KR20150060711A

KR20150060711A - 퇴적침출 방법

Info

Publication number: KR20150060711A
Application number: KR1020157007197A
Authority: KR
Inventors: 에두아르도 루이스 파티노 마르티네즈; 미카엘 제임스 니콜; 조지 프레더릭 라우텐바흐
Original assignee: 비에이치피 칠레 인크
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2015-06-03
Also published as: AP2015008279A0; CA2882384A1; ES2633178T3; US20150232963A1; MX2015002140A; BR112015003731A2; EP2888380A1; JP2015530481A; EA026211B1; CN104838021B; AU2013304626A1; US9816155B2; CL2015000395A1; JP6158927B2; AP3820A; KR101839194B1; AU2013304626B2; EA201590245A1; EP2888380B1; PE20151168A1

Abstract

황화구리 광물로부터 구리 추출의 과정은, 어떠한 미생물 없이, 용존 구리를 함유하는 높은 염화물 함량의 산 용액을 사용하여 전-처리 단계에서 광물에 접촉시킴으로서 700 mV SHE을 초과하는 용액 전위에서 향상된다.

Description

퇴적침출 방법{HEAP LEACHING METHOD}

본 발명은 일반적으로 베이스 메탈(base metal)의 침출에 관한 것이다.

본 발명은, 휘동석(chalcocite), 코우벨라이트(covellite), 반동석(bornite)과 같은, 또는 산화구리 광물(copper oxide mineral)을 지닌 혼합 황화물과 같은 주로 황화광물(sulphide minerals)로부터 구리의 침출을 위한 습식야금 방법(hydrometallurgical method)에 관한 것이다. 그러나 이러한 어플리케이션은 단지 실례이며, 예컨대, 황철 니켈광(pentlandite) 및 침상 니켈광(millerite)과 같은, 황화니켈 광물(nickel sulphide minerals)로부터 니켈과 같은 베이스 메탈의 회수를 위해, 그리고 황화아연 광물(zinc sulphide minerals)로부터 아연의 회수를 위해 사용될 수 있는 본 발명의 원리에 대해 비-제한적이다. 본 발명은, 높은 염화물 매개(high chloride mediated), 높은 용액 전위(high solution potential), 원광(run-of-mine)(ROM) 또는 파쇄광(crushed ore)의 퇴적침출을 위한 전-처리 단계의 이용을 참조하여 이하에서 설명된다.

본 발명의 목적은 활성 퇴적 관주(active heap irrigation)에 앞서 전-처리 단계 동안 황화광물 또는 혼합 황화 및 산화광물의 산화속도(oxidation rate)를 증가시키는데 있으며, 그로인해 더 짧은 침출 사이클에서 향상된 메탈 회수를 제공하며, 또한 폭기요건(aeration requirements)을 감소시킴으로서 퇴적 침출의 작동 비용을 해결하는데 있다.

본 발명은, 어떠한 미생물(microorganism) 없이, 용존(용해된) 구리를 함유하는 높은 염화물 함량의 산 용액(acid solution)을 사용하여 전-처리 단계에서 광물에 접촉시킴으로서 주로 황화구리 광물로부터 구리 추출이 700 mV SHE을 초과하는 용액 전위에서 향상될 수 있다는 놀라운 발견에 기초한다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이 "퇴적(물)" 은 가공처리될 광석을 포함하는 퇴적(heap), 덤프(dump), 배트(vat) 또는 컬럼(column)을 포함한다.

본 발명은 광석(ore)으로부터 베이스 메탈을 회수하는 방법을 제공하는데, 여기에서 광석은 활성 침출 사이클이 뒤를 잇는 전-처리 단계의 대상이되며, 상기 전-처리 단계는: 1.광석이, 응집단계(agglomeration step)동안, 또는 관주(법)(irrigation)에 의해, 용액과 접촉하며;

2.광석과 접촉하는 용액 전위는, 미생물이 없이 700 mV 대 표준 수소 전극(SHE)(700 mV vs. Standard Hydrogen Electrode)을 초과하며;

3.광석에 접촉하는 용액의 전체 철 농도는 >0.1 g/L 이며;

4.최종 광석 수분 함량이 2 내지 25 wt.%, 바람직하게는 5 내지 8 wt.% 의 범위 내에서 달성되게끔 용액 추가(첨가)가 조정되며;

5.광석에 접촉하는 용액의 pH 산성도는 pH3.0 을 초과하지 않고, 바람직하게는 pH2.5 이하이며;

6.광석에 접촉하는 용액의 Cl- 이온 농도는 130 및 230 g/L 사이이며; 그리고

7.광석에 접촉하는 용액에서 용존 산소 레벨(dissolved oxygen level )은 1 mg/L 이하이다.

