DE2341237B2

DE2341237B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Extraktion von Wertstoffen aus sulfidischen Mineralien

Info

Publication number: DE2341237B2
Application number: DE19732341237
Authority: DE
Inventors: Michael Dr.-Ing. 5100 Aachen Meixner; Dieter Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 4018 Langenfeld Neuschuetz; Armin Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 4300 Essen Supp
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1973-08-16
Filing date: 1973-08-16
Publication date: 1975-07-17
Also published as: DE2341237A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Extraktion von Wertstoffen aus sulfidischen Mineralien durch mechanisches Aktivieren der Feststoffe und Laugung der Wertstoffe.

Bei der hydrometallurgischen Verarbeitung sulfidischer Mineralien stellt sich häufig das Problem sehr geringer Auflösungsgeschwindigkeit der Sulfide in den technisch bevorzugten Lösungsmitteln. Bei Verwendung von Schwefelsäure als Lösungsmittel ist in der Regel die Zuführung eines Oxydationsmittels erforderlich, z. B. von gasförmigem Sauerstoff. Es ist bekannt daß die Auflösung von Sulfiden in Schwefelsäure erheblich beschleunigt werden kann, wenn das gasför S mige Oxydationsmittel mit dem Lösungsmittel — etwa durch Einsatz geeigneter Begasungsrührer - innig in Kontakt gebracht wird und damit die Auflösung der Gase mit hinreichender Geschwindigkeit erfolgt
Es ist weiterhin bekannt die Laugung von Mineralien

ίο durch Erhöhung aer Reaktionstemperatur zu beschleunigen, iedoch ist es häufig zweckmäßig, die oxydierende Laugung mit Schwefelsäure bei max. 110⁰C durchzuführen, weil dabei bekanntermaßen die überwiegende Menge des Sulfidschwefels in festen Elementarschwefel

umgewandelt und die überschüssige Erzeugung von Schwefelsäure vermieden wird.

Unter Beachtung dieser Temperaturgrenze gelingt es nun bei verschiedenen Sulfidmineralien trotz Beachtung der Maßnahmen zu geeigneter Begasung der Lösung

zo nicht, technisch vertretbare Laugungszeiten bzw. Ausbeuten zu erhalten. Dies trifft beispielsweise auf die Laugung von Kupferkies in Schwefelsäure unter Sauerstoffzufuhr zu.

Es ist bereits seit längerem bekannt daß die Reaktivität eines festen Stoffes durch mechanische Beanspruchung, die im Gitter Verzerrungen und Fehlstellen hervorruft erhöht werden kann. Diese Art der Beanspruchung ist in Fachkreisen unter dem Begriff »Mechanische Aktivierung von Feststoffen« bekannt.

De Begriff beinhaltet die Verzerrung von Kristallgittern, die Erzeugung von Fehlstellen in Kristallen und die Verdrängung von Gitteratomen bzw. -ionen auf Zwischengitterplätze, sowie allgemein die Erzeugung von Gitterspannungen. Durch diese Gitterveränderung wird die Reaktivität von Feststoffpartikeln erhöht.

Eine gute Übersicht über die Vorzüge gibt ein Aufsatz von R. Schrader »Über die Darstellung aktiver Zustände an festen Stoffen durch mechanische Energie« in »Freiberger Forschungshefte« 1966 A 392 S. 81 bis 97.

Aus diesem Aufsatz wird deutlich, daß zur Erzeugung der Gitterspannungen große mechanische Kräfte notwendig sind, die nur in bestimmten Mühlen-Typen wie z. B. Schwingmühlen aufgebracht werden können. Ein auf den ersten Blick ähnlicher Vorgang, beschrieben in der deutschen Auslegeschrift 21 24 955 betreffend ein Verfahren zur Dispergierung von Bauxit, fällt deswegen nicht unter den Begriff »mechanische Aktivierung«, weil dort die natürliche Porosität eines Haufwerkes das Eindringen einer lösenden Flüssigkeit erlaubt so daß es

schon bei geringer mechanischer Beanspruchung zerfällt. Eine Veränderung der Gitterenergien erfolgt bei diesem Vorgang nicht.

Eine Anwendung dieser mechanischen Aktivierung auf sulfidische Mineralien ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 61652 bekannt, in der vorgeschlagen wird, die Mineralien zunächst einer mechanischen, der Zertrümmerung dienenden, im wesentlichen schlagartigen Behandlung zu unterwerfen. Anschließend hieran sollen die Erze oder Konzentrate unter Umrühren in einem Gefäß einer oxydierenden, sauren Laugung unterzogen werden. Hierbei kann ein gasförmiges Oxydationsmittel unter Überdruck verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Geschwindigkeit der mechanischen Aktivierung von sulfidischen Mineralien wesentlich zu erhöhen und so das Verfahren wirtschaftlicher zu gestalten.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht daß das mechanische Aktivieren dar Feststoffe während der Laugung durch gleichzeitige Stoßbeanspruchung der Feststoffe unter Zuführung von gasförmigen Oxydationsmitteln und unter erhöhtem Partiaidruck erfolgt

Gleichzeitig mit der mechanischen Aktivierung werden bereits aktivierte Gitterbereiche in dem umgebenden Lösungsmittel unter dem Einfluß des gasförmigen Oxydationsmittels aufgelöst so daß auch die im Inneren der Kristallite befindlichen Gitterbereiche freigelegt und der Aktivierung zugänglich gemacht werden. Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dait das beim Schwingmahlen im Mahlgefäß unter erhöhtem Partiaidruck eingeschlossene Oxydationsmittel dieselbe Funktion erfüllt, wie ein durch spezielle Begasungsrührer beim Laugungsvorgang in die Suspensien eingeführtes Oxydationsmittel. Erst durch diese Erkenntnis ist es möglich geworden, den Schwingmahlvorgang und den Laugungsvorgang gleichzeitig ablaufen zu lassen, was zu der beträchtlichen Verminderung der für das Mahlen aufzuwendenden Zeit führt Dabei werden die gasförmigen Oxydationsmittel durch das Schwingmahlen mit der wäßrigen Phase innig in Kontakt gebracht so daß die Auflösung der Gase mit hinreichender Geschwindigkeit erfolgt Zu diesem Vorgang gibt auch die oben angeführte deutsche Auslegeschrift 21 24 955 keinen Hinweis. Dene bei dem Verfahren nach dieser Schrift fehlt die Zufuhr eines gasförmigen Oxydationsmittels, so daß sich das der Erfindung zugrunde liegende Problem gar nicht stellt.

