FI122781B - Process for making a copper product - Google Patents
Process for making a copper product Download PDFInfo
- Publication number
- FI122781B FI122781B FI20110076A FI20110076A FI122781B FI 122781 B FI122781 B FI 122781B FI 20110076 A FI20110076 A FI 20110076A FI 20110076 A FI20110076 A FI 20110076A FI 122781 B FI122781 B FI 122781B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- copper
- oxide
- process according
- solution
- chloride solution
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G3/00—Compounds of copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B15/00—Obtaining copper
- C22B15/0026—Pyrometallurgy
- C22B15/0028—Smelting or converting
- C22B15/0052—Reduction smelting or converting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B15/00—Obtaining copper
- C22B15/0063—Hydrometallurgy
- C22B15/0065—Leaching or slurrying
- C22B15/0067—Leaching or slurrying with acids or salts thereof
- C22B15/0069—Leaching or slurrying with acids or salts thereof containing halogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B15/00—Obtaining copper
- C22B15/0063—Hydrometallurgy
- C22B15/0084—Treating solutions
- C22B15/0089—Treating solutions by chemical methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
- C22B3/06—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic acid solutions, e.g. with acids generated in situ; in inorganic salt solutions other than ammonium salt solutions
- C22B3/10—Hydrochloric acid, other halogenated acids or salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/10—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by solid carbonaceous reducing agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/12—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Description
MENETELMÄ KUPARITUOTTEEN VALMISTAMISEKSI KEKSINNÖN ALAMETHOD FOR MANUFACTURE OF A COPPER PRODUCT. FIELD OF THE INVENTION
Keksintö kohdistuu menetelmään tuottaa hydrometallurgisesti kuparia, jonka 5 lopullinen puhdistus tapahtuu pyrometallurgisen sulatusprosessin yhteydessä.The invention relates to a process for hydrometallurgically producing copper, the final purification of which is carried out in connection with a pyrometallurgical smelting process.
KEKSINNÖN TAUSTABACKGROUND OF THE INVENTION
Erilaisten kuparin valmistusmenetelmien tarkoituksena on tuottaa kuparia, 10 joka täyttää LME-A-tason (LME-London Metal Exchange, BS 6017:1981) vaatimukset. Kun kupariraaka-aine on esimerkiksi kuparisulfidimalmi, sille suoritetaan yleensä rikastus ja liuotus joko sulfaatti- tai kloridimiljöössä. Tämän jälkeen epäpuhtauksia sisältävä kuparirikas liuos johdetaan liuospuhdistukseen epäpuhtauksien poistamiseksi. Sulfaattipohjaisen 15 liuoksen liuospuhdistus suoritetaan yleensä neste-nesteuuton avulla, jolloin kupari siirretään ensin orgaaniseen faasiin ja tämän jälkeen toiseen vesifaasiin, joka johdetaan kuparin elektrolyyttiseen talteenottoon.Various methods of making copper 10 are intended to produce copper 10 that meets the requirements of LME-A (LME-London Metal Exchange, BS 6017: 1981). For example, when the copper raw material is copper sulphide ore, it is generally subjected to enrichment and leaching in either a sulphate or chloride environment. The copper-rich solution containing the impurities is then passed to a solution purification to remove the impurities. Solution purification of the sulphate-based solution is generally effected by liquid-liquid extraction, whereby the copper is first transferred to the organic phase and then to the second aqueous phase, which is led to the electrolytic recovery of the copper.
Kun kuparirikasteen liuotusliuos on kloridipohjainen, kuparirikkaalle liuokselle 20 suoritetaan ensimmäisen vaiheen liuospuhdistus yleensä seostamalla ja sen jälkeen vähäisessä määrin olevat epäpuhtaudet poistetaan ioninvaihdolla. Jos kuparin talteenotto tapahtuu elektrolyyttisesti, tarkka liuospuhdistus ei ehkä ole välttämätöntä. US-patenttijulkaisussa 5,487,819 kuvataan menetelmää kuparin valmistamiseksi hydrometallurgisesti kuparia sisältävästä 25 raaka-aineesta kuten kuparisulfidirikasteesta. Menetelmän mukaisesti raaka-ainetta liuotetaan vastavirtaliuotuksena natriumkloridi-kuparikloridiliuoksella useammassa vaiheessa yksiarvoisen kupari(l)kloridiliuoksen muodostamiseksi. Muodostuneelle liuokselle suoritetaan tavanomainen liuospuhdistus hydroksidisaostuksena, jota on kuvattu esimerkissä 6. Sinkin ja lyijyn 30 pitoisuudet kupari(l)kloridiliuoksessa ovat liuospuhdistuksen jälkeen tasolla 2 - 3 g/l, ja liuos johdetaan kuparielektrolyysiin.When the copper concentrate leach solution is chloride-based, the copper rich solution 20 is subjected to first-stage solution purification, usually by doping, and then traces of minor impurities are removed by ion exchange. If copper is recovered electrolytically, accurate solution purification may not be necessary. U.S. Patent No. 5,487,819 describes a process for the hydrometallurgical production of copper from copper-containing raw materials, such as copper sulphide concentrate. According to the method, the raw material is dissolved in countercurrent solution with sodium chloride-copper chloride solution in several steps to form a monovalent copper (I) chloride solution. The resulting solution is subjected to conventional solution purification by hydroxide precipitation as described in Example 6. The concentrations of zinc and lead in the copper (I) chloride solution after solution purification are at a level of 2 to 3 g / L and the solution is subjected to copper electrolysis.
