FI56701C - Sur extraheringsprocess foer behandling av nickel-koppar-metallsten - Google Patents

Description

- [B1 (11)KUULUTUSjULKAISU tA7nl L J 'll) utlAocninosskrift 9O/U 1 I C Patentti oydnrsetty 10 03 1930

Patent meddelat ' * (51) Kv.lk.*/lntCI.* C 22 B 3/00 SUOMI —FINLAND (21) Pi»«ttlhA*mu»-P«t*iitiMeicnln* 1U9/72 (22) H*»*.M-«—2»·01·72 * * (23) Alkuptlvi—Glltlghatsdaf 20.01.72 (41) Tullut JulklMlul — ftllvlt offwitli| 23.07.72 huntti- |. rtkltUrlhallltu· NtUMU,»™. |. Uri^Hfak. ,η- „

Patent· och reglcterstyrelsen ' Amöku uthfd och utl^krMtm publicurad 30.ll.r9 (32)(33)(31) Pyydetty *tuoik*u*—B«f*rd prioritet 22.01.71

Kanada(CA) 103353 (71) Sherritt Gordon Mines Limited, 25 King Street West, Toronto, Ontario, _ Kanada(CA) (72) David John Ivor Evans, North Edmonton, Alberta, Herbert Veltman, Fort Saskatchewan, Alberta, Kanada(CA), Patrick T. 0fKane, Makati, Rizal, Filippiinit-Filippinerna(PH) (7M Oy Kolster Ab (5M Hapan uuttoprosessi nikkeli-kupari-metallikiven käsittelemiseksi -Sur extraheringsprocess för behandling av nickel-koppar-metalisten Tämä keksintö koskee menetelmää nikkeli-kupari-sulfidi metallikivien käsittelemiseksi kuparin ja nikkelin talteenottamiseksi niistä. Tarkemmin määriteltynä koskee keksintö monivaiheista hydrometallurgista hapanta uuttoepro-sessia kuparin ja nikkelin saamiseksi erillisinä talteen metallikivistä, jotka sisältävät merkittäviä määriä näitä metalleja. Keksintö koskee myös, erään tärkeän erikoispiirteensä mukaisesti, kuparin ja nikkelin talteenottoa korkealaatuisesta metallikiveetä, joka sisältää lisäksi merkittäviä määriä jalometalleja kuten platinaa ja palladiumia, jolloin prosessissa saadaan tällaiset jalometallit konsentroitumaan verraten suureen pitoisuuteen viimeisen uuttovaiheen jäännökseen.

Termillä "metallikivi" (matte) tarkoitetaan yleensä epäpuhdasta, puoli-metallista tuotetta, joka saadaan sulatettaessa ei-rautametallien sulfidimal-meja tai rikasteita, tuotetta, joka saadaan ei-rautametallien oksidimalmeista ja rikasteista, joihin sulatuksessa lisätään rikkiä tai sulfidimineraaleja, tai tuotetta, joka saadaan ei-rautametallien romusta, johon sulatusvaiheessa lisätään rikkiä tai sulfidimineraaleja. Metallikivien kokoomus sellaisenaan saattaa vaihdella laajoissa rajoissa. Tämä keksintö koskee kuitenkin pääasiassa .... * . j 56701 sellaisten metallikivien käsittelyä, joissa sekä nikkelin että kuparin pitoisuus on verraten korkea. Metallikivet saattavat myös sisältää pieniä määriä muita metalleja, mukaanluettuna jalometallit, kuten selostetaan tarkemmin jäleapänä*

Tunnetaan erilaisia menetelmiä tällaisten metallikivien käsittelemiseksi kuparin ja nikkelin saamiseksi niistä erillisinä talteen. Tällaisiin menetelmiin kuuluvat pyrometallurgiset prosessit kuten jatkosulatus käyttämällä erilaisia juoksutteita metallikiven puhdistamiseksi senlaatuiseksi, että lopullinen puhdistus voidaan suorittaa sähkökemiallisilla menetelmillä ja hydrome-tallurgisilla prosesseilla, jotka käsittävät uuttamisen emäksiseen tai happa-meen väliaineeseen, liuotuspuhdistuksen ja metallien talteenottovaiheet.

Viime vuosina on kehitetty lukuisia hydrometallurgisia prosesseja metal-livien käsittelemiseksi. Näillä menetelmillä on joitakin etuja verrattuna vanhempiin tavanomaisiin sulatusmenetelmiin. Hydrometallurgiset prosessit ovat yleensä esimerkiksi hyvin joustavia ja niiden avulla on mahdollista käsitellä monisisältöisiä metallikiviä, joissa on erilaisia arvometalleja, jokaisen metallin saamiseksi erikseen talteen.

Aikaisemmin ehdotettuihin hydrometallurgisiin prosesseihin nikkelin ja kuparin talteenottamiseksi korkealaatuisista nikkeli-kupari-sulfidi metalliki-vistä on yleensä kuulunut metallikiven uuttaminen oleellisesti kaiken nikkelin ja kuparin uuttamiseksi uutosliuokseen, johon rikastuvat sekä nikkeli että kupari, sekä sitä eeuraava liuoksen käsittely nikkelin ja koboltin saamiseksi erikseen talteen. Eräs näihin prosesseihin liittyvä pulma on, että nikkelin talteensaamiseksi puhtaana metallituotteena täytyy kupari ensin poistaa oleellisesti täysin liuoksesta. Vaikkakin on käytettävissä lukuisia menetelmiä tähän tarkoitukseen, kuten esimerkiksi sementointi, saostus liukoisella sulfidillä ja uuttaminen liuokseen, liittyy näihin kaikkiin erilaisia teknillisiä, toiminnallisia ja taloudellisia pulmia, jotka vuorostaan vaikuttavat menetelmien yleiseen taloudellisuuteen, erityisesti silloin kun liuoksesta on poistettava sUTiria kuparimääriä.

