FI118473B - Menetelmä kuparin talteenottamiseksi kuparisulfidimalmista - Google Patents

Description

l 118473

MENETELMÄ KUPARIN TALTEENOTTAMISEKSI KUPARISULFIDI-MALMISTA

KEKSINNÖN ALA

s Keksintö kohdistuu menetelmään, jonka avulla kupari otetaan talteen pyriittiä sisältävästä kuparisulfidimalmista. Menetelmän mukaisesti malmi hienonnetaan ja liuotetaan rikkihappopitoiseen liuokseen atmosfäärisissä olosuhteissa kolmiarvoisen raudan avulla. Kuparisulfidin liuetessa kolmiarvoinen rauta pelkistyy kaksiarvoiseksi ja se hapetetaan liuotuksen aikana hapen avulla 10 takaisin kolmiarvoiseksi. Liuotus suoritetaan suljetussa reaktorissa, jolloin reaktorin yläosaan liuoksesta nousevaa, liukenematonta kaasua kierrätetään takaisin liuoksen, kiintoaineen ja kaasun suspensioon. Liuotus suoritetaan sekä kaksiarvoisen että kolmiarvoisen raudan läsnäollessa ja edullisesti liuenneen kuparin toimiessa liuotusta edistävänä katalyyttinä. Olosuhteet 15 säädetään sellaisiksi, että pyriitti ei olennaisesti liukene.

KEKSINNÖN TAUSTA

Merkittävä osa kuparisulfidia sisältävistä malmeista on kalkopyriittistä mal-mia, CuFeS2, jolle yleisin käsittelytapa on rikastuksen jälkeen pyrometallur-· 20 ginen sulatus -anodivalu - elektrolyyttinen puhdistus. Nykyisin on kuitenkin myös kiinnostusta kuparisulfidimalmien hydrometallurgiseen käsittelyyn, joi- ··· loin siinäkin ensimmäinen käsittelyvaihe on yleensä vaahdotusrikasteen muodostaminen, jonka jälkeen useimmiten ainakin yksi rikasteen liuotusvai- ··♦ he tapahtuu autoklaaviolosuhteissa. Toinen primäärisen kuparisulfidin esiin-25 tymismuoto on kalkosiitti, Cu2S, jonka käsittelytapa on periaatteessa saman- • · · *;j;' lainen kuin kalkopyriitinkin. Kalkopyriitti ja kalkosiitti esiintyvät yleensä sä- • · *·;·* massa malmissa ja useimmiten kalkopyriitin määrä on vallitseva.

• · • · · • ·· • · *··

Kalkopyriittiä ja/tai kalkosiittia sisältävien mineraalien liuotusta kolmiarvoisen 30 raudan avulla rikkihappopitoisessa liuoksessa on kuvattu mm. WO-julkai-*:·*: suissa 2005/042790 ja 2005/005672. Kummassakin tapauksessa liuotukses sa muodostuneen kaksiarvoisen raudan hapetus kolmiarvoiseksi suoritetaan 2 118473 autoklaaviolosuhteissa, vaikka ainakin osa rikasteen liuotuksesta voidaan suorittaa atmosfäärisissä olosuhteissa. Liuotuksessa muodostunut kuparisul-faattiliuos johdetaan perinteiseen kuparin talteenottoon.

5 US-patenttijulkaisussa 4,115,221 kuvataan menetelmä kuparin hydrometal-lurgiseksi talteenottamiseksi kalkopyriittisistä ja muista sulfideista. Menetelmässä sulfidimineraali jauhetaan hienouteen, jossa partikkelikoko on enintään yksi mikrometri. Sulfidinen kiintoaine liuotetaan happamaan liuokseen, jossa ferri-ionien määrä on stökiömetrinen hapettamaan kuparisulfidi-10 materiaalin sisältämän kuparin. Osa raudasta poistetaan kuparisulfaattiliuok-sesta saostamalla siitä ferrosulfaattia, jonka jälkeen liuos johdetaan kupa-rielektrolyysiin. Elektrolyysistä tuleva, kuparin suhteen laimentunut liuos johdetaan erilliseen vaiheeseen, jossa liuoksessa vielä oleva ferrorauta hapetetaan kolmiarvoiseksi ennen liuoksen johtamista takaisin sulfidien liuotukseen. 15 Menetelmässä liuotus ja liuotukseen käytetyn kolmiarvoisen raudan muodostaminen suoritetaan eri vaiheissa.

EP-patenttijulkaisussa 815 270 on kuvattu menetelmä sulfidisten mineraalien liuottamiseksi, jolloin mineraali sisältää myös rautaa. Menetelmän mukaisesti 20 mineraali jauhetaan hienouteen, jossa P80 on 20 mikronia tai sen alle. Liuo- *"*: tus tapahtuu ferriraudan ja rikkihapon avulla avoimessa reaktorissa ja hap- pea syötetään reaktoriin hapettamaan sulfidin liuotuksessa muodostuva fer- :.:V rorauta takaisin ferriraudaksi. Kaikki julkaisun esimerkit kuvaavat vaahdotus- • * * rikasteen käsittelyä. Liuotuksessa muodostunut kuparisulfaattiliuos johdetaan 25 perinteiseen uuttoon ja electrowinningiin.

• · · • · ··· • * · • · *·;·* Kahden viimeksi kuvatun atmosfäärisen menetelmän haittapuolina nähdään, että mineraali joudutaan liuotuksen onnistumiseksi jauhamaan hyvin hienok- • · · si, joka kuluttaa energiaa ja näin nostaa jauhatuskustannuksia. Sen lisäksi ·*·., 30 voidaan jälkimmäisestä menetelmästä todeta, että avoimessa reaktorissa ·:··· tapahtuvassa hapetuksessa joudutaan happea syöttämään ylimäärin, koska kaikkea ei saada takaisin kiertoon.

3 118473

KEKSINNÖN TARKOITUS

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitettyjen menetelmien haitat. Pyriittiä sisältävä kuparisulfidipitoinen malmi syötetään liuotukseen edellä 5 kuvattua huomattavasti karkeampana, jolloin säästetään jauhatuskustannuk-sissa. Malmin liuotus ja ferroraudan hapetus ferriraudaksi hapen avulla tapahtuu samassa vaiheessa suljetuissa reaktoreissa atmosfäärisissä olosuhteissa, jolloin hapen hyötysuhde saadaan korkeammaksi kuin avoimessa reaktorissa. Malmin liuotukseen käytetään hapanta rautapitoista liuosta, joka ίο ferro- ja ferriraudan lisäksi sisältää myös kuparia, joka toimii liuotusta edistävänä katalyyttinä.

KEKSINNÖN YHTEENVETO

Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät esille oheisista vaatimuksista.

15

Keksintö kohdistuu menetelmään kuparin liuottamiseksi pyriittiä sisältävästä kuparisulfidimalmista, jolloin hienonnettu malmi liuotetaan rikkihappopitoi-seen, rautaa sisältävään liuokseen yhdessä vaiheessa. Malmin raekoko on luokkaa 95 -100% alle 150 pm. Liuotusvaiheeseen syötetään happea ja liuo- • · · 20 tus suoritetaan atmosfäärisissä olosuhteissa liuoksella, jonka rautapitoisuus « on luokkaan 20-50 g/, josta ferriraudan määrä on ainakin 10 g/l ja kuparin • · · määrä liuotuksen alkaessa 8-12 g/l.

• · · • · · * · · • · «

KUVALUETTELO

25 Keksinnön mukaisen menetelmän virtauskaavion on esitetty kuvassa 1.

• · · • · · ·»· ···

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

• « \*·: Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu erityisesti kalkosiittityyppisen ku-

»M

:...! parisulfidi-pyriittimalmin liuottamiseen, vaikka sitä tietysti voidaan soveltaa 30 myös muiden sulfidimalmien liuotukseen. Menetelmää kuvataan ohessa viitaten kuvaan 1. Menetelmässä on tarkoitus liuottaa nimenomaan sulfidimalmia ilman rikastusesikäsittelyä. Liuotusvaiheen 1 olosuhteet säädetään sellaisiksi, että mahdollisimman pieni osa malmin sisältämästä 4 118473 laisiksi, että mahdollisimman pieni osa malmin sisältämästä pyriitistä liukenee. Malmi on liuotusta varten hienonnettu raekokoon 95 -100 % alle 150 mikrometriä ja edullisesti kokoon luokkaa 50 -150 pm siten, että se sisältää mahdollisimman vähän tätä hienompia jakeita. Hienonnettu malmi syötetään 3 ensimmäiseen liuotusreaktoriin. Liuotusvaiheen sarjassa olevien reaktorien määrä voi vaihdella tarpeen mukaan, mutta sekä malmin liuotus että ferro-raudan hapetus ferriraudaksi tapahtuu saman vaiheen aikana.

