DE60306372T2

DE60306372T2 - Chloridunterstützte hydrometallurgische metallextraktion

Info

Publication number: DE60306372T2
Application number: DE2003606372
Authority: DE
Inventors: L. David Delta JONES; Rachel St. John's MOORE; Karen Susan New Westminster STOCKER
Original assignee: CESL Ltd
Current assignee: CESL Ltd
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: CN1322151C; JP2005526909A; EA006621B1; EP1507878A1; ZA200409437B; US7438874B2; US20040047780A1; EA200401566A1; BR0311278A; EP1507878B1; AU2003233283A1; DE60306372D1; AR040042A1; AU2003233283B2; PL198247B1; KR20040105260A; PE20040031A1; CA2387633A1; CA2387633C; CN1665944A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Extraktion eines Betrags eines unedlen Metalls aus einem Erz oder Konzentrat, das Kupfer und das unedle Metall enthält.
Ein Internetartikel mit dem Titel „A process for the simultaneous leaching and recovery of gold, platinum group metals and base metals from ores and concentrates" von Fleming, Ferron, Dreisinger und O'Kane vom 16. März 2000 offenbart ein Druckauswaschverfahren für ein Metalleinsatzmaterial der Platingruppe, wobei das Konzentrat bei einer Temperatur von 220 °C einer Druckoxidation in Gegenwart von Sauerstoff und einer sauren Lösung ausgesetzt wird, die Chlorid und Sulfationen in einem Autoklav enthält.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Extraktion eines Betrags eines unedlen Metalls aus einem Erz oder Konzentrat bereitgestellt, das Kupfer und das unedle Metall enthält, umfassend die Schritte Unterziehen des Erzes oder Konzentrats einer Druckoxidation bei einer Temperatur von etwa 115°C bis etwa 175°C in Gegenwart von Sauerstoff und einer sauren Lösung, die Haloid und Sulfationen enthält, um eine Produktlösung herzustellen, die Kupfer und das unedle Metall enthält; Unterziehen der Produktlösung einem Kupferextraktionsverfahren zur Wiederherstellung von Kupfer aus der Lösung; und Zurückführen der Produktlösung, die das unedle Metall nach der Kupferrückgewinnung enthält, zur Druckoxidation; wobei ein Aufbau des unedlen Metalls in der Produktlösung bewirkt wird, um eine beladene Produktlösung zu erzeugen; und Rückgewinnen des unedlen Metalls aus der beladenen Produktlösung. Das unedle Metall kann aus einem Teilstrom wiederhergestellt werden, der aus der Produktlösung genommen wird.
Das Konzentrat kann ein oder mehrere unedle Metalle wie Nickel, Kobalt oder Zink enthalten. Das Konzentrat kann Kupfer und Nickel in einem Verhältnis von etwa 7:1 bis etwa 5:1 enthalten. Jedoch kann das Konzentrat geringere oder größere Ni-Mengen enthalten, wie in einem Verhältnis von Kupfer zu Nickel von etwa 20:1 bis etwa 2:1.
Das Konzentrat kann ein Kupfersulfidkonzentrat sein, das bezüglich einiger unedler Metalle wie Ni (bis etwa 0,1%), Co (bis etwa 0, 03%) und Zn (bis etwa 1%) einen geringen Gehalt aufweist.
Das Haloid kann Chlorid oder Bromid sein.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung offensichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Flussdiagramm eines hydrometallurgischen Verfahrens zur Extraktion von Metallen aus einem Sulfiderz oder -konzentrat;
2 ist ein Flussdiagramm einer anderen Ausführungsform des Verfahrens aus 1; und
3 ist ein Flussdiagramm noch einer anderen Ausführungsform des Verfahrens aus 1.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 gibt das Bezugszeichen 10 im Allgemeinen ein hydrometallurgisches Verfahren zur Extraktion von unedlen Metallen aus einem Sulfiderz oder -konzentrat an. Das Verfahren 10 umfasst eine Druckoxidationsstufe 12, eine Stufe zur Kupferlösungsmittelextraktion 14, eine Verdampfungsstufe 16 und eine Stufe zur elektrolytischen Kupfergewinnung 18.
Vor der Druckoxidationsstufe 12 wird das unedle Metallkonzentrat zuerst einer Zerkleinerung 22 unterzogen, um die Teilchengröße zu reduzieren. Während des Zerkleinerns wird das Konzentrat mit Wasser vermischt, um einen Konzentratbrei herzustellen, der zu der Druckoxidationsstufe 12 transportiert wird.
Das Konzentrat wird der Druckoxidation 12 in einem Autoklav in Gegenwart einer sauren Lösung unterzogen, die Sulfat, Chlorid enthält.
