DE4122895C1

DE4122895C1 -

Info

Publication number: DE4122895C1
Application number: DE19914122895
Authority: DE
Inventors: Gurudas Dr. 3555 Fronhausen De Samant; Arno Dr. 6392 Neu-Anspach De Fitting; Bodo 6000 Frankfurt De Peinemann; Hans 6234 Hattersheim De Kofalck
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: MG Technologies AG
Priority date: 1991-07-11
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 1992-12-03
Anticipated expiration: 2011-07-12

Description

Refraktäre Golderze sind solche Erze, die sich nicht direkt mit NaCN laugen lassen und als Goldträger Arsenopyrite oder Pyrite mit mehr oder weniger organischem Kohlenstoff haben. Sie haben einen relativ niedrigen Goldgehalt. Der Arsengehalt liegt etwa zwischen 0,01 bis 2%. Für solche Erze ist vor der Cyanidlaugung eine möglichst vollständige Austreibung und Einbindung des Arsengehalts sowie eine möglichst vollständige Oxidation des Schwefel- und Kohlenstoffgehaltes erforderlich. Diese Oxidation erfolgt durch Röstung mit sauerstoffhaltigen Gasen. Bei der Röstung besteht jedoch die Gefahr, daß die durch die Oxidation und Verflüchtigung von Schwefel, Kohlenstoff und Arsen in den Erzkörnern gebildeten Poren durch Bildung von Eisenarsenaten auf der Oberfläche der Erzkörner wieder blockiert werden. Diese Arsenatbildung erfolgt unter oxidierenden Bedingungen zwischen dem Eisenanteil der Erzkörner und ausgetriebenem Arsen bzw. Arsenoxiden. Dadurch wird das Goldausbringen bei der Cyanidlaugung verschlechtert und ein höherer Cyanidverbrauch verursacht. Wenn zur Vermeidung dieser Eisenarsenatbildung die Röstung mit geringerem Sauerstoffpartialdruck erfolgt, wird der vorhandene Kohlenstoff nicht entfernt, was ebenfalls bei der Cyanidlaugung zu höheren Cyanidverbrauchen führt und die Goldausbeute verschlechtert. Außerdem ergeben sich Deponieprobleme für die aus dem Röstgas abgeschiedenen, Arsenverbindungen enthaltenden Feststoffe, oder es ist eine aufwendige Verarbeitung erforderlich. Auch bei einer zweistufigen Röstung, bei der in der ersten Stufe unter geringem Sauerstoffpartialdruck das Arsen verflüchtigt wird, aus dem Abgas die Feststoffe oberhalb der Sublimationstemperatur abgeschieden werden, dann das Gas zur Arsenatabscheidung gekühlt wird, und das Röstprodukt der ersten Stufe in einer zweiten Stufe unter höherem Sauerstoffpartialdruck geröstet wird, treten Deponieprobleme für die arsenhaltigen Feststoffe auf bzw. erfordern eine aufwendige Verarbeitung.

Aus der EP-PS 128 887 ist bekannt, sulfidische Konzentrate mit einer mittleren Korngröße <1 mm, die Kupfer und Edelmetalle als Wertmetall sowie Arsen als Verunreinigung enthalten, in einer zirkulierenden Wirbelschicht bei einem Sauerstoffpotential von 10^-14 bis 10^-16 at und bei niedrigen Temperaturen, welche die Aufspaltungs- oder Zersetzungstemperaturen übersteigen, zu rösten und das Arsen zu verflüchtigen. Aus der aus dem Wirbelschichtreaktor ausgetragenen Suspension wird der größte Teil des Feststoffes bei gleichen Bedingungen in einem Heißzyklon abgeschieden und wieder in den Wirbelschichtreaktor zurückgeführt. Aus dem Gas wird weiterer Feststoff in einem Zyklon entfernt. Nach einer evtl. Feinreinigung in einer elektrostatischen Reinigung wird das Abgas in den Kamin geleitet. Das Röstgut aus der zirkulierenden Wirbelschicht und evtl. im zweiten Zyklon abgeschiedener Feststoff werden in eine klassische Wirbelschicht geleitet, wo bei erhöhtem Sauerstoffpotential der vorhandene Schwefel abgeröstet wird. Die im Abgas der zirkulierenden Wirbelschicht enthaltenen Arsenoxide werden bei Unterschreitung der Sublimationstemperatur mit den restlichen Feststoffen gemeinsam abgeschieden. Außerdem kann dieses Gas verflüchtigten Schwefel enthalten.

