DE2851149A1

DE2851149A1 - Extraktionsverfahren

Info

Publication number: DE2851149A1
Application number: DE19782851149
Authority: DE
Inventors: Maurice James Cahalan; John Satyaprakash Rendall
Original assignee: RTL Contactor Holding SA
Current assignee: RTL Contactor Holding SA
Priority date: 1977-11-25
Filing date: 1978-11-25
Publication date: 1979-06-07
Also published as: ZA786587B; US4303620A; CA1106188A; ZM10078A1; AU524708B2; YU275878A; AR216559A1; DE2851149C2; BR7807732A; AU4188678A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Extraktion der Metall- und HichtmetallanteiIe aus Mineralen, sie bezieht sich insbesondere auf ein derartiges Verfahren zur Extraktion der metallischen Anteile von Metallerzen und -konzentraten«

Die Extraktion von Erzen und Konzentraten i-jird normalerweise durch Auswaschen mit einem Reagens, z. B„ einer anorganischen Säure vorgenommen,, um die enthaltenen metallischen Anteile in Metallsalze umzuvianäeln, öle in dem Reagens lösbar sind» Mach Entfernung der verbleibenden nichtlösliehen Feststoffe des Erzes oder des Konzentrats lassen sich dann die Metallanteile aus der flüssigen Phase extrahieren«

Es ist bekannt^ daß die Reaktionsgeschwindigkeit des Auswaschprozesses (leaching process) mit zunehmender Konzentration des Reaktionsproduktes =■ des Metallsalzes - abnimmt„ und daß die Reaktion ein Gleichgewicht erreicht, wenn eine gegebene Konzentration erreicht wird. Es ist daher üblicherweise nicht möglich, die gesamten Metallanteile auszuwaschen, und es muß daher entweder auf die Extraktion des restlichen Metalls versichtet werden, oder das Erz muß nach Entfernung des bisher erzeugten Reaktionsproduktes erneut behandelt werden. In beiden Fällen geht Ausbeute des Auswaschprozesses verloren=

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der herausgewaschene Stoff während des Auswaschprozesses ständig entfernt, so daß dieser Prozeß ohne wesentliches Absenken der

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Reaktionsgeschwindigkeit ablaufen kann^bis der größere Teil der ursprünglich in den metallhaltigen Materialien enthaltener: Anteile ausgewaschen ist.

Gemäß einer £.us£ührungsform der Erfindung wird ein Verfahren zvn Extrahieren mindestens eines Metall- oder Nichtmetallanteiis aus einem Mineral angegeben, weiches einen derartigen Anteil oder Anteile enthält,, wobei das Mineral mit einem flüssigen Reagens siar Reaktion gebracht wird* -air: den Kstali- oder Kichtsietallanteii oder -amteile während des Durchgangs einer Mischung aus dem Mineral und dem Reagens durch eine nontaktbehaadlungsvorrichtung in eins extrahisrbare Fora zu bringen j. wobei die 'Mischung während dissss Durchganges wiederholt fein verteilt durch eins Extraktionsinitte !strömung für den oder die Metallotler Nichtrit-r.IiantsilCsi Iiind^rdigsführt wird,, wobei das EKtraktionsmittsl ir.it den flüssiges Reagens im wsserjtlieäsn. :ticht Kischbar ist nnü eiae kleinere Dichte als das flüssige EsagsEis aufweist =

Obwohl die Erfindung vorwiegend bsira Extrahieren von Metallanteilsa Verwendung findet_? lassen sich ebenfalls nichtmetallische Anteils^ 2. B„ Phosphor aus Phosphaten,, Bor aus Boraten und Schwefel aus Sulfiden extrahieren=

Geir.äß einer anderen ivjbführungsform der Erfindung wird ein Verfahrsp. suiei E::trahieren mindestens eines Metallanteils aus eiHSiTi metallhaltigen Material angegeben,, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist₇ daß ein Schlamm aus cisra Mineral und eines flüssigen Äusv/aschreagens gebildet wird_P das auf den oder die Metallanteile la Mineral wirkt iind eine trennbare oder herauslösbare Foria des oder der Anteile ergibt, daß der Schlamm durch eine Kontaktbehandlungsvorrichtung hindurchgeschickt xtfird„ in

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der mindestens die Äusx-iaschreaktion abläuft, und in der der Schlamm verteilt durch einen Extraktionsmittelstrom für ctas oder die Metallanteile hindurchgeführt wird, daß eäas Extraktionsmittel mit dem Ausxfaschreagens nichtmischbar ist und eine kleinere Dichte als dieses Beagens besitzt, und daß der Extraktionsmittelstrom mit dem oder den enthaltenen Metallanteilen und ein das Reagens und restliche Festanteile enthaltende Ablaufstrom getrennt von der Kontaktbehandlungsvorrichtung abgesogen werden.

