FR2513268A1 - Procede d'extraction selective de metaux a partir de solutions de lixiviation et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION SE RAPPORTE A UN PROCEDE D'EXTRACTION DES SOLUTIONS DE LIXIVIATION ET A UN DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE. L'INVENTION EST CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'UN ESPACE 5 SOUMIS A L'ACTION D'UN CHAMP ELECTRIQUE CONTINU EST DIVISE EN UNE ZONE ANODIQUE 6 ET UNE ZONE CATHODIQUE 7 PAR LESQUELLES ON FAIT PASSER SIMULTANEMENT LES SOLUTIONS A TRAITER, EN MAINTENANT DANS LA ZONE CATHODIQUE UN PH DE LA SOLUTION DANS UN INTERVALLE DE 1 A 14 GRACE A L'APPLICATION D'UN CHAMP ELECTRIQUE ET D'UN CHAMP MAGNETIQUE EXTERIEURS. L'INVENTION PEUT TROUVER APPLICATION DANS L'HYDROMETALLURGIE DE METAUX NON-FERREUX.

Description

La présente invention concerne les procédés d'extraction de métaux à partir de solutions aqueuses, et plus précisément, un procédé d'extraction sélective de métaux à partir de solutions de lixiviation et un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé.

L'invention peut être utilisée de la manière la plus efficace dans l'hydrométallurgie de métaux non ferreux pour 1'extraction de métaux non ferreux, de métaux rares ou nobles et d'éléments des terres rares à partir de solutions de lixiviation naturelle ou artificielle.

L'invention peut également être utilisée pour l'obtention d'hydroxydes de métaux, pour une coprécipitation de plusieurs hydroxydes à un pH strictement contré du milieu, sans utilisation d'alcalis en tant que réactifs, pour 1'extraction de métaux contenus dans les eaux des ateliers de gravure chimique, pour l'épuration complexe des eaux usées dans la métallurgie de métaux non ferreux et dans la sidérurgie, ainsi que pour ltépuration de l'eau provenant de toute autre source.

En outre, il existe une catégorie de corps minéralisés contenant des quantités considérables de composants utiles ne pouvant être extraits que par lixiviation.

Des solutions de lixiviation contiennent de l'or, du fer, du cuivre, du zinc, du cadmium et autres métaux.

La concentration en métaux des solutions de lixiviation peut varier entre quelques fractions de gramme par litre et 20-30 g/l. Ces solutions contiennent normalement des particules de silice en suspension, alors que la concentration d'acides harmiques est relativement faible.

Parmi les solutions de lixiviation naturelle ou artificielle on peut indiquer les eaux usées des ateliers de galvanisation et de gravure chimique, les eaux usées des entreprises de la métallurgie de métaux non ferreux et en particulier de celles d'enrichissement.

Les quantités totales de solutions de lixiviation croissent sans cesse depuis ces dernières années du fait qu'on est obligé de traiter des corps minéralisés dont le traitement par les procédés hydrométallurgiques traditionnels devient non rentable, ou de traiter des sousproduits variés.

On connaît généralement un procédé d'extraction par électrolyse des métaux non ferreux à partir de solutions concentrées de ces métaux.

Ce procédé est réalisé dans un réacteur renfermant une anode et une cathode. Un champ électrique continu agissant dans le réacteur provoque une précipitation du métal non ferreux sur la cathode.

I1 existe un grand nombre de solutions de lixiviation dont la teneur en métaux est relativement faible et dont la conductibilité électrique est mauvaise, et les dépenses d'énergie électrique pour la réalisation du procédé d'électrolyse sont importantes . De ce fait, l'extraction de métaux par électrolyse à partir de ces solutions est économiquement désavantageuse.

On connaît également dans l'industrie un procédé d'extraction du cuivre à partir de solutions de lixiviation par sa précipitation sur un scrap (déchet) de fer utilisé comme métal précipitateur.

Ce procédé de précipitation est réalisé dans des réacteurs dotés d'un faux-fond sur lequel est disposé le dechetde fer.

Le réacteur peut être réalisé sous forme d'un chenal droit ou en zigzag, d'un tambour tournant ou d'un récipient conique.

Le procédé est réalisé comme suit.

Une solution de lixiviation amenée depuis un décanteur dégrossisseur s'écoule par gravité à travers le réacteur. Par suite de l'interaction avec le déchet de fer le cuivre se précipite de la solution sous forme de cuivre cémenté, alors que le fer passe en solution.

Le procédé de précipitation par cémentation se base sur la différencie des valeurs des potentiels normaux du cuivre et du métal précipitateur. Selon une série de tensions, tout métal d'un potentiel électrique plus négatif que celui du cuivre est capable de le déplacer de la solution.

Au point de vue chimique, le procédé de précipitation du cuivre est décrit par l'équation suivante

Le déchet: de fer est le plus utilisé en tant que précipitateur. Dans les conditions réelles, il peut se produire les réactions suivantes au cours de précipitation, en plus de la précipitation du cuivre

Ces réactions non seulement diminuent le rendement de l'extraction du cuivre, mais aussi conduisent à ce que la consommation du précipitateur dépasse nettement la quantité théoriquement nécessaire (0,874 kg de fer par 1 tonne de cuivre).

Au fur et à mesure du déroulement des réactions, la concentration d'acide libre diminue et, lorsque le pH est de 2,5 à 4,0 il se crée les conditions pour l'hydrolyse des sels du fer et de l'aluminium trivalents normalement contenus dans les eaux de mine

Les produits insolubles qui se forment provoquent des difficultés supplémentaires de caractère cinétique lors de la précipitation.

La vitesse de précipitation du cuivre et les propriétés du précipité obtenu dépendent surtout de la composition de la solution, de la nature du précipitateur, de la température et du régime hydrodynamique. Par exemple, une augmentation de la teneur en cuivre de la solution provoque une accélération de la précipitation et lorsque la teneur en cuivre atteint une valeur très élevée (20 g/l), on obtient un dépôt très compact difficile à séparer du déchet.

Quant aux installations de précipitation, leur construction est déterminée par le temps de contact des réactifs, par la vitesse d'amenée de la solution et le volume du réacteur par unité de quantité de cuivre à extraire. Les valeurs de ces paramètres sont en rapport avec la teneur en cuivre de la solution à traiter. Le volume du réacteur par unité de métal à obtenir est d'une importance primordiale. Pour une bonne agitation de la solution, il est préférable de maintenir une vitesse d'écoulement relativement élevée pour un temps de contact suffisant. I1 existe deux types d'installations d'extraction de cuivre par procédé de précipitation : au réacteur droit et au réacteur en zigzag. Ces derniers sont moins encombrants et moins chers en utilisation, mais il y est plus difficile d'augmenter, en cas de besoin, le volume de solution à traiter.

Parmi les avantages du procédé de précipitation on peut citer la simplicité de construction des installations et les faibles frais d'investissement et d'entretien.

Toutefois, la précipitation du cuivre est effectuée presque exclusivement à l'aide du déchet de fer. 11 est relativement cher et n'est pas toujours facile à se procurer. Les déchets de tues de fer portent des revêtements variés et, avant d'être utilisés, ils nécessitent le découpage, le recuit et d'autres opérations de préparation, ce qui augmente leur cotit. En outre, lorsque les solutions à traiter sont des produits de lixiviation des minerais arsénieux, il existe le danger de dégagement de l'arsine extrêmement toxique, selon la réaction suivante

Un dégagement plus intense de l'arsine se produira dans le cas où le déchet de fer est contaminé d'aluminium

Le rendement de l'extraction est diminué par la présence du fer trivalent.On est, de ce fait, obligé de réduire le fer trivalent en fer bivalent à l'aide de la pyrrotine Fe7S8, ce qui rend le procédé plus coûteux.

En outre, les solutions de lixiviation contiennent, en état dissous, non seulement du cuivre, mais aussi du zinc et d'autres composants utiles. Le procédé de précipitation ne permet d'extraire qu'une partie du cuivre, alors que tous les autres composants sont déversés, après neutralisation, dans des bassins d'eau pour la décantation.

