en les échangeant avec certains de leurs ions et s'enrichissant ainsi en ce métal.
Ensuite, on sépare les échangeurs d'ions enrichis, de la pulpe appauvrie en ce métal de vale* Jusqu'à présent pour mettre en oeuvre le procédé connu, on emploie des échangeurs d'ions non magnétiques que @ l'on met en contact avec la pulpe contenant en solution le métal dissout. Pour séparer les produits d'échange ionique en richis, on soumet la pulpe au tamisage, les grains de l'échan- geur d'ions ajoutés étant d'un diamètre supérieur à l'ouver- ture du tamis utilisé. On peut aussi employer des résines con- tenues dans des paniers dont les parois sont constituées par des tamis. Enfin, si au préalable la solution est séparée des solides, on fait passer la solution clarifiée par des colonnes contenant des lits d'échangeurs d'ions.
Le procédé connu présente divers inconvénients.
En particulier, il nécessite le tamisage pour récupérer les échangeurs d'ions mélangés à la pulpe. Il faut se servir
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de tamis à mailles relativement fines et un tel tamisage est difficile et coûteux. De plus, une partie de la résine échangeuse, sous forme de grains dont le diamètre est devenu inférieur à l'ouverture des mailles du tamis pour usure pendant l'agitation, n'est pas retenue par ce tamis et est définitive- ment perdue. Quant aux paniers contenant les échangeurs d'ions, leur emploi est peu pratique. De plus, le contact entre les échangeurs d'ions et la solution est moins bonne que lorsque les échangeurs d'ions sont mélangés directement à la pulpe.
Les grains usés des échangeurs d'ions traversent également les parois du panier et sont perdus.
Enfin, si l'on désire utiliser des résines contenues dans les colonnes, il faut séparer au préalable la solution à l'aide d'épaississeurs et de filtres et, de plus, il est indispensable d'obtenir une solution parfaitement -limpi- de. Tout d'abord, le recours à l'épaississement et à la filtration nécessite des installations très importantes et de ce fait très coûteuses. De plus, quelquefois, en présence de minerais argileux, il est très difficile, voire impossible, d'obtenir une solution clarifiée.
La présente invention permet de remédier à ces inconvénients en ayant pour objet un nouveau procédé selon lequel on met en pré@@ce la pulpe et des échangeurs d'ions magnétiques et on sépare ces échangeurs d'ions magnétiques enrichis, de la pulpe par voie magnétique.
On peut mettre en présence simultanément la pulpe du minerai, les réactifs chimiques et les échangeurs d'ions magnétiques, Toutefois, on peut aussi procéder d'abord à la lixiviation du minerai par les réactifs chimiques et,
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après dissolution plus ou moins complète du métal, ajouter les éohangeurs d'ions magnétiques à cette pulpe,
Enfin, dans certains cas, on peut ajouter'les échan- geurs d'ions magnétiques à la solution contenant le métal dissous, préalablement séparée plus ou moins complètement des solides par un procédé approprié, et obtenir un enri- chissement des échangeurs d'ions magnétiques par agitation, au lieu de s'adresser à la colonne conventionnelle.
On se sert d'échangeurs d'ions comprenant des corps magnétiques naturels ou artificiels, tels que des particules fines de magnétite ou de fer@csilicium. L'incorporation de ces substances magnétiques aux résines précitées est faite lors de la fabrication de celles-ci. Les échangeurs d'ions susdits peuvent âtre de compositions différentes. Ils peuvent être constitués par des produits organiques ou inorganiques rendus m agnétiques. De même, suivant la nécessité, il peut s'agir d'échangeurs anioniques ou cationiques.
Pour séparer en pratique les échangeurs d'ions enrichis en métal de la pulpe ou de la solution toutes deux appauvries en métal, on fait passer l'ensemble par un sépara- teur magnétique approprié, tel qu'un trommel ou un tambour ma- gnétique, qui retient les échangeurs d'ions magnétiques et les sépare ainsi de la pulpe ou de la solution.
D'autres détails et particularités de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire qui représentent sohématiquement, et titre d'exemple seulement, six formes de réalisation de l'invention.
Les figures 1 à 6 sont des schémas de prinoipe mon- trant ces formes d'application du nouveau procédé.
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Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiquos,
L'une ou l'autre de ces formes d'application du nouveau procédé convient aussi bien à un minerai d'uranium qu'à un minerai d'or. Cependant, o'est un procédé général qui peut être utilisé pour n'importe quel minerai et qui est généralement applicable à n'importe quelle solution dans la- quelle la fixation des ions peut être envisagée à l'aide de résines échangeuses d'ions,
La réalisation du procédé nécessite préalablement la mise du minerai sous forme de pulpe. A cet effet, on concasse et on broie finement ce minerai. On met ensuite en présence de la pulpe obtenue, une solution diluée d'un réactif chimique approprié e des échangeurs d'ions magnétiques.
Dans le cas d'un minerai d'uranium, on utilise une solution diluée d'acide sulfurique ou de carbonates alcalins qui forment respectivement des complexes anioniques [UO2(SO4)3]4- ou[UO2(CO3)3]4- refermant l'uranium provenant du minerai.
Dans le cas d'un minerai d'or, on emploie une solu- tion diluée de cyanure alcalin qui forme des anions [Au(CN)2] renfermant l'or issu du minerai,
Dans ces deux cas, on utilise des résines anioni- ques à base de polystyrène du type base forte. En outre, les échangeurs d'ions considérés selon l'invention sont sous forme de grains contenant des substances magnétiques na- turelles ou artificielles.
Les diverses réactions dues à la mise en présence de la pulpe du minerai, des réactifs chimiques susdits et
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des échangeurs d'ions magnétiques, conduisent, d'unart, à l'enrichissement on métal de valeur, uranium ou or, des échangeurs d'ions et, d'autre part, à l'appauvrissement en ce métal dans la pulpe..
La suite du traitement du minerai oonsiste dans la séparation par voie magnétique, des éohangeurs d'ions magné- tiques enrichis, de la pulpe ou de la solution toutes deux appauvries.
Cette séparation.est effectuée en faisant passer les échangeurs d'ions mélanges à la pulpe ou à la solution par un séparateur magnétique approprié qui récupère lesdits échangeurs d'ions magnétiques tandis que la pulpe ou la so- lution traverse ce séparateur sans y être retenues.
Les échangeurs d'ions magnétiques enrichis alors isolés sont destinés à subir des opérations subséquentes d'élution b. ie régénération et peuvent de nouveau rentrer - dans le cycle.'
Les exemples de réalisation du nouveau procédé employant des échangeurs d'ions magnétiques se rapportent à une installation comprenant des agitateurs 1, 2, 3 et 4 et des séparateurs magnétiques, à tambour ou à trommel 5, 6,
7, 8 et, éventuellement, 1'agitateur 9.
Les moyens d'amenée, de transport et d'évacuation des différents produits mis en jeu dans l'installation ne sont pas représentés dans les dessins.
Dans le cas des trois premières figures, la dissolu- tion du métal de valeur et le processus d'échange d'ions se font simultanément,
La figure 1 montre une première forme d'application du nouveau procédé (procédé à un étage). On introduit, dans le premier agitateur 1, la pulpe 2 de minerai additionnée
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d'une certaine quantité de réactif chimique approprié permet- tant la dissolution du métal de valeur. En même temps, on in- troduit la résine échangeuse r dans ce même agitateur. Après passage par un certain nombre d'agitateurs (4 dans l'exemple choisi), l'ensemble arrive au séparateur magnétique 8 qui récolte la résine magnétique et qui rejette la pulpe, En cas de nécessité, la pulpe peut être encore une fois mise en con- tact avec une nouvelle portion de l'échangeur d'ions.
Dans ce cas, le séparateur magnétique 8 sera suivi par un certain nom- bre d'agitateurs et par un autre séparateur magnétique,
Dans le cas de la figure 2 (procédé à deux étages), la pulpe additionnée du réactif chimique passe successivement par les agitateurs 1 à 4. La résine fraîche est ajoutée dans l'agitateur 3 et récupérée par le séparateur magnétique 8. Cet- te résine chargée déjà d'une certaine quantité de métal de valeur est ensuite envoyée dans l'agitateur 1 où elle entre en contact avec une solution relativement concentrée de métal de valeur. Après passage par l'agitateur 2, la résine chargée est enlevée à l'aide du séparateur magnétique 6, tandis que la pulpe continue vers l'agitateur 3.
Dans le cas de la figure 3 qui constitue le procédé à quatre étages, la pul et la résine éohangeuse magnétuque traversent les agitateu à contre-courant, la pulpe circule de l'agitateur 1/vers 1'agitateur 4 tandis que la résine, ajou- tée dans l'agitateur 4, va de l'agitateur 4 vers l'agitateur 1.
Dans chacun des agitateurs 1, 2, 3, 4, il se produit une réaction d'échange d'ions entre la résine et la solution.
