NO770378L

NO770378L - Hydrometallurgisk fremgangsm}te for selektiv utl¦sning.

Info

Publication number: NO770378L
Application number: NO770378A
Authority: NO
Inventors: Jean-Michel Demarthe; Paolo Fossi; Louis Gandon
Original assignee: Minemet Rech Sa
Priority date: 1976-02-06
Filing date: 1977-02-04
Publication date: 1977-08-09
Also published as: BE850703A; US4435368A; AU2165977A; PH12063A; AU505079B2; ES455649A1; FR2340376B1; GB1565752A; DE2705016A1; IT1072388B; CA1096636A; FR2340376A1; JPS5296903A

Description

Hydrometallurgisk fremgangsmåte for selektiv utlosning.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer en hydrometallurgisk fremgangsmåte for selektiv utlosning av blandinger av metalloksydforbindelser, spesielt vedrorer den en fremgangsmåte for selek-tivt å bringe visse ikke-jernmetaller tilstede i slike blandinger i opplosning.

Under opparbeidelse av ét mineral for erholdelse av rent metall stoter metallurgen ofte på blandinger av metalloksydforbindelser. Slike blandinger kan påtreffes under ethvert trinn av ekstrak-sjonen av metallet fra mineralet, som kan være et blandet oksyd og opptil residua fra metallraffineringen. Som eksempler på slike blandinger kan nevnes rosteprodukter fra pyriter, rbste-produkter fra nikkelmatter og basiske nikkelkarbonater (B.N.C.) som erholdes fra en fbrste reduksjon av mineralet etter utlutning med ammoniakk. "

For å fullfore ekstraksjonsprosessen av metallet eller metallene er det nbdvendig å separere bestanddelene fra hverandre, og mere spesielt å separere i jern som ofte er tilstede i mineraler av ikke-jernmetaller, og som derfor gjenfinnes i varierende mengder i det fbrste rensetrinn for disse metaller.

For å utfore denne separasjon er det vanlig at det metall som skal gjenvinnes bringes i opplosning, hvilket ofte utfores ved hjelp av saltsyre eller svovelsyre, imidlertid er en slik opplosning ikke selektiv og betydelige mengder jern gjenfinnes i de endelige opplbsninger.

Av denne grunn er det en hensikt med foreliggende oppfinnelse

å tilveiebringe en fremgangsmåte for selektiv utlosning av oksyder av ikke-jernmetaller, hvilket tillater deres separasjon fra

jern, mangan og silisiumoksyd.

Mere spesielt vedrorer oppfinnelsen en fremgangsmåte for selektiv utlosning av nikkeloksyd hvilket tillater at dette kan skilles fra oksyder av kobolt, blyjog kobber. En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for selektiv utlosning av sinkoksyd,. hvilket tillater at dette kan skilles fra oksyder av kobber og bly.

En ytterligere hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for selektiv utlosning av kobberoksyd, hvilket tillater at dette kan skilles fra blyoksyd.

Foreliggende fremgangsmåte omfatter i\det vesentlige å danne en vandig suspensjon av oksydblandingen som skal behandles og deretter underkaste denne.suspensjonbehandling med klor.

Betegnelsen "oksygeninneholdende forbindelser" anvendt i foreliggende tekst er ment å omfatte et stort antall forbindelser innbefattende oksyder, hydroksyder, karbonater, basiske karbonater, samt visse sulfater og .silikater.

Det klor som er nbdvendig ved utovelse av foreliggende fremgangsmåte kan innfores på en hvilken som helst måte, eksempelvis kan det dannes in situ ved kj emiske eller elektrokjemiske fremgangs-måter eller innfores i opplesningen i form av gassformig klor.

Selv om det er mulig å utfore fremgangsmåten ved forhoyede tem-peraturer er det enklest å utfore utlbsningen ved en temperatur

• o

under vannets kokepunkt, fortrinnsvis ved 60 100 C.

Utlosningens selektivitet er i stor grad avhengig av pH og det er viktig å holde pH under visse verdier, som varierer i henhold til det oksyd som man fortrinnsvis brisker å opplbse. Ge-nerelt bor pH ikke være under 1 - 2 og ofte ikke under 3 - 4.

Av denne grunn kan det være nbdvendig å anordne rensesystemer for å holde en minimal pH. Dette er spesielt viktig hvis blandingen inneholder meget elementært svovel eller i form av sul-fid, fordi oksydasjonen av svovel ved hjelp av klor vil. forårsake en betydelig syredannelse.

Det er også mulig å variere selektiviteten av utlosningen ved

å variere sammensetningen, de kompleksdannende midler såsom kloridionet og pH av den vandige fase hvori blandingen av de oksygenholdige forbindelser er suspendert.

Således vil hoye konsentrasjoner av kloridioner forårsake en lettere utlosning av metaller som danner komplekser med klorid-ionene.

Det skal også bemerkes at tilstedeværelsen av kalsiumioner i sterk grad senker konsentrasjonen av sulfationer og således muliggjor en lettere utlosning av metaller som danner uopploselige sulfater, spesielt av bly, i motsetning vil tilstedeværelsen av sulfationer forhindre utlosning av bly (II)ioner.

Foreliggende utlbsningsfremgangsmåte er spesielt bemerkelses-verdig p.g.a. dens selektivitet. Forst utloses kun sink og nikkel, og deretter som fremgangsmåten skrider frem opplSses.kobber, og bly vil kun ppplbses i vandige faser som både har et hoyt inn-hold av kloridioner og ioner av jordalkalimetaller (kalsium,

strontium, barium og radium). Verken jern, mangan, kobolt eller silisiumