FR2476136A1 - Procede de traitement des mattes sulfurees - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE LE TRAITEMENT DES MATTES SULFUREES. SELON L'INVENTION, LE PROCEDE DE TRAITEMENT DES MATTES SULFUREES CONTIENT ENTRE 5 ET 60 DE FER, ENTRE 15 ET 40 DE SOUFRE AVEC DES METAUX NON FERREUX IMPLIQUANT DE METTRE EN CONTACT LA MATTE SULFUREE FINEMENT BROYEE AVEC UNE SOLUTION DE LESSIVAGE CONTENANT AU MOINS LA QUANTITE STOECHIOMETRIQUE DE SULFATE DISPONIBLE NECESSAIRE POUR DISSOUDRE TOUS LES METAUX NON FERREUX SOLUBLES DANS LA MATTE, LE LESSIVAGE S'EFFECTUANT A UNE TEMPERATURE COMPRISE ENTRE 70 ET 120C ET AVEC UNE PRESSION PARTIELLE D'OXYGENE DE 50 KPA A 1000 KPA, LE LESSIVAGE ETANT POURSUIVI PENDANT UNE DUREE SUFFISANTE POUR PERMETTRE AU FER DISSOUS DANS LA LIQUEUR DE LESSIVAGE DE SE SEPARER PAR PRECIPITATION ET D'ETRE REMPLACE PAR DES METAUX NON FERREUX SOLUBLES JUSQU'AU MOMENT OU PRESQUE TOUS LES METAUX NON FERREUX SOLUBLES SONT DISSOUS.

Description

La présente invention concerne le traitement des mattes sulfurées

contenant des métaux non-ferreux et du fer et en outre, dans de nombreux cas, des matériaux insolubles comme les métaux du groupe du platine, l'or et l'argent. On a oroposé de nombreux procédés pour le traitement des matériaux sulfurés contenant des métaux non-ferreux et, dans de nombreux cas, du fer, outre les métaux du groupe du platine, l'or et-d'autres constituants métalliques. Le traitement auquel le matériau est soumis dépend, au moins dans une large mesure, de sa nature et du fait que tel ou tel composé métallique particulier soit ou non soluble dans un acide dans les conditions de lessivage spécifiques auxquelles le matériau est soumis. Les procédés dépendent également des proportions relatives des divers composés métalliques qui sont présents ainsi que de la valeur en métal que l'on doit

en retirer.

Il existe de nombreux nrocédés antérieurs 23 traitant de divers aspects de la récupération des valeurs en métal à partir des matériaux sulfurés et certains d'entre eux sont décrits dans les brevets américains ne 4 024 218, 3 174 849, 3 642 435, 2 746 859, 395 190, les brevets sud africains n0 79/5712 et 71/4905 et le

brevet anglais no 760624.

Aucun des Drocédés déposés mentionnés ci-dessus n'assure le lessivage des mattes sulfurées contenant des pourcentages importants de fer avec des métaux non ferreux qui sont presque tous solubles dans l'acide sulfurique ou les corps analogues. Ces matériaux contiennent également quelquefois des valeurs en métal insolubles comme des métaux du groupe du platine,

l'or et l'argent.

Le problème que pose le type de matte sulfurée considéré est que le fer tend à se dissoudre au moins aussi rapidement que les métaux non ferreux étant donné sa forme facilement soluble et qu'ainsi avec un lessivage à l'acide sulfurique non oxydant, une grande quantité d'acide serait consommée avant que tous les métaux non ferreux solubles ne soient dissous. Ceci n'est pas seulement coûteux du point de vue dela consommation d'acide, mais pose également un problème en ce qu'une grande quantité de fer doit alors être séparée des métaux de base qui sont, typiquement, le cobalt, le

cuivre, le nickel et le zinc.

On peut également réaliser le lessivage de telles xnattes dans des conditions fortement oxydantes avec ce résultat que, alors que le fer peut être transformé en une forme insoluble comme la goethite ou l'hématite, le soufre dans la matte est oxydé en acide sulfurique qui est souvent en surplus par rapport aux besoins ultérieurs du procédé et qui doit être neutralisé avant le traitement ultérieur des solutions de lessivage pour la séparation et la récupération des

métaux non ferreux dissous.

Il faut comprendre que l'invention concerne uniquement les mattes sulfurées d'un type comprenant de 5 % à 60 % de fer, de 15 à 40 % de soufre, avec une certaine quantité de cuivre, de cobalt et de nickel et dans certains cas d'autres métaux de base comme le zinc ainsi que des métaux non ferreux insolubles comme

les métaux du groupe du Dlatine, l'or et l'argent.

