NO138412B - Fremgangsmaate ved utluting av jernholdig nikkelsulfidmatte - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved utluting av jern-holdig nikkelsulfidmatte.

Det finnes en rekke forslag innen patentlitteraturen angående selektiv utluting av nikkel fra nikkelsulfidmatter, som nikkelsulfid-og nikkel/kobbersulfidmatter.

Således er det i US patentskrift nr. 967072 foreslått en fremgangsmåte for utluting av høykvalitetsmatte inneholdende lite eller intet jern, hvor nikkel selektivt utlutes med fortynnet svovelsyre mens materialene holdes varme og omrøres for å påskynde reaksjonen. Den dannede nikkelsulfatoppløsning fraskilles, tørkes og oppvarmes til rødglød for omdannelse av oppløsningen til nikkeloxyd som derefter kan reduseres til metallisk nikkel på vanlig måte. Det er også i patentskriftet angitt at når matten inneholder jern, har det vist seg gunstig under visse betingelser å finmale matten mens denne er fuktig, med en andel av fortynnet svovelsyre for å oppløse en andel av nikkelinnholdet og jerninnholdet, hvorefter resten males videre sammen med en annen andel av fortynnet svovelsyre for å opp-løse resten av nikkelinnholdet og et eventuelt gjenværende jerninnhold.

I US patentskrift nr. 1756092 er beskrevet en fremgangsmåte for selektiv ekstrahering av nikkel fra nikkel/kobbersulfidmatte.

For å øke oppløsningshastigheten av nikkel i syren smeltes matten og avkjøles derefter hurtig ved granulering i vann. Utlutingen utføres

i svovelsyre under atmosfæretrykk og ved en temperatur på 8 0-100°C.

I US patentskrifter nr. 2223239, nr. 2239626 og nr. 2753249 er beskrevet selektiv utluting av nikkel fra nikkel/kobbermatte med en syre, som HC1 eller I^SO^. Det er i patentskriftene fremhevet at det er viktig å anvende en matte hvor svovelinnholdet er støkiometrisk lavere enn den mengde som er nødvendig for kombinasjon med alle tilstedeværende metallforbindelser. Jo mindre mengden av kombinert svovel er, desto høyere er nikkelutvinningen efter utluting.

Det er et problem ved utluting av nikkelholdig matte ved atmosfæretrykk at mattens utlutingsegenskaper er tilbøyelige til å variere fra sammensetning til sammensetning og om matten foreligger i støpt tilstand eller i den vanlig fremstilte granulerte, tilstand, spesielt hva gjelder jerninnholdet. Slike egenskaper gir seg vanligvis tilkjenne i forlengede utlutingstider som innvirker uheldig på økonomien ved fremgangsmåten.

Vanlig utluting ved atmosfæretrykk krever et lavt jerninn-» hold, f.eks. under 0,5 vekt%.

Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at matte inneholdende over 0,5 vekt% og opp til .20 vékt% jern kan behandles

under, unngåelse av de uheldige innvirkninger av tilstedeværelsen av jern, ved å anvende en ny kombinasjon av arbeidstrinn som kompenserer for tilstedeværelsen av et høyt jerninnhold. Det har ifølge oppfinnelsen dessuten vist seg at når tilstedeværelsen av et høyt jerninnhold er tilbøyelig til å forlenge utlutingstiden ved atmosfæretrykk og å hemme oppnåelsen av fullstendig utlutingsreaksjon, kan utlutingstiden gjøres kortere og en i det vesentlige fullstendig utlutingsreaksjon oppnås ved å anvende en foretrukken utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte.

Det tas derfor ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte ved utluting ved atmosfæretrykk av nikkelholdig sulfidmatte som inneholder forholdsvis meget jern, for selektivt og økonomisk å ekstrahere en vesentlig del av nikkelinnholdet.

Oppfinnelsen" angår således en fremgangsmåte ved utluting av nikkelholdig sulfidmatte inneholdende 20-75 vekt% nikkel, 5-50 vekt% kobber, svovel i en ikke-støkiometrisk mengde av over 4 vekt% og opp til 20 vekt% og over 0,5 vekt% og opp til 20 vekt% jern, idet summen av nikkel-, kobber- og svovelinnholdet utgjør minst 80 vekt%, og fremgangsmåten er særpreget ved de i krav l's karakteriserende del angitte trekk.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart under henvisning til tegningene, hvorav

Fig.l og 2 er kurver som viser hhv. den .vandige jernkonsentrasjon og kobberkonsentrasjon som funksjon av utlutingstiden ved atmosfæretrykk og den tilførte oxygenmengde, Fig. 3 er kurver som viser pH som funksjon av utlutingstiden ved atmosfæretrykk for en nikkel/kobbersulfidmatte inneholdende 4,4 vekt% jern, Fig. 4 er en gruppe med kurver som hver viser pH som funksjon av utlutingstiden påvirket av en forutluting. av jern, den tilførte oxygenmengde og den tilførte mengde luft alene, og Fig. 5 er et foretrukket flytskjema for utførelse av en

utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte.

Den foreliggende fremgangsmåte angår således generelt utluting av malt nikket og kobberholdig

sulfidmatte som inneholder ikke-støkiometriske mengder av svovel. Foruten det angitte innhold av nikkel, kobber, svovel og jern ut-gjøres resten av matten av gangarter eller slagg og tilfeldig forekommende forurensninger. Svovelinnholdet i matten er mindre enn det nødvendige støkiometriske innhold for kombinasjon med metallforbindelsene i matten og overskrider ikke vesentlig den mengde som er nødvendig for omsetning med nikkel under dannelse av Ni2S2«På grunn av jerninnholdet tas spesielle forholdsregler ved tilberedning av tilførselsmaterialet, idet matten granuleres ved bråkjøling fra smeltet tilstand fra en temperatur som er minst 10°C over mattens solidus/likvidustemperatur, men under mattens kokepunkt. Matten blix derefter finmalt, f.eks. malt til en stør-relse tilsvarende minst 50 vekt% av partikler som vil passere gjennom en 270 mesh sikt (U.S. standard sikter). Den foreliggende fremgangsmåte er imidlertid ikke begrenset til en slik partikkel-størrelse så lenge matten finmales for å sikre den ønskede opp-løsning under utlutingen uten en for sterk skumdannelse. En matte malt slik at 50% av partiklene vil passere gjennom en 200 mesh sikt, kan anvendes. Ifølge en utførelsesform av den foreliggende

, fremgangsmåte dannes en vandig oppslemning av den malte matte, f.eks. en oppslemning med et faststoffinnhold på 5-65%, typisk 15%, idet det til oppslemningen er blitt tilsatt en brukt kobber-elektrolyttoppløsning som inneholder en tilstrekkelig svovelsyre-mengde til å gi en pH ikke over ca. 2. Et foretrukket faststoffinnhold i oppslemningen er 10-40%.

Det kan generelt angis at oppslemningen utlutes inntil pH blir høyere enn 5, for å sikre en utstøtning av kobber og jern

fra oppløsningen, Ifølge den

foreliggende fremgangsmåte utlutes oppslemningen først i et utlutingstrinn ved atmosfæretrykk for selektivt å utlute oppløselig nikkel fra oppslemningen inntil en pH er blitt nådd som ligger innen området 3,5-4,5, mens oppslemningen luftes. Temperaturen holdes under kokepunktet og kan være 60-95°C. Ifølge en nedenfor beskreven utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte kan matten først selektivt forlutes uten lufting for å

fjerne vesentlige mengder jern fra matten før denne utlutes ved atmosfæretrykk.

Som nevnt ovenfor skal utlutingsoppløsningen når utlutingen ved atmosfæretrykk påbegynnes, ikke ha en pH som er høyere enn 2. Det kan generelt angis at oppløsningens pH er under 1. Det er imidlertid ikke nødvendig å begynne med en lav pH. Det er således mulig å anvende kobber/jernsulfatvrakoppløsninger med pH over 2, f.eks. 3,5-4,5, hvori jernet foreligger i toverdig tilstand og som under lufttilførsel vil danne fri svovelsyre på grunn av oxydasjon av toverdig jern til treverdig jern mens hydrolyse til uoppløselig treverdig jernhydroxyd forekommer. Slike oppløsningers pH kan synke til under 2 straks efter at lufttilførselen er påbegynt, slik at det fås fri syre for utluting. Dessuten kan brukte elektrolytter fra elektroutvinning av kobber inneholde en høy syremengde (lav pH), og pH kan økes ved fortynning, f.eks. ved blanding med de ovennevnte vrakoppløsninger før den brukte elektrolytt resirkuleres for utluting ved atmosfæretrykk. Det er således en fordel ved den foreliggende fremgangsmåte at nikkel/ kobber/jernsulfatvrakoppløsninger med fordel kan forbrukes under utførelsen av denne.