용액에서 낮은 용존 산소 레벨은 퇴적의 자연 환기에 의해 달성될 수 있으며, 또는 만약 필요하다면 퇴적 또는 관주 용액에 낮은 폭기 속도(aeration rate) 를 적용함에 의해 달성될 수 있다.

퇴적이 확립된 후에 용액이 광석에 접촉할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 퇴적이 확립되는 동안 또는 퇴적이 확립된 후에, 응집 기술(agglomeration technique)을 사용하여, 또는 광석에 직접 접촉함으로서 용액을 광석에 접촉시킬 수 있다. 전술한 단계 1은 이런 방식으로 해석되어야 한다.

본 방법은 용액을 퇴적에 적용하는 관주 그리드(irrigation grid)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 관주 그리드 퇴적의 표면에 또는 퇴적 내에 위치될 수 있으며, 또는 양 위치의 조합이 이용될 수 있다. 관주 그리드는 확립된 퇴적에 직접적으로 사용될 수 있으며, 또는 응집 기술과 결합하여 사용될 수 있다.

관주 그리드는 임의의 적당한 종류일 수 있으며 본 발명은 이 점에 있어서 한정되지 않는다. 실례로서 관주 그리드는 퇴적의 표면에, 또는 퇴적의 내부에, 또는 양쪽에 위치되는 파이프, 스프레이 및 기타 같은 종류의 망상 네트워크를 포함할 수 있다.

본 방법은 퇴적(heap)에서 수분 함량(moisture content)을 모니터링하는 단계 및 측정된 수분 함량에 대응하여 퇴적으로 용액의 추가를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

전-처리 과정(pre-treatment process) 동안 퇴적으로 공급되는 용액의 속도는 측정치에 대응하여 변화될 수 있다. 대안적으로, 퇴적으로 용액의 공급은 간격을 두고 중단될 수 있는데, 즉 용액은 퇴적으로 배치 방식(batch mode)으로 공급된다. 그러나 기술들의 조합이 이용될 수 있다.

염화(물) 이온(chloride ions)이 다음 중 하나 이상에 의하여 전-처리 과정 내에서 도입될 수 있다.

a)다음 중 하나 이상의 추가(첨가): NaCl, MgCl₂, KCl 및 AlCl₃ 이 바람직하게는 응집과정 중에 직접적으로 광석에 추가;

b)다음 중 하나 이상의 추가: NaCl, MgCl₂, KCl 및 AlCl₃ 이 직접적으로 용액에 추가. 이것은 광석의 수분 함량의 확립 동안에 완료될 수 있으며; 바람직하게는 이것은 응집과정 동안이다. 임의의 적합한 기술로 사용할 수 있다. 예컨대, 드럼과 같은 응집기 메카니즘에 연결된 맞춤식 염 추가 폰드(pond)로부터 염(salt)을 끌어 낼 수 있다.

c)다음 중 하나 이상의 추가: NaCl, MgCl₂, KCl 및 AlCl₃ 을 주문 설계된 염 추가 폰드로 추가. 폰드(pond)로부터 끌어 낸 염화(물) 용액(Chloride solution)이 응집과정 동안에, 또는 퇴적이 확립된 후에 예컨대 퇴적의 표면 또는 퇴적 내에 위치된 관주 그리드의 사용함으로서 퇴적으로 적용될 수 있다.

d)예컨대 바다로부터 또는 염호 또는 저장소로부터 끌어 낸 물과 같이, 자연적으로 염을 포함한 물이 응집과정 동안 또는 전술한 관주 그리드를 사용함으로서, 또는 양쪽 기술의 사용에 의해 광석에 적용될 수 있다; 그리고

e)예컨대 탈염 과정 동안의 부산물로서 생산된 염수(brine)가 응집과정 동안에 또는 전술한 관주 그리드를 통해서 광석에 적용될 수 있다.

