FI61522C - Foerfarande foer utvinning av icke-jaernmetaller ur sulfidmaterial - Google Patents

Description

Ε5ΡΠΠ ,Bl KUULUTUSJULKAISU /-|Γ90

JSTA (11) UTLÄGGNINQSSKRIFT O · S Z Z

(51) Ky.fc.Va3 C 22 B 15/00 // C 22 B 3/00 SUOMI—FINLAND pi) p^uii»k«iiii-p««tiiirtie*i| 761921 (22) Hakemitpilyi — AmeitnlnisHaf 01.07.76 ^ ^ (23) AlkupMv·—GHtlghradac 01.07.76 (41) Tullut |ulklMksl — tHvIt offmtHg 02.01.77

Ntanttl· ja r«kist«HhallItu· N«ht*y«uip»oe kuuLiuii»^ pvm. -

Patent- och registerstyreieen ' Antokin utitfd och utUkrtfton pubtkurad 30.0U.82 (32)(33)(31) *yy4«**y ttuelkeut—»eflrd prterktt 01.07· 75

Ruotsi-Sverige(SE) 7507507-7 (71) Boliden Aktiebolag, Sturegatan 22, llU 85 Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Karl Göran Görling, Lidingö, Ingvar Anton Olof Edenwall, Helsingborg, Jan-01of Jansson, Stockholm, Thomas Konrad Miöen, Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Menetelmä ei-rautametallien talteenottamiseksi sulfidimateriaalista -Förfarande för utvinning av icke-järnmetaller ur sulfidmaterial

Keksinnön kohteena on menetelmä kuparin ja/tai muiden jalo-metalleja käsittävien ei-rautametallien talteenottamiseksi sulfidipitoisista raaka-aineista.

Kuparia sisältävät sulfidipitoiset aineet jalostetaan normaalisti pyrometallurgisilla prosesseilla. Tällaisilla prosesseilla aineen rautasisältöä, joka normaalisti on suhteellisen korkea, ei voida taloudellisesti käyttää hyväksi ja nykyiset vaatimukset mitä vähäiseen energian kulutukseen ja ympäristön suojeluun tulee, ovat vaikeat täyttää.

Tähän asti ei ole ollut mahdollista käyttää puhtaasti neste-metallurgisia prosesseja, jotka sopisivat kuparin talteenottamiseen suoraan sulfidipitoisesta raaka-aineesta, taloudellisella pohjalla, mikä johtuu vaikeuksista, jotka kohdataan uutettaessa sulfideja, ja tosiasiasta, että arvokkaita sekundäärisiä tuotteita ei helposti saada tehokkaasti talteenotetuiksi.

Esimerkiksi kuparimalmin sisältämät metallit voidaan neste-metallurgisesti ottaa talteen muuttamalla ensin raaka-aineessa oleva kuparisulfidi ja muut ei-rautametallisulfidit sulfaatiksi tai emäksi- .·. < -* f· 2 61 522 siksi sulfaateiksi (MeO . yMeS04), samanaikaisesti rauta hepettaen. Tällaisen prosessin kehittämiseksi suoritetut ensimmäiset testit teki Bagdad Copper Corp USA (American Electrochem. Soc. kesäkuu 1930) vaikkakaan ei käytännössä ollut mahdollista ratkaista rauta-sulfa-tointireaktioiden säätelyä. Leijupatjatekniikan kehittyessä pasutus-tarkoituksia varten tuli mahdolliseksi säätää prosessia pasutuksen aikana niin, että voitiin välttää raudan sulfatoituminen. Eräs tällainen prosessi, niin sanottu RLE-prosessi kehitettiin noin vuonna 1957 (US-patentti 2 783 141). Tässä tapauksessa kuparia sisältävä aine pasutettiin Dorr-Oliver-tyyppisessä leijupatjauunissa

D

(Fluo-Solio -uuni) siten, että kupari ja muut ei-rautametallit sulfa-toi tuivat samalla kuin rauta hapettui hematiitiksi (Fe2C>2) . Oli tärkeätä tarkasti valvoa lämpötilaa estämään rautaa samanaikaisesti sulfatoitumasta. Liian matalalla lämpötilalla muodostui rautasulfaatteja, kun taas liian korkeissa lämpötiloissa kupari ja muut ei-rautametallit reagoivat hematiitin kanssa muodostaen ferriittejä, joita ei ole helppo liuottaa ja jotka siten vaikuttavat negatiivisesti prosessin saantoon. Pasutettu tuote uutetaan sitten rikkihappo-liuokseen, joka on saatu lopullisesta elektrolyysivaiheesta, ja kupari otetaan talteen uutosliuoksesta elektrolyyttisesti prosessissa, jossa käytetään kulumattomia anoleja ja kuparikatodeja, jolloin samanaikaisesti regeneroidaan rikkihappoa. Tästä jälkimmäisestä prosessista käytetään yleensä nimitystä "electrowinning" (metallin erottaminen malmista elektrolyysin avulla). Tähän menetelmään liittyy kuitenkin joukko haittoja ja rajoituksia jotka vaikuttavat sen taloudellisuuteen ja käyttökelpoisuuteen. Niinpä kuparisaalis on alhaisempi kuin tunnetuilla pyrometallurgisilla prosesseilla saatu ja lisäksi aineen jalometallisisältö menee hukkaan uutosjätteeseen, jota ei voida käyttää. Vakavin haitta on ehkä kuitenkin se haitallinen vaikutus, mikä tällä jätteellä on ympäristölle, koska elektrolyysin aikana syntynyt happomäärä on ylimääräinen siihen nähden, mitä uutosprosessia varten tarvitaan ja siten suuri määrä kuparia sisältävää happoliuosta pääsee ulos ympäristöön. RLE-prosessin kehitelmän ja parannelman on kuvannut Hecla Mining Comp. USA (Engn. Min. Journ. elokuu 1973 ja AIMETMS-paper n:o A73-64, 1973), jossa muun muassa edellä mainittu liiallista rikkihappoa koskeva muodostumisongelma on ratkaistu käyttäen rikkihappoa oksidikuparimalmin uuttamiseen erillisessä prosessissa, jossa kupari voidaan ottaa talteen liuoksesta, joka on saatu oksidiuutosprosesöista iskostamalla rautasienellä, 3 61522 joka puolestaan on saatu pelkistämällä RLE-uutosvaiheesta saatuja uutos jäännöks iä.

Tällä tavalla on mahdollista saada suurempi kuparisaanto kuin mitä aikaisemmalla RLE-prosessilla saatiin, vaikkakin vielä kohdataan joukko vakavia haittoja. Iskostusprosessin aikana suuri osa raudasta muuttuu rautasulfaatiksi, jota ei taloudellisesti voida jalostaa ja siten suuri määrä iskostusprosessista saatua rautasulfaattiliuosta täytyy laskea ympäristöön.

Kuten edellä mainittiin, täytyy pasutuslämpötila säätää tarkasti samoin kuin myös sulfidin ja ilman välinen suhde, joka pasutuspro-sessin aikana systeemiin johdetaan. Niinmuodoin ei normaalisti ole mahdollista välttää läsnäolevan raudan sulfatoitumista ja siten noin 10 % sisääntulleesta raudasta uuttuu pois, ja uutossaanto kuparin suhteen sulfidiraaka-aineesta elektrolyyttiin on noin 95-99 %.

Leijupatjauunista saadut pasutuskaasut sisältävät ainoastaan 6-8 % SOj, jota sisältöä voidaan lisätä ainoastaan käyttämällä ylimääräistä happikaasua pasutusprosessissa. Osittainen pasutusprosessi ts. prosessi, jossa johdetaan vain riittämätön ilmamäärä, niin että pasu-tettu tuote ainoastaan osittain hapettuu ja sulfatoituu ja siten sisältää oleellisia määriä sulfidijätteitä, on myös kuviteltavissa ja sitä on testattu, vaikkakin uutosprosessi tässä tapauksessa on monimutkainen ja se täytyy suorittaa korotetussa paineessa autoklaavissa sulfidien saamiseksi reagoimaan. Tällaista prosessia haittaavat myös vakavat syöpymisongelmat.

Niinpä on tehty yrityksiä talteenottaa kuparia kalkopyriitistä tätä osittain pasuttamalla muodostamaan borniittia ja rautasulfidia, minkä jälkeen läsnäoleva rauta on uutettu pois laimealla kloorivetyha-polla ja sulfidiuutosjäännökset on liuotettu muodostamaan elektrolyytti, josta kupari on otettu elektrolyyttisesti talteen (US-patentti 3 857 767).

Yrityksiä, joita on tehty joidenkin näiden ongelmien välttämiseksi, joita esiintyy sulfatoimispasutusprosessin aikana, on kuvattu esimerkiksi saksalaisessa hakemusjulkaisussa DE 2 146 334, jossa esitetään menetelmä malmien, jotka sisältävät runsaasti rautaa ja joissa on ei-rautametalleja, sulfatoimispasutusmenetelmä, käyttäen pasutuskaasua, joka sisältää SO^, S02, 02 kiertävänä systeeminä, jossa rikkitrioksidin osittaispainetta säädetään niin, että rautasulfaatti on pysyvä reaktio-lämpötilassa samalla kuin ei-rautametallien sulfaatti hajoavat. Saksalaisessa hakemusjulkaisussa DE 2 214 688 on esitetty, että kaasumaisia iff*# £ f. , 4 61522 sulfatoivia aineita muodostetaan suoraan reaktiotilassa pasutusproses-sin aikana lisäämällä rikkiä, rikkiä sisältäviä malmeja tai hajoavia sulfaatteja, kuten rauta (II) sulfaattia, vallitsevissa olosuhteissa. Erään toisen menetelmän mukaisesti, joka on kuvattu saksalaisessa hakemusjulkaisussa DE 2 102 576, läsnäolevat rauta- ja ei-rautametallit on täydellisesti sulfatoitu, minkä jälkeen sulfaatit on uutettu vesi-liuoksesta ja läsnäolevat ei-rautametallit on otettu talteen uutosliuok-sesta. Tämän jälkeen uutosliuos sisältää rautasulfaattia ja muodostaa jätetuotteen. Hashett & ai (Bureau of Mines Technical Progress Report -67 maaliskuu 1973) kuvaavat menetelmää, jossa sulfatointiprosessi voidaan suorittaa tehokkaammin lisäämällä hematiittia (Pe203) sulfidi-raaka-aineeseen ennen pasutusprosessia, mikä johtuu siitä, että hema-tiitti katalysoi reaktiota, minkä tuloksena muodostuu rikkitrioksidia (SO^). Niinpä käyttämällä suhteellisen suuria hematiitti-lisäyksiä ferriittien ei-toivottua muodostumista voidaan alentaa pesutuslämpöti-loissa välillä 400-600°C.

Sulfatoidun kuparin jalostaminen nestemetallurgisin menetelmin johtaa liialliseen liuenneen rikkihapon muodostumiseen uutossysteemeis-sä. Tämä happo täytyy hävittää, kuten edellä kuvattiin ja se voidaan tehdä uuttamalla oksidi-kuparimalmia, kun tällaista on käytettävissä, (RLE-prosessi, Hecla mining Comp. USA) tai neutraloimalla happo samoin kuin ns. Dowa Mining-prosessiSsa (Journal of Metals, sivu 634 (1955), jossa menetelmässä kupari-sinkki-rauta-rikaste pasutetaan ja sulfatoi-daan Dorr-Oliver-tyyppisessä leijupatjauunissa. Sulfaatit uutetaan pois pasutetusta tuotteesta ja uutosliuos elektrolysoidaan kuparin talteenottamiseksi. Jäännösliuos, joka sisältää laimennettua rikkihappoa, neutraloidaan kalkkikivellä ja näin muodostunut kipsi (hydratoitu-nut kalsiumsulfaatti) muodostaa jätetuotteen. Täten näissä prosesseissa suuri osa syötetystä rikistä muodostaa jätetuotteen. Koska ainoastaan harvoilla kuparinjalostuslaitoksilla luonnostaan on saatavissa oksidi-kuparimalmeja ja koska rikkihäviöistä eristämisestä ja jätteestä aiheutuu ongelmia, täytyy tämänlaatuisen sulfidipitoisen kupariraaka-aineen nestemetallurgiselle käsittelylle kehittää uusi modifioitu menetelmä .

Jotta talteenotettavan aineen rikkipitoisuus olisi riittävä, täytyy pasutusprosessi suorittaa niin, että pasutuskaasun S02-pitoisuus on riittävä kaasulle, jota käytetään rikkihapon tai alkuainerikin valmistukseen. Kun pasutusprosessi suoritetaan tyhjäpasutusprosessin muodossa noin 800°C:een lämpötilassa, jolloin rauta täysin muuttuu hema-tiitiksi, ^tjoutuu läsnäolevan kuparin pääosa kupariferriittinä ju 5 01522 samanaikaisesti saadaan pasutuskaasu, jossa on noin 12-14 % SOj · Pelkistämällä tällaista pasutustuotetta erillisessä vaiheessa, kupariferriitit voidaan hajottaa ja muuttaa metalliseksi kupariksi sekä rautaoksideiksi. Pelkistetty pasutustuote voidaan sitten uuttaa ammoniumhydroksidillä sen kuparisisällön liuottamiseksi. Tällöin vaaditaan monimutkainen prosessi kuparin talteenottamiseksi sulfaattiliuoksesta elektrolyysillä, elektrolyyttisellä erottamisella, jolloin tämä prosessi mm. käsittää uutosliuoksen neste/neste-uuton. Tämän menetelmän on kehittänyt Bureau of Mines (US Bureau of Mines Report of Investication 7996, 1975) ja kuparisaannon sanotaan olevan 97,4 %.

Nyt on yllättäen keksitty, että RLE-prosessia voidaan modifioida niin, että kaikki siihen liittyneet haitat voidaan poistaa samalla kun vältetään tarve monimutkaisiin prosessivaiheisiin, kuten ferriittien hajottamiseen erillisissä pelkistysvaiheissa ja pasutetun tuotteen alkaliuuttamiseen ammoniumhydroksidiin sitä seuraavalla uutos- ja sulfa-toimisvaiheella; nämä monimutkaiset prosessivaiheet ovat osia "US Bureau of Mines'in" kehittämistä prosessivaiheista.

Niinpä tämä keksintö menetelmää kuparin ja/tai muiden myös jalo-metalleja käsittävien ei-rautametallien talteenottamiseksi sulfidipitoisesta raaka-aineesta, jossa menetelmässä lähtöaine ensin sulfatoidaan kahdessa vaiheessa yhden tai useamman ei-rautametallin muuttamiseksi helposti liukenevaksi sulfaatiksi ja/tai emäksiseksi sulfaatiksi, jolloin lähtöaine ensimmäisessä vaiheessa ensin pasutetaan pasutusuunissa pääasiallisesti rikkivapaaksi ja pasutettua ainetta sen jälkeen toisessa vaiheessa käsitellään erillisessä reaktiokammiossa lisäämällä sulfatoin-tiainetta, joka koostuu rikkihaposta, rikkidioksidista ja/tai ilmasta, tai rikkitrioksidista, minkä jälkeen ei-rautametalli tai -metallit uutetaan uuttovaiheessa vesipitoisella rikkihappoliuoksella ja pääosa uutetusta metallista tai uutetuista metalleista otetaan sen jälkeen talteen muodostuneesta uuttoliuoksesta ja jäljelle jääneet ei-rauta-metallit muodostuneessa uuttojäännöksessä otetaan mahdollisesti talteen lisäprosessivaiheissa. Menetelmälle on tunnusomaista, että uuttoliuok-sessa olevien ei-rautametallien talteenottamisen jälkeen osa saadusta jäännösliuoksesta johdetaan uuttovaiheeseen, jolloin tämän osan määrä on riittävä uuton suorittamiseksi ja toinen osa jäännösliuoksesta johdetaan takaisin pasutusuuniin, jossa tämän jäännösliuoksen toisen osan rikkisisältö muutetaan rikkidioksidiksi ja johdetaan pasutuksessa muodostuneisiin kaasuihin.