Efter utlutingen ved atmosfæretrykk i det første trinn av

den foreliggende fremgangsmåte utlutes oppslemningen ved atmosfæretrykk i et annet trinn ved å erstatte lufttilførselen med et sterkere oxydasjonsmiddel enn luft og bestående av oxygen, Mn04 eller S20g -2for derved å gjøre utlutingen av sulfidmatte ved atmosfæretrykk fullstendig, som tilkjennegitt ved en økning av pH til over 5. Dette adfølges vanligvis av et fall i kobber- og jerninnholdet i oppløsningen til under 20 ppm (deler pr. million), og som regel til under 10 pmm, for hver. Den erholdte oppløsning skilles fra faststoffene (residuumet) for utvinning av nikkel. Derefter utlutes faststoffene ved høyt trykk og høy temperatur med en svovel-

syreoppløsning under anvendelse av luft som oxydasjonsmiddel, idet den anvendte syre fortrinnsvis har en pH på under ca. 2 og utlutingen utføres fortrinnsvis ved «n temperatur av 175-250°C, helst ikke over 205°C ved et trykk av 14,0-63,3 kg/cm overtrykk, helst ikke over 49,2 kg/cm 2 overtrykk, for derved å danne et utlutet residuum og en anriket oppløsning som inneholder vesentlige mengder av kobber og nikkel og som skilles fra r.esiduumet for å fjerne en vesentlig andel av kobberet fra oppløsningen ved elektroutvinning, og en brukt elektrolytt dannes som resirkuleres til det første ut-lutningstrinn ved atmosfæretrykk.

Som antydet ovenfor krever den mer vanlige fremgangsmåte for utluting ved atmosfæretrykk en tilført matte med et meget lavt jerninnhold for å sikre en hurtig avslutning av reaksjonen. Ved utførelsen av den foreliggende utlutningsmetode ved atmosfæretrykk betraktes reaksjonen som avsluttet når oppløsningens pH blir tilstrekkelig høy til at kobber og jern vil skilles ut fra oppløs-ningen. Det har ved forsøk vist seg at den endelige pH under utlutingen ved atmosfæretrykk bør være over 5. Forsøk har således vist at under 10 ppm kobber fås når oppløsningens pH blir 5,3, og at under 10 ppm jern fås når oppløsningens pH blir over 5,5. Dette kan oppnås forholdsvis hurtig ved å anvende to-trinnsutlutings-prosessen ved atmosfæretrykk. Med "forholdsvis hurtig" som anvendt heri er ment å betegne den tid det tar for at pH skal nå minst 5 eller derover, f.eks. 5,3-5,5, under utluting ved atmosfæretrykk.

For at pH skal nå 5 eller derover har det ifølge oppfinnelsen vist seg at når oppløsningens pH under lufttilførsel når og holdes i det vesentlige konstant (eller bremses) på 4 på grunn av tilstedeværelsen av jern, kan omsetningen økes ganske enkelt ved å tilsette et sterkere oxydasjonsmiddel enn luft når en pH på 4 er blitt nådd. Disse oxydasjonsmidler er oxygen, Mn04 ^

(f.eks. KMn04) eller S20g~2 (f.eks. Na^Og) .

Når matten inneholder vesentlige mengder jern innen det heri angitte område, kan det være å foretrekke å forlute den malte matte med fortynnet svovelsyre. Det er av vesentlig be-tydning at matten inneholder store mengder nikkel,dvs« 20% nikkel eller derover, slik at det fås tilstrekkelig med nikkelsulfid til at syren vil nøytraliseres under den påfølgende utluting ved atmosfæretrykk.

Matten bør ha en slik sammensetning at den lett kan

males. Svovelinnholdet skal således være 4-20%, f.eks. 10-20%. Det er viktig at matten granuleres fra en temperatur som er minst 10°C, fortrinnsvis minst 25°C, høyere enn solidus/likvidustemperaturen, men under mattens kokepunkt.

Det antas at ved granulering av en matte med et forholdsvis høyt jerninnhold ved en temperatur under solidus/likvidustemperaturen fås en (Ni,Fe).jS4 fase som synes å være mindre effektiv for forbruk av syre enn Ni3S2- Ved granulering av matten ved en temperatur over solidus/likvidustemperaturen utskilles til-synelatende mesteparten av jernet som det forholdsvis inerte kobberferritt som utøver en mindre skadelig innflytelse på reak-sjonskinetikken. Det er imidlertid her ikke ment å være bundet til den ovenstående teori.

Således ble en matte inneholdende 1,25% Fe, 34,8% Ni, 41,6% Cu og 16,8% S granulert ved 930°C (like over solidus/ likvidustemperaturen). Den tid det tok for at utlutingen med svovelsyre ved atmosfæretrykk skulle bli fullstendig (dvs. for å nå en pH på 5,5) var 440 minutter. På den annen side var den tid det tok for utluting av den samme matte, men granulert ved 1060°C (over solidus/likvidustemperaturen), bare 230 minutter for å nå en pH på 5,5. Ved å utføre reaksjonen til en pH på 5 eller derover sikres hydrolyse av kobber og jern, og det fås en nikkel-sluttoppløsning med et lavt innhold av disse elementer.

For matter med et høyt jerninnhold, f.eks. 4%, bør den prosentuelle mengde av faste stoffer under utlutingen ved atmosfæretrykk ikke være så høy at et overskudd av toverdige jernioner vil oppløses, på grunn av den bremsende innvirkning av toverdige jernioner på utlutingen ved atmosfæretrykk. Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at en oppslemning inneholdende 10-25% faste stoffer er tilstrekkelig.

Jerninnholdets innvirkning på matten ved utluting ved atraos-faeretrykk ble fastslått ved at det ble laget en rekke mattesammen-setninger ved å tilsette forskjellige mengder av jern til en matte erholdt fra Bamangwato Concession Ltd (BCL). En typisk BCL-matte er en matte med lavt jerninnhold og inneholdende 0,2% Fe, 16,4% S, 40% Ni og 39,5% Cu, idet resten utgjøres av under 0,5% av hver av forskjellige forurensninger. En matte av BCL-typen har vanligvis en analyse på 16-20% S, minst 20% Cu, minst 20% Ni, en samlet mengde av nikkel, kobber og svovel på over 80%, som regel minst 90%/og forurensninger i en mengde på under 0,5% av hver.

Mattene fremstilt med forskjellige jerninnhold hadde de følgende sammensetninger:

Hver matte ble smeltet og deres temperatur øket til 1371°C,

og hver matte ble beskyttet mot oxydasjon ved tilsetning av ( carbon. Hver av smeltene ble granulert ved bråkjøling i en vann-

dusj fra en temperatur like under materialets solidus/likvidus-temperatur, idet temperaturen var 930°C. Den granulerte matte ble derefter malt til 75% -270 mesh og 50% -400 mesh (J.S. standard sikter).

For hvert utlutingsforsøk ble en oppløsning inneholdende

450 ml utlutningsvæske som inneholdt 31 g/l Ni, 22 g/l Cu og 4 6 g/l H2SO4, oppvarmet til 7 5°C, og luft ble tilført i en mengde av 580 ml/min. under omrøring ved 420 opm (omdreininger pr.

minutt). Denne oppløsning er representativ for en brukt elektro-lyttoppløsning og har en pH på 1 på grunn av den tilstedeværende fri syre. 1

Da utlutingen ble påbegynt, ble 117,6 g matte satt til

450 ml oppløsning (20,7% faststoffinnhold). 6 til 10 prøver hver på 2 ml ble tatt under utlutingsperioden. Et forsøk ble be-

traktet som avsluttet da kobberet og jernet i det vesentlige ble fullstendig utskilt, og dette inntraff ved en pH på 5,5. Den uheldige innvirkning av jernet på utlutingstiden når matten granuleres fra en temperatur under solidus/likvidustemperaturen,

fremgår av tabell II.

Det fremgår av tabell II at jo høyere jerninnholdet i matten er, desto lengre er utlutingstiden for utskillelse av kobber og jern fra matter som er blitt bråkjølt ved en temperatur under solidus/likvidustemperaturen. Innvirkningen av toverdige jernioner i utlutningsoppløsningen ble også fastslått ved konsentra-sjoner på 0 til 8 g jern pr. liter for en matte inneholdende 0,3% jern. Ved en jernkonsentrasjon på 0 var således utlutingstiden 3 timer (pH 5,3), med en jernkonsentrasjon på 4 g pr. liter var utlutingstiden 3,8 (pH 5,3), og ved en jernkonsentrasjon på 8 g pr. liter var utlutingstiden 4 timer (pH 5,3). Den samme matte med lavt jerninnhold som var blitt bråkjølt fra en temperatur over solidus/likvidustemperaturen, krevde 5,8 timer for å nå en pH på 5,3. Det fremgår derfor at jerninnholdet i matten og jerninnholdet i oppløsningen uheldig innvirker på utlutingstiden.