광석(ore)과 접촉하는 용액의 pH 레벨은, 응집과정 동안에 황산을 직접 광석에 추가함으로서 또는 수분 레벨을 확립한 용액에 황산을 추가함으로서 pH 3.0으로, 바람직하게는 pH 2.5 이하로 유지될 수 있다. 언급된 바와 같이, 용액은 응집과정 동안 또는 관주 그리드에 의해 또는 양쪽 기술을 사용함으로서 광석에 적용될 수 있다.

전-처리 단계는 대기 조건(ambient conditions)하에서 수행될 수 있는데, 즉, 퇴적에서 우세한(일반적인)(prevailing) 온도 및 대기압 조건(atmospheric pressure conditions)에서 수행될 수 있다.

이는 응집과정 동안 광석이 전술한 높은 Cl- 이온 농도를 갖으며 농축된 황산이 추가되어진 용액과 접촉함으로서 광석 입자의 표면에 열이 발생하는 것을 가능하게 한다. 응집 과정 동안 발생된 열의 양은 용액에 염화물 및 구리와 추가된 황산이 광석 표면 상에서 반응에 의해 초래된다. 이는 열이 발생되어 광석온도를 현저하게 상승시키고 상승된 온도는 광물 산화속도(mineral oxidation rates) 더 빠르게하게 기여하며, 결과적으로 메탈 회수를 증가시키고 침출 사이클 타임의 감소에 기여하는데 있어 중요하다.

본 발명의 방법이 구리의 회수를 위해 이용되는 경우 용액은 구리 대 철 비율 > 1 을 갖을 수 있다.

원하는 구리 대 철 이온 비율은 다음 과정 중 하나 이상에 의하여 달성될 수 있다:

a)응집과정 동안 황산구리(copper sulphate)를 직접 광석에 추가;

b)수분 레벨을 확립한 용액에 황산구리를 추가. 용액은 응집과정 동안 또는 전술한 관주 그리드를 통해서 광석에 추가될 수 있다;

c)수분 레벨을 확립한 용액과 혼합된, 구리를 함유한 전해액의 추가. 이런 "조합된" 용액은 응집과정 동안 또는 관주 그리드를 사용함으로서 광석에 적용될 수 있다;

d)응집과정 동안 또는 관주 그리드를 통해서 직접 광석에 침출회로의 임의의 부분으로부터 끌어낸, 구리를 함유한 침출용액(leach solution)의 추가. 침출용액은 수분 레벨을 확립하게끔 사용된 용액과 혼합될 수 있으며, 차례로, 응집과정 동안 또는 관주 그리드를 사용함으로서 광석에 적용될 수 있다; 그리고

e)황화구리 또는 산화구리 광물의 용해.

바람직하게는 전-처리 단계 동안 광석과 접촉되는 용액의 pH는 pH 2.5 이하이다.

전-처리 단계는 100일 이하의 기간 동안 수행된다. 전-처리 기간의 지속기간은 광물 산화(mineral oxidation)를 완료하는 시간에 의해 결정되는데, 즉 응집기술을 사용함으로서, 광석과 용액을 직접 접촉시킴으로서, 또는 퇴적의 관주에 의해서, 적어도 용액과 광석이 접촉하게끔 사용된 방법에 좌우된다.

전-처리 단계에 뒤이어 활성 침출 사이클 동안, 퇴적에서 광석은 침출용액으로 관주될 수 있다. 후속-침출 베이스 메탈, 예컨대 구리는 임의의 적합한 과정, 예컨대 용매추출과정(solvent extraction process)을 사용하여 그 후에 회수될 수 있다.

활성 침출 사이클(active leach cycle)에서 사용된 침출용액은 황산을 포함할 수 있으며 pH 2.5 보다 낮은 pH를 갖는다.

선택적으로, 염산이 침출용액에 추가될 수 있다.

침출용액은 퇴적으로부터 끌어 낸 물을 처리하는 것에서 기원한 구리, 철 및 다른 음이온 및 양이온 종류(anion and cation species)를 포함할 수 있으며 또는 처리되는 광석으로부터 용해될 수 있는 구리, 철 및 다른 음이온 및 양이온 종류를 포함할 수 있다.

용매추출과정은 50ppm 이하로 전해액 염화이온 농도(electrolyte chloride ion concentration)를 촉진시키게끔 적어도 하나의 구리가-인가된 유기 세척 스테이지(copper-loaded organic washing stage)를 포함할 수 있다.

