DE3407049A1 - Process for the hydrometallurgical extraction of noble metals - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zur hydrometallurgischen Gewinnung von EdelmetallenProcess for the hydrometallurgical extraction of precious metals
Verfahren zur hydrometallurgischen Gewinnung van Edelmetallen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Edelmetallen aus Materialien, das anstelle der hochgiftigen Cyanide Thioharnstoff verwendet und zugleich die Verarbeitung von cyanidresistenten Erzen ermöglicht.Process for the hydrometallurgical extraction of precious metals The invention relates to a method for the extraction of precious metals from materials which uses thiourea instead of the highly toxic cyanide and at the same time the processing made possible by cyanide-resistant ores.
Die Reserven an hochgradigen und leicht zu verarbeitenden Gold- und Silbererzen nehmen weltweit immer mehr ab. Es werden daher große Anstrengungen unternommen, arme und schwierig zu behandelnde Materialien für die Edelmetallgewinnung nutzbar zu machen. Die niedrigen Wertinhalte der Ausgangsstoffe verlangen jedoch Verfahren, die mit niedrigen Kapital- und Betriebskosten bei geringem Energieeinsatz ein hohes Ausbringen der Metalle ermöglichen.The reserves of high grade and easily processed gold and Silver ores are decreasing more and more worldwide. Great efforts are therefore being made poor and difficult to treat materials can be used for precious metal extraction close. However, the low value content of the raw materials requires processes those with low capital and operating costs with low energy consumption a high one Allow the metals to be deposited.
In neueren Arbeiten wird daher darauf hingewiesen, daß bei Verwendung von Thioharnstoff als Reagenz anstelle von Cyaniden sehr kurze Laugungszeiten erreicht werden können. Hierbei wird mit sehr hohen Thioharnstoffkonzentrationen gearbeitet. So berichtet T. Groenewald in Hydrometallurgy 1 (1976), 277-290, daß bei Anwendung von 1,2 Mol Thioharnstoff (= 96 g/l) in der Laugungslösung das Gold innerhalb von einer Stunde extrahiert werden kann.In more recent work it is therefore pointed out that when using very short leaching times achieved by using thiourea as a reagent instead of cyanides can be. Very high thiourea concentrations are used here. T. Groenewald reports in Hydrometallurgy 1 (1976), 277-290 that when used of 1.2 mol of thiourea (= 96 g / l) in the leach solution the gold within one hour can be extracted.
C.K. Chen u.a. berichten in Hydrometallurgie 5 (1980), 207-212, daß die Auflösegeschwindigkeit von Gold und Silber in einer 1 %igen Thioharnstoff-Lösung mehr als 10 mal schneller verläuft als in einer 0,5 % Natriumcyanid enthaltenden Lösung. Schließlich erwähnt auch J. B. Hiskey in Proceedings from the 110 th AIME Meeting, Chicago, Februar 22-26, 1981, S. 87, daß im Goldlaugungsprozeß die optimale Konzentration der Thioharnstofflösung zwischen 80 bis 100 g/l liege.C.K. Chen et al. Report in Hydrometallurgie 5 (1980), 207-212 that the rate of dissolution of gold and silver in a 1% thiourea solution runs more than 10 times faster than in one containing 0.5% sodium cyanide Solution. Finally, J. B. Hiskey also mentions in Proceedings from the 110 th AIME Meeting, Chicago, February 22-26, 1981, pp. 87 that the gold leach process is optimal The concentration of the thiourea solution is between 80 and 100 g / l.
Durch die hohen Thioharnstoffkonzentrationen in den Lösungen und gleichzeitige Anwesenheit von Oxidationsmitteln müssen beträchtliche Thioharnstoffverluste in Kauf genommen werden, wodurch die Verfahren nur vereinzelt Eingang in die Technik der Goldlougung gefunden haben.Due to the high thiourea concentrations in the solutions and simultaneous The presence of oxidizing agents must result in substantial losses of thiourea This means that the process is only used sporadically in technology found the gold lounge.