22
Klorid jpohjaista kuparin talteenottoa on kuvattu myös esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 6,007,600 ja epäpuhtauksien poistoa ioninvaihdolla EP-patenttijulkaisussa 1 497 474. Epäpuhtauksien poiston jälkeen puhtaasta 5 kuparikloridiliuoksesta saostetaan kupari(l)oksidi alkalihydroksidin avulla. Kupari(l)oksidi pelkistetään sopivan pelkistysaineen avulla metalliseksi kupariksi. Kuparikloridin liuospuhdistus ennen kupari(l)oksidin saostusta on hyvin tärkeä osa prosessia, sillä kaikki liuoksessa olevat metalliset epäpuhtaudet saostuvat kuparin mukana. Liuospuhdistus muodostaa myös varsin 10 merkittävän osan prosessin kokonaiskustannuksista.Chloride-based copper recovery is also described, for example, in U.S. Patent No. 6,007,600, and removal of impurities by ion exchange in EP Patent No. 1,497,474. After removal of impurities, copper (I) oxide is precipitated from a pure copper chloride solution with alkali hydroxide. The copper (I) oxide is reduced to a metallic copper by means of a suitable reducing agent. Solution purification of copper chloride prior to the precipitation of copper (I) oxide is a very important part of the process since all the metallic impurities present in the solution are co-precipitated with copper. Solution cleaning also accounts for quite a significant 10% of the total cost of the process.
Fl-patenttijulkaisusta 107455 tunnetaan menetelmä kuparin valmistamiseksi kuparipitoisista raaka-aineista. Raaka-ainetta liuotetaan useampivaiheisena liuotuksena kloridipohjaiseen liuokseen suolahapon ja hapen avulla. Kuparia 15 sisältävälle liuokselle suoritetaan kaksiarvoisen kuparin pelkistys myöhemmästä vaiheesta saatavalla kuparilla. Liuokselle suoritetaan liuospuhdistus metallisen kuparin ja magnesiumoksidin avulla ja syntyvät metalliset epäpuhtaudet poistetaan sakkoina. Kupari saostetaan kloridiliuoksesta magnesiumoksidin avulla kuparioksiduulina eli kupari(l)oksidina Cu20. 20 Kupari(l)oksidisakka pelkistetään esimerkiksi kaasun, öljyn tai hiilen avulla metalliseksi kupariksi. Kupari(l)oksidin saostuksessa muodostuvaa magnesiumkloridiliuosta syötetään pyrohydrolyysiin, jossa polttoaineen avulla muodostetaan suolahappoa, jota käytetään raaka-aineen liuotuksessa. Osa magnesiumkloridiliuoksesta voidaan johtaa suoraan 25 raaka-aineen liuotukseen. Magnesiumin regenerointi pyrohydrolyysin avulla kuluttaa huomattavasti energiaa.From U.S. Patent No. 107,455 there is known a process for making copper from copper-containing raw materials. The raw material is dissolved in a multi-step solution in a chloride-based solution with hydrochloric acid and oxygen. The solution containing copper 15 is subjected to reduction of divalent copper with copper from a later step. The solution is subjected to solution purification with metallic copper and magnesium oxide and the resulting metallic impurities are removed as fines. Copper is precipitated from the chloride solution by means of magnesium oxide as copper oxide, or copper (I) oxide, Cu20. The copper (I) oxide precipitate is reduced, for example, by gas, oil or coal to metallic copper. The magnesium chloride solution formed by the precipitation of copper (I) oxide is fed to pyrohydrolysis, whereby fuel is used to form hydrochloric acid, which is used to dissolve the raw material. Part of the magnesium chloride solution can be directly led to the leaching of the 25 raw materials. Regeneration of magnesium by pyrohydrolysis consumes considerable energy.
Pyrometallurgisessa kuparin valmistuksessa kuparisulfidirikaste sulatetaan esimerkiksi suspensiosulatusuunissa. Muodostettu rikkiä ja rautaa sisältävä 30 kuparikivi käsitellään konvertterissa, jossa rauta ja rikki poistetaan ja kupari hapetetaan metalliseen muotoon. Lopullinen kuparisulan puhdistus tapahtuu anodiuunissa, jossa esimerkiksi kuparin sisältämä happi pelkistetään 3 kuparisulasta. Puhdas kupari valetaan anodeiksi elektrolyyttisesti tapahtuvaa viimeistä puhdistusta varten. Vaikka anodikuparin kuparipitoisuus on luokkaa 99,3 %, se sisältää kuitenkin vielä pieniä määriä nikkeliä, arseenia, antimonia ja jalometalleja raaka-aineesta riippuen. Katodikuparin pitoisuus 5 on 99,998 %, joten se täyttää LME-A vaatimukset.In pyrometallurgical copper production, the copper sulphide concentrate is melted, for example, in a suspension melting furnace. The formed sulfur and iron containing copper stone 30 is processed in a converter where the iron and sulfur are removed and the copper is oxidized to a metal form. The final purification of the copper melt takes place in an anode furnace where, for example, the oxygen contained in the copper is reduced from the 3 copper smelters. Pure copper is cast into anodes for final electrolytic purification. Although the copper content of the anode copper is in the order of 99.3%, it still contains small amounts of nickel, arsenic, antimony and precious metals depending on the raw material. The cathode copper content of 5 is 99,998%, so it meets the LME-A requirements.