La solution clarifiée contient des quantités considérables de sels minéraux et elle ne peut pas être réutilisée.

Ainsi donc, en cas d'utilisation du procédé de précipitation, une partie du cuivre et la totalité du zinc sont perdues.

On connais bien un procédé d'extraction du cuivre par un procédé d'échange ionique.

Ce procédé est réalisé dans un réacteur doté d'un agitateur. Le réacteur contient de la résine échangeuse d'ions.

Le procédé est réalisé comme suit.

Une certaine quantité de solution de lixiviation est introduite dans le réacteur contenant de la résine échangeuse d'ions. La résine et la solution sont mélangées et le cuivre est capté par la résine.

Puis le précipité solide de résine et de cuivre est séparé de la solution et traité par l'acide sulfurique (H2S04). Le cuivre passe alors en solution acide et la résine est récupérée pour être réutilisée.

Le cuivre contenu dans les solutions ammoniacales est facilement extrait par les résines sulfonées phénol formaldéhydes. Le procédé est réalisé comme suit

où H2R est la résine sulfonée échangeuse de cations.

Ces derniers temps on a obtenu des résines échangeuses d'ions de haute qualité, ce qui permet d'utiliser l'acide sulfurique d'une faible concentration et d'obtenir un taux élevé d'extraction du cuivre.

Grâce au procédé d'échange des ions, la concentration de cuivre dans la solution acide atteint une telle valeur qu'il devient économiquement avantageux de l'extraire par électrolyse.

Toutefois, une partie de la résine est perdue au cours de toutes ces opérations, ce qui augmente le coût du procédé d'extraction du cuivre par échange d'ions.

En outre, on connaît également dans l'industrie d'autres procédés dits d'extraction utilisés pour la récupération du cuivre des solutions de lixiviation.

Ces procédés et les dispositifs pour leur mise en oeuvre sont analogues à ceux décrits plus haut. La seule différence consiste en ce que, au lieu de résines échangeuses d'ions on utilise des agents d'extraction, c'est-à-dire, des liquides organiques insolubles dans l'eau et ionisables. L'échange d'ions se produit dans un diluant organique insoluble dans l'eau. I1 se forme ainsi un système liquide échangeur d'ions pouvant servir de base pour l'organisation des procédés technologiques continus.

L'échange d'ions en liquide présente un nombre d'avantages. Tandis que certains procédés tels que le broyage, par exemple, sont effectués dans un seul but déterminé, l'échange d'ions en liquide peut être employé dans un seul ou dans plusieurs buts, et notamment
1) passage du métal à récupérer de la solution de lixiviation à une autre solution plus facile à traiter;
2) concentration du métal de valeur à récupérer d'une solution diluée après lixiviation et sa séparation dans une autre solution;
3) séparation du métal de valeur à récupérer et des impuretés par extraction sélective du métal ou des impuretés;
4) séparation des composants de valeur à récupérer des solutions de lixiviation par extraction sélective ou réextraction d'un ou de plusieurs éléments à partir d'une phase organique;;
5) obtention du produit désiré directement par réextraction, ce qui permet de se passer d'un traitement ultérieur,
On a élaboré pour ce procédé une technologie de traitement des solutions de lixiviation acides par électrolyse-extraction. Comme agents d'extraction on a choisi des acides monocarboxyliques de la série aliphatique.

Ils sont bien accessibles, moins chers et peuvent être utilisés à une échelle illimitée. Les composants des solutions ont été extraits sous forme d'hydroxyde.

Toutefois, les procédés dits d'extraction ne sont pas largement employés à cause des volumes importants de solutions de lixiviation à traiter, ce qui nécessite de très grands volumes d'extraits et des aires productives importantes.

On connaît dans l'industrie des procédés d'extraction de l'or des minerais aurifères.

Le procédé principal de traitement métallurgique des minerais et concentrés aurifères est actuellement son traitement par cyanuration basé sur la lixiviation sélective de l'or par des solutions faibles de cyanures alcalins.

Le traitement par cyanuration peut être concurrencé, tant au point de vue économique qu'au point de vue de la sécurité du travail, par un procédé de lixiviation par des solutions acides de thio-urée.

Outre le traitement des solutions de lixiviation artificielle constituant la source principale de la production de l'or dans le monde, le traitement des solutions de lixiviation naturelle des minerais aurifères, et en particulier, des minerais de cuivre-zinc, présente également un intérêt.

Ce procédé d'extraction est réalisé dans un réacteur, où l'on verse les réactifs.

Le passage de l'or du minerai à l'état dissous est obligatoirement suivi de sa concentration; par exemple, dans le procédé de cyanuration classique on a recours à la cémentation de l'or sur zinc en poudre. Toutefois, les progrès réalisés ces derniers temps par la technologie de sorption-extraction permettent d'envisager lEfficacité des procédés d'extraction, de sorption, et d'échange d'ions dans l'hydrométallurgie de l'or.

Dans les conditions de traitement continu de grands volumes de solutions aurifères, ce sont les charbons activés et les résines échangeuses d'ions qui constituent des agents de sorption d'or les plus efficaces.

Les charbons activés sont capables de capter l'or par sorption non seulement à partir des solutions cyanurées, mais aussi à partir des solutions acides. La possibilité de l'utilisation des schistes charbonneux d'une activité superficielle élevée comme agents précipitateurs de l'or est également intéressante.

L'extraction de l'or par sorption à l'aide des charbons activés se caractérise, cependant, par une faible capacité de sorption des métaux nobles, par une faible résistance mécanique de l'agent sorbant et, par conséquent, par des pertes importantes de celui-ci, par la nécessité de charger à la fois une grande quantité de charbons dans le réacteur et par l'absence de désorbants simples et peu coûteux pour la séparation de l'or et des charbons.

Comparées aux charbons activés, les résines échangeuses d'ions synthétiques ont une capacité de sorption et une résistance mécanique plus élevées et peuvent être réutilisées plusieurs fois.

On connaît également des procédés industriels d'extraction du zinc à partir de ses solutions.

Le principal procédé hydrométallurgique de production du zinc est celui d'électrolyse de ses solutions acides obtenues au cours de traitement des minerais et des pulpes de zinc par l'acide sulfurique. On produit actuellement par ce procédé près de 45% de la production mondiale du zinc.

L'électrolyse est économiquement avantageuse pour le traitement des solutions d'une concentration de zinc d'au moins 20 g/l et d'une acidité de 3 à 15%. L'extraction du zinc des solutions diluées (des eaux de mine) exige d'augmenter de plus de 2 fois les dépenses de l'énergie électrique par unité de métal.

Le dispositif pour l'extraction du zinc par électrolyse est analogue au dispositif d'extraction de cuivre décrit plus haut.

L'extraction du zinc à partir des solutions diluées de lixiviation naturelle et artificielle est réalisée par les mêmes procédés que ceux utilisés pour l'extraction du cuivre.

Par exemple, le procédé d'échange d'ions est utilisé pour l'extraction du zinc à partir des déchets résultant des fabrications de tissus et de la pAte chimique. La concentration de zinc dans ces solutions est de l'ordre de 1 g/l, ce qui correspond à la teneur en zinc des eaux de mine . L'extraction du zinc se fait par sorption par une résine échangeuse de cations du type polystyrène à groupes sulfonés actifs

Après la désorption du zinc on obtient une solution contenant 12 à 14% de sulfate de zinc et 8% de
H2S04 en excès. Une telle solution est déjà avantageuse pour un traitement électrique.

On connais un procédé d'épuration de l'eau (brevet de France NO 2 148 730 du 26 Février 1973) contenant des ions de métaux. Selon ce procédé, les métaux sont extraits sous forme d'oxydes, d'hydroxydes et de sulfures.

Le procédé est réalisé dans un réacteur comportant une cathode et une anode et dont l'espace interélectrode est rempli de charbon activé. Comme, selon ce procédé, l'anode n'est pas déparée de la cathode, les produits cathodiques et anodiques sont mélangés, ce qui empêche une extraction sélective et conduit à des dépenses d'énergie importantes.

