DE2323129C3

DE2323129C3 - Verfahren zur Behandlung von feinverteilten edelmetallhaltigen Sulfidmaterialien

Info

Publication number: DE2323129C3
Application number: DE2323129A
Authority: DE
Inventors: Charles Edward Port Credit O'neill; Peter John Michael Mississauga Ryan
Original assignee: Vale Canada Ltd
Current assignee: Vale Canada Ltd
Priority date: 1972-05-08
Filing date: 1973-05-08
Publication date: 1975-05-22
Also published as: FR2183959B1; FR2183959A1; BR7303270D0; CA969764A; DE2323129A1; ZM7973A1; AU450249B2; JPS4954207A; AU5519173A; BE799158A; ZA732912B; NL7306432A; DE2323129B2

Description

■ ·. „nr lanesam umsetzen. Sie werden gesammelt, */ i JS^Temperaturen oberhalb des Schmelz^todef Hes ScSls erhitzt werden, um die nicht P^unkteS _tln sSfidischen Nichteisenmetallmineralien ^^•^e ^demSmolzenen elementaren Schwefel

^{Und dlC},SaiSen EdeTmetalle zu sammeln. In jedem vergesellschalteten _d sulfidischen

geschwindigkeitea zu kommen. ^BessfJ"*J oder das Erzkonzentrat oder ein "^JJ scher Zwischenstoff auf ^™^.^^^ 0,074 mm vermählen, um zu technisch smnv oUe Reaktionsgeschwindigkeiten zu kommen^ und um Materialhandhabungs-Probleme zu vcmmdern Zur Erzielung bester Ergebnisse im Hmb«« »™ ™*

m einen vorwiegenden Teil des PyrrhotUs Es wird jedoch Feststoffen

eVetzten Sulfide, die Edelmetalle und der elemen- 3» schwefel des e Schwefel werden von der Auslaugungsauf- ^oxldiertS°^

5Λβ _{en von}

Sulfat, Chlorid und

wodurch eine Auslaugungslösung der zweiten welche gelöst die Nichteisenmetalle und im

Sä Gas vorgenommen wird. Ausführungsform der vor-

Se „ach Abtrennung »on der

und Rhodium

Frfindune können Sulfiderze oder Erzkonzentrate, vorteilhaft, um zu technisch sinnvollen Ausiaugungs schaftet '^st' ^un° _2QO/ py_rrhotit enthält, in einer

stellen. Die nicht oxidierten Sulfidraineralien, der elementare Schwefel und die Edelmetalle können von der Auslaugungsaufschlämmung der ersten Stufe abgetrennt werden und hierauf kann das hydratisierte Eisenoxid oder basische Eisensuifat von der Auslaugungslösung der ersten Stufe durch die bekannten Flüssigkeits-Feststoff-Abtrennungsmethodec abgetrennt werden. Vorteilhafterweise, wenn im wesentlichen der gesamte Pyrrhotit in der Auslaugung der ersten Stufe oxidiert worden ist, wird die Auslaugungslösung und der Rückstand auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes von Schwefel erhitzt, so daß der geschmolzene Schwefel nicht oxidierte Sulfidmineralien und freigesetzte Edelmetalle benetzt, überzieht und sammelt, so daß eines Abtrennung von der Ausiaugungslösung und von den ausgefällten Eisenverbindungen erleichtert wird. Nach der Extraktion des elementaren Schwefels von den nicht umgesetzten Sulfiden und den Edelmetallen mit einem Lösungsmittel für Schwefel, wie Trichlorethylen, werden die ao nicht umgesetzten Sulfide und die Edelmetalle mit einem wäßrigen Medium aufgeschlämmt, um eine Aufschlämmung herzustellen, welche Schwefel und Sulfidschwefel und/oder Schwefelsäure in einer Menge enthält, welche mindestens dazu ausreichend ist, um as sich mit den Nichteisenmetallen als Sulfat und mit dem Eisen als Eisen(III)-sulfat zu verbinden. Die Aufschlämmung wird auf eine Temperatur zwischen etwa 80 und 250⁰C unter einem Sauerstoff-Partialdruck von mindestens 1 Atmosphäre erhitzt, um die Sulfidmineralien zu oxidieren, wodurch eine Ausiaugungslösung der zweiten Stufe, die gelöst die Nichteisenmetalle und im wesentlichen die gesamten Eisenwerte und ein Auslaugungsrückstand der zweiten Stufe, der mit den Edelmetallen hoch angereichert ist, zu erzeugen. Letztere können aus dem Auslaugungsrückstand der zweiten Stufe nach Abtrennung von der Ausiaugungslösung der zweiten Stufe gewonnen werden.

