DE602004009307T2

DE602004009307T2 - Verfahren zur rückgewinnung von wertmetallen aus grundmetalloxide enthaltendem werkstoff

Info

Publication number: DE602004009307T2
Application number: DE200460009307
Authority: DE
Inventors: G. Bryn Montreal HARRIS; Vaikuntam I. Mississauga LAKSHMANAN; Ramamritham Mississauga Sridhar
Original assignee: Jaguar Nickel Inc
Current assignee: JAGUAR FINANCIAL INC.,, TORONTO, ONTARIA, CA
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2024-05-15
Also published as: DE602004009307D1; US7329396B2; EA200501824A1; CL2004001045A1; CA2467288A1; EP1627087A1; EP1627087B1; ATE374841T1; EP1900831A1; CA2548225A1; US20040228783A1; AU2004238906A1; ES2295867T3; WO2004101833A1; CA2467288C; BRPI0410371A; EA009841B1

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslaugen von wertvollen Metallen aus oxidischen Materialien und insbesondere einem lateritischen Nickelerz. Demzufolge kann das Verfahren verwendet werden, um Nickel und Cobalt (wenn anwesend) sowohl aus Limonit- als auch aus Saprolitherzen zu gewinnen. Das Auslaugverfahren kann auch angewandt werden, um das Auslaugen von Magnesium zu hemmen, oder alternativ eine ausgewählte Menge an Magnesium auszulaugen.
Hintergrund der Erfindung
Es gab in den letzten Jahren sehr viel Interesse an der Verarbeitung von lateritischen Nickelerzen; dazu gehören die westaustralischen Projekte, die von Minara Resources (früher Anaconda Nickel) in Murrin Murrin, Preston Resources in Bulong, die Cawse-Anlage (jetzt im Besitz von OMG) und BHPBilliton's Ravensthorpe-Projekt, zusammen mit dem Inco's Goro Projekt in Neukaledonien als wesentliche Beispiele.
Alle bis heute entwickelten, rein hydrometallurgischen Verfahren für die kommerzielle Verarbeitung von lateritischen Nickelerzen haben ein Sulfatmedium eingesetzt, in Anlehnung an das ursprüngliche Verfahren, das bei Moa Bay in Kuba seit 1959 entwickelt und betrieben wurde, wie beschrieben von Chalkley und Toirac (Chalkley. M. E. and Toirac, I. L., "The acid leach process for nickel and cobalt laterite. Part 1: Review of operations at Moa" in Nickel Cobalt 97, Band 1, Hydrometallurgy and Refining of Nickel and Cobalt, I. Mihaylov und W. C. Cooper, Herausgeber, Proceedings of the 27th Annual Hydrometallurgy Meeting of CIM, CIM, Montreal, August 1997, p 341). In diesen Verfahren wurde versucht, ein Druckauslaugverfahren auf verschiedene Arten zu optimieren, wie beschrieben von Ness und Hayward (V. H. Ness und N. L. Hayward, Nickel Latente Processing: Second Generation Design Problems, SME Preprint 01–65, SME Annual Meeting, Denver, CO, 26.–28. Februar, 2001). Schwefelsäure ist jedoch bei den angewandten Temperaturen (240–280°C) monoprotisch und daher muss das Zweifache der berechneten Menge an Säure zugegeben werden, um ein Auslaugen zu bewirken. Wenn der Druck im System für die weitere Verarbeitung auf Atmosphärendruck gesenkt wird, kehrt die Säure zur biprotischen Form zurück und so muss eine beträchtliche Menge an freier Säure neutralisiert werden. Es wurden verschiedene Systeme untersucht, um diese Schwierigkeit zu überwinden, einschließlich des von BHP Minerals International im US Patent 6,261,527 , erteilt am 17. Juli 2001, vorgeschlagenen Verfahrens, in dem ein Teil des Saprolitherzes verwendet wird, um die überschüssige Säure zu neutralisieren. Diese Vorgehensweise wird von BHPBilliton bei Ravensthorpe weiterverfolgt.
Die Vorteile, die im Allgemeinen für die Verwendung eines sauren Auslaugens unter Druck im Sulfatsystem genannt werden, sind übliche Baumaterialien sowie wirksame und effiziente Kontrolle des Eisens. Das System ist jedoch ineffizient, wenn es mit einer Beschickung fertig werden muss, die beträchtliche Magnesiumwerte aufweist, was eine Eigenschaft von saprolithischen, lateritischen Nickelerzen ist. Es wird eine Magnesiumsulfatlösung erhalten, die kristallisiert und dann geröstet werden kann, um die Schwefelsäure zurückzugewinnen. Dies ist jedoch ein teures Verfahren, was sowohl eine Röstanlage als auch eine Schwefelsäureanlage erfordert, um das im Röstschritt erzeugte Schwefeldioxidgas zurück zu Schwefelsäure zu verwandeln. Sulfatverfahren werden ausführlich von Lalancette in der PCT-Anmeldung WO 02/08477 diskutiert.
Chloridfließschemata wurden für die Behandlung von lateritischen Nickelerzen vorgeschlagen, zum Beispiel wie beschrieben von Gibson und Rice (Gibson, R. W. und Rice, N. M., „A hydrochloric acid process for nickeliferous laterites" Nickel Cobalt 97, Band 1, Hydrometallurgy and Refining of Nickel and Cobalt, I. Mihaylov und W. C. Cooper, Herausgeber, Proceedings of the 27th Annual Hydrometallurgy Meeting of CIM, CIM, Montreal, August 1997, S. 247). Diese Arbeit beschreibt das Auslaugen in Salzsäure, wobei ein großer Teil des Eisens gelöst wird und das Eisen durch Lösungsextraktion und Pyrohydrolyse wiedergewonnen wird, in Anlehnung an Lehren, die in der Stahlbeizindustrie angewandt werden. Der Wert und die Tonnage von Eisenprodukten im Vergleich zu denen von Nickel macht dieses Verfahren wirtschaftlich unattraktiv. Eine Variation des Verfahrens wird von Moscony et al. im US Patent 5,718,874 , erteilt am 17. Februar 1998, vorgeschlagen, wobei eine Lösungsextraktion eingesetzt wird, um Eisen- und Nickelwerte zu trennen.
Demarthe, et al., in US Patent 4,435,368 , erteilt am 6. März 1984, schlugen ein Verfahren vor, in dem eine Suspension aus Beschickungsmaterial mit Chlorgas behandelt wird, um alle vorkommenden unedlen Metalle zu oxidieren und zu lösen.
Gandon et al., im US Patent 3,661,564 , erteilt am 9. Mai 1972, offenbaren ein Verfahren zum Rösten eines Lateriterzes mit Salzsäure, gefolgt von Auslaugen, um die Nickel- und Cobaltchloride zu lösen.
Die kanadischen Patente 1,023,560 und 1,013,576 offenbaren Verfahren zur Gewinnung von Nickel und Cobalt aus lateritischen Nickelerzen durch selektive Reduktion des Erzes, gefolgt von HCl-Auslaugen bzw. Behandlung mit Chlorgas. Diese Verfahren leiden unter dem Nachteil, dass vor dem Auslaugen ein selektiver Reduktionsschritt durchgeführt werden muss, der energieintensiv ist.
Ein Verfahren zu Gewinnung von Nicht-Eisenmetallwerten aus einem Metall enthaltenden Sulfidmaterial, das mindestens eines aus Zink, Kupfer, Blei, Cobalt, Nickel, Silber und Gold sowie Eisen enthält, wird in US Patent 4,378,275 von Adamson et al., erteilt am 29. März 1983, beschrieben. Das Sulfidmaterial wird unter oxidierenden Bedingungen mit einer relativ verdünnten sauren wässrigen Chlorid-Auslaugmittellösung, die Magnesiumchlorid enthält, ausgelaugt. Die oxidierenden Bedingungen, die offenbart werden, verwenden molekularen Sauerstoff in der Form von Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft und reinem Sauerstoff. Obwohl gesagt wird, dass Auslaugen unter atmosphärischem Druck möglich ist, wird der Auslaugschritt vorzugsweise unter erhöhtem partiellen Druck, d. h. unter Druckauslaugbedingungen, betrieben. Die Verwendung von erhöhten Temperaturen ist bevorzugt, d. h. mindestens etwa 50°C bis etwa 250°C, wobei Temperaturen in dem Bereich von 100°C bis 180°C bevorzugt sind. Die Dauer für das Auslaugen beträgt von etwa 5 Minuten bis etwa 12 Stunden. Die Kinetik des Verfahrens deutet auf die Notwendigkeit hin, sehr lange Auslaugzeiträume bei niedrigen Temperaturen und atmosphärischem Druck zu verwenden, und die vorliegenden Anmelder haben nachgeprüft, dass dem so ist. Das Druckauslaugen eines Zn/Cu/Fe-Erzes, das sehr geringe Anteile von Nickel enthält, unter Verwendung von Sauerstoff bei 160°C wird beispielhaft dargestellt. In dem Verfahren werden Nicht-Eisenmetallwerte gelöst und Eisenoxid und Schwefel bleiben als Rückstand zurück. Es wurde gezeigt, dass das Eisenoxid Goethit ist, und von diesem ist bekannt, dass es erhöhte Temperaturen (d. h. oberhalb des Siedepunkts) erfordert, um sinnvolle Bildungsgeschwindigkeiten (< 4 Stunden) zu erreichen. Goethit ist zudem bekanntermaßen im nachfolgenden Flüssig/Fest-Trennschritt schwer zu handhaben. Die Extraktionslauge wird einer Flüssig-Flüssig-Extraktion unter Verwendung eines hydrophoben Extraktionsmittels unterzogen. Das Raffinat, das Magnesiumchlorid und jegliches, während des Auslaugverfahrens gebildetes Sulfid enthält, wird einer Pyrohydrolyse unterzogen, um Chlorwasserstoff und Magnesiumoxid zu ergeben. Die Sulfate werden dann durch Waschen des gebildeten Magnesiumoxids entfernt, was den meisten Vorteilen der Bildung von Magnesiumoxid durch Pyrohydrolyse entgegenwirkt.
Duyvesteyn et al. in US Patent 5,571,308 , erteilt am 5. November 1996, offenbaren ein Haufenauslaugverfahren unter Verwendung von Salzsäure für die Gewinnung von Nickel aus Ni-Fe-Mg-Lateriterzen mit hohen Magnesiumgehalten, wobei das Eisen durch Pyrohydrolyse als Fe₂O₃ entfernt wird. Lalancette beansprucht in der vorgenannten PCT-Anmeldung WO 02/08477 , dass Gewinnungen aus dem Duyvesteyn-Verfahren für Nickel und Cobalt gering sind. Lalancette argumentiert weiterhin, dass Pyrohydrolyse der Eisen-Magnesiumchloridlösung von US Patent 5,571,308 eine Mischung aus Hämatit und Magnesiumoxychlorid erzeugt. Magnesiumoxychlorid ist unlöslich und kann nicht aus dem Hämatit ausgewaschen werden. Des Weiteren hat das Verfahren von US Patent 5,571,308 viele Stufen und ist ein teurer Weg um Eisen zu verarbeiten, das mit Nickel in Lateriterzen vergesellschaftet ist.
In der PCT-Anmeldung WO 02/08477 offenbart Lalancette ein Verfahren zur Gewinnung von Nickel und Cobalt sowie von Magnesiumoxid, Hämatit und Chrom in einem Chloridsystem. Das Erz wird in sehr starker gasförmiger Salzsäure ausgelaugt und es werden dann zwei Verfahren zur Behandlung der Lauge und zur Metallgewinnung vorgeschlagen. In dem Auslaugverfahren beansprucht Lalancette, dass mehr als 85% des Eisens und Magnesiums gelöst werden. Eisen wird unter Verwendung einer modifizierten Form eines Sprühröstens bei etwa 200°C gewonnen und die Nickel-/Cobaltsalze werden anschließend aus den Feststoffen ausgewaschen. Diese Vorgehensweise ist energieintensiv, erfordert mehrere Verarbeitungsschritte und weist inhärente Probleme mit der Beibehaltung eines Wassergleichgewichts auf.
Ammoniak kann als ein Auslaugmittel für Latent verwendet werden, wie von Caron (Caron, M. H.. "Fundamental and practical factors in ammonia leaching of nickel and Cobalt ores" J. Metals 67 (1950) Trans AIME 188(1) p 91) beschrieben und kommerziell, zum Beispiel, von Queensland Nickel in Australien und Nquel Tocantins in Brasilien verwendet. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen anfänglichen Reduktionsröstschritt, um Metalloxide in die metallische Form für ein Auslaugen durch Ammoniak zu reduzieren, und dies ist energieintensiv und führt zu einer geringen Gewinnung von Cobalt. Ein weiterer Nachteil von Ammoniak ist, dass das Abwasser Stickstoff enthält, was für die Umwelt nicht verträglich ist. Um den Stickstoffspiegel im Abwasser auf zulässige Spiegel zu vermindert, kann Dampfstrippen verwendet werden. Jedoch ist Dampfstrippen energieintensiv.
Zusammengefasst ist keines der bisher entwickelten oder vorgeschlagenen Verfahren in der Lage, wirtschaftlich und technisch sowohl Eisen als auch Magnesium, die in lateritischen Nickelerzen gefunden werden, zu handhaben und dabei eine hohe Gewinnung an Metallen aufrechtzuerhalten. Die auf Sulfat basierenden Verfahren benötigen Beschickungen mit geringem Magnesium, recyceln die Säure nicht und werden bei hohen Temperaturen (240–280°C) und Drücken betrieben. Das auf Ammoniak basierende Verfahren erfordert einen teuren Vorröstschritt und leidet darüber hinaus an einer begrenzten Cobaltgewinnung. Jegliches im Verfahren gelöste Magnesium stellt ebenfalls ein Problem dar und kann nur kostspielig bewältigt werden.
Es gibt keine bekannten, arbeitenden auf Chlorid basierenden Verfahren für die Behandlung von lateritischen Nickelerzen. Es wurde ein Anzahl an Verfahren vorgeschlagen, aber diese erfordern (i) entweder einen Vorbehandlungsschritt wie z. B. Rösten, um das Eisen relativ inert zu machen, oder (ii) erleiden eine sehr hohe Lösung von Eisen und demzufolge einen teuren Schritt zur Handhabung des gelösten Eisens. Es werden auch hohe Spiegel an Magnesiumextraktion, gleichzeitig mit der von Eisen, erzeugt, was zu einem hohen Säureverbrauch und zu nachgeschalteten Verarbeitungseinschränkungen führt, aufgrund des hohen Magnesiumniveaus in der Lösung.
Darstellung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden lateritische Nickelerze mit einem Auslaugmittel behandelt, um eine Auswaschlösung, die gelöste, unedle, in dem lateritischen Nickelerz vorkommende Metalle, wie z. B. Nickel, Cobalt, Mangan, Kupfer, Aluminium, Zink und Chrom enthalten, und einen festen, Eisen enthaltenden Rückstand zu erhalten. Das Auswaschen wird unter Bedingungen durchgeführt, bei denen zumindest ein Teil, und vorzugsweise alles oder im Wesentlichen alles, Eisen, das aus dem Erz ausgewaschen wird, hydrolysiert und als Hämatit und/oder magnetisches Eisenoxid, und nicht als Goethit ausgefällt wird. Die resultierende Auswaschlösung kann nur Restmengen an Eisen enthalten, zum Beispiel kann die Auswaschlösung weniger als 10 g/l, mehr bevorzugt weniger als 1 g/l und am meisten bevorzugt weniger als 1 mg/l Eisen enthalten. Das ausgelaugte Erz darf geringe Mengen an Eisen enthalten, die nicht ausgelaugt wurden, (zum Beispiel weniger als 5, vorzugsweise weniger als 1 und am meisten bevorzugt weniger als 0,1 Gew.-% des ursprünglich in dem Erz vorkommenden Eisens). Daher kann das Auslaugen durchgeführt werden, um Eisen von den verbleibenden unedlen Metallen in der Auswaschlösung zu isolieren, oder zumindest im Wesentlichen zu isolieren. Demzufolge ist ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens, dass, in einem im Wesentlichen einzigen Verarbeitungsschritt, unedle Metalle aus den lateritischen Nickelerzen ausgelaugt werden und eine erste Trennungsstufe wird aufgrund der Bildung von Hämatit und/oder magnetischem Eisenoxid durchgeführt. Durch Kontrolle der Auslaugbedingungen, wie hierin gelehrt, kann die resultierende Auswaschlösung einen gewählten Eisengehalt aufweisen. Vorzugsweise wird der Eisengehalt so ausgewählt, dass eine nachgeschaltete Gewinnung der Metallwerte in der Auswaschlösung erleichtert wird und die Auslaugbedingungen werden so angepasst, dass der gewählte Eisengehalt hergestellt wird.
Das Hämatit und/oder magnetische Eisenoxid, wie z. B. Spinell, das durch diesen Schritt hergestellt wird, kann durch ein beliebiges auf dem Fachgebiet bekannte Mittel abgetrennt werden, wie z. B. durch magnetische Trennung oder durch Vakuumfiltration. Demzufolge ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass ein fester Rückstand mit einer hohen Eisenkonzentration produziert und nachfolgend behandelt werden kann, um Eisen mittels auf dem Fachgebiet bekannter Verfahrensschritte zu gewinnen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Auslaugen des lateritischen Nickelerzes ausgeführt, um die Magnesiummenge zu kontrollieren, die aus dem Erz ausgelaugt wird. Zum Beispiel kann das Auslaugen unter Bedingungen durchgeführt werden, unter denen kein oder im Wesentlichen kein Magnesium im Erz ausgelaugt wird. Alternativ kann das Verfahren so entworfen werden, um Magnesium als Produkt zu erzeugen. In einem solchen Fall kann das Magnesium im Erz als eine Quelle für Kationen verwendet werden, um das Auslaugmittel herzustellen. Das verbrauchte Auslaugmittel kann behandelt werden, um aus dem Erz ausgelaugtes Magnesium als, z. B., Magnesiumoxid zu gewinnen. Demzufolge ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass das Magnesium in dem Auslaugmittel in einer Form vorkommt, die, wenn gewünscht, ohne Weiteres gewonnen werden kann.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die unedlen Metalle, die in dem Auslaugmittel gelöst werden, aufeinander folgend gewonnen werden können, wie z. B. durch eine Reihe von Ausfällungs-, Lösungsextraktions-, Ionenaustausch-, Pyrohydrolyse- und/oder Elektrometallurgieschritten, um so einen Produktstrom zu erzeugen, der eine hohe Konzentration an Nickel enthält, sowie einen Produktstrom, der eine hohe Konzentration an Cobalt enthält. Demzufolge können die Produktströme verarbeitet werden, um Nickel und Cobalt sowie andere unedle Metalle in kommerziellen Reinheitsgraden zu erhalten.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Auslaugmittel ohne weiteres regeneriert werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform nutzt das Auslaugmittel Magnesiumchlorid und Salzsäure. Nachdem die wertvollen Metalle aus dem Auslaugmittel gewonnen wurden, kann etwas oder das gesamte Auslaugmittel mit keiner oder minimaler Behandlung für den Auslaugschritt recycelt werden. Des Weiteren kann die Säure in einem Pyrohydrolyseschritt regeneriert werden, der auch relativ reines Magnesiumoxid als Produkt erzeugt.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Verfahren Mischungen aus Saprolithen mit wenig Eisen und Limoniten mit viel Eisen behandeln und eine gute Nickelgewinnung erhalten kann. Saprolithe und Limonite treten üblicherweise gemeinsam in lateritischen Nickelerzlagern auf, wie z. B. denen in Guatemala. Eine Mischung dieser Erze kann durch die zur Verfügung stehenden Technologien nicht wirtschaftlich behandelt werden. Lateritische Nickelerze mit geringem Eisengehalt werden typischerweise durch pyrometallurgische Schmelzverfahren behandelt, die energieintensiv sind, während lateritische Nickelerze mit hohem Eisengehalt in solchen Lagerstätten verworfen oder gelagert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung eines Materials bereitgestellt, welches ein Lateriterz ist, das mindestens ein Oxid eines unedlen Metalls enthält, bei dem das Material mit einem Auslaugmittel, umfassend Salzsäure und mindestens ein Chloridsalz, das Kationen mit einer höheren Hydratisierungszahl als Wasserstoff enthält, ausgelaugt wird, um eine Auswaschlösung zu erzeugen, wobei die Konzentration an Chloridionen mehr als 4,5 Mol des gesamten Chlors/Liter Auswaschlösung beträgt und das Molverhältnis von Kationen mit einer höheren Hydratisierungszahl als Wasserstoff zur Menge an Salzsäure in der Auswaschlösung von etwa 0,15 bis etwa 4,5 beträgt.
In einer Ausführungsform wird das Kation ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Eisen(III), Eisen(II), Kupfer(I), Kupfer(II) und Mischungen daraus.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Kation ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium, Calcium, Kalium, Lithium, Magnesium, Eisen(III), Eisen(II), Kupfer(I), Kupfer(II) und Mischungen daraus.
In einer weiteren Ausführungsform besteht das Kation, bevor es mit dem Material in Kontakt kommt, im Wesentlichen aus Magnesium. Zum Beispiel besteht das Kation in dem recycelten Auslaugmittel, das in den Reaktor eingespeist wird, im Wesentlichen aus Magnesium.
In einer weiteren Ausführungsform sind am Ende des Auslaugschritts mindestens 25 Gew.-% des Kations Magnesium. Vorzugsweise können am Ende des Auslaugschritts bis zu 75 Gewichtsprozent des Kations aus Magnesium bestehen. Das verbleibende Kation kann aus den Metallen resultieren, die aus dem Material während des Auslaugvorgangs ausgewaschen werden.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Konzentration von Chloridionen von 4,5 bis 14 M, und, vorzugsweise, von 6 bis 12 M.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt das Molverhältnis der Kationen im Auslaugmittel zur Menge an HCl im Auslaugmittel von etwa 0,3 bis etwa 2,5.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Material mehr als 25 Gewichtsprozent Eisen und das Molverhältnis der Kationen im Auslaugmittel zur Menge an HCl im Auslaugmittel beträgt von etwa 0,15 bis etwa 3.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Material mehr als 25 Gewichtsprozent Eisen und das Molverhältnis der Kationen im Auslaugmittel zur Menge an HCl im Auslaugmittel beträgt von etwa 1 bis etwa 2,3.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Material weniger als 25 Gewichtsprozent Eisen und das Molverhältnis der Kationen im Auslaugmittel zur Menge an HCl im Auslaugmittel beträgt von etwa 0,3 bis etwa 2.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Material weniger als 25 Gewichtsprozent Eisen und das Molverhältnis der Kationen im Auslaugmittel zur Menge an HCl im Auslaugmittel beträgt von etwa 0,15 bis etwa 2,3.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Material ein oxidisches, unedles Metall und, vorzugsweise, ein lateritisches Nickelerz.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Auslaugen bei einer Temperatur im Bereich von etwa 75°C bis zum Siedepunkt des Auslaugmittels ausgeführt und, vorzugsweise von etwa 100°C bis zum Siedepunkt des Auslaugmittels.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Verfahren in einem nicht unter Druck stehenden Behälter durchgeführt.
In einer weiteren Ausführungsform ist E° ausreichend gering, um die unedlen Metalle im Auslaugmittel in einem zweiwertigen Zustand zu halten und ausreichend hoch, um Eisen als Eisen(III) zu halten.
In einer weiteren Ausführungsform liegt E° in dem Bereich von 300 bis 700 mV und, vorzugsweise, in dem Bereich von 350 bis 600 mV.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt der pH-Wert des Auslaugmittels während des Auslaugschritts bis etwa 3 und der pH-Wert des Auslaugmittels wird auf den Bereich 0,4–2,5 angehoben, um Eisen auszufallen, gemessen mittels herkömmlicher Geräteausstattung.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt der pH-Wert des Auslaugmittels während des Auslaugschritts bis etwa 2 und der pH-Wert des Auslaugmittels wird auf den Bereich 0,7–2,5 angehoben, um Eisen auszufallen, gemessen mittels herkömmlicher Geräteausstattung.
In einer weiteren Ausführungsform hat die Auswaschlösung darin ein erstes Metall, umfassend mindestens eines von Kupfer, Aluminium, Zink und Chrom, und ein zweites Metall, umfassend mindestens eines von Nickel und Cobalt, gelöst und das Verfahren umfasst weiterhin:

(a) Abtrennen einer metallreichen Auswaschlösung von dem Material in einer ersten Fest/Flüssig-Trennung;
(b) Erhöhen des pH-Werts der Auswaschlösung, um eine feste Fraktion, die mindestens einen Teil des ersten Metalls enthält, und eine erste Metall abgereicherte Auswaschlösung zu erhalten, und Abtrennung der festen Fraktion von der ersten Metall abgereicherten Auswaschlösung in einem zweiten Fest/Flüssig-Trennungsschritt;
(c) weitere Erhöhung des pH-Werts der ersten Metall abgereicherten Auswaschlösung, um eine zweite Metall abgereicherte Auswaschlösung und eine feste Fraktion zu erhalten, die das zweite Metall als ausgefälltes Hydroxid enthält, und Abtrennen der festen, das zweite Metall enthaltenden Fraktion von der zweiten Metall abgereicherten Auswaschlösung in einem dritten Fest/Flüssig-Trennungsschritt.

