NO129003B

NO129003B -

Info

Publication number: NO129003B
Application number: NO01381/71A
Authority: NO
Inventors: H Spedden; D Lowe; J Apps
Original assignee: Kennecott Copper Corp
Priority date: 1970-04-15
Filing date: 1971-04-14
Publication date: 1974-02-11
Also published as: US3669651A; ZM4871A1; ZA712241B; SE368230B; PH9656A; CA935290A; ES390246A1

Description

Fremgangsmåte til utluting og utvinning av

kobber fra kobberholdige materialer.

Foreliggende oppfinnelse vedrører hydrometallur-

gisk bearbeidelse av naturlig forekommende kobberholdige materia-

ler for utvinning av kobber, og særlig vedrører den cykliske ut-lutingsprosesser som anvendes på slike materialer, for eksempel gruveavfall, hvor det oppløste kobber i utlutingsoppløsningen ut-

vinnes ved utfelling på metallisk jern og den kobberholdige ut-lutingsoppløsning behandles for fjerning av treverdige jernioner før prosessens utfellingstrinn utføres.

Hydrometallurgiske prosesser av den generelle

type som det her dreier seg om, er alminnelig kjent og anvendes i stor utstrekning for utvinning av kobberverdier fra gruveavfalis-

produkter av kobber-sulfid-holdige materialer som har et for lavt innhold av kobber til at man ønsker å bruke de vanlige fremgangs-måter som omfatter konsentrering av de verdifulle stoffer ved hjelp av skumfIotasjon. Treverdige jernioner anses som nødvendige i den sure utlutingsoppløsning for å oppløse kobbersulfid-minera-lene i avfallsmalmmaterialene. Enhver overføring av treverdige jernioner i den kobberholdige utlutingsoppløsning er imidlertid skadelig for kobberutfellingen ved at de forbruker det metalliske jernutfellingsmiddel. og konkurrerer med kobberionene om dette.

Det er overordentlig vanskelig, om ikke umulig, i praksis å. hindre overføring av treverdige jernioner til den kobberholdige oppløs-ning. En kjent måte tii å fjerne de uønskede treverdige jernioner fra den kobberholdige utlutingsoppløsning før den bringes i kontakt med det metalliske jernutfellingsmiddel går ut på å bringe den kobberholdige utlutingsoppløsning i kontakt med svoveldioksyd under kraftig omrøring av oppløsningen. Det er blitt foreslått, jfr. U.S. patent nr. 3 109 732, at de treverdige jernioner i en hydrometallurgisk oppløsning som inneholder kobber reduseres til toverdige jernioner ved hjelp av svoveldioksyd eller et annet reduksjonsmiddel som gir sulfit- eller bisulfit-ioner i nærvær av aktivert karbon som katalysator. Oppfinnerne har imidlertid funnet at dette ikke så lett kan oppnås selv når den kobberholdige opp-løsning og reduksjonsmidlet føres i medstrøm gjennom et skikt av aktivert karbon slik som i ovennevnte patent.

Oppfinnernes overveielser og eksperimentelle ar-beider ut fra den tanke som er angitt i det generelle forslag i henhold til ovennevnte patent, har vist at det finner sted kompli-serte reaksjoner mellom metallisk jern og oppløsninger som inneholder kobberioner, sulfit- eller bisulfit-ioner og treverdige jernioner. Således kan følgende reaksjoner finne sted når for eksempel ammoniumbisulfit anvendes som reduksjonsmiddel for treverdige jernioner:

Ligning (4) viser en ideell og i høy grad ønsket tilstand, men vi har funnet at det bare er altfor lett at betin-gelsene i henhold til ligning (5) finner sted, hvorved den ubeha-gelige eller skadelige hydrogensulfidgass gjør fremgangsmåten ubrukbar i praksis, eller også finner reaksjonen i henhold til ligning (6) sted hvorved kobber(I)sulfid belegger det metalliske jern og på en ugunstig måte innvirker på utfellingen av kobber.