Niinpä sensijaan, että suoritettaisiin pasutus yhdessä vaiheessa, keksinnöri^mtakaisella sulfatoimispasutusprosessilla tämä tehdään 61522 kahdessa vaiheessa, pääasiallisesti kanadalaisen patentin 892 475 mukaisesti, jossa on käsitelty erilaisten metallisulfaattien pysyvyyttä. Olosuhteet rauta- ja ei-rauta-metallien sulfaattien ja emäksisten sulfaattien muodostumiselle voidaan termodynaamisesti laskea arvoista, jotka ovat antaneet esim. Kellogg, Trans ΑΙΜΕ 230:1622-1634 (1964) ja ANAF Termochemical Tabels 1965-68. Malmin pasutus pääasiallisesti rikittömään tilaan ensimmäisessä vaiheessa voidaan edullisesti suorittaa niin, että kaikki pasutetussa aineessa läsnäoleva rauta-aine on ainakin osittain magneetiitin muodossa. Tämä voidaan tehdä suorittamalla ensimmäisen vaiheen pasutuslämpötiloissa väliltä 800-1100°C johtaen samalla kaasua, joka sisältää vapaata happea, niin että hapen osapaine pasutuskaasussa on käyrän alapuolella, joka tehdään merkitsemällä log^POj ordinaatalle, jolloin ilmaistaan atmosfääreinä ja lämpötila on merkitty abskissalle c-asteissa, jolloin käyrä kulkee seuraavien arvoparien kautta:

log10PO2 Lämpötila °C

-6,6 800 -4,5 900 -3,0 1 000 -2,3 1 050

Mikäli halutaan ainetta, jossa rautasisältö on pääasiallisesti magnetiitin muodossa, voidaan pasuttaminen suorittaa säätämällä syntyvässä pasutuskaasussa hapen osapaine niin, että paine on käyrän alapuolella, diagrammassa, joka kulkee seuraavien pisteiden kautta:

log^QPC>2 Lämpötila °C

-9,5 800 -7,5 900 -5,8 1 000 -5,0 1 050

Pasutettu aine sulfatoidaan sitten toisessa vaiheessa sulfatoi-valla aineella erillisessä reaktiosäiliössä. Täten pasutusprosessi voidaan suorittaa huomattavasti korkeammissa lämpötiloissa kuin jos pasuttaminen ja sulfatointi suoritetaan yhdessä vaiheessa. Tämä antaa pasutuskaasun, jolla on haluttu korkea SOj-pitoisuus ja alhainen SO^-pitoisuus. Lisäksi ei-rautametälliferriittien muodostuminen voidaan välttää, edellyttäen, että hematiittia ei ole läsnä pasutetussa ainees- 7? '? ?. .) · 7 61522 sa. Jälkeentulevassa sulfatointivaiheessa lämpötila pidetään sellaisella alhaisella tasolla, että huolimatta voimakkaasti hapettavista olosuhteista, ferriittejä ei voi muodostua. Suuri SO^-pitoisuus voidaan ylläpitää erillisessä sulfatointivaiheessa, mikä myös tukauttaa ferriitin muodostumista. Uutettavuus kuparin suhteen magnetiittipasutetussa aineessa sulfatoinnin jälkeen on myös hyvin suuri, mikä johtuu ferriittien poissaolosta. Uuttamiskokeet, jotka suoritettiin sulfatoiduilla tuotteilla, jotka aikaisemmin on pasutettu eri määrillä ilmaa, osoittavat optimaalista uutettavuutta pasutettaessa noin 98 %:n ilmamäärällä stökiometrisesti lasketusta määrästä ilmaa, joka vaaditaan magnetiitin pasuttamiseen.

Sulfatointik^sittely voidaan suorittaa niin, että käsitelty tuote sisältää ei-rautametallit sulfaattien, emäksisten sulfaattien tai näiden muodossa. Ilmaisu "emäksinen sulfaatti" on tarkoitettu edustamaan suoloja ja seoksia, joilla on yleinen kaava xMeSO^ yMeO, jonka tiedetään määrittelevän emäksiset sulfaatit. Mukaan tulevat myös eri sulfaattien ja oksidien seokset. Sulfatoiva aine, joka syötetään sulfatoimis-vaiheeseen, voi olla ainakin joku seuraavista aineista: rikkihappo, rikkidioksidi ja ilma tai rikkitrioksidi.