In einer weiteren Ausführungsform hat die Auswaschlösung darin auch mindestens eines von Eisen und Mangan gelöst und Schritt (b) umfasst weiterhin, die metallreiche Auswaschlösung einer Oxidation zu unterziehen.
In einer weiteren Ausführungsform hat die Auswaschlösung darin auch Eisen gelöst und Schritt (b) umfasst weiterhin, die metallreiche Auswaschlösung zu behandeln, um Eisen(II) in Eisen(III) umzuwandeln.
In einer weiteren Ausführungsform hat die Auswaschlösung darin auch Mangan gelöst und Schritt (b) umfasst weiterhin, die metallreiche Auswaschlösung so zu behandeln, dass das Mangan in seinem vierwertigen Zustand vorliegt.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Kation Magnesium und die zweite Metall abgereicherte Auswaschlösung wird Recyclingschritten unterzogen, um Magnesiumchlorid und Salzsäure zurückzugewinnen.
In einer weiteren Ausführungsform ist, bevor es mit dem Material in Kontakt gebracht wird, das Kation Magnesium und die zweite Metall abgereicherte Auswaschlösung wird behandelt, um eine Magnesiumchlorid und Salzsäure umfassende Lösung herzustellen, die als das Auslaugmittel verwendet wird.
In einer weiteren Ausführungsform erzeugt der Regenerationsschritt auch Magnesiumoxid.
In einer weiteren Ausführungsform wird mindestens ein Teil des Magnesiumoxids als ein pH-Wert-Einstellungsmittel in mindestens einem der Schritte (b) und (c) verwendet.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Regenerationsschritt teilweise Verdampfung und Hydrolyse.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Auslaugmittel Salzsäure, Magnesiumchlorid und mindestens eines von (i) einem zusätzlichen Metallchlorid, das zu dem Auslaugmittel gegeben wird, bevor das Auslaugmittel mit dem Material in Kontakt kommt; (ii) mindestens ein zusätzliches Kation, das aus dem Material ausgelaugt wird, und (iii) ein Oxidationsmittel. Das Auslaugmittel kann ein zusätzliches Metallchlorid oder ein zusätzliches Kation, ein Oxidationsmittel oder beides enthalten. Das zusätzliche Metallchlorid kann mindestens eines sein aus Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Calciumchlorid, Kupferchlorid und Eisenchlorid. Die Menge an zusätzlichem Metallchlorid und Kation kann 1–25 Gew.-% der Menge an Magnesiumchlorid betragen. Das Oxidationsmittel kann mindestens eines aus Luft, Sauerstoff, Chlor, Hypochlorit, Chlorit, Chlorat, Perchlorat, Permanganat und Peroxid sein.
In einer weiteren Ausführungsform wird mindestens ein Teil von einer der ersten Metall abgereicherten Auswaschlösung und der zweiten Metall abgereicherten Auswaschlösung behandelt, um das Auslaugmittel durch Zumischen einer Magnesiumchloridlösung mit gasförmigem Chlorwasserstoff zu regenerieren.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Teil von einer der ersten Metall abgereicherten Auswaschlösung und der zweiten Metall abgereicherten Auswaschlösung einer Destillation zur Abtrennung von azeotroper Salzsäure unterzogen.
In einer weiteren Ausführungsform wird das gasförmige Chlorwasserstoff mit dem Teil von einer der ersten Metall abgereicherten Auswaschlösung und der zweiten Metall abgereicherten Auswaschlösung zusammengemischt, um die Menge der als azeotrope Salzsäure abgetrennten Salzsäure zu erhöhen.
In jeglicher dieser Ausführungsformen kann das Material oder Erz dem Auslaugmittel ausgesetzt werden, ohne einem Röstschritt unterzogen zu werden.
In jeglicher dieser Ausführungsformen kann das Material oder Erz aus Limonit- und Saprolithschichten erhalten werden.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die in den Abbildungen gezeigt werden, vollkommener und genauer verstanden werden, in denen:
1 ein Fließschema für die Gewinnung von wertvollen Metallen aus lateritischem Nickelerz zeigt; und
2 ein Fließschema aus einem Beispiel eines Gegenstrom-Auslaugverfahrens zeigt, beschrieben in Beispiel II.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden beschrieben, wie sie für ein Verfahren zum Auslaugen eines wertvollen Metalls aus einem lateritischen Nickelerz sowie zur Gewinnung der Auslaugmittellösung angewandt werden können.
Ein lateritisches Nickelerz ist ein Nickel-Eisen-Erz, das üblicherweise in subtropischen Regionen gefunden wird. Wie hierin verwendet, umfasst ein lateritisches Nickelerz hauptsächlich Nickel, Eisen, Magnesium und Siliciumdioxid. Das Erz kann auch, zum Beispiel, eines oder mehrere aus Cobalt, Mangan, Zink, Kupfer, Chrom und Aluminium enthalten. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die wertvollen Metalle Nickel und Magnesium oder Nickel und Cobalt, oder andere Metalle von Wert in dem lateritischen Nickelerz sein, einschließlich Nickel, Eisen, Magnesium und/oder Silicium. Lateritische Nickelerze, zum Beispiel solche aus Guatemala, werden in ultramafischen Gesteinen, hauptsächlich Duniten und Pyroxeniten, gefunden und sind meistens stark serpentinisiert. Andere lateritische Nickelerze wie hierin definiert, können auch als Olivine bezeichnet werden. Solche Erze neigen dazu, in der Form von Limonitschichten mit geringem Magnesium- und hohem Eisengehalt vorzuliegen, die typischerweise Saprolithschichten mit 0,8–1,5% Ni, und höhere Nickelgehalte (im Allgemeinen > 2% Ni) enthalten, die einen sehr viel höheren Magnesiumgehalt und geringeren Eisengehalt aufweisen. Projekte zur Gewinnung von Nickel und Cobalt aus diesen Erzen haben sowohl hydrometallurgische als auch pyrometallurgische Vorgehensweisen verwendet, wobei erstere dazu neigen, sich auf die Limonitschichten mit geringem Magnesiumgehalt und letztere auf die Saprolithschichten zu konzentrieren. Sehr wenige Projekte haben sich auf die Behandlung von beiden Schichten konzentriert, da das Material mit geringerem Nickelgehalt für Schmelzverfahren unwirtschaftlich ist und hydrometallurgische Verfahren nicht in der Lage waren, mit den beträchtlichen Mengen an Magnesium umzugehen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann sowohl die oben diskutierten Limonit- als auch Saprolithschichten behandeln. Daher kann das Einspeisungsmaterial für das Verfahren der vorliegenden Erfindung jegliches lateritische Nickelerz sein oder kann ein Erz aus einer Limonitschicht mit wenig Magnesium und/oder Erz aus einer Saprolithschicht sein. Insbesondere kann das Einspeisungsmaterial Erz sowohl aus den Limonit- als auch aus den Saprolithschichten enthalten. Daher ist es in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, zwischen den verschiedenen Profilen zu unterscheiden, die in einem typischen lateritischen Nickelerzkörper vorkommen. Demzufolge ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass das Beschickungsmaterial vor der Beschickung in das Verfahren nicht sortiert werden muss.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann ohne Vorbehandlung des lateritischen Nickelerzes, die den Valenzzustand von einem beliebigen der Metalle ändert, betrieben werden. Insbesondere kann das Verfahren ohne Rösten des Erzes vor dem Auslaugen des Erzes betrieben werden. Ein optionaler Vorbehandlungsschritt umfasst, das Nickel und das Cobalt in dem Erz einer selektiven Reduktion zu unterziehen. Das Erz kann physikalischen Verarbeitungsschritten unterzogen werden, die im Fachgebiet zur Vorbereitung des Erzes auf Auslaugen bekannt sind. Zum Beispiel kann das Erz vor dem Auslaugen einer Mahlung oder Reduktion unterzogen werden. Solche Schritte sind vorteilhaft, da sie die Verweildauer im Auslaugschritt vermindern, das Volumen des Auslaugrückstands vermindern und den Anlagendurchsatz erhöhen können. In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung liegt das Erz in der Form eines Konzentrats vor. Wie in 1 dargestellt, wird das Erz 10 einem optionalen Reduktionsschritt 12 bereitgestellt, um ein Konzentrat 14 zu erzeugen.
Bezogen auf 1, wird das Konzentrat 14 in einen Auslaugschritt 16 eingespeist, in dem das Erz mit einem Auslaugmittel in Kontakt gebracht und ausgelaugt wird, um eine Auswaschlösungsaufschlämmung 18 zu erzeugen, die einen festen Rückstand enthält. Das Auslaugmittel umfasst Salzsäure und mindestens ein Chloridsalz, das Kationen mit einer höheren Hydratisierungszahl als Wasserstoff enthält. Die Konzentration der Chloridionen und Kationen im Auslaugmittel wird so ausgewählt, dass Eisen aus dem Konzentrat ausgelaugt und das ausgelaugte Eisen während des Auslaugens zu Eisen(III)oxid hydrolysiert wird, das aus der Lösung ausfällt, um Teil des Rückstands in der Auswaschlösungsaufschlämmung 18 zu werden. Es versteht sich, dass der Rückstand auch den Teil des Konzentrats 14 enthält, der nicht ausgelaugt wurde.
Das im Auslaugmittel vorkommende Kation, das während des Auslaugschritts in das Erz eingeführt wird, umfasst Magnesium und besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus Magnesium. Es versteht sich, dass beim Auslaugen des Erzes kationische Chloridsalze im Auslaugmittel als Folge von Mineralien, die aus dem Erz ausgelaugt werden, gebildet werden können. Gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung umfasst das Kation Magnesiumchlorid und bis zu etwas 25 Gewichtsprozent anderer Kationen, die ausgewählt werden können aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Eisen(III), Eisen(II), Kupfer(I), Kupfer(II) und Mischungen davon. Vorzugsweise wird das andere Kation ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium, Calcium, Eisen(III), Eisen(II), Kupfer(I), Kupfer(II) und Mischungen daraus. Vorzugsweise werden die zusätzlichen Kationen aus dem Erz ausgelaugt.
Eisen, das in lateritischen Nickelerzen größtenteils als Goethit vorliegt, wird gemäß der folgenden Reaktion ausgelaugt: FeOOH + 3HCl → FeCl₃ + 2H₂O
Während des Auslaugens von Goethit werden Nickel und Cobalt, die größtenteils innerhalb dieser Matrix gebunden sind, ebenfalls freigesetzt und werden für ein Auslaugen wie folgt zugänglich NiO + 2HCl → NiCl₂ + H₂O CoO + 2HCl → CoCl₂ + H₂O
Wie durch diese Gleichungen dargestellt, ist die den Auslaugprozess zur Erzeugung von Metallchloriden treibende Kraft umso größer, je höher die Konzentration von Chlorid- und Wasserstoffionen im Auslaugmittel ist.
Ohne auf eine Theorie beschränkt zu sein, wird angenommen, dass der hohe Chloridionengehalt, zusammen mit der sehr geringen Aktivität von Wasser, die Hydrolyse von Eisen(III)chlorid während des Auslaugprozesses begünstigt, um Hämatit und/oder magnetisches Eisenoxid zu bilden, die sich ohne Weiteres absetzen und filtriert werden können. Demzufolge fällt das Eisen, während das Eisen aus dem Erz ausgelaugt werden kann, aus der Lösung aus, so dass eine Auswaschlösung erhalten wird, die nicht sehr hoch mit Eisen verunreinigt ist. Demzufolge können nachgeschaltete Gewinnungsschritte ausgewählt werden, die für Auswaschlösungen mit wenig oder keinem Eisen entworfen wurden. Zusätzlich führt die Verwendung von konzentrierten Chloridsalzlösungen (Salzlaugen) dazu, dass das Wasser in dem Auslaugmittel eine Aktivität aufweist, die im Wesentlichen geringer als 1 ist. Des Weiteren führt die Verwendung von hohen Konzentrationen an Kationen mit einer höheren Hydratisierungszahl als das Wasserstoffion, H⁺ (oder H₃O⁺) dazu, dass anstelle des Wasserstoffions vorzugsweise das Kation mit dem Wasser in dem Auslaugmittel wechselwirkt. Demzufolge kann das Auslaugmittel eine geringe Menge an freiem Wasser enthalten. Das freie Wasser steht für ein Lösen der durch den Auslaugprozess erzeugten Metallchloridsalze zur Verfügung. Vorzugsweise wird die Menge an freiem Wasser so gewählt, dass die Menge ausreicht, um die Metallchloride zu lösen, ohne dass ein beträchtlicher Überschuss zur Verfügung steht. Dies führt dazu, dass das Wasserstoffion, H⁺ (oder H₃O⁺) eine deutlich erhöhte Aktivität aufweist. Demzufolge sollte in konzentrierten Salzlaugen, wie z. B. Magnesiumchlorid, eine kleine Menge Säure in der Lage sein, mehr Auslaugaktivität zu bewirken als eine ähnliche Menge in verdünnteren Chloridlösungen oder in Sulfatsystemen.
Gemäß dieser Theorie bietet die verminderte Aktivität von Wasser die Möglichkeit, in die Lösung gelangendes Eisen ohne Weiteres zu hydrolysieren und das bei einem deutlich niedrigerem offensichtlichen pH-Wert als der, der in Sulfatsystemen erreicht werden kann. Des Weiteren wird Eisen vorzugsweise vor den anderen unedlen Metalle hydrolysiert. Demzufolge können dann, unter der Voraussetzung, dass die Gesamtchloridkonzentration so gehalten wird, das sich keinerlei Chloroferrate(III) (z. B. FeCl₄ ^–) bilden, in welchem Falle die Hydrolyse sehr schwierig wäre, Nickel und Cobalt aus dem lateritischen Nickelerz ausgelaugt werden und bleiben als ein Metallchlorid gelöst (d. h. ohne hydrolysiert und aus der Lösung ausgefällt zu werden) mit minimalem gelöstem Eisen in der Auswaschlösung 22 am Ende des Auslaugschritts. Demzufolge wird der Auslaugschritt Eisen aus dem Erz entfernen und Hämatit und/oder magnetisches Eisenoxid wie z. B. Spinell ausfällen, die dann nachfolgend durch, z. B. Filtration und/oder magnetische Trennung gewonnen werden können.
Vorzugsweise ist die Chloridionenkonzentration höher als 4,5 M, mehr bevorzugt von 4,5 bis 14 M und am meisten bevorzugt von 6 bis 12 M. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die Chloridionenkonzentration etwa auf dem Sättigungsniveau. Zusätzlich ist auch bevorzugt, dass das Molverhältnis der Kationen im Auslaugmittel zur Menge an HCl im Auslaugmittel von etwa 0,15 bis etwa 4,5 und vorzugsweise von etwa 0,3 bis etwa 2,5 beträgt.
Lateritische Nickelerze können einen Eisengehalt von etwa 10 bis etwa 45 Gewichtsprozent aufweisen. Lateritische Nickelerze mit hohem Eisengehalt haben einen Eisengehalt von mehr als 25 Gewichtsprozent (z. B. 25–45 Gewichtsprozent) und lateritische Nickelerze mit geringem Eisengehalt haben eine Eisengehalt von weniger als 25 Gewichtsprozent (z. B. 10–25 Gewichtsprozent). Um die unedlen Metalle aus lateritischen Nickelerzen mit hohem Eisengehalt auszulaugen, ist eine größere Säuremenge erforderlich. Demzufolge kann, wenn das lateritische Nickelerz ein Erz mit hohem Eisengehalt ist, ein aggressiveres Laugen erforderlich sein und demzufolge beträgt das Molverhältnis der Kationen im Auslaugmittel zur Menge an HCl im Auslaugmittel vorzugsweise von etwa 0,15 bis etwa 3 und mehr bevorzugt von etwa 1 bis etwa 2,3. Wenn das lateritische Nickelerz ein Erz mit geringem Eisengehalt ist, ist ein weniger aggressives Laugen erforderlich und das Molverhältnis der Kationen im Auslaugmittel zur Menge an HCl im Auslaugmittel beträgt vorzugsweise von etwa 0,15 bis etwa 2,3 und mehr bevorzugt von etwa 0,3 bis etwa 2.