활성 퇴적 관주에 앞서 전-처리 단계 동안 황화광물 또는 혼합 황화 및 산화광물의 산화속도(oxidation rate)를 증가시킬 수 있고, 그로인해 더 짧은 침출 사이클에서 향상된 메탈 회수를 제공할 수 있으며, 또한 폭기요건을 감소시킴으로서 퇴적침출의 작동 비용을 줄일 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 실례로도 더 설명된다.
도 1은 구리의 퇴적침출을 위한 습식야금 방법의 양상을 형성하는 블록 다이아그램을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 퇴적침출 과정에서 전-처리 단계를 더 상세히 도시하는데, 구리를 회수하기 위한, 후속 활성 침출 사이클의 양상이다.
도 3은 내지 도 16은 본 발명의 퇴적침출 방법에 관련된 다른 특성을 그래픽으로 묘사한 것이다.

본 발명은 높은 염화물 매개(high chloride mediated), 높은 용액 전위(high solution potential), 활성 침출 사이클에 앞서 원광(run-of-mine)(ROM) 또는 파쇄광(crushed ore), 퇴적침출을 위한 전-처리 단계의 이용을 참조하여 이하에서 설명된다. 본 발명은, 어떠한 종류의 미생물이 없이, 700 mV SHE를 초과하는 용액 전위에서 더 짧은 침출 사이클로 황화구리 광물(copper sulphide minerals) 및 황화구리/산화구리 광물(copper sulphide/copper oxide minerals)로부터 구리 추출을 향상시키는 것과 관련된 구리 회수에 대한 조건의 놀라운 발견에 기초한다.

본 발명의 목적은 활성 퇴적 관주에 앞서 전-처리 단계 동안에 황화광물 또는 혼합된 황화 및 산화광물의 산화 속도(oxidation rate)를 현저하게 증가시키는데 있는데, 그로인해 더 짧은 침출 사이클(leach cycle)로 메탈 회수를 향상시키고, 추가로 전-처리 단계 동안 강제 폭기(forced aeration) 요건을 감소 또는 제거함으로서 적어도 어느 정도까지 퇴적 침출의 작동 비용을 낮추는데 있다. 이 타입의 폭기는 일반적으로 송풍기, 압축기 및 유사 장치를 통해서 시행된다. 본 발명의 방법에서 전-처리 반응은 종래의 퇴적 침출 실행과 비교하여 낮은 산소 요구량으로, 낮은 용존 산소 레벨에서 진행되기 때문에 폭기 감소가 가능하다. 그 결과, 700 mV 대 SHE 또는 더 큰 용액 산화 전위를 유지하기 위해 일반적으로 요구되는 높은 폭기 속도로 퇴적의 강제 폭기가 필요하지 않다.

전-처리 단계는, 적어도 부분적으로, 퇴적(물)이 구성되는 동안 응집 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로 전-처리 단계는 퇴적이 구성된 이후에 시행될 수 있다. 전-처리 단계 동안은, 활성 퇴적 관주에 앞서, 1일 에서 200일 지속기간 일수 있으나, 바람직하게는 지속기간이 100일 이하이며, 본 발명은 황화 광물 또는 혼합된 황화 및 산화 광물의 급속한 산화를 달성하는 것을 목표로 한다. 전-처리 기간의 지속기간은 광물 산화(mineral oxidation)를 완료하는 시간에 의해 결정되는데, 즉 응집기술을 사용하여, 광석과 용액을 직접 접촉시킴으로서, 또는 퇴적의 관주에 의해서, 적어도 용액과 광석이 접촉하게끔 사용된 방법에 좌우된다.

첨부된 도면의 도 1은 본 발명의 과정에 대한 기본 ROM 퇴적 침출 플로우차트를 도시한다. 도 2는, 침출된 광석의 전-처리 단계에 관련된 더 상세한 단계를 도시하는데, 후속 활성 침출 사이클의 양상이다.

도 1 및 도 2는 퇴적(물)(10,heap)을 도시한다. 퇴적은 전-처리가 수행되기 이전에 광석(12,ore)로부터 구성될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 대안적으로, 전-처리 단계는, 적어도 부분적으로, 퇴적이 구성되는 동안, 응집과정을 이용하여 수행된다. 따라서 두가지 기술이 사용될 수 있다. 전-처리 단계는 응집 기술을 사용하여 시작할 수 있으며 그 후 퇴적이 구성된 후에 계속될 수 있다. 퇴적(물)(10)은 종래의 퇴적으로 도시된다. 이것은 실제 단지 광석 컬럼, 덤프, 배트, 또는 회수될 광물을 함유하는 광석의 유사 더미를 포함하는 퇴적에 대해서만 도시한다.