Aus der DE-PS 15 83 184 ist ein Verfahren zur Entfernung von Arsen aus Eisenerzen und Pyritabbränden bekannt, bei dem die Erze mit Kalziumoxid oder Kalziumcarbonat in einer Menge von 0,5 bis 5% als Kalzium bezogen auf das Gewicht des Erzes gemischt und auf 800 bis 1000°C in oxidierender Atmosphäre erhitzt werden. Dabei wird das Arsen in den feinkörnigen Fraktionen konzentriert. Diese werden von der gröberen Fraktion getrennt und aus ihnen das Arsen mit Säuren ausgelaugt. In der Schilderung des bekannten Standes der Technik wird die Zugabe von Oxiden, Hydroxiden und verschiedenen Salzen von Alkali- und Erdalkalimetallen beim Pyritrösten beschrieben, die mit dem Arsengehalt des Erzes entsprechende Arsenate bilden können, die in Wasser löslich sind. Die Wirkung dieser Zusätze in der Röststufe ist durch die Bildung der entsprechenden Sulfate beschränkt, da diese im Hinblick auf eine Arsenfixierung beinahe vollständig inaktiv sind. Bei der Zugabe dieser Stoffe zu Pyritabbränden in oxidierender Atmosphäre bei 500 bis 900°C werden Arsenate gebildet, die mit Salz- oder Säurelösungen ausgelaugt werden. Die Arsenate sind nicht deponierbar, und bei der Laugung fällt eine arsenhaltige Lösung an, die praktisch nicht zu entsorgen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, refraktäre Golderze oder Golderzkonzentrate so zu rösten, daß bei der Cyanidlaugung ein hohes Goldausbringen bei geringem Cyanidverbrauch erzielt wird, und die das Arsen enthaltenden Feststoffe in wirtschaftlicher Weise entsorgt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Rösten refraktärer Golderze oder Golderzkonzentrate, in dem die Röstung erfolgt

a) bei Temperaturen von 450 bis 900°C unterhalb der Bildungstemperatur von schmelzflüssiger Phase,
b) in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre mit mindestens 1% Sauerstoff,
c) in Gegenwart und/oder unter Zusatz von einem oder mehreren Stoffen aus der Gruppe von freien Oxiden, Carbonaten, Sulfaten, Hydroxiden, Chloriden von Kalzium, Magnesium, Eisen, Barium oder von Pyrit in einer überstöchiometrischen Menge bezogen auf die zur Bildung stabiler Arsenate erforderlichen Menge,
d) in Gegenwart von Wasserdampf, und
e) das SO₂-haltige Abgas einer Reinigung zugeführt wird.

Die Erze oder Konzentrate können einen Arsengehalt bis zu etwa 1% enthalten. Die Röstung kann in einer zirkulierenden Wirbelschicht, einer stationären Wirbelschicht mit definierter Bettoberfläche, einem Drehrohrofen oder einem Etagenofen erfolgen. Die Bildungstemperatur schmelzflüssiger Phase ist abhängig von der Zusammensetzung des Erzes. Die Prozentangaben bei den Gasen erfolgen in Volumenprozent. Der Sauerstoffgehalt des eingeleiteten Gases wird bei geringem Arsengehalt höher eingestellt. Die Reaktionstemperatur wird durch Einleitung von heißen Gasen und/oder durch Brennstoffzusatz erzielt. Wenn Brennstoff zugesetzt wird, muß die zur Verbrennung erforderliche Sauerstoffmenge zusätzlich zugesetzt werden. Bei niedrigen Reaktionstemperaturen wird die notwendige Wärme durch Einleiten entsprechend heißer Gase und/oder Vorwärmung der Einsatzstoffe eingebracht. Der Ausdruck "freie Oxide" im Merkmal c) bedeutet, daß diese Stoffe nicht an Arsen oder Schwefel gebunden vorliegen, sondern in freier Form. Wenn Kalzium und Magnesium als Carbonate in entsprechender Menge in freier Form bereits im Erz vorliegen, dann ist ein Zusatz dieser Stoffe nicht erforderlich. Bei Anwesenheit von Eisenverbindungen, selbst bei hohem Überschuß, ist immer ein Zusatz erforderlich, da das Eisen stets zum größten Teil an Arsen oder Schwefel gebunden ist. Als Zusatzstoffe können Abfallprodukte wie z. B. Rotschlamm aus der Aluminiumindustrie, Filtersalze und Abfallgips verwendet werden. Besonders geeignet sind Sulfate. Vorzugsweise wird in jedem Fall ein Zusatz vorgenommen, damit diese Verbindungen in unmittelbarer Nähe der Erzkörner vorhanden sind und aus den Erzkörnern verdampftes Arsen sofort abbinden können.