Eräs tämän keksinnön menetelmän oleellinen lisäetu on siinä,-e£tä jäännösrikkihappoa sisältävää liuosta, ts. lopullista uutosliuosta, joka jää jäljelle suurimman osan ei-rautametallisisällön poistamisen jälkeen siitä, voidaan käyttää hyödyksi, osittain palautettavana uutos-liuoksena ja osittain palautettavaksi pasutusuuniin, jossa rikkihappo hajoaa ja pelkistyy SC^sksi, mikä edelleen rikastaa pasutuskaasua, niin että päästään aina 21 tilavuus-%:n SC^-pitoisuuteen. Raaka-aineen rautasisältö voidaan ottaa talteen puhdistetun rautaoksidin muodossa ja koska prosessin aikana rautaa ei ollenkaan ole liuennut, ei tarvitse kuluttaa kemikaaleja raudan osasaostamiseen. Pasutusvaihe suoritetaan sellaisissa olosuhteissa, että rautasulfaatteja ei voi esiintyä. Raaka-aineen koko rikkisisältö voidaan muuttaa yksinkertaiseksi kerätyksi kaasuksi, joka voidaan sopivasti ottaa talteen, koska rikkkirikas kaasu on erinomaisen sopiva nestemäisen SOjin, rikkihapon tai alkuainerikin tuottamiseen.

Eräässä keksinnön mukaisen menetelmän edullisessa suoritusmuodossa jäljellejäänyt rikkihappoliuos johdetaan erilliseen haihduttimeen, joka on suorassa yhteydessä pasutusuunin kanssa, lisäämään rikkihappo1· pitoisuutta siinä osassa liuosta, joka palautetaan pasutusvaiheeseen. Tämä palautettu rikkihappoa sisältävä liuos haihdutetaan edullisesti suoraan ^jnjjöij^vaihtamalla pasutuskaasujen kanssa ennen kuin se syöte- 8 61522 tään pasutusuuniin. Nikkelin rikastumisen estämiseksi prosessissa, kun nikkeliä on raaka-aineessa mukana, osa jäännösliuoksesta voidaan ottaa pois ja rikastaa haihduttamalla, jolloin nikkelisulfaatti saostuu. Ei-rautametallit voidaan ottaa talteen uutosliuoksesta pelkistämällä nämä ei-rautametallit, jolloin pelkistys edullisesti suoritetaan elektrolyysillä. Ennen ei-rautametallien talteenottoa uutosliuos voidaan puhdistaa kaikista muista ei-toivotuista metalleista, kuten raudasta, esim. neste/neste-uutoksella.

Toinen keksinnön menetelmän mukainen edullinen suoritusmuoto, kun uutosliuos sisältää suurempia määriä rautaa ja arsenikkia, antimonia ja/tai vismuttia, on puhdistaa uutosliuos ennen elektrolyysiä seostamalla. Yleensä on välttämätöntä pitää rautasisältö alle 2 g/1 Pe ja myös valvoa antimoni- ja vismutti-sisältöä elektrolyytissä esimerkiksi kuparisisällön talteenoton helpottamiseksi elektrolyysillä uutosliuoksesta. Tällainen puhdistustoimitus voidaan tehdä saostamalla pääosa raudasta rauta (III) hydroksidi-tuotteena, edullisesti pH:ssa, joka on yli 4 tai suurempi. Arsenikki, antimoni ja vismutti adsorboituvat rautahydroksidi-saostumalle tai ne saostetaan mukana rauta (III) arsenaatti-na jne. Jos tämän keksinnön mukainen uutosvaihe suoritetaan monivaiheisena vastavirtataosoitusprosessina on mahdollista saada uutosliuos, jonka happopitoisuus on pieni, mikä tekee neutraloimisaineen tarpeen ennen saostamista vähäiseksi. Neutraloimisaineena käytetään edullisesti kalkkikiveä, kalkkilietettä tai sinkkioksidia.

Uutosjäännös poistetaan tai sitä käsitellään edelleen jatkoproses-sivaiheessa muiden arvokkaiden ei-uuttuvien alkuaineiden talteenotta-miseksi. Täten jäljellejääneet ei-rautametallit voidaan ottaa talteen jäännöksen kloorauskäsittelyllä tai uuttamalla jäännöstä liuoksella, joka sisältää klooria ja syanidia. Uuttaminen syanideilla on edullinen menetelmä varsinkin silloin, kun raaka-aine sisältää arvokkaita jalo-metalleja .

Edelleen voidaan korostaa sitä, että tämän keksinnön menetelmä antaa tuskin mitään jätetuotteita kuonana, uutosjäännöksinä, käytettyinä elektrolyytteinä, kipsinä jne. ja tämä tekee mahdolliseksi sijoittaa laitokset myös paikkoihin, missä mitään hyväksyttäviä kaatopaikkoja jäteaineille ei ole käytettävissä.

Keksinnön paremmin ymmärtämiseksi esitetään seuraavassa muuan keksinnön sovellutus yhdessä siihen liittyvän prosessivaiheen kanssa oheistettuun piirokseen viitaten.