Le dispositif pour la réalisation de ce procédé est essentiellement un réacteur comportant une cathode et une anode. L'espace entre la cathode et l'anode est rempli de charbon activé. Le fond de la cathode est percé de trous dont le diamètre est inférieur à la grandeur des particules de charbon activé, de sorte que ces trous ne laissent passer que les oxydes, les hydroxydes et les sulfures de métaux qui se précipitent dans un décanteur spécial.

Ce dispositif ne permet pas, cependant, de réaliser une extraction sélective de métaux à partir des solutions.

Du fait que la cathode n'est pas isolée de l'anode, il se produit un mélange intense des produits se formant sur la cathode et l'anode. Ces produits ne se précipitent pas pendant un temps prolongé et sont contaminés par le charbon activé dont les pertes sont importantes. D'autre part, les gaz se dégageant pendant le fonctionnement du dispositif s'échappent dans l'atmosphère et se perdent.

Dans ce dispositif le courant de liquide est dirigé vers le bas, ce qui provoque le compactage du précipité sur le fond du dispositif, la résistance hydrodynamique du dispositif augmentant et son rendement diminuant, alors que les dépenses d'énergie augmentent. I1 en résulte que le dispositif ne r'adapte pas à la technologie d'extraction sélective de métaux à partir des solutions de lixiviation, selon laquelle des produits secondaires utiles doivent être obtenus avec de faibles dépenses d'énergie.

Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients précités.

Dans le cadre de l'invention on s'est proposé de créer un procédé d'extraction sélective de métaux à partir des solutions de lixiviation et un dispositif pour le réaliser qui permettraient d'extraire successivement dans un même dispositif les différents métaux en fonction de leur pH de formation d'hydroxydes, en obtenant ainsi des produits secondaires utiles et de l'eau pure, ainsi que d'extraire les métaux de manière à supprimer les déchets de production et de réduire les dépenses d'énergie.

Le but visé est atteint par le fait que dans le procédé d'extraction sélective de métaux à partir des solutions de lixiviation, selon l'invention, l'espace dans lequel agit un champ électrique continu est divisé en une zone anodique et en une zone cathodique par lesquelles on fait passer simultanément les solutions à traiter, et que dans la zone cathodique on maintient un pH de la solution entre 1 et 14 par application d'un champ électrique extérieur et d'un champ magnétique et grâce à un choix convenable de la vitesse d'amenée de la solution et de la vitesse de variation du pH de la solution, de manière à créer des conditions pour la séparation sélective d'oxydes et d'hydroxydes de différents métaux à un pH de précipitation correspondant compris dans les limites indiquées.

Dans le procédé d'extraction sélective de métaux à partir des solutions, selon l'invention, prévoyant l'application d'un champ électrique à l'espace inter- électrodes, il n'est pas besoin de remplir l'espace interélectrodes de charbon activé, pour atteindre les buts visés. Dans le procédé choisi comme antériorité le charbon activé sert d'électrode dispersée grâce à laquelle on obtient un rendement en courant supérieur à 100% Mais en même temps la présence du charbon dans l'espace interélectrodes rend le procédé mal adapté aux besoins de la technologie industrielle et inutilisable pour les solutions concentrées.

Le procédé selon l'invention, diffère essentiellement de l'antériorité en ce que le but visé est atteint non pas grâce à l'emploi de charbon activé comme un milieu matériel spécial de la zone cathodique, mais -grâce à l'emploi d'un milieu dispersé sse formant pendant le dégagement des métaux sous forme d'hydroxydes.

La limite supérieure du pH à 14 a été choisie pour la raison que, tant que le pH ne dépasse pas 14, tous les métaux contenus dans les solutions de lixiviation passent à l'état d'hydroxydes. Des solutions de lixiviation dont le pH est inférieur à 1 ne sont pas connues. Pour atteindre le but visé il ne suffit pas de maintenir le pH dans un certain intervalle de valeurs. A cet effet, il faut choisir une telle vitesse d'amenée des solutions à la zone cathodique et, séparément, à la zone anodique, et de tels champs extérieurs que, pour une porosité donnée du diaphragme, il se produise le passage forcé du catholyte à la zone anodique par les pores du diaphragme sous l'action de la pression la plus élevée dans la zone cathodique.En même temps l'amenée de la solution à la zone anodique doit se faire à une vitesse telle que l'anolyte ne passe pas dans la zone cathodique et que, d'autre part, la diminution de la conductibilité électrique dans la zone anodique soit compensée par l'infiltration dans cette zone du catholyte sous l'effet de la surpression dans la zone cathodique. Un choix convenable des vitesses d'amenée séparée des solutions à la zone anodique et à la zone cathodique, de manière que ces vitesses soient conformes à l'intensité des champs électrique et magnétique extérieurs, permet d'extraire de façon sélective les métaux à partir des solutions aussi bien de faibles que de fortes concentrations, avec un rendement maximal et des dépenses d'énergie minimales. La vitesse de variation du pH et la vitesse de variation de la température dans la zone cathodique constituent alors le critère de l'efficacité du procédé.

Pour réaliser ce procédé on a besoin d'un dispositif spécial permettant de choisir séparément des vitesses d'amenée des solutions à travers la zone anodique et la zone cathodique, ces vitesses étant adaptées à l'intensité des champs électrique et magnétique extérieurs de manière à réduire au minimum les dépenses d'énergie en l'absence de charbon activé dans la zone cathodique du dispositif.

Le dispositif choisi comme antériorité ne permet pas de choisir de telles conditions ni d'atteindre les buts visés.

Etant donné que l'espace cathodique est isolé de l'espace anodique, le dispositif pour réaliser le procédé d'extraction sélective de métaux à partir des solutions de lixiviation fonctionne comme générateur d'hydroxyles dans l'espace cathodique, alors que les hydroxyles se fixent par réaction chimique aux ions de métaux des solutions de lixiviation et formen-t des hydroxydes de métaux difficiles à dissoudre qui se précipitent. Ces hydroxydes en suspension sont passés de façon continue à travers l'espace cathodique, où ils subissent l'action du champ électrique et du champ magnétique extérieurs. Se déplaçant dans le courant de solvant les particules en suspension acquièrent , sous effet du frottement, un potentiel de glissement et obtiennent une charge électrique.

Ces particules macroscopiques chargées subissant pendant leur mouvement l'action du champ électrique et du champ magnétique se déplacent vers les parois du reacteur, ce qui provoque une augmentation de la vitesse d'agitation des particules et leur coagulation.

Ce déplacement de la suspension vers les parois du réacteur est particulièrement intense grâce à la présence dans la solution de quantités importantes de particules de silice présentant une très grande surface, et d'un grand nombre d'ions de fer formant une suspension magnétique qui se coagule sous l'action de champs magnétiques faibles.

En cas d'une concentration importante des particules en suspension dans la solution, la suspension en mouvement, grâce au potentiel de glissement, engendre un champ du milieu lui-même formé par l'ensemble des particules mobiles et du solvant. Ce champ s'additionne aux champs extérieurs de sorte que le mouvement des particules s'effectue dans un champ efficace agissant sur le mouvement du milieu et sur les processus d'échange de charges et de chaleur dans le milieu. I1 en résulte que, grâce aux facteurs indiqués ci-dessus, il se crée des conditions permettant de réduire au minimum la coprécipitation des métaux à la formation d'hydroxydes voisine en ce qui concerne la valeur de pH.

En outre, ces conditions permettent d'effectuer successivement l'extraction sélective des métaux différents conformément à leur pH de formation d'hydroxydes. Dans ce cas, on obtient en même temps des produits secondaires tels qu'hydrogène, oxygène, solution d'acide sulfurique industriel, eau épurée contenant des sulfates facilement solubles.

Ces produits secondaires peuvent être utilisés dans l'industrie pour n'importe quel but, donc, les déchets de la production sont supprimés.

En outre, grâce au fait que la solution de lixiviation à traiter est passée simultanément par la zone anodique et la zone cathodique, on empêche la pénétration de l'anolyte acide dans le catholyte, ce qui diminue les dépenses d'énergie pour l'extraction sélective de métaux.

I1 est avantageux de faire passer la solution de lixiviation simultanément par la zone cathodique et la zone anodique.

