DE2535901C3

DE2535901C3 - Lösungsmittelextraktion von Kupfer

Info

Publication number: DE2535901C3
Application number: DE2535901A
Authority: DE
Inventors: William Bristol Hopkin (Grossbritannien)
Original assignee: Brevets Metallurgiques Sa Zug (schweiz)
Current assignee: Brevets Metallurgiques Sa Zug (schweiz)
Priority date: 1974-08-23
Filing date: 1975-08-12
Publication date: 1978-06-22
Also published as: IE42011L; ZM12475A1; RO68042B; PL110662B3; RO68042A; DE2535901B2; CA1050279A; AU8384775A; GB1470876A; IT1054653B; IE42011B1; BR7505390A; JPS5146517A; SU597343A3; YU214775A; US4048282A; HU172271B; CS199652B2; YU39240B; MX2942E

Description

Die Erfindung betrifft eine Lösungsmittelextraktion von Kupfer und insbesondere eine selektive Lösungsmittelextraktion von Kupfer aus wässerigen ammoniakaiischen Lösungen.

Die Erfindung betrifft Verbesserungen und Abwandlungen des Verfahrens (Patent 23 08 221), das die Wiedergewinnung von Kupfer aus pyrometallurgisch hergestelltem Blei durch Auslaugen mit wässerigen r,o ammoniakaiischen Lösungen betrifft, die Carbonationen enthalten. Das Patent 23 08 221 betrifft insbesondere ein Verfahren zum Auslaugen von Kupfer aus Kupferschlickcr, der aus pyrometallurgischem Blei erhallen wurde, bei dem man senr leine Teil- < >s eben des Kupfersehlickers in Form einer metallischen Bleimatrix mit einem Gehalt an Kupfer- und Kupferverbindungseinschlüssen mit einer wässerigen Lösung von Ammoniumcarbonat und Ammoniumhydroxid zum Lösen des Kupfers aus dem Schlicker in Berührung bringt, wobei die Lösung zum Auslaugen vorzugsweise ferner Sulfationen enthält and das Molverhältnis von Carbonat zu Sulfat in der Lösung zum Auslaugen vorzugsweise 1 : 3 bis 3 : 1 beträgt.

Die resultierenden Lösungen enthalten merkliche Konzentrationen an Zink und Blei zusätzlich zum Kupfer. Das Kupfer kann danach in eine Lösung eines für Kupfer selektiven organischen Extraktionsmittels, insbesondere ein Extraktionsmittel vom Hydroxyoxim-Typ in einem Kohlenwasserstoff, wie Kerosin, übergeführt werden und danach aus dieser Extraktionsmittellösung mit einer verdünnten wässerigen Säure, wie Schwefelsäure, unter Bildung einer Kupfersalzlösung abgezogen werden. Die Lösung des Extraktionsmittels in Kerosin wird nachstehend als »organisches Lösungsmittel« bezeichnet.

Jedoch können während der Anreicherung des organischen Lösungsmittels wesentliche Mengen an Zink-, Blei- und Ammoniumionen vom organischen Lösungsmittel aufgenommen werden, wobei die jeweiligen Mengen vom Sulfat/Carbonat-Verhältnis und vom Verhältnis der tatsächlichen zur theoretischen Anreicherung mit Kupfer im organischen Lösungsmittel abhängen. Beim folgenden Abstreifvorgang werden Zink und Ammoniak gleichfalls von der wässerigen Säure aufgenommen, wodurch eine Kupfersalzlösung anfallt, die mit Zink, Ammoniak und Blei verunreinigt ist. Wenn Schwefelsäure zum Abstreifen verwendet wird, neigt das Blei dazu, als Sulfat an der Grenzfläche der organischen und wässerigen Phase auszufallen, wodurch die folgende Abtrennung dieser beiden Phasen erschwert wird.

Eine erste Wäsche des mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittels mit sehr verdünnter Schwefelsäure, entfernt im wesentlichen Zink und Ammoniak in die Waschlösung und fallt Bleisulfat aus, wobei Kupfer als einziges wesentliches Kation zurückbleibt, dus in die wässerige Phase abzuziehen ist, und wobei die wässerige Kupferlösung im wesentlichen zur Herstellung von Kathodenkupfer oder Kupfersalz verwendet wird.