KEKSINNÖN TARKOITUSPURPOSE OF THE INVENTION
Joissakin tapauksissa on edullista yhdistää hydrometallurginen ja pyrometallurginen kuparin valmistus. Keksinnön mukaisen menetelmän 10 avulla on mahdollista käsitellä hydrometallurgisesti myös sellaisia raaka-aineita, joiden käsittely pyrometallurgisesti on hankalaa. Raaka-aineet sisältävät esimerkiksi arseenia, klooria tai fluoria tai niiden kuparipitoisuus on matala. Kehitetyssä menetelmässä voidaan hydrometallurgisessa käsittelyssä käyttää hyväksi sulaton yhteydessä muodostuvaa tai valmistettavaa 15 rikkihappoa. Hydrometallurginen valmistus ei lisää rikkihapon tuotantoa, ja tämä on edullista, sillä rikkihapon saattaminen markkinoille tuottaa toisinaan vaikeuksia. Hydrometallurgisesti valmistetun kuparituotteen liuospuhdistus-vaihe muodostuu taloudellisesti edulliseksi, kun kuparituotteen loppukäsittely tapahtuu pyrometallurgisessa sulatusuunissa.In some cases, it is preferable to combine hydrometallurgical and pyrometallurgical copper production. The process 10 according to the invention also enables hydrometallurgical processing of raw materials which are difficult to process pyrometallurgically. For example, the raw materials contain arsenic, chlorine or fluorine or have low copper content. The process developed can utilize sulfuric acid 15 formed or produced in the melting process in hydrometallurgical treatment. Hydrometallurgical manufacturing does not increase the production of sulfuric acid, which is advantageous, since placing sulfuric acid on the market sometimes causes difficulties. The solution purification step of a hydrometallurgically produced copper product becomes economically advantageous when the final treatment of the copper product takes place in a pyrometallurgical melting furnace.
2020
KEKSINNÖN YHTEENVETOSUMMARY OF THE INVENTION
Keksintö kohdistuu menetelmään kuparituotteen valmistamiseksi hydrometallurgisesti kuparisulfidipitoisesta raaka-aineesta tuotteen pyrometallurgista jatkokäsittelyä varten. Menetelmä käsittää ainakin 25 seuraavat vaiheet: a) kuparisulfidipitoista raaka-ainetta liuotetaan vastavirtaliuotuksena suolahapon ja happipitoisen kaasun avulla kalsiumia sisältävässä liuoksessa kupari(l)kloridiliuoksen muodostamiseksi, b) kupari(l)kloridiliuoksesta poistetaan sinne muodostunut 30 kupari(ll)kloridi, c) kupari(l)kloridiliuos neutraloidaan, 4 d) kupari saostetaan kupari(l)kloridiliuoksesta kupari(l)oksidina kalsiumyhdisteen avulla, e) muodostettu kupari(l)oksidi johdetaan pyrometallurgiseen jatkokäsittelyyn, ja 5 f) kupari(l)oksidin saostusvaiheessa muodostunut kupariköyhä kalsiumkloridiliuos regeneroidaan rikkihapon avulla suolahapoksi, joka johdetaan kuparisulfidirikasteen liuotukseen.The invention relates to a process for producing a copper product hydrometallurgically from a copper sulfide-containing raw material for further pyrometallurgical processing of the product. The process comprises at least 25 the following steps: a) dissolving copper (l) chloride in the calcium containing solution as countercurrent solution with hydrochloric acid and oxygen gas to form a copper (l) chloride solution, (b) removing copper (l) cupric chloride formed therefrom, c) (l) the chloride solution is neutralized, 4 d) copper is precipitated from the copper solution (l) as a copper (l) oxide by means of a calcium compound, (e) the copper (l) oxide formed is subjected to pyrometallurgical treatment, and 5 (f) copper (l) oxide precipitated sulfuric acid to the hydrochloric acid which is led to the leaching of the copper sulphide concentrate.
Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä edullisessa suoritusmuodossa 10 muodostettu kupari(l)oksidi johdetaan pyrometallurgiseen pelkistyskäsit-telyyn metallisen kuparituotteen muodostamiseksi.In a preferred embodiment of the process of the invention, the copper (I) oxide formed is subjected to a pyrometallurgical reduction treatment to form a metallic copper product.
Keksinnön erään suoritustavan mukaan kupari(l)oksidi pelkistetään hiiltä ja/tai vetyä sisältävän aineen avulla. Kupari(l)oksidi voidaan pelkistää 15 esimerkiksi raskaan polttoöljyn avulla. Kupari(l)oksidin pyrometallurginen pelkistys tapahtuu lämpötilassa vähintään 400 °C.According to one embodiment of the invention, the copper (I) oxide is reduced by a carbon and / or hydrogen containing substance. Copper (I) oxide can be reduced, for example, by heavy fuel oil. The pyrometallurgical reduction of copper (I) oxide occurs at a temperature of at least 400 ° C.
Menetelmän mukaisesti metallinen kuparituote johdetaan kuparin sulatus-prosessin johonkin uuniin. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan kuparin 20 sulatusprosessin uuni on konvertteri. Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan kuparin sulatusprosessin uuni on anodiuuni.According to the method, the metallic copper product is introduced into an furnace in the copper smelting process. According to one embodiment of the invention, the furnace for the copper 20 smelting process is a converter. According to another embodiment of the invention, the furnace for the copper smelting process is an anode furnace.