Unter dem Ausdruck "stabile Arsenate" sind solche Arsenate zu verstehen, die nur geringe Löslichkeit in Regenwasser haben. Mit steigendem Sauerstoffpartialdruck bei der Röstung nimmt die Löslichkeit dieser Arsenate ab. Das für den Wasserdampf erforderliche Wasser kann durch entsprechende Dampfzugabe, durch Feuchtigkeit oder Kristallwasser in den Zusatzstoffen oder im Erz in den Reaktor eingebracht werden. Das SO₂-haltige Abgas wird je nach SO₂-Gehalt einer Verarbeitung auf Schwefelsäure oder einer Entfernung des SO₂-Gehaltes durch eine Wäsche zugeführt oder der SO₂-Gehalt wird verflüssigt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß ein Röstprodukt erzeugt wird, das eine sehr gute Laugbarkeit mit hohem Goldausbringen unter geringem Cyanidverbrauch ermöglicht, und daß das Arsen in Form stabiler Arsenate gebunden wird, die bei der Laugung nicht stören und die eine so geringe Löslichkeit in Regenwasser haben, daß sie ohne besondere Vorkehrungen deponiert werden können.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß der Röstung gemäß a) bis d) eine erste Röststufe vorgeschaltet wird und die Röstung in der ersten Röststufe bei Temperaturen von 450 bis 900°C unterhalb der Bildungstemperatur von schmelzflüssiger Phase und in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt unter 1% erfolgt. Die zweistufige Röstung ist bei Erzen mit einem Arsengehalt über etwa 1% erforderlich, kann aber auch bei Erzen mit niedrigerem Arsengehalt angewendet werden. Die Zusatzstoffe gemäß c) und der Wasserdampf gemäß d) müssen in der ersten Röststufe nicht vorhanden sein, sie werden jedoch vorzugsweise bereits in der ersten Röststufe zugegeben. Die zweistufige Röstung ermöglicht auch bei Erzen mit einem Arsengehalt von etwa 1 bis 2% die Erzielung der oben geschilderten Vorteile und ergibt bei Erzen mit einem Arsengehalt unter etwa 1% besonders gute Ergebnisse.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Röstung bei Temperaturen von 550 bis 750°C erfolgt. Dadurch wird mit Sicherheit die Bildung schmelzflüssiger Phase vermieden, der Wärmeverbrauch wird niedrig gehalten und trotzdem eine gute Einbindung des Arsens und eine gute Laugbarkeit des Röstgutes erzielt.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Stoffe gemäß c) in 1,5-facher bis 3-facher stöchiometrischer Menge vorliegen. Dadurch wird eine gute Einbindung des Arsens bei relativ geringer Feststoffmenge erzielt.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Stoffe gemäß c) in einer Korngröße unter 1 mm zugesetzt werden. Diese Korngröße ergibt eine gute Einbindung des Arsens.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Stoffe gemäß c) in einer Korngröße von 80% unter 10 bis 50 µm zugesetzt werden. Diese Korngröße ergibt eine sehr gute Einbindung des Arsens.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß der Wasserdampfgehalt gemäß d) 0,5 bis 10% im Gas beträgt. In diesem Bereich des Wasserdampfgehaltes werden besonders unlösliche Arsenate erzeugt.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Röstung in einer zirkulierenden Wirbelschicht erfolgt. Das System der zirkulierenden Wirbelschicht besteht aus dem Wirbelschichtreaktor, dem Rückführzyklon und der Rückführleitung. Dieses Wirbelschichtprinzip zeichnet sich dadurch aus, daß im Unterschied zur "klassischen" Wirbelschicht, bei der eine dichte Phase durch einen deutlichen Dichtesprung von dem darüber befindlichen Gasraum getrennt ist, Verteilungszustände ohne definierte Grenzschicht vorliegen. Ein Dichtesprung zwischen dichter Phase und darüber befindlichem Staubraum ist nicht vorhanden, jedoch nimmt innerhalb des Reaktors die Feststoffkonzentration von unten nach oben ständig ab. Aus dem oberen Teil des Reaktors wird eine Gas-Feststoff-Suspension ausgetragen. Bei der Definition der Betriebsbedingungen über die Kennzahlen von Froude und Archimedes ergeben sich die Bereiche:

bzw.

0,01Ar100,

wobei

sind.

Es bedeuten:
u die relative Gasgeschwindigkeit in m/sec.
Ar die Archimedes-Zahl
Fr die Froude-Zahl
ρ g die Dichte des Gases in kg/m³
ρ k die Dichte des Feststoffteilchens in kg/m³
d_k den Durchmesser des kugelförmigen Teilchens in m
ν die kinematische Zähigkeit in m²/sec
g die Gravitationskonstante in m/sec²

Die aus dem Wirbelschichtreaktor ausgetragene Suspension wird in den Rückführzyklon der zirkulierenden Wirbelschicht geleitet, dort weitgehend von Feststoff befreit, und der abgeschiedene Feststoff wird derart in den Wirbelschichtreaktor zurückgeleitet, daß innerhalb der zirkulierenden Wirbelschicht der Feststoffumlauf mindestens das Vierfache des im Wirbelschichtreaktor befindlichen Feststoffgewichtes beträgt.