Vorteilhafterweise wird das Erz oder das Erzkon-ζ sntrat mit Wasser aufgeschlämmt und die Aufschlämmung wird in einem Autoklav auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes von Schwefel unter einem Sauerstoff-Partialdruck von mindestens etwa 1 at erhitzt, um im wesentlichen den gesamten Pyrrhotit in dem Erz oder dem Erzkonzentrat zu oxidieren, während die Oxidation der Nichteisen-Sulfidmineralien, wie Pentlandit und Chalcopyrit, vermindert wird. Die Oxidation wird beendigt, nachdem im wesentlichen der gesamte Pyrrhotit oxidiert worden ist, jedoch bevor erhebliche Mengen der sulfidischen Nichteisenmetallmineralien oxidiert worden sind. Während der Oxidationsbehandlung wird der Pyrrhotit zu hydratisiertem Eisenoxid und/oder basischem Eisen(III)-sulfat und zu elementarem Schwefel oxidiert. Geringe Mengen der Nichteisenmetalle, die mit den Sulfidmineralien vergesellschaftet sind, werden zu ihren entsprechenden Sulfaten oxidiert, wobei damit gegebenenfalls vergesellschaftete Edelmetalle freigesetzt werden. Vorteilhafterweise wird nach einer Oxidation im wesentlichen des gesamten Pyrrhotits die Aufschlämmung auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Schwefels erhitzt, damit dieser nicht oxidierte Sulfide und freigesetzte Edelmetalle benetzt, beschichtet und sammelt, um die Abtrennung aus der Ausiaugungslösung und von ausgefällten Eisenverbindungen zu erleichtern. Nach dem Abkühlen auf Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes von Schwefel unter kontrollierter Durchbewegung werden ohne weiteres abtrennbare Schwefel-Pellets erzeugt.

Nach Beendigung der Oxidationsbehandlung der ersten Stufe bei niedriger Temperatur wird die Aufschlämmung gesiebt, in einem Flüssigkeitszyklon behandelt, einer Klassifizierung und einer Flotation unterworfen, um die Schwefelpellets von der Auslaugungsaufschläinmuüg der ersten Stufe abzutrennen. Hydratisiertes Eisenoxid und basisches Eisen(III)-sulfat können von der Ausiaugungslösung der ersten Stufe durch Filtration abgetrennt werden. Aus dem Filtrat können gelöste Nichteisenmetalle ausgefällt werden, z. B. mit Schwefelwasserstoff. Die Pellets von elementarem Schwefel, welche die nichtoxidierten Sulfidmineralien und die freigesetzten Edelmetalle enthalten, werden weiterbehandelt, um den Schwefel von den Sulfidmineralien und den Edelmetallen vor der Oxidationsbehandlung der zweiten Stufe abzutrennen.