Schließlich hatte sich bei der Edelmetallgewinnung die Haufenlaugung und das sogenannte Pulp-Verfahren eingeführt. Diese Verfahren verzichten auf eine Abtrennung der ausgelaugten Rückstände von der edelmetallhaltigen Lösung. Die Gewinnung der Edelmetalle erfolgt durch Adsorption an körnigen Adsorbentien wie Ionenaustauscher oder Aktivkohle, die direkt der Erzaufschlömmung (Pulp) zugesetzt werden. Die Abtrennung der mit den Edelmetallen beladenen Adsorbentien erfolgt durch einfaches Abfiltrieren mittels entsprechend weitmaschiger Gewebe, wodurch die beträchtlichen Kapital- und Betriebskosten fUr die Abtrennung des Erzrückstandes von der Lösung eingespart werden. Andererseits gehen mit der ausgelaugten Erztrübe alle eingetragenen Reagenzien verloren. Voraussetzung für die Anwendung von Pulpverfahren sind daher entweder geringe Reagenzkosten oder ein geringer Reogenzaufwand.After all, the heap leaching had turned out to be the case with the extraction of precious metals and introduced the so-called pulp process. These procedures dispense with one Separation of the leached residues from the precious metal-containing solution. The extraction of the precious metals occurs through adsorption on granular adsorbents such as ion exchangers or activated carbon, which is added directly to the ore pulp. The separation the adsorbents loaded with the precious metals are simply filtered off by means of appropriately wide-meshed fabrics, whereby the considerable capital and Operating costs for the Separation of the ore residue from the solution can be saved. On the other hand, with the leached ore slurry, all of the entered ones go Lost reagents. A prerequisite for the use of pulp processes are therefore either low reagent costs or low expenditure on reagents.
8ei der Edelmetallaugung mit Cyaniden haben sich die Pulpverfahren inzwischen weltweit durchgesetzt, da man mit geringen Reagenzkonzentrationen von z.B. 0,05 % Natriumcyanid wirtschaftlich arbeiten kann.When it comes to leaching precious metals with cyanides, the pulp process has proven its worth in the meantime established worldwide, since one with low reagent concentrations of e.g. 0.05% sodium cyanide can work economically.
Ein großer Nachteil der Cyanide besteht darin, daß nur ausgewählte Erztypen verarbeitet werden können. Diese mUssen frei von Cyaniciden sein, also Stoffen, die selbst in unerwünschter Weise Cyanide verbrauchen und diese der Edelmetallaugung entziehen. Ein Entzug von Cyanid ist aber gerade bei den Pulpverfahren, die ohnehin mit sehr niedrigen Reagenzkonzentrationen arbeiten, unzulässig, da damit die Grundvoraussetzung für ihre Wirtschaftlichkeit verloren geht, wenn größere Cyanidmengen verbraucht werden.A major disadvantage of cyanides is that only selected ones Ore types can be processed. These must be free of cyanicides, so Substances that undesirably consume cyanides themselves and these of the precious metal suction revoke. A withdrawal of cyanide is especially in the pulp process, which is anyway Working with very low reagent concentrations is not permitted, as this is the basic requirement for their economic viability is lost when larger amounts of cyanide are consumed will.
Die vorgenannten Schwierigkeiten können durch die Verwendung von Thioharnstoff überwunden werden, da dieser weit weniger anfällig gegen die wesentlichen Cyanicide wie Kupfer, Arsen, Zink u.a. ist als die Cyanide und außerdem den Vorteil der höheren Lösegeschwindigkeit fUr die Edelmetalle besitzt.The aforementioned difficulties can be overcome with the use of thiourea be overcome as this is far less susceptible to the essential cyanicides such as copper, arsenic, zinc and others than the cyanides and also have the advantage of higher ones Dissolving speed for the precious metals.
Trotz dieser unbestreitbaren Vorteile wird Thioharnstoff in der Praxis bisher nur in Ausnahmefällen angewandt. Die Ursache liegt in seiner Oxidationsempfindlichkeit, wos zu hohen Reagenzverbräuchen und geringen Edelmetallausbeuten führt.Despite these undeniable advantages, thiourea is used in practice so far only used in exceptional cases. The cause lies in its sensitivity to oxidation, which leads to high reagent consumption and low precious metal yields.