Alternativ kann eine Wäsche mit einer verdünnten wässerigen Säure, deren Bleisalze im wesentlichen wasserlöslich sind, wie z. B. Salzsäure oder Salpetersäure, im wesentlichen die gesamten kationischen Verunreinigungen als gelöste Salze entfernen, wodurch das Problem einer Bleisulfatauslallung vermieden wird. Eine Verwendung dieser Säuren bedeutet jedoch, daß wesentliche Mengen an Säureanionen in die Lösung im organischen Lösungsmittel aufgenommen werden, so daß eine Wasserwäsche zum nachfolgenden Entfernen der Säureanionen erforderlich ist, damit die nachteiligen Einwirkungen dieser Anionen auf die nachfolgende elektrolytische Wiedergewinnung von Kupfer aus der Abstreiflösung vermieden werden.

Es ist daher erwünscht, soweit wie möglich die Anreicherung von verunreinigenden Kationen im organischen Lösungsmittel zu verhindern. Ein Weg dazu besteht darin, das organische Lösungsmittel mit so viel Kupfer wie möglich anzureichern, wobei noch eine klare Phasentrennung möglich ist. In der Praxis können etwa 0,3 g/l Kupfer für jeweils 1 % Volumen/Volumen des organischen Extraktionsmittcls in Kerosin angereichert werden, wobei Extraklionsmittel vom Ilydroxyoxim-Typ verwendet werden, wenn aus einer ammoniakaiischen Lösung angereichert wird. Datkirch

wird das Anreichern von Ammoniumkationen und anderen Kationen reduziert, jedoch nicht eliminiert; eine Wäsche mit verdünnter Säure ist immer noch erforderlich, um diese Kationen zu entfernen. Wenn jedoch das organische Lösungsmittel angereichert wird, treten zwei Phänomene auf, die nicht ganz verständlich sind. Zuerst wird eine Zwischenphase bzw. dritte Phase zwischen der organischen Phase und der wässerigen Phase beobachtet. Es handelt sich wahrscheinlich um einen Niederschlag, der feste Kupferoxime enthält, oder aber um eine unvollständige Phasenauftrennung. Zweitens tritt eine übermäßige Kupferüberführung in die wässerige Phase während der Wäsche mit der verdünnten wässerigen Säure ein. Dieses Phänomen geht oiTensichtlich in gewisser Hinsicht auf den Unterschied zwischen der Kupferanreicherung aus einer ammoniakalischen Lösung mit etwa 0,3 g/l für jeweils 1 % VoIumert/Volumen des Extraktionsmittels in Kerosin und der Kupferanreicherung aus einer Säurelösung mit etwa 0,27 g/l für jeweils 1 % Volumen/ Volumen bei einem pH-Wert von etwa 4 zurück. Auf diese Weise wird in einer Säurelösung das Anreicherungsvermögen des Lösungsmittels herabgesetzt, etwas Kupfer in der Waschstufe extrahiert und die Kupferanreicherung überschritten, bei der «ine klare Phasentrennung unter sauren Bedingungen erzielt wird. Es ist nicht bekannt, ob diese fehlende Abtrennung auf eine KupferkomplexausfaHung oder auf ein Inhibieren der Phasenauftrennung oder auf beides zurückgeht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Bildung dieser dritten Phase und auch die Überführung übermäßiger Mengen an Kupfer in die wässerige Waschsäurelösung aus der stark angereicherten Kuofcextraktionsmittellösung zu verhindern, um ene .dare Abtrennung der Phasen beim Anreichern des Extraktionsmittels zu erzielen.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren nach Patent 23 08 221 zum Extrahieren von Kupfer aus einer wässerigen ammoniakaüschen Auslauglösung vorgesehen, die vom Auslaugen von Kupferschiickcr herrührt und verunreinigende Kationen enthält, bei dem man die Auslauglösung mit einem für Kupfer selektiven organischen Lösungsmittel in Berührung bringt, das Kupfer in die organische Phase aulnimmt und danach das Kupfer aus der organischen Phase in eine wässerige Phase überführt; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Konzentration des Kupfers in der organischen Phase unter einen Wert herabsetzt, bei dem eine schlechte Phasenauftrennung unter sauren Bedingungen eintritt, und die organische Phase mit einer verdünnten Säure vor dem Überführen wäscht.