Außerdem bringt die Erfindung den Vorteil, daß ein zusätzlicher Zeitaufwand für die Laugung entfällt und kein besonderes Gefäß (Autoklav) für die Laugung benötigt wird.

Das Verfahren nach der Erfindung kann im einzelnen gemäß den Patentansprüchen 2 bis 8 in verschiedener Hinsicht gestaltet werden. Zweckmäßig wird das Verfahren auf sulfidische Kupfermineralien angewandt.

Die Erfindung betrifft auch eiiie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens unter Anwendung einer mit Mahlkugeln gefüllten Schwingmühle, deren Mahlge fäßt Zuführungseinrichtungen für ein gasförmiges Oxydationsmittel und ein Laugungsmittel aufweisen und als Druckgefäße ausgebildet sind. Dabei sind die Mahlgefäße zweckmäßig beheizbar.

S Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung erläutert

Ein Kupierkies-Flotations-Konzentrat nut 223 Gewichtsprozent Kupfer, 313% Schwefel und 233% Eisen wurde in einer Schwingmühle in Gegenwart von

to Schwefelsäure mit Sauerstoff bei erhöhter Temperatur aktiviert gelaugt

Verouchsbiidingungen: Leervolumen der Schwingmühle 31, Kugelvolumen 13 L Volumen der Suspension (150 g Feststoff/1) 1 L Gasvolumen 03 L Kugeldurchmes-

i_S ser 20 mm, Schwefelsäurekonz. 200 g/l Lösung, Sauerstoffdruck 10 atm. Temperatur 100⁰C Schwingungszahl 1500/min, Schwingungsamplitude 2 mm, Versuchsdauer 1 Stunde. Bei diesen Bedingungen gingen 97,4% des Kupfers in Lösung, wobei 60% des Sulfidschwefels zu Elementarschwefel umgesetzt wurden.

Bei einer Temperatur von 80⁰C unter sonst gleichen Bedingungen, wie oben genannt, wurden nach 20 min 60% und nach 3 Std. 96% des Kupfers in Lösung gebracht

Die Laugung in der SchwingmUhle kann auch so durchgeführt, werden, daß gegen Ende des Auflösungsvorganges die freie Säure annähernd verbraucht ist und dann das zunächst mit aufgelöste Eisen ats ein basisches Suifat ausfällt Durch Zugabe gewisser Mengen an Natriumionen (etwa als Na2.SO<) und Ansteuern eines End-pH um 13 bis 2 kann das Eisen in an sich bekannter Weise als Jarosit gefällt werden Diese Arbeitsweise hat den Vorteil, daß eine weitgehend eisenfreie Kupferlö sung anfällt und daß bei der Laugung die Säurekonzen tration relativ gering bleibt so daß als korrosionsbeständiger Werkstoff für die Schwingmühle und die Kugeln stabilisierter Cr-Ni-Stahl gewählt weiden kann. Gegebenenfalls kann auch die Säurezugabe zur Einhaltung einer niedrigen Säurekonzentration stufenweise während des laufenden Prozesses erfolgen.

Claims

Patentansprüche:

J. Verfahren zur Extraktion von Wertstoff en aus sulfidischen Mineralien durch mechanisches Aktivieren der Feststoffe und Laugung der Wertstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Aktivieren der Feststoffe während der Laugung durch gleichzeitige Stoßbeanspruchung der Feststoffe unter Zuführung von gasförmigen Oxydationsmitteln und unter erhöhtem Partiaidruck erfolgt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Aktivieren während der Laugung durch Schwingmahlen erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laugung unter Einsatz von Säuren erfolgt
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß zur Laugung verdünnte Schwefelsäure und als Oxydationsmittel gasförmiger Sauerstoff verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Laugung unter einem Sauerstoff partiaidruck bis zu IO atm erfolgt
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laugung bei maximal 110⁰C durchgeführt wird, wobei der überwiegende Teil des Sulfidschwefels als fester Elementarschwefel anfällt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet daß der Zusatz an Schwefelsäure bei der Laugung derart bemessen wird, daß nach hinreichend vollständiger Auflösung der Wertstoffe der freie Säureanteil weitestgehend verbraucht ist und ein pH-Wert der Lösung erreicht ist, bei den: etwa mit aufgelöstes Eisen als basisches Sulfat ausgefällt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Säurezugabe beim Laugen stufenweise während des gesamten Laugungsproztsses erfolgt wobei die jeweilige Säurekonzentration auf die Korrosionsbeständigkeit handelsüblicher rostfreier Stähle abgestellt wird.
9. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 8 auf sulfidische Kupfermineralien.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, aus einer mit Mahlkugeln gefüllten Schwingmühle, dadurch gekennzeichnet daß die Mahlgefäße der Schwingmüh-Iu Zuführungseinrichtungen für ein gasförmiges Oxydationsmittel und ein Laugungsmittel aufweisen und als Druckgefäße ausgebildet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß die Mahlgefäße beheizbar ausgebildet sind.