Le terme métaux non ferreux insolubles comprend ceux qui se dissolvent effectivement mais qui se séparent immédiatement par précipitation étant donné leur faible solubilité. Le plomb serait un métal non ferreux de ce genre. Ces mattes sulfurées peuvent être produites

par différents procédés mais celles qui sont particu-

lièrement intéressantes sont les mattes sulfurées produites à partir d'une opération de nettoyage du laitier faisant intervenir l'addition de sulfurants (comme la pyrite ou des matières analogues) et d'agents réducteurs (comme le charbon ou le coke) à un laitier afin d'en récupérer les valeurs métalliques qui seraient autrement perdues. L'autre origine des matériaux relevant de la portée générale indiquée ci-dessus est celle de ceux qui sont produits à la suite du traitement d'un concentré de flottation dans un four à réverbère, un four à vaporisation instantanée, un four électrique, etc, mais o une fraction substantielle du fer n'a pas été

retirée par une opération ultérieure de transformation.

L'invention a pour objet de fournir un procédé de traitement de telles mattes sulfurées (telles qu'ici définies) permettant d'effectuer une étape fondamentale de séparation simultanément avec le lessivage des métaux non ferreux à partir de ces mattes et o le fer est séparé des métaux non ferreux solubles au moins dans une large mesure tandis que la consommation d'acide est limitée et que le surplus de soufre reste surtout

sous forme élémentaire dans le résidu de lessivage.

Selon l'invention, il est fourni un Procédé de traitement des mattes sulfurées comprenant entre 5 et % de fer, entre 15 et 40 % de soufre avec des métaux non ferreux impliquant de mettre en contact la matte sulfurée finement broyée avec une solution de lessivage comportant au moins la quantité stoechiométrique de sulfate disponible nécessaire pour dissoudre tous les métaux non ferreux solubles dans la matte, le lessivage étant effectué à une température comprise entre 70 et 1200C et avec une pression partielle d'oxygène de KPa à 1 000 Kpa, le lessivage étant poursuivi pendant une durée suffisante pour permettre au fer dissous dans la liqueur de lessivage de se séparer par précipitation et d'être remplacé par des métaux non ferreux solubles jusqu'au moment o presque tous les métaux non ferreux

solubles sont dissous.

Les conditions de lessivage préférées seraient celles qui assurent que la quantité d'acide sulfurique présente dans la solution de lessivage soit choisie de manière telle qu'il reste une concentration d'acide sulfurique comprise entre 2,5 et 15 g par litre lorsque presque tous les métaux non ferreux solubles ont été dissous, auquel cas d'environ 1 à 5 g par litre de fer dissous peuvent être présents dans la solution de lessivage; que la pression partielle d'oxygène soit comprise entre 200 et 500 KPa; et que la température à laquelle le lessivage s'effectue soit comprise entre

et 100 C.

On comprendra que dans le procédé décrit ci-dessus, presque tous les métaux non ferreux solubles (à savoir le cuivre, le cobalt, le nickel et le zinc en particulier) sont dissous simultanément avec le fer qui se précipite pour être remplacé par d'autres métaux non ferreux jusqu'à ce qu'ils soient pratiquement complètement dissous. Les conditions du lessivage sont - de préférence choisies ou ajustées de manière que se forme un précipité de fer facilement filtrable et, en particulier, un précipité de fer du type connu sous le nom de goethite. De cette manière, seule une quantité limitée d'acide est consommée et le surplus de soufre dans la matte est pratiquement transformé en la forme élémentaire. On obtient une séparation basique simultanée entre la grande quantité de fer et de soufre présente dans la matte sulfurée et les métaux non ferreux solubles. Il restera comme résidu les métaux non ferreux insolubles qui étaient éventuellement présents dans la matte sulfurée d'origine avec le soufre élémentaire et le

précipité de fer à la fin de l'étape de lessivage.

Lorsque le cycle de lessivage est terminé, les liquides et les solides peuvent être séparés par n'importe quel moyen approprié et le liquide soumis à une oxydation et à une neutralisation en utilisant une base appropriée comme la chaux, le calcaire, l'hydroxyde de sodium ou le carbonate de calcium pour réaliser un retrait de la petite quantité de fer résiduel et ainsi ne laisser pratiquement que les métaux non ferreux dans la liqueur de lessivage. Cette liqueur de lessivage peut alors être traitée par n'importe quel procédé approprié pour séparer et récupérer les divers métaux non ferreux. Il faut noter que le procédé de l'invention en particulier est utile pour récupérer le cobalt à partir de certains types de laitiers oi1 il aurait Du autrement être perdu. Simultanément on récupère le

cuivre et le nickel. Ainsi, le procédé est narticulière-

ment intéressant pour le traitement des mattes sulfurées o le nickel sulfurique, le cuivre sulfurique et le cobalt sulfurique sont présents en proportions

appréciables en plus du fer.