Keksinnön mukaisen menetelmän toisen suoritusmuodon mukaan saosta-malla muodostetusta kupari(l)oksidista poistetaan sen sisältämät kloridit 25 kuumentamalla kupari(l)oksidia happipitoisessa kaasuvirrassa, jolloin kloridit haihtuvat ja kupari(l)oksidi hapettuu kupari(ll)oksidiksi, joka syötetään kuparin sulatusprosessin johonkin uuniin. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan kupari(ll)oksidi johdetaan rikasteen sulatusuuniin. Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan kupari(ll)oksidi johdetaan konvertteriin.According to another embodiment of the process according to the invention, the copper (I) oxide formed is precipitated by precipitation of the formed chloride (I) by heating copper (I) oxide in an oxygen-containing gas stream, whereupon the chlorides evaporate and copper (I) oxide is oxidized to copper (II) oxide in the oven. According to one embodiment of the invention, copper (II) oxide is introduced into the concentrate melting furnace. According to another embodiment of the invention, the copper (II) oxide is introduced into a converter.
Keksinnön erään suoritustavan mukaan liuotuksessa muodostunut rauta- ja rikkisaostuma poistetaan liuotusjätteenä.According to one embodiment of the invention, the iron and sulfur precipitate formed during leaching is removed as leaching waste.
30 530 5
Keksinnön erään suoritustavan mukaan kupari(l)kloridiliuoksesta poistetaan sinne muodostunut kupari(ll)kloridi pelkistämällä liuosta metallisessa muodossa olevan kuparin avulla. Keksinnön erään toisen suoritustavan 5 mukaan kupari(l)kloridiliuoksesta poistetaan sinne muodostunut kupari(ll)-kloridi kalkkiyhdisteen avulla atakamiittina.According to one embodiment of the invention, the copper (II) chloride solution is removed from the copper (II) chloride solution by reduction of the solution with copper in its metallic form. According to another embodiment 5 of the invention, the copper (II) chloride formed therefrom is removed by means of a lime compound as an attack amide.
Keksinnön erään suoritustavan mukaan kupari(l)kloridiliuosta neutraloidaan kalkkiyhdisteellä ja samalla siitä saostetaan liuoksessa olevat epäpuhtaus-10 metallit. Tyypillistä on, että epäpuhtausmetalli on ainakin yksi joukosta lyijy, sinkki, antimoni tai vismutti.According to one embodiment of the invention, the copper (I) chloride solution is neutralized with a lime compound and at the same time the impurity metals in the solution are precipitated therefrom. Typically, the impurity metal is at least one of lead, zinc, antimony or bismuth.
Keksinnön erään suoritustavan mukaan kupari(l)oksidin saostusvaiheessa muodostettu kupariköyhä kalsiumkloridiliuos sisältää magnesiumia ja liuok-15 selle suoritetaan ainakin osittainen magnesiumin poisto kalsiumyhdisteen avulla ennen liuoksen johtamista regenerointiin.According to one embodiment of the invention, the copper-poor calcium chloride solution formed during the copper (I) oxide precipitation step contains magnesium and the solution is subjected to at least partial magnesium removal with a calcium compound before the solution is subjected to regeneration.
Keksinnön erään edullisen suoritustavan mukaan kupari(l)oksidin saostusvaiheessa muodostuneen kupariköyhän kalsiumkloridiliuoksen regenerointiin 20 käytetään pyrometallurgisessa sulatusprosessissa muodostuvaa pesu-happoa.According to a preferred embodiment of the invention, a washing acid formed in a pyrometallurgical smelting process is used to regenerate the copper poor calcium chloride solution formed during the precipitation of copper (I) oxide.
KUVALUETTELOLIST OF FIGURES
Kuva 1 esittää virtauskaaviota keksinnön eräästä suoritusmuodosta.Figure 1 shows a flow diagram of an embodiment of the invention.
2525
KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUSDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Keksinnön mukainen menetelmä kuparia sisältävien sulfidisten rikasteiden tai raaka-aineiden liuottamiseksi ja kuparin talteen ottamiseksi niistä perustuu siihen, että kuparipitoinen raaka-aine liuotetaan suolahapon ja 30 happipitoisen kaasun avulla kalsiumia sisältävään liuokseen. Kuparia sisältävä, ainakin osittain sulfidinen raaka-aine voi sisältää sellaisia epäpuhtauksia, jotka aiheuttavat vaikeuksia, jos raaka-aine syötetään kuparisulattoon. Tällaisia ovat esimerkiksi arseeni, vismutti, antimoni, 6 magnesium, kloori ja fluori. Liuotukseen syötettävä raaka-aine voi ainakin osittain olla myös sulatossa muodostunutta pölyä. Esimerkiksi pöly voi sulfidisen komponentin lisäksi sisältää myös oksidisia ja/tai sulfaattisia komponentteja. Hydrometallurgisessa käsittelyssä raaka-aineen epäpuh-5 taudet voidaan poistaa helpommin kuin pyrometallurgisessa käsittelyssä. Kun tekstissä puhutaan rikasteesta, sillä tarkoitetaan myös muita, ainakin osittain sulfidisia raaka-aineita.The process for dissolving and recovering copper-containing sulfide concentrates or raw materials according to the invention is based on dissolving the copper-containing raw material in a calcium-containing solution by means of hydrochloric acid and an oxygen-containing gas. Copper-containing, at least partially sulphidic, raw material may contain such impurities which cause difficulty if the raw material is fed to a copper smelter. These include, for example, arsenic, bismuth, antimony, magnesium, chlorine and fluorine. The feedstock for leaching may also be at least partially dust formed in the melt. For example, in addition to the sulfide component, the dust may also include oxide and / or sulfate components. In hydrometallurgical treatment, impurities of the raw material can be more readily eliminated than in pyrometallurgical treatment. When the text refers to concentrate, it also refers to other, at least partially sulfidic, raw materials.
