NO152453B - Fremgangsmaate til ekstraksjon av i det minste ett av ikke-jern-metallene kobber, nikkel og kobolt fra et sulfidkonsentrat som ogsaa inneholder jern - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til ekstraksjon av

i det minste ett av ikke-jern-metallene kobber, nikkel og kobolt fra et sulfidkonsentrat som også inneholder jern, hvor en vandig oppslemning av konsentratet under omrøring behandles med en gass som inneholder fritt oksygen, ved overtrykk, hvorved ikke-jern-metallet eller -metallene går i oppløsning og jern omdannes til tungtløselig jernhydroksyd.

Det er kjent- at ikke-jern-metaller som foreligger i

et sulfidmineral, kan utvinnes ved at mineralet underkastes en oksyderende trykkutluting. Man danner da en vandig oppslemning av konsentratet fra hvilket kobber og/eller nikkel skal utlutes, hvoretter oppslemningen under omrøring og oppvarmning bringes i kontakt med en atmosfære som inneholder fritt oksygen, under overatmosfærisk trykk. Det ønskede ikke-jern-metall går da i oppløsning, jern oksyderes til hovedsakelig uoppløselige jern-hydroksyder, og svovel som opprinnelig forelå som sulfid, erholdes hovedsakelig som elementært svovel og i noen grad som oppløst sulfat i utlutingsoppløsningen. Etter endt utluting er det ønskelig å kunne anvende enkel faststoff-væske-separasjon, slik at det dannes en væske inneholdende det meste av de ønskede ikke-jern-metaller og på den annen side et fast materiale bestå-ende av jernhydroksyd, ureagert mineralkonsentrat og elementært svovel.

I de fleste forslag til utførelse av en slik oksyderende trykkutluting anbefales det at den vandige oppslemning holdes ved en temperatur lavere enn svovelets smeltepunkt under behandlingen med oksygen. Denne unngåelse av temperaturer over svovelets smeltepunkt skyldtes den antagelse at smeltet svovel ville be-legge sulfidpartiklene og hindre eller hemme ytterligere utluting. Eksempler på sådan "lavtemperatur"-utluting er beskrevet i norsk patent 135 290 og US-patent 3 816 105. Problemer som knytter seg til sådan lavtemperaturutluting, er imidlertid den lange utlutingstid som er påkrevet for oppnåelse av hovedsakelig fullstendig ekstraksjon av ikke-jern-metallene og de dårlige bunn-fellings- og filtreringsegenskaper som det dannede jernhydroksyd oppviser. Slike prosesser er følgelig i praksis kjennetegnet ved relativt lave ekstraksjonsutbytter av ikke-jern-metall og dårlig kvalitet på det elementære svovel som fraskilles fra ut-lutingsresiduet. For å overvinne det sistnevnte av disse problemer har man foreslått, f.eks., i ovennevnte norske patent, å oppvarme utlutingsoppløsningen, etter at oksydasjonen er avsluttet, en kort tid før faststoff/væske-separasjonen utføres. Uansett om en slik varmebehandling etter utlutingen medfører belegning av jernhydroksydet og de ureagerte sulfider med svovel eller bare bidrar til agglomerering av elementært svovel, så avhjelper den ikke problemet med langsom utluting og dårlig ekstraksjon.

Alternativt er det blitt foreslått at den oksyderende utluting kan utføres ved høye temperaturer, dvs. over svovelets smeltepunkt. For å motvirke tendensen til at ureagerte sulfider belegges med svovel har man foreslått forskjellige forholdsregler, herunder kraftig omrøring, som beskrevet i US-patent 2 898 196,

og anvendelse av additiver som beskrevet i norsk patent 133 797

og 134 330. Denne "høytemperatur"-utluting er imidlertid ikke uten ulemper. Den viktigste av disse er tendensen til at betyde-lige mengder av sulfider omdannes til sulfater. Dette er uønsket, fordi sulfatdannelse medfører et unyttig forbruk av oksygen og av base som behøves for nøytralisering av oppløsningen, og resul-terer i større kjølebehov under utlutingen såvel som økte mengder oppløst jern i den utlutingsoppløsning fra hvilken jernet deretter må utfelles.