Die H₂SO₄-Menge, die in die Druckoxidation 12 eingeführt wird, reicht aus, um zu ermöglichen, dass der pH der Lösung in dem Autoklav unter einen Wert von 2, vorzugsweise 1 oder darunter fällt. Bei dem niedrigen pH werden Kupfer, Nickel, Zink und Kobalt (und andere unedle Metalle, falls in dem Konzentrat vorhanden) während der Druckoxidation 12 in die flüssige Phase ausgewaschen, wobei praktisch keines davon in die feste Phase in Form der basischen festen Salze wie basisches Kupfersulfat übergeht.
Es wurde herausgefunden, dass das Ermöglichen, dass der pH der Lösung in der Druckoxidation 12 unter einen Wert von 2 (oder vorzugsweise unter 1) fällt, die Gesamtextraktion von Kupfer und den anderen unedlen Metallen verbessert.
Die Druckoxidation 12 wird bei einer Temperatur von etwa 115°C bis etwa 175°C, vorzugsweise von etwa 130°C bis etwa 155°C ausgeführt.
Die Druckoxidation 12 wird unter einem kombinierten Dampf und einem Sauerstoffdruck von etwa 100 bis 300 psig oder 700 bis 2.100 kPa mit einem Sauerstoffteildruck von etwa 50 bis 250 psi oder 350 kPa bis 1.750 kPa ausgeführt.
Die Chloridionenkonzentration der Lösung in dem Autoklav wird bei etwa 8 bis 20 g/l, vorzugsweise etwa 12 g/l gehalten.
Die Verweilzeit in dem Autoklav beträgt etwa 0,5 bis 2,5 Stunden, vorzugsweise etwa 1 Stunde, wobei das Verfahren normalerweise in einer kontinuierlichen Weise in dem Autoklav ausgeführt wird. Das Verfahren kann gegebenenfalls jedoch auch in einer diskontinuierlichen Weise ausgeführt werden.
Der Feststoffgehalt in dem Autoklav wird je nach den Einschränkungen des Wärmeausgleichs und der Viskosität bei etwa 12 bis 25%, das heißt, 150 bis 300 g/l Feststoffe gehalten werden.
In manchen Fällen (bei bestimmten Konzentraten) hat es sich als vorteilhaft erwiesen, geringe Konzentrationen bestimmter oberflächenaktiver Stoffe hinzuzufügen, welche die physikalischen und chemischen Eigenschaften von flüssigem elementarem Schwefel (S°) in dem Autoklav während der Druckoxidationsstufe 12 verändern. Oberflächenaktive Stoffe wie Lignisulfonat und Quebracho, die in kleinen Mengen, das heißt, 0,1 bis 3 g/l hinzugefügt werden, können die Viskosität des flüssigen Schwefels verringern und auch die Chemie in dem Autoklav verändern. Der Zweck besteht darin, eine Agglomeration von flüssigem Schwefel in dem Autoklav bei den Betriebstemperaturen mit unreagierten Sulfiden zu verhindern. Dies ist im Allgemeinen nicht notwendig, wenn jedoch ein großer Bestandteil unreagierter Sulfide, zum Beispiel Pyrit vorliegt, kann es ein Problem sein, so dass die Zugabe des oberflächenaktiven Stoffes als eine korrigierende Maßnahme erforderlich ist.
Zugaben von oberflächenaktiven Tensiden können die Schwefeloxidation auf Art und Weisen verringern, die nicht gut zu verstehen sind, die jedoch für das Verfahren vorteilhaft sind. Es wird angenommen, dass diese Tatsache auf einer niedrigeren Viskosität beruht, die dazu führt, dass flüssiger Schwefel und Feststoffe tendenziell für kürzere Zeit in dem Autoklav gehalten werden, wodurch die Verweilzeit für diese Materialien reduziert wird und folglich eine Schwefeloxidation tendenziell weniger auftritt.
Der Brei, der in dem Autoklav erzeugt wird, wird durch eine Reihe von einem oder mehreren Entspannungsbehältern 24 ausgegeben, um den Druck auf den atmosphärischen Druck und die Temperatur auf 90 °C bis 100 °C zu verringern. Der Dampf wird von dem Entspannungsbehälter 24 abgelassen, wie durch das Bezugszeichen 23 angegeben. Der flüssige Teil des Breis wird als Autoklav- oder Druckoxidations-Spülflüssigkeit 36 bezeichnet.