Ausgelöst wurden diese Fehlschläge durch die bisherige Konzeption mit immer höheren Reagenzkonzentrationen die Ausbeute an Edelmetallen steigern zu wollen. Hierbei wurde oft das Gegenteil erreicht, da mit steigender Konzentration der chemisch bedingte Verbrauch an Thioharnstoff noch beschleunigt wurde.These failures were triggered by the previous concept the yield of precious metals increases with ever higher reagent concentrations want. The opposite was often achieved here, because with increasing concentration the chemical consumption of thiourea was accelerated.
Die den Reagenzverlust bewirkende Oxidation des Thioharnstoffs erfolgt in mehreren Stufen. Als letzter Reaktionsschritt wird Elementarschwefel frei, der zur Passivierung des Laugungsguts führt.The oxidation of the thiourea causing the loss of reagent takes place in several stages. Elemental sulfur is released as the last reaction step, the leads to passivation of the leachate.
Es wurde nun versucht, durch Einhaltung sehr niedriger Oxidationspontentiale von < 160 mV den Reagenzverlust in Grenzen zu halten.Attempts have now been made by maintaining very low oxidation potentials of <160 mV to keep the reagent loss within limits.
Hierdurch wurde jedoch die Lösegeschwindigkeit für die Edelmetalle so stark herabgesetzt, daß sehr hohe Reagenzkonzentrationen angewendet werden mußten, um befriedigende Raum-Zeit-Ausbeuten zu erhalten. Hohe Reagenzkonzentrationen bedeuten jedoch zwangsläufig hohe Verbröuche bzw. erfordern zusätzliche Investitionen für Anlagen und Verfahren zur Rückgewinnung des Reagens aus der Laugungsflüssigkeit.However, this increased the rate of dissolution for the precious metals reduced so much that very high reagent concentrations had to be used, in order to obtain satisfactory space-time yields. High reagent concentrations mean however, inevitably high consumption or require additional investments for Installations and methods for recovering the reagent from the leaching liquid.
Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zur hydrometallurgischen Gewinnung von Edelmetallen zu entwickeln, das die geschilderten Nachteile nicht besitzt, sondern bei wirtschaftlich tragbaren Reagenzverlusten zu hohen Edelmetallausbeuten führt.It was therefore the task of a method for hydrometallurgical To develop extraction of precious metals that does not have the disadvantages described possesses, but with economically acceptable reagent losses to high noble metal yields leads.
Gelöst wird diese Aufgabe durch Behandlung des Einsatzmaterials mit Thioharnstoff in wäßrigem sauren Medium, wobei die Laugungslösung 0,01 bis 7 g/l Thioharnstoff in wenigstens teilweise oxidierter Form enthält, so daß sich ein Redoxpotential von 250 bis 500 mV gegen die Ag/AgCl-Elektrode einstellt.This problem is solved by treating the feedstock with Thiourea in an aqueous acidic medium, the leaching solution being 0.01 to 7 g / l Contains thiourea in at least partially oxidized form, so that there is a redox potential set from 250 to 500 mV against the Ag / AgCl electrode.
Es war völlig Uberraschend, daß große Lösungsgeschwindigkeiten fUr die Edelmetalle auch durch sehr niedrige Thioharnstoffkonzentrationen in der Reagenziösung von 0,01 bis 7 g/l, vorzugsweise von 50 mg/l bis 2500 mg/l, besonders bevorzugt von 100 mg/l bis 1500 mg/l erreicht werden, wenn bestimmte Bedingungen eingehalten werden. So sollten bevorzugt 10 bis 90 Gew.- des in der Lösung vorliegenden Thioharnstoffs in oxidierter Form vorliegen. Infolge der geringen Reagenzkonzentration sind diese Lösungen Uber Tage hinweg stabil, ohne daß es zum Wirkungsverlust oder zur schädlichen Ausscheidung von Schwefel kommt.It was completely surprising that high dissolution rates for the precious metals also through very low thiourea concentrations in the reagent solution from 0.01 to 7 g / l, preferably from 50 mg / l to 2500 mg / l, particularly preferred from 100 mg / l to 1500 mg / l can be achieved if certain conditions are met will. Thus, 10 to 90% by weight of the thiourea present in the solution should preferably be used are in oxidized form. Due to the low reagent concentration, these are Solutions stable for days without any loss of effectiveness or damage Excretion of sulfur comes.