Når utlutingsoppløsningen får en pH på 5,3, utskilles i

det vesentlige hele kobbermengden i oppløsningen. Det ble imidlertid iakttatt at når et sterkere oxydasjonsmiddel enn luft anvendes, utskilles jern mer effektivt fra oppløsningen. Forsøk har vist at ved anvendelse av luft i de innledende trinn inntil en pH på 4 nås, for derefter å erstatte luften meddet sterkere oxydasjonsmiddel

C>2 eller KMn04, vil i det vesentlige hele jernmengden utskilles og med en langt høyere hastighet (se fig. 4).

Resultater erholdt i forbindelse med forskjellige jernhol-dige matter under anvendelse av den ovennevnte nikkel/kobber/ svovelsyreoppløsning er gjengitt i den nedenstående tabell III.

Det fremgår at når et sterkere oxydasjonsmiddel enn luft settes til oppløsningen efter at dens pH er blitt 4, utskilles jernet sterkere og mer effektivt når kobberkonsentrasjonen er under 20 deler pr. million, f.eks. ned til 10 deler pr. million.

På fig. 1 og 2 er vist forskjellige trekk ved de samme for-søk. Variasjonen i kobber- og jernkonsentrasjonen med tid fremgår av kurvene for hver tegning som omfatter forsøk med og uten tilsetning av oxygen ved en pH på 4. I alle tilfeller forelå størsteparten av det vandig oppløste jern som toverdig jern. Det fremgår av fig. 1 (jern) og fig. 2 (kobber) at tilsetningen av oxygen ved en pH på 4 nedsatte utlutingstiden til halvparten (ca. 4-4,5 timer) som tilkjennegitt ved det forhold at en pH på 5,5 ble nådd i løpet av den halve tid og ved at kobberet og jernet i oppløsningen ble utskilt til en konsentrasjon på 0,01 g/l (10 ppm), mens reaksjonen ved tilsetning av luft alene fortsatte i over 9 timer før denønskede pH ble nådd.

Det kan i denne forbindelse også vises til fig. 3 med kurver som viser forandringene i pH under utlutingen ved atmosfæretrykk når matten inneholder 4,4% jern og når matten bråkjøles fra en temperatur over solidus/likvidustemperaturen, dvs. ved 1060°C. Det fremgår imidlertid at når bare luft anvendes som oxydasjonsmiddel, er den samlede utlutingstid 10 timer, og halvparten av denne tid går med ved en pH på 4. Dette innebærer at utlutingen hemmes eller bremses ved en pH på 4 for matter med høyt jerninn hold under det første utlutingstrinn. Når på den annen side oxygen settes til utlutingsoppløsningen ved en pH på 4 i det annet trinn, vil det fremgå av fig. 3 at reaksjonen fortsetter ganske hurtig som tilkjennegitt ved det forhold at pH raskt stiger til 5,5, og reaksjonen blir forholdsvis raskt avsluttet i løpet av den halve tid eller 5 timer.

Det sterke oxydasjonsmiddel kan settes til utlutingsoppløsningen til en hvilken som helst tid når oppløsningen når en pH på 3,5-4,5 under det første utlutingstrinn. Det tilsatte mengde oxydasjonsmiddel kan bestemmes på støkiometrisk basis og vanligvis basert på mengden av jern i matten og/eller toverdig jern i oppløsningen.

Et støkiometrisk overskudd må i alminnelighet tilsettes. Ved oxydering f.eks. av toverdig jern til treverdig jern under anvendelse av KMn04ble utlutingstiden forkortet fra 9,8 timer (med luft alene) til 4,8 timer da KMnO^ ble tilsatt til utlutings-oppløsningen i det annet trinn efter at dens pH var blitt 4.

Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at det kan være ønsket først å forutlute matte med høyt jerninnhold for å fjerne en vesentlig andel av jernet i matten før denne utlutes ved atmosfæretrykk for selektiv oppløsning av nikkelinnholdet.

Ved et forsøk forutlutes en matte med 4,4% jern.ved en temperatur på 90°C (50% faststoffinnhold) med fortynnet svovelsyre med en pH på 2,5 uten lufttilførsel, og den anvendte tid er 2 timer. De erholdte resultater er som følger:

Endel H2S ble avgitt under utlutingen og spesielt under filtreringen. Resultatene erholdt ved utlutingen under atmosfæretrykk med og uten en forutluting er sammenlignet på fig. 4.