Wie hierin verwendet wird das Molverhältnis von Kationen im Auslaugmittel zur Menge an HCl im Auslaugmittel basierend auf der Menge an Kationen bestimmt, die im Auslaugmittel am Ende des Auslaugschritts vorhanden sind (d. h. der Menge an Kationen in der Auswaschlösung 22) und auf der Menge an Säure, die im Auslaugmittel vorkommt, wenn das Auslaugmittel zum Konzentrat 14 gegeben wird, und jegliche zusätzlichen Mengen an Säure, die während des Auslaugschritts zum Auslaugmittel gegeben werden könnten. Es versteht sich, dass die gesamte erforderlicher Säure zum Beginn des Auslaugarbeitsschritts zugegeben werden kann (d. h. es kann das in den Auslaugreaktor eingespeiste Auslaugmittel sein) oder ein Teil oder die gesamte Säure kann mit dem Fortschreiten des Auslaugens zugegeben werden. Mit dem Fortschreiten des Auslaugens wird ein Teil des Chlorids zur Bildung von Metallchloriden verwendet. Daher wird, vorzugsweise, die Säure auf einer „On-Demand"-Basis zugegeben – d. h. der Auslaugbetrieb kann überwacht werden und Säure wird basierend auf der Menge an durch das Auslaugen der unedlen Metalle verbrauchten Chlorids zum Auslaugmittel gegeben. Demzufolge kann die Konzentration von Chloridionen relativ konstant gehalten werden. Es versteht sich, dass Mengen an Chloridsalz beim Fortschreiten des Auslaugens zur Versorgung mit zusätzlichen Chloridionen zum Auslaugmittel gegeben werden können, unter der Voraussetzung, dass es gewünscht ist, die Kationenmenge im Auslaugmittel zu erhöhen.
Vorzugsweise umfasst das Auslaugmittel, das in den Auslaugschritt gespeist wird, Magnesiumchlorid und Salzsäure, und besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus Magnesiumchlorid und Salzsäure. Wenn das Auslaugmittel Salzsäure und Magnesiumchlorid umfasst, dann wird der Auslaugschritt vorzugsweise mit einer Chloridkonzentration von mindestens 200 g/l, vorzugsweise 200–500 g/l und mehr bevorzugt 200–400 g/l durchgeführt. Das Mg/HCl-(Magnesium zu Salzsäure) Verhältnis, ausgedrückt als Massenprozent (m/m) beim Auslaugen wird vorzugsweise so eingestellt, um das Auslaugen zu optimieren, basierend auf, zum Beispiel, dem bestimmten, auszulaugenden Erz und der Temperatur, bei der das Auslaugen durchgeführt wird. Das Mg/HCl-Verhältnis kann in einem Bereich von 0,1–3,0, vorzugsweise 0,2–1,5 und mehr bevorzugt 0,4–1,0 liegen (d. h. Gramm Mg in der Auswaschlösung am Ende das Auslaugschritts zur Konzentration von Säure im Auslaugmittel).
Die Hydrolyse und das Ausfällen von Eisen findet statt wie folgt: 2FeCl₃ + 3H₂O → Fe₂O₃ + 6HCl
Demzufolge ist ein Vorteil dieses Verfahrens, dass die Bildung von Hämatit gleichzeitig Säure freisetzt, die während des Auslaugens des Eisens verbraucht wurde. Die freigesetzte Säure kann dann an weiteren Auslaugreaktionen teilnehmen.
Durch Verwendung von hochkonzentrierten Magnesiumchloridlösungen schwächt die hohe Magnesiumkonzentration im Auslaugmittel das Lösen von Magnesium während des Auslaugens ab. Insbesondere wenn der Magnesiumspiegel nahe dem Sättigungsspiegel im Auslaugmittel ist, wenn das Auslaugmittel dem Erz zugeführt wird, wird das Auslaugmittel keinerlei Magnesium aus dem Erz auslaugen. Ebenso kann, wenn die Erzeugung eines Magnesiumprodukts, zum Beispiel Magnesiumoxid gewünscht wird, Magnesium aus der Auswaschlösung gewonnen werden. So wird das Auslaugmittel, wenn es dem Erz zugeführt wird, eine geringere Magnesiumkonzentration als den Sättigungsspiegel aufweisen, was dazu führt, dass das Auslaugmittel Magnesium aus dem Erz auslaugt. Demzufolge ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die Magnesiummenge, wenn überhaupt, die aus dem Erz ausgelaugt wird, kontrolliert werden kann. Ebenso wird, wenn das Auslaugmittel eine Sättigungsmenge an anderen Kationen wie hierein offenbart enthält, das Auslaugmittel an einem Auslaugen des Magnesiums gehindert.
Das Auslaugen kann als ein kontinuierliches oder als ein diskontinuierliches Verfahren durchgeführt werden. Wenn das Auslaugen in einem kontinuierlichen Verfahren durchgeführt wird, kann das Auslaugen im Gleichstrom, im Gegenstrom oder auf andere Weise ausgeführt werden. Wenn das Erz ein Erz mit hohem Eisengehalt ist, dann wird das Auslaugen vorzugsweise im Gegenstrom ausgeführt.
Das Auslaugen kann in einem unter Druck stehenden Behälter oder einem nicht unter Druck stehenden Behälter durchgeführt werden. Vorzugsweise wird das Auslaugen in einem nicht unter Druck stehenden Behälter durchgeführt. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass der Auslaugschritt in einem nicht unter Druck stehenden Behälter ausgeführt werden kann, was es ermöglicht, das Auslaugen in einem kontinuierlichen Flussbetrieb und mit geringeren Kapitalkosten durchzuführen. Das Auslaugen kann auch in einem Pachucatank oder als eine Haufenlaugung durchgeführt werden.
Das Auslaugen wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von etwa 75°C bis zum Siedepunkt der Auslaugmittellösung ausgeführt, vorzugsweise von etwa 100°C bis zum Siedepunkt der Lösung. Bei Umgebungsdruck beträgt der Siedepunkt des Auslaugmittels etwa 110°C. Es versteht sich jedoch, dass der Siedepunkt bei erhöhtem Druck höher ist. Es wurde festgestellt, dass, wenn das Auslaugen bei einer Temperatur oberhalb von etwa 100°C ausgeführt wird, der Eisenoxidniederschlag eine physikalische Struktur aufweist, die dazu führt, dass sich das Eisen schneller aus der Lösung absetzt und so den nachfolgenden Flüssig/Fest-Trennschritt vereinfacht.
Der pH-Wert der Auslaugmittellösung, wie mittels herkömmlicher Geräte gemessen, kann während des Auslaugarbeitsschritts bis zu 3 betragen und vorzugsweise bis zu 2. Um Eisen, das während des Verfahrens als Hämatit und/oder magnetisches Eisenoxid wie z. B. Spinell ausgelaugt wurde, auszufällen, wird der pH-Wert der Auswaschlösung vorzugsweise auf 0,4–2,5 und mehr bevorzugt 0,7–2,5 angehoben. Die Kinetik des Auslaugschritts wird im niedrigeren pH-Wertbereich, z. B. weniger als etwa 0,5 und vorzugsweise weniger als 0 verstärkt. Jedoch ist ein pH-Wert von größer als 0,4 erforderlich, um das Eisen als Hämatit und/oder magnetisches Eisenoxid wie z. B. Spinell auszufällen. Demzufolge wird das Auslaugen in einer bevorzugten Ausführungsform bei einem geringeren pH-Wert ausgeführt und der pH-Wert der Auswaschlösung wird dann angehoben, um das Eisenoxid auszufällen. Es versteht sich, dass etwas Auslaugen weiter auftreten kann, wenn der pH-Wert angehoben wird, um das Eisenoxid auszufällen. Das ausgefällte Eisenoxid und das nicht ausgelaugte Erz werden dann einer Fest/Flüssig-Trennung unterzogen, um eine Auswaschlösung mit geringem Eisengehalt zu erzeugen. Das ausgefällte Eisen und das nicht ausgelaugte Erz können in einem einzigen Fest/Flüssig-Trennschritt abgetrennt werden. Es versteht sich jedoch, dass das nicht ausgelaugte Erz in einem ersten Fest/Flüssig-Trennschritt abgetrennt werden kann und der pH-Wert dann angehoben wird, um Eisen auszufällen, das anschließend in einem zweiten Fest/Flüssig-Trennschritt abgetrennt werden kann. Es versteht sich, dass herkömmliche pH-Sonden entworfen werden, um Systeme zu messen, in denen die Aktivität von Wasser etwa 1 beträgt. Das Wasser in dem Auslaugmittel hierin weist eine Aktivität von deutlich weniger als 1 auf. Demzufolge basieren die hierin genannten pH-Werte auf der Verwendung von herkömmlichen pH-Sonden, die für Systeme entworfen wurden, in denen die Aktivität des Wassers etwa 1 beträgt, und daher wird der tatsächliche pH-Wert des Auslaugmittels nicht exakt gemessen. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Verwendung von herkömmlichen pH-Sonden verwendet werden kann, um den Auslaugprozess unter Verwendung der hierin dargelegten Bereiche zu überwachen.
E° (elektrisches Potential gegen SHE (Standardwasserstoffelektrode)) liegt vorzugsweise in dem Bereich von 300–700 mV und mehr bevorzugt 350–600 mV. In diesem Bereich wird Eisen im dreiwertigen Zustand verbleiben. Des Weiteren werden die verbleibenden unedlen Metalle (z. B. Nickel, Cobalt und Mangan) in ihrem zweiwertigen Zustand verbleiben. Demzufolge liegt das E°-Potential vorzugsweise am Ende des Auslaugschritts in diesem Bereich (d. h. E° der Auswaschlösungsaufschlämmung 18). Alternativ kann E° während des Auslaugprozesses in dem Bereich gehalten werden.
Wenn E° zu hoch ist, dann werden die unedlen Metalle höher oxidierte Verbindungen bilden. Zum Beispiel wird Mangan Permanganat bilden. Demzufolge ist E° vorzugsweise ausreichend niedrig, so dass unedle Nichteisenmetalle als Metallchloride verbleiben. Wird E° am oder gegen Ende des Auslaugschritts auf unter 700 mV und vorzugsweise unter 600 mV vermindert, dann werden einige der oxidierten Metallwerte dazu neigen, sich in Metallchloride zurückzuwandeln. Einige der Metallwerte werden jedoch vielleicht auch nicht zu Metallchloriden zurückgewandelt. Demzufolge liegt das Potential E° des Auslaugmittels am Ende des Auslaugschritts vorzugsweise unter dem oberen Ende des Bereichs, und mehr bevorzugt liegt der Wert für E° des Auslaugmittels während des gesamten oder im Wesentlichen des gesamten Auslaugschritts unter dem oberen Ende des Bereichs, um so die Oxidation von Metallwerten zu verhindern.
Wenn E° unter etwa 300 mV liegt, wird das Eisen in Eisen(II) umgewandelt. Demzufolge wird E° vorzugsweise auf einem Niveau gehalten, das ausreichend hoch ist, um eine Umwandlung des Eisen in den zweiwertigen Zustand zu vermeiden. Es versteht sich, dass, während das E°-Niveau während des Auslaugschritts variieren kann, vorausgesetzt dass E° in der Auswaschlösungsaufschlämmung 18 auf dem gewünschten Niveau liegt, das Eisen als Hämatit und/oder magnetisches Eisenoxid, wie z. B. Spinell ausfallen wird.
Wird E° ausreichend hoch gehalten, um Eisen in seinem dreiwertigen Zustand zu halten, dann wird das Eisen dazu neigen, sofort Hämatit zu bilden, wenn es ausgelaugt wird, und dadurch wird die Chloridmenge, die im Eisen(III)chlorid während des Auslaugens gebunden ist, vermindert und die Säuremenge, die während des Auslaugschritts gegebenenfalls zugegeben werden muss, um die gewünschte Zusammensetzung des Auslaugmittels aufrechtzuerhalten, vermindert.
Der Arbeitsschritt des Metallgewinnungsprozesses wird nun beschrieben, basierend auf der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform. Im Auslaugschritt wird eine metallreiche Lösung (Auswaschlösungsaufschlämmung 18) erhalten. Der Rückstand (Feststoffe), der in der Form einer Suspension in der Auswaschlösungsaufschlämmung 18 vorliegt, weist vorzugsweise eine geringe Konzentration an wertvollen Nichteisenmetallen auf, z. B. einen geringen Nickelgehalt. Die Auswaschlösungsaufschlämmung 18 kann mit einer Vielzahl an Techniken behandelt werden, um einen Teil oder die gesamten der darin befindlichen Metallwerte zu gewinnen. In der bevorzugten Ausführungsform von 1 wird die Auswaschlösung 22 aufeinander folgenden Ausfällungsschritten unterzogen, um zuerst unedle Metalle wie Kupfer, Mangan, Zink und Aluminium zu entfernen und nachfolgend Nickel und Cobalt zu entfernen.
Wie in 1 gezeigt, wird die Auswaschlösungsaufschlämmung 18 in einen Fest/Flüssig-Trennschritt 20 eingespeist, um eine Trennung der Auswaschlösung von den darin befindlichen Feststoffen, z. B. dem Auslaugrückstand und kristallinen mineralischen Eisenfeststoffen, zu bewirken. Der Fest/Flüssig-Trennschritt 20 erzeugt einen metallreichen Auswaschlösungsstrom 22 und einen Rückstandsstrom 24. Techniken für derartige Trennungen sind bekannt, z. B. die Verwendung eines Druck- oder Vakuumfilters, Gegenstromdekantieren oder Zentrifuge. Es kann ein beliebige der auf dem Fachgebiet bekannten Fest/Flüssig-Trennungstechniken verwendet werden. Wie in 1 gezeigt, wird ein Filtrationsschritt verwendet und ein Wasserstrom 26 bereitgestellt, um mitgerissene Auswaschlösung vom festen Rückstand zu waschen.
Der Rückstandsstrom 24 kann verworfen werden oder kann behandelt werden, um einen Teil oder alle der darin befindlichen Metallwerte zu gewinnen. Gemäß dem hierin offenbarten Auslaugschritt wird ein beträchtlicher Anteil des Eisens, der aus dem Erz ausgelaugt wird, hydrolysiert und als Hämatit und/oder magnetisches Eisenoxid, wie z. B. Spinell ausgefällt. Demzufolge kann der Rückstandsstrom 24 einen magnetischen Teil enthalten, der in einem magnetischen Separator abgetrennt werden kann, um einen Einspeisungsstrom, der für die Erzeugung von Ferronickel oder niedrig legierten Stählen von Nutzen sein kann, und einen behandelten Rückstandsstrom zu erzeugen. Der behandelte Rückstandsstrom kann eine ausreichend geringe Menge an wertvollen Metallen aufweisen, so dass der behandelte Rückstandsstrom als Abfall in Absetzbecken geleitet werden kann.
Der metallreiche Auswaschlösungsstrom 22 kann einer Reinigungsstufe 34 unterzogen werden, in dem andere wertvolle Metalle als Nickel und Cobalt entfernt werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der metallreiche Auswaschlösungsstrom 22 behandelt, um andere wertvolle Metalle als Nickel und Cobalt zu entfernen. Demzufolge kann der Strom 22 mittels Ionenaustausch, Lösungsextraktion, Elektrometallurgie oder Ausfällung behandelt werden, um diese wertvollen Metalle zu entfernen. Vorzugsweise wird Strom 22 mittels chemischer Addition behandelt, um Mangan, Kupfer, Aluminium und/oder Chrom auszufällen, die vorkommen können, und um Nickel und Cobalt in Lösung zu halten. Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, kann der metallreiche Auswaschstrom 22 einer Oxidation durch Zugabe eines Oxidationsmittelstroms, z. B. Chlorgas oder Wasserstoffperoxid, und Einstellung des pH-Werts auf einen Bereich von 3–6 unterzogen werden, um eine Ausfällung von Eisen und Mangan, Kupfer, Aluminium und/oder Chrom, wenn sie vorkommen, in der Auswaschlösung zu bewirken, und einen behandelten Auswaschlösungsstrom 40 zu erhalten. Der pH-Wert kann durch verschiedene Mittel eingestellt werden, wie z. B. die Zugabe eines pH-Wert-Einstellungsmittels über Strom 38. Das pH-Wert-Einstellungsmittel kann eine Base wie Kalk, Ätznatron oder Magnesiumoxid sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist Magnesiumoxid das pH-Wert-Einstellungsmittel. Ein Vorteil der Verwendung von Magnesiumoxid ist, dass die erforderliche Menge an Magnesiumoxid durch Behandlung von Magnesiumchlorid im verbrauchten Auslaugmittel erzeugt werden kann. Des Weiteren trägt die Zugabe von Magnesiumoxid nicht zu irgendwelchen zusätzlichen Ionen in der Auswaschlösung bei, die wenn zugegeben, die Verwendung von zusätzlichen Behandlungsschritten erforderlich machen können. Das Oxidationsmittel wird zugegeben, um Eisen(II) zu Eisen(III) umzuwandeln und um zu gewährleisten, dass sich Mangan in seinem vierwertigen Zustand befindet. Wenn solche Metalle in der Auswaschlösung nicht vorkommen, braucht das Oxidationsmittel nicht zugegeben zu werden.
Ein Teil oder der gesamte Strom 40 kann einem beliebigen Fest/Flüssig-Trennschritt 42 unterzogen werden, um einen Metall abgereicherten Auswaschlösungsstrom 44 und einen Rückstandstrom 46 zu erzeugen. Vorzugsweise wird der Rückstandsstrom 46 recycelt und in den Auslaugschritt 16 eingespeist, um Magnesium und mitgefällte oder adsorbierte wertvolle Metalle, z. B. Nickel und Cobalt, die im Rückstandsstrom 46 vorkommen können, zu gewinnen. Es versteht sich, dass Strom 40 mittels anderer bekannter Techniken behandelt werden kann, um einen Teil oder alle darin befindlichen wertvollen Metalle zu gewinnen.
In einer alternativen Ausführungsform versteht es sich, dass das Ausfällen, das im Reinigungsschritt 34 auftritt, in einer Reihe von Schritten ausgeführt werden kann, um unterschiedliche Rückstände zu erhalten, die jeweils unterschiedliche Konzentrationen an wertvollen Metallen enthalten. Zum Beispiel neigt Eisen dazu, bei einem pH-Wert im Bereich von 0,5–3 auszufallen, Aluminium und Chrom neigen dazu, bei einem pH-Wert im Bereich von 1,5–3,5 auszufallen und Mangan neigt dazu, bei einem pH-Wert im Bereich von 3–6 auszufallen. Demzufolge kann ein Rückstandstrom erzeugt werden, der hohe Anteile an Aluminium und Chrom enthält, und es kann ein Rückstandsstrom erzeugt werden, der einen hohen Anteil an Mangan enthält.
Der Metall abgereicherte Auswaschlösungsstrom 44 kann weiteren Behandlungsschritten unterzogen werden, um zusätzliche wertvolle Metalle zu gewinnen. Strom 44 kann mittels Ionenaustausch, Lösungsextraktion, Elektrometallurgie oder Ausfällung behandelt werden, um diese wertvollen Metalle zu entfernen. Vorzugsweise wird Strom 44 mittels chemischer Addition behandelt, um Nickel und Cobalt auszufällen, die vorkommen können. Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, kann der Metall abreicherte Auswaschstrom 44 einem Ausfallen oder einer Einstellung des pH-Werts auf einen Bereich von 6–8,5 unterzogen werden, vorzugsweise 7,5–8,5, um eine Ausfällung von Nickel und Cobalt in der Auswaschlösung zu bewirken, und einen behandelten Auswaschstrom zu erhalten. Der pH-Wert kann durch verschiedene Mittel eingestellt werden, wie z. B. die Zugabe eines pH-Wert-Einstellungsmittels über Strom 50. Das pH-Wert-Einstellungsmittel kann eine Base sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist Magnesiumoxid das pH-Wert-Einstellungsmittel. Ein Vorteil der Verwendung von Magnesiumoxid ist, dass die erforderliche Menge an Magnesiumoxid durch das Verfahren erzeugt werden kann und die Zugabe von Magnesiumoxid nicht zu irgendwelchen zusätzlichen Ionen in der Auswaschlösung beiträgt, welche die Verwendung von zusätzlichen Behandlungsschritten erforderlich machen könnten
Wie in 1 gezeigt, wird diese Trennung vorzugsweise in zwei Stufen ausgeführt, wobei Nickel und Cobalt (wenn vorhanden) in einem ersten Ausfällungsschritt 48 in relativ reiner Form gewonnen werden, z. B. in der Form der Hydroxide, und die verbleibenden wertvollen Metalle werden in einem nachfolgenden Ausfällungsschritt 60 entfernt.
Die erste Ausfällungsstufe 48 wird vorzugsweise bei einem pH-Wert im Bereich von 6,5–7 ausgeführt. Der pH-Wert wird vorzugsweise durch die Zugabe von Magnesiumoxid über Strom 50 erhöht, um eine Auswaschlösung 52 zu erzeugen, die einem Fest/Flüssig-Trennschritt 54 unterzogen wird, um einen Rückstand 56, der gemischte Nickel- und Cobalthydroxide enthält, und eine weitere Metall abreicherte Auswaschlösung 58 zu erhalten. Der Rückstandsstrom 56 kann dann behandelt werden, um Nickel zu gewinnen. Die Differenz der wertvollen Metallen kann anschließend aus der Auswaschlösung 58 in Ausfällungsschritt 60 erhalten werden, indem vorzugsweise überschüssiges Magnesiumoxid verwendet wird, das über Strom 62 (vorzugsweise bei einem pH-Wert im Bereich von 7–8,5) zugegeben werden kann, um einen Rückstand 64, der restliche wertvolle Metalle in der Form der Hydroxide enthält, und einen verbrauchten Auslaugmittelstrom 66 zu erhalten. Rest 64 kann für den Auslaugschritt recycelt werden. Wenn erforderlich, kann während dieser Schritte Wasser hinzugefügt werden.
Der verbrauchte Auslaugmittelstrom 66 ist eine Magnesiumchloridlösung. Ein Teil oder der gesamte verbrauchte Strom 66 kann durch einen Recycelstrom 68 als Auslaugmittel für den Auslaugschritt 16 zurückgeführt werden. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des verbrauchten Stroms 66 und der Menge an während der auf den Auslaugschritt 16 folgenden Metallgewinnungsschritte zugegebenem Wasser muss das Auslaugmittel gegebenenfalls regeneriert werden. Demzufolge kann ein Teil oder der gesamte verbrauchte Strom 66 behandelt werden, z. B. durch partielle Verdampfung in einem Verdampfer 70, um einen Recycelstrom 72 an Magnesiumchlorid zu erzeugen, Zugabe von Magnesiumchlorid und/oder Salzsäure und für den Auslaugschritt 16 recycelt werden.
Magnesiumoxid kann aus dem verbrauchten Auslaugmittelstrom 66 gebildet werden, indem der Strom, z. B., einem Pyrohydrolyseschritt 74 unterzogen wird, um einen Salzsäurestrom 76 und einen reinen Magnesiumoxidstrom 78, einschließlich Ätzmagnesia zu erzeugen. Ein Teil oder der gesamte Salzsäurestrom 76 kann in den Prozess recycelt werden (z. B. zum Auslaugschritt 16). Ein Teil oder der gesamte Magnesiumoxidstrom 78 kann im Prozess verwendet werden (z. B. als ein pH-Wert-Einstellungsmittel) und/oder zum Verkauf angeboten werden.
So ermöglicht die vorliegende Erfindung in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, zum Beispiel wie in 1 gezeigt, die Verwendung von Mischungen aus Magnesiumchlorid und Salzsäure im Auslaugschritt. Die Auflösung von Eisen in ein gelöstes Chlorid in der Auswaschlösung kann kontrolliert und minimiert werden, ohne dass teure Vorbehandlungs- oder Nachbehandlungsschritte erforderlich werden. Der Auslaugrückstand kann in einer Form gehalten werden, die ohne Weiteres filtriert werden kann, indem die Konzentration und Temperatur während des Auslaugschritts kontrolliert wird. Anforderungen durch Wasserverdampfung und Salzsäureregeneration kann mit nur einem Teil des Magnesiumchlorids begegnet werden, das erhalten wird, indem Pyrohydrolyse erforderlich ist.
Im Verfahren der vorliegenden Erfindung kann das Mg/HCl-Verhältnis im Auslaugschritt eingestellt werden, um die spezifischen Anforderungen oder Eigenschaften des Verfahrens und des in das Verfahren eingespeisten Erzes wiederzuspiegeln. Zum Beispiel kann durch Einstellen der Menge an verbrauchtem Auslaugmittel, das der Pyrohydrolyse unterzogen wird, die Menge an Magnesiumchlorid und Salzsäure, die für ein Recycling zum Auslaugschritt zur Verfügung stehen, eingestellt werden. In einigen Fällen können die gesamten Chloridionen in der Auslauglösung aus den recycelten Auslaugmittelströmen 68, 72 geliefert werden.
Das Auslaugverfahren kann kontinuierlich in mindestens einem gerührten Tankreaktor durchgeführt werden. Vorzugsweise werden mindestens zwei Reaktoren verwendet, der erste für die Zugabe von lateritischem Nickelerz und der zweite für die Kontrolle des Eisens. Zum Beispiel, wie in 2 gezeigt, wird ein Konzentrat oder Erzstrom 10 in einen ersten Auslaugschritt 100 eingespeist. Auslaugmittel wird über Strom 102 zugegeben, um einen ersten Auswaschlösungsstrom 104 zu erzeugen, der dann einem Fest/Flüssig-Trennschritt 106 unterzogen wird, um eine Feststoff verminderte Auswaschlösung 110 und einen Rückstand 108 zu erhalten. Die Feststoff verminderte Auswaschlösung 110 kann anschließend behandelt werden, um Metallchloride wie z. B. durch die nachfolgenden Ausfällungsschritte von 1 zu gewinnen. Der Rückstand 108 wird einem zweiten Auslaugschritt 112 unterzogen, um eine zweite Auswaschlösung 116 zu erhalten. Vorzugsweise wird über Strom 114 zusätzlich Säure zum zweiten Auslaugschritt 112 gegeben, um zusätzliche Metallwerte aus dem Erz auszulaugen. Die zweite Auswaschlösung 116 wird anschließend dem Fest/Flüssig-Trennschritt 118 unterzogen, um einen festen Rückstand 120 zu erzeugen, der behandelt werden kann, um beliebige wertvolle Metalle zu gewinnen (z. B. Hämatit) und eine zweite Auswaschlösung 122, von der ein Teil oder alles zum ersten Auslaugschritt 100 als Auslaugmittel 102 recycelt werden kann. Die zweite Auswaschlösung kann Regenerierungsschritten unterzogen werden, um das Auslaugmittel für den ersten Auslaugschritt zu erzeugen und/oder zusätzliche Auslaugmittel können getrennt zum ersten Auslaugschritt 100 gegeben werden. Es versteht sich auch, dass drei oder mehr Auslaugreaktoren verwendet werden können.
Eine Verfahrenskontrolle kann durch die Zugabegeschwindigkeit des lateritischen Nickelerzes und/oder des Auslaugmittels zum Verfahren und/oder der chemischen Zusammensetzung des Auslaugmittels bewirkt werden. Zum Beispiel kann der pH-Wert durch die Zugabe von Magnesiumoxid eingestellt werden und E° kann durch die Zugabe eines Oxidationsmittels eingestellt werden.
Das Auslaugverfahren kann auf jede beliebige dem Fachgebiet bekannte Weise ausgeführt werden. Die Art des Auslaugens, z. B. diskontinuierlich, kontinuierlich im Gleichstrom oder kontinuierlich im Gegenstrom, kann in Abhängigkeit von der bestimmten Art des behandelten Erzes ausgewählt werden. Das diskontinuierliche Verfahren findet in einem einzigen Reaktor statt und kann bis zu einem vorbestimmten Endpunkt basierend auf einem gewünschten pH-Wert oder E° des bestimmten Systems betrieben werden, innerhalb der in dieser Erfindung dargelegten Parameter. Gleichstromauslaugen wird für ohne weiteres auslaugbare Erze (geringer Eisengehalt) bevorzugt, während Gegenstrom für Erze bevorzugt wird, die schwerer auszulaugen sind (Erze mit hohem Eisengehalt).
Eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Regenerierung des Auslaugmittels ist, dass die verbrauchte Auslauglösung (reine MgCl₂-Lösung) im Anschluss an die Abtrennung von Nickel und Cobalt (oben beschrieben) einer teilweisen oder Vorverdampfung unterzogen wird. Der Grad an teilweiser oder Vorverdampfung kann vermindert oder sogar beseitigt werden, indem gasförmiger Chlorwasserstoff zu der reinen MgCl₂-Lösung zugeführt wird, insbesondere vor der teilweisen oder Vorverdampfungsstufe. Das gasförmige HCl kann aus dem Abgasen im Hydrolyser stammen. Auf diese Weise wird Energie, die für die Verdampfung von Wasser erforderlich ist, vermindert oder beseitigt und es wird ein Salzsäure-Azeotrop erhalten. Das Azeotrop kann zur Auslauglösung recycelt, zum Verkauf angeboten oder auf andere Weise verwendet werden.
Der Strom aus „reiner MgCl₂-Lösung" kann aufgeteilt werden und ein Teil wird einer Pyrohydrolyse unterzogen, um Magnesiumoxid zu bilden. Abgase werden einem HCl-Absorber und Separator zugeführt. Eine HCl-Lösung kann mit dem Rest des aufgeteilten Stroms vereinigt werden und wird als regeneriertes Auslaugmittel verwendet. Alternativ kann ein Teil oder die gesamten Abgase einem Auslaugschritt zugeführt werden, um den Salzsäurespiegel zu verstärken und auch um dem Auslaugreaktor für das Wärmegleichgewicht der Auslaugschritts Wärme zuzuführen.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Regenerierung des Auslaugmittels werden Abgase aus der Pyrohydrolyse verwendet, um eine konzentrierte MgCl₂-Lösung vorzuverdampfen und diese Lösung an HCl anzureichern. Dies gewinnt Energie aus dem Pyrohydrolyseschritt.
Wie oben diskutiert umfasst in einer alternativen bevorzugten Ausführungsform das Auslaugmittel Salzsäure und eine Mischung aus Magnesiumchlorid und mindestens einem zusätzlichen Metallchlorid oder Kation. Diese zusätzlichen Kationen werden vorzugsweise aus dem Auslaugen des Erzes erhalten, so dass das Auslaugmittel, das in den Auslaugreaktor gespeist wird, im Wesentlichen Magnesium umfasst und, vorzugsweise, daraus besteht. Das zusätzliche Metallchlorid ist mindestens eines aus Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Calciumchlorid, Kupferchlorid und Eisenchlorid. Kupferchlorid, insbesondere Kupfer(II)chlorid und Eisenchlorid, insbesondere Eisen(III)chlorid sind bevorzugt. Wenn das Kation aus dem Erz ausgelaugt wird, wird das Kation ausgewählt aus der Kationengruppe in den vorgenannten Chloriden. Die Menge an zusätzlichem Metallchlorid und Kationen kann von 1–25 Gew.-% der Menge an Magnesiumchlorid betragen, insbesondere von etwa 5–15% des Magnesiumchlorids. Diese Metallchloride bieten zusätzliche Quellen der Chloridionen.
In einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform kann das Auslaugmittel Salzsäure, Magnesiumchlorid und ein Oxidationsmittel, und gegebenenfalls das zusätzliche, oben beschriebene Metallchlorid umfassen. Beispiele für das Oxidationsmittel sind Luft, Sauerstoff, Chlor, Hypochlorit, Chlorit, Chlorat und Peroxide wie z. B. Wasserstoffperoxid. Im Falle eines Gases kann das Gas mittels eines beliebigen im Fachgebiet bekannten Mittels, wie z. B. einem Einblasrohr verteilt werden. Die Menge an zugegebenem Oxidationsmittel kann über einen weiten Bereich variiert werden. Vorzugsweise wird das Oxidationsmittel auf einer „On-Demand"-Basis zugeben und wird vorwiegend durch praktische Überlegungen bestimmt. In Ausführungsformen wird das Oxidationsmittel vorzugsweise zugegeben, um das gewünschte E° (elektrisches Potential gegen SHE (Standardwasserstoffelektrode)) aufrechtzuerhalten.
Das Auslaugen des lateritischen Nickelerzes und die Gewinnung von wertvollen Metallen daraus, unter Verwendung von Auslaugmitteln, die zusätzliches Metallchlorid und/oder Oxidationsmittel enthalten, kann auf die gleiche Weise wie das Auslaugen mit Auslaugmittel, das Salzsäure und Magnesiumchlorid umfasst, durchgeführt werden.
Bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung schaffen ein Auslaugverfahren, das die Extraktion von anderen Metallwerten, insbesondere Eisen und gegebenenfalls Magnesium vermindert oder minimiert, in Abhängigkeit von der Kationenkonzentration im Auslaugmittel. Das Eisen verbleibt im Auslaugrückstand, der einer magnetischen Trennung unterzogen werden kann, um bei der Herstellung von Ferronickel oder niedrig legierten rostfreien Stählen verwendet zu werden.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung erfordert keine Vorbehandlung des lateritischen Nickelerzes, um den Eisengehalt relativ inert zu machen. Das Verfahren führt nicht zu höheren Raten beim Aufbau von Eisen in der Auswaschlösung, aufgrund der Hydrolyse des Eisens. Externe Mittel für die Kontrolle von Eisen und Magnesium brauchen nicht erforderlich zu sein, da jegliches erforderliche Mittel (MgCl₂, MgO und HCl) Produkte oder recycelte Ströme des Verfahrens sein können. Das Auslaugmittel kann regeneriert und recycelt werden. Reines Magnesiumoxid, insbesondere Ätzmagnesia kann erzeugt werden.
Ein besonderer Vorteil des Verfahren der vorliegenden Erfindung ist, dass hohe Extraktionsraten für wertvolle Metalle in einem Auslaugschritt erhalten werden, der unter Atmosphärendruck arbeitet. Die Verwendung von Atmosphärendruck führt zu beträchtlichen wirtschaftlichen Vorteilen, insbesondere bei den Kapitalkosten. Es können wertvolle Metalle gewonnen werden. Die Verwendung von Chloridchemie bietet Vorteile im Betrieb und bei den Kapitalkosten des Verfahrens. Das Auslaugmittel wird regeneriert und recycelt, vorzugsweise unter Verwendung eines Pyrohydrolyseschritts, wobei, falls erforderlich, zusätzliche Salzsäure aus Chlor gebildet werden kann. Magnesiumchlorid kann für den Auslaugschritt recycelt werden.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert.
Beispiel I

Eine Reihe von Laborexperimenten wurde durchgeführt, wobei 100 g Proben aus gemischtem Saprolith- und Limoniterz aus der Sechol-Lagerstätte in Guatemala behandelt wurden. Das gemischte Erz wies die folgende Analyse auf, wobei die Mengen in Gew.-% angegeben sind: Nickel 2,25%; Cobalt 0,03%; Magnesium 14,4%; Eisen 15,2%; Silicium 16,0%; Calcium < 0,05%; Aluminium 0,9%; Kupfer < 0,05%; Zink < 0,05% und Chrom 0,53%. Dieses Erz enthielt auch 20% einer schwerschmelzenden Magnetitphase, die nicht ohne Weiteres für ein Auslaugen zugänglich war. Die Proben wurde mit einer 20%igen Feststoffdichte vier Stunden lang bei 100°C in Mischungen aus Magnesiumchlorid und Salzsäure ausgelaugt, wobei (i) die Gesamtchloridionenkonzentration, und (ii) das Magnesium-zu-Säure-Verhältnis variiert wurde. Tabelle 1 stellt weitere Details und die erhaltenen Ergebnisse zusammen. Tabelle I

Chlorid-konzentration	% Extraktion	Anfangliche HCl-Konzentration
Chlorid-konzentration	% Extraktion	1 N	1,5 N	2 N	3 N	4 N
	Mg/HCl-Verhältnis			0,37	0,14
150 g/l	Ni Fe Mg pH-Wert E°			75,9 1,1 53,4 0,89 581	71,3 10,8 40,8 0,47 619
	Mg/HCl-Verhältnis	1,83	1,1	0,75	0,39	0,21
230 g/l	Ni Fe Mg pH-Wert E°	60,5 1,1 20,9 2,27 357	69,7 1,8 34,7 0,427 523	81,2 2,2 52,1 0,363 583	88,1 25,1 66,2 0,353 614	93,1 46,9 83,4 0,299 646
	Mg/HCl-Verhältnis	2,5	1,5	1,1	0,6
300 g/l	Ni	58,7 5,2 14,8 0,743 488	72,4 28,4 28,5 0,465 563	78,5 16,9 38,8 0,518 562	87,6 21 56,3 0,581 544
	Fe
	Mg
	pH-Wert
	E°

Die Ergebnisse zeigen die Wirkungen sowohl der Gesamtchloridionenkonzentration (d. h. dem Beitrag sowohl des Magnesiumchlorids als auch der Salzsäure), als auch die der anfänglichen Säurekonzentration. Für dieses Erz und unter den eingesetzten Bedingungen betrug die optimale Gesamtchloridkonzentration etwa 230 g/l, oberhalb davon war die Eisenauflösung beträchtlich und unterhalb davon verminderte sich die Nickel-(und Cobalt-)Extraktion. Es ist festzuhalten, dass in diesen Beispielen 80% Ni-Extraktion etwa 100% Nickelgewinnung aus der nicht magnetischen Erzfraktion darstellen, aufgrund der Gegenwart von schwerschmelzendem Material im Erz, das sich nicht ohne Weiteres auslaugen lässt. Die Löslichkeit des Eisens in Lösung muss ebenfalls festgehalten werden, da nahezu das gesamte Eisen in 2N HCl-Lösung im Rückstand verblieb. Sowohl Cobalt als auch Nickel wurden aus dem lateritischen Nickelerz ausgelaugt und die Cobaltgewinnung war ähnlich der von Nickel.
Beispiel II
Ein Beispiel für ein Experiment zum Gegenstrom-Auslaugen ist in 4 dargestellt. Frisches Erz wurde in einen ersten Auslaugschritt gespeist, in dem es ein Auslaugmittel mit 360 g/l Magnesiumchlorid in Salzsäure gab, wobei die Salzsäure aus dem recycelten Auslaugmittel erhalten wurde. Der erste Auslaugschritt wurde bei 105°C betrieben. Der pH-Wert betrug 0,38, E° betrug etwa 400 mV und das Mg/HCl-Verhältnis betrug 0,84, basierend auf der Masse. Die erhaltene Auslaugaufschlämmung wurde in einen Fest/Flüssig-Trennschritt eingespeist, aus dem eine wertvolle Metalle enthaltende Lauge für eine weitere Verarbeitung abgetrennt wurde. Die Feststoffe wurden in einen zweiten Auslaugschritt eingespeist, zu dem Salzsäure mit einer Rate von 450 kg/t Feststoffe zugegeben wurde. Das Auslaugmittel enthielt wiederum 360 g/l Magnesiumchlorid. Das zweite Auslaugen wurde 4 Stunden lang bei 105°C durchgeführt. Der pH-Wert lag in dem Bereich von 0,68–0,72, E° betrug etwa 400 mV und das Mg/HCl-Verhältnis betrug 0,91, basierend auf der Masse. Es wurde ein zweiter Fest/Flüssig-Trennschritt durchgeführt; die Lauge, die 1,2 g/l Nickel und 0,024 g/l Cobalt enthielt, wurde für den ersten Auslaugschritt recycelt, wodurch Säure, Magnesiumchlorid und ausgelaugte wertvolle Metalle für den ersten Auslaugschritt recycelt wurden. Nickel und Cobalt wurden im zweiten Auslaugschritt nicht ausgefällt, da Nickel und Cobalt bei dem Betriebs-pH-Wert nicht ausfallen. Die Gesamtnickelextraktion betrug 84% und die Gesamtcobaltextraktion betrug 79%.
Beispiel III
Eine Probe eines lateritischen Nickelerzes mit relativ geringem Eisengehalt wurde einem Auslaugen unterzogen. Die Zusammensetzung des Erzes war wie folgt, wobei die Mengen in Gew.-% angegeben sind: Ni 2,3%, Co 0,03%, Mg 14,4%, Fe 15,2%, Si 16,0%, Ca < 0,05%, Al 0,9%, Cu < 0,05%, Zn < 0,05%, Cr 0,5% and Mn 0,18%. Die Maschenweite des Erzes betrug –100. Die Auslaugdauer betrug 4 Stunden und die Temperatur 95°C. Die Auslauglösungen enthielten 20% Feststoffe.