Kuparisulfidimalmin liuotuksessa tapahtuu tyypillisesti seuraavia reaktioita: 10 CU2S + 2 Fe2(S04)3 2 CUSO4+ S + 4 FeS04 (1)

CuS + Fe2(S04)3 CUSO4+ S + 2 FeS04 (2) S + 3 Fe2(S04)3 + H20 6 FeS04 + 4 H2SO4 (3) 2 FeS04 + H2SO4 + 1/a 02 Fe2(S04)3 + H20 (4) is FeS2 + H20 + 3½ 02 FeS04 + H2SO4 (5)

Kuparisulfidimalmin liuotukseen käytetään liuosta, jonka rikkihappopitoisuus on vähintään 20 g/l, edullisesti 70 - 95 g/l. Liuoksen kokonaisrauta 20 - 70 g/l, jossa kolmiarvoisen raudan määrä on vähintään 10 g/l, Fe3+/Fe2+- suhde ··· : 20 on edullisesti säädetty alueelle 0,5 -1,2 ja liuenneen kuparin määrä luokkaa *:**: 8-12 g/l liuotuksen alussa Edullisesti liuos on uuttovaiheen raffinaattia, josta pääosa kuparista on poistettu. Kun liuotuksessa käytettävä liuos on edellä kuvatun kaltaista, on todettu, että reaktiot 1,2 ja 4 etenevät lähes satapro- • · · senttisesti, mutta reaktio 3 vain luokkaa 5% ja reaktio 5 (pyhitin liukenemi-23 nen) luokkaa 3%. Kuten edellä olevista reaktioista nähdään, vain reaktioissa 3 ja 5 syntyy rikkihappoa ja kaikki muu rikki saadaan talteen elementtirikkinä.

• · · • · • « • · · m ϊ/.ϊ Kun malmin liuotukseen käytettävässä liuoksessa on kuparia mukana, se helpottaa liuotuksen hapetus-pelkistyspotentiaalin säätöä. On selvää, että * 3o liuoksen kuparipitoisuus nousee liuotuksen edetessä, koska tarkoituksena on ·:**: liuottaa malmissa oleva kupari, mutta yleensä tekniikan tason mukaisessa liuotuksessa raffinaatin kuparipitoisuus on matala, luokkaa alle 2 g/l.

5 118473

Liuotuksen potentiaali säädetään olemaan liuotuksen lopussa 450 - 550 mV Ag/AgCI-elektrodin suhteen. Liuoksen suhteellisen korkea rautapitoisuus kuparipitoisuuden lisäksi helpottaa em. potentiaalitason säätöä. Potentiaalisää-5 dön avulla rajoitetaan myös pyriitin liukenemista, joka kuluttaa paljon happea ja lisää neutraloinnin tarvetta.

Kuparisulfidimalmin liuotus tapahtuu lämpötilassa 85 - 95 °C. Reaktorien lämpötilan säätö suoritetaan epäsuorasti. Eräs tapa epäsuoraksi lämpötilan ίο säätömekanismiksi on käyttää virtaushaittoja, joissa kierrätetään väliaineena esimerkiksi höyryä tai jäähdytysnestettä. Toinen tapa on varustaa reaktori lämmitys/jäähdytyskierukoilla. Epäsuoran säädön etuna on, että liuotusvai-heeseen ei tuoda ylimääräistä vettä. Liuotuksen emäliuos eli uuton raffinaatti esilämmitetään lämpötilaan 70 - 80 °C liuotuksessa syntyvällä reaktioläm-15 möllä.

Tyypillisesti liuotusvaiheen kaikkiin reaktoreihin syötetään happea ferro- raudan hapettamiseksi ferriraudaksi, mutta hapen syöttö joka reaktoriin ei ole :***: kuitenkaan aivan välttämätöntä. Happi voidaan syöttää joko happena, happi- ··· : 20 rikastettuna ilmana tai ilmana. Tarkan lämpötilasäädön avulla voidaan myös- ··« · *:**: kin säätää pyriitin liukenemista ja näin rajoittaa liuotuskustannuksia. Reakto- rit on varustettu tehokkaalla sekoituksella, joka pitää kiintoaineen, nesteen ja ·.·[* kaasun suspensiossa. Reaktoreissa ylläpidetty tehokas sekoitus mahdollis- ··♦ taa melko karkean kiintoaineen syöttämisen liuotusvaiheeseen. Hapettava 25 kaasu syötetään edullisesti sekoituselimen alapuolelle, josta sekoitin imee sen suspensioon. Sekoituselin muodostuu edullisesti kahdesta, samalle ak- ··· selille sijoitetusta lapasekoittimesta, jotka on muotoiltu tarkoitukseen sopival- la tavalla. Sekoittimen kärkinopeus säädetään olemaan alle 5 m/s, jolloin se- :*]*: koittimen lavat eivät olennaisesti kulu.

:·. 30 • ·· * ··.·: Reaktorit on varustettu kannella siten, että suspension yläpuolelle keräänty vää kaasua voidaan kierrättää takaisin suspensioon ylemmän lapasekoitti- 6 118473 men avulla ja vain kaasussa olevien muiden kaasujen kuin hapen määrää vastaava määrä poistetaan reaktorin yläosasta. Reaktorit eivät ole kuitenkaan autoklaaveja vaan toimivat ympäristön paineessa. Suspensio virtaa reaktorista toiseen ylivuotona.

5

Liuotuksessa muodostuva, kuparisulfaattia sisältävä liuos, PLS (Pregnant Leach Solution), johdetaan kiintoaine-erotukseen ja jäähdytykseen. Kiintoaine-erotus voidaan toteuttaa esimerkiksi kaksivaiheisena kuten sakeutus ja suodatus, mutta kuvassa se on yksinkertaisuuden vuoksi esitetty yhtenä, ίο Erotuksen 2 aiite käsittää malmin sivukiven (silikaatit), liukenematonta malmia kuten pyriittiä, kipsiä ja hieman reaktioissa syntynyttä elementtirikkiä. Erotuksen 2 ylite on kuparisulfaattiliuos, jonka kuparipitoisuus on luokkaa 20-50 g/l, ja jossa on mukana edelleen noin 20 - 70 g/l rautaa, osittain ferro- ja ferrimuodossa, siten, että ferriraudan pitoisuus on vähintään 10 g/l. Liuoksen is rikkihappopitoisuus on luokkaa 18-22 g/l.

Kuparisulfaattiliuos johdetaan jäähdytykseen 3, jossa liuosta jäähdytetään, jotta sen lämpötila on uuttoon soveltuva. Malmi sisältää yleensä aina myös :**[: pienen määrän kalsiumia ja arseenia, ja nyt jäähdytyksen avulla liuoksesta 20 seostetaan kipsiä ja ferriarsenaattia, jotta ne eivät saostu uuton aikana en-simmäiseen uuttokennoon.

··· • « • · ··*

Kuparisulfaattiliuos johdetaan neste-nesteuuttoon, joka toteutetaan keksin- « · « nön mukaisesti kaksivaiheisena. Kaksivaiheisen uuton etuna voidaan pitää 25 sitä, että ensimmäisestä uuttovaiheesta tulevan raffinaatin kuparipitoisuus • · · voidaan jättää tavanomaista korkeammaksi, jolloin raffinaatin sisältämä ku- · *·;*’ pari toimii liuotusta katalysoivana aineena. Toisena etuna voidaan pitää sitä, • · että toisen uuttovaiheen yhteydessä raffinaatista voidaan poistaa malmista ··· liuenneita ja/tai liuotukselle ja uutolle haitallisia aineita ilman suuria kupari-30 tappioita. Uuttoaineeksi soveltuu mikä tahansa tunnettu kuparin uuttoaine, *:·*: joka on laimennettu sopivaan liuottimeen kuten kerosiiniin. Menetelmälle on myös edullista, että uuttoaineen pitoisuus uuttoliuoksessa säädetään ole- Π 8473 7 maan korkea, luokkaa 35- 45%. Uuttoliuoksen kulkua on kaaviossa kuvattu katkoviivoilla siten, että uuttoon menevä liuos BO (barren organic) on esitetty katko-pisteviivalla ja uutosta tuleva kuparipitoinen LO-liuos (loaded organic) on esitetty pisteviivalla. Uuton ensimmäisessä vaiheessa 4 PLS:n kuparisi-5 säilöstä uutetaan uuttoliuokseen 65 - 75%, jolloin uutosta poistettavan vesi-liuoksen eli raffinaatin kuparipitoisuudeksi jää 8-12 g/l. Samalla kun raffinaa-tin kuparipitoisuus on laskenut, sen rikkihappopitoisuus on noussut seuraa-van reaktion mukaisesti: io CuS04 + 2 HR ->CuR2 + H2S04 (6)

Reaktiossa R tarkoittaa uuttoaineen hiilivetyosaa, joka muodostaa kompleksin kuparin kanssa orgaaniseen liuokseen ja uuttoaineen vetyioniosa muodostaa rikkihappoa sulfaatin kanssa vesiliuokseen.