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse er det funnet at fremgangsmåteforholdene kan reguleres så at man unn-går de uønskede bireaksjoner som er vist ovenfor, og slik at man nærmer seg den meget ønskelige ideelle situasjon hvor en maksimums-mengde av metallisk jern er tilgjengelig for kobberutfellingsreak-sjonen. Videre er det funnet at når ammoniumbisulfit anvendes som reduksjonsmiddel, finner det sted en overføring av ammoniumioner til den resirkulerte utlutingsoppløsning, hvilke tjener som et viktig næringsstoff for de jern-oksyderende bakterier som normalt be-nyttes for regenerering av den brukte utlutingsoppløsning. Dess-uten dannes en tilstrekkelig mengde svovelsyre (I^SO^) til å bringe pH i den resirkulerte utlutingsoppløsning innenfor det område som er vist å være særlig fordelaktig (jfr. U.S. patent nr. 3 260 593).

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til utluting og uvinning av kobber fra kobber-holdige materialer, hvor et vann-oppløselig reduksjonsmiddel som gir sulfit- eller bisulfit-ioner tilsettes til den kobber-holdige utlutingsoppløsning for å redu-sere treverdige jernioner til toverdige jernioner i nærvær av en katalysator, hensiktsmessig aktivert karbon, er mengden av reduksjonsmiddel mindre enn den støkiometriske mengde, nærmere bestemt 80 - 90% av den støkiometriske mengde i forhold til de treverdige jernioner i oppløsningen.

Bortsett fra de nye aspekter som er angitt ovenfor utføres utlutingsprosessen på vanlig måte. I det spesielle tilfelle som her foreligger bringes den resirkulerte utlutingsopp-løsning med oppfrisket oppløsning som tilsettes etter behovet således til å strømme på toppen av et gruveavfallsprodukt som inneholder kobbermineralene som skal utlutes, og man lar oppløsningen risle ned gjennom mellomrommene i avfallsproduktet til et reservoar eller en annen oppsamlingsbeholder.

I overensstemmelse med oppfinnelsen lar man den kobberholdige utlutingsoppløsning passere gjennom et katalytisk lag av aktivert karbon etter at ammoniumbisulfat (eller en annen vannoppløselig substans som gir sulfit- eller bisulfit-ioner i oppløsningen) er blitt tilsatt som reduksjonsmiddel for de treverdige jernioner. Mengden av reduksjonsmidlet må ikke overskride 80 - 90% av den støkiometriske mengde i forhold til de tilstede-værende treverdige jernioner i utlutingsoppløsningen.

Oppholdstiden for den kobberholdige utlutings-reduk-sjonsoppløsning i det katalytiske lag må være tilstrekkelig for i alt vesentlig fullstendig å oksydere de aktive ioner i reduksjonsmidlet.

Etter reduksjonen av de treverdige jernioner på den foran angitte måte bringes den kobberholdige oppløsning i kontakt med et metallisk jernutfellingsmiddel. Dette kan utføres på en hvilken som helst egnet måte, for eksempel i et vanlig vaskekar, men utføres fortrinnsvis i et utfellingsapparat av den art som er beskrevet i U.S. patent nr. 3 154 411. Utnyttelsen av det metalliske jern for utvinningen av kobberet er i alt vesentlig fullstendig.

Oppløsningen som nå er fattigere på kobber resirkuleres til avfallsproduktet, med eller uten en spesiell regenerering av den for å omdanne toverdige jernioner til treverdige jernioner. Hvis det ikke anvendes noen spesiell regenereringspro-sess, som for eksempel den bakterieregenereringsbeholder som er beskrevet i U.S. patent nr. 2 829 964, vil all omdannelse av toverdige jernioner som er nødvendig for utlutingsformålet finne sted ved oksydasjon som en inngående del i resirkuleringsprosessen og i den øvre del av avfallsproduktet ved hjelp av de bakterier som naturlig er tilstede i dette.

Det skal bemerkes at når ammoniumbisulfit anvendes som reduksjonsmiddel for den katalytiske reduksjon av treverdige jernioner til toverdige jernioner, føres ammoniumioner over i den reduserte kobberholdige utlutingsoppløsning og over kobberutfel-ningstrinnet til avfallsoppløsningen som resirkuleres til avfallsproduktet. Ammoniumionene tilveiebringer et viktig næringsstoff for de jern-oksyderende bakterier som tar del i regenere-ringen av en slik brukt oppløsning for ytterligere å øke kobber-utlutingseffektiviteten. Svovelsyren som resulterer fra reduk-sjonsreaksjonen i det katalyttiske lag tilveiebringer videre au-tomatisk den pH-regulering som tidligere er funnet fordelaktig ved en slik cyklisk utlutingsprosess.