Die nicht oxidierten Sulfidmineralien und freigesetzten Edelmetalle, welche aus den Schwefelpellets gewonnen sind, werden mit einem wäßrigen Medium aufgeschlämmt, um eine Aufschlämmung zu erhalten, welche etwa 5 bis 30 Gewichtsprozent Feststoffe enthält, um eine im wesentlichen vollständige Oxidation in der kürzesten Zeit unter einer wirksamen Nutzung der Lange-Vorrichtung zu gewährleisten. Die Aufschlämmung enthält Schwefel als Sulfidschwefel und/ oder Schwefelsäure in einer Menge, welche mindestens derjenigen Menge äquivalent ist, die dazu erforderlich ist, um sich mit den Nichteisen-Metallwerten als Sulfat und mit Eisen als Eisen(III)-sulfat zu verbinden. Vorteilhafterweise ist ein solcher Schwefel in Mengen vorhanden, weiche ausreichend sind, um einen EndpH-Wert der Ausgangslösung der zweiten Stufe unterhalb etwa 2, z. B. unterhalb etwa 1,5 zu gewährleisten, damit eine Eisenausfällung auf einen Minimalwert zurückgeführt wird.

Die Aufschlämmung des nicht oxidierten Sulfidminerals und der freigesetzten Edelmetalle in dem wäßrigen Medium wird in einem Autoklav gebildet oder in diesen eingespeist, welcher aus einem geeigneten säurebeständigen Material gefertigt ist und der mit einer Einrichtung für eine genügende Durchbewegung versehen ist, um den Gas-Feststoff-, Gas-Flüssigkeitsund den Feststoff-Flüssigkeits-Kontakt zu fördern. Nach der Ausbildung der Aufschlämmung in dem Autoklav wird der Autoklav geschlossen und auf eine Temperatur zwischen etwa 80 und 250⁰C, z. B. zwischen etwa 130 und 200⁰C unter einem Sauerstoff-Partialdruck von mindestens etwa 1 Atmosphäre, z. B. von etwa 5 bis 20 Atmosphären, erhitzt, um die Sulfidmineralien zu oxidieren, wodurch eine Ausiaugungslösung der zweiten Stufe, welche die Nichteisenmetalle enthält und einen Auslaugungsrückstand der zweiten Stufe, der an den Edelmetallen hoch angereichert ist, herzustellen.

Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, daß in der Auslaugung der ersten Stufe im wesentlichen der gesamte Pyrrhotit oxidiert wird, so daß der Eisengehalt der Aufschlämmung für die Auslaugung der zweiten Stufe nicht wesentlich größer ist als der Eisengehalt der Nichteisen-Metallsulfidmineralien. Durch die Behandlung von Materialien, welcne solche eingeschränkte Eisengehalte haben, wird wäarend der Auslaugung der zweiten Stufe, insbesondere bei Oxidationstemperaturen von unterhalb etwa 200⁰C, wenig oder kein Eisenoxid ausgefällt und der resultie-

rende Auslaugungsrückstand der zweiten Stufe ist daher entsprechend an den Edelmetallen angereichert. Wenn erhebliche Mengen von 3wertigem F.isen während der Auslaugung der zweiten Stufe ausgefällt werden, dann wird die Aufschlämmung von der Auslaugungstemperatur abgekühlt und bei niedrigen Temperaturen, z. B. unterhalb etwa 100"¹C gehalten, um den größten Teil des ausgefällten Eisens wieder aufzulösen, so daß der Auslaugungsrückstand der zweiten Stufe ein reicheres Edelmetall-Konzentrat darstellt, to Tatsächlich kann das zweistufige Auslaugungsverfahren eine 20fache, vorteilhafterweise sogar eine 40fache oder größere Konzentration der Edelmetalle erzielen.

Die Auslaugungslösung der zweiten Stufe kann nach Abtrennung von dem Auslaugungsrückstand behandelt werden, um die gelösten Nichteisenmetalle zu gewinnen. Wenn das Filtral erhebliche Mengen an Eisen enthält, dann wird das Filtrat mit einer Base behandelt, z. B. mit Kalkstein, Kalk oder Natriumhydroxid, um den pH-Wert auf etwa 2 bis 4 einzu- ao stellen, um das dreiwertige Eisen auszufällen. Nach der Ausfällung des Eisens können die Nichteisenmetalle als Hydroxide oder Sulfide ausgefällt werden, um ein reiches Nichteisenmetall-Konzentrat zu erzeugen.