Kuparia sisältävän raaka-aineen liuotus tapahtuu atmosfäärisessä paineessa 10 ja lämpötilassa 80 °C - liuoksen kiehumispiste eli noin 110 °C. Liuotusvaiheessa rikasteen kuparisulfidi reagoi suolahapon ja hapen kanssa ja muodostaa kupari(l)kloridia. Liuoksen korkean kloridipitoisuuden vuoksi myös kupari(l)kloridi pysyy liukoisena.The copper-containing raw material is leached at atmospheric pressure of 10 and at a temperature of 80 ° C - the boiling point of the solution being about 110 ° C. In the leaching step, the copper sulphide of the concentrate reacts with hydrochloric acid and oxygen to form copper (I) chloride. Due to the high chloride content of the solution, copper (I) chloride also remains soluble.
15 2CuFeS2 + 202 + 2HCI -> 2CuCI + Fe203 + 4S + H20 (1)15 2CuFeS2 + 202 + 2HCl -> 2CuCl + Fe203 + 4S + H2O (1)
Liuotus tapahtuu useampivaiheisena vastavirtaliuotuksena 1. Rikasteen kulkusuunnassa katsottuna ensimmäinen vaihe on ei-hapettava ja ainakin viimeinen vaihe hapettava. Hapettavana aineena käytetään joko happea, 20 happirikastettua ilmaa tai ilmaa. Osa rikasteen raudasta liukenee ensimmäisessä liuotusvaiheessa, mutta hapettavassa liuotusvaiheessa rauta saostuu uudelleen. Rikasteen rikki saostuu elementtirikkinä ja viimeisestä liuotus-vaiheesta poistetaan liuotusjäännös, joka sisältää rikasteen raudan ja rikin. Rauta saostuu hematiittina, joka on edullisin raudan saostusmuoto. 25 Liuotusjäännökseen muodostuu myös pieni määrä sulfaattia. Jos kuparipitoinen raaka-aine sisältää arseenia, se jää liuotusjäännökseen. Tämän vuoksi menetelmässä voidaan käyttää arseenipitoisia raaka-aineita, kuten arseenipitoista kuparirikastetta tai sulaton pölyjä. Mikäli rikasteessa on kultaa tai platinametalleja (PGM), myös ne jäävät liuotusjäännökseen ja 30 voidaan ottaa siitä talteen.The leaching takes place in multi-step countercurrent leaching 1. Seen in the direction of concentrate flow, the first step is non-oxidizing and at least the last step is oxidizing. Oxygen, oxygen-enriched air or air is used as the oxidizing agent. Part of the iron in the concentrate dissolves in the first leaching step, but in the oxidizing leaching stage the iron is precipitated again. Sulfur of the concentrate is precipitated as elemental sulfur and from the final leaching step, a leaching residue containing the iron and sulfur of the concentrate is removed. Iron precipitates as hematite, which is the most preferred form of iron precipitation. A small amount of sulphate is also formed in the leaching residue. If the copper-containing raw material contains arsenic, it remains in the leaching residue. Therefore, arsenic-containing raw materials such as arsenic-based copper concentrate or smelting dust can be used in the process. If the concentrate contains gold or platinum metals (PGM), they will also remain in the leaching residue and may be recovered therefrom.
77
Liuotusvaiheen tuloksena saadaan liuos, jossa kupari on pääosin yksiarvoisena kloridina, mutta osin myös kaksiarvoisessa muodossa. Kun liuotus tapahtuu kalsium-ionin läsnä ollessa, muodostuvan kaksiarvoisen kuparikloridin määrä on varsin pieni. Jatkokäsittelyn kannalta on edullisem-5 paa, että kupari on yksiarvoisena ja sen vuoksi kaksiarvoinen kupari poistetaan vaiheessa 2 esimerkiksi pelkistämällä se yksiarvoiseksi. Pelkistysmateriaalina voidaan käyttää esimerkiksi metallisessa muodossa olevaa kuparia. Tällaista on esimerkiksi romukupari, anodiromu tai myöhemmin prosessista saatava metallinen kupari. Kaksiarvoisen kuparin 10 poisto liuoksesta voidaan suorittaa myös esimerkiksi kalkkikiven avulla, jolloin liuoksesta saostetaan atakamiittia eli emäksistä kuparikloridia, joka johdetaan takaisin liuotusvaiheeseen.As a result of the leaching step, a solution is obtained in which the copper is predominantly in the monovalent chloride form, but also partially in the divalent form. When leaching occurs in the presence of a calcium ion, the amount of divalent copper chloride formed is quite small. It is more preferred for further processing that the copper is monovalent and therefore the divalent copper is removed in step 2, for example by reduction to monovalent. For example, copper in metallic form may be used as the reducing material. This is the case, for example, with scrap copper, anode scrap or later metallic copper from the process. Removal of divalent copper 10 from the solution may also be effected, for example, by means of limestone, whereupon acacamite, or alkaline copper chloride, is precipitated from the solution and returned to the leaching step.
Kupari(l)kloridiliuos on edullista neutraloida neutralointivaiheessa 3 ennen 15 kuparin saostusta liuoksesta. Neutralointi voidaan tehdä esimerkiksi käyttämällä kalkkikiveä CaC03. Neutraloinnin yhteydessä pääosa liuoksen epä-puhtausmetalleista saostuu. Epäpuhtausmetaili on ainakin yksi joukosta lyijy, sinkki, antimoni tai vismutti. Neutralointiin menevän liuoksen pH on alueella 2 - 4,5 riippuen liuoksen CaCfe-pitoisuudesta ja kaksiarvoisen kuparin 20 saostustavasta. Neutraloinnin avulla liuoksen pH nostetaan arvoon 6-7.The copper (I) chloride solution is preferably neutralized in the neutralization step 3 before the copper is precipitated from the solution. Neutralization can be carried out, for example, using limestone CaCO 3. During neutralization, most of the impurity metals in the solution precipitate. The impurity metal is at least one of lead, zinc, antimony or bismuth. The pH of the solution to be neutralized is in the range of 2 to 4.5, depending on the concentration of CaCl 2 in the solution and the method of precipitation of divalent copper. By neutralization, the pH of the solution is raised to 6-7.