In einer zirkulierenden Wirbelschicht werden besonders gute Ergebnisse im Hinblick auf die Röstung, Arseneinbindung und Laugbarkeit des Röstgutes erzielt. Außerdem läßt sich die zweistufige Röstung besonders gut durchführen. Dabei wird die Röstung im unteren Teil des Reaktors als erste Stufe unter Einleitung eines Fluidisierungsgases in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt unter 1% betrieben. Die zweite Röststufe wird im oberen Teil des Reaktors durch Einleiten von Sekundär- und evtl. Tertiärluft mit entsprechend höherem Sauerstoffgehalt durchgeführt.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß der Sauerstoffgehalt des Gases gemäß b) 20 bis 50% beträgt.

Die Erfindung wird anhand eines Beispiels und von Figuren näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 zeigt den Bereich der stabilen Arsenatbildung, in dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, in Abhängigkeit von Temperatur und Sauerstoffpartialdruck. Im Bereich der normalen Arsenatbildung werden Arsenate erzeugt, die z. T. wasserlöslich sind.

In Fig. 1 ist eine zweistufige Röstung in einer zirkulierenden Wirbelschicht dargestellt. Die zirkulierende Wirbelschicht besteht aus dem Wirbelschichtreaktor (1), dem Rückführzyklon (2) und der Rückführleitung (3). Der Wirbelschichtreaktor (1) hatte einen Durchmesser von 0,16 m und eine Höhe von 4 m. Über Leitung (4) wurden mittels einer Dosierschnecke 10 kg/h eines Gemisches aus refraktären Golderz und Zusatzstoffen in den Reaktor (1) chargiert. Das Golderz hatte einen Arsengehalt von 0,8%, einen Sulfidschwefelgehalt von 1,4% und einen Goldgehalt von 13 g/t. Es hatte eine Korngröße unter 0,1 mm mit D₅₀=20 µm. Art und Menge der Zusatzstoffe sind aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich. Die Zusatzstoffe hatten eine Korngröße von 80% unter 20 bis 50 µm. Über Leitung (5) wurden 10 m³/h eines Gases mit 0,9% Sauerstoffgehalt in den Gaserhitzer (6) geleitet, dort auf 550°C aufgeheizt und über Leitung (7) als Fluidisierungsgas in den Reaktor (1) eingeleitet. Der Reaktor (1) wurde indirekt beheizt und die Temperatur im Reaktor zwischen 550 und 570°C eingestellt. Über Leitung (8) wurde Sekundärgas und über Leitung (9) Tertiärgas in den Reaktor (1) eingeleitet. Diese bestanden aus vorgewärmter Luft bzw. Sauerstoff und stellten den aus der Tabelle ersichtlichen Sauerstoffgehalt in der zweiten Röststufe ein. Über Leitung (10) wurde das Röstgut abgezogen. Über Leitung (11) wurde aus dem Reaktor (1) eine Gas-Feststoff-Suspension in den Rückführzyklon (2) geleitet. Der dort abgeschiedene Feststoff wurde über die Rückführleitung (3) in den Reaktor (1) zurückgeleitet. Über Leitung (12) wurde das Abgas abgeführt, das einen SO₂-Gehalt zwischen 0,1 bis 0,5% hatte.

In der nachfolgenden Tabelle sind die Ergebnisse der Goldausbeute und Arsenlöslichkeit bei der Cyanidlaugung für verschiedene Zusätze und Sauerstoffgehalte dargestellt. Der Zusatz von Natriumverbindungen ergibt zwar gute Ergebnisse bei der Goldausbeute, jedoch ist die Arsenlöslichkeit unzulässig hoch.

Tabelle

Claims

1. Verfahren zum Rösten refraktärer Golderze oder Golderzkonzentrate, dadurch gekennzeichnet, daß die Röstung erfolgt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Röstung gemäß a) bis d) eine erste Röststufe vorgeschaltet wird und die Röstung in der ersten Röststufe bei Temperaturen von 450 bis 900°C unterhalb der Bildungstemperatur von schmelzflüssiger Phase und in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt unter 1% erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röstung bei Temperaturen von 550 bis 750°C erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe gemäß c) in 1,5-facher bis 3-facher stöchiometrischer Menge vorliegen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe gemäß c) in einer Korngröße unter 1 mm zugesetzt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe gemäß c) in einer Korngröße von 80% unter 10 bis 50 µm zugesetzt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampfgehalt gemäß d) 0,5 bis 10% im Gas beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Röstung in einer zirkulierenden Wirbelschicht erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des Gases gemäß b) 20 bis 50% beträgt.