Tämän keksinnön mukaisesti nikkelin pääosa uutetaan metallikivestä mieluiten ensimmäisessä happamessa hapettavassa uuttovaiheessa, joka säädetään aikaansaamaan liuos, joka sisältää oleellisen määrän liuennutta nikkeliä ja vähän tai ei ollenkaan liuennutta kuparia. Tämä liuos voidaan johtaa suoraan nikkelin talteenottovaiheeeeen tai tarvittaessa se voidaan ensin alistaa hyvin yksinkertaiseen kuparinpoistovaiheeseen siihen muodollisesti sisältyvän pienenkin kuparimäärän poistamiseksi.

Ensimmäisen uuttovaiheen jäte, joka sisältää oleellisesti kaiken kuparin samoinkuin sen nikkelin, joka ei ole uuttautunut ensimmäisessä uuttovaiheessa, käsitellään toisessa happamessa hapettavassa uuttovaiheessa, joka säädetään uuttamaan kaiken siihen sisältyvän kuparin samoinkuin jäännösnikkelin. Edellyt- 56701 täen, että metallikivessa olevan nikkelin painosuhde kupariin ei ole yli noin 2,5 ja että nikkelin pääosa on uuttautunut ensimmäisessä uuttovaiheessa, on toisen vaiheen liuoksessa olevan nikkelin määrä riittävän pieni, jotta toisen uuttovaiheen liuos voidaan johtaa kuparin talteenottovaiheeseen ilman edeltävää nikkelin poistamista. Kupari otetaan talteen esimerkiksi elektrolyyttisesti regeneroimalla samanaikaisesti rikkihappo, ja kuparintalteenottovaiheen käytetty liuos, joka sisältää toisessa vaiheessa uuttautuneen nikkelin samoinkuin regeneroidun rikkihapon ja kuparin jäännöksen, palautetaan ensimmäiseen uuttovaiheeseen tai osittain ensimmäiseen ja osittain toiseen uuttovaiheeseen.

Tämän keksinnön mukaisesti aikaansaadaan siten kuparin ja nikkelin talteenotto sekä erottaminen säätämällä aluksi ensimmäisen vaiheen hapanta hapettavaa uuttoa siten, että aikaansaadaan tehokas nikkelin pääosan erottuminen kuparista uuttovaiheessa itsessään ja toiseksi varmistamalla kuparin ja nikkelin suhteelliset väke-vyydet ensimmäisen vaiheen jätteessä sellaisiksi, että tämä jäte voidaan uuttaa aikaansaamaan toisen vaiheen uuttoliuos, josta kupari voidaan ottaa talteen suoraan metallisena ilman, että liuoksesta ensin poistetaan nikkeli. Ensimmäinen vaatimus toteutetaan säätämällä ensimmäisen vaiheen uuttolietteen kokonaisrikkipitoisuus siten, että rikkiä on noin 1 mooli jokaista lietteessä olevaa moolia kohti nikkeliä plus kuparia ja päättämällä ensimmäisen vaiheen uuttaminen, kun pieni määrä lietteen nikkelipitoisuudesta on uuttautumatta. Toinen vaatimus toteutetaan valmistamalla syötettävä metallikivi, jossa Ni/Cu painosuhde ei ole yli 2,5. Tällä tavoin, sikäli kuin nikkelin pääosa, esimerkiksi TO % tai yli, uuttautuu ensimmäisessä uuttovaiheessa, ensimmäisen uuttovaiheen jätteen jäännösnikkelipitoisuus ja myöhemmin toisen vaiheen uuttoliuoksen nikkelipitoisuus ei ylitä rajoja, jotka tekevät mahdolliseksi tehokkaan kuparin ja nikkelin erottamisen kuparin talteenottovaiheessa. Kierrättämällä ainakin osa kuparin talteenottovaiheen käytetystä liuoksesta takaisin ensimmäiseen uuttovaiheeseen tulee mahdolliseksi säätää ensimmäisen uuttovaiheen rikkipitoisuus tarkasti ja myös varmistua siitä, että nikkeliä ei keräänny kuparin ^ talteenottopiiriin.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että a) nikkeli-kupari-metallikiven nikkeli:kupari painosuhde on korkeintaan 2,5 ja rikkipitoisuus on korkeintaan 1 mooli metallikiveen sisältyvien happoliukoisten metallien kokonaismoolimäärää kohti, h) metallikiven hienojakoiset hiukkaset uutetaan ensimmäisen vaiheen uutossa hapen ylipaineessa yli noin 690 kPa ja lämpötilassa 100 - 150°C happamella sulfaat-tivesiliuoksella, jonka pH on noin 2,5 - 5,0, ja ensimmäistä uuttovaihetta jatketaan niin kauan aikaa, että saadaan ensimmäisen vaiheen uuttoliuos, joka sisältää verraten korkean liuenneen nikkelipitoisuuden ja alhaisen liuenneen kuparipitoisuuden,

It 56701 c) nikkeli otetaan talteen ensimmäisestä uuttoliuoksesta, d) ensimmäisen vaiheen uuton jälkeen saatu jäännös uutetaan happamessa sulfaattiliuoksessa, joka sisältää riittävästi rikkiä, jotta se riittää muodostamaan sulfaatteja oleellisesti kaiken uuttoliuoksessa olevan kuparin ja nikkelin kanssa ja siten saamaan aikaan toisen vaiheen uuttoliuoksen, joka sisältää suhteellisen korkeana pitoisuutena liuenneena kuparia ja suhteellisen alhaisena pitoisuutena liuenneena nikkeliä, e) kupari otetaan talteen toisen vaiheen uuttoliuoksesta kuparin erotus-vaiheessa, jossa samalla syntyy rikkihappoa ja saadaan jäteliuos, joka sisältää rikkihappoa, liuennutta nikkeliä ja jäännöksiä liuenneesta kuparista, ja f) riittävä määrä jäteliuosta vaiheesta e) palautetaan ensimmäisen vaiheen a) uuttoliuokseen sen pH:n pitämiseksi alueella noin 2,5 - noin 5>0 ja kokonais-rikkipitoisuuden säätämiseksi ensimmäisessä uutossa sellaiseksi, että siinä on noin 1 mooli rikkiä kutakin nikkeli- ja kuparimoolia kohti.