15

Suurin osa eli yli 90% raffinaatista johdetaan takaisin malmin liuotukseen 1, mutta pieni osa, luokkaa 3-8%, johdetaan toiseen uuttovaiheeseen 5. Tämä osa säädetään tarpeen mukaan niin, että raffinaatin rautapitoisuus ei nouse :...· yli 70 g/l tai että sen epäpuhtauspitoisuudet kuten sinkkipitoisuus ei nouse • · : 20 liikaa. Toiseen uuttovaiheeseen johdettava raffinaatti neutraloidaan neutra- lointi-vaiheessa 6 ennen uuttovaihetta sopivan neutralointiaineen kuten esi- ·** merkiksi kalkin tai kalkkikiven avulla. Ennen neutralointia liuoksen rikkihap-:..v popitoisuus on luokkaa 60 - 70 g/l ja se neutraloidaan pH-arvoon 1,6 - 1,8, *···: jolloin liuos soveltuu uuttoon. Toisessa uuttovaiheessa liuoksesta poistetaan 25 kupari aina pitoisuuteen luokkaa 0,5 g/l saakka tai vielä pienemmäksi. Toi- • · · sesta uuttovaiheesta tuleva raffinaattiliuos II poistetaan kierrosta saostusvai- • · *·;** heen 7 kautta, jolloin liuoksesta seostetaan liuotuksen aikana malmista • · V·: liuennut sinkki ja rauta, eli lähinnä pyriitin rauta, esimerkiksi kalkin avulla.

···

Saostusvaiheeseen johdetaan myös neutraloinnin 6 sakka, joka on lähinnä 30 kipsiä. Muodostunut sakka ja liuos poistetaan ja käsitellään tarkoitukseen *:**: soveltuvalla tavalla.

118473 s

Molempien uuttovaiheiden runsaasti kuparia sisältävät LO-uuttoliuokset yhdistetään ja ne johdetaan pesu- ja takaisinuuttovaiheisiin, joita on kuvattu yhdessä viitenumerolla 8. Takaisinuutosta tuleva vesiliuos, joka on elektrolyysiin 9 johdettava elektrolyytti RE (rich electrolyte), sisältää kuparia luokkaa 5 45- 50 g/l. Elektrolyysi on perinteisesti toimiva electrowinning. Elektrolyysistä tuleva laimea elektrolyytti LE (lean electrolyte) kierrätetään takaisinuuton vesiliuokseksi.

ESIMERKIT

10

Esimerkki 1

Kokeessa liuotettiin kuparisulfidi-pyriittimalmia, joka oli jauhettu hienouteen 95 % alle 150 mikronia. Liuotus suoritettiin viidessä reaktorissa, jotka oli järjestetty sarjaan ja liuotus tapahtui lämpötilassa 90 °C. Liuotus tapahtui en-15 simmäisestä uuttovaiheesta kierrätettävällä raffinaatilla. Liuotusaika oli 9 h ja tässä ajassa kuparista liukeni 91,8%. Malmin analyysi oli seuraava:

Taulukko 1 ;**·. Aine Määrä, p-% · ·__ j Cu 6,09

Mt · *:1·: Te 30,70 O “Zn “Ö2Ö :..0 Ts "Ö32

"S 36T

“Si 1Ö83 ψ :·ί·: "Cä ΪΤ2 ···

• 1 - ----- I

• · ··· « • « V·: 20 Liuotukseen käytettävän raffinaatin ja liuotuksessa muodostuneen PLS- liuoksen analyysit Taulukossa 2.

·1 • · • 1♦ ♦ 9 118473

Taulukko 2

Aine Raffinaatti g/l PLS g/l __ _ 40,8 __ __ __

"Fe27 "24^ ~24J

Te3’ ”23^8 ~23^8 H2SO4 63^8 19^9

"CT ÖJ ÖJ

Liuotusvaiheen reaktorit oli varustettu virtaushaitoilla, joista ensimmäisen reaktorin haittojen sisälle johdettiin höyryä reaktoritilan lämmittämiseksi. Raf- 5 finaattia oli lämmitetty ennen sen syöttämistä liuotusvaiheeseen PLS- liuoksen jäähdytyksessä talteenotetulla lämmöllä, mutta liuoksen lopullinen lämpötilasäätö suoritettiin virtaushaittojen höyryn avulla. Koska liuotuksessa tapahtuvat reaktiot ovat eksotermisiä, seuraavia reaktoreja jäähdytettiin vir- taushaitoissa viilaavan jäähdytysnesteen avulla. Liuos virtasi reaktorista toi- 10 seen painovoiman avulla. Reaktorien sekoitus suoritettiin kaksilapaisten se- koittimien avulla ja raudan hapetukseen tarvittava happi syötettiin sekoitti- men alle. Liuotusvaiheen redox-potentiaali säädettiin olemaan an/ossa 400 - jj': 550 mV vs. Ag/AgCI-elektrodi.