Tandis que la pulpe s'appauvrit au fur et à mesure de sa pro- gression par les agitateurs, la résine se oharge de plus en
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plus en métal de valeur au fur et à mesure qu'elle traverse les agitateurs dans le sens contraire à l'avancement de la pulpe c'est-à-dire à contre-courant. La résine magnétique chargée quitte finalement l'installation par le séparateur magnétique 5. Ce procédé à contre-courant permet d'assurer l'enrichissement maximum en métal, de l'échangeur d'ions.
Les figures 4, 5 et 6 correspondent aux précédentes avec la seule différence qu'un agitateur 9 précède l'agitateur 1. La pulpe additionnée du réactif chimique arrive dans l'agi- tateur 9 (qui, en pratique, peut être constitué non par un seul mais par plusieurs agitateurs pla@és en série). Elle passe ensuite dans l'agitateur 1 où a lieu l'addition de l'échangeur d'ions magnétique. Par conséquent, on réalise une dissolution plus ou moins complète du métal de valeur préalable à cette addition de la résiiii. Par après, les sché- mas des figures 4, 5 et 6 sont exactement semblables à ceux des figures 1,2 et 3.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusive- ment limitée aux formes de réalisation représentées et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme; la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans leur réalisation, à condition que ces modi- fications ne soient pas en contradiction avec l'objet de oha- cune des revendications suivantes.
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Process of ore treatment by ion exchangers.
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The present invention relates to a process for treating ore by ion exchangers. It is essentially applicable to uranium and gold ores but can also be applied to ores of other metals,
In such a process, there is brought into the presence of a pulp obtained from the ore and containing at least one suitable chemical reagent dissolving the valuable metal of this pulp with formation of ions of this metal, ion exchangers fix these iona by exchanging them with some of their ions and thus enriching themselves in this metal.
Then, the enriched ion exchangers are separated from the pulp depleted in this vale metal. Until now, in order to carry out the known process, non-magnetic ion exchangers have been used which are brought into contact. with the pulp containing the dissolved metal in solution. In order to separate the ion exchange products into rich, the pulp is subjected to sieving, the grains of the added ion exchanger being of a diameter greater than the opening of the sieve used. It is also possible to use resins contained in baskets the walls of which are formed by sieves. Finally, if the solution is separated from the solids beforehand, the clarified solution is passed through columns containing beds of ion exchangers.
The known method has various drawbacks.
In particular, it requires sieving to recover the ion exchangers mixed with the pulp. You have to use
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relatively fine mesh sieves and such sieving is difficult and expensive. In addition, a part of the exchange resin, in the form of grains whose diameter has become smaller than the opening of the mesh of the screen for wear during agitation, is not retained by this screen and is definitively lost. As for the baskets containing the ion exchangers, their use is impractical. In addition, the contact between the ion exchangers and the solution is poorer than when the ion exchangers are mixed directly with the pulp.
Spent grains from the ion exchangers also pass through the walls of the basket and are lost.
Finally, if one wishes to use resins contained in the columns, the solution must first be separated using thickeners and filters and, moreover, it is essential to obtain a perfectly clean solution. . First of all, the use of thickening and filtration requires very large installations and therefore very expensive. In addition, sometimes in the presence of clay ores, it is very difficult, if not impossible, to obtain a clarified solution.
The present invention overcomes these drawbacks by having for object a new process according to which the pulp and magnetic ion exchangers are used and these enriched magnetic ion exchangers are separated from the pulp by means of magnetic.
The pulp of the ore, the chemical reagents and the magnetic ion exchangers can be brought together simultaneously. However, it is also possible to proceed first with the leaching of the ore by the chemical reagents and,
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after more or less complete dissolution of the metal, add the magnetic ion exchangers to this pulp,
Finally, in certain cases, it is possible to add the magnetic ion exchangers to the solution containing the dissolved metal, previously separated more or less completely from the solids by an appropriate process, and to obtain an enrichment of the ion exchangers. magnetic by stirring, instead of going to the conventional column.
Ion exchangers comprising natural or artificial magnetic bodies, such as fine particles of magnetite or iron @ csilicon, are used. The incorporation of these magnetic substances into the abovementioned resins is made during the manufacture thereof. The aforementioned ion exchangers can be of different compositions. They can be constituted by organic or inorganic products made m agnetic. Likewise, depending on the need, they may be anionic or cationic exchangers.
In order to separate in practice the ion exchangers enriched in metal from the pulp or from the solution, both depleted in metal, the assembly is passed through a suitable magnetic separator, such as a trommel or a magnetic drum. , which retains the magnetic ion exchangers and thus separates them from the pulp or solution.
Other details and features of the invention will become apparent from the description of the drawings appended hereto which schematically represent, and by way of example only, six embodiments of the invention.
Figures 1 to 6 are schematic diagrams showing these forms of application of the new process.
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In these different figures, the same reference notations designate identical elements,
Either of these forms of application of the new process is equally suitable for uranium ore as for gold ore. However, this is a general process which can be used for any ore and which is generally applicable to any solution in which ion fixation can be envisioned using ion exchange resins. ,
Carrying out the process first requires placing the ore in the form of pulp. For this purpose, this ore is crushed and finely ground. The pulp obtained is then brought into contact with a dilute solution of a suitable chemical reagent and magnetic ion exchangers.
In the case of uranium ore, a dilute solution of sulfuric acid or alkali carbonates is used which respectively form anionic complexes [UO2 (SO4) 3] 4- or [UO2 (CO3) 3] 4- closing uranium from the ore.
In the case of a gold ore, a dilute solution of alkali cyanide is used which forms anions [Au (CN) 2] containing the gold obtained from the ore,
In both cases, anionic resins based on polystyrene of the strong base type are used. In addition, the ion exchangers considered according to the invention are in the form of grains containing natural or artificial magnetic substances.
The various reactions due to the presence of the pulp of the ore, the aforementioned chemical reagents and
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magnetic ion exchangers lead, on the one hand, to the enrichment of valuable metal, uranium or gold, ion exchangers and, on the other hand, to the depletion of this metal in the pulp.
Further processing of the ore involves magnetic separation, enriched magnetic ion exchangers, pulp or solution both depleted.
This separation is carried out by passing the ion exchangers mixed with the pulp or the solution through a suitable magnetic separator which recovers said magnetic ion exchangers while the pulp or the solution passes through this separator without being retained there. .
The enriched magnetic ion exchangers then isolated are intended to undergo subsequent elution operations b. ie regeneration and can re-enter the cycle. '
The exemplary embodiments of the new process using magnetic ion exchangers relate to an installation comprising stirrers 1, 2, 3 and 4 and magnetic separators, drum or trommel 5, 6,
7, 8 and, optionally, the agitator 9.
The means of supply, transport and evacuation of the various products involved in the installation are not shown in the drawings.
In the case of the first three figures, the dissolving of the valuable metal and the ion exchange process take place simultaneously,
FIG. 1 shows a first form of application of the new process (one-stage process). Introducing, into the first stirrer 1, the pulp 2 of ore added
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of a certain quantity of suitable chemical reagent allowing the dissolution of the valuable metal. At the same time, the exchange resin r is introduced into this same stirrer. After passing through a certain number of agitators (4 in the example chosen), the assembly arrives at the magnetic separator 8 which collects the magnetic resin and which rejects the pulp. If necessary, the pulp can be once again put in contact with a new portion of the ion exchanger.
In this case, the magnetic separator 8 will be followed by a certain number of stirrers and by another magnetic separator,
In the case of FIG. 2 (two-stage process), the pulp with the addition of the chemical reagent passes successively through the stirrers 1 to 4. The fresh resin is added in the stirrer 3 and recovered by the magnetic separator 8. Cette Resin already loaded with a certain amount of valuable metal is then sent to stirrer 1 where it comes into contact with a relatively concentrated solution of valuable metal. After passing through the agitator 2, the charged resin is removed using the magnetic separator 6, while the pulp continues towards the agitator 3.
In the case of FIG. 3 which constitutes the four-stage process, the pulp and the magnetic exchange resin pass through the agitators against the current, the pulp circulates from the agitator 1 / to the agitator 4 while the resin, in addition. - ted in agitator 4, goes from agitator 4 to agitator 1.
In each of the stirrers 1, 2, 3, 4, an ion exchange reaction takes place between the resin and the solution.
While the pulp becomes impoverished as it progresses through the agitators, the resin becomes increasingly loaded.
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more valuable metal as it passes through the agitators in the opposite direction to the advance of the pulp, that is to say against the current. The charged magnetic resin finally leaves the installation through the magnetic separator 5. This counter-current process ensures maximum metal enrichment of the ion exchanger.
Figures 4, 5 and 6 correspond to the previous ones with the only difference that a stirrer 9 precedes the stirrer 1. The pulp with the addition of the chemical reagent arrives in the stirrer 9 (which, in practice, may not consist of only one but by several agitators placed in series). It then passes through stirrer 1 where the addition of the magnetic ion exchanger takes place. Consequently, a more or less complete dissolution of the valuable metal is carried out prior to this addition of the residue. Hereafter, the diagrams of Figures 4, 5 and 6 are exactly similar to those of Figures 1, 2 and 3.
It is obvious that the invention is not exclusively limited to the embodiments shown and that many modifications can be made in the form; the arrangement and constitution of certain of the elements involved in their realization, provided that these modifications are not in contradiction with the object of each of the following claims.