Muita tämän keksinnön mukaisen menetelmän yksityiskohtia ja tunnusomaisia piirteitä kuvataan seuraavassa ja viitataan samalla piirustukseen, joka on kaaviollinen juoksupiirros ja kuvaa tämän keksinnön mukaisen menetelmän sovittamista yleiseen kokonaisprosessiin kuparin ja nikkelin talteenottamiseksi korkealaatuisesta nikkeli-kupari-sulfidi metallikivestä, joka sisältää lisäksi rautaa ja arseenia epäpuhtauksina sekä merkittäviä määriä jalometalleja kuten platinaryhmän metalleja.

Viitaten piirustukseen on ensin huomautettava, kuten tässä on jo todettu, että kuvattu prosessi soveltuu ensi sijassa nikkelin ja kuparin sekä jalo-metallipitoisen jätteen talteenottoon korkealaatuisista nikkeli-kupari-sulfidi metallikivestä, joka sisältää nikkelin, kuparin ja jalometallien ohella epäpuhtautena rautaa ja arseenia, jotka tulee poistaa eri uuttoliuoksista, jotta varmistetaan tällaisten epäpuhtauksien pitoisuuksien pienuus kupari- ja nikkeli-tuotteissa.

Kuten seuraavassa tarkemmin selostetaan ovat useat piirustuksen juoksu-kuviossa esitetyistä menetelmän vaiheista valinnaisia ja niiden käyttö riippuu 5 56701 kussakin erityistapauksessa käsiteltävän metallikiven luonteesta. Esimerkiksi siinä tapauksessa, että sellaisia epäpuhtauksia kuin rauta ja arseeni on läsnä metallikivessä pieniä määriä tai ei ollenkaan tai jos vähemmän puhtaat tuotteet hyväksytään, voidaan katkoviivoin esitetyt epäpuhtauksien poistamisvaiheet jättää pois. Samoin siinä tapauksessa, että ei haluta korkean jalometallipitoisuu-den omaavaa viimeistä uuttojätettä, saattaa myös piirustuksessa esitetty kolmas uuttovaihe olla tarpeeton.

Pitäen mielessä edellämainitut ehdot kuvataan seuraavassa piirustuksen juoksukaavion esittämää prosessia hyvin yksityiskohtaisesti.

Esitetyssä juoksukaaviossa hienojakoista korkealaatuista nikkeli-kupari-" sulfidi metallikiveä, joka sisältää myös merkittäviä määriä kobolttia ja jalo-metalleja kuten platinaa ja palladiumia samoinkuin epäpuhtautena rautaa ja arseenia, syötetään ensimmäiseen uuttovaiheeseen, jossa sitä uutetaan ensimmäisen vaiheen uuttolietteen saamiseksi, jossa on runsaasti liuennutta nikkeliä ja vain hyvin vähäinen määrä liuennutta kuparia. Tämä ensimmäisen vaiheen uuttokä-sittely suoritetaan aluksi hapettavissa olosuhteissa ja lopuksi ei-hapettavissa olosuhteissa kuten jälempänä tarkemmin selostetaan.

Menetelmää voidaan soveltaa vain sellaisiin nikkeli-kupari metallikiviin, jotka sisältävät suhteellisen suuria määriä sekä nikkeliä että kuparia ja joissa nikkelin painosuhde kupariin on pienempi kuin noin 2,5· Menetelmä soveltuu erittäin hyvin sellaisten metallikivien käsittelyyn, joiden Ni/Cu painosuhde on välillä noin 1,5 ja 2,0. Vaikkakaan ei ole .mitään teoreettista alarajaa tämän keksinnön mukaisella menetelmällä käsiteltävien metallikivien nikkeli/ kupari painosuhteelle, sovelletaan menetelmää tavallisesti metallikiviin, joiden Ni/Cu painosuhde on suurempi kuin 0,5*

Metallikiven rikkipitoisuuden täytyy olla vähemmän kuin 1 mooli rikkiä jokaista sen sisältämää moolia kohti nikkeliä, kuparia ja muita hapon kanssa reagoivia metalleja kuten rautaa ja kobolttia, jotka pystyvät muodostamaan metallisulfaatteja uuttamisolosuhteissa. Jos metallikivi sisältää enemmän kuin 1 moolin rikkiä tällaisten metallien moolia kohti, syntyy ensimmäisessä uutta-misvaiheesea ylimäärä happoa ja siitä seuraa alhainen pH ja nikkelin uuttautu-misen selektiivisyyden väheneminen kupariin nähden. Keksinnön mukaisesti mieluiten käsiteltävät metallikivet sisältävät noin 0,5*stä noin 0,8:aan moolia rikkiä moolia kohti nikkeliä plus kuparia. Tällaisia metallikiviä käsiteltäessä tyydytetään ensimmäisen uuttamisvaiheen kokonaisrikkipitoisuuden tarve mukavasti elektrolyyttisestä kuparin talteenottovaiheesta palautetulla käytetyllä liuoksella. Tällä tavoin voidaan ensimmäisen uuttamisvaiheen kokonaisrikkipi-toisuus säätää tarkasti ja aikaansaadaan myös nikkelin virtaaminen kuparin talteenottopiiristä.