Die Oxidation des Thioharnstoffs wird im Laufe des Laugungsprozesses durch den Einfluß des Luftsauerstoffs, durch die Anwesenheit von Eisen Ionen oder durch gezielte Zugabe geringer Mengen von Salpetersäure, Wasserstoffperoxid, Chlor o.a. Oxidationsmittel bewirkt.The oxidation of the thiourea occurs in the course of the leaching process by the influence of atmospheric oxygen, by the presence of iron ions or through the targeted addition of small amounts of nitric acid, hydrogen peroxide, chlorine o.a. causes oxidizing agent.
Das Optimum des oxidierten Zustandes des Thioharnstoffs wird analytisch überwacht und vorzugsweise auf 40 bis 60 g eingestellt.The optimum of the oxidized state of the thiourea becomes analytical monitored and preferably adjusted to 40 to 60 g.
Derart teiloxidierte Lösungen weisen hohe Redoxpotentiale von 250 bis 500 mV auf und besitzen hohe Lösegeschwindigkeiten mit Werten bis zum Zehnfachen verglichen mit mäßig oder nicht oxidierten Lösungen mit entsprechend niedrigem Redoxpotential. Darüber hinaus sind solche hochaktiven Lösungen über Tage hinweg stabil. Durch Zugabe dosierter Mengen an Reduktionsmittel, wobei vorzugsweise Schwefeldioxid in Form von Sulfiten verwendet wird, kann der Stabilitätszeitraum weiter ausgedehnt werden, indem der oxidierte Thioharnstoff dadurch partiell in das Ausgangsreagenz rückreduziert wird.Such partially oxidized solutions have high redox potentials of 250 up to 500 mV and have high dissolution speeds with values up to ten times compared to moderately or non-oxidized solutions with a correspondingly low redox potential. In addition, such highly active solutions are stable for days. By adding metered amounts of reducing agent, preferably sulfur dioxide in the form is used by sulphites, the stability period can be extended further, by partially reducing the oxidized thiourea back into the starting reagent will.
Der Laugungsprozeß wird etwa bei Umgebungstemperatur oder erhöhter Temperatur durchgeführt. Die Lösegeschwindigkeit steigt stark an, wenn die Temperatur angehoben wird.The leaching process is around ambient temperature or higher Temperature carried out. The rate of dissolution increases sharply when the temperature is raised.
Als weitere Voraussetzung zur erfindungsgemößen Anwendung sehr geringer Thioharnstoffkon:entrationen bei der Edelmetallaugung ist es erforderlich bzw. zweckmäßig die Adsorption der gelaugten Edelmetalle in der Aufschlämmung des Laugungsgutes vorzunehmen. Hierzu werden körnige Adsorptionsmittel wie stark saure anorganische oder organische Kationenaustauscher, Aktivkohle oder Ionenaustauscher vom Thioltyp der Aufschlämmung vor, während oder nach der Laugung zugesetzt. Bevorzugt werden die Adsorbentien der Materialschlämme vor oder wöhrend des Laugungsvorganges zugegeben und nach Beendigung des Adsorptionsvorganges einfach über ein weitmaschiges Sieb, das die mehifeine Materialschlömme passieren läßt, abgetrennt.As a further prerequisite for the application according to the invention, very low Thiourea concentrations in precious metal leaching are necessary or appropriate the adsorption of the leached noble metals in the slurry of the leached material to undertake. For this purpose, granular adsorbents such as strongly acidic inorganic ones are used or organic cation exchangers, activated carbon or ion exchangers of the thiol type added to the slurry before, during or after the leaching. To be favoured the adsorbents are added to the material sludge before or during the leaching process and after the end of the adsorption process simply over a wide-meshed sieve, that allows the multiple material slurry to pass through, separated.
Bei Einhaltung dieser Bedingungen kann die Edelmetallausbeute erheblich gesteigert werden, wobei relativ kurze Laugungszeiten erforderlich sind. Auch die Edelmetallgehalte weniger gut löslicher komplex zusammengesetzter Erze oder anderer Materialien sind auf diese Weise der Laugung zugänglich.If these conditions are observed, the precious metal yield can be considerable can be increased, relatively short leaching times are required. Also the Precious metal content of less readily soluble ores with a complex composition or others In this way, materials can be leached.