Neutralointivaiheen jälkeen liuos johdetaan kuparin saostusvaiheeseen 4, jossa kupari saostetaan kloridiliuoksesta kupari(l)oksidina kalsiumhydrok-sidin (Ca(OH)2) eli kalkin tai poltetun kalkin (CaO) avulla, jolloin liuokseen 25 muodostuu kalsiumkloridia. Kun kupari saostetaan liuoksesta, jolle ei ole suoritettu varsinaista epäpuhtauksien poistoa, kupari saostuu oksidina, joka sisältää pieniä määriä myös muita metallioksideja. Muiden metallioksidien määrä on luokkaa joitakin satoja milligrammoja litrassa.After the neutralization step, the solution is led to a copper precipitation step 4, where copper is precipitated from the chloride solution as copper (I) oxide by means of calcium hydroxide (Ca (OH) 2), i.e. lime or calcined lime (CaO), whereupon calcium chloride is formed. When copper is precipitated from a solution which has not undergone actual impurity removal, copper is precipitated as an oxide which also contains small amounts of other metal oxides. The amount of other metal oxides is in the order of a few hundred milligrams per liter.
30 2CuCI + Ca(OH)2 Cu20 + CaCI2 + H20 (2) 830 2CuCl + Ca (OH) 2 Cu20 + CaCl2 + H2O (2) 8
Kuparioksidin käsittelylle on tämän jälkeen kaksi vaihtoehtoa, joko pelkistys metalliseksi kupariksi tai muodostetun kuparioksidin syöttö sulattoon ilman pelkistystä.Thereafter, there are two options for the treatment of copper oxide, either reduction to metallic copper or introduction of the formed copper oxide into the smelter without reduction.
5 Koska pelkistämällä tuotettava kupari on tarkoitus syöttää kuparin pyrometal-lurgiseen käsittelyyn, se voi sisältää edellä mainitut pienet määrät muita metalleja. Muodostettu kuparioksidi pelkistetään pelkistysvaiheessa 5 jonkin sopivan edullisen pelkistysaineen avulla. Tällainen voi olla esimerkiksi raskas polttoöljy tai jokin muu hiiltä ja/tai vetyä sisältävä pelkistin. Pelkistys tehdään 10 kuumentamalla kuparioksidi-pelkistysaineseosta uunissa. Pelkistyminen tapahtuu nopeasti vasta lämpötilan 400 °C yläpuolella. Pelkistysuunista saadaan kupari, joka on edullista syöttää mahdollisimman kuumana johonkin kuparin sulatusprosessin uuniin, kuten konvertteriin tai anodiuuniin. Toisaalta jos kupari on jäähtynyt, sitä voidaan käyttää myös konvertterin lämpötaseen 15 hallinnassa, sillä joissakin olosuhteissa konvertterissa muodostuu liikaa lämpöä.Since the copper produced by reduction is to be fed to the pyrometallurgical treatment of copper, it may contain the small amounts of other metals mentioned above. The formed copper oxide is reduced in a reduction step 5 by means of a suitable preferred reducing agent. This may be, for example, heavy fuel oil or other reducing agent containing carbon and / or hydrogen. The reduction is done by heating the copper oxide-reducing agent mixture in an oven. The reduction occurs rapidly only above 400 ° C. The reduction furnace yields copper, which is preferably fed as hot as possible into an furnace, such as a converter or anode furnace, in the copper smelting process. On the other hand, once the copper has cooled, it can also be used to control the thermal balance of the converter 15, since in some circumstances too much heat is generated in the converter.
Jos kuparioksidi halutaan syöttää oksidisena kuparin sulatusprosessin johonkin uuniin, pitää siitä puhdistaa kaikki kloridijäämät, jotka ovat yleensä 20 atakamiittimuodossa. Suodinkostea kupari(l)oksidi kuivataan, jonka jälkeen se voidaan puhdistaa kloridista esimerkiksi kuumentamalla sitä kaasu-virrassa, jolloin atakamiitti hajoaa vedeksi ja kuparikloridiksi. Vesi irtoaa atakamiitista lämpötilassa noin 250 °C, mutta kuparikloridin höyrystyminen on merkittävää vasta lämpötilassa noin 500 °C. Kun kaasuvirta on 25 happipitoista kaasua, kuten ilmaa, kupari(l)oksidi hapettuu kupari(ll)oksidiksi vapauttaen samalla lämpöä. Kuumennusosan poistokaasua jäähdytetään, jolloin kuparikloridi kondensoituu ja voidaan kierrättää prosessin sopivaan osaan. Kondensoinnista lähtevä kuuma kaasu taas kierrätetään takaisin kupari(l)oksidin kuivaukseen. Valitsemalla sopivasti käytettävä kaasumäärä 30 ja prosessilämpötila voidaan suodinkostea kupari(l)oksidi puhdistaa kloridista lähes ilman ulkopuolista energiaa.If copper oxide is to be fed into an furnace as an oxide in the copper smelting process, it will be necessary to purify all chloride residues, which are usually in the form of the attackamite. The wet doped copper (I) oxide is dried, after which it can be purified from chloride, for example by heating it in a gas stream, whereupon the acacamite is decomposed into water and copper chloride. The water is released from the attackamite at a temperature of about 250 ° C, but the evaporation of copper chloride is only significant at a temperature of about 500 ° C. When the gas stream is an oxygen-containing gas such as air, the copper (I) oxide is oxidized to the copper (II) oxide while releasing heat. The exhaust gas of the heating member is cooled, whereupon the copper chloride condenses and can be recycled to a suitable part of the process. The hot gas from the condensation is again recycled to the drying of the copper (I) oxide. By selecting the appropriate amount of gas to be used and the process temperature, the filter damp copper (I) oxide can be purified from chloride with almost no external energy.