Un autre caractère de l'invention est que le résidu insoluble contenant les métaux insolubles, le précipité de fer et le soufre peut être traité plus avant en utilisant une technologie connue pour récupérer les métaux insolubles sous une forme plus concentrée que dans la matte d'origine, et le soufre élémentaire sous une forme qui est soit directement vendable, soit

susceptible d'être stockée sous une forme inoffensive.

Pour réaliser l'invention, on broie le matériau à une taille appropriée puis on le met en contact, à une densité de pulpe appropriée, avec la solution de lessivage en présence d'oxygène. Initialement, le fer présent dans le matériau sulfurique se lessivera avec les métaux non ferreux et, lorsque la teneur en acide de la liqueur de lessivage aura ainsi suffisamment décru, il apparaîtra 1 une situation choisie et telle qu'il se produira une précipitation du fer à partir de la solution sous une forme facilement séparable comme la goethite. Le sulfate présent sous forme d'acide sulfurique, et celui qui est libéré à partir du fer lorsqu'il se précipite, continuera à lessiver le matériau non ferreux jusqu'au moment o pratiquement tout le sulfate aura été consommé Dar les

matériaux non ferreux, le lessivage s'arrêtant alors.

Si un excès de sulfate disponible est initialement présent, le résultat sera qu'une quantité augmentée correspondante de fer et/ou d'acide sera présente dans la liqueur de lessivage à la fin du processus de lessivage. Lorsque des métaux du groupe du platine (par exemple le platine, le palladium, le ruthénium, le rhodium, l'osmium et l'iridium), l'or ou l'argent sont présents, ils ne se lessiveront généralement pas et resteront dans le résidu et pourront être récupérés à partir de celui-ci par n'importe quelle technique appropriée. Afin de mieux décrire l'invention, on exposera maintenant quelques éléments théoriques de base (dans la

mesure o la demanderesse les comprend à l'heure actuelle).

Lorsqu'on dissout une matte sulfurée contenant du fer soluble et des métaux non ferreux solubles, dans l'acide sulfurique aqueux seul, une dissolution non oxydante peut se produire comme suit:

MS + H2SO4 MSO4+ H2S (1)

o M = fer, nickel, cuivre, cobalt, etc. Si la solution de lessivage acide aqueuse utilisée contient des ions ferriques dissous en solution, ceux-ci peuvent également produire une dissolution oxydante du matériau (outre la dissolution non oxydante selon la réaction (1)) qui donne du soufre élémentaire comme suit: MS + Fe2(SQ4)3 - MSO4 + 2FeSO4 + S (2) 4 42

o M est tel que défini ci-dessus.

Les ions ferriques oxyderont également tout H2S éventuellement produit de façon non oxydante par l'équation (1) pour former du soufre élémentaire comme suit: H2S + Fe2(S04)3 2FeSO4 + H2SO4 + S (3) Si de l'oxygène élémentaire dissous est également présent, alors les ions ferreux produits dans les réactions des équations (1), (2) ou (3) seront oxydés en leur état ferrique, comme suit: 2FeSO + 2 + H2SO Fe2(S04)3 + HO (4)

4 202 2 4 ( S 04)3 2

On peut s'arranger pour que les réactions des équations (1) à (4) se déroulent simultanément et l'acide est consommé avec pour résultat que la concentration d'acide sulfurique diminue. Lorsque la concentration d'acide diminue jusqu'à une valeur suffisamment basse, une hydrolyse et une précipitation de l'espace ferrique peuvent intervenir pour produire divers types de précipites de fer. Ainsi, on peut choisir des conditions telles que se forme un précipité de type goethite prédominant comme suit: Fe2 (SO4>3 + 4H23 2FeOOH + 3H2S04 (5) Si la quantité molaire totale de sulfate disponible initialement présente dans la solution de lessivage est au moins égale à la quantité molaire totale de métaux non ferreux devant être dissous, alors on peut laisser les réactions des équations (1) à (5) se dérouler simultané- ment jusqu'à ce que reuque tous les métaux non ferreux solubles se soient dissous, et que la concentration finale de fer dissous dans la solution de lessivage ait été réduite à une valeur relativement basse. On peut alors transformer ainsi pratiquement tout le fer sulfurique qui s'est dissous au cours du lessivage en un précipité

de type goethite.

On décrira maintenant une application hypothétique de l'invention, à titre d'exemple, en se référant au dessin joint qui est un schéma de fonctionnement d'une

unité de traitement du métal proposée.