Die Abtrennung des Edelmetalls von dem Adsorptionsmittel wird nach bekannten Verfahren vorgenommen, wie z.B. Elution mit konzentrierter Thioharnstofflösung mit anschließender Elektrolyse oder Zementation des Edelmetalls oder Verbrennen des Adsorptionsmittels.The separation of the noble metal from the adsorbent is after known methods such as elution with concentrated thiourea solution with subsequent electrolysis or cementation of the precious metal or incineration of the adsorbent.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern ohne sie dadurch zu beschränken.The following examples are intended to explain the invention in more detail without thereby restricting them.
Beispiel 1 1 kg eines auf < 100 zum aufgemahlenen Golderzes mit einem Gehalt von 1,5 g/t Gold wurde zunächst mit 1,4 1 Wasser angerührt. Hinzugefügt wurden 100 ml einer Mischung aus 0,5 g Thioharnstoff, 3,5 g Eisen-Ill-Sulfat mit 22,4 % dreiwertigem Eisen sowie 4,5 g Schwefelsäure.Example 1 1 kg of gold ore ground to <100 to a content of 1.5 g / t gold was initially mixed with 1.4 l of water. Added 100 ml of a mixture of 0.5 g of thiourea and 3.5 g of iron (III) sulfate were added 22.4% trivalent iron and 4.5 g sulfuric acid.
0 Diese Mischung hatte 20 Minuten bei 40 ° C reagiert, wobei ca 50 % des Thioharnstoffs oxidiert wurden. Nach der Vereinigung der beiden Mischungen wurde die saure Suspension weitergerührt. 0 This mixture had reacted for 20 minutes at 40 ° C, with approx % of the thiourea was oxidized. After the union of the two mixtures the acidic suspension was stirred further.
Nach 1 Stunde hotten sich bereits Uber 95 % des im Erz vorhandenen Goldes gelöst. Zur Erzaufschldmmung wurden nun 3 g eines handelsüblichen Thiolharzes (IMAC GT 73, Fa. Duolite) gegeben. Während der folgenden Stunde sank der Goldgehalt in der Lösungsphase von ursprUnglich 1 auf ca. 0,05 mg/l'verursacht durch die Goldadsorption am Thiolharz. Die Abtrennung der ausgelaugten Erztrübe vom Thiolharz erfolgte durch Absieben über ein Gewebe mit 0,2 mm Maschenweite.After 1 hour, over 95% of that in the ore was already hot Gold solved. 3 g of a commercially available thiol resin were then used to suspend the ore (IMAC GT 73, Duolite). During the following hour the gold content fell in the solution phase from originally 1 to approx. 0.05 mg / l 'caused by gold adsorption on the thiol resin. The leached ore pulp was separated off from the thiol resin Sieving over a fabric with a mesh size of 0.2 mm.
Das Thiolharz kann anschließend für mehrere weitere Ansätze der gleichen Art verwendet oder regeneriert werden. Als wirkungsvolles Elutionsmittel erwies sich warme, konzentrierte Thioharnstofflösung.The thiol resin can then be used for several other approaches of the same Kind be used or regenerated. Proven to be a powerful eluent warm, concentrated thiourea solution.
Im vorliegenden Fall genügten zur praktisch vollständigen Elution 50 ml einer 5 %igen Thioharnstofflösung von 60 ° C, die sich dabei auf ca. 29 mg/l Gold anreicherte, was einer Gesamtausbeute von 97 % Gold entspricht. Das Edelmetall kann hieraus nach dem iiblichen Verfahren durch Elektrolyse oder Zementation mit unedlen Metallen gewonnen werden.In the present case it was sufficient for practically complete elution 50 ml of a 5% thiourea solution at 60 ° C, which is about 29 mg / l Gold enriched for a total recovery of 97% gold. The precious metal can be obtained from this by the usual method by electrolysis or cementation base metals are obtained.
In einer alternativen Verfahrensweise kann das als Adsorptionsmittel benutzte Ionenaustauscher-Harz nach mehrfacher Verwendung auch verbrannt werden, wobei sich das Edelmetall in der Asche ansammelt.In an alternative procedure, this can be used as an adsorbent used ion exchange resin can also be burned after repeated use, the precious metal accumulating in the ashes.