• · • ta :...· 15 Viimeisestä liuotusreaktorista poistettava liuoksen ja kiintoaineen suspensio johdettiin sakeutukseen. Sakeuttimen alitteen kokoomus oli seuraava: Cu O 0,55, Fe 31,1% ja Zn 0,1%.

* :···*’ Sakeuttimen ylite oli kuparirikas PLS-liuos, joka johdettiin jäähdytykseen en- ***** 20 nen uuttoa. Liuosta jäähdytettiin lämpötilaan alle 38 °C, jotta se soveltui uut- :.*·· toon. Liuoksen jäähtymisen yhteydessä siitä saostui kipsiä ja ferriarsenaattia, ««· jotka poistettiin liuoksesta sakeutuksen ja suodatuksen avulla.

*· * · • · « * 10 118473 PLS-liuoksen uutto suoritettiin kahdessa vaiheessa, joista ensimmäinen vaihe käsitti kaksi sarjassa olevaa uuttokennoa. PLS-liuoksen kuparipitoisuus 011 40 g/l. Orgaanisen uuttoliuoksen BO uuttoainepitoisuutena käytettiin 40%. Ensimmäisen uuttovaiheen aikana noin 70% PLS-liuoksen kuparista uutettiin s orgaaniseen liuokseen ja jäljelle jääneen raffinaatin kuparipitoisuus on noin 12 g/l.

Uutosta tuleva raffinaatti kierrätettiin pääosin takaisin malmin liuotukseen, mutta noin 6% siitä johdettiin toista uuttovaihetta edeltävään esineutralointiin, ίο jonka avulla kontrolloitiin liuotus- ja uuttopiirissä kiertävän liuoksen rauta- ja sinkkipitoisuutta. Raffinaatin lisäksi esineutralointiin johdettiin eri sakkojen pesuvesiä niin, että liuoksen Cu-pitoisuudeksi tuli 7,2 g/l. Liuoksen neutralointi suoritettiin kalkin avulla hfeSCVpitoisuudesta 80 g/l pH-arvoon 1,6 -1,8. Kiintoaine-erotuksen jälkeinen kirkas liuos johdettiin toiseen uuttovaihee-15 seen, joka käsitti yhden uuttokennon. Uuttoliuoksena käytettiin samaa uutto-liuosta kuin ensimmäisessäkin uuttovaiheessa. Toisessa vaiheessa vesiliuoksesta uutettiin 93% sen sisältämästä kuparista, joten tästä vaiheesta poistuvan liuoksen Cu-pitoisuus oli vain 0,5 g/l.

• · · • · * ♦ • * · : 20 Kummastakin uuttovaiheesta tulevat, kuparin suhteen rikkaat orgaaniset liu- *:··: okset yhdistettiin ja johdettiin takaisinuutto- ja pesuvaiheeseen, joka käsitti kaksi takaisinuuttokennoa, yhden uuttoliuoksen pesukennon sekä orgaani-sen LO-liuoksen säiliön. Pesuvaiheen aikana orgaanisesta liuoksesta pois-tettiin liuoksen sisältämiä klorideja ja ferrirautaa vesipesun avulla.

25

Takaisinuuttokennoissa kupari uutettiin orgaanisesta liuoksesta vesiliuok- ··· ·...· seen, joka oli kuparin electrowinningista tuleva laimea elektrolyytti LE. Ta- kaisinuutosta poistuva vesiliuos oli kuparin suhteen rikas elektrolyytti RE, jo-:]*]: ka johdettiin elektrolyysiin.

:·. 30 • · · * • ♦ 11 118473

Esimerkki 2

Kokeessa liuotettiin kuparisulfidi-pyriittimalmia, joka oli jauhettu hienouteen 95 % alle 150 mikronia. Liuotus suoritettiin yhdessä reaktorissa lämpötilassa 90 °C, Liuotusreaktori oli varustettu virtaushaitoilla. Sekoitinelin oli varustettu s sekä ylä- että alasekoittimella. Yläsekoitin oli A-tyyppiä ja alasekoitin GLS-tyyppiä. Liuotusaika oli 8 h. Synteettinen liuotusliuos vastasi uuton raffinaat-tia, jossa Fe3+ / Fe2+ -suhde oli säädetty arvoon 0,75:1. Liuos oli esilämmitet-ty ennen sen syöttämistä liuotusreaktoriin. Lietteen kiintoainepitoisuudeksi reaktorissa säädettiin 400 g/L. Kokeessa hapen syöttömäärä oli vakio 80 ίο ml/min/l(liete). Jauhetun malmin ja liuotusliuoksen analyysit olivat seuraavat::

Taulukko 3

Aine Malmi, Liuotusliuoksen

p-% pitoisuus, g/L

Tu Ä8 io

Te 34^9 49T

Te35 I 2Ϊ4

Te25 = 28A

··· ________________

Zn 0,076 6 • ·

* ~Äs Ö47 I

* ···*· .

‘ * S 42,7 • · __________________ *··;' Si02 10,6 • · · _____ “cä Ö39 - • · H2S04 = 85 • · ♦ • · · ··· ·*· • φ « · ·· 15 ♦ · · I./ Kokeessa kuparista liukeni 93,9%. Liuotuksen tuoteliuoksessa kuparia oli • · *·* 41,5 g/L , rautaa 49,4 g/L ja rikkihappoa 21,1 g/l. Täten tuoteliuoksen koos- • · : " tumus on jäähtyneenä < 38°C asteeseen sellaisenaan sopivaa syöttöliuosta • · 12 118473 seuraavaan osaprosessiin eli kuparin uuttoon. Liuotuksen jälkeen lietteestä erotetun kiintoaineen, liuotusjäännöksen, analyysi on esitetty taulukossa 5.

Taulukko 4

Aine Liuotusjäännös, p-% ~Cu Ö42

Te 357 “Zn ÖÖ6

As 0,45

~S 4M

__ - _ __ 5

Esimerkki 3

Kokeessa syötettiin liuotuksesta saatua kuparirikasta PLS liuosta uuttosys- *·· • m *···* io teemiin, joka koostui kahdesta uuttokennosta, ladatun orgaanisen säiliöstä • · · j (LO-tank), pesukennosta ja kahdesta takaisinuuttokennosta. Uuttosysteemi toimi vastavirtaperiaatteella. Orgaanisen faasin uuttoaineen määrä oli 45 til- • · ***:’ %. Kaikkien eri liuosten lämpötila oli 35°C.

• · · • · · ··« • · **’* is Uutossa 74% PLS:n sisältämästä kuparista siirtyi orgaaniseen faasiin. Lada tusta orgaanisesta faasista poistettiin vesipisarat LO-tankissa. Kuparilla lada- • * · tusta orgaanisesta faasista pestiin pois ferrirautaa pesukennossa happamal- *·'' la pesuvedellä. Takaisinuutossa ladatusta orgaanisesta faasista poistettiin • · * kuparia elektrolyyttiliuoksella (LE), josta muodostui kuparin suhteen rikas • · V 20 elektrolyyttiliuos (RE). Kokeen molemmat tuoteliuokset olivat sopivia jatko- ·· : *·· prosessoinnille; raffinaatti liuotuksen emäliuokseksi ja RE elektrolyysiin.

• · 13 118473

Liuotuksen tuoteliuoksen eli PLS:n, liuotuksen syöttöliuoksen eli uuton raf-finaatin, takaisinuuton syöttöliuoksen (LE) ja takaisinuuton tuoteliuoksen (RE) analyysit on esitetty taulukossa 3.

3 Taulukko 5

Aine PLS, g/l raffinaatti g/l LE, g/L RE, g/L

_ 34 9 35 47

Te 53 53 0ΤΪ9 Ö2

TeP 37

Te3* Ϊ5Τ H2S04 25 61 Ϊ69 153 ··» • · • · • * • · • • · · ··* · e * ··» * · • ··· • · · • · · ·«« • · • · ·«· • » • » t

• M

··· • · • · «·· Φ • « • · · • · · • · • · · • · • · Φ · · ·· • • ·· « • ·

Claims (17)

118473

1. Menetelmä kuparin liuottamiseksi kuparisulfidi-pyriittimalmista, jolloin hienonnettua malmia johdetaan rikkihappopitoiseen, rautaa sisältä- 5 vään liuokseen, jota hapetetaan liuotuksen aikana, tunnettu siitä, et tä kuparisulfidimalmi hienonnetaan karkeuteen 95 -100 % luokkaa 50 - 150 pm ja johdetaan liuotusvaiheeseen, joka tapahtuu atmosfäärisissä olosuhteissa ja jossa liuotus suoritetaan liuoksella, jonka rauta-pitoisuus on luokkaa 20 - 70 g/l, josta ferriraudan määrä on ainakin 10 ίο g/l , kuparin määrä liuotuksen alkaessa 8-12 g/l ja H2S04-pitoisuus vähintään 20 g/l.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuo-tusvaiheen lämpötila on 85 - 95 °C. 15

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuotusvaihe suoritetaan suljetuissa reaktoreissa.

.···. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuo- • · tM : 20 tusvaiheeseen syötetään happea.

·*· · • · •***; 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuo- ·· · ; ;*j tukseen menevän liuoksen Fe3+/Fe2+- suhde on säädetty alueelle 0,5 ··· -12 • « 1 »*·♦ ·· · 25

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuo-tusvaiheen lopussa hapetus-pelkistyspotentiaali säädetään olemaan 450 - 550 mV vs Ag/AgCI. t··· ··· • » • · ··· . 30

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että * · · ,]..i malmin liuotusvaihe suoritetaan useammassa sarjaan kytketyssä, sul- • « jetussa reaktorissa, joihin syötetään happipitoista kaasua reaktorin 118473 sekoitinelimen alapuolelle ja jotka reaktorit on varustettu virtaushaitoil-la.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reak- 5 torien lämpötilaa säädetään epäsuorasti virtaushaittojen sisäpuolelle syötettävän väliaineen avulla.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuo-tusvaiheen reaktorit on varustettu sekoitinelimellä, joka on muodostet- lo tu kahdesta, samalle akselille sijoitetusta sekoittimesta kiintoaineen, nesteen ja kaasun suspension muodostamiseksi.

10. Menetelmä kuparin liuottamiseksi ja talteenottamiseksi kuparisulfidi-pyriittimalmista, jolloin hienonnettua malmia johdetaan rikkihappopitoi- 15 seen, rautaa sisältävään liuokseen, jota hapetetaan liuotuksen aikana, tunnettu siitä, että kuparisulfidimalmi hienonnetaan karkeuteen 95 -100 % luokkaa 50 - 150 pm ja johdetaan liuotusvaiheeseen joka tapahtuu atmosfäärisissä olosuhteissa ja jossa liuotus suoritetaan liuok- ;**·. sella, jonka rautapitoisuus on luokkaa 20 - 70 g/l; liuotusvaiheesta tu- • · • 20 leva, runsaasti kuparia sisältävä vesiliuos (PLS) johdetaan kaksivai- ··* · ·:··· heiseen neste-nesteuuttoon, jonka ensimmäisestä vaiheesta tuleva :*]*: raffinaatti kierrätetään pääosin takaisin kuparisulfidimalmin liuotuk- : seen. *·· • ♦ • · ···

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että en- : *·· nen neste-nesteuuttoa runsaasti kuparia sisältävä vesiliuos jäähdyte- tään. » ··♦ ··♦·

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että run- ♦ ·· 30 säästi kuparia sisältävästä vesiliuoksesta poistetaan jäähdytyksen yh- ♦ · teydessä kipsiä ja ferriarsenaattia. Π 8473

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että runsaasti kuparia sisältävän vesiliuoksen lämpösisältö käytetään hyväksi liuotusvaiheeseen menevän liuoksen eli raffinaatin lämmittämiseksi.

14. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yli 90% ensimmäisen uuttovaiheen raffinaatista kierrätetään kuparisulfi-din liuotukseen ja loppuosa johdetaan toiseen uuttovaiheeseen.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toi- lo seen uuttovaiheeseen johdettavalle osalle raffinaattia suoritetaan neutralointi rikkihappopitoisuudesta 60 - 70 g/l pH-arvoon 1,6-1,8 liuoksessa olevan hapon neutraloimiseksi.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 neutralointi suoritetaan kalkin tai kalkkikiven avulla.

17. Patenttivaatimuksen 10 tai 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisesta uuttovaiheesta tulevan raffinaatin II kuparipitoisuus on ;**·. luokkaa 0, 5 g/l. Il · Ϊ ·1. 20 I 1 I 1w ··· 1 • · IM • · • · • · · · · • · · • · • M • 1 • · ··· · • · • M • · · • · • · • M IM ···· • · · • · • · • · * • · • · · * ·· • · · ---~ — 1 1 8473