관주 네트워크(14,irrigation network)는 소스(18)로부터 끌어 낸 물이 제공된 용액(16)으로 퇴적에 관주하게끔 위치된다. 관주 네트워크는, 퇴적 내부 및 위에 분산된 관주 파이프(20)로 구축된 망상 시스템(reticulated system)을 포함하며, 임의의 적합한 종류의 스프레이 또는 노즐(22)을 포함한다. 수분 센서(24) 및 관련된 기구는 퇴적에서 광석의 수분 함량의 측정을 달성하기 위해, 적절히 퇴적 내에 또는 접하여 위치된다.

전-처리 단계는 제어 시스템(26)의 조정하에서 시행된다. 이 시스템은, 다양한 매개변수 및 변수들에 대응하여, 물(18)에 염화(염소)이온(28,chloride ions), 황산(30,sulphuric acid) 및 구리-함유 물질(32)의 추가(첨가)를 조정하여 원하는 특성을 지닌 용액(16)을 생산한다. 상기 시스템은 또한 퇴적으로부터 배수되는 용액(34)의 특성에 반응한다.

광석(12)은, 언급된 바와 같이, 퇴적이 구성되는 동안 응집 과정을 이용하여, 즉 광석 입자들이 용액(16)으로 처리되어, 퇴적에 배치될 수 있다. 대안적으로 퇴적은 광석 입자로부터 구성되며, 그 후 용액(16)이 퇴적에 적용된다. 그러나 두가지 접근법(방법)이 연속하여 사용될 수 있다.

전-처리 단계에서, 용액(16)은 200일 까지의 기간동안 광석을 관주하는데 사용된다. 광석과 접촉하는 용액은 다음의 특성을 준수한다(따른다).

a)용액 전위(solution potential)는 미생물 없이 700 mV SHE 를 초과하며;

b)구리 대 철 비율은 1 보다 크며;

c)전체 철 농도는 0.1g/L 이상이고;

d)pH 는 pH3,0 이하인데, 바람직하게는 pH 는 pH2.5 보다 낮으며;

e)염화이온 농도는 130 g/L 및 230 g/L 사이이고;

f)용존 산소 함량은 1 mg/L 이하이다.

2 wt.% 및 25 wt.% 사이의 광석 수분 함량을 달성하게끔 용액이 퇴적(물)(heap)에 적용된다. 바람직하게는 광석 수분 함량은 5 wt.%에서 8 wt.% 까지의 범위 내에 놓인다.

시스템(26)은 센서(24)로부터의 정보 및 배수 용액(34)의 특성과 관련한 정보(적합한 모니터링 방법 및 센서를 사용하여 이끌어 낸)를 이용하여 광석에서의 수분 함량을 모니터하고 관주 네트워크(14)에 대해 용액에 물의 추가를 조정한다. 용액이 퇴적에 적용되는 속도는 변화될 수 있다. 대안적으로 용액은 "배치" 방식(batch mode)으로 퇴적에 적용될 수 있는데, 즉 어느 기간동안 용액이 퇴적에 적용되며 그리고 용액이 퇴적에 적용되지 않는 기간이 뒤를 있는다.

염화이온(블록 28)이 다음 중 적어도 하나를 이용하여 용액(16)으로 도입된다.

a)다음 중 하나 이상의 추가(첨가): NaCl, MgCl₂, KCl 및 AlCl₃:

1.응집과정 동안 광석(12)에 직접 추가; 또는

2.목적을 위해 설계된 염 추가 폰드(40,salt addition pond)로부터 끌어낸 염(salt)으로 응집과정(agglomeration process) 동안 용액(16)에 직접 추가; 또는

b)다음 중 하나 이상의 추가:NaCl, MgCl₂, KCl 및 AlCl₃(42)를 특별하게 설계된 염 추가 폰드(40,pond)에 수용시키고 폰드로부터 끌어 낸 용액을 관주 네트워크(14)를 통해 퇴적(10)에 적용함에 의해 추가; 또는

c)탈염 과정(desalination process) 동안에 생산된 염수(46,brine)가 응집 과정 동안에 또는 관주 네트워크(14)를 통해 광석(12)에 추가될 수 있으며; 또는

d)예컨대 바닷물, 염호 또는 저장소 물과 같이, 자연적으로 염을 포함한 물(48)이 응집 과정 동안에 또는 관주 네트워크(14)의 사용에 의해서 광석(12)에 적용되는 염화이온 소스(chloride ion source)로서 사용될 수 있다.