Die Kupferkonzentration wird vorzugsweise durch Verdünnen des mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittels mit etwas frischem organischen Lösungsmittel oder mit organischem Lösungsmittel herabgesetzt, dem zuvor das Kupfer entzogen wurde. So kann das Ausbleiben der Auftrennung der Phasen, das vorstehend erwähnt wurde, vermieden werden, wenn die Kupferkonzentration in dem mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittel mit im wesentlichen kupferfreiem organischem Lösungsmittel herabgesetzt wird, bevor das mit Kupfer angereicherte organische Lösungsmittel /um ersten Mal mit der wässerigen verdünnten Säurelösung in der Waschstufe in Berührung kommt.

Diel lenibset/ung der Kupferkon/eiitration u ird vorzugsweise dadurch erzielt, daß man das mit Kupfer angereicherte organische Lösungsmittel mit etwas organischem Lösungsmittel mischt, dem zuvor das Kupfer entzogen wurde. Zweckmäßigerweise kann eine s bestimmte Menge an organischem Losungsmittel, dem das Kupfer entzogen wurde, vom Ende der Abstreifstufe zum mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittel unmittelbar bevor das mit Kupfer angereicnerte Lösungsmittel mit der verdünnten Säure gewaschen wird im Kreislauf geführt werden.

Vorzugsweise wird die Kupferkonzentration im organischen Lösungsmittel um 5 bis 20%, insbesondere mindestens 10%, während der Verdünnungsstufe herabgesetzt.

ι.s Es ist unerwünscht, die Kupferkonzentration zu sehr herabzusetzen, da das Volumen des organischen Lösungsmittels und dementsprechend die Größe der Vorrichtung ohne entsprechenden Gewinn anwachsen. Es können etwa 0,5 bis 2 Volumenteile im Kreislauf

ίο geführtes organisches Lösungsmittel, dem das Kupfer entzogen wurde, zweckmäßigerweise je 10 Volumenteile des mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittels verwendet werden; diese Menge reicht aus, um die erforderliche Kupferverdunnung zu er-

2s zielen. Wenn man typischerweise Extraktionsmittel vom Hydioxyoxim-Typ als für Kupfer selektive organische Exlraktionsmittel verwendet, kann die Kupferkonzentration von etwa 0,3 g/l je I % Volumen/ Volumen Extraktionsmittel im Kerosin auf 0,25 bis

v> 0,27 g/l je 1 % Volumen/Volumen Extraktionsmittel im Kerosin herabgesetzt werden; diese Mengen reichen aus, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert.

Beispiel

Während eines 5tägigen Versuchsanlage-Versuchs unter Verwendung einer ammoniakaüschen Auslaugflüssigkeit, die vom Auslaugen von Kupferschlicker stammte und ein Extraktionsmittel vom Hydroxyoxim-Typ in Kerosin als für Kupfer selektives organisches Lösungsmittel verwendete, wurde ein Versuch zum vollen Anreichern von Kupfer im organischen Lösungsmittel zum Herabsetzen des Gehalts an verunreinigenden Kationen im Lösungsmittel und ferner zum Eliminieren von Nebenwirkungen infolge der hohen Kupferkonzentration im Lösungsmittel vorge-

so nommen, indem man eine Fraktion (10 oder 20 Volumen-%) der Gesamtmenge des organischen Lösungsmittels, das für die Extraktion verwendet wurde, unmittelbar zum Verdünnen des mit Kupfer angereicherten Lösungsmittels heranzog, und zwar unter Um-

ss gehen der Extraktionsstufe. Unter vollem Anreichern wird eine Anreicherung des Lösungsmittels mit der maximal möglichen Kupfermenge verstanden, d. h.

eine Sättigung des Lösungsmittels mit Kupfer.

Tabelle 1 zeigt, wie sich der Kupiergehalt der wässe-

fto rigen Waschlösung ändert, wenn sich der Zustand der Lösungsmittelextraktionsstufe vom ungesättigten zum gesättigten Zustand bei IO%iger Verdünnung und zum gesättigten Zustand ohne Verdünnung ändert. Tabelle 2 zeigt eine entsprechende Gruppe von Er-

(>s gebnissen bei 2()7<,iger Verdünnung. L-s wird die Konzentration des Kupfers in SAC (abgezogene bzw. ah gestreifte Ammoniumcarbonallösung) als MaB tür den (irad der Sättigungsanreichcrung verwendet.