Weitere Verfahrensdetails und die Ergebnisse sind in Tabelle II aufgeführt. In Durchlauf 1 enthielt das Auslaugmittel keine Salzsäure und in Durchlauf 2 wurde kein Magnesiumchlorid zugegeben. Daher waren Durchläufe 1 und 2 Vergleichsläufe. Tabelle II

Durchlauf Nr.	1	2	3	4	5
Anfängliche HCl-Konzentration, N	-	2,25	2,25	2,25	2,25
Chloridkonz. (g/l)	120	79	200	230	250
Mg/HCl (Masse)	1	0/1	0,5	0,62	0,7
pH-Wert	5,2	0,2	< 0	< 0	< 0
E° (mV)	100	450	520	528	538
Gewichtsverlust Erz (%)	2,4	35	46,5	44,4	42,7
Ni-Konzentration (g/l)	0,04	2,2	3,54	4,5	4,42
Fe-Konzentration (g/l)	0,83	4,5	5,8	9,8	9,8
Ni-Extraktion (%)	0	44,0	85,9	87,0	86,5

Der Rückstand aus Durchlauf 4 wurde analysiert und enthielt 0,47% Ni, 0,017% Co, 8,95% Mg und 9,54% Fe. Die Ergebnisse zeigen, dass Magnesiumchlorid allein kein Auslaugen von Nickel bewirken kann, sondern dass etwas Salzsäure ebenfalls erforderlich ist. Die Ergebnisse zeigen auch, dass Salzsäure allein nicht so wirksam ist, wie die vereinigte Wirkung von Säure und Magnesiumchlorid.
Beispiel IV

200 mg lateritisches Nickelerz von Sechol aus Guatemala, analysiert mit 1,72% Ni, 0,05% Co, 23,4% Fe, 0,37% Mn and 6,85% Mg, wurden im Gleichstrom über eine Dauer von vier Stunden bei 105°C in einer 360 g/l Magnesiumchlorid (91,8 g/l Mg) enthaltenden Lösung bei verschiedenen Säure zu Erz-Verhältnissen (kg 100% HCl pro Tonne trockenem Erz) ausgelaugt, wie in Tabelle III unten dargestellt. Der E°-Wert für alle Durchläufe betrug 400 mV. Tabelle III

Experiment	Metallextraktion, Konzentration
	Ni, %	Ni, g/l	Co %	Co, g/l	Fe, %	Fe, g/l	Mn, %	Mn, g/l	Mg, g/l

200 kg/t	58,5	2,65	53,7	0,06	15,9	10,3	77,6	0,75	75
300 kg/t	67,8	2,95	61,4	0,07	26,9	23	80,5	0,82	80
450 kg/t	76,6	3,13	65,0	0,08	37,1	30	85,0	0,8	78
600 kg/t	89,2	3,10	72,6	0,06	72,2	42	89,9	0,75	75