Ved forsøk (1) vist på fig..4 ble matten først forutlutet som beskrevet ovenfor i 2-4 timer, og den forutlutede matte ble utlutet under atmosfæretrykk ved anvendelse av den ovenfor be-

skrevne oppløsning (dvs. 31 g/l Ni, 22 g/l Cu og 46 g/l I^SO^)

under anvendelse av luft som oxydasjonsmiddel inntil oppløsningens pH ble 4. Luften ble erstattet med oxygen og utlutingen fortsatt inntil oppløsningen fikk en pH på over 5. Det vil fremgå at dette forsøk ga det beste resultat og at reaksjonen var avsluttet i løpet av ca. 4 timer (pH 5,5).

Ved forsøk (2) uten forutluting ble luft erstattet med oxygen da oppløsningen hadde fått en pH på 4. Selv om gode resultater ble erholdt, tok dette forsøk en litt lenger tid enn forsøk (1).

Ved forsøk (3) ble forutluting plus lufttilførsel anvendt, og utlutingen ble avsluttet på litt kortere tid enn 6 timer, mens utlutingen ved forsøk (4) hvor bare luft ble tilført, tok 9-10 timer før oppløsningen fikk en pH på over 5. Det vil fremgå at forutluting plus lufttilførsel innebærer en tydelig forbedring sammenlignet med tilførsel av luft alene.

Ifølge oppfinnelsen utføres generelt en første bråkjøling av

en matte med høyt jerninnhold fra en temperatur over solidus/likvidustemperaturen, fulgt av utluting av matten under atmosfæretrykk inntil en pH på 3,5-4,5 fortrinnsvis ca. 4,fås ved anvendelse av luft som oxydasjonsmiddel. Derefter erstattes luften med et sterkere oxydasjonsmiddel i det annet trinn for avslutning av reaksjonen inntil en pH på over 5 for å utskille i det vesentlige hele inn-holdet av kobber og jern.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte kan den malte matte først forutlutes

med fortynnet svovelsyre ved en pH på 1-3 og en oppslemningskonsen-trasjon på 20-60% faststoffer, hvorefter matten utlutes under atmosfæretrykk for selektivt å oppløse nikkelinnholdet og utskille kobberinnholdet og jerninnholdet fra oppløsningen, mens vesentlige mengder av tilstedeværende fri syre forbrukes. Ved den foreliggende fremgangsmåte anvendes to utlutingstrinn under atmosfæretrykk.

I det første av disse anvendes luft inntil en pH på 4, og i det annet av disse tilsettes et sterkere' oxydasjonsmiddel for å

erstatte luft ved denne pH. Oxydasjonsmidlet er et

oxydasjonsmiddel for oxydering av ioner i oppløsninger til en høyere valenstilstand og består av 0~, MnO.<-1>eller

-2

S2°8 •

Forholdet mellom utlutingshastigheten og jerninnholdet i matten fremgår tydelig av tabell II. En tilstedeværelse av over 4% jern i matten fører til en over 3 ganger så lang nødvendig tid for å nå en pH på 5,5 ved utluting under atmosfæretrykk. Når en matte med lavt jerninnhold ( i 0,5%) utlutes under anvendelse av en oppløsning som inneholder 8 g toverdige jernioner pr. liter, vil tilstedeværelsen av det ovennevnte jern i oppløsningen øke utlutingstiden med ca. 1/3 hvis den utlutede matte er blitt granulert ved bråkjøling av matten fra en temperatur under solidus/ likvidustemperaturen.

Som nevnt ovenfor antas det at når en matte med høyt jerninnhold granuleres ved bråkjøling av matten fra en temperatur under solidus/likvidustemperaturen, vil jernet komme inn i Ni^S,,-gitteret og nedsette Ni3S2_forbindelsens evne til å forbruke syre som dannes ved hydrolyse av jern. Den sannsynlige reaksjons-rekkefølge er som følger:

Tilsetningen av oxygen (se fig. 3) aktiverer den med jern forurensede matte ved å tvinge reaksjonen (3) mot høyre. Over-skuddet av syre som dannes ved reaksjonen (2), forbrukes således slik at oppløsningens pH vil stige til over 5, f.eks. 5,5.

Det kan by på fordeler med en lang oppholdstid forårsaket av jernet i matten ved utluting under atmosfæretrykk. Således vil reaksjonene (1) og (2) ovenfor få bedre tid til å forløpe, hvorved en sluttvæske inneholdende mindre jern vil dannes (se tabell III). Dette fører i alminnelighet til en sterkere opp-løsning av nikkelinnholdet.