Der abgekühlt Brei aus dem Entspannungsbehälter 24 wird zu einem Verdickungsmittel 26 zur Trennung in flüssige und feste Stoffe geleitet. Der Überlauf aus dem Verdickungsmittel 26, das die Autoklav-Spülflüssigkeit 36 ist, wird durch bekannte Verfahren wie in Kühltürmen (nicht dargestellt) bis auf etwa 40 °C weiter abgekühlt. Die Flüssigkeit 36 wird danach einer Kupferlösungsmittelextraktion 14 zur Kupferrückgewinnung unterzogen, wie nachstehend weiter beschrieben werden wird.
Der Unterlauf aus dem Verdickungsmittel 26 wird gefiltert, wie bei dem Bezugzeichen 28 dargestellt, und der resultierende Filterkuchen wird gründlich ausgewaschen, um eingeschlossene unedle Metalle soweit wie möglich wiederherzustellen. Das Filtrat aus dem Filter 28 wird zu dem Verdi ckungsmittel 26 zurückgeführt, wobei ein Rückstand 30 zurückbleibt, der größtenteils aus Hematit und elementarem Schwefel besteht und ausgegeben oder einer weiteren Behandlung zur Wiederherstellung von Edelmetallen unterzogen werden kann.
Wie oben erwähnt, wird die Autoklav-Spülflüssigkeit 36 einer Kupferlösungsmittelextraktion 14 unterzogen, um ein abgereichertes Kupferrafinat 38 herzustellen. Der Hauptanteil (etwa 80 bis 85%) des Raffinats 38 wird erneut dem Verdampfer 16 und danach der Druckoxidation 12 zugeführt. Der verbleibende Anteil von etwa 15 bis 20% des Gesamtstroms, der einen Ableitungsstrom repräsentiert, wird zur Wiederherstellung unedler Metalle weiter behandelt, wie unten ausführlicher beschrieben werden wird.
Die Kupferlösungsmittelextraktion 14 wird bewirkt, indem die Autoklav-Spülflüssigkeit 36 mit einem geeigneten Kupferlösungsmittel-Extraktionsmittel kombiniert wird. Das Kupfer wird auf das Extraktionsmittel geladen, das danach mit frischem Wasser und einem zurückgeführten gewaschenen Elektrolyt 44 aus der elektrolytischen Gewinnung 18 ausgespült 40 wird. Das Kupfer auf dem ausgespülten organischen Material wird dann in der Waschstufe 42 mit einer sauren Lösung in Kontakt gebracht, die als der Elektrolyt 44 bezeichnet wird, wodurch das Kupfer von dem organischen Material in den Elektrolyt 44 übertragen wird. Das gewaschene organische Material wird dann zu der Extraktionsstufe 14 zurückgeführt. Der Elektrolyt 44 aus der Waschstufe 42 wird einer elektrolytischen Gewinnung 18 unterzogen, um ein Kupferkathodenprodukt 46 herzustellen.
Jedes beliebige geeignete Kupferextraktionsmittel, das dazu fähig ist, Kupfer von einer sauren Lösung selektiv zu entfernen, die auch Nickel/Kobalt/Zink/Eisen/Magnesium/Mangan/Kadmium enthält, kann benutzt werden. Ein Extraktionsmittel, das sich als geeignet erwiesen hat, ist ein Hydroxyoxim wie LIX 84^TM-oder LIX 860^TM-Reagenzien von Cognis Corporation oder eine Kombination dieser Reagenzien.
Wie oben erwähnt, wird der Hauptanteil des Raffinats 38 aus der Kupferlösungsmittelextraktion 14 zu der Druckoxidation 12 durch den Verdampfer 16 zurückgeführt, welcher das Wasservolumen reduziert, wodurch die Schwefelsäurelösung, die zurückgeführt wird, konzentriert wird.
Das andere unedle Metall oder die anderen unedlen Metalle, die gegenwärtig sind, bleiben nach der Kupferlösungsmittelextraktion 14 in der Lösung zurück und werden in dem Raffinat 38 zu der Druckoxidation 12 zurückgeleitet oder zurückgeführt. Es wird ermöglicht, dass sich die Konzentration dieser unedlen Metalle auf ausreichende Mengen aufbaut (zum Beispiel bis zur Gleichgewichtsmenge), so dass ein minimaler Teilstrom zur Wiederherstellung des unedlen Metalls weggenommen werden kann, wie unten beschrieben. Das Volumen des Teilstroms wird derart optimiert, dass der Großteil der Säure in dem Raffinat 38 der Kupferlösungsmittelextraktion zu der Druckoxidation 12 zurückgeführt werden kann.