Cela conduit à une égalisation du pH dans tout le réacteur. D'autre part, on évacue de la zone anodique l'anolyte acide en excès et l'on évite I'infiltration de l'anolyte dans le catholyte à travers le diaphragme.

Tout cela permet de diminuer les dépenses d'énergie et d'améliorer la sélectivité d'extraction de métaux.

I1 est avantageux de faire passer la solution de lixiviation par la zone cathodique et, en même temps, de faire passer une solution aqueuse de chlorures par la zone anodique.

Il en résulte ce qui suit : premièrement, la conductibilité électrique de la zone anodique augmente; deuxièmement, il se produit à l'anode un dégagement du chlore gazeux qui se dissout partiellement dans l'anolyte avec absorption de chaleur, ce qui permet d'améliorer le régime thermique et d'éviter les pertes de chaleur; troisièmement, on peut utiliser des anodes en charbon ou en graphite qui ne se détruisent pratiquement pas et ont une longue durée de service; quatrièmement, la consommation d'anolyte diminue nettement. Tout cela réduit les dépenses d'énergie et rend le procédé économiquement avantageux.

I1 est encore plus avantageux d'utiliser une solution de sylvinite en qualité de solution aqueuse de chlorures.

I1 en résulte une réduction considérable du coût du procédé et une amélioration de la sélectivité, la sylvinite étant un produit naturel peu coûteux. Lutilisa tion de la solution de sylvinite diminue nettement la consommation d'anolyte, réduit les dépenses d'énergie et augmente la productivité.

I1 est avantageux de faire passer par la zone ano- dique une solution aqueuse de sulfates.

I1 en résulte une augmentation de la conductibilité électrique dans la zone anodique, ce qui diminue les pertes de chaleur, augmente la productivité et diminue les dépenses d'énergie.

I1 est également avantageux d'utiliser une solution de sulfate de sodium en tant que solution aqueuse de sulfates. Le sulfate de sodium est facilement soluble dans 11 eau et, étant le moins cher parmi les sulfates naturels, diminue le coût du procédé d'extraction sélective de métaux à partir des solutions de lixiviation.

Il est avantageux que les solutions à traiter soient soumises à l'action d'un champ électromagnétique.

I1 en résulte que les particules en suspension se déplacent vers les parois du récipient, la coagulation s'accélère, la durée d'achèvement du procédé diminue, ainsi que les dépenses d'énergie, et la productivité du procédé augmente.

I1 est avantageux de remplir la zone cathodique de charbon activé dans le cas, où la solution de lixiviation contient de l'or.

I1 en résulte que l'or est adsorbé par le charbon avant que l'hydroxyde de fer se précipite. Le rendement en courant est alors supérieur à 100% , car les particules de charbon agissent comme une électrode supplémentaire d'une très grande surface.

En outre, le but visé est également atteint par le fait que le dispositif pour l'extraction sélective de métaux à partir des solutions de lixiviation comprenant un réacteur renfermant une cathode et une anode disposées de façon coaxiale, est doté, selon l'invention, d'un collecteur cylindrique disposé dans la partie supérieure du réacteur et doté de raccords et d'ouvertures pour l'introduction et la sortie de la solution de lixiviation et comprenant une chambre supérieure et une chambre inférieure électriquement isolées l'une de l'autre et réalisées de manière que la chambre inférieure comprenne un diaphragme fixé de façon coaxiale entre le cathode et l'anode et divisant l'espace utile du réacteur en une zone cathodique et une zone anodique, un coagulateur électromagnétique destiné à accélérer la formation de la phase solide et communiquant avec une pompe de recirculation et avec le réacteur, et un bloc de mesure de pH du milieu, communiquant avec le coagulateur électromagnétique, avec le réacteur et avec un décanteur relié à la pompe servant à assurer la recirculation du liquide depuis le décanteur vers le réacteur.

Grâce au diaphragme, l'espace cathodique est isolé de l'espace anodique et le dispositif fonctionne comme générateur d'hydroxyles dans 1 'espace cathodique.

En outre, les processus se déroulent séparément dans la zone cathodique et la zone anodique et l'anolyte ne se mélange pas au catholyte. Cela permet de réaliser l'extraction sélective de métaux.

Grâce au fait que l'espace anodique et l'espace cathodique sont isolés l'un de l'autre par le diaphragme, les gaz anodique et cathodique sont recueillis par le collecteur. Ces gaz ne se perdent donc pas et ne polluent pas le milieu ambiant. Ces gaz peuvent être ultérieurement utilisés pour des besoins industriels variés.

Le fait de prévoir le diaphragme isolant l'espace anodique de l'espace cathodique et de prévoir le collecteur permet de choisir de telles vitesses de l'amenée séparée des solutions à la zone anodique et à la zone cathodique et une telle intensité des champs électriques et magnétiques extérieurs que la vitesse de variation du pH est maximale et que les dépenses d'énergie sont minimales.

Le fait de prévoir le coagulateur électromagnétique a pour effet d'accélérer la formation de la phase solide circulant à travers l'espace cathodique, ce qui facilite les processus électrochimiques à la cathode et diminue les dépenses d'énergie.

I1 est avantageux de pratiquer des trous au centre de la chambre supérieure et de la chambre inférieure, pour pouvoir fixer le diaphragme en position coaxiale.

Grâce à cela, l'anode se trouve disposée dans une telle position par rapport à la cathode que la répartition du potentiel électrique est uniforme sur la surface de la cathode. En outre, on évite ainsi des processus secondaires exigeant des dépenses d'énergie électrique supplémentaires.

I1 est avantageux que le diaphragme soit fixé au moyen d'un joint d'étanchéité imperméable à la solution de lixiviation et aux gaz se formant au cours de l'extraction des métaux, dans l'ouverture de la chambre inférieure du collecteur.

On empêche ainsi l'anolyte plus acide de se mélanger au catholyte moins acide, ce qui diminue les dépenses d'énergie et empêche les gaz cathodiques et les gaz anodiques de se mélanger, ce qui permet de collecter des gaz plus purs.

Il est également avantageux que la cathode soit fixée sur la chambre inférieure du collecteur dotée d'une tubulure d'évacuation des gaz de la zone cathodique du rédacteur, et que l'anode soit fixée sur la chambre supérieure du collecteur dotée des tubulures d'admission et de sortie de la solution de lixiviation et d'une tubulure d'évacuation des gaz de la zone anodique du réacteur.

Cela permet de recueillir séparément les gaz provenant de la zone anodique et de la zone cathodique, de récupérer ces gaz pour les besoins industriels et d'éviter la pollution du milieu ambiant.

I1 n'est pas moins avantageux que l'anode soit fixée sur la chambre supérieure par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité, pour empêcher les fuites des gaz anodiques.

Pour pouvoir traiter des solutions de lixiviation à faible concentration de métaux dissous et pour mettre le coagulateur électromagnétique en communication avec le réacteur, il est avantageux de fixer le coagulateur directement sur la partie inférieure du réacteur, pour que le dispositif d'extraction sélective de métaux soit moins encombrant. En outre, cela permet d'accélérer la formation de la phase solide, ce qui facilite les processus électrochimiques sur la cathode et diminue les dépenses d'énergie.

Pour le traitement des solutions de lixiviation à concentration élevée de métaux dissous, il est avantageux que la communication du coagulateur électromagnétique avec le réacteur se fasse dans la partie inférieure de celui-ci.

Cela permet d'éviter l'engorgement du coagulateur et d'augmenter la productivité du dispositif pour l'extrac- tion sélective de métaux à des concentrations élevées de ceux-ci dans les solutions de lixiviation.

I1 est également avantageux que la cathode disposée de façon coaxiale par rapport à l'anode et au diaphragme soit réalisée en même matériau que le réacteur et électriquement reliée à celui-ci.

Cela permet d'accélérer la précipitation de la phase solide et de faciliter les processus électrochimiques à la cathode, ce qui diminue les dépenses d'énergie.

I1 est avantageux que la cathode soit perforée.

Cela favorise une égalisation rapide du pH et de la température dans tout le volume du dispositif.