Le matériau sulfurique de départ peut prendre n'importe quelle forme mais sera généralement, comme il apparaîtra aux spécialistes, soit un matériau sulfurique concentré par flottation ou par tout autre procédé

approprié et fondu, soit une matte produite par pyro-

métallurgie comme il est dit ci-dessus. On broie le matériau sulfurique, seulement en cas de demande, à l'étape -f1- pour fournir la taille narticulaire requise

au matériau à lessiver.

Le matériau broyé est mis en contact avec de l'acide sulfurique aqueux contenant par exemple 53 g par litre d'acide sulfurique dans une étape de lessivage,

l'étape -2-, qui s'effectue de préférence à une tempéra-

ture élevée, par exemple 900C, et avec une pression - partielle d'oxygène augmentée. La pression partielle d'oxygène peut être choisie d'après des considérations cinétiques et on a généralement trouvé qu'on a un bon lessivage avec environ 500 KPa. Le choix de la temDérature d'environ 90'C assure que le soufre élémentaire qui est libéré à partir du matériau reste sous forme solide et empêche ainsi le soufre fondu de boucher le matériau broyé. En outre, l'emploi d'une température relativement

aussi faible permet d'utiliser des récipients réaction-

nels revêtus de caoutchoucsordinairesce qui évite ainsi l'investissement élevé de matériaux de rechange coûteux qui peuvent être nécessaires pour des températures

nettement plus élevées.

Comme il a été dit ci-dessus, le processus de lessivage se poursuit jusqu'au moment o presque tous les métaux non ferreux solubles se sont dissous et o presque tout le fer dissous s'est précipité. Naturellement, il est clair que le sulfate disponible dans la solution de lessivage initiale est pratiquement égal à la quantité stoechiométrique nécessaire pour la dissolution des métaux non ferreux solubles dans le matériau sulfurique initial, ou la dépasse légèrement. Ceci est un caractère

important de l'invention.

Il faut souligner que si la réaction de l'équation (1) se déroule plus rapidement que celle de l'équation (3), la concentration d'H 2S dans le réacteur peut augmenter jusqu'au point o il se forme un mélange explosif d'H2S et d'oxygène et o une explosion peut se produire. Cette difficulté potentielle se présentera plus vraisemblablement si le processus de lessivage est effectué de façon discontinue que s'il l'est de façon continue. Le problème peut être résolu lorsque le lessivage est effectué de façon discontinue: (i) en parsemant la solution acide avec du fer (par exemple en redissolvant une partie du précipité de fer produit au cours du procédé dans la solution de lessivage introduite) pour s'assurer que les réactions des équations (4) et (3) procèdent plus rapidement que la réaction (1), et/ou (ii) en ajoutant le matériau sulfurique à la solution acide lentement de manière contrôlée, là encore de manière que l'on puisse laisser les réactions des équations (4) et (3) se dérouler plus rapidement que la réaction (1). Dans un système à lessivage continu, tant le matériau sulfurique que la solution de lessivage acide seront ajoutés de façon indépendante à des rythmes contrôlés à un volume relativement important de solution de lessivage contenant déjà suffisamment de fer dissous pour qu'on puisse s'arranger pour que les réactions des équations (4) et (3) se déroulent plus rapidement que celles de l'équation (1) et pour qu'on évite les mélanges explosifs d'H2S et d'O Un caractère important de l'invention est le fait

que le fer dissous se sépare de la solution par précipi-

tation au cours du lessivage. Il est important que le précipité de fer soit d'une nature telle qu'il puisse être séparé de la solution de lessivage (par exemple par floculation suivie par une décantation-ou une filtration et qu'il puisse alors être lavé nar un procédé approprié pour réduire les pertes de valeur en métal à des niveaux acceptables. On a trouvé que, parmi d'autres, les variables suivantes peuvent avoir une influence sur la nature physique du précipité: Vitesse de précipitation, température, concentration d'ions ferriques, concentration totale d'ion sulfate et conditions de cisaillement induites

par le mode de mélange mécanique utilisé.

Ces variables peuvent être choisies et contrôlées d'une manière telle qu'on puisse produire un précipité de fer avec de bonnes caractéristiques de déshydratation

et de lavage.

La densité de la pulpe peut être choisie selon les besoins du processus de lessivage et dépend 1 1 généralement de la concentration initiale de la solution de lessivage en acide sulfurique, et de la quantité de solides qui doivent être mis en contact avec l'acide pour donner la concentration désirée en ions métalliques non ferreux dans la solution. En général, on a trouvé qu'un raDDort de 10 à 20 % entre les solides et le liquide

est satisfaisant.