Ensimmäisen vaiheen uuttaminen suoritetaan lämpötilassa yli noin 100°C, mieluiten välillä noin 130 ja 150°C ja uuttamisen hapettavan vaiheen aikana on 56701 hapen ylipaine noin 69 kPa ja mieluiten vähintään noin 137 kPa.

Prosessin ensimmäisen uuttovaiheen aikana metallikivessä oleva nikkeli uutetaan mieluiten reaktiolla kuparisulfaatin kanssa , joka sisältyy elektrolyyttisestä talteenottovaiheesta palautettuun käytettyyn liuokseen, ja käytetyssä elektrolyytissä olevan rikkihapon kanssa sekä rikkihapon kanssa» joka muodostuu uuttamisreaktion aikana tai jota lisätään sellaisenaan ensimmäiseen uuttovaiheeseen. Nikkelin uuttautumisen selektiivisyys kupariin nähden saadaan paremmaksi säätämällä ensimmäisen uuttovaiheen viimeisiä vaiheita hapen poissaollessa.

Jos ensimmäinen uuttovaihe suoritettaisi ilmoitetulla lämpötila-alueella hapen sekä kuparin ja nikkelin sitomiseen riittävän rikkimäärän läsnäollessa siten, että oleellisesti kaikki nikkeli uuttautuisi, liukenisi huomattavia määriä kuparia nikkelin mukana. Keksinnön mukaisesti ensimmäinen uuttovaihe säädetään kuitenkin siten, että pääosan nikkelistä, se on 70 ϋ/ο tai enemmän uuttautuu, pieni osa, se on vähintään 3 i ja mieluiten noin 10 - 20 i metalli-kiven nikkelisisällöstä jää uuttautumatta. Niinkauan kuin uuttautumatonta nikkeliä on lietteessä läsnä, kaikki uuttautuva kupari korvautuu liuoksessa nikkelillä liuenneen kuparin ja uuttautumattoman nikkelin välisen reaktion kautta. Asianlaita on näin erityisesti ei-hapettavissa olosuhteissa ja pidettäessä pH noin arvossa 4*

Ensimmäisen vaiheen uuttautumiskäsittelyä jatketaan hapettavissa olosuhteissa edullisesti niin kauan, että ainakin noin 70 $ ja mieluiten noin 80 -90 io nikkelistä on uuttautunut. Ensimmäisen vaiheen uuttoa jatketaan sitten hapen poissaollessa ja korotetussa lämpötilassa, sopivimmin lämpötila-alueella 130-130°C, jotta varmistetaan liuenneen kuparin korvautuminen mahdollisimman suuressa määrin nikkelillä. Pääosa, se on 70 i tai enemmän ja useimmissa tapauksissa 80 - 90 io nikkelistä uuttautuu ensimmäisessä uuttovaiheessa uuttamis-ajan ollessa noin 1-3 tuntia. Koska uuttautuva nikkeli liukenee suolaksi NiSO^, tarvitsee jokainen uuttautunut nikkelimooli 1 moolin rikkiä muodossa SO^ .

Ensimmäiseen uuttovaiheeseen tarvittava SO. saadaan osittain metallikiven 4 rikkisisäkkön hapettumisen kautta osittain elektrolyyttisen kuparin talteenotto-vaiheen paluuelektrolyytistä ja tarvittaessa osittain tuoreesta rikkihaposta, joka lisätään suoraan ensimmäiseen uuttovaiheeseen. Uuttautumisen jatkuessa voidaan ensimmäisen vaiheen hapontarve tyydyttää hapettamalla metallikiven rikkiä ja palauttamalla liuosta kuparin talteenottovaiheesta. Nikkelin uuttautumisen selektiivisyyden saamiseksi mahdollisimman hyväksi säädetään mieluiten palautetun liuoksen määrä pitämään ensimmäisen uuttovaiheen lopullinen pH alueella noin 2,5 - 5*0, sopivimmin välillä 3*5 ja 4*5*

Ennenkuin ensimmäisen uuttovaiheen loppuliete johdetaan neste-kiinteä erotukseen voidaan se haluttaessa käsitellä liukenevalla sulfidilla kuten NaHS

7 58701 tai E2S liuoksessa mahdollisesti olevan pienen liuenneen kuparimäärän saosta-miseksi.

Liukenemattoman kiinteän aineen erottamisen jälkeen voidaan ensimmäisen vaiheen nikkelirikas ja kuparivapaa uuttoliuos käsitellä millä tahansa sopivalla menetelmällä oleellisesti puhtaan nikkelin talteenottamiseksi siitä. Piirustuksessa kuvatussa kaaviossa voidaan liuos ensin käsitellä valinnaisessa rauta-arseeni poistovaiheessa, joka on merkitty, katkoviivoin, jossa vaiheessa liuos käsitellään ammoniakilla suihkuttamalla ilmaa raudan ja arseenin saosta-miseksi. Seuraavaksi käsitellään liuos säätövaiheessa, jossa ammoniakki- ja ammoniumsulfaattipitoisuus säädetään tarvittaviin rajoihin tavanomaista käytäntöä noudattaen jälkeenpäin suoritettavaa suoraa vetypelkistysvaihetta varten, jossa liuoksessa oleva nikkeli pelkistetään vedyllä paineen alaisena sekä saos-tetaan nikkelijauhetuotteeksi, joka otetaan talteen käytetystä nesteestä sopivaa neste-kiinteä erotusvaihetta käyttäen.

Tapaa, jolla nikkelin pelkistysvaiheesta saatua käytettyä nestettä käsitellään siinä olevan jäännösnikkelin ja koboltin talteenottamiseksi ja ammoniakin regeneroimiseksi käyttöä varten edellämainitussa rauta-arseeni poisto-vaiheessa ja liuoksen säätövaiheiesa, kuvataan myöhemmin, koska tällaiset käsittelyvaiheet eivät ole, kuten ei myöskään nikkelin suora pelkistysvaihe, tämän keksinnön oleellisena osana.

Ensimmäisen vaiheen uuttoliuokeesta erottamisen jälkeen sisältää ensimmäisen uuttovaiheen kuparirikas jäte vielä merkittäviä määriä uuttautumatonta nikkeliä samoinkuin oleellisesti kokonaan metallikiven kuparipitoisuuden. Tämä jäte johdetaan toiseen uuttovaiheeseen, jossa sitä uutetaan edelleen rikkihap-poliuoksella hapettavissa olosuhteissa, jotta saadaan toisen vaiheen uuttoliuos, - jossa on korkea kuparipitoisuus ja alhainen mutta merkityksellinen nikkelipi- toisuus, sekä toisen uuttovaiheen jäte, joka sisältää kaikki jalometallit ja jäännösmääriä nikkeliä ja kuparia.

_ Toisen vaiheen uutto suoritetaan kokonaisrikin (liuennut ja liukenematon) ja ei-rautametallien kokonaismäärän moolisuhteen ollessa vähintään noin 1:1 ja mieluiten noin 1,01:1. Tässä vaiheessa tyydytetään myös rikin tarve jäännökseen sisältyvällä rikillä, kuparin talteenotosta palautettuun liuokseen muodossa CuSO^, NiSO^ ja vapaana HgSO^ säästyvällä rikillä sekä muodossa HgSO^ lisätyllä rikillä. Toiseen uuttovaiheeseen lisätyn rikkihapon määrä riippuu ensi sijassa metallikiven rikkipitoisuudesta. Lisätyn hapon plus jätteen rikki-määrä plus liuoksen rikkimäärä tulee olla riittävä tyydyttämään stökiometrises-ti kaikkien hapon kanssa reagoivien metallien metallieulfideiksi muuttamiseen vaadittava rikintarve samoinkuin korvaamaan kaikki mekaaniset häviöt.

Toisen vaiheen uutto suoritetaan lämpötila-alueella noin 100 - 150°C

8 06701 ja mieluiten noin alueella 130 - 150°C hapen ylipaineessa vähintään noin 98 kPa. Lopulliset pH-arvot ovat alueella noin 1,0-2,5.

Toisessa uuttovaiheessa käytettävät tarkat olosuhteet riippuvat lukuisista tekijöistä, esimerkiksi siitä käytetäänkö lisäuuttovaiheita kuten piirustuksessa esitettyä kolmatta uuttovaihetta sekä siitä missä määrin on taloudellisesti toivottavaa poistaa ensimmäisen uuttovaiheen jätteestä happoon liukenevat metallit kokonaisuudessaan. Siinä tapauksessa että uutettava metallikivi sisältää myös jalometelleja, on toivottavaa suorittaa happoon liukenevien metallien mahdollisimman tarkka uuttaminen ensimmäisen uuttovaiheen jätteestä toisessa ja muissa myöhemmissä uuttovaiheissa, jotta saadaan lopullinen jäte, jossa tällaisten jalometallien väkevyys on mahdollisimman korkea. Tavallisesti suoritetaan toisen vaiheen uutto sellaisissa olosuhteissa, että kuparista saadaan uutettua vähintään noin $6 paino-56 ensimmäisen vaiheen uuttojätteessä olevasta kuparista ja vähintään noin 99 paino-$ ensimmäisen vaiheen uuttojätteessä olevasta nikkelistä.

Jalometallien osuuden saamiseksi mahdollisimman korkeaksi lopullisessa jätteessä voidaan toisen vaiheen uuttojäte haluttaessa johtaa kolmanteen uutto-vaiheeseen, jossa sitä uutetaan edelleen rikkihappoliuksella erityisen hapettavissa, happamissa olosuhteissa kolmannen vaiheen uuttoliuoksen saamiseksi, joka liuos voidaan palauttaa toiseen uuttovaiheeseen kolmannen vaiheen uutto-jätteen erottamisen jälkeen. Kolmannen vaiheen uuttojäte sisältää oleellisesti kaikki jalometallit verraten korkeina pitoisuuksina ja tällaiset jalometallit voidaan ottaa talteen tästä jäännöksestä tavanomaisilla menetelmillä.

Toisen vaiheen uuttoliuos, johon on yhdistetty kolmannen vaiheen uutto-liuos, johdetaan epäpuhtauksien saostusvaiheeseen, jossa liuos käsitellään alkalilla, esimerkiksi natriumkarbonaatin tai ammoniakin vesiliuoksella, sekä suihkutetaan siihen ilmaa raudan, arseenin ja muiden epäpuhtauksien kuten seleenin saostamiseksi, sikäli kuin tällaisia epäpuhtauksia on läsnä. Saatu saos-' tuma erotetaan liuoksesta ja puhdistettu kuparirikas liuos johdetaan sitten kuparin talteenottovaiheeseen, jossa kupari saadaan metallisessa muodossa tavanomaisella sähköeaostuksella, jolloin kupari saadaan elementäärisenä samalla kun jokaista talteenotettua kuparimoolia kohti regeneroituu 1 mooli rikkihappoa. Toisen vaihtoehdon mukaan kupari voidaan ottaa talteen pelkistämällä suoraan kuparijauheeksi reaktiolla vedyn kanssa. Myös tässä tapauksessa sisältää jään-nösliuos 1 moolin happoa jokaista talteenotettua kuparimoolia kohti.

Kuparin talteenotosta saatu käytettty liuos, joka sisältää liuennutta nikkeliä, ei-talteenotetun liuenneen kuparin sekä kuparia talteenotettaessa kehittyneen rikkihapon, palautetaan ainakin osaksi ensimmäiseen uuttovaiheeseen. Ensimmäiseen uuttovaiheeseen palautetun käytetyn liuoksen määrän tulee olla riittävä sekä estämään nikkelin väkevöityminen kuparin talteenottovaihee- 9 56701 seen että varmistamaan tarpeellinen rikin saanti ensimmäisen uuttovaiheen lietteeseen, jotta täytetään vaatimukset sekä nikkelin uuttautumisen osalta muodossa NiSO^ että metallikivessä olevan kuparin saamiseksi kuparin saamiseksi muotoon CuS. Kuparin liukenemisen saamiseksi mahdollisimman vähäiseksi ensimmäisessä uuttovaiheessa säädetään palauuelektrolyytin virtausta tarkoin pH:n pitämiseksi ensimmäisen uuttovaiheen loppuvaiheen loppuvaiheissa noin arvossa 4· Silloin kun vain osa kuparin sähkösaostusvaiheen käytetystä elektrolyytistä palautetaan ensimmäiseen uuttovaiheeseen, voidaan loppuosa palautuskierrättää toiseen uuttovaiheeseen kuten on esitetty piirustuksessa katkoviivoin.

Lyhyesti selostettuna kuuluu prosessiin, nikkelin talteenottoon ja nikkelin pelkistysvaiheen käytetyssä liuoksessa olevan koboltin talteenottoon, piirustuksessa esitetyt vaiheet, joissa nestettä käsitellään ammoniakilla pH:n säätämiseksi, sekä natriumhydrosulfidillä, rikkivedyllä tai ammoniumsulfidillä nikkelin ja koboltin saostamiseksi. Saatua seossaostumaa voidaan käsitellä, senjälkeen kun se on erotettu suodattaen sopivalla tavalla nikkelin ja koboltin talteenottamiseksi siitä. Tämän erottamisen jälkeen ohjataan neste osittain kiteytysvaiheeseen, jossa otetaan ammoniumsulfaatti talteen käyttöä varten edellämainitussa liuoksen säätövaiheessa, jossa ensimmäisen uuttovaiheen liuoksen kokoomus säädetään sopivaksi suoraan pelkistykseen.

Toinen osa seossulfidien saostusvaiheen käytettyä liuosta johdetaan kalkkikeittovaiheeseen, jossa sitä käsitellään kalsiumhydroksidilla ja höyryllä ammoniakin vesiliuoksen regeneroimiseksi kierrättämistä varten liuoksen säätöön ja haluttaessa Fe-As poistovaiheeseen kuten on jo aikaisemmin kuvattu. Kalkki-keittovaiheessa saostunut kalsiumsulfaatti johdetaan hylkymateriaalilammikkoon.

On ymmärrettävää, että juuri kuvattuun prosessiin voidaan tehdä sovitteluja ja muunnoksia ilman, että poiketaan keksinnön piiristä, eikä keksintöä rajoiteta millään tavoin siihen erityiseen prosessikaavioon, joka on esitetty piirustuksessa. Erikoisesti on ymmärrettävää, että voidaan tarvita muitakin epäpuhtauksien poistovaiheita kuin vain esitettyjä, jos metallikivessä esiintyy epäpuhtauksia sellaisina määrinä, että poistaminen on tarpeen.

On myös mahdollista tulla toimeen ilman kolmatta uuttovaihetta, erityisesti jos ei haluta lopullista uuttojätettä, joka on rikas jalometalleista.

Näin on asianlaita esimerkiksi silloin, kun tällaisten jalometallien määrät alkuperäisessä metallikivessä eivät anna aihetta niiden talteenottoon lopullisesta uuttojätteestä. Edelleen voidaan toisen uuttovaiheen olosuhteet valita siten, että toisen uuttovaiheen jätteeseen jäävä nikkeli ja kupari ovat määrältään niin vähäisiä, ettei tällaisen kolmannen uuttovaiheen käyttäminen ole aiheellista.

Keksinnön erityisiä suoritusmuotoja ja ominaispiirteitä selostetaan ja kuvataan tarkemmin seuraavissa esimerkeissä, joissa kaikki osat ja prosenttiset pitoisuudet on laskettu painon mukaan sikäli kuin ei ole toisin ilmoitettu.

10 56701

Esimerkki 1 Tämän kokeen lähtöaineena oli kuulamyllyjauhettu nikkeli-kupari metalli-kivi, joka oli saatu sulatettaessa kupari-nikkeli malmirikastetta, jolla oli seuraava raekokojakautuma (Tyler standardiseula): + 65 mesh (>0,21 mm) 0,7 paino-#, 65 - 100 mesh (0,15-0,21 mm) 1,2 paino-#, 100 - 200 mesh (0,075-0,15 mm) 10,1 paino-#, 200 - 525 mesh (0,045-0,075 mm) 18,5 paino-# ja - 525 mesh (< 0,045 mm) 69,7 paino-#.