황산(블록 30)은 응집의 과정 동안 광석에 직접 추가될 수 있으며 또는 응집단계 또는 관주 네트워크(14)를 통해서 광석(12)에 차례로(in turn) 적용되는 용액(16)에 추가될 수 있다.

전-처리 단계 동안에 우세한(일반적인)(prevail), 원하는 구리 대 철 비율을 달성하기 위해, 다양한 기술들이 사용될 수 있다. 이는 다음 중 하나 이상을 포함한다:

a)응집과정 동안에 황산구리(50,copper sulphate)는 직접 광석(12)에 추가, 또는 응집과정 동안에 차례로 사용되는 용액(16)에 직접 추가, 또는 관주 네트워크(14)를 통해서 광석에 적용된다;

b)용액(16)과 혼합된 구리 광석을 함유한 전해액(52)의 추가; 그리고

c)침출 회로의 임의의 부분으로부터 끌어 낸, 구리를 함유한, 침출 용액(52, leach solution)의 추가; 그리고

d)용액(16)으로 황화구리 및/또는 산화구리의 용해(dissolution).

전-처리 단계 동안에, 700 mV SHE를 초과하는 용액 전위의 확립과 함께, 3가 철(ferric iron)에 의한 이차 코우벨라이트(secondary covellite)(제1 단계 휘동석 산화의 생산물)의 산화, 및 본래의 코우벨라이트(native covellite)의 산화가 향상된다:

a)제1 단계 휘동석(chalcocite) 침출은 광석을 접촉하는 용액에서 일부 3가 철로 산화에 의해 개시된다. 이 반응은 500 mV SHE을 초과하는 용액 전위에서 진행된다;

Cu₂S + 2Fe³⁺→ 2Fe²⁺ + CuS + Cu²⁺ ;

b)전술한 조건하에서, 3가 철은 다음의 평형반응(equilibrium reaction)에 따라 700 mV 를 초과하는 용액 전위 값에 대해 제2 구리(cupric copper)에 의해 산화된다:

Fe²⁺ + Cu²⁺ ↔ Cu⁺ + Fe³⁺　;

c)1 mg/L 이하로 규정된 용존산소 이용에 있어 3가 철보다 제1 구리(cuprous)가 더 효과적이며, 그리고 다음의 반응에 따라 산화된다;

4Cu⁺ + O₂ + 4H⁺→ 4Cu²⁺ + 2H₂O　; 그리고

d)700 mV SHE를 초과하게 규정된 용액 전위에서, 이차 및/또는 일차 코우벨라이트(secondary and/or primary covellite)의 산화가 향상되며, 그로인해 제2 황화물(secondary sulphides)로부터 구리 추출의 정도(규모)에 기여한다:

CuS + 2Fe³⁺ → 2Fe²⁺ + S + Cu²⁺.

또한, 도 2는 전-처리 단계에 뒤 이은 활성 침출 사이클의 양상을 도시한다.

활성 침출 사이클 동안 퇴적의 광석은 침출 용액(60)으로 관주된다. 퇴적으로부터 침출된 구리는 용매추출과정(64,solvent extraction process)을 통해서 배수 용액(34,draining solution)으로부터 회수된다. 침출 용액(60,leach solution)은, 황산의 추가에 의해 적절하게 달성된, pH 2.5보다 낮은 pH를 갖는다. 선택적으로, 침출 용액은 염산(66,hydrochloric acid )을 포함한다. 또한 침출 용액은 처리되는 광석으로부터 용해되거나 침출 사이클에서 사용된 처리 물(process water)로부터 생긴 구리, 철 및 다른 음이온 및 양이온 종류(70)를 함유할 수 있다.

용매추출과정(64) 동안에 50ppm 이하로 전해액 염화이온 농도를 촉진시키게끔 하나 이상의 구리가-인가된, 유기 세척 스테이지(72)가 사용될수 있다. 회수된 구리는 74로 지정된다.