Alternativ kann das Filtrat mit Schwefelwasserstoff as behandelt werden, während der pH-Wert der Lösung kontrolliert wird, um die Nichteisenmetalle als Sulfide selektiv zu fällen und zu gewinnen.

Die Erfindung wird an Hand des nachfolgenden Beispiels näher erläutert.

Ein edelmetallhaltiges, nickelhaltiges und kupferhaltiges Sulfid-Konzentrat mit etwa 50% Pyrrhotit wurde zu etwa 99% minus 0,044 mm vermählen. Es wurde mit einer Zurückführungslösung aufgeschlämmt, um eine Aufschlämmung herzustellen, welche etwa 30 Gewichtsprozent Feststoffe enthielt. Die Aufschlämmung wurde in einen 2-1-Parr-Autoklav eingeleitet, welcher mit Rührern versehen war, um die Aufschlämmung durchzubewegen und mit Wärmeaustausch-Rohrschlangen, um die Temperatur der Aufschlämmung zu kontrollieren. Die Aufschlämmung wurde 2 Stunden unter Rühren mit 800 Upm auf Temperaturen von etwa 110⁰C unter einem Sauerstoff-Partialdruck von 20 Atmosphären erhitzt, wodurch während dieser Auslaugung der ersten Stufe ein vorwiegender Teil des Pyrrhotits zu Eisen(lll)-hydroxid und zu elementarem Schwefel oxidiert wurde.

Nach der Auslaugung der ersten Stufe wurde die Auslaugungsaufschlämmung abgekühlt und die Aufschlämmung wurde flotiert, wodurch ein Konzentrat, Mittelgut und Rückstände erhalten wurden. Das FIolationskonzentrat wurde sodann mit einem Lösungsmittel behandelt, um den elementaren Schwefel zu extrahieren.

Das schwefelfreie Flotationskonzentrat wurde in einer wäßrigen Schwefelsäure-Lösung aufgeschlämmt, wodurch eine Aufschlämmung erhalten wurde, welche 10 Gewichtsprozent Feststoffe enthielt. Die Aufschlämmung wurde in einen 2-1-Parr-Autoklav eingeleitet, welcher mit einem Rührer zur Durchbewegung der Aufschlämmung und mit einer Wärmeaustausch-Rohrschlange zur Kontrolle der Temperatur der Aufschlämmung versehen war. Die Aufschlämmung wurde unter einem Gesamtdruck von Wasserdampf und Sauerstoff von 21 atü auf 200⁰C erhitzt, wobei mit 800 Upm gerührt wurde, um die Aufschlämmung durchzubewegen. Nach 1 Stunde wurde die Beschikkung für die Auslaugung der zweiten Stufe aul 1.9 Gewichtsprozent des ursprünglichen Sulfid-Kon zentrats vermindert. Die Konzentration der Edel metalle in dem Auslaugungsrückstand der zweite! Stufe war 26mal so groß wie in dem Sulfid-Konzentrat Die Ergebnisse des Versuchs sind in der Tabelle zu sammengestellt.

Tabelle

Fraktion

Gew./
Vol.

Cu

Ni Fe

Analyse, % g/l

TS¹)

SO₁

Edelmetalle
ppm

Beschick u ngskonzentrat ion
Zurückführungslösung ....
Erste Auslaugungslösung .

Flotationskonzentrat

Mittelgut

Rückstände

Schwefelfreies Flotations-

kcnzentrat

H,sSO₄-Lösung

Zweite Auslaugungslösung .
End-PM-Rückstand

600 g
1,41
1,41

163 g
81g

398 g

67 g
0,611
0,621

12g

3,9
1,5
8,8
6,4
1,6
0,43

15,3

0
17,0

0,08

4,3 12,8 29,0 1,3 0,30 0,15

3,5 0

4,0 0,06 41,1
0,04
12,5
15,2
41,4
42,9

37,8
0

35,6
33,4

29,3
10,0
38,8
65,7
14,0
43

21,1

34,0

56,7

4,8

59,0
8,8
1,8

0,52

30,0
116,4

1,1
5,6

5,2

3,2
102,0
170,0

11,1

3,62

6,45
3,63
1,24

15,67

92.55

M Gcsamt-Schwefel.