Dans le cas où l'on fait passer par la zone anodique la solution de lixiviation ou une solution de sulfates, il est préférable de doter l'anode d'un vibrateur.

Le vibrateur provoque une séparation intense des bulles de gaz anodique de la surface de l'anode. il en résulte une augmentation de la vitesse des processus électrochimiques à l'anode et une diminution des dépenses d'énergie.

I1 est avantageux que le coagulateur électromagnétique soit réalisé sous forme d'un tube hélicoïdal en matériau diélectrique disposé entre les piles de la source du champ magnétique. ce qui permet d'augmenter la vitesse de coagulation.

Pour ltextraction des métaux à partir des solutions de lixiviation à faible concentration de métaux dissous, il est avantageux de réaliser le coagulateur électromagnétique sous forme d'une boite en matériau diélectrique remplie d'une charge en matériau magnétique et disposée entre les piles de la source du champ magnétique. La solution de lixiviation passant à travers cette charge subit une influence intense non seulement du champ magnétique extérieur mais aussi du champ magnétique de la charge.Sous l'effet de ces champs agissant sur la solution se déplaçant par rapport à la charge9 il se produit une variation de la concentration des matières dissoutes et en suspension se formant à la suite des processus d'extractiondb métaux La concentration augmente à une proximité immédiate de la charge et diminue avec l'éloignement de la charge. Il résulte de cette augmentation de la concentration près de la charge une augmentation de la vitesse de coagulation.

L'invention permet de réaliser un procédé mécanisé et automatisé d'extraction sélective de métaux à partir des solutions de lixiviation, de supprimer les déchets de production des ateliers de neutralisation et d'assurer un cycle de production fermé sans déchets, grâce à quoi le milieu ambiant est protégé contre la pollution. En outre, pendant l'extraction sélective de métaux à partir des solutions de lixiviation il se forme de grandes quantités d'eau pure pouvant être utilisées pour les besoins industriels.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 représente schématiquement le dispositif pour l'extraction sélective de métaux à partir des solutions de lixiviation;
- la figure 2 représente schématiquement la vue d'ensemble du réacteur, en demi-coupe;
- la figure 3 représente schématiquement le coagulateur magnétique fixé dans la partie inférieure du réacteur (vue latérale);
- la figure 4 représente schématiquement la vue d'ensemble du réacteur dont l'anode est dotée d'un vibrateur; ;
- la figure 5 représente schématiquement le coagulateur magnétique hélicoidal raccordé à la partie inférieure du réacteur (vue latérale);
- la figure 6 représente le même coagulateur,(vue de dessus).

Le dispositif pour l'extraction sélective de métaux à partir des solutions selon l'invention, comprend un réacteur 1 (figure 1) renfermant une cathode 2 et une anode 3 disposées de manière coaxiale par rapport à l'axe vertical a-a . Un diaphragme 4 fixé entre la cathode 2 et l'anode 3 de façon coaxiale par rapport au même axe a-a divise l'espace utile 5 du réacteur 1 en une zone anodique 6 et une zone cathodique 7.Grâce au diaphragme 4, le dispositif pour l'extraction sélective de métaux à partir des solutions de lixiviation fonctionne comme générateur d'hydroxyles dans la zone cathodique 7, ou, dès que le pH de formation d'hydroxydes est atteint, les hydroxyles se combinent par réaction chimique avec les ions de métal de la solution de lixiviation, en formant un précipité d'hydroxyde difficile à dissoudre. il en résulte que, conformément à la valeur du pH de formation d'hydroxydes dans la zone cathodique 7, il se forme des précipités des hydroxydes des différents métaux contenus dans la solution de lixiviation. Les précipités des hydroxydes sont séparés des autres métaux qui restent encore dans la solution à certaines valeurs du pH et c'est grâce à cela que l'extraction sélective des métaux à partir des solutions de lixiviation est réalisée.Les précipités ainsi obtenus sont utilisés dans l'industrie.

On obtient également des produits secondaires utiles pour les besoins industriels et de l'eau pure.

Le réacteur 1 comprend un collecteur cylindrique 8 disposé dans la partie supérieure du réacteur de façon coaxiale par rapport à celui-ci. Ce collecteur 8 (figure 2) est divisé par une douille isolante 9 en une chambre supérieure 10 et une chambre inférieure 11. Le collecteur 8 permet d'éviter le mélange des gaz se formait au cours d'extraction de métaux à partir des solutions de lixiva- tion, de les recueillir séparément, pour les réutiliser pour les besoins industriels, et d'éviter la pollution du milieu ambiant.

Le corps 12 de la chambre inférieure 11 du collecteur 8 est vissé sur le réacteur 1 à l'aide d'un filetage 13. Un joint d'étanchéité 14 assure l'étanchéité de la jonction entre la chambre inférieure Il du collecteur 8 et le réacteur 1, pour éviter la fuite des gaz cathodiques et de la solution de lixiviation hors de la zone cathodique 7 du réacteur 1. Dans le corps 12 de la chambre inférieure 11 sont pratiqués des trous dans lesquels sont montés des raccords 15 pour la récupération des gaz cathodiques provenant de la zone cathodique 7 du réacteur I.

Dans le même corps 12 de la chambre inférieure Il est pratiquée une ouverture suivant l'axe a-a dans laquelle est montée la cathode creuse cylindrique 2. La cathode 2 est rendue solidaire du corps 12 de la chambre inférieure Il du collecteur 8. La cathode 2 et le corps 12 sont fabriqués à partir d'un même métal. La douille isolante 9 est rigidement fixée à l'intérieur de la cathode cylindrique 2 de façon coaxiale par rapport à celle-ci. Le diaphragme 4 est fixé sur cette douille 9 par l'intermédiaire du joint d'étanchéité 10. L'ouverture centrale de la partie supérieure de la douille 9 présente un taraudage 17 dans lequel est vissée une bague de serrage 18 reliée à un cylindre 19.La bague de serrage 18 reliée au cylindre 19 sert à serrer le joint d'étanchéité 16, pour empêcher l'anolyte et le catholyte de se mélanger et pour éviter l'infiltration des gaz cathodiques dans la zone anodique 6 du réacteur 1 depuis la zone cathodique 7 du réacteur 1, ce qui permet d'améliorer la sélectivité d'extraction des métaux à partir des solutions de lixiviation et de diminuer les dépenses d'énergie.

Le corps 21 de la chambre supérieure 10 du collecteur 8 est fixé sur le corps 12 de la chambre inférieure Il du collecteur 8 à l'aide d'un filetage 20. Entre le corps 12 de la chambre inférieure 11 et le corps 21 de la chambre supérieure 10 est interposé un joint isolant 22 imperméable aux gaz, pour éviter les fuites éventuelles des gaz anodiques dans l'atmosphère.

Une ouverture pratiquée dans le corps 21 de la chambre supérieure 10 suivant l'axe a-a , sert à y monter une rondelle de forme 23. Cette rondelle 23 est fixée sur la chambre supérieure 10 du collecteur 8 à l'aide des vis 24. La rondelle 23 est dotée de l'ouverture taraudée 25 dans laquelle est montée l'anode cylindrique 3.

L'anode 3 est fixée sur la rondelle de forme 23 à l'aide d'un joint d'étanchéité 26 et d'un écrou 27 et disposés suivant l'axe a-a de façon coaxiale par rapport à la cathode et au diaphragme 4, pour obtenir une répartition uniforme du potentiel électrique sur toute la surface de la cathode 2 et améliorer la sélectivité d'extraction des métaux. Un alésage central 28 pratiqué dans l'anode 3 suivant toute sa longueur sert à amener l'anolyte dans la zone anodique 6 du réacteur 1. Le joint d'étanchéité 26 est imperméable aux gaz se formant dans la zone anodique 6 du réacteur 1 au cours de l'extraction des métaux.

Le corps 21 de la chambre supérieure 10 du collec- teur 8 est percé de trous dans lesquels sont montés les raccords 29. Ces raccords 29 sont prévus pour la récupéra tion des gaz anodiques provenant de la zone anodique 6 du réacteur 1. Cela permet d'éviter les pertes des gaz anodiques et la pollution du milieu ambiant. Ces gaz anodiques peuvent être ultérieurement utilisés pour différents besoins industriels.