도 3 내지 도 15는 본 발명의 방법의 특정한 양상 및 방법 사용으로 발생하는 유리한 점을 그래픽으로 도시한다.

도 3은 대기 조건에서 각각 550 mV, 600 mV, 650 mV 및 700 mV에서 용액 전위의 함수로서 제2 황화구리를 함유한 전체 광석으로부터 퍼센트 기준 대 며칠의 시간에 대한 구리의 추출 곡선을 도시한다. 구리 회수율이 700mV 에서 향상되는 것이 명백하다.

도 4는, 130g/L 이하의 염화이온 농도에서 화학 침출(B) 이용 및 미생물을 이용한 종래의 생물학적침출(C,bioleach)이용과 비교하여 본 발명(A)의 전-처리 단계를 이용하여 제2 황화구리를 함유한 전체 광석으로부터, 비교 기준(comparative basis)으로, 대기 조건에서 구리 회수율 퍼센트를 나타낸다.

도 5는 도 4와 관련되어 언급된 시스템으로부터 침출귀액(pregnant leach solutions)의 용액 전위를 나타낸다. 전-처리 과정 후에 용액 전위는 700 mV (SHE)를 초과한다. 이 단계에서 염화 철 농도(chloride iron concentration)는 180 g/L 이었다.

도 6은, 생물학적 침출 과정을 이용하여 달성된 구리 추출과 비교해, 대기 조건에서 본 발명의 전-처리 단계 동안 제2 황화구리를 함유한 전체 광석으로부터 구리 추출의 향상된 비율을 보여주는 그래픽 비교이다. 테스트는 단지 광층(ore bed)에 자연적인 공기의 확산으로 높이가 10m 인 컬럼 침출 시스템(column leach systems)에서 완료된다. 여기에서 강제 폭기는 없다.

도 7은, 본 발명에 따라 각각 하루 전-처리(곡선 F) 및 30일 전-처리(곡선 G) 후에 제2 황화구리를 함유한 전체 광석으로부터 구리 추출의 차이를 묘사한다.

테스트는, 1 g/L 시작 2가 철, 80 g/L 염화이온 및 4 g/L 황산의, 다양한 농도의 구리를 함유하여(도 8에 도시된 바와 같이) 25℃의 배치 반응기(batch reactors)에서 수행되었다. 용액 전위는 오랜 시간동안 측정되었다. 이러한 조건들은 대부분의 활성 관주 사이클 동안에 기대될 수 있는 전위를 나타낸다. 의사-평형 조건(A pseudo-equilibrium condition)은 700 mV SHE 이하 용액 전위에서 존재(pertains)한다.

용액 전위는 광층에 자연적인 공기 확산으로 배치 반응기에 있는 시간에서 오랜 시간 동안 측정되는데, 즉 강제 폭기는 없다. 이것은 25℃ 이었다. 반응기는, 도 9에 표시된, 1 g/L 시작 2가 철, 180 g/L 염화이온 및 1 g/L 황산의, 다양한 농도의 구리를 함유한다. 이러한 조건들은 활성 퇴적 관주 사이클 동안 용이하게 재현될 수 없지만 활성 관주에 앞서 본 발명의 "낮은 수분 레스팅(lower moisture resting)" 전-처리 단계를 사용함으로서 손쉽게 달성된다. 1 보다 큰 구리 대 철 비율로, 700 mV 이상의 용액 전위가 달성된다.

도 10은, 배치 반응기에서, 1 g/L 시작 2가 철(starting ferrous iron), 16 g/L 구리 이온(copper ions) 및 1 g/L 황산(sulphuric acid)의, 130 로부터 180 g/L 범위까지, 다양한 농도의 염화 이온(도 10에서 확인된 바와 같이)에 대해 25℃ 에서 단지 자연 폭기로 오랜 시간 동안 측정된 용액 전위를 보여준다. 의사-평형 조건은, 여기에서 참조된 염화물 농도 700 mV 이상에서 우세하다.

도 11은, 대기압 시스템 압력으로 상업적 공장에서 정상 상태로 완성된 침출 용액에서 염화물 농도의 함수로서 측정되고 외삽법으로 추정된(extrapolated) 용존 산소를 보여준다. 용존 산소 농도는 100 g/L 염화 이온을 초과하는 염화(물) 농도에서 1 mg/L 이하이었다.