509 621

Tabelle (Fortsetzung)

10

Fraktion

Verteilung, "/„-)

Gewichtsprozent

Cu

Ie

TS

Edelmetalle ppm

Beschickungskonzentration ...

Zurückführungslösung

Erste Auslaugungslösung

Flotationskonzentrat

Mittelgut

Rückstände

Schwefelfreies Flotationskonzentrat

H₂SO₄-Lösung

Zweite Auslaugungslösung.... End-PM-Rückstand

100

27,2 13,6 66,3

11,2 1,9

100

44

45

45 45

100

10
14
69

10

100

<1

100

^s) Die Verteilung bezieht sich auf diejenigen Mengen der Elemente, die in dem Beschickungskonzentiat vorhanden sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung von feinverteiltem :delmetallhaltigem Sulfidmaterial, wie Erz oder Erzkonzentrat, welches mehr als 20% Pyrrhotit enthält, um eip reiches Edelmetallkonzentrat zu gewinnen, bei welchem die Erze oder das Erzkonzentrat oxidiert werden, um Schwefel und hydratisiertes Eisenoxid und/oder basisches Eisen(lH)-sulfat zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem wäßrigen Medium eine Aufschlämmung eines Sulfidmaterials bildet, welche Sulfidmineral von Nichteisenmetallen, Edelmetalle und mehr als etwa 20% Pyrrhotit enthält, in einer ersten Auslaugungsstufe einen vorwiegenden Teil des Pyrrhotits zu eJementarem Schwefel und hydratisiertem Eisenoxid bei Temperaturen von 80 bis 150⁰C oxidiert, um eine Auslaugungslösung der ersten Stufe und einen Auslaugungsrückstand der ersten Stufe, welche die Edelmetalle, nicht umgesetzte Sulfidmineralien, elementaren Schwefel und hydratisiertes Eisenoxid und/oder basisches Eisen(I I I)-SuIfat enthält, die nicht umgesetzten Sulfide und die Edelmetalle von dem AuslaugungsrUckstand der ersten Stufe und der Auslaugungslösung der ersten Stufe abtrennt, die nicht umgesetzten Sulfidmineralien und die Edelmetalle mit einem wäßrigen Medium auf schlämmt, um eine Aufschlämmung herzustellen, welche Schwefel als Sulfid-Schwefel und/oder Schwefelsäure in einer Menge enthält, welche mindestens derjenigen Menge äquivalent ist, welche dazu erforderlich ist, um sich mit den Nichteisenmetallen als Sulfat und mit Eisen als Eisen(III)-sulfat zu verbinden und daß man die Aufschlämmung der nicht umgesetzten Sulfidmineralien und der Edelmetalle auf eine Temperatur von 80 bis 250⁰C unter einem Sauerstoff-Partialdruck von mindestens etwa 1 Atmosphäre erhitzt, um die Sulfidmineralien zu oxidieren, wodurch in einer Auslaugung der zweiten Stufe eine Auslaugungslösung der zweiten Stufe, welche darin gelöst die Nichteisenmetalle und im wesentlichen die gesamten Eisenwerte enthält und einen AuslaugungsrUckstand der zweiten Stufe, der an Edelmetallen hoch angereichert ist, zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aufschlämmung in der ersten Auslaugungsslufe unter einem Sauerstoff-Partialdruck von mindestens etwa 1 at erhitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aufschlämmung unter einem Sauerstoff-Partialdruck zwischen etwa 5 und 20 at erhitzt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Sulfidmaterial verwendet, das einen Teilchengrößebereich von etwa 100% minus 0,147 mm aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Aufschlämmung verwendet, die zwischen etwa 2 und 50 Gewichtsprozent Feststoffe enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Aufschlämmung verwendet, die 5 bis 30 Gewichtsprozent Feststoffe enthält.