Metallikivellä oli seuraava analyysi (paino-#:na) nikkeli 48,5» koboltti 0,4,-kupari 26,5» rauta 1,54* rikki 22,4* arseeni 0,004» seleeni 0,08, vis-mutti 0,003 ja noin 1,12 # jalometalleja (mukaanluettuna platina ja palladium). 11 750 g metallikiveä valmistettiin lietteeksi sekoittimella varustetussa, ruostumattomasta teräksestä tehdyssä, autoklaavissa 50 litran kanssa liuosta, jossa oli liuenneena 24,9 g litrassa, g/l nikkeliä, 20,0 g/l kuparia ja 25,4 g/l rikkiä sulfaatti-ioneina ja 34 g/l vapaata rikkihappoa, jolloin lietteessä saadaan moolisuhde kokonaisrikki: metallien kokonaismoolimäärä arvoon 0,95*

Ensimmäisen vaiheen uuttokäsittely suoritettiin lämpötilassa 135°C samalla sekoittaen hapen ylipaineessa 137 kPa yhden tunnin aikana. Senjälkeen lopetettiin hapen johtaminen autoklaaviin ja uuttamista jatkettiin samassa lämpötilassa 135°C vielä kahden tunnin ajan.

Ensimmäisen uuttamisen ei-hapettavan vaiheen päättyessä 93,1 # metalii-kiven nikkelistä oli uuttautunut. Uuttoliete johdettiin suodattimeen, josta saatiin ensimmäisen vaiheen uuttoliuos ja ensimmäisen vaiheen uuttojäte. Näillä ensimmäisen vaiheen uuttotuotteilla oli seuraava kokoomus:

Uuttoliuos Uutt.ojäte g/l paino-# nikkeli 106,9 6,9 kupari 0,003 69,3 rauta 2,89 0,29 arseeni 0,002 0,0074 rikki 67,3 23,4

Ensimmäisen vaiheen uuttoliuoksen pH säädettiin ammoniakkia lisäämällä arvoon 4,8 ja saatuun liuokseen suihkutettiin happea lämpötilassa 82°C 60 mi nuuttia liukenemattoman ferriarsenaatin ja emäksisen ferrisulfaatin saostami-seksi. Saostuneen materiaalin poistamiseksi suoritetun suodatuksen jälkeen lisättiin 350 g/l ammoniumsulfaattia ja vedetöntä ammoniakkia nikkeliuoksen pH-arvon korottamiseksi 7,5:een. Saatu liete suodatettiin sitten ja tuloksena ollut 129 litraa suodoota omasi seuraavan kokoomuksen, g/l: Ni 48,4, Fe 0,001 ja As 0,0004.

Tästä liuoksesta saatiin nikkelistä 90 # nikkelijauheena pelkistämällä vedyllä lämpö t Hub en 17Y°C.

S6701

Ensimmäisen vaiheen uuttojäte johdettiin toiseen uuttovaiheeseen, jossa se valmistettiin lietteeksi sekoittimella varustetussa, ruostumattomasta teräksestä tehdyssä, autoklaavissa 49»5 litran kanssa laimennettua rikkihappoa ja uutettiin kolme tuntia lämpötilassa 135°C hapen ylipaineella 137 kPa. Lisäämällä happoa toiseen uuttovaiheeseen tuli kokonaisrikkipitoisuuden ja metallien kokonaismäärän moolisuhteeksi lietteessä noin 1,13* Mainitun ajanjakson päättyessä oli nikkelistä uuttautunut 98,6 $ ja kuparista 99»3 Toisen vai heen uuttoliete suodatettiin antamaan toisen vaiheen uuttoliuos, jonka pH oli noin 1,3, sekä toisen vaiheen uuttojäte, kokoomuksien ollessa seuraavat:

Uuttoliuos Uuttojäte g/l paino-^ nikkeli 6,18 6,87 kupari 61,2 32,2 rauta 0,23 1,21 arseeni 0,0043 0,12 rikki 42,8 14,3

Toisen vaiheen uuttoliuokseen suihkutettiin sitten happea 30 minuuttia lämpötilassa 82°C senjälkeen kun oli lisätty ammoniakkia liuoksen pH-arvon nostamiseksi 3*2 seen. Tällä hapetuskäsittelyllä saatiin liuoksen rauta- ja ar-seenipitoisuudet alenemaan arvoihin 0,076 ja vastaavasti 0,00023 g/l·

Suodattamisen jälkeen saatu liuos, joka sisälsi 8,13 g/l nikkeliä ja 80 g/l kuparia, johdettiin kuparin elektrolyyttiseen talteenottopiiriin, jossa 7712 i» liuenneesta kuparista saatiin elektrolyysillä 99*9 $*ksi katodikupa-riksi.

Elektrolyyttisen kuparin talteenottopiiriin käytetty liuos, joka sisälsi liuennutta nikkeliä ja rikkihappoa, palautettiin ensimmäiseen uuttovaiheeseen käytettäväksi edelleen metallikiven uuttamiseen kuvatulla tavalla.

_ Nyt on ymmärrettävää, että tämän keksinnön mukainen prosessi on erittäin edullinen sikäli, että sillä aikaansaadaan ensimmäisen vaiheen uuttoliuos, joka sisältää pääosan nikkelistä ja joka on oleellisesti täysin vapaa kuparista. Tämän johdosta eliminoituu tarve käsitellä edelleen alkuliuosta kuparin erottamiseksi siitä. Samalla toisen vaiheen uuttoliuos voidaan käsitellä puhtaan kuparin ottamiseksi siitä talteen ilman, että siitä enein poistetaan nikkeli.

Esimerkki 2

Korkealaatuista nikkeli-kupari-sulfidimetallikiveä, joka sisälsi 47*2 $> Ni, 1,4 i> Co, 27,0 i> Cu, 1,38 i> Fe, 22,0 S, 0,09 1° Pt ja 0,064 Pd, käsiteltiin samalla tavalla kuin on kuvattu esimerkissä 1 sillä erolla, että lisättiin 12 56701 kolmas uuttovaihe muiden metallien uuttamiseksi toisen uuttovaiheen jätteestä.