Dans le corps 21 de la chambre supérieure 10 du collecteur 8, il est prévu une ouverture 30 pour la sortie de l'anolyte de la zone anodique 6 du réacteur 1
Dans la partie supérlellre du réacteur 1 au-dessous du filetage 13, mais au-dessus du bord supérieur de la cathode 2, sont pratiqués des trous dans lesquels sont soudés des raccords 31 pour la sortie de la solution de la zone cathodique 7 du réacteur 1.

Un coagulateur électromagnétique 34 (figure 3) peut être fixé directement sur la partie inférieure du réacteur I à l'aide d'un filetage 32 et d'un joint d'étanchéité 33 imperméable à la solution de lixiviation.

Un aimant permanent cylindrique 39 est fixé extérieurement sur le corps 35 du coagulateur électro magnétique 34 à l'aide d'une plaque 36, d'une bague de butée 37 (ces deux éléments étant en un matériau amagnétique) et des boulons 38. Dans l'alésage intérieur de l'aimant permanent 39 est fixée une bobine 40 dont la carcasse 41 est enroulée en fil 42. La bobine 40 est branchée sur une source de tension alternative (non représentée sur le dessin) à l'aide de bornes (non représentées sur le dessin).

La surface intérieure du corps 35 du coagulateur électromagnétique 34 présente une rainure 43 dans laquelle est montée une grille 45 à l'aide d'une bague 44 ajustée avec serrage dans la rainure. La grille 45 est perméable à la solution de lixiviation et à la suspension de métaux, mais imperméable aux particules de charbon activé.

Une cloison réticulée 48 est fixée sur une bague 47 montée avec serrage dans une rainure 46 pratiquée intérieurement dans la partie inférieure du corps 35 du coagulateur électromagnétique 34 au-dessous de la plaque 36. Dans la partie inférieure du corps 35 du coagulateur électromagnétique 34, au-dessous de la cloison réticulée 48, il est prévu une tubulure 49 faisant bloc avec le corps 35 du coagulateur électromagnétique 34 et servant à amener la solution à l'espace intérieur 50 du coagulateur électromagnétique 34 et à la zone cathodique 7 du réacteur 1.

Le coagulateur électromagnétique 34 est fixé sur la partie inférieure du corps 51 d'un bloc 52 de mesure du pH du milieu à l'aide du filetage 32 et du joint d'étanchéité 33, tandis que la tubulure 49 et un conduit 53 relient le coagulateur à une pompe de recirculation 54 (figure 1), cette dernière étant reliée au réacteur 1 par le conduit 53 à travers un robinet de réglage 55.

La cathode 2 disposée de manière coaxiale par rapport à l'anode 3 et au diaphragme 4 est réalisée en même matériau que le corps 56 du réacteur 1 et est électriquement reliée à celui-ci, de sorte que la surface du corps 56 (figure 2) dù réacteur 1 forme une électrode supplémentaire ayant le même potentiel que la cathode 2, ce qui permet de réaliser une extraction plus complète du cuivre à partir des solutions de lixiviation diluées et d'accélérer la coagulation des particules de métaux en suspension dans la solution
La cathode 2 disposée de manière coaxiale par rapport à l'anode 3 et au diaphragme 4 peut être perforée de trous 57 régulièrement répartis sur sa surface, ce qui permet d'accélérer l'égalisation du pH dans le réacteur 1, d'accélérer la séparation des métaux sous forme d'hydroxydes, d'améliorer l'échange de la chaleur se dégageant au cours d'extraction de metaux @ pa@ @ir des solutions@ et de diminuer les dép@@ses d'épergie.

Un vibrateur @@ (figure 4) et un contact anodique de passage 59 peuvent être fixé@ de manière rigide sur l'anode 3 au-dess@ de l'é@@@@ @7. alors qu'un contact cathodique 60 est soudé a la surface extérieure du corps 12 (figure 2) de la chembre indérieure 11 du collecteur 8, en position centrale entre les raccords 15 (figure 4).

Le coag@@ateur electromagnétique 34 décrit cidessus est disposé dans la partie inférieure du réacteur 1.

Toutefois, un coagulateur électromagnétique 61 peut être disposé en dehors @@ @éa@@@@@ 1. Ce coagulateur électromagnetique 61 (figure @) comprend deux aimants en fer à cheval 62, un noyau 63 en materiau magnétique doux et un tube hélicoïdal 64 en matériau diéle@trique. Une tubulure supérieure 65 (figure 5) relie le coagulateur électro magnétique 61 au réac@@@@ 1 (figure 1) par le conduit 53 à travers le bloc 52 de mesure du pH du milieu. Une tubulure inférieure 66 (figure 6) relie le coagulateur électromagnétique @1 au réacteur 1 (figure 1) à travers la pompe de reciruulation 54 et le robinet de réglage 55 par l'intermédiaire du sonduit 53.

Le coagulateur électromagnétique 34 (figure 3) peut être réalisé sous forme d'une boîte en un matériau diélectrique remplie d'une charge 67 (figure 3) en un matériau magnétique et placée dans l'espace intérieur 50 du coagulateur électromagnétique 34 servant à accélérer la coagulation de fer contenu dans les solutions diluées.

Le dispositif pour l'extraction de métaux à partir des solutions est doté d'un système 68 (figure 1) pour le renouvellement d'anolyte. Ce système 68 comprend des robinets 69 et 70, un robinet de vidange 71 et une pompe 72 permettant d'obtenir une dépression réglée dans la zone anodique 6 du réacteur 1. Entre le réacteur 1 et le bloc 52 de mesure du pH du milieu il est prévu un manomètre à eau 73 relié au réacteur 1 par le conduit 53 et au coagulateur électromagitîque 61 à travers le bloc 52 de mesure du pH du milieu.

Le conduit 53 entre la pompe de recirculation 54 et le coagulateur électromagnétique 61 est relié à un robinet d'entrée 74, ce dernier étant relié par un conduit à un robinet 75 et a un robinet de sortie 76 qui est, à son tour, relié à un décanteur 77. Le décanteur 77 communique avec le robinet 75 et le conduit 53 par l'intermédiaire d'une pompe 78 et est doté d'un robinet 79 monté dans son fond et servant à évacuer la suspension dans un récipient 80.

Le dispositif comprend une tubulure 81 pour le remplissage du dispositif de la solution à traiter, et un système de conduits 82 et 87 reliés aux raccords 15 (figure 2) et 29 du collecteur 8 et aux réservoirs collecteurs de gaz (non représentés sur le dessin).

Le fonctionnement du dispositif pour l'extraction de métaux à partir des solutions est le suivant.

Le robinet 74 étant ouvert et les robinets 75 et 76 étant fermés, une solution à traiter arrive par la tubulure 81 au conduit 53 et remplit la pompe de recirculation 54, puis elle arrive au réacteur à travers le robinet de réglage 55 et, en même temps, au coagulateur électromagnétique 61 et au bloc 52 de mesure du pH du milieu par le conduit 53. Lorsque le repère prévu du manomètre 73 est atteint, on ferme le robinet 74.

L'espace anodique du réacteur 1 est rempli de la solution à l'aide du système 68 de renouvellement d'anolyte. A cet effet, on ouvre les robinets 69 et 70 et on amène la solution à la zone anodique 6 du réacteur 1.

L'anolyte en excès est évacué de la zone anodique 6 du réacteur 1 à l'aide de la pompe 72 qui crée une certaine dépression dans la zone anodique 6 du réacteur 1. Ceci étant fait, on met en marche la pompe de recirculation 54 et, en se servant du robinet de réglage 55, on obtient la vitesse voulue de circulation de la solution à travers le réacteur 1, le conduit 53, le bloc 52 de mesure du pH du milieu et le coagulateur électromagnétique 61.