In einem Parallelversuch wurden die angegebenen Reagenzien ohne Vorreaktion direkt der Erzaufschlömmung zugegeben. Es zeigte sich, daß zur gleichwertigen Goldausbeute ueber 2 Stunden, also mehr als das Doppelte an Zeit, nötig waren.In a parallel experiment, the reagents indicated were used without any preliminary reaction added directly to the ore slurry. It was found that the gold yield was equivalent More than 2 hours, more than double the time, were necessary.
Beispiel 2 In diesem Beispiel kam ein eisenoxidhaltiger Staub mit 118 g/t Silber zum Einsatz. In 1,5 l Wasser wurden 0,5 kg des Materials eingerührt; wurde die Aufschlommung;aúf 35 ° C erwärmt und mit Hilfe von Schwefelsäure ständig bei einem pH-Wert von ca.2 gehalten. An dieser Stelle erfolgte bereits die Zugabe von 10 g eines stork sauren Kationenaustauschers (Amberlite 252), um das bei der anschließenden Laugung in Lösung gehende Silber zu adsorbieren.Example 2 In this example a dust containing iron oxide came along 118 g / t silver was used. 0.5 kg of the material was stirred into 1.5 l of water; the slurry was heated to 35 ° C and constantly with the help of sulfuric acid kept at a pH of about 2. At this point the addition already took place of 10 g of a stork acidic cation exchanger (Amberlite 252) to reduce the subsequent leaching to adsorb the silver going into solution.
Hierfür wurden 1,5 g Thioharnstoff, gelöst in 20 ml H20 zugegeben.For this, 1.5 g of thiourea dissolved in 20 ml of H20 were added.
Gleichzeitig erfolgte die kontinuierliche Eindosierung einer konzentrierten Natriumpyrosulfitlösung mit einem Gehalt von 120 g/l Na2S205 in einer Menge von 8 ml/h, um das Oxidationspotential der Lösung auf 350 mV einzustellen.At the same time the continuous metering in of a concentrated one took place Sodium pyrosulphite solution with a content of 120 g / l Na2S205 in an amount of 8 ml / h to adjust the oxidation potential of the solution to 350 mV.
Bereits nach 30 min war praktisch der gesamte Silbergehalt des Einsatzmaterials aufgelöst und vom Ionenaustauschharz adsorbiert worden.Already after 30 minutes there was practically the entire silver content of the feed dissolved and adsorbed by the ion exchange resin.
Die Trennung des Harzes vom Laugungsrückstond erfolgte durch Absieben über ein Gewebe von 0,2 mm Maschenweite.The resin was separated from the leach residue by sieving over a fabric with a mesh size of 0.2 mm.
0 Das Harz wurde anschließend mit 200 ml 1 M Schwefelsäure bei 60 ° C regeneriert und der erneuten Verwendung zugeführt. Der Gehalt von 525 mg/l Silber in der Schwefelsäure entspricht einer Ausbeute von 89 %. Zum Ausbringen des Silbers aus der sauren Lösung können bekannte Techniken wie z.B. die Fällung als Sulfid Verwendung finden. 0 The resin was then treated with 200 ml of 1 M sulfuric acid at 60 ° C regenerated and recycled. The content of 525 mg / l silver in sulfuric acid corresponds to a yield of 89%. To bring out the silver Known techniques such as precipitation as sulfide can be used from the acidic solution Find use.
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FR2626007A1 (en) * | 1988-01-19 | 1989-07-21 | Sueddeutsche Kalkstickstoff | AGENTS FOR THE ELUTION OF PRECIOUS ADSORBED THIOUREE-METAL COMPLEXES ON ACTIVE CHARCOAL AND METHODS FOR OBTAINING PRECIOUS METALS |
DE19715319C2 (en) * | 1997-04-04 | 2001-03-01 | Werner Fabian | Three-stage hydrometallurgical process for the metal separation of electronic waste, in particular from printed circuit boards and metal-containing plastic residues |
Also Published As
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AU3921985A (en) | 1985-10-31 |
ZW2985A1 (en) | 1985-09-04 |
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Legal Events
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8141 | Disposal/no request for examination |