Der Schlamm und der Extraktionsmittelstrom laufen bevorzugt in gegensinniger Strömung durch die Kontaktbehänd lungsvor richtung hindurchοVorteilhafterweise besteht innerhalb der Kontaktbehandlungsvorrichtung eine Tendenz zur Ausbildung dreier getrennter Phasen, einer untersten Phase, die'aus Feststoffen besteht, welche in Kontakt mit dem Äuswaschreagens sind, eine mittlere Phase, in t-;elcher dieses Reagens vorherrscht und eine oberste Phase aus Extraktionsmittel . Die Phasen werden kontinuierlich !fahrend ihres Durchtritts durch die Kontaktbehandlungsvorrichtung in Kontakt miteinander gebracht, so daß der Äuswaschvorgang kontinuierlich stattfindet und das Extraktionsmittel wirksam das durch das Äuswaschreagens herausgewaschene Produkt entfernen kann. Der Schlammstrom und der Extraktionsmittelstrom können durch die Kontaktbehandlungsvorrichtung im wesentlichen horizontal hindurchlaufen, !fahrend Behälter innerhalb der Kontaktbehandlungsvorrichtung die Feststoffe wiederholt anheben und sie durch die Kontaktbehandlungsvorrichtung fallen lassen und das Extraktionsmittel wiederholt nach unten mitnehmen, so daß es anschließend aufwärts durch die Phase des Reagens, in der das herausgewaschene Produkt enthalten ist, hindurchwandern kann.

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Dem die Kontaktbshandlungsvorrichtung verlassenden, und die Metallanteile enthaltenden Kxtraktionsmittelstrcai können die I-letallanteile entzogen werden, und der ExtraktionsfflltteIstrom kann dann der Kontaktbehandlungsvorrichtung erneut zugeführt werden«. Der Entzug der Metalianteile läßt sich bevorzugt kontinuierlich in einer zweiten Kontaktbehandlungsvorrichtung vornehmen, die der ersten Kontaktbehandlungsvorrichtung ähnlich sein kann, und in der der Ξχ-traktionsini ttelstrosa und eine Elutionsflüssigkeit gegensinnig str&aen. Der von der zweiten Kontaktbehandlungsvorrichtung abgegebene Elutionsstrom kann dann derart weiterbehandelt werden, daß die Metallanteile ausfällen, anschließend kann der Elutionsstroia der zweiten Kontaktbehandlungsvorrichtung wieder zugeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren xdrd besonders vorteilhaft zur Extraktion von Uran und Kupfer aus Erzen und Konzentraten verwendet, es läßt sich jedoch auch zur Extraktion von anderen Metallanteilen, tfie z. B₀ Wickel, Kobalt, Vanadium, Zink, Molybdän, Mangan, Kadmium und Wolfram einsetzen« Das verwendete Aust-raschreagens hängt von dem zu bearbeitenden Erz oder Konzentrat ab, für Uran und Kupfer wird jedoch bevorzugt Schwefelsäure verwendet, die eine Konzentration aufweist, !-,reiche größer als 30% ist. Um eine vernünftig große Geschwindigkeit der Auswaschreaktion zu erhalten, wird die Temperatur der Materialien in der Kontaktbehandlungsvorrichtung auf einem über der Umgebungstemperatur liegenden Temperaturwert gehalten. Die Temperatur liegt gewöhnlicherweise zwischen 40° C und 100° C, sie kann jedoch 100° C überschreiten, wenn der Druck innerhalb der Kontaktbehandlungsvorrichtung über dem Luftdruck liegt.

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Das Verfahren wird normalerweise bei Luftdruck durchgeführt, es kann jedoch auch bei einem hohen Druck ablaufen, wenn das Verfahren dies zur Verwirklichung eines verbesserten Wirkungsgrades oder aus einem anderen Grund erfordert.