Den foreliggende oppfinnelse er basert på utviklingen av en forbedret oksyderende utlutingsprosess, hvorved en stor an-del av ikke-jern-metaller i et sulfidkonsentrat kan bringes til å gå i oppløsning, og hvorved det erholdes et residuum med gode sedimenteringsegenskaper, samtidig som sulfatdannelsen blir mini-mal .

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte til ekstraksjon av i det minste ett av ikke-jern-metallene kobber, nikkel og kobolt fra et sulfidkonsentrat som også inneholder jern, hvor en vandig oppslemning av konsentratet under omrøring behandles med en gass som inneholder fritt oksygen,

ved overtrykk, hvorved ikke-jern-metallet eller

-metallene går i oppløsning og jern omdannes til tungtløselig jernhydroksyd, karakterisert ved at den vandige oppslemning holdes ved en første temperatur under svovelets smeltepunkt i en første oksydasjonsperiode som er tilstrekkelig lang til at bare en del av ikke-jern-metallet eller -metallene oppløses, hvoretter oppslemningen oppvarmes til en annen temperatur over svovelets smeltepunkt og holdes ved denne annen temperatur i en annen oksydasjonsperiode som er tilstrekkelig lang til at ett eller flere ikke-jern-metaller oppløses hovedsakelig fullstendig, og forholdet mellom den første oksydasjonsperiode og den annen ok-sydas jonsperiode er fra 1:4 til 4:1. Med uttrykket "oppløse et ikke-jern-metall hovedsakelig fullstendig" menes at i det minste ca. 90% av ikke-jern-metallet oppløses.

Oppslemningens temperatur under den første del av oksydasjonen bør være innen området 80-110°C, fortrinnsvis ca. 105°C. Den høyere temperatur som anvendes for den siste del av utlutingen, bør være innen området 115-180°C, og fortrinnsvis er den ca. 135°C. Ved anvendelse av kombinasjonen av de to temperaturer 105 og 135°C har vi funnet at det nøyaktige punkt ved hvilket temperaturendringen gjøres, ikke på noen måte er ufravikelig bestemt eller fastlagt, og utlutingstiden kan lett optimaliseres ved forsøk i overensstemmelse med sulfidkonsentratets kjemiske og fysikalske egenskaper. Varigheten av høytemperatur-trinnet i utlutingen kan representere så lite som 20% eller så meget som 80% av den samlede utlutingstid. Med andre ord kan forholdet mellom oksydasjonstiden ved lavtemperatur og oksydasjonstiden ved høytemperatur være fra 1:4 til 4:1. Et forhold lavere enn 1:4 ville i alminnelighet føre til for sterk sulfatdannelse, mens et altfor høyt forhold vanligvis vil resultere i uakseptabelt lav ekstraksjon av ikke-jern-metall. Man fore-trekker at forholdet mellom varigheten av lavtemperaturperioden og høytemperaturperioden er nær 1, helst fra. 0,7:1 til 1,5:1.

Det skal bemerkes at det, tross anvendelse av temperaturer over svovelets smeltepunkt under den annen utlutingsperiode, ikke er blitt funnet nødvendig å ty til anvendelse av overflate-aktive stoffer eller svovel-oppløsningsmidler som additiver.

Ved anvendelse av omrøring av oppslemningen har det faktisk

ikke gjort seg gjeldende problemer med utlutingsinhibering p.g.a. svovelbelegning av ureagerte sulfider.