gg
Keksinnön mukaisessa menetelmässä kupari(l)oksidin saostusvaiheessa muodostunut kupariköyhä kalsiumkloridiliuos sisältää aina jonkin verran magnesiumia ja se on edullista poistaa liuoksesta. Myös magnesiumin poisto 6 on edullista tehdä kalsiumyhdisteen avulla. Magnesiumin määrä on 5 yleensä sellainen, että sen poisto sivuvirassa riittää. Muodostunut magne-siumsakka poistetaan kierrosta.In the process of the invention, the copper-poor calcium chloride solution formed during the copper (I) oxide precipitation step always contains some magnesium and is preferably removed from the solution. It is also advantageous to carry out the magnesium removal 6 by means of a calcium compound. The amount of magnesium is usually 5 such that it is sufficient to be removed in the side stream. The magnesium precipitate formed is removed from the circuit.
MgCI2 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + CaCI2 (3) 10 Puhdistettu ja kupariköyhä kalsiumkloridiliuos johdetaan regenerointiin 7 liuotusvaiheessa 1 tarvittavan suolahapon muodostamiseksi. Kalsiumkloridiliuos on edullista regeneroida rikkihapon avulla suolahapoksi ja kipsiksi. Kun kuparisulfidirikasteen hydrometallurginen käsittely tapahtuu pyrometal-lurgisen käsittelyprosessin läheisyydessä, voidaan regenerointiin käyttää 15 sulatolla syntyvää pesuhappoa, joka on laimeaa (noin 50 p-%), usein arsee-nipitoista rikkihappoa. Vaikka syntyvä suolahappo sisältää arseenia ja muita mahdollisia epäpuhtauksia, se ei haittaa prosessia, koska arseeni saostuu rikasteen liuotuksen yhteydessä liuotusjäännökseen. On tietenkin selvää, että regenerointiin voidaan käyttää myös sulatolla syntyvästä rikkidioksidi-20 kaasusta valmistettua puhdasta rikkihappoa. Regenerointi tapahtuu prosessin luonnollisessa lämpötilassa ja atmosfäärisessä paineessa.MgCl 2 + Ca (OH) 2 Mg (OH) 2 + CaCl 2 (3) 10 The purified and copper-poor calcium chloride solution is subjected to regeneration 7 in the leaching step 1 to form the hydrochloric acid required. It is preferable to regenerate the calcium chloride solution with sulfuric acid into hydrochloric acid and gypsum. When the hydrometallurgical treatment of the copper sulphide concentrate takes place in the vicinity of the pyrometallurgical treatment process, 15 molten wash acids (approximately 50 wt.%), Often arsenic-containing sulfuric acid, can be used for regeneration. Although the resulting hydrochloric acid contains arsenic and other possible impurities, it does not interfere with the process since the arsenic is precipitated in the leaching residue upon leaching of the concentrate. Of course, it is clear that pure sulfuric acid from sulfur dioxide gas 20 produced by the smelting process can also be used for regeneration. Regeneration takes place at the natural temperature of the process and at atmospheric pressure.
CaCI2 + H2S04 2 HCI + CaS04 (4) 25 Hydrometallurgisen kuparin valmistusmenetelmän yhdistäminen pyrometallurgiseen menetelmään antaa mahdollisuuden ohjata sulatolle kelpaamattomia rikasteita hydrometallurgiseen käsittelyyn. Hydrometallurgisen kuparituotteen avulla voidaan lisätä anodituotantoa ilman kaasu-linjan kasvattamista tai rikkihappotuotannon lisäämistä. Menetelmän mukai-30 nen kuparituote ei myöskään lisää sulaton kuonamäärää. Kuparituotetta voidaan tarpeen vaatiessa käyttää jonkin sulatusprosessin uunin jäähdytykseen.CaCl2 + H2SO4 2 HCl + CaSO4 (4) 25 Combining the hydrometallurgical copper production process with the pyrometallurgical process allows for the passage of non-smeltable concentrates to the hydrometallurgical treatment. The hydrometallurgical copper product can be used to increase anode production without increasing the gas line or increasing sulfuric acid production. Also, the copper product according to the process does not increase the amount of slag in the smelter. If necessary, the copper product can be used to cool the furnace in some melting process.
10 ESIMERKIT Esimerkki 1 5 Esimerkki kuvaa kalsiumkloridiliuoksen regeneroivia rikkihapon avulla.EXAMPLES Example 1 The example illustrates a calcium chloride solution regenerated by sulfuric acid.
Kalsiumkloridiliuoksen koostumus oli seuraava: Ca 56,8 g/l, Mg 0,93 g/l ja Na 22,2 g/l. Liuoksen lämpötila oli 60 °C ja sen määrä 1 I. Liuokseen lisättiin 98,1 g rikkihappoa, jonka väkevyys oli 98 p-%. Hapon lisäys nosti liuoksen 10 lämpötilaan 80 °C ja saosti liuoksesta kalsiumia kalsiumsulfaattina 152,7 g. Loppuliuoksen eli liuotukseen johdettavan liuoksen koostumus oli: Ca 22,1 g/l, Mg 0,94 g/l ja Na 21,6 g/l ja 70 g/l HCI. Muodostunutta kipsisakkaa pestiin ja sen koostumus vesipesun jälkeen oli: Ca 22,2 p-%, Mg 0,004 p-%, Na 0,06 p-%, S04 56,4 p-% ja Cl 0,01 p-%.The composition of the calcium chloride solution was as follows: Ca 56.8 g / l, Mg 0.93 g / l and Na 22.2 g / l. The temperature of the solution was 60 ° C and its volume was 1 I. 98.1 g of sulfuric acid having a concentration of 98 wt% were added to the solution. The addition of acid raised the solution 10 to 80 ° C and precipitated the solution as calcium sulfate 152.7 g. The composition of the final solution, i.e. the solution to be leached, was: Ca 22.1 g / l, Mg 0.94 g / l and Na 21.6 g / l and 70 g / l HCl. The gypsum precipitate formed was washed and its composition after water washing was: Ca 22.2 wt%, Mg 0.004 wt%, Na 0.06 wt%, SO 4 56.4 wt% and Cl 0.01 wt%.
1515
Claims (18)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20110076A FI122781B (en) | 2011-03-01 | 2011-03-01 | Process for making a copper product |
PCT/FI2012/050202 WO2012117163A1 (en) | 2011-03-01 | 2012-02-29 | Method for producing a copper product |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20110076 | 2011-03-01 | ||
FI20110076A FI122781B (en) | 2011-03-01 | 2011-03-01 | Process for making a copper product |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20110076A0 FI20110076A0 (en) | 2011-03-01 |
FI122781B true FI122781B (en) | 2012-06-29 |
Family
ID=43806378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20110076A FI122781B (en) | 2011-03-01 | 2011-03-01 | Process for making a copper product |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI122781B (en) |
WO (1) | WO2012117163A1 (en) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AP538A (en) | 1992-06-26 | 1996-09-18 | Intec Pty Ltd | Production of metal from minerals |
FI104837B (en) | 1997-08-29 | 2000-04-14 | Outokumpu Oy | Process for Hydrometallurgical Copper Production |
FI107455B (en) | 2000-03-09 | 2001-08-15 | Outokumpu Oy | Process for producing copper |
FI115222B (en) | 2002-04-19 | 2005-03-31 | Outokumpu Oy | Process for purifying a copper chloride solution |
FI117389B (en) * | 2004-12-28 | 2006-09-29 | Outokumpu Oy | A process for hydrometallurgical treatment of a sulphide concentrate containing several precious metals |
FI120406B (en) * | 2007-10-16 | 2009-10-15 | Outotec Oyj | Process for hydrometallurgical treatment of a sulfidic material containing zinc and copper |
-
2011
- 2011-03-01 FI FI20110076A patent/FI122781B/en not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-02-29 WO PCT/FI2012/050202 patent/WO2012117163A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI20110076A0 (en) | 2011-03-01 |
WO2012117163A1 (en) | 2012-09-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2437549C (en) | Production of zinc oxide from complex sulfide concentrates using chloride processing | |
CA2560594C (en) | Recovery of metals from oxidised metalliferous materials | |
CA2818555C (en) | Process for recovering zinc and/or zinc oxide ii | |
CN103555945B (en) | Method for removing arsenic and antimony of metallurgical dust pickle liquor through melt slag | |
WO2007074207A1 (en) | Method for recovering rare metals in a zinc leaching process | |
FI122188B (en) | Hydrometallurgical process for the production of metallic nickel | |
EA013353B1 (en) | Method for processing nickel bearing raw material in chloride-based leaching | |
CN111394582B (en) | Copper-nickel sludge resource recycling process | |
KR20130108341A (en) | Hydrometallurgical method for the recovery of zinc in sulphuric medium starting from sulphudic zinc concentrates | |
FI117389B (en) | A process for hydrometallurgical treatment of a sulphide concentrate containing several precious metals | |
JP4710034B2 (en) | Arsenic-containing material treatment method | |
WO2018109283A1 (en) | Processing of industrial metal-containing waste materials | |
SE451463B (en) | PROCEDURE FOR PREPARING COMPLEX SULFIDIC ORE CONCENTRATES | |
KR20120083529A (en) | Method for the removal of chloride from zinc sulphate solution | |
SE452169B (en) | PROCEDURE FOR EXPLOITING THE METAL WORLD OF IRON-INHALING MATERIAL | |
FI122781B (en) | Process for making a copper product | |
AU2018382228A1 (en) | Improved zinc oxide process | |
JP2009242850A (en) | Method for leaching lead slag by sulfuric acid | |
AU2008316326B2 (en) | Production of nickel | |
FI110953B (en) | A process for purifying a solution in a copper hydrometallurgical process | |
AU2013220926B2 (en) | Process for zinc oxide production from ore | |
JP7005384B2 (en) | How to collect tellurium | |
IE52179B1 (en) | Process for the recovery of lead and silver from minerals and process residues | |
CN105886797A (en) | Method for preparing sponge indium from polymetallic sulfide material | |
KR20200070348A (en) | Method for recovering metals from cobalt-containing materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Ref document number: 122781 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |
|
MM | Patent lapsed |