De følgende sammenlignende forsøk viser nytten og

de i høy grad fordelaktige resultater av foreliggende fremgangsmåte:

I hvert tilfelle ble kobberholdig utlutingsoppløsning uttatt fra et reservoar av en slik oppløsning erholdt fra en kommersiell gruveavfallsutlutingsprosess, som tilmatningsoppløs-ning for forsøkene, og etter tilsetning av ammoniumbisulfit som reduksjonsmiddel ble oppløsningen brakt i kontakt med aktivert karbonkatalysator ved at den ble ført gjennom en kolonne av slik katalysator med en oppholdstid på 3,6 minutter. Den resulterende oppløsning ble undersøkt med henblikk på reduksjon av treverdige jernioner og fravær av gjenværende bisulfitioner og ble derpå inn-ført i en utfellingsbeholder av den type som er beskrevet i U.S. patent nr. 3 154 411, under anvendelse av pulverformet jern i en mengde på 10% over den støkiometriske som utfellingsmiddel for utfelling av kobber. Tilmatningsoppløsningen hadde en pH på 2,3 og inneholdt:

Resultatene av forsøkene var som følger:

Sammenliknet med det ovenfor anførte var kobberutfeiningen av tilmatningsoppløsningen uten reduksjon av treverdige jernioner som følger:

Undersøkelse av de bortstrømmende oppløsninger fra utfelningsbeholderen med henblikk på pH, viste at bruken av reduksjonsmidlet innenfor det angitte område og i overensstemmelse med foreliggende fremgangsmåte nedsatte pH fra den opprinnelige verdi av 2,3 til den gunstige verdi av 2,18 for resirkulerings-formål, mens med standard arbeidsmåte, som ikke omfattet reduksjon av treverdige jernioner, øket den opprinnelige pH til 2,8„ Med hensyn til overføringen av ammoniumioner til den resirkulerte utlutningsoppløsning, ble det fastslått(undersøkel-se av de bortstrømmende oppløsninger fra utfelningsbeholderen)at en slik overføring finner sted» Dens gunstige virkning på ernæ-ringsforholdene for de jern-oksyderende bakterier og regenererin-gen av toverdige jernioner til treverdige jernioner fremgår av de følgende tabeller, uttatt fra generelle forsøk som ble utført for å bestemme ernæringsvirkningen av ammoniumioner på bakterier av den type som det dreier seg om i bortstrømmende oppløsninger fra kobberutfeiningstrinnet i kommersiell avfallsutlutning, fra hvilke tilmatningsoppløsningen i henhold til de foran anførte for-søk ble anvendt:

Skjønt pH i den bortstrømmende oppløsning ved for-søkene i henhold til tabell IV var noe høyere enn i den bort-strømmende oppløsning i forsøkene som representerer fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, har erfaring vist at moderate forskjel-ler i pH ikke har noen avgjørende virkning på bakterieaktiviteten.

Selv om fremgangsmåten spesielt er blitt beskrevet med hensyn til dens anvendelse for utluting av gruveavfallspro-dukter, for hvilke den er særlig nyttig, må man være klar over at andre produkter av kobberholdige materialer, særlig malmprodukter, kan behandles på lignende måte.

Claims

Fremgangsmåte til utluting og utvinning av kobber fra kobber-holdige materialer, hvor nevnte materialer behandles med en sur utlutingsoppløsning som inneholder treverdige jernioner, og den resulterende kobberholdige oppløsning behandles med et vannoppløselig reduksjonsmiddel som i vandig oppløsning gir sulfit- eller bisulfit-ioner, og bringes i kontakt med en katalysator i nærvær av nevnte reduksjonsmiddel i en tid som er tilstrekkelig til i alt vesentlig fullstendig å oksydere de aktive ioner i reduksjonsmidlet, og deretter bringes i kontakt med metallisk jern for utfelling av kobber, karakterisert ved at reduksjonsmidlet tilsettes i en mengde på 80 - 90% av den stø-kiometriske mengde i forhold til de treverdige jernioner i nevnte oppløsning.