Das verwendete Extraktionsmittel hängt ebenfalls vom zu extrahierenden Metall ab, es besteht jedoch bevorzugt aus einem der folgenden drei Typen (oder aus einer Mischung dieser Typen)s Einem organischen Lösungsmittel für die Metallanteile, oder einem flüssigen oder teilchenförmigen Ionenaustauschharz, welches zum Herausholen der Metallanteile fähig ist, oder einem Chelatbildner für Metallanteile. Das Ssdzrakfcionsmifctel Scann also ein Älky 1-Phosphorsäure-Derivat, ein Älkylamin, ein Hydroxyoxim, ein Kationenaustausehsrhars, wie ζ. Β» die Karbonsäure- oder Sulfonsäaregruppen eat= haltende Harze,, oder ein Änionenaustauscherhars sein? xylenes eine schwach oder stark basische Funktionsgruppe, z. B. eine tertiäre Aminogruppe enthält:. Wenn das Extraktionsmittel ein Chelatbildner ist, kann der Extraktions= mittelstroKi aus dem Chelatbildner bestehen, der von einer Trägerflüssigkeit, z.B. Kerosin getragen wird, und sofern das Extraktionsmittel ein teilchenförmiges lonenaustauscherharz mit geringem Gewicht ist, besteht der Extraktionsstrom aus den Teilchen,die in einer Trägerflüssigkeit, z. B. verdünnter Schwefelsäure transportiert werden.

Das Extraktionsmittel kann ferner zwei oder mehrere verschiedene Konstituenten besitzen, die vom oben angegebenen Typ oder hiervon unterschiedlichem Typ sind? aus synergistischen Gründen oder zur gleichzeitigen Extraktion von mehr als einem Anteil wird bevorzugt mehr als ein !Constituent verwendet.

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Iir. folgenden wird ein Äusführungsbeispiei der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.«

Die Fig. zeigt ein Flußdiagramia des erfiactangsgemäSen Verfahrens.

Die folgende Beschreibung betrifft die Extraktion von uran aus Uranerzkonzentraten, durch geeignete Änderung der verschiedenen Reagentien lassen sich jedoch auch anäers geeignete Metalle, insbesondere die oben genannten Metalle rait äsw. erfindungsgeHiäßen Verfahren extrahieren»

Tt.3 csrhlsinsrts und gsmslilene Sr^koasentrst _s welches ir siner "l-gsrigszi 3ci>i£H53iorir. esrtrsiliierii werden soll? "."iirf. ~i"i Sch"v£fels£urs als Sx-suaschreageES bsi einer

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zLZ'JL iiorjiiriViisriich drehsnois EiEsr vorgeseiisn^ x-?elciie die Phasen iriiisrJacib der nontalitbshandluRgsvorrichtung 'aieder hclt miteinander in Kontakt bringen,, Dar SsIilanHE aus Ersf-23tstoffe~; und Äuswaschreagens ISisft kontinuierlich

d⁷;rch die ncntaktbehaKdlungsvorrichtusig Siinsäurch und wird ar. anderen Ende an der Leitung IS ausgegebea=

Ein ExtraktionsmitteIstroKs wird Mittels der Leitung 15 3.'2-I der Oberseite in die Konfcaktbshanälmigsvorrichtuiig eingegeben und läuft gegensinnig zum Schlai3sistrom durch die Eontaktbehandlungsvorriclitung hindurch und verläßt diese durch die Leitung 16. Das BsrtraktioBSMittel stellt ein selektives Lösungsmittel für die £2etallanteile im Schlansi dar und kommt von einer Extraktionsisittel-Äufberaitungseinhsit 19 her_ff der ein oder mehrere Extraktions-

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mittel zugeführt werden»

Das Extraktionsmittel ist mit dem Äuswaschreagens nicht·» mischbar und besitzt eine Dichte* die kleiner als diejenige des Äuswaschreagens ist. Die Materialien innerhalb der Kontaktbehandlungsvorrichtung bewegen sich folglich durch die Kontakthehandlungsvorrichtung in drei Phasen - in der untersten Phase, die aus den Festanteilen des Erzes besteht, welche mit dem Äuswaschreagens in Kontakt sindj, einer mittleren Phase aus Äusi-iaschreagensy und einer obersten Phase aus Extraktionsmitte i . Die rotierenden Eimer heben wiederholt die Feststoffe zusammen kit dem Heagens nach oben durch die Kontaktbehandlungsvorrichtung hindurch an und geben sie verteilt durch die Extraktionsmittel- und Seagensphasen ab. .Gleichzeitig wird das Extraktionsmittel nach unten gegen den Boden der Kontaktbehandlungsvorrichtung geführt und strömt durch die leagensphase aufwärts. Auf diese Art und Weise werden die Phasen miteinander in Kontakt gebracht, wodurch eine schnelle Reaktion ohne starke Durchrührung erfolgt»

