FI66544C - Foerfarande foer selektiv flotation av nickelsulfidmalmer - Google Patents

Description

ι 66544

Menetelmä nikkelisulfidimalmien selektiiviseksi vaahdot-tamiseksi

Keksintö koskee kompleksi nikkelisulfidimalmien rikas-5 tamista, jolloin saavutetaan nikkelin suuri saanto rikkaana rikasteena yhdessä magneettikiisun parantuneen hylkäämisen kanssa.

Kanadan Sudbury-alueella samoin kuin muissakin osissa mailmaa nikkeliä tavataan, hienopirotteisena kompleksi 10 malmina muiden arvokkaiden metallien, kuten kuparin, platinaryhmän metallien jne. kanssa. Päämineraalit koostuvat pentlandiitista nikkelisulfidimineraalina, kuparikiisusta ja magneettikiisusta, jolloin magneettikiisua (joka itse sisältää vain pienehkön osan nikkeliä kiinteänä liuoksena) 15 on läsnä paljon suurempi määrä kuin pentlandiittia. Magneettikiisun ja pentlandiitin välinen suhde voi olla esimerkiksi noin 5:1. Nämä malmit ja niiden rikastuskäsit-tely ovat olleet tutkimuksen alaisia monia vuosia ja paljon on keksitty. Tiedetään esimerkiksi, että hienojakoinen 20 vapaa pentlandiitti, joka on arvokas mineraali, on taipuvainen hapettumaan eikä vaahtoudu kerran hapetuttuaan.

Menetelmät, joita on käytetty näiden kompleksimalmien rikastamiseen ja käsittävät metallien erottamisen nikkeli-virraksi, kuparivirraksi, magneettikiisuvirraksi ja hylä-25 tyksi sivukiveksi tai kiviainekseksi, ovat kompromisseja, joissa haluttujen metallien talteenotto ja rikastusaste on tasapainotettu. Näin ollen malmien vaahdotuksessa on omaksuttu käytäntö, jossa muodostetaan nikkeli-kupariyhteis-rikaste hylkäämällä magneettikiisu ja sivukivi, mitä seuraa 30 jatkovaahdotus nikkelin ja kuparin erotuksen aikaansaamiseksi. Nikkelin ja kuparin erotusta toteuttaessa kupari-kiisu vaahdotetaan ennen pentlandiittia. On välttämätöntä vaahdottaa suuri määrä magneettikiisua hitaasti vaahtoutu-vien hienojakoisten pentlandiitti- ja keskikokoisten hiuk-35 kasten talteenottamiseksi. Näin ollen huomattavia määriä magneettikiisua jää nikkelirikasteeseen sillä seurauksella, että nikkelirikaste sisältää analyysin mukaan noin 11% 2 66544 nikkeliä. Sitä vastoin tuloksena oleva kuparirikaste sisältää noin 30% kuparia. Nikkelirikaste sisältää yhä kuparia ja kuparirikaste sisältää yhä nikkeliä, mikä tekee jatkokäsittelyn sulattamisessa monimutkaisemmaksi. Kierrosta 5 hylätyn magneettikiisurikasteen tulee sisältää mahdollisimman vähän nikkeliä.

Se tosiasia, että nikkelin talteenoton maksimoinnin kannalta nykyään saatu nikkelirikaste on suhteellisen heikkolaatuista, merkitsee, että sulatusuuniin syötetyn nikkeli-10 rikasteen kokonaisrikkipitoisuus on suurempi kuin halutaan, mitä tulee käyttökustannuksiin, nikkelin tuotantomäärään, nikkelihäviöihin, kobolttihäviöihin ja rikkidioksidipäästöihin. Esimerkiksi rikastelaadun kohottaminen noin 11%:sta 17%:iin nikkeliä pienentäisi rikkidioksidipäästöjä suunnil-15 leen 25%, mikä on erittäin toivottu tulos, ja muitakin taloudellisia etuja voidaan saavuttaa. Vaikka menetelmien aikaansaaminen nikkelisulfidimalmin käsittelemiseksi laadultaan parantuneen nikkelirikasteen saamiseksi on pitkään tunnustettu tärkeäksi, ei ole keksitty käytännön keinoja ilman 20 taloudellisia puutteita.