Wie in Beispiel I wird gezeigt, dass es eine optimale Säuremenge gibt, um die Nickel- und Cobaltextraktion zu maximieren. Diese Experimente zeigen auch, dass die Verwendung einer hohen Magnesiumkonzentration in der Auslauglösung die Lösung von Magnesium aus dem Erz verhindern kann, da die Anfangskonzentration an Magnesium in Lösung 91,8 g/l beträgt. Die hohe Magnesiumkonzentration verhinderte jedoch nicht das Auslaugen von Nickel und Cobalt. Es sollte festgehalten werden, dass diese Erze ungefähr 25% einer schwerschmelzenden magnetischen Fraktion mit ähnlichem Nickel- und Cobaltgehalt wie das Bulkerz enthalten. Die Nickelextraktion bei 450 kg/t HCl stellt daher ungefähr 100% der nicht magnetischen Fraktion dar.
Beispiel V
Die Schlussfiltrate aus den in Tabelle III gezeigten Auslaugexperimenten mit Gleichstrom, die einen pH-Wert zwischen –0,2 und 0,5 (in Abhängigkeit vom Säure/Erz-Verhältnis) aufwiesen, wurden mit frischem Mineral bei einer Beladung mit 35% Feststoffen in Kontakt gebracht und 6 Stunden lang bei 105°C zur Reaktion gebracht. Dies ist ein Beispiel für Gegenstrom-Auslaugen. Die erhaltenen Eisenendkonzentrationen variierten von 0,4 bis 0,9 g/l, wobei die Analyse des Schlussfiltrats zeigt, dass Eisen zu 100% als Eisen(II)-Ion vorliegt. Die resultierenden Filtrate wurden dann einem weiteren ähnlichen Auslaugarbeitsschritt unterzogen, außer dass die Aufschlämmung unter oxidierenden Bedingungen zur Reaktion gebracht wurde. Es wurde nachgewiesen, dass die Eisenkonzentration in den Schlussfiltraten < 1 mg/l betrug.
Dieses Beispiel zeigt, dass Eisen während eines Gegenstrom-Auslaugens unter Verwendung nur einer Erzeinspeisung wirksam erneut ausgefällt werden kann, und keinerlei Zugabe eines basischen Reagenzes wie z. B. MgO erfordert, um zu gewährleisten, dass es aus der Lösung entfernt wird.
Beispiel VI
Es wurde eine Magnesiumchlorid-Salzlauge, enthaltend 360 g/l MgCl₂ und 35 g/l FeCl₃, hergestellt. Proben mit gleichem Volumen (150 ml) der Salzlauge wurden dann mit der gleichen Menge an Magnesiumoxid auf einen pH-Wert von 1,8–2,0 neutralisiert, wobei eine Probe bei 95°C neutralisiert wurde, und die andere Probe bei 105°C neutralisiert wurde. Die resultierenden Proben wurden dann eine Stunde lang zur Reaktion gebracht, wobei die jeweiligen Temperaturen konstant gehalten wurden. Die resultierenden Aufschlämmungen wurden über Nacht stehengelassen.
Die Höhen der abgesetzten Feststoffe in den Proben betrug 3,2 cm bzw. 1,8 cm für die jeweiligen Temperaturen von 95°C und 105°C, was auf eine 44%ige Erhöhung der Absetzgeschwindigkeit bei der höheren Temperatur hindeutet. In jedem Fall wurden die Feststoffe rasch auf einem Vakuumfilter abfiltriert und es wurde in beiden Fällen gezeigt, dass das Eisen in der Schlusslösung < 1 mg/l betrug. Dieses Beispiel zeigt die nützliche Wirkung der Temperatur auf die Ausfällung von Eisen aus konzentrierten Magnesiumchlorid-Salzlaugen in einem Fest/Flüssig-Trennungsvorgang. Solch ein Arbeitsvorgang kann bei der Trennung von Eisen aus Magnesiumchloridlösungen im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Claims

Verfahren zur Behandlung eines Lateriterzes, wobei das Lateriterz mindestens ein Oxid eines unedlen Metalls enthält, wegen dem das Lateriterz bei einem pH-Wert von bis zu 3 mit einem Auslaugmittel ausgelaugt wird, wobei das Auslaugmittel Salzsäure und mindestens ein Chloridsalz umfasst, das Kationen mit einer höher Hydratisierungszahl als Wasserstoff enthält, um eine Auswaschlösung herzustellen, wobei die Chloridionenkonzentration mehr als 4,5 mol des gesamten Chlorid/Liter Auslaugmittel beträgt und das Molverhältnis von Kationen mit einer höheren Hydratisierungszahl als Wasserstoff zur Menge an Salzsäure im Auslaugmittel von etwa 0,15 bis etwa 4,5 reicht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Kation ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Eisen(III), Eisen(II), Kupfer(I), Kupfer(II) und Mischungen daraus.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Kation ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Natrium, Calcium, Kalium, Lithium, Magnesium, Eisen(III), Eisen(II), Kupfer(I), Kupfer(II) und Mischungen daraus.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Kation, bevor es mit dem Lateriterz in Kontakt kommt, im Wesentlichen aus Magnesium besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei am Ende des Auslaugschritts, mindestens 25 Gew.-% des Kations Magnesium sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Chloridionenkonzentration von 4,5 bis 14 M reicht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Chloridionenkonzentration von 6 bis 12 M reicht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Molverhältnis der Kationen im Auslaugmittel zur Menge an HCl im Auslaugmittel von etwa 0,3 bis etwa 2,5 reicht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Lateriterz mehr als 25 Gew.-% Eisen enthält und das Molverhältnis von Kationen im Auslaugmittel zur Menge an HCl im Auslaugmittel von etwa 0,15 bis etwa 3 reicht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Lateriterz mehr als 25 Gew.-% Eisen enthält und das Molverhältnis von Kationen im Auslaugmittel zur Menge an HCl im Auslaugmittel von etwa 1 bis etwa 2,3 reicht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Lateriterz weniger als 25 Gew.-% Eisen enthält und das Molverhältnis von Kationen im Auslaugmittel zur Menge an HCl im Auslaugmittel von etwa 0,3 bis etwa 2 reicht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Lateriterz weniger als 25 Gew.-% Eisen enthält und das Molverhältnis von Kationen im Auslaugmittel zur Menge an HCl im Auslaugmittel von etwa 0,15 bis etwa 2,3 reicht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Lateriterz ein oxidisches Erz eines unedlen Metalls umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Lateriterz ein lateritisches Nickelerz umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Auslaugen bei einer Temperatur im Bereich von 75°C bis zum Siedepunkt des Auslaugmittels durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Auslaugen bei einer Temperatur im Bereich von 100°C bis zum Siedepunkt des Auslaugmittels durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren in einem nicht unter Druck stehenden Behälter durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei E° ausgewählt wird, um die unedlen Metalle im Auslaugmittel in einem zweiwertigen Zustand zu halten und Eisen als Eisen(III) zu halten.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei E° in dem Bereich von 300 bis 700 mV liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei E° in dem Bereich von 350 bis 600 mV liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der pH-Wert des Auslaugmittels am Anfang des Auslaugen bis etwa 0,4 liegt und der pH-Wert des Auslaugmittels während des Auslaugens auf den Bereich 0,4–2,5 ansteigt, um Eisen auszufällen, gemessen mittels herkömmlicher Geräteausstattung.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der pH-Wert des Auslaugmittels am Anfang des Auslaugens bis etwa 0,5 liegt während des Auslaugens und der pH-Wert des Auslaugmittels während des Auslaugens auf den Bereich 0,7–2,5 ansteigt, um Eisen auszufallen, gemessen mittels herkömmlicher Geräteausstattung.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei die Auswaschlösung darin ein erstes Metall, umfassend mindestens eines von Kupfer, Aluminium, Zink und Chrom, und ein zweites Metall, umfassend mindestens eines von Nickel und Cobalt, gelöst hat und das Verfahren weiterhin umfasst: (a) Abtrennen einer metallreichen Auswaschlösung vom Lateriterz in einer ersten Fest/Flüssig-Trennung; (b) Erhöhen des pH-Werts der Auswaschlösung, um eine feste Fraktion zu erhalten, die mindestens einen Teil des ersten Metalls enthält, und eine erste Metall abgereicherte Auswaschlösung, und Abtrennung der festen Fraktion von der ersten Metall abgereicherten Auswaschlösung in einem zweiten Fest/Flüssig-Trennungsschritt; (c) weitere Erhöhung des pH-Werts der ersten Metall abgereicherten Auswaschlösung, um eine zweite Metall abgereicherte Auswaschlösung und eine feste Fraktion zu erhalten, die das zweite Metall als ausgefälltes Hydroxid enthält, und Abtrennen der festen, das zweite Metall enthaltenden Fraktion von der zweiten Metall abgereicherten Auswaschlösung in einem dritten Fest/Flüssig-Trennungsschritt.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei die Auswaschlösung darin auch mindestens eines von Eisen und Mangan gelöst hat und Schritt (b) weiterhin umfasst, die metallreiche Auswaschlösung einer Oxidation zu unterziehen.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei die Auswaschlösung darin auch Eisen gelöst hat und Schritt (b) weiterhin umfasst, die metallreiche Auswaschlösung zu behandeln, um Eisen(II) in Eisen(III) umzuwandeln.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei die Auswaschlösung darin auch Mangan gelöst hat und Schritt (b) weiterhin umfasst, die metallreiche Auswaschlösung so zu behandeln, dass das Mangan in seinem vierwertigen Zustand vorliegt.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das Kation Magnesium umfasst und die zweite Metall abgereicherte Auswaschlösung Recyclingschritten unterzogen wird, um Magnesiumchlorid und Salzsäure zurückzugewinnen.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei bevor das Kation mit dem Lateriterz in Kontakt gebracht wird, es Magnesium ist und die zweite Metall abgereicherte Auswaschlösung behandelt wird, um eine Magnesiumchlorid und Salzsäure umfassende Lösung herzustellen, die als das Auslaugmittel verwendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei der Behandlungsschritt von Anspruch 28 auch Magnesiumoxid erzeugt.
Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei mindestens ein Teil des Magnesiumoxids als ein pH-Wert-Einstellungsmittel in mindestens einem der Schritte (b) und (c) von Anspruch 23 verwendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 30, wobei der Behandlungsschritt von Anspruch 28 eine teilweise Verdampfung und Hydrolyse umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Auslaugmittel Salzsäure, Magnesiumchlorid und mindestens eines von (i) einem Metallchlorid, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus mindestens einem von Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Calciumchlorid, Kupferchlorid und Eisenchlorid, das zu dem Auslaugmittel gegeben wird, bevor das Auslaugmittel mit dem Lateriterz in Kontakt kommt; (ii) mindestens ein zusätzliches Kation, das aus dem Lateriterz ausgelaugt wird, und (iii) ein Oxidationsmittel umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 32, in dem ein Metallchlorid und ein zusätzliches Kation anwesend ist.
Verfahren gemäß Anspruch 32, in dem die Menge an Metallchlorid und zusätzlichem Kation 1–25 Gew.-% der Menge an Magnesiumchlorid beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 32, wobei ein Oxidationsmittel anwesend ist.
Verfahren gemäß Anspruch 35, wobei das Oxidationsmittel mindestens eines ist aus Luft, Sauerstoff, Chlor, Hypochlorit, Chlorit, Chlorat, Permanganat und Peroxid.
Verfahren gemäß Anspruch 32, wobei mindestens ein Metallchlorid und Oxidationsmittel anwesend sind.
Verfahren gemäß Anspruch 37, wobei das Metallchlorid mindestens eines ist aus Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Calciumchlorid, Kupferchlorid und Eisenchlorid und das Oxidationsmittel mindestens eines ist aus Luft, Sauerstoff, Chlor, Hypochlorit, Chlorit, Chlorat und Wasserstoffperoxid.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei mindestens ein Teil von einer der ersten Metall abgereicherten Auswaschlösung und der zweiten Metall abgereicherten Auswaschlösung behandelt wird, um das Auslaugmittel durch Zumischen einer Magnesiumchloridlösung mit gasförmigem Chlorwasserstoff zu regenerieren.
Verfahren gemäß Anspruch 39, wobei der Teil von einer der ersten Metall abgereicherten Auswaschlösung und der zweiten Metall abgereicherten Auswaschlösung einer Destillation zur Abtrennung von azeotroper Salzsäure unterzogen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 40, wobei das gasförmige Chlorwasserstoff mit dem Teil von einer der ersten abgereicherten Auswaschlösung und der zweiten Metall abgereicherten Auswaschlösung zusammengemischt wird, um die Menge der als azeotrope Salzsäure abgetrennten Salzsäure zu erhöhen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Lateriterz dem Auslaugmittel ausgesetzt wird, ohne einem Röstschritt unterzogen zu werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Lateriterz aus Limonit- und Saprolitsohlen erhalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Auslaugmittel wässrig ist und eine Menge an freiem Wasser hat, die so ausgewählt wird, dass die Metallchloride gelöst werden, ohne das ein wesentlicher Überschuss an freiem Wasser für eine Reaktion mit Eisen anwesend ist.