도 12는 농축된 황산 및 4 g/L 황산, 1 g/L 철, 5 g/L 구리 및 180 g/L 염화 이온을 함유하는 용액으로 응집 후에 광석 온도 대 시간 분(time in minutes)의 곡선이다.

비교 목적을 포함하는 도 13은, 물(H)과 혼합된 농축된 황산, 180 g/L 염화 이온(J)을 함유하는 산성수, 및 180 g/L 염화 이온과 5 g/L 구리 이온(K)을 함유하는 산성수와 접촉된 주조 금속 블록(cast metallic block)의, 주위 온도 이상의, 온도 상승을 도시한다.

도 14는, 전-처리 단계 내에서, 두가지 다른 황산 농축에서 제2 황화구리를 함유한 전체 광석으로부터 대기 조건에서 달성된 구리 추출의 차이점을 보여준다.

도 15는 도 14와 관련된 것으로, 도 14에 묘사된 바와 같이 구리 추출 값의 침출귀액 pH 를 보여준다.

도 16은, 여기에서 100일 이하로 규정된, 증가된 전-처리 기간의 함수로서 황화구리를 함유한 전체 광석으로부터 추출된 구리를 도시한다.

Claims

활성 침출 사이클이 뒤를 잇는 전-처리 단계의 대상인 광석으로부터 베이스 메탈을 회수하는 방법에서, 전-처리 단계는,
1. 광석이, 응집 단계(agglomeration step)동안, 또는 관주(irrigation)에 의해, 용액과 접촉하며;
2.광석과 접촉하는 용액 전위는, 미생물이 없이 700 mV 대 표준 수소 전극(SHE)을 초과하며;
3.광석에 접촉하는 용액의 전체 철 농도는 >0.1 g/L 이며;
4.최종 광석 수분 함량이 2 내지 25 wt.% 의 범위 내에서 달성되게끔 용액 추가가 조정되며;
5.광석에 접촉하는 용액의 pH 는 pH3.0 을 초과하지 않고;
6.광석에 접촉하는 용액의 Cl^-이온 농도는 130 및 230 g/L 사이이며; 그리고
7.광석에 접촉하는 용액에서 용존 산소 레벨(dissolved oxygen level)은 1 mg/L 이하 인, 베이스 메탈을 회수하는 방법.
제 1항에 있어서,
단계 4에서 최종 광석 수분 함량은 5 내지 8 wt.% 의 범위인 것을 특징으로하는 방법.
제 1항에 있어서,
단계 5에서 용액의 pH 는 pH2.5 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
제1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 6에서 염화 이온은 다음 중 적어도 하나에 의해 도입되는데,
a)다음 중 하나 이상의 추가: NaCl, MgCl₂, KCl 및 AlCl₃ 이 직접 광석에; 용액에; 또는 폰드; 에 추가, 그리고
b)바닷물 또는 염수를 광석 또는 용액에 추가,
하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 5에서 광석과 접촉하는 용액의 pH 레벨은 응집 과정 동안 광석에 직접 황산을 추가함으로서 또는 수분 레벨을 확립한 용액에 황산을 추가함으로서 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
Cl- 이온 농도를 갖으며 농축된 황산이 추가되어진 용액과 접촉함으로서, 응집 과정 동안 광석 입자의 표면에 열이 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따라
구리 대 철 비율 > 1 을 갖는 구리의 회수를 위해 이용되는 용액은,
다음 과정 중 하나 이상에 의해 달성되는데:
a) 응집과정 동안 황산구리(copper sulphate)를 직접 광석에 추가;
b) 수분 레벨을 확립한 용액에 황산구리를 추가;
c) 수분 레벨을 확립한 용액과 혼합된, 구리를 함유한 전해액을 추가;
d) 직접 광석에 구리를 함유한 침출 용액을 추가; 그리고
e) 황화구리 또는 산화구리 광물의 용해; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
전-처리 단계에 뒤 이은 활성 침출 사이클 동안, 침출에서의 광석은 황산을 포함한 침출 용액으로 관주되며 pH 2.5 > pH를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
황화구리 광물로부터 구리 추출의 과정은, 어떠한 미생물 없이, 용존 구리를 함유하는 높은 염화물 함량의 산 용액을 사용하여 전-처리 단계에서 광물에 접촉시킴로서 700 mV SHE을 초과하는 용액 전위에서 향상되는 것을 특징으로 하는 과정.