On déshydrate la pulpe de lessivage finale de l'étape -2- et on la lave dans l'étaoe -3- en utilisant un procédé approprié. L'un des procédés qui s'est révélé satisfaisant est le suivant: on flocule la pulpe de lessivage (le MIagnaFloc 351 mis sur le marché par Allied Colloids S.A. (Pty) Limited, en république d'Afrique du Sud, s'est révélé approprié) et on permet aux solides floculés de se décanter et de s'épaissir, et on filtre alors la bouillie épaissie (après séparation d'avec la liqueur surnageante). On anplique alors à la surface du tourteau de filtration la solution de lavage qui est légèrement acide pour empêcher la précipitation des métaux de base, afin de déplacer la liqueur de lessivage

résiduelle dans le tourteau et de laver le tourteau.

On peut alors traiter plus avant le tourteau de filtration provenant de l'étape -3- par des procédés connus des spécialistes, pour récupérer les constituants

de valeur qui peuvent y être présents.

Par exemple, le tourteau de filtration peut contenir des valeurs qui ne se sont pas dissoutes dans l'étape -2-, comme les métaux du groupe du platine, ou même une fraction des métaux de base comme le nickel, le cuivre et le cobalt. Le soufre élémentaire qui s'est formé dans l'étape 2- peut également être récupéré si on le désire en utilisant des procédés connus des spécialistes. Le filtrat de l'étape -3- contient génralement une certaine quantité de fer dissous résiduel et un peu d'acide sulfurique. L'acide devra généralement être partiellement neutralisé et le fer retiré dans l'étape -4, avant qu'on puisse appliquer des-procédés pour récupérer

le nickel, le cuivre et le cobalt à partir de la solution.

La neutralisation peut s'effectuer par l'emploi d'un agent neutralisant approprié (par exemple l'hydroxyde de sodium, le carbonate de sodium, le calcaire ou la chaux). Si le pH de la solution est suffisamment élevé, les ions ferriques se sépareront de la solution par précipitation. Les ions ferreux présents peuvent être oxydés en leur état ferrique en utilisant de l'air ou de l'oxygène de manière qu'on puisse les séparer eux aussi de la solution Dar précipitation. Le fer et les autres précipités devront être déshydratés et lavés, et la solution débarrassée de son fer devra alors passer à l'étape -5- pour l'enlèvement et/ou la récupération et/ou le raffinage des métaux de base comme le nickel, le cuivre, le cobalt, le zinc, etc. par des procédés connus des spécialistes (par exemple extraction de solvant, échange d'ions, extraction électrolytique, ou

précipitation sélective).

Le précipité de fer produit dans l'étape -4-

pourrait éventuellement être redissous dans l'acide pénétrant dans l'étape -2-, afin de s'assurer de la présence initiale de fer dissous dans l'étape -2- et de supprimer ainsi la possibilité d'exolosion due à H2S et

02 comme il est dit ci-dessus.

Il faut souligner qu'il peut être possible de réaliser la neutralisation et le retrait du fer, décrits dans l'étape -4-, dans l'étape -2- anrès la fin du

lessivage, ou dans une autre étape entre les étapes -2-

et -3-. Ce faisant, on permettra au fer et aux autres précipités ainsi produits d'être déshydratés et lavés dans l'étape -3- avec la majeure partie des solides présents dans la solution à la fin du processus de lessivage. On décrira maintenant les tests réalisés jusqu'à présent et les extractions qui ont été effectuées, afin de prêciser le fonctionnement de l'invention.

EXEMPLE 1

Dans cet exemple on utilise une matte sulfurée de basse qualité en dosant comme suit: nickel 15,9 %; cuivre 14,0 %; cobalt 1,34 %; fer 41,9 %; et soufre sulfuré 23,4 %. On broie et on pulvérise la matte jusqu'à ce qu'environ 38,3 % passe à travers un tamis de 75 micromètres. On verse 350 g de ce matériau dans un réacteur sous pression contenant 5 litres de solution de

lessivage aqueuse qui contient 40 g/litre d'acide sulfuri-

que. On laisse le lessivage continuer pendant 5 h tout en

mélangeant à 90 C et sous une surpression d'oxygène d'en-

viron 500 kPa.

L'extraction du nickel, du cuivre et du cobalt à partir de la matte, sur la base des dosages finaux de

résidu, est de 96 %; 93,6 % et environ 99 %, respective-

ment. Le tableau 1 indique les modifications de la com-

position de la liqueur de lessivage au cours du lessivage.