Lorsque les instruments de mesure (non représentés) dont les capteurs se trouvent dans le bloc 52 de mesure du pH du milieu, commencent à indiquer des valeurs stabilisées correspondant aux propriétés initiales de la solution en circulation, on applique au contact anodique de passage 59 la tension d'une source réglable de courant continu (non représentée) permettant d'obtenir la différence voulue de tensions électriques entre la cathode 2 et anode 3 du réacteur 1, et lton maintiens la tension , le courant et la température dans le reacteur 1 indiqués par des instruments de contrôle.

Au régime stabilisé de fonctionnement du dispositif, la variation du pH en fonction du temps dans le réacteur 1 est représentée par une courbe en S a trois portions distinctes : initiale, principale de travail et zonale
La portion initiale de la courbe de variation du pH en fonction du temps correspond à la vitesse de variation du pH dans le réacteur , lorsque le pli de formation d'hydroxydes est encore loin autre atteint.

Dans ce cas, si l'on utilise comme anolyte une solution de lixiviation, une solutions de sulfates ou une solution de sulfate de sodium, il se produit les processus suivants dans la zone cathodique 7 du réacteur 1

dans la zone anodique 6 d@ réacteur 1

Si l'anolyte utilisé est une solution de chlorures ou une solution de sylvinite, il se produit les réactions suivantes dans la zone cathodique 7 du réacteur dans la zone anodique 6 du réacteur

Lorsque le pH de formation d'hydroxydes de métal est atteint dans la zone cathodique 7 du réacteur 1, la vitesse-de variation du pH diminue et il se forme sur la courbe pH-temps un palier correspondant à la fixation d'oxhydryles par les ions de métal avec formation d'un hydroxyle difficile à dissoudre qui forme une suspension grâce à la circulation de la solution. Ainsi donc, le dispositif, selon l'invention, fonctionne comme un générateur d'oxhydryles dans le réacteur 1 et les oxhydryles se fixent aux ions de métal en formant un hydroxyle difficile à dissoudre.

Sous effet du frottement entre les particules en suspension circulant dans le dispositif i ; et les molécules de solvant (les molécules d'eau, en particulier), ces particules se chargent et acquièrent une charge de glissement. De ce fait, lorsque la concentration de la suspension dans la solution augmente, le système comprenant les particules en suspension, les molécules du solvant et les matières dissoutes, acquiert un potentiel de glissement et son propre moment magnétique qui caractérisent ce système comme un milieu matériel effectuant un mouvement par rapport aux champs électrique et magnétique extérieurs.

Les champs créés dans ce milieu sous l'effet de la circulation s'additionnent aux champs extérieurs, pour former un certain champ efficace influant sur le mouvement du milieu lui-même et sur les processus se déroulant sur la cathode. De tels champs efficaces sont les plus importants dans les solutions de lixiviation grâce à une teneur considérable de ces solutions en fer, en suspension de silice et grâce aux acides humiques. L'intensité de ces champs augmente avec l'accroissement de la concentration de matières dans la solution de lixiviatçon.

Pendant la circulation du milieu chargé par rapport au champ électromagnétique et au champ magnétique, la densité du milieu augmente près des parois sur les surfaces de séparation et diminue à une distance de ces surfaces.

Il en résulte qu'il se produit dans les coagulateurs électromagnétiques 34 et 61 du dispositif, selon l'invention, une formation intense de la phase solide qui se compacte près des surfaces de séparation, en facilitant ainsi les processus électrochimiques sur la cathode 2.

Lorsque le palier de la courbe en S du pH en fonction du temps est dépassé, on arrête le processus dans le réacteur 1, en coupant la tension appliquée à l'anode 3 et l'on arrête la pompe de recirculation 54 et le système 68 de renouvellement d'anolyte. Ceci étant fait, on ouvre le robinet 76, les robinets 74 et 75 étant fermés, et l'on évacue la suspension hors du réacteur 1, du conduit 53, de la pompe de recirculation 54, du bloc 52 de mesure du pH du milieu et du coagulateur électromagnétique 61 vers le décanteur 77, puis on ferme le robinet 76. On remplit le dispositif d'eau par la tubulure 81 et le robinet 74 et on le lave.L'eau de lavage est canalisée par le robinet 74 et la tubulure 81 vers un accumulateur (non représenté), d'où elle est périodiquement prélevée pour la préparation de la solution acide utilisée pour la lixiviation. La suspension précipitée est évacuée vers le récipient 80 par le robinet 79, alors que la solution clarifiée dans le décanteur 77 est pompée vers le réacteur 1, le conduit 53, le coagulateur électromagnétique 61 et le bloc 52 de mesure du pH du milieu à l'aide de la pompe 78 et par le robinet 75 ouvert. Ceci étant fait, on procède à l'extraction du métal suivant, comme c'est indiqué ci-dessus.

Pour obtenir la meilleure sélectivité à une consommation minimale d'anolyte et à des dépenses minimales d'énergie, on procède comme suit.

On obtient une certaine vitesse de circulation de la solution dans le dispositif à l'aide de la pompe de recirculation 54, du robinet de réglage 55 et du manomètre 73. En se servant du bloc 52 de mesure du pH du milieu, on surveille la vitesse de variation du pH en fonction du temps sur la portion initiale de la courbe pH-temps à une valeur quelconque de la tension appliquée à l'anode 3. Puis on met en marche le système de renouvellement d'anolyte 68 et la pompe 72 pour obtenir dans la zone anodique 6 du réacteur 1 une telle dépression que, sous l'action de la surpression ainsi créée dans la zone cathodique 5 du réacteur, le catholyte s'infiltre par les pores du diaphragme 4 depuis la zone cathodique 5 vers la zone anodique 6 du réacteur 1 à une telle vitesse que cela ne provoque aucune élévation de la tension à l'anode 3.

En faisant varier la tension à l'anode 3, on détermine une telle valeur du courant parcourant le réacteur 1 à laquelle la vitesse de variation de la température dans le réacteur 1 est minimale. Après cela, on fait varier la vitesse d'amenée d'anolyte à l'aide du système de renouvellement d'anolyte 63 d'une telle manière que la vitesse de variation du pH dans la zone cathodique du réacteur 1 soit maximale.

Exemple 1
Une solution de lixiviation contenant 0,832 kg/m3 de fer, 0,096 kg/m3 de cuivre, 0,3 kg/m3 d'aluminium, 0,676 kg/m3 de zinc, au pH initial de 2,65 et à la conductibilité électrique initiale de 0,517 ohm.m, est versée dans le dispositif comportant un réacteur et servant à l'extraction sélective de métaux sous forme d'hydroxydes.

En tant qu'anolyte on utilise la même solution de lixiviation. On a établi que pour l'extraction complexe de fer, d'aluminium, de cuivre et de zinc les dépenses d'énergie sont de 138,2 kW.h par m3 de solution à traiter dont le pH varie de 2,65 à 8.

Exemple 2
Une solution de lixiviation contenant 0,73 kg/m3 de fer, 0,082 kg/m3 de cuivre, 0,32 kg/m3 d'aluminium, 0,52 kg/m3 de zinc, au pH initial de 3,05 et à la conductibilité électrique initiale de 0,51 ohm.m, est versée dans le dispositif pour l'extraction sélective de métaux à partir des solutions de lixiviation comprenant un réacteur. On effectue à l'aide de ce dispositif une extraction sélective des métaux sous forme d'hydroxydes.

L'anolyte utilisé est une solution à 20% de chlorure de sodium et de potassium dans la proportion de 1210 Pour extraire tous les métaux sous forme d'hydroxydes dans un un intervalle de pH de 3,05 à 8, on a dépensé 12,4 kW.h/m3 et on a obtenu, en tant que produits secondaires, 3 kg/m3 de chlore, 0,08 kg/m3 d'hydrogène, 0,07 m3/m3 de solution d'hypochlorite industriel, 0,85 m3/mD dteau contenant 5,2 kg/m3 de sulfates solubles. La consommation deanolyte est de 0,07 m3/m3, aucune consommation du matériau de l'anode n'a été constatée.