Tässä kolmannessa uuttovaiheessa 165 g toisen uuttovaiheen jätettä valmistettiin lietteeksi lasilla vuoratussa autoklaavissa rikkihappoliuoksen kanssa. H^SO^/Ni+Co+Cu+Fe moolisuhde oli 1,5· Uutto-olosuhteet olivat: 150°C, hapen ylipaine 206 kPa ja pitoaika 8 tuntia. Tulokset on esitetty seuraavas-sa taulukossa I.

Taulukko I

Jätteiden kokoomus

Vaihe 2 Vaihe 3

Hi 5,4 0,45

Co 0,32 0,065

Cu 34,8 0,89

Fe 11,6 0,44 S 37,4 8,37

Jalometalleja plus liukenemattomia epäpuhtauksia (erotus) 10,48 89,78

Kuten havaitaan on tällaisen kolmannen lisäuuttovaiheen käyttäminen erittäin toivottavaa niissä tapauksissa, joissa metallikiven jalometallipitoi-suus on verraten korkea. Jalometallit jäävät hyvin rikastuneina kolmannen uuttovaiheen jätteeseen.

Claims (9)

13 56701

1. Menetelmä kupari-nikkeli-metallikiveen sisältyvän kuparin ja nikkelin talteenottamiseksi ja erottamiseksi, jossa menetelmässä ensimmäisenä vaiheena metallikivi uutetaan happamella sulfaattivesi-liuoksella, jossa edullisimmin nikkeli liukenee ja suurin osa kuparista jää liukenematta, ja ensimmäisen vaiheen uuttojäännös uutetaan happamella sulfaattivesiliuoksella kuparin liuottamiseksi, tunnettu siitä, että a) nikkeli-kupari-metallikiven nikkeli:kupari painosuhde on korkeintaan 2,5 ja rikkipitoisuus on korkeintaan 1 mooli metalliki-veen sisältyvien happoliukoisten metallien kokonaismoolimäärää kohti, b) metallikiven hienojakoiset hiukkaset uutetaan ensimmäisen vaiheen uutossa hapen ylipaineessa yli noin 690 kPa ja lämpötilassa 100-150°C happamella sulfaattivesiliuoksella, jonka pH on noin 2.5- 5,0, ja ensimmäistä uuttovaihetta jatketaan niin kauan aikaa, että saadaan ensimmäisen vaiheen uuttoliuos, joka sisältää verraten korkean liuenneen nikkelipitoisuuden ja alhaisen liuenneen kupari-pitoisuuden , c) nikkeli otetaan talteen ensimmäisestä uuttoliuoksesta, d) ensimmäisen vaiheen uuton jälkeen saatu jäännös uutetaan happamessa sulfaattiliuoksessa, joka sisältää riittävästi rikkiä, jotta se riittää muodostamaan sulfaatteja oleellisesti kaiken uuttoliuok-sessa olevan kuparin ja nikkelin kanssa ja siten saamaan aikaan toisen vaiheen uuttoliuoksen, joka sisältää suhteellisen korkeana pitoisuutena liuenneena kuparia ja suhteellisen alhaisena pitoisuutena liuenneena nikkeliä, e) kupari otetaan talteen toisen vaiheen uuttoliuoksesta kuparin erotusvaiheessa, jossa samalla syntyy rikkihappoa ja saadaan jäteliuos, joka sisältää rikkihappoa, liuennutta nikkeliä ja jäännöksiä liuenneesta kuparista, ja f) riittävä määrä jäteliuosta vaiheesta e) palautetaan ensimmäisen vaiheen a) uuttoliuokseen sen pH:n pitämiseksi alueella noin 2.5- noin 5,0 ja kokonaisrikkipitoisuuden säätämiseksi ensimmäisessä uutossa sellaiseksi, että siinä on noin 1 mooli rikkiä kutakin nikkeli- ja kuparimoolia kohti. 56701 14

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäistä uuttovaihetta jatketaan, kunnes 70-90 % metalliko ven nikkelipitoisuudesta on uuttautunut.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuparin erotusvaiheesta e) saatua jäteliuosta palautettaessa ensirrmäiseen uuttovaiheeseen a) ensirrmäisen uuttovaiheen pH säädetään pysymään alueella noin 3-4,5, H. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen vaiheen a) uuttoa jatketaan jonkin aikaa ei-hapettavissa olosuhteissa senjälkeen kun pääosa nikkelistä on uuttautunut .

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun ensimmäisen uuttovaiheen a) loppulietettä käsitellään liukoisella sulfidilla oleellisesti kaiken jäännöskuparin saos-tumiseksi siitä.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu metallikivi alunperin sisältää nikkeliä ja kuparia painosuhteessa noin arvosta 1:1,5 noin arvoon 1:2jO ja rikkiä noin 0,5-0,8 moolia nikkeli- ja kuparimoolia kohti.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen ja toisen vaiheen uutto suoritetaan lämpötila-alueella noin 135-150°C.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa metallikivi sisältää alunperin jalometalleja, tunnettu siitä, että jalo-metallit otetaan talteen rikastuneina toisen uuttovaiheen d) jätteeseen .

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisen vaiheen d) uuttojäte uutetaan kolmannessa uuttovai-heessa rikkihapolla hapettavissa olosuhteissa oleellisesti kaikkien siinä olevien happoliukoisten metallien uuttamiseksi, liuos erotetaan kolmannen uuttovaiheen loppulietteestä ja palautetaan toiseen uuttovaiheeseen ja nikkelistä ja kuparista oleellisesti täysin vapaa jalo-metallirikas kolmannen uuttovaiheen jäte otetaan talteen. 15 Patentkrav: 66701