Tabelle 1	Lösungs	g/l Cu im	g/l Cu in	u/i Cu in der	mg/i /n im	keine Sättigung
Versuch	mittel ("/„) zur	Lösungsmittel	S. A.C.	Wäsche	Lösungsmittel	Sättigung
	Verdünnung					Sättigung
	0	5,16	0,02	0,07	100	Sättigung
I	10	6,96	0,13	0,27	6	Sättigung
2	10	6,80	0,57	4,93	6
3	10	-	1,64	7,98
4	0	8,07	1,31	14,20	-
5
Tabelle 2	Lösungs	g/l Cu im	g/l Cu in	g/l Cu in der	mg/1 Zn im	keine Sättigung
Versuch	mittel l"i,l zur	Lösungsmitte'	S. A.C.	Wüsche	Lösungsmittel	Sättigung
	Verdünnung					Sättigung
	0	7,63	0,13	0.05	37	Sättiguni;
1	20	8,10	3.09	0,68	16
2	20	8,75	7,61	0.79	12
3	20	9,30	5,93	0,99	42
4

Tabelle 1 zciu. wie die Konzentrationen an Zink im für Kupier selektiven organischen Li sungsmiilei abnimmt, wenn man Kupfer im Lösungsmittel zusammen mit einer 10%igen Verdünnung des mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittels maximal anreichert.

Tabelle 2 zeigt, daß die Kupferüberführung in die Waschlösung wirksam durch eine 20%ige Verdünnung des mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittels im Vergleich mit der Kupferüberlührung in die Waschlösung im i'all einer 10%igen Lösung abnimmt. Die 20%ige Verdünnung eliminierte in der Praxis auch die Bildung von Teer in der Waschslufc.

Durch die vorstehenden Ergebnisse wird folgendes veranschaulicht:

1. I:inc hohe Kupferanreicherung im für Kupfer selektiven organischen Lösungsmittel führt /u einer geringen Zinkanreicherung im Lösungsmittel;

eine starke Kupferanreicherung im für Kupfer selektiven organischen Lösungsmittel kann zu einer übermäßigen Überführung von Kupfer in saure Lösungen infolge des Unterschieds zwischen der maximalen spezifischen Anreicherung von etwa 0,27 g/l Cu für 1% Volumen/Volumen lixtraktionsmittel unter sauren Bedingungen und etwa 0,30 g/l Cu für ummoniakalischc Bedingungen führen;

eine hohe Kupierkonzentration in SAC bedeutet eine volle Anreicherung, und das Zusammenfallen einer hohen Kupferkonzentration in SAC und in der Waschlösung zeigt unzweifelhaft eine volle Anreicherung an;

bei diesen Tests war eine 10%igc Verdünnung nicht ausreichend, um die Kupferkonzentration in der Waschlösung aul einen gewünschten Wert herabzusetzen; jedoch reichte eine 2()%ige Verdünnung tür diesen Zweck aus.

Claims

Patentansprüche:

I. Verfahren nach Patent 23 08 221 zum Extrahieren von Kupfer aus einer wässerigen ammoniakalischen Auslauglösung, die vom Auslaugen von Kupferschli'-ker herrührt und verunreinigende Kationen enthält, bei dem man die Auslauglösung mit einem für Kupfer selektiven organischen Lösungsmittel in Berührung bringt, das Kupfer in die organische Phase aufnimmt und danach das Kupfer aus der organischen Phase in eine wässerige Phase überführt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Konzentration des Kupfers in der organischen Phase unter einen Wert herabsetzt, bei dem eine schlechte Phasenauftrennung unter sauren Bedingungen eintritt, und die organische Phase mit einer verdünnten Säure vor dem Überführen wäscht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ;o zeichnet, daß man die Kupferkonzentration herabsetzt, indem man frisches für Kupfer selektives organisches Lösungsmittel mit dem mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittel mischt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 2s zeichnet, daß man die Kupferkonzentration herabsetzt, indem man organisches Lösungsmittel, aus dem zuvor das Kupfer entfernt wurde, mit dem mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittel mischt. \o
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine bestimmte Menge Lösungsmittel, aus dem das Kupfer entfernt wurde, von: Ende der Abstreifstufe im Kreislauf zum mit Kupier angereicherten organischen Lösungsmittel führt, ;·5 bevor man das mit Kupfer angereicherte Lösungsmittel mit verdünnter Säure wäscht.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Konzentration des Kupfers im organischen Lö- .p sungsmittel urn 5 bis 20% herabsetzt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Konzentration des Kupfers im organischen Lösungsmittel um mindestens 10% herabsetzt.