Die Temperatur innerhalb der Kontaktbehandlungsvorrichtung wird auf eine für die Auswaschreaktion zwischen dem Erzkonzentrat und der Schwefelsäure optimale Temperatur, z. B. zwischen 50 bis 60° C gehalten,, und während sich der Schlamm durch die Kontaktbehandlungsvorrichtung hindurchbewegt,, erfolgt diese Reaktion fortschreitend , wodurch Uranylsulphat erzeugt wird, das in der Reagensphase in Lösung geht. Die wiederholte Kontaktierung der Reagensphase mit dem Extraktionsmittel bewirkt, daß die Metallanteile bei ihrer Erzeugung von dem Auswaschreagens extrahiert und weggeführt werden, so daß die Konzentration des herausgewaschenen Produkts, x^elches in Kontakt mit

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dem Auswaschreagens und den Erzfeststoffen ist, innerhalb der gesamten Kontaktbehandlungsvorrichtung auf einem kleinen Wert gehalten wird. Die Geschwindigkeit der Auswaschreaktion fällt somit nicht wesentlich ab, und die Entfernung der anfänglich in dem Erz enthaltenen Metallanteilen wird schneller und wirksamer vorgenommen, bevor die Peststoffe durch die Leitung 14 abgegeben werden. Mit dem Äuswaschreagens geht tfenig Extraktionsmittel verloren.

Die abgegebene Strömung in der Leitung 14, die vorwiegend aus den restlichen,, nicht löslichen Erzfeststoffen und aus Schwefelsäure besteht, wird in einem trichterförmigen Separator 17 behandelt, in dem sich die schwereren Teilchen setzen, die flüssige Phase wird dann in einem Feingut-Separator 18 behandelt und, falls erforderlich, nach Einstellung der Säurekonzentration in den Schlammaufbereiter 12 zurückgegeben. Die abgetrennten Feststoffe werden zusammen mit dem Feingut auf dem Separator 18 über die Leitung 20 abgegeben.

Der über die Leitung 16 von der Kontaktbehandlungsvorrichtung abgegebene, die Metallanteile enthaltende Extraktionsmitte Istrom wird zur Gewinnung der Metallanteile weiterbehandelt und dann über die Leitung 21 zur Einheit zurück in den Verfahrenszyklus gegeben. Der abgegebene Extraktionsmittelstrom wird gemäß der Figur einer zweiten Kontaktbehandlungsvorrichtung 22 zugeführt, die einen ähnlichen Aufbau wie die Kontaktbehandlungsvorrichtung 13 aufweisen kann, und durch welche der Extraktionsmittelstrom gegensinnig zu einer Strömung aus Elutionslösung fließt, welche über die Einlaßleitung 23 eingegeben wird? verwendet wird eine für diesen Zweck bekannte Elutionslösung, die bevorzugt eine Mineralsäure und/oder ein

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Säuresalz enthält- Der von den Metallanteilen befreite Extraktionsmittelstrom wird von der Kontaktbehandlungsvorrichtung abgegeben und kehrt über die Leitung 21 in den Verfahrenszyklus zurück, während der Elutionsstrosn über die Leitung 24 in ein Ausfällgefäß 25 geleitet wird, welches über die Leitung 26 Ammoniak zugeführt erhält. Die Metallanteile werden aus der Elutionsflüssigkeit ausgefällt und im Separator von dieser Lösung getrennt, anschließend wird die Elutionslösung nach einer geeigneten Einstellung der Salz- und/oder Säurekonzentration über die Leitung 23 zurückgeführt, und der metallhaltige Niederschlag wird zur weiteren Behandlung weggeführt«

Der in die Kontaktbehandlungsvorrichtung 13 eingeführte Extraktionsmittelstrom besteht für Uran aus einem organischen Lösungsmittel oder einem Chelatbildner, der in Kerosin getragen wird, oder aus einem lonenaustauscherharz in Form von Teilchen mit kleinem Gewichts, die in einer Trägerflüssigkeit, z. B₀ einer verdünnten Schwefelsäure getragen werdenο

Der aus der Kontaktbehandlungsvorrichtung 13 austretende Extraktionsmittelstrom muß eventuell vor dem.Eintritt in die Kontaktbehandlungsvorrichtung 22 behandelt werden. In den Fällen,in denen ein Ionenaustauscherharz als Extraktionsmittel verwendet wird, das in einem Trägerstrom aus Schwefelsäure getragen wird, wird z. B. die Strömung in der Leitung 16 an der Stelle 28 behandelt, um die Schwefelsäure durch Sieben zu entfernen, anschließend wird diese Strömung mit Wasser gewaschen.