TABLEAU 1

Durée Nickel Cuivre Cobalt Fer Total H2S0 min g/l g/l g/l g/l g/1

0 0 O 0 O 40,0 -

4,9 1,6 0,50 7,1 13,2

5,5 4,4 0,55 8,5 5,8

7,0 5,7 0,66 6,9 3,2

8,7 7,2 0,77 4,1 4,0

9,7 8,2 0,83 2,9 5,2

240 10,3 8,5 0,87 2,0 5,8

300 10,8 8,7 0,91 1,1 6,8

EXEMPLE 2

On lessive 350g de matte de basse qualité semblable

à celle qui est décrite dans l'exemple 1 dans des condi-

tions analogues à celles de l'exemple 1 sauf que la solution de lessivage contient initialement 50 g/litre d'acide sul- furique au lieu de 40 g/l d'acide sulfurique comme dans

l'exemple 1. Au bout de 5 heures de lessivage, l'extrac-

tion du nickel, du cuivre et du cobalt à partir de la matte, sur la base des dosages de résidu finaux, est de 99,7 %; 97,4 % et 99,5 % respectivement. La composition finale de la solution de lessivage est nickel 11,3 g/l; cuivre 9,25 g/l,. cobalt 0,93 g/l; Fe2+ 0,8 g/l;

Fe3+ 2,8 g/1; et H2S04 9,4 g/l.

Il est clair que le résultat de la concentration

initiale plus élevée en acide sulfurique n'est pas seule-

ment d'augmenter l'extraction du nickel, du cuivre et du

cobalt à partir de la masse, mais aussi d'élever la con-

centration de fer dissous et d'acide dans la liqueur de

lessivage finale.

EXEMPLE 3

Dans cet exemple, on lessive 350 g de la matte de basse qualité décrite dans l'exemple 1, préalablement broyée jusqu'à ce qu'environ 90 % passe à travers un tamis de 75 micromètres, pendant 6 h dans 5 litres de solution de lessivage aqueuse qui contient 40 g/litre d'acide sulfurique à une température de 900C et avec une surpression d'oxygène d'environ 500 kPa. Le résidu final de lessivage pèse 269,9 g et se dose comme suit: Ni 0,28 %; Cu 1,1 %; Co 0,03 %; Fe 39,9 %; soufre élémentaire 19,1 % et soufre sulfuré 2,9 %. L'extraction du nickel, du cuivre et du cobalt à partir de la matte, sur la base des dosages de résidu finaux, est de 98,6 % 93,9 % et 98,3 %, respectivement. Le tableau 2 indique les changements de composition de la liqueur de lessivage

au cours du lessivage.

TABLEAU 2

EXEMPLE 4

Dans cet exemple on utilise une matte sulfurée de basse qualité en dosant comme suit: nickel 12,0 %; cuivre 9,9 %; cobalt 1,36 %, fer 50,4 %; et soufre sulfuré 24 %. On broie et on pulvérise la matte jusqu'à ce qu'environ 76,7 % passe à travers un tamis de 75 micromètres. On introduit 500 g de ce matériau dans un réacteur sous pression contenant 5 litres de solution de

lessivage aqueuse qui contient 50 g/litre d'acide sulfu-

rique. On laisse le lessivage continuer pendant 6 h à 90 C

et sous une surpression d'oxygène d'environ 500 kPa. L'ex-

traction du nickel, du cuivre et du cobalt à partir de la matte, sur la base du dosage du résidu final, est de 98,3 %; ,2 % et 98,8 %, respectivement. Le tableau 3 indique les changements dans la composition de la liqueur de lessivage au cours du lessivage. Noter en particulier comment le Durée Ni Cu Co Fer Total Fe 2 4 min g/1 g/1i g/i g/l g/1 g/1

0 0 0 0 O O0 40,0

- 5,9 4,3 0,61 10,7 1,7 4,4

6,4 5,1 0,63 10,2 - 1,6

8,1 6,5 0,73 7,1 1,9 3,4

9,6 7,9 0,82 4,6 1,4 4,8

10,4 8,7 0,87 3,4.1,2 5,2

240 11,0 8,9 0,91 2,8 1,2 6,0

300 11,2 8,6 0,13.2,1 0,9 6,4

360 11,7 9,0 0,98 1,9 0,9 6,8

9r% fer total dissous dans la solution augmente jusqu'à un maximum puis diminue jusqu'à une valeur assez faible de 4,5 g/litre au bout d'un temps de lessivage total de 360 minutes. Le fer total dissous en solution représente moins de 10 % du fer présent dans la matte de basse

qualité d'origine. Un lessivage plus long aurait vraisem-

blablement augmenté l'extraction finale du nickel, du cuivre et du cobalt et aurait fait baisser le fer résiduel dissous dans la solution de lessivage. Cet exemple démontre encore comment en lessivant selon les procédés décrits dans l'invention on peut lessiver sélectivement en solution le nickel, le cuivre et le cobalt d'une manière telle que seule une quantité relativement faible de fer reste dissoute dans la liqueur de lessivage a la

fin de la période de lessivage.