Det bør bemerkes at mesteparten av det jern som oppløses under forutlutingen, oppløses under den første eller de to første timer av utlutingen. Resultatene gjengitt i tabell IV antyder

at det fås en svak fordel ved å utføre forutlutingen i over 2

timer. Som nevnt ovenfor kan en forutluting alene (fig.4)

effektivt nedsette tiden for utlutingen under atmosfæretrykk.

Som nevnt er det imidlertid mulig å oppnå ønskede resultater uten

å anvende et forutlutingstrinn for jernet så lenge andre forholdsregler tas, som anvendelse av et sterkt oxydasjonsmiddel efter at en pH på 4 er litt nådd under det første utlutingstrinn under atmosfæretrykk.

For nærmer»- =a forklare en foretrukken utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte under anvendelse av et forutlutingstrinn for jernet gjengis det nedenstående eksempel under henvisning til det på Fig. 5 viste flytskjema.

Eksempel

En nikkelholdig sulfidmatte ble anvendt som inneholdt 34,4% Ni, 40,8% Cu, 17,2% S og 4,4% Fe, idet resten utgjordes av gangarter eller slagg og sporforurensninger.

Matten ble smeltet og oppvarmet til en temperatur på 1372°C, beskyttet mot oxydasjon ved tilsetning av carbon og derefter granulert i en vanndusj fra en temperatur på 1060°C som var høyere enn solidus/likvidustemperaturen som var 980°C.

Ifølge fig. 5 ble matten efter at den var blitt granulert, våtmalt i en kulemølle til en partikkelstørrelse på 50% -400 mesh. Den foreliggende fremgangsmåte er imidlertid ikke begrenset til denne partikkelstørrelse. En oppslemning inneholdende 50% faststoffer ble fremstilt med fortynnet svovelsyre ved en pH på 2,5,

og oppslemningen ble forutlutet (10, fig. 5) i 2 timer ved 90°C. Efter forutlutingen ble den utlutede oppslemning overført til faststoff/væskesepareringstrinnet 11 hvori forutlutingsvæsken ble fraskilt og overført til jernutskillelsestrinnet 12 hvori jernet ble utfelt under anvendelse av luft og NH^. Faststoffene ble derefter overført til det første utlutingstrinn 13 under atmosfæretrykk hvori faststoffene ble blandet med resirkulert brukt elektrolytt 13A for fremstilling av en oppslemning inneholdende 15% faststoffer. Den resirkulerte brukte elektrolytt inneholdt 22 g Cu pr. liter, 32 g Ni pr. liter og 45 g H2S04pr. liter, og pH var 1 og temperaturen 75°C.

Oppløsningen ble luftet under utlutingen

i et første grinn inntil en pH på 4 nås". Luften ble derefter erstattet med oxygen og oppslemningen utlutet i et annet trinn 14. Væsken med lavt jerninnhold fra jernutskillelsestrinnet 12 kan settes til det annet utlutingstrinn under atmosfæretrykk. Da pH hadde steget til over 5, f.eks. fra 5,3 til 5,5, ble den gjenværende utlutingsrest ved 15 skilt fra utlutingsvæsken som ble anvendt for utlutingen under atmosfæretrykk. Væsken hadde en pH på ca. 5,5 og mindre enn 20 ppm hvert av kobber og jern og ble derefter overført for nikkelutvinning ved 16.

Resten som blir tilbake efter det første og det annet utlutingstrinn under atmosfæretrykk, overføres derefter for trykkutluting 17 i'en autoklav under dannelse av en oppslemning med et faststoffinnhold på 10%, idet syre og vann tilsettes for erholdelse av 0,25 kg svovelsyre pr. kg rest ved en pH på under 2. Oppslemningen utlutes under oxyderende betingelser i 30 minutter ved en temperatur- på 175 - 205°C og et overtrykk på 14,0-63,3 kg/cm<2>. Den anrikede oppløsning inneholder 20-40 g Ni pr. liter, 40-60 g

Cu pr. liter og 10-50 g H2S04pr. liter. Den anrikede væske skilles fra utlutingsresten ved 18, og faststoffene overføres for vraking mens den anrikede væske fortrinnsvis overføres for elektroutvinning (19) av kobber hvor en vesentlig andel av kobberet ut-vinnes som elektrbkobber av høy kvalitet. Den brukte elektrolytt inneholder 32 g Ni pr. liter, 22 g Cu pr. liter og 45 g svovelsyre pr. liter og fortynnes med prosessefterfyllingsvann efter behov. Den brukte væske resirkuleres derefter som efterfyllingssyre til det første utlutingstrinn under atmosfæretrykk, som nevnt ovenfor.