Vaahdotus on eräs käyttökelpoisin mineraalien rikas-tustekniikkaa, joka insinöörillä on käytettävissään malmien sisältämien arvokkaiden mineraalien väkevöimiseksi. Monta erikoisvaahdotustekniikkaa on kehitetty erikoismalmien 25 käsittelyyn ja laajaa valikoimaa kemiallisia aineita on käytetty useiden eri edullisten tulosten aikaansaamiseksi tällaisia tekniikoita sovellettaessa. Esimerkiksi S. Power Warren havaitsi vuonna 1933 syanidi-ionin alaspainavan vaikutuksen magneettikiisuun (Trans, Can. Inst, of Min. and 30 Metal 1933, 186), mutta hän ei ylittänyt 100 g/t syanidi-lisäystä johtuen oletettavasti pentlandiitin alaspainamisen pelosta. Hän kykeni myös vaahdottamaan pentlandiitin ennen kuparikiisua, mutta tämän väitettiin johtuvan natriumpyro-fosfaatin vaikutuksesta. Natriumsyanidia kalkkiliuoksessa 35 on myös käytetty ilmeisen epäonnistuneessa yrityksessä painaa magneettikiisu selektiivisesti alas australialaisessa malmeissa olevasta pentlandiitista (Eltham ja Tilyard, 3 66544

Australian Inst, of Min. and Metal Conference, Western Australia toukokuu 1973). Neuvostoliittolaisessa kirjallisuudessa on ilmoitettu, että syanidi on epäselektiivinen alaspainava aine kupari-nikkelimalmien vaahdotuksessa (Chem.

5 Abs. 54, 10701 f) ja että kationisten kokoojien käyttö kuparikiisun ja pentlandiitin vaahdottamiseen magneettikii-susta on antanut 13%:isiä nikkelirikasteita (Chem. Abs. 78, 149907 u) . Natriumsyanidia voidaan käyttää alaspainavana aineena kierrossa, joka on säädetty pH-arvoon noin 12 kal-10 kiila, pentlandiitille kuparin ja nikkelin erotuksessa.

Natriumkarbonaatin tiedetään parantavan pentlandiitin erottamista magneettikiisusta käsiteltäessä tiettyjä Manitoba-nikkeli-sulfidimalmeja. Huolimatta vaihtelevista ja usein eri suuntiin menevistä neuvoista tällä alalla, ei ennen 15 tätä keksintöä ollut mitään keinoa erottaa pentlandiitti magneettikiisusta vaahdottomalla sillä tavoin, että saataisiin pentlandiitin suuri saanto.

Keksinnön kohteena on menetelmä metallien talteenotta-miseksi nikkelisulfidimalmeista tai rikasteista joka sisäl-20 tää pentlandiittia, kuparikiisua, magneettikiisua ja sivu-kiveä, jolloin liete edullisesti sisältää 20-45 paino-% kiinteitä aineita, vaahdottamalla sellaisen jauhetun malmin tai sellaisen rikasteen vesilietettä.

Keksinnölle on tunnusomaista että se käsittää seuraa-25 vat vaiheet: lietteen pH säädetään arvoon 9-10, syanidi- ioneja lisätään riitävä määrä lietteen koko pentlandiitti-sisällön alaspainamiseksi, liete valmennetaan ilmastamalla sekoittaen nikkelisulfidin vaahdottamiseksi, lietteeseen lisätään sinänsä tunnettua vahvaa sulfhydryylikokoojaa 30 riittävä määrä nikkelisulfidin vaahdottamiseksi ja nikkeli-sulfidi vaahdotetaan ja poistetaan nikkelirikasteen saamiseksi.

Vaahdotus toteutetaan tavanmukaisella tavalla ilmastamalla lietettä.

35 Lietteen pH:n säätäminen arvoon noin 10 On suositel tavaa tehdä lisäämällä natriumkarbonaattia lietteen jauhatuksen aikana. Jos pH on liian alhainen, ei onnistuta 4 66544 vaahdottamaan huomattavia määriä nikkelisulfidimineraalia.

Lietteen sisältäessä, kuten asianlaita yleensä on, pentlandiittia, kuparikiisua, magneettikiisua ja sivukiveä, ensin vaahdotetaan ja poistetaan pentlandiitti, kuparikiisu 5 voidaan sitten vaahdottaa ja haluttaessa lopuksi magneetti-kiisu, jolloin sivukivi hylätään. Jos uudelleenjauhatus on tarpeen mineraalien vapauttamiseksi toisistaan, on suositeltavaa, että tämä jauhatus suoritetaan natriumkarbonaatin läsnäollessa pH-arvossa 10.

10 Syanidi-ionit on suositeltavaa lisätä natriumsyanidina, mutta haluttaessa voidaan käyttää kaliumsyanidia sen sijasta ja natriumkarbonaatin sijasta voidaan käyttää kaliumkarbonaattia pH:n säätöön.

On tärkeää lisätä riittävästi syanidi-ioneja kaikkien 15 lietteessä olevien sulfidimineraalien alaspainamiseksi; jos lisätään liian vähän, kuparikiisu vaahdottuu välittömästi yhdessä pentlandiitin kanssa. Suurta ylimäärää syanidia on kuitenkin vältettävä, koska tämä johtaa hitaasti vaahtou-tuvaan pentlandiittiin ja lisää kuparirikasteessa esiinty-20 vän nikkelin määrää.

On suositeltavaa säätää lietteeseen suoritettavaa sya-nidilisäystä ja tätä seuraavaa, syöttöön sisältyvien mineraalien selektiivistä vaahdottamista käyttämällä hapetus-pelkistyspotentiaalia. Hapetus-pelkistyspotentiaali tar-25 koittaa tässä käytetyssä mielessä jännitemittausta, joka on saatu suuren impedanssin volttimittarilla käyttämällä metallista työelektrodia, kuten kultaelektrodia suoraan kosketuksessa lietteeseen ja vertailuelektrodia, kuten kyllästettyä kalomelielektrodia varustettuna normaalilla 30 huokoisella tulpalla ja käyttämällä kyllästettyä kaliumklo-ridia elektroditilassa. Sanonta hapetus-pelkistys potentiaali ei merkitse, että tämä on lietteen termodynaaminen, palautuva potentaali. Pikemminkin se on sekapotentiaali, joka on peräisin sekä liuoslaadusta että työelektrodin 35 pinnan silmänräpäyksellisesti kosketuksesta mineraalihiuk-kasiin.

··.* \»« i* 5 66544 Näin ollen vaahdottamalla tapahtuvaa peräkkäistä pentlandiitin, kuparikiisun ja magneettikiisun kolmevaihe-erotusta varten näitä mineraaleja sisältävästä malmista tai rikasteesta on edullista säätää syanidin lisäys hienoksi 5 jauhettujen mineraalien vesilietteeseen pH-arvossa noin 10 sellaisen hapetus-pelkistyspotentiaalin saamiseksi, joka on vähintään noin -390 mV (kulta vastaan kyllästetty kalo-melielektrodi). Lietettä valmennetaan sitten jonkin aikaa, esimerkiksi npin 20 minuuttia, jona aikana kiinteät aineet 10 pidetään suspensiossa voimakkaalla sekoituksella ilmastuksen avulla. Valmennuksen aikana lietteen hapetus-pelkistys-potentiaali kohoaa arvoon noin -330 mV. Tässä pisteessä vahvan sulfhydryylikokoojan, kuten kaliumamyyliksantaatin riittävän määrän lisäys, joka on suhteutettu lietteen nikke-15 lilaadun mukaan, panee pentlandiitin vaahdottumisen alulle. Pentlandiitin vaahdottuminen jatkuu sitten loppuun saakka ja kokooja lisätään tarvittaessa.-

Liian pieni määrä kokoojaa johtaa pentlandiitin hyvin hitaaseen vaahdottumiseen ja liian suuri määrä saattaa pie- 20 nentää nikkelin saantoa. Vaaditaan huomattava määrä kokoojaa verrattuna tavanmukaisessa vaahdotusmenetelmissä käytettyihin määriin ja määrä on verrannollinen lietteen nik-kelilaatuun. Esimerkiksi 1,7% nikkeliä sisältävä laatu, vaatii noin 0,25 g kaliumamyyliksantaattia kg kohti liet-25 teen kuiva-aineita, kun taas 10% nikkeliä sisältävää laatua varten tarvitaan 1,5 g kokoojaa kg kohti lietteen kuiva-aineita .

Kuparikiisu ja magneettikiisu pysyvät alaspainuneina 30 niin kauan kuin lietteen hapetus-pelkistyspotentiaali säilyy arvossa alle noin -245 mV. Potentiaali voidaan nostaa arvoon noin -240 mV kuparikiisun vaahdottumisen alkamiseksi lisäämällä esimerkiksi metallisuolaa, joka reagoi syanidi-ionin kanssa, kuten nikkelisulfaattia. Kuparikiisu vaah-35 dottuu sitten ilman lisäkokoojaa. Magneettikiisun vaahdottuminen riippuu aikaisemmin lisätystä ksantaattimäärästä, mutta tavallisesti se ei ala ennen kuin hapetus-pelkistyspotentiaali kohoaa arvoon noin -200 mV.

6 66544

Lietteen lämpötilan tulee prosessin aikana olla vähintään 6°C, mutta edullisesti enintään 30°C, koska muuten syanidi-ioni kuluu nopeasti loppuun, jolloin lietteen hapetus-pelkistyspotentiaali voi nousta pisteeseen, jossa 5 magneettikiisun vaahdottuminen alkaa ennen kuin pentlandii-tin talteenotto on mennyt loppuun. Tyydyttävä toiminta tapahtuu noin 20°C:ssa.

Käsiteltävät lietteet sisältävät edullisesti 20-45 paino-% kiinteitä aineita.

10 Esimerkkinäheikkolaatuinen rikaste, joka analyysin mukaan sisälsi 1,18% kuparia, 1,74% nikkeliä ja 48,1% myrrotiittia, jauhettiin natriumkarbonaattiliuoksessa (pH 10,5 siten, että 13 paino-% hiukkasista oli yli 38^um. Tämä rikaste oli luonteeltaan sellainen, että tunnetut 15 vaahdottamalla suoritettavat rikastusmenetelmät olivat tehottomia aikaansaamaan laadun paranemista ilman metalli-häviötä. Jauhettu liete laimennettiin 30%:n kuiva-ainepitoisuuteen ja lietteen pH säädettiin uudelleen arvoon 10 natriumkarbonaatilla. Natriumsyanidia lisättiin 1,4 g/kg 20 ja lietettä valmennettiin sitten 10 minuuttia 3 l:n vaahdo-tuskennossa. Lietettä ilmastettiin tässä vaiheessa 10 minuuttia 1 l/min:lla ilmaa hapetus-pelkityspotentiaalin saattamiseksi arvoon -330 mV. Suoritettiin 3 min. vaahdo-tus ilman kokoojaa hydrofobisen kiviaineksen poistamiseksi, 25 jolloin saatiin tuote, joka sisällytettiin nikkelirikastee-seen. Kaliumamyyliksantaattia lisättiin sitten 0,16 g:n määrä/kg lietteen kuiva-aineita. Lietettä valmennettiin 1 min. ajan ja vaahdotettiin sitten 17 min lisäämällä vielä 0,08 g/kg kokoojaa 7 min. vaahdotuksen jälkeen nik-30 kelirikasteen tuottamiseksi. Potentaali nousi arvoon -240 mV nikkelirikasteen vaahdotuksen aikana. Kuparirikaste poistettiin seuraavassa 6 min. vaahdotuksessa. Saatiin taulukossa I esitetty materiaalitase.

·?/<'

Taulukko I

7 66544

Analyysi (%) Jakauma (%)

Cu Ni Pn Ma Wt Cu Ni Pn Ma

Nikkelirikaste 4,3 10,9 29,8 24,1 10,2 38,7 64,8 83,7 4,8

Kuparirikaste 13,6 2,2 5,4 37,6 4,0 47,9 5,2 5,9 2,9

Magneettikiisu/ kivi (rikastus 10 jäte) 0,17 0,60 0,44 55,1 85,8 13,3 30,0 10,5 92,3

Paalaatu 1,12 1,72 3,64 51,3 (laskettu)

Huom. Pentlandiitti (Pn) ja magneettikiisu (Ma) on laskettu olettaen magneettikiisussa olevan 0,8% nikkeliä ja pentlandiitissa 35,9% nikkeliä.

1 5

Taulukon I tulokset osoittavat, että yli 92% alkuperäiseen heikkolaatuiseen rikasteeseen sisältyvästä magneetti-kiisusta hylättiin ja että hylätty nikkeli oli magneetti-kiisuun liittynyttä. Magneettikiisun suuri hylkäysarvo merkitsi, että rikkikuormitus sulatusuunissa, jossa otetaan 20 talteen metallit tästä nimenomaisesta rikasteesta, pieneni suuresti.

Natriumsyanidin ylimäärän vaikutus pentlandiitin vaah- dottumisen hidastumiseen ja näin ollen kuparirikasteeseen sisältyvän nikkelimäärän kasvuun on esitetty taulukossa II. 25

Arvot on saatu toistamalla juuri kuvattu menetelmä mutta lisäämällä 1,8 g/kg natriumsyanidia ja 0,24 g/kg kalium-amyyliksantaattikokooj aa.

>;· < ,: ' s >t - « .

Taulukko II

6 6544

Analyysi (%) Jakauma (%)

Cu Ni Pn Ma Wt Cu Ni Pn Ma 5

Nikkelirikaste 4,13 12,8 35,1 22,1 10,5 33,5 60,1 71,1 5,0 Kuparirikaste 13,9 6,68 17,9 30,7 4,2 45,1 12,6 14,5 2,8 Magneettikiisu/ kivi (rikastus 0,32 0,71 0,88 49,8 85,3 21,5 27,3 14,5 92,1 10 jäte) Päälaatu 1,29 2,23 5,18 46,1 (laskettu)

Tulokset samanlaisista kokeista kuin edellä esitetyssä esimerkissä, mutta joissa ei käytetty natriumkarbonaattia, 15 kuvaavat pH-arvon vaikutusta. Sellaisessa vesijohtovedessä, joka sisälsi noin 50 ppm kalsiumioneja, suoritetun jauhatuksen jälkeen pH oli 7,9 ja natriumsyanidilisäyksen jälkeen 9,6. Tulokset osoittivat kasvaneita pentlandiittihäviöitä rikastusjätteeseen. Saatiin kuitenkin korkealuokkaisia 20 rikasteita. Toisessa kokeessa, joka oli samanlainen kuin edellä esitetty esimerkki, mutta ilman natriumkarbonaattia jauhatuksessa ja jossa käytettiin teollisuusvettä, joka sisälsi 500 ppm kalsiumioneja, yli 26% pentlandiitista jäi vaahdottumatta.

25 Samanlaiset kokeet kuin edellä esitetyssä esimerkissä, mutta käyttäen vastaavasti liian pientä määrää kokoojaa, t.s. 0,18 g/kg ja käyttäen ylimäärin kokoojaa, ts. 0,30 g/kg, osoittivat hyvin hidasta pentlandiitin vaahdottumista ja hieman suurempia pentlandiittihäiviöitä jäännöksiin, kun 30 taas kokooja ylimäärä antoi melko odottamattoman tuloksen, jossa nikkelin saanto pieneni ja vaikutus magneettikiisun hylkäämiseen tai rikastusjätteeseen oli suhteellisen pieni. Tulokset on esitetty taulukoissa 3 ja 4: λ:*:?·

Taulukko III

9 66544 (0,18 g/kg kokoojaa)

Analyysi (%) Jakauma (%) 5

Cu Ni Pn Ma Wt Cu Ni Pn Ma

Nikkelirikaste 2,85 11,9 32,5 27,7 8,7 21,8 60,3 78,3 4,5

Kuparirikaste 11,7 1,56 3,14 53,4 6,3 64,7 5,7 5,5 6,4

Magneettikiisu/ 1rt kivi (rikastus 0,18 0,69 0,69 55,4 85,0 13,5 34,0 16,2 89,1 jäte) Päälaatu 1,14 1,72 3,61 52,8 (laskettu)

Taulukko IV

^ (0,30 g/kg kokoojaa)

Analyysi (%) Jakauma (%)

Cu Ni Pn Ma WT Cu Ni Pn Ma

Nikkelirikaste 4,40 8,05 21,8 25,5 10,7 37,2 38,8 45,1 6,1 20

Kuparirikaste 7,13 9,46 25,3 43,5 8,9 50,0 37,9 43,5 8,6

Magneettikiisu/ 0,20 0,65 0,73 47,8 80,4 12,8 23,4 11,5 85,4 kivi (rikastus jäte) Päälaatu 1,27 2,23 5,18 45,1 (laskettu) 25

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää korkealuokkaisen materiaalin käsittelemiseen tuottamaan nikkeli-rikastetta, joka sisältää 28% nikkeliä, kuparirikastetta, joka sisältää 30% kuparia ja rikastusjätettä, joka joutuu 30 riperikastukseen joka sisältää 1% nikkeliä ja 1% kuparia.

Kun tämän laatuisia rikasteita syötetään sulatusuuniin, sen rikkikuormitus alenee huomattavasti verrattuna nykyiseen käytäntöön, mikä johtaa rikkidioksidipäästön oleelliseen pienenemiseen ja muihin taloudellisiin etuihin.

35 Alan ammattimiehet arvostavat sitä seikkaa, että vaah- dotuksessa tunnettuihin tarkoituksiin voidaan käyttää muita reagensseja kunhan käytetään natrium- tai kaliumkarbonaatin ja natrium- tai kaliumsyanidin yhdistelmää. Esimerkiksi voidaan käyttää tunnettuja vaahdotteita, kuten MIBC ja DOW SA1263. Kuitenkaan syanidi-ionille ei ole löydetty korvaavaa ainetta.

Claims (8)

10 66544

1. Menetelmä metallien talteenottamiseksi nikkelisul- fidimalmeista tai rikasteista, joka sisältää pentlandiittia, 5 kuparikiisua, magneettikiisua ja sivukiveä, jolloin liete edullisesti sisältää 20-45 paino-% kiinteitä aineita, vaahdottamalla sellaisen jauhetun malmin tai sellaisen rikasteen vesilietettä, tunnettu siitä, että se käsittää seuraavat vaiheet: lietteen pH säädetään arvoon 9-10, sya- nidi-ioneja lisätään riittävä määrä lietteen koko pentlan-diittisisällön alas painamiseksi, liete valmennetaan ilmastamalla sekoittaen nikkelisulfidin vaahdottamiseksi, lietteeseen lisätään sinänsä tunnettua vahvaa sulfhydryyliko- koojaa riittävä määrä nikkelisulfidin vaahdottamiseksi ja 1 5 nikkelisulfidi vaahdotetaan ja poistetaan nikkelirikasteen saamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lietteen pH säädetään arvoon 9-10 lisäämällä natriumkarbonaattia lietteen jauhatuksen aikana. 20

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisätty syanidimäärä on sellainen, että lietteen hapetus-pelkistyspotentiaali (mitattuna käyttämällä kultaelektrodia kyllästettyä kalomelielektrodia vastaan) laskee arvoon vähintään -390 mV. 25

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liete valmennetaan pentlandiitin vaahdottamiseksi sekoittamalla ilmastaen lietteen hapetus-pelkistyspotentiaalin nostamiseksi arvoon -330 mV, ksan-taattikokoojaa lisätään, pentlandiitti vaahdotetaan ja 30 poistetaan.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pentlandiitin vaahdotuksen jälkeen lietteen hapetus-pelkistyspotentiaali nostetaan arvoon -240 mV:in, kuparikiisu vaahdotetaan ja poistetaan. 35 11 6 6 5 4 4

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuparikiisun vaahdotuksen jälkeen lietteen hapetus-pelkistyspotentiaali nostetaan arvoon -200 mV, ja magneettikiisu vaahdotetaan ja poistetaan.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kokooja on kalium-amyyliksantaatti.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lietteen lämpötila 10 on noin 20°C. 12 66544