TABLEAU 3

Durée Ni Cu Co Fer Total Fe3+ H2S4 min g/l g/l g/i g/l g/i g/l

0 0 0 0 0 0 50,0

4,78 0,29 0,69 21,7 0,7 2,4

5,7 2,81 0,81 15,8 3,2 5,2

8,8 5,5 1,09 10,3 4,3 5,2

240 10,6 7,3 1,22 7,5 3,5 6,8

300 11,7 8,6 1,31 5,8 3,0 7,0

360 11,7 8,5 1,30 4,5 2,7 7,6

18 -

Pour montrer qu'effectivement on peut faire f lo-

culer et décanter les solides finaux qui se composent de résidu de matte non lessivé, de précipité de fer et de soufre élémentaire produit dans l'exemple ci-dessus, on flocule un litre de la bouillie de lessivage finale à une température d'environ 25 C en utilisant 0,5 ml d'une solution à 0,5 % de floculant Magnafloc 351 mis sur le marché en Afrique du Sud par Allied Colloids (S.A.) (Pty) Limited. Le tableau 4 donne le résultat d'une expérience de décantation utilisant la bouillie floculée et effectuée dans un cylindre de mesure de 1 litre. La durée nécessaire

à la bouillie pour se décanter à divers volumes est enre-

gistrée ainsi que la hauteur de la couche de boue à chacun

des instants enregistrés.

TABLEAU 4

Durée Hauteur de boue Volume de boue Sec. cm ml

O 35,0 1000

11,8 31,5 900

22,4 28,0 800

34,7 24,5 700

47,7 21,0 600

61,7 17,5 500

164,8 10,5 300

516,0 7,0 200

900,0 6,3 180

24 76136

Pour montrer la facilité avec laquelle on peut filtrer les solides derésidu finaux produits dans l'exemple

ci-dessus, on procède à deux expériences de filtration.

Dans la première, on filtre la bouillie épaissie floculée produite après avoir décanté la liqueur surnageante claire

dans l'expérience de décantation ci-dessus, à une tempéra-

ture d'environ 250C en utilisant un entonnoir de BUchner.

L'entonnoir de BUchner a un diamètre de 11,5 cm, et on

utilise un papier filtre Watman 351 et un vide de 73,3 kPa.

La filtration prend moins de 8 secondes et on obtient un tourteau de filtration pesant 143 g à l'état humide et 97,6 g à l'état sec avec une épaisseur d'environ il mm. Il est clair que les solides floculés sont filtrés extrêmement rapidement. Dans la seconde expérience de filtration, on filtre 600 ml de la solution de lessivage finale dans l'appareil décrit ci-dessus sans floculation ni décantation antérieure des solides. Le tableau 5 présente les résultats

de l'expérience de filtration et indique la durée néces-

saire pour recueillir diverses quantités de filtrat clair dans un cylindre de mesure situé en-dessous de l'entonnoir de BUchner. La surface du tourteau semble être déshydratée au bout de 105,2 secondes. Le tourteau de filtration final pèse 76 g'à l'état humide et 51,2 g à l'état sec et a une épaisseur d'environ 6 mm. Il est clair que les solides de lessivage finaux produits dans cet exemple présentent de

bonnes caractéristiques de filtration même sans flocula-

tion ni épaississement antérieurs. Dans les deux expé-

riences de filtration ci-dessus, la solution de lavage versée à la surface du tourteau déshydraté passe facilement

à travers le tourteau.

TABLEAU 5

EXEMPLE 5

Dans cet exemple, on utilise un dosage de matte de basse qualité comme suit: nickel 21,1 %; cuivre 21,9 %;

cobalt 1,42 %; fer 31,9 % et soufre sulfuré 21,3 %, préala-

blement broyée jusqu'à ce qu'environ 38,3 % passe à travers un tamis de 75 micromètres. On ajoute 350 g de cette matte

à 5 litres de solution de lessivage qui contient initiale-

ment 65 g par litre d'acide sulfurique. On laisse la matte se lessiver pendant 5 h à 100 C avec une surpression d'oxygène de 750 kPa. L'extraction du nickel, du cuivre et du cobalt, sur la base des dosages de résidu finaux, et de 97,6 %; 98,5 % et 99,1 %, respectivement, et la liqueur de lessivage finale a la composition nickel 14,8g/1, cuivre 14,9 g/l, cobalt 0,99 g/l, Fe2+ 0,8 g/l, Fe3+ 3,7g/1,

et H2S04 12 g/l.

EXEMPLE 6

Dans cet exemple on mélange des concentrés de flottation de qualités élevée et basse provenant du même Durée Volume de Filtrat Sec. ml

,8 100

24,8 200

,1 300

59,3 400

82,1 500

,2 565

circuit de flottation, dans un rapport de 4 à 1 pour simuler la composition d'un concentré de flottation collective. Ce concentré se dose comme suit: nickel 4,2 %;

cuivre 2,3 %; cobalt 0,22 %; fer 43,3 % et soufre sul-

furé environ 34,2 %. On fait fondre 1 kg de ce concentré avec 8,9 g de chaux à 1450 C pour donner 760,2 g de matte qui se dose comme suit: nickel 5,3 %; cuivre 3 %; cobalt 0,28 % et fer 53,7 %; et 117,1 g de laitier qui se dose comme suit: nickel 0,4 %; cuivre 0,2 %; cobalt 0,03 % et fer 4,96 %. Ainsi il y a eu une perte totale de poids au cours de la fusion de 131,6 g, qui peut très probablement être attribuée au soufre labile qui a été retiré. On broie et on pulvérise très fin la matte fondue et on lessive 706,6 g de la matte pulvérisée pendant 6 h dans 5 1 de solution de lessivage qui contient g/l d'acide sulfurique à une température de 90 C et

avec une pression partielle d'oxygène d'environ 500 kPa.

L'extraction du nickel, du cuivre et du cobalt, sur la base des dosages finaux de résidu de lessivage, est de 94,2 %; 96,2 %; et 90,8 %, respectivement, et la liqueur de lessivage finale a la composition suivante: nickel 8,56 g/1; cuivre 4,3 g/l; cobalt 0,4 g/l;

fer total 10,6 g/l; et H2S04 7,2 g/l.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Procédé de traitement des mattes sulfurées ayant entre 5 % et 60 % de fer, entre 15 % et 40 % de soufre avec des métaux non ferreux impliquant de mettre en contact la matte sulfurée finement broyée avec une solution de lessivage contenant au moins la quantité stoechiométrique de sulfate disponible nécessaire pour dissoudre tous les métaux non ferreux solubles dans la

matte, le lessivage s'effectuant à une température com-

prise entre 70 et 1200C et avec une pression partielle

d'oxygène de 50 kPa à 1000 kPa, le lessivage étant pour-

suivi pendant une durée suffisante pour permettre au fer dissous dans la liqueur de lessivage de se séparer par précipitation et d'être remplacé par des métaux non ferreux solubles jusqu'au moment o presque tous les

métaux non ferreux solubles sont dissous.

2. Procédé selon la revendication 1 oZ la quan-

tité d'acide sulfurique présente dans la solution de les-

sivage est choisie de manière qu'il reste une concentra-

tion d'acide sulfurique comprise entre 2,5 et 15 g/l lorsque tous les métaux non ferreux solubles ont été dissous, auquel cas entre 1,0 et 5,0 g/l de fer dissous

seront en solution.

3. Procédé tel que revendiqué dans l'une

des revendications 1 et 2 o la pression partielle

d'oxygène est comprise entre 200 et 500 kPa.

4. Procédé tel que revendiqué dans l'une des

revendications 1 à 3, o la température de la solution de

lessivage est comprise entre 900C et 1000C.

5. Procédé tel que revendiqué dans l'une des

revendications précédentes o le matériau sulfuré contient,

outre le fer et le soufre, des quantités appréciables de

cuivre, de cobalt et de nickel.

6. Procédé tel que revendiqué dans l'une des

revendications précédentes ot le matériau sulfuré contient

des métaux du groupe du platine, de l'or et de l'argent qui sont insolubles et qui restent ainsi dans le résidu de lessivage.

7. Procédé tel que revendiqué dans l'une des

revendications 1 à 6 o les métaux insolubles ou le soufre

requis sont séparés et récupérés à partir du résidu de lessivage.

8. Procédé tel que revendiqué dans l'une des

revendications I à 7 o le fer résiduel en solution à la

fin de l'étape de lessivage est retiré par oxydation

et neutralisation.

9. Procédé tel que revendiqué dans l'une des

revendications 1 à 8 o les métaux non ferreux dissous

sont séparés les uns des autres et récupérés par des

procédés appropriés.

10. Procédé tel que revendiqué dans la revendi-

cation 1 et pratiquement tel qu'ici décrit ou donné en

exemple.