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Claims

RTL CONTACTOR HOLDING S.Ä·, Terrassenweg 1Af CH - 6300 ZUG (Schweiz) Extraktionsverfahren ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Extrahieren mindestens eines Metalloder Nichtmetallanteils aus einem Mineral, welches einen derartigen Anteil oder Anteile enthält, wobei das Mineral mit einem flüssigen Reagens in Reaktion gebracht wird, um den oder die Metall- oder Nichtmetallanteile in eine extrahierbare Form zu bringen„ dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung aus dem Mineral und dem Reagens durch eine Kontaktbehandlungsvorrichtung hin= durchgeleitet wird, daß die Mischung xtfährend des Durchgangs durch die Kontaktbehandlungsvorrichtung liiederholt in einen Extraktionsmittelstrom für den oder die Metalloder Nichtmetallanteile verteilt wird, und daß das Extraktionsmittel im wesentlichen nicht mischbar mit dem flüssigen Reagens ist und eine kleinere Dichte als das flüssige Reagens aufweist.

WWR/gj

ORIGfNAL INSPHCTED

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2„ Verfahren zum Extrahieren mindestens eines Metallanteils aus einem metallhaltigen Mineral, bei dem ein Schlamm aus dem Mineral und einem flüssigen Äuswaschreagens gebildet wird, welches auf den oder die Metallanteile in dem Mineral einwirkt, um eine separierbare Form des oder der Metallanteile zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm durch eine Kontaktbehandlungsvorrichtung hindurchgeleitet wird, in der die Auswaschreaktion abläuft, und in der der Schlamm durch einen Extraktionsmittelstrom für den oder die Mstallantsile fein verteilt hindurchströmt,, daß das Extraktionsmifctel im wesentlichen nicht^mischbar mit dem Auswaschreagens ist und eine kleinere Dichte als das üuswc-schreagens besitzt , und daß der Extraktionsmittelstrcäi mit dem oder den eingefangenen Metallan= teilen nnü sin abfließender Strom aus dem Reagens und den restlichen Feststoffen separat von der Kontaktbshanilungsverrichtung abgesogen wird»

3. Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daC der octsr die Ketallanteile aus Uran, Kupfer _v Hiekel, Kobalt, TcirnadiuEy SInIt₁, Molybdän _r Mangan, Kadmium und Wolfram ausgewählt sind.

4. "/erfahren nach Anspruch 3^ dadurch gekennzeichnet, daß das der Ssitraktion unterworfene Mineral ein üran- und/oder Kupfer enthaltendes Erz oder Erzkonzentrat ist, und daß der oder die extrahierten Metallanteile aus Uran und Kupfer ausgewählt sind»

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätiswaschreagens Schwefelsäure mit einer Konzentration ist, die größer als 3OS ist=

So2o/Uoo

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Materials innerhalb der Kontaktbehandlungsvorrichtung zwischen 4O⁰C und 100⁰C liegt.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Extraktionsmittelstrom ein organisches Lösungsmittel für den oder die Metalloder Wichtmetallanteile, ein flüssiges oder teilchenförmiges lonenaustauscherharz, welches sich zum Einfangen des oder der Anteile eignet, und/oder einen Chelatbildner für den oder die Metall= oder Nichtmetallanteile enthält»

8ο Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Extraktionsmittelstrom ein Alkyl-PhosphorsMure-Derivat, ein Älkylamin oder ein Hydroxyoxim enthält.

9ο Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Extraktionsmittel ein Kathionenaustauscherharz mit Karbonsäure- oder SuIfonsäuregruppen, oder ein Änionenaustauscherharz mit einer tertiären Aminogruppe enthält.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die.Mischung aus dem Mineral und dem flüssigen Reagens und der Extraktionsmittelstrom gegensinnig durch die Kontaktbehandlungsvorrichtung hindurchströmt.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kontaktbehandlungsvorrichtung gebildeten Phasen kontinuierlich während

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ihres Durchgangs durch die Kontaktbehandlungsvorrichtung miteinander in Kontakt gebracht werden durch Gefäße innerhalb der Kontaictbehandlungsvorrichtung, die die Feststoffe wiederholt anheben und durch die Kontaktbehandlungsvorrichtung fallen lassen, und die wiederholt das Extraktionsmittel abt-zärts führen, damit es anschließend aufwärts strömen kann»

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche _r dadurch gekennzeichnet, daß der Extraktionsmittelstrom, der die eingefangenen Metall- oder Wichtmetallanteile enthält, aus der Kontaktbehandlungsvorrichtung abgezogen wird, von den Metall- oder Wichtmetallanteilen befreit wird und in den Verfahrenszyklus zurückgegeben wird.

13. Metall- oder Wichtmetallanteile, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Mineral durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 gewonnen werden.

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