Elektroutvinning av kobber er velkjent og vil derfor her ikke bli detaljert beskrevet.

Før elektroutvinningen og efter surgjøring og fortynning vil den anrikede væske i alminnelighet inneholde 20-40 g Ni pr. liter 40-60 g Cu pr. liter og 10-50 g H2S04pr. liter.

Den brukte elektrolytt som anvendes som efterfyllingssyre, kan inneholde opp til 80 g Ni pr. liter, 0,1-80 g Cu pr. liter og 1-100 g H2S04pr. liter.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved utluting av nikkelholdig sulfidmatte inneholdende 20-75% nikkel, 5-50% kobber, en ikke-støkiometrisk svovel-mengde på over 4% og opp til 20%, og over 0,5% og opp til 20% jern, idet summen av nikkel-kobber- og svovelinnholdet er minst 80%,karakterisert vedat matten før utlutingen granuleres ved bråkjøling av smeltet matte fra en temperatur som er minst 10°C høyere en mattens likvidus/solidustemperatur, og derefter males, hvorefter mattan utsettes for et første utlutingstrinn ved atmosfæretrykk for selektiv utluting av mattens nikkelinnhold ved an-vendelo .. av en brukt kobberelektrolyttoppløsning som inneholder tilstrekkelig svovelsyre til at oppløsningen har en pH på opp til ca.

2, mens luft tilføres til oppløsningen, og utlutingen utføres inntil oppløsningen får en pH av 3,5-4,5, hvorefter matten utsettes for et annet utlutingstrinn ved atmosfæretrykk og under anvendelse av den brukte kobberelektrolytt, ved at luftingen erstattes med et sterkere oxydasjonsmiddel bestående av oxygen, MnO^ -1 eller S20g -2 for å gjøre utlutingen ved atmosfæretrykk mer fullstendig som tilkjennegitt ved en økning av pH til over 5, slik at det dannes en anriket oppløsning som inneholder nikkel og en nikkel/kobberholdig rest, den anrikede oppløsning skilles fra resten for utvinning av nikkel, og den nikkel/kobberholdige rest utlutes med svovelsyre ved for-høyet temperatur og trykk for utvinning av nikkel og kobber fra resten.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat efter at matten er blitt malt, utsettes den først for en forutluting med svovelsyre ved en pH av 1-3 for å fjerne vesentlige mengder jern fra matten, hvorefter den forutlutede matte utsettes for det første og annet utlutingstrinn ved atmosfæretrykk.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at utlutingen i det annet trinn utføres i den brukte kobberelektrolytt inntil denne får en pH av minst 5,3 og inntil kobberinnholdet og jerninnholdet i oppløsningen begge har minsket til under ca. 20 ppm.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, hvor det anvendes en matte med et svovelinnhold som er mindre enn det som er støkiometrisk nød-vendig for kombinasjon med metallforbindelsene i matten og ikke er vesentlig høyere enn den mengde som er nødvendig for kombinasjon med nikkelinnholdet under dannelse av Ni3S2,karakterisert vedat matten efter granuleringen males til en par-tikkelstørrelse hvorav minst 50% passerer gjennom en 200 mesh sikt, og idet utlutingen ved atmosfæretrykk utføres ved en temperatur av 60-95°C.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4,karakterisertved at det første utlutingstrinn ved atmosfæretrykk utføres inntil utlutingsoppløsningen får en pH av ca. 4.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisertved at de faste stoffer efter det første og det annet utlutingstrinn ved atmosfæretrykk utlutes ved forhøyet trykk under anvendelse av en sur oppløsning med en pH på under ca. 2 ved en temperatur av 175-250°C og et overtrykk av 14,0-63,3 kg/cm<2>slik at det dannes en anriket oppløsning som inneholder kobber og nikkel og en uopp-løselig rest.

7 . Fremgangsmåte ifølge krav 6, -karakterisertved at den anrikede oppløsning skilles fra resten og at vesentlige mengder kobber fjernes fra oppløsningen ved elektroutvinning, slik at det dannes en brukt elektrolytt som derefter resirkuleres til det første utlutingstrinn ved atmosfæretrykk.