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrometallurgisches Verfahren, um Edrimetaile zu konzentrieren, welche mit sulfidischen Nichteisenmetallmineralicn vergesellschaftet sind.

Verfahren zur Gewinnung oder Konzentration von Edelmetallen und sulfidischen Nichteisenmatallmineralien aus Erzen und Erzkonzentraten durcl: .Ine wäßrige Oxidation sind bereits bekannt. Bei u,csen Verfahren wird Pyrrhotit (Fe₇S₈), welcher mit den

ίο sulfidischen Nichteisenmetallmineralien vergesellschaftet ist, mit Wasser aufgeschlämmt und sodann bei Temperaturen oberhalb etwa 9O⁰C unter überatmosphärischen Sauerstoff-Partialdrücken zu elementarem Schwefel und Eisen(IlI)-hydroxid oxidiert.

Wenn die Oxidationsbehandlung bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes von Schwefel, d. h. etwa 112° C stattfindet, dann werden die stärker reagierenden sulfidischen Nichteisenmetallmineralien zu Sulfaten oxidiert und als solche aufgelöst, wodurch

»ο eine Lösung erhalten wird, aus welcher die Nichteisenmetalle gewonnen werden. Wenn das oxydierende Laugen bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes von Schwefel durchgeführt wird, dann benetzt der freigesetzte geschmolzene Schwefel die

»5 sulfidische Nichteisenmetallmineralien und die Edelmetalle und überzieht sie, wodurch eine weitere Oxidation behindert wird. Wenn Pyrrhotit zu elementarem Schwefel und Eisen(IU)-hydroxid bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes von Schwefel oxidiert wird, dann wird die Aufschlämmung nach Beendigung der Oxidations-Reiiktionen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes von Schwefel erhitzt, wodurch Edelmetalle und nicht umgesetzte sulfidische Nichteisenmetallmineralien durch geschmolzenen elementaren Schwefel benetzt und damit überzogen werden. Ungeachtet, ob die Edelmetalle und die nicht umgesetzten sulfidischen Nichteisenmineralien mit elementarem Schwefel während des Auslaugens oder danach benetzt und damit überzogen werden, wird der geschmolzene elementare Schwefel pelletisiert, indem eine kontrollierte Abkühlung und Durchbewegung erfolgt. Die benetzten und überzogenen Edelmetalle und nicht umgesetzten sulfidischen Nichteisenmetallmineralien werden in den Pellets gesammelt.

Die meisten der Edelmetalle, die mit den Sulfiderzen und Erzkonzentraten vergesellschaftet sind, sind mit den sulfidischen Nichteisenmetallmineralien und nicht mit den Eisensulfiden, die invariabel mit den Nichteisenmetall-Sulfiderzen vorhanden sind, vergesellschaftet. In den meisten Fällen ist das Eisen in solch großen Mengen vorhanden, daß es schwierig ist, durch wäßrige Oxidationsprozesse zu reichen Eldemetallkonzentraten zu kommen. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Pyrrhotit das am leichtesten zu oxidierenae Sulfid ist, während die sulfidischen Nichteisenmetallmineralien gegenüber dem Angriff beständigei sind. Wenn die oxydierende Laugung bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes von Schwefe durchgeführt wird, dann benetzt und überzieht di< Freisetzung von geschmolzenem elementarem Schwefe unmittelbar die Nichteisenmetall-Sulfide, wodurch sii gegenüber einem weiteren Angriff inaktiv werden Wenn die OxiiLuionsduslaugung bei Temperaturei unterhalb des Schmelzpunktes von Schwefel durch geführt wird, dann sind die Bedingungen häufig s< mild, daß die sulfidischen Nichteisenmetallmineraliei im wesentlichen nicht angegriffen bleiben oder dal