Andre utlutingsparametere enn de temperaturer som anvendes, og varigheten ved disse temperaturer, er kjent fra den rikholdige litteratur på dette område og behøver ikke noen nærmere beskrivelse her. I alminnelighet kan det sies at mineralkonsentratet som skal utlutes, bør være i finmalt form,

f.eks. slik at 80% eller mer er partikler mindre enn 0,043 mm. Mineralkonsentratet kan oppslemmes i vann til et innhold på

ca. 20 eller 30 vekt% faste stoffer og behandles i en lukket autoklav oppvarmet til den ønskede temperatur. Oksygen eller en gass som inneholder fritt oksygen, blir i alminnelighet til-ført autoklaven slik at oksygen-partialtrykket over oppslemningen blir av størrelsesorden 3 atmosfærer eller mer, og slik at totaltrykket i autoklaven, iberegnet partialtrykket av vann-dampen og partialtrykket av eventuelle bæregasser som innføres sammen med oksygenet, typisk vil være 4 eller 5 atmosfærer eller endog høyere.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes for behandling av forskjellige sulfidkonsentrater inneholdende ikke-jern-metall. Når konsentratene inneholder f.eks. både nikkel og kobber, vil man vanligvis foretrekke å utlute begge disse metaller samtidig, slik at hovedsakelig alt, eller så meget som praktisk mulig, kobber og nikkel bringes i oppløsning i én enkelt utlutingsbehandling. Oppfinnelsen er imidlertid på ingen måte begrenset til en slik arbeidsmåte, og det trykk som anvendes, såvel som varigheten av utlutingen kan om ønsket velges slik at i det vesentlige alt nikkel går i oppløsning, mens bare meget lite av kobberet oppløses.

Etter avsluttet utluting er den resulterende oppslemning - etter kjøling - egnet for vanlig faststoff/væske-separasjon, så som filtrering eller elutriering, hvorved utlut-ingsoppløsningen inneholdende det eller de ønskede op<p>løste ikke-jern-metaller skilles fra de faste stoffer, som hovedsakelig består av elementært svovel, jernhydroksyd og ureagerte mineraler.

De følgende eksempler vil ytterligere belyse oppfinnelsen. Prosentangivelsene i eksemplene er på vektbasis med mindre annet er sagt.

Eksempel 1

En rekke utlutingsforsøk ble utført med et konsentrat som hadde følgende analyse:

og som inneholdt magnetkis (pyrrhotitt), pentlanditt og kobberkis (kalkopyritt). Konsentratet ble malt slik at minst 95% var finere enn 0,04 3 mm og oppslemmet i vann til et innhold på 30% faste stoffer. Oppslemningen ble deretter utlutet i en autoklav under kraftig omrøring og et totaltrykk på ca. 2 mega-pascal (MPa) av oksygen og vanndamp. Forsøksserien omfattet en to-temperatur-test som ble utført i henhold til oppfinnelsen, og et par sammenlignings-utlutingsforsøk ved henholdsvis høy temperatur og lav temperatur. I den nevnte to-temperatur-test (test 1) ble oppslemningen oksydert i 1 time ved en temperatur på 105°C, hvoretter oppslemningen ble oppvarmet til 13 5°C og holdt ved denne temperatur i ytterligere 2 timer under oksyderende utluting. I det ene sammenligningsforsøk, Test A, ble utlutingen utført i . 3 timer ved 105°C, og i det annet sammenligningsforsøk, Test B, ble oppslemningen holdt ved 135°C i 3 timer.

Etter utlutingen ble oppslemningen i hvert tilfelle overført til et sedimenteringskar, hvor sedimenteringsegenskapene ble bestemt. Som nedenstående tabell 1 viser, ble den oppslemning som erholdtes ved to-temperaturutlutingen i henhold til oppfinnelsen, funnet å ha sedimenteringsegenskaper som ikke bare var langt bedre enn sedimenteringsegenskapene til den oppslemning som ble utlutet ved lav temperatur (A), men også bedre enn sedimenteringsegenskapene til den oppslemning som ble utlutet ved høy temperatur (B).

Den klare utlutingsvæske som erholdtes fra sedimen-teringskaret, ble analysert for bestemmelse av i hvilken grad metallene var blitt oppløseliggjort, samt sulfatinnholdet. De erholdte resultater, som er angitt i tabell 2, viste at kobberets og nikkelets oppløselighet, som det var ønskelig å maksimere, var høyere i Test 1 enn i Test A (lavtemperatur), skjønt ikke fullt så høy som i test B. Samtidig er imidlertid sulfatinnholdet i Test B meget høyt, mens det i Test 1 bare er litt høyere enn i Test A. Meget viktig er det at den uønskede oppløs-ning av jern er minst i Test 1, som i denne henseende viser bedre resultat enn begge sammenligningsforsøkene, slik at rens-ning for fjerning av jern skulle være lettere.

Også de faste stoffer ble analysert etter fraskillelse fra utlutingsvæsken for bestemmelse av jern-, nikkel- og kobber-innholdet og de relative mengder av svovel som foreligger som ureagert sulfid, som sulfat og som elementært svovel. På grunn-lag av disse målinger kunne effektiviteten av hele utlutings-prosessen uttrykkes ved den prosentvise ekstraksjon, dvs. oppløs-ning av hvert metall og fordelingen av svovel i dets forskjellige former i den endelige oppslemning. Disse data er angitt nedenfor i tabell 3.

Eksempel 2

En ytterligere serie av utlutingsforsøk ble utført omfattende en to-temperatur-utluting som ble utført i henhold til oppfinnelsen (Test 2), og et par sammenligningsforsøk (Test C og Test D). Det sulfid som ble utlutet i dette tilfelle, var et konsentrat inneholdende: og inneholdt magnetkis, pentlanditt og kobberkis. Det ble malt og oppslemmet som beskrevet i eksempel 1 med unntagelse av tempera-turen og utlutingstiden, som var som følger:

Analyse av de faste stoffer og væsker som erholdtes

i disse utlutingsforsøk, ga data som angitt i tabell 4 nedenfor:

En sammenligning mellom de i tabell 4 angitte data viser at det forsøk som ble utført i henhold til den foreliggende oppfinnelse, ga resultater som i det minste er like gode som, og i de fleste tilfeller bedre enn det beste av de to sammenligningsforsøk,

hva enten man vurderer etter hvor høy kobber- eller nikkel-opp-løseligheten er/ eller hvor lav jern-oppløseligheten er, eller etter størrelsen på den svovelfraksjon som foreligger i elemen-tær form.

En klar fordel som oppnås ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan sees av resultatene av fIotasjonsforsøk, hvor svovel ble skilt fra resten av de faste stoffer i den utlutede oppslemning. Renheten av det svovel som ble fraskilt fra oppslem-ningene i Test C og Test D, var henholdsvis 70 og 78%. Lignende fIotasjon utført med den utlutingsoppslemning som ble uttatt i Test 2, resulterte til sammenligning i et 90% rent svovelprodukt.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til ekstraksjon av i det minste ett av ikke-jern-metallene kobber, nikkel og kobolt fra et sulfidkonsentrat som også inneholder jern, hvor en vandig oppslemning av konsentratet under omrøring behandles med en gass som inneholder fritt oksygen, ved overtrykk, hvorved ikke-jern-metallet eller -metallene går i oppløsning og jern omdannes til tungtløselig jernhydroksyd, karakterisert ved at den vandige oppslemning holdes ved en første temperatur under svovelets smeltepunkt i en første oksydasjonsperiode som er tilstrekkelig lang til at 'bare en del av ikke-jern-metallet eller -metallene oppløses, hvoretter oppslemningen oppvarmes til en annen temperatur over svovelets smeltepunkt og holdes ved denne annen temperatur i en annen oksydasjonsperiode som er tilstrekkelig lang til at ett eller flere ikke-jern-metaller oppløses hovedsakelig fullstendig, og forholdet mellom den første oksydasjonsperiode og den annen oksydasjonsperiode er fra 1:4 til 4:1.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den første temperatur holdes i området 80 - 110°C og den annen temperatur mellom 115°C og 180°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den første temperatur holdes ved ca. 105°C og den annen temperatur ved ca. 135°C.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det anvendes et forhold mellom den første oksydasjonsperiode og den annen oksydasjonsperiode fra 0,7:1 til 1,5:1.