Kuten yksinkertaisesta kuviosta näkyy, syötetään sulfidikuparimalmi- rikasteifca. pasutusuuniin 1 johtoa 2 pitkin ja ilmaa johdetaan uuniin 1 ' ' *\ 9 61522 johtoa 3 pitkin. Kuparirikasteet pasutetaan uunissa noin 900°C:een lämpötilassa, minkä jälkeen pasutettu tuote siirretään johdon 4 kautta toiseen uuniin 5, johon ilmaa johdetaan johdon 6 kautta ja rikkihappoa johdon 7 kautta. Tuote sulfatoidaan uunissa 5 noin 700°C:een lämpötilassa. Pasutuskaasu johdetaan uunista 5 uuniin 1 johtoa 8 pitkin. Sulfa-toitu aine siirretään uunista 5 johtoa 9 pitkin uuttamissäiliöön 10. Vettä ja palautettua uutosnestettä syötetään säiliöön 10 johdon 11 ja vastaavasti johdon 12 kautta. Uuttamisen jälkeen sulfatoitu aine säiliössä 10, uutosjäännös, syötetään johdon 13 kautta kloorausprosessiin 14 esimerkissä, jossa jäljelle jääneet metallit kloorataan ja otetaan talteen tunnetulla tavalla metallikloridien muodossa, kuten nuolella 15 osoitetaan ja rautaoksidit muodossa, kuten nuolella 16 osoitetaan. Kloorausprosessi 14 voidaan vaihtoehtoisesti korvata uutosvaiheella, jossa uutosjäännös uutetaan uutosliuoksella, joka sisältää klooria tai syanidia.

Kloorausprosessiin syötetään kloorivetyhappoa johtoa 17 pitkin. Uutettu tuote voidaan sopivasti agglomeroida (ei näy kuviossa) ennen siirtämistä kloorausprosessiin johtoa 13 pitkin. Uutosliuos syötetään johdon 18 kautta uutossäiliöstä 10 elektrolyysisäiliöön 19, jossa kupari otetaan elektrolyyttisesti talteen ja poistetaan säiliöstä, kuten nuoli 20 osoittaa. Regeneroitu uutosliuos poistetaan johdon 21 kautta, jolloin osa tästä nesteestä palautetaan uutosvaiheeseen johtojen 12 ja 22 kautta ja osa tästä nesteestä johdetaan pasutusuuniin 1 johtojen 22, 24, 26-27 kautta. Ennenkuin uutosliuos palautetaan pasutusuuniin 1, se syötetään haihduttimeen 25 johdon 26 kautta ja johdetaan väkevöidymmäs-sä muodossa haihduttimesta 25 uuniin 1 johtoa 27 pitkin. Haihdutin 25 voi edullisesti olla ns. Gaillard-torni, joka on sisältä muurattu torni, josta puuttuu täyteaineet ja jossa uutosliuos on suorassa lämmönvaihdossa pasutuskaasujen kanssa uunista 1, jolloin nämä kaasut syötetään haihduttimeen johdon 28 kautta ja poistetaan haihduttimesta johdon 29 kautta. On myös edullista järjestää esihaihdutin 30, johon uutosliuos syötetään johtoa 24 pitkin ja josta väkevöidympää uutos-liuosta poistetaan johdon 26 kautta. Uutosliuosta kuumennetaan epäsuorasti esi-haihduttimessa 30, johon syötetään höyryä johdon 31 kautta ja poistetaan siitä johdon 32 kautta.

Pasutuskaasut, jotka tulevat pasutusuunista 1 ja kulkevat johdon 28 kautta haihduttimeen 25, johdetaan putkea 29 pitkin jäähdytystorniin 33, josta kaasu kulkee rikkihappolaitteistoon 35 johdon 34 kautta, jolloin rikkihappo poistetaan laitteistosta 35 johdon 7 kautta ja johdetaan toi$#ep |\asutusvaiheeseen 5 johdon 36 kautta mahdollista 61522 ίο toista käyttöä varten. Jäähdytystornissa 33 jäähdytetystä kaasusta tiivistynyt vesi johdetaan uutossäiliöön 10 johdon 11 kautta. Kun tarvitaan lisävettä, tätä johdetaan outken 23 kautta.

Metallisuolojen rikastumisen ehkäisemiseksi uutosliuoksessa osa liuoksesta täytyy poistaa systeemistä, kuten johdolla 37 on osoitettu ja siirtää kuparinpoistovaiheeseen 38, jossa kuparin poisto on osoitettu nuolella 39 ja josta elektrolyytti poistetaan johtoa 40 pitkin, Tämä elektrolyytti, josta kupari on poistettu, saatetaan sitten jatkokäsittelyyn riippuen siitä, mitä aineita uutosliuokseen on rikastunut. Niinpä nikkelisulfaattia voidaan saostaa haihduttamalla ja ottaa tälteen ja jäännösliuos voidaan esimerkiksi siirtää kloorausprosessiin 14 tai johonkin muuhun sopivaan prosessiin. Pasutusuuni 1 käsittää sopivasti leijupatjauunin, joka on varustettu normaalilla ympäryslait-teistolia, kuten poistolämpösäiliöllä, arsenikin poistovaiheella, elo-hopeanpoistovaiheella jne.

Esimerkki 1

Kuviossa esitetyn kaltaisessa laitoksessa jalostettiin kuparirikastetta, jonka koostumus oli pääasiallisesti seuraava (painosta laskien):

Cu 28,0 %, Fe 29,4 %, S 33,8 % lopun 8,8 % ollessa Ni, Co, Zn, Sn, Pb, jalometalleja, Si, Ca, O ja vähäisiä määriä muita alkuaineita.

Pasutusuuniin syötettiin 15 t/h rikasteita, 20 200 Nm /h ilmaa ja 3 4 900 Nm /h poistokaasua sulfatoimisvaiheesta 3a pasutusprosessi suoritettiin 900°C:een lämpötilassa, jolloin pasutetun tuotteen rautasisältö pääasiallisesti oli magnetiitti-muodossa. Hajoitustarkoituksia varten uuniin syötettiin myös 7,5 t/h väkevöityä elektrolyyttiä elektrolyysi-vaiheesta, tämän elektrolyytin sisältäessä 7,3 paino-% kuparia ja 54,7 paino-% rikkihappoa. Pasutusuunista saatiin 29 200 Nm /h kaasua, jossa oli noin 21 tilavuus-% SC>2 ja 21,75 t/h pasutustuotetta, joka sisälsi 37,0 paino-% kuparia ja 37,8 paino-% rautaa (53,6 paino-% Fe^O^.

Pasutuskaasur. jäähdyttämisen ja kaiken läsnäolevan veden .tiivistämisen jälkeen kaasu johdettiin rikkihappolaitteistoon, joka muodosti

O

prosessin itsenäisen osan. Ilmaa ja 0,7 m /h vettä lisättiin, minkä jälkeen saatiin 21,6 % t/h väkevöityä rikkihappoa (97 %:n saalis).

Pasutettu tuote sulfatoitiin 700°C:ssa johtaen 3 200 Nm^/h ilmaa ja 8,3 tonnia 97 paino-%;ista rikkihappoa rikkihappolaitteistosta. Poistuva sulfatoimiskaasu johdettiin pasutusvaiheeseen, kuten edellä esitettiin. Kuparin sulfatoimista valvottiin siten, että muodostui ainoastaan kupa-risulfaattia.

Tunneittain poistettiin 19,3 tonnia sulfctoituja aineita ja niiden havaittiin fii^ältävän 61,9 paino-% kuparisulfaattia ja 24,9 paino-% u 61522 rautaa oksidimuodossa. Nämä aineet uutettiin, samalla kun lisättiin 3 3 56,7 m /tunti palautuselektrolyyttiä ja 50,4 m /tunti vettä, josta vedestä 32,6 m^/tunti oli talteenotettu tiivistämällä jäähdyttäen pasu- tusuunista saatuja pasutuskaasuja. Uutosvaiheesta poistettiin 7,9 t/h uutosjäännöstä, joka sisälsi 2,7 paino-% kuparia ja noin 96 paino-% rautaoksidia, joka rautaoksidi senjälkeen kun se oli pelletisoitu, puhdistettiin ei-rautametalleista klooraushaihdutusprosessilla lisäten 0,2 t/h kloorivetyhappoa ja johtaen lämpöä noin 8,8 GJ/h, jolloin saatiin 7,6 t/h puhdistettuja rautaoksidipallosia, ja edelleen 0,21 t/h kuparia kloridin muodossa. Noin 90 % sisäänmenevästä hopeasta ja muista jalometalleista voitiin myös ottaa talteen kloridien muodossa.

Uutosliuosta uutosvaiheesta johdettiin elektrolyysivaiheeseen, jossa 3,78 t/h elektrolyyttistä kuparia saatiin talteenotetuksi.

Jäljelle jäänyt liuos sisälsi 20 g/1 kuparia ja 150 g/1 rikki- 3 3 happoa ja se muodosti 94,5 m määrän tunnissa, josta määrästä 27,3 m /h palautettiin pasutusuuniin senjälkeen kun se oli saatettu haihdutuspro- sessiin kahdessa vaiheessa, minkä jälkeen yhteensä 20,7 t/h vettä poistettiin. Lisälämmön tuontia vaadittiin noin 18 GJ/h ennen haihdutus- vaihetta.

3 56,7 m /h jäännösliuosta poistettiin sulfatoidun pasutustuotteen uuttamista varten ja loppu 10,5 m /h syötettiin erilliseen pyriittipasu-tusuuniin, senjälkeen kun se oli saatettu elektrolyyttiseen kuparin-poistovaiheeseen, jossa 0,21 t/h kuparia otettiin talteen, minkä jälkeen jäännösliuos hävitettiin ja rikki muutettiin rikkidioksidiksi pasutus-kaasussa, josta saatiin talteen jäännösliuoksesta olevasta rikistä peräisin olevaa väkevää rikkihappoa noin 1 t/h.

Niinpä prosessiin tunnissa sisäänmenevästä 4,20 tonnista kuparia saatiin talteen 3,78 tonnia elektrolyyttikuparina, 0,21 tonnia otettiin talteen poistamalla kupari elektrolyytistä ja 0,21 tonnia saatiin talteen kuparikloridin muodossa klooraamalla uuttamisjäteliuokset.

Prosessiin tunnissa sisäänmenevästä 5,08 tonnista rikkiä otettiin talteen 4,41 tonnia rikkiä rikkihapon muodossa, 0,62 tonnia otettiin talteen poistamalla elektrolyytistä kupari ja hävitettiin erillisessä pasutusuunissa ja muutettiin sitten rikkihapoksi, kun taas jäljellejäävät 0,05 tonnia menetettiin rikkihappolaitoksen jätekaasuis-sa.

Esimerkki 2

Kuparirikasteita, joilla oli sama koostumus kuin esimerkissä 1 esitetyillä rikasteilla, jalostettiin kuvion 1 mukaisessa laitoksessa. Kuparin i&lia/fcoimista valvottiin siten, että ainoastaan emäksistä 12 61522 sulfaattia CuO. CuSO. muodostui. Pasutusprosessin aikana syötettiin 3 ’ 3 uuniin 2200 Nm /h ilmaa ja 4000 Nm /h kaasua sulfatoimisvaiheesta yhdessä 6,3 t/h kanssa elektrolyyttiä, joka oli väkevöity haihduttamalla 2,3 paino-%:n kanssa kuparia ja saatiin 31 600 Nm /h kaasua, joka sen jälkeen kun sitä oli käytetty Gaillard-tornissa 1,5 t/h vettä poistamiseksi palautuselektrolyytistä ja sitten kuivattu, sisälsi 17,5 tila-vuus-% SOj, kun se johdettiin rikkihappolaitteistoon.

Sulfatoimisvaihe suoritettiin samalla johtaen sama määrä ilmaa kuin esimerkissä 1 vaikkakin ainoastaan 4,7 t/h kanssa rikkihappoa, jolloin saatiin 15,6 t/h sulfatoituja aineita, joissa oli 27,7 * kuparia, mikä vastaa 51,9 % emäksistä kuparisulfaattia ja 43,8 % Fe-jO^ painosta laskettuna.

Uuttaminen suoritettiin samoissa olosuhteissa kuin esimerkissä 1, 3 3 mutta lisäten 76,9 m /h palautuselektrolyyttiä ja 15 m /h vettä, josta 3 3,7 m /h oli tiivistetty pasutuskaasusta.

Elektrolyysi suoritettiin Selmalla tavalla kuin esimerkissä 1 samoin sisäänmeno- ja ulostulomäärin sekä myös kuparin poisto uutetusta elektrolyytistä.

Kuten edellä mainittiin johdettiin 76,9 m /h saadusta jäännös- 3 elektrolyytistä uutosvaiheeseen, kun taas ainoastaan 7,1 m /tunti palautettiin pasutusvaiheeseen haihduttamista ja hajottamista varten.

Claims (7)

13 61522

1. Menetelmä kuparin ja/tai muiden myös jalometalleja käsittävien ei-rautamalmien talteenottamiseksi sulfidipitoisesta raaka-aineesta, jossa menetelmässä lähtöaine ensin sulfatoidaan kahdessa vaiheessa yhden tai useamman ei-rautametallin muuttamiseksi helposti liukenevaksi sulfaatiksi ja/tai emäksiseksi sulfaatiksi, jolloin lähtöaine ensimmäisessä vaiheessa ensin pasutetaan pasutusuunissa pääasiallisesti rikki-vapaaksi ja pasutettua ainetta sen jälkeen toisessa vaiheessa käsitellään erillisessä reaktiokammiossa lisäämällä sulfatointiainetta, joka koostuu rikkihaposta, rikkidioksidista ja/tai ilmasta, tai rikkitrioksi-dista, minkä jälkeen ei-rautametalli tai -metallit uutetaan uuttovai-heessa vesipitoisella rikkihappoliuoksella ja pääosa uutetusta metallista tai uutetuista metalleista otetaan sen jälkeen talteen muodostuneesta uuttoliuoksesta ja jäljelle jääneet ei-rautametallit muodostuneessa uuttojäännöksessä otetaan mahdollisesti talteen lisäprosessi-vaiheissa, tunnettu siitä, että uuttoliuoksessa olevien ei-rautametallien talteenottamisen jälkeen osa saadusta jäännösliuoksesta johdetaan uuttovaiheeseen, jolloin tämän osan määrä on riittävä uuton suorittamiseksi, ja toinen osa jäännösliuoksesta johdetaan takaisin pasutusuuniin, jossa tämän jäännösliuoksen toisen osan rikkisisältö muutetaan rikkidioksidiksi ja johdetaan pasutuksessa muodostuneisiin kaasuihin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäännösliuos johdetaan erilliseen haihduttimeen, joka on suorassa yhteydessä pasutusuuniin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että jäännösliuos esihaihdutetaan ennen sen syöttämistä pasutusuuniin.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäännösliuos esihaihdutetaan ennen sen syöttämistä haihduttimeen, joka on yhteydessä pasutusuuniin.

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että osa jäännösliuoksesta poistetaan ja väkevöidään haihduttamalla ja että nikkelisulfaatti mahdollisesti erotetaan jäännösliuoksesta ennen väkevöidyn jäännösliuoksen johtamista pasutusuuniin.

6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäännösliuoksesta poistetaan kolmas osa ja johdetaan systeemin ulkopuolella olevaan pasutusuuniin.

•·7,.ι ^Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu 14 61522 siitä, että pääosa metallisisällöstä jäännösliuoksen poistetussa kolmannessa osassa otetaan talteen ennen jäännösliuoksen johtamista pasutusuuniin. »'Λ.·.· - - is 6152 2