Wie oben erwähnt, wird der Ableitungsstrom aus dem Raffinat 38 zur Wiederherstellung des unedlen Metalls oder der unedlen Metalle, die in dem Konzentrat (zum Beispiel Ni, Co oder Zn) gegenwärtig sind, weiter behandelt. Der Ableitungsstrom wird einer Reinigung (das heißt, der Entfernung von Unreinheiten wie Magnesium, Mangan und Kadmium, zum Beispiel durch Fällung) unterzogen und danach zur Wiederherstellung des unedlen Metalls oder der unedlen Metalle mittels eines geeigneten Verfahrens behandelt, das eine Neutralisation sein kann, die mit dem Bezugszeichen 20 angegeben ist, um unedle Metallprodukte 48 zu erzeugen. Gipsnebenprodukte 50 können auch als Ergebnis dieses Verfahrens erzeugt werden.
Für manche Konzentrate, bemerkenswerterweise diejenigen mit hohem Pyritgehalt, können die Bedingungen der Druckoxidation 12 eine Folge einer übermäßigen Schwefeloxidation sein. Unter gewissen Umständen kann die Autoklav-Spülflüssigkeit >15 g/l freie Säure enthalten, die gegebenenfalls vor der Lösungsmittelextraktion neutralisiert 32 werden muss. Dies ist in 2 dargestellt.
Es kann auch notwenig sein, einen Teil des Raffinats 38 der Kupferlösungsmittelextraktion nach dem Verdampfer 16 vor der Rückführung zu der Druckoxidation 12 zu neutralisieren 32, um die Säurekonzentration in dem Autoklav zu steuern. Dies ist in 3 dargestellt.
Die Neutralisation 32 umfasst das Reagieren des sauren Stroms (36, 38) mit Kalkstein, um den pH auf etwa 2 zu erhöhen, um eine neutrale Flüssigkeit und einen Gipsfeststoff 34 herzustellen. Die Flüssigkeit-Feststoff-Trennung wird durch Verdickung und/oder Filtration bewirkt. Der Gipsfeststoff 34 wird ausgewaschen, um eingeschlossene Metallbeträge wiederherzustellen, und kann danach ausgeschieden werden.

Claims

Verfahren zur Extraktion eines Betrags eines unedlen Metalls aus einem Erz oder Konzentrat, das Kupfer und das unedle Metall enthält, umfassend die Schritte: Unterziehen des Erzes oder Konzentrats einer Druckoxidation bei einer Temperatur von etwa 115°C bis ungefähr 175°C in Gegenwart von Sauerstoff und einer sauren Lösung, die Haloid und Sulfationen enthält, um eine Produktlösung zu erzeugen, die Kupfer und das unedle Metall enthält; Unterziehen der Produktlösung einem Kupferextraktionsverfahren zur Rückgewinnung von Kupfer aus der Lösung; und Zurückführen der Produktlösung, die das unedle Metall nach der Kupferrückgewinnung enthält, zur Druckoxidation; wobei ein Aufbau des unedlen Metalls in der Produktlösung bewirkt wird, um eine beladene Produktlösung zu erzeugen; und Rückgewinnen des unedlen Metalls aus der beladenen Produktlösung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das unedle Metall aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ni, Co und Zn besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kupferextraktionsverfahren das Unterziehen der Produktlösung einer Kupfer lösemittelextraktion umfasst, um eine konzentrierte Kupferlösung und ein Raffinat zu erzeugen, welches das unedle Metall enthält, und wobei die Produktlösung, die zur Druckoxidation zurückgeführt wird, das Raffinat enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Haloid Chlorid oder Bromid ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das unedle Metall aus einem Teilstrom wiedergewonnen wird, der aus der beladenen Produktlösung genommen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Rückgewinnung des unedlen Metalls aus dem Teilstrom das Unterziehen des Teilstroms einer Neutralisation umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aufbau des unedlen Metalls in der Produktlösung bewirkt wird, bis das unedle Metall eine Gleichgewichtskonzentration erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Konzentrat Cu und Ni in einem Verhältnis von etwa 20:1 bis etwa 2:1 enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Konzentrat Cu und Ni in einem Verhältnis von etwa 7:1 bis etwa 5:1 enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner den Schritt umfasst, dass bewirkt wird, dass der pH der sauren Lösung während der Druckoxidation unter einen Wert von 2 fällt.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner den Schritt umfasst, dass bewirkt wird, dass der pH der sauren Lösung während der Druckoxidation auf einen Wert von ungefähr 1 oder darunter fällt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Druckoxidation in Gegenwart eines oberflächenaktiven Stoffes durchgeführt wird, um die Viskosität von flüssigem, elementarem Schwefel zu reduzieren, der während der Druckoxidation gebildet wird.