Exemple 3
Une solution de lixiviation contenant 0,832 kg/m3 de fer, 0,096 kg/m3 de cuivre, 0,3 kg/m3 d'aluminium, 0,676 kg/m3 de zinc, à la conductibilité électrique initiale de 0,515 ohm.m et au pH initial de 2,65 est versée dans le dispositif décrit dans l'exemple 1 L'anolyte utilisé est une solution de sulfate de sodium d'une concentration de 300 kg/m3. Il a été établi que pour extraire tous les métaux sous forme dthydroxydes dans un intervalle de pH entre 2,8 et 8, il faut dépenser une énergie de 30 kW.h/m3 et que la consomena-tion~dtanolyte est alors de 0,5 m3/m3.

ExemPle 4
Une solution de lixiviation contenant 0,73 kg/m3 de fer, 0,082 kg/m3 de cuivre, 0,3 kg/m3 d'aluminium, 0,52 kg/m3 de zinc, à la conductibilité électrique initiale de 0,517 ohm.m et au pH initial de 3,05 est versée dans le dispositif décrit dans l'exemple 2, pour en extraire tous les métaux dans un intervalle de pH entre 3,05 et 8. Les dépenses d'énergie et d'anolyte sont respectivement de 18,5 kW.h/m3 et de 0,15 m3/m3 de solution à 30% de sulfate de sodium.On a obtenu trois fractions sous forme de précipités secs dont la composition est la suivante
1 2 3
Intervalle de pH de l'extraction 3,05 à 4 4 à 5,6 5,6 à 8
Fer, % en poids 42 2,8 4,4
Cuivre 0,14 3,0 0,34
Zinc 0,008 4,2 53,8
Dépenses d'énergie pour l'extraction, en kW.h par tonne de précipité sec 4200 7300 3600
Comme produits secondaires on a obtenu de l'hydrogène, de l'oxygène, 0,85 m3/m3 d'eau pure et 0,15 m3/m3 d'acide sulfurique industriel. La consommation du matériau de l'anode a été de 0,15 t par tonne de précipité sec.

Exemple 5
Une solution de lixiviation contenant 0,81 kg/m3 de fer, 0,29 kg/m3 de cuivre, 0,3 kg/m3 d'aluminium, 0,73 kg/m3 de cuivre, au pH initial de 3,0 est versée dans le dispositif décrit dans l'exemple 2, pour extraire sélectivement tous les métaux sous forme d'hydroxydes dans un intervalle de pH de 3 à 8. Les dépenses d'énergie électrique et d'anolyte ont été respectivement de 39,1 kW.h/ m3 et de 0,15 m3/m3 de solution à 30% de sulfate de sodium.

On a obtenu trois fractions sous forme de précipités secs dont la composition est la suivante
1 2 3
Intervalle de pH de l'extraction 3 à 3,8 3,8 à 5,8 5,8 à 8
Fer 40 8,7 3,6
Cuivre 0,04 9,3 1,4
Zinc 0,75 2,9 45,4
1 2 3
Dépenses d'énergie électrique, en kW.h par tonne de précipité sec 8100 7900 4600
Comme produits secondaires on a obtenu de l'hydrogène, de l'oxygène, 0,15 m3/m3 d'acide sulfurique industriel et 0,85 m3/m3 d'eau pure. La consommation du matériau de l'anode a été de 0,15 t par tonne de précipité sec.

Exemple 6
Une solution de lixiviation contenant 0,02 kg/m3 de cuivre et 7,6 kg/m3 de zinc, au pH initial de 5, es-t versée dans le dispositif décrit dans exemple 2, pour extraire une seule fraction, en utilisant comme anolyte une solution à 20% de chlorure de sodium et de chlorure de potassium sec dans la proportion de 1:1, dans un intervalle de pH de 5 à 8. Le précipité obtenu a été séché et on a établi qu'il continent 0,16 ,4 de cuivre et 64% de zinc. Les dépenses pour l'extraction ont été de 4100 kW.h, par tonne de précipité sec et de 0,07 m3/m3 d'anolyte.

On a obtenu comme produits secondaires de l'hydrogène, de l'oxygène, une solution d'hypochlorite industriel et de l'eau pure.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1.- Procédé d'extraction sélective de métaux à partir des solutions de lixiviation, caractérisé par le fait qu'un espace soumis à l'action d'un champ électrique continu est divisé en une zone anodique et une zone cathodique par lesquelles on fait passer simultanément les solutions à traiter, en maintenant dans la zone cathodique un pH de la solution dans un intervalle de 1 à 14 grâce à l'application dtun champ électrique et d'un champ magnétique extérieurs et en choisissant convenablement une vitesse d'amenée de la solution et une vitesse de variation de pH de la solution telles qu'il se crée des conditions pour l'extraction sélective d'oxydes et hydroxydes de différents métaux à un pH de précipitation correspondant compris dans les limites indiquées.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution de lixiviation est passée simultanément par la zone cathodique et la zone anodique.

3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait passer simultanément la solution de lixiviation par la zone cathodique et une solution aqueuse de chlorures, par la zone anodique.

4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise une solution de sylvinite en tant que solution aqueuse de chlorures.

5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait passer par la zone anodique une solution aqueuse de sulfates.

6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on utilise une solution de sulfate de sodium en tant que solution aqueuse de sulfates.

7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les solutions à traiter sont soumises à l'action d'un champ électromagnétique.

8.- Procédé d'extraction sélective de métaux à à partir de leurs solutions de lixiviation contenant de l'or, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la zone anodique est remplie de charbon activé.

9.- Dispositif pour l'extraction sélective de métaux à partir des solutions de lixiviation, pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 8, comprenant un réacteur renfermant une cathode et une anode disposées de manière coaxiale, caractérisé en ce qu'iL comprend un collecteur cylindrique disposé dans la partie supérieure du réacteur avec des raccords et des ouvertures pour l'entrée et la sortie de la solution de lixiviation et comprenant une chambre supérieure et une chambre inférieure électriquement isolées l'une de l'autre et réalisées de manière que la chambre inférieure renferme un diaphragme fixé de manière coaxiale entre la cathode et l'anode et divisant l'espace utile du réacteur en une zone cathodique et une zone anodique, un coagulateur électromagnétique destiné à accélérer la formation de la phase solide et communiquant avec une pompe de recirculation et avec le réacteur, et un bloc de mesure du pH du milieu relié au coagulateur électromagnétique, au réacteur et à un décanteur communiquant avec une pompe servant à retourner la solution depuis le décanteur vers le réacteur.

10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la chambre supérieure et la chambre inférieure du collecteur sont percées d'ouvertures centrales pour la fixation coaxiale du diaphragme

11.- Dispositif selon la revendicaton 10, caractérisé en ce que le diaphragme est fixé dans lsouser- ture de la chambre inférieure du collecteur par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité imperméable à la solution de lixiviation et aux gaz se formant au cours d'extraction de métaux.

12.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la cathode est fixée sur la chambre inférieure du collecteur dotée de raccords pour l'évacuation des gaz hors de la zone cathodique du réacteur et que l'anode est fixée sur la chambre supérieure du collecteur dotée de raccords pour l'évacuation des gaz hors de la zone anodique du réacteur.

13.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'anode est fixée sur la chambre supérieure du collecteur à l'aide d'un joint d'étanchéité.

14.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que pour faire communiquer le coagulateur électromagnétique avec le réacteur, il est directement fixé sur la partie inférieure de ce dernier.

15.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que pour faire communiquer le coagulateur électromagnétique avec le réacteur il est relié à la partie inférieure de ce dernier.

16.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que la cathode disposée de façon coaxiale par rapport à l'anode et au diaphragme est réalisée en même matériau que le réacteur et est électriquement reliée à celui-ci.

17.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé en ce que la cathode est perforée.

18.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 17, caractérisé en ce que l'anode est dotée d'un vibrateur.

19.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 18, caractérisé en ce que le coagulateur électromagnétique est réalisé sous forme d'un tube hélicoldal en matériau diélectrique disposé entre les piles de la source du champ magnétique.

20.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 19, caractérisé en ce que le coagulateur électromagnétique est réalisé sous forme d'une boîte en matériau diélectrique remplie d'une charge en matériau magnétique et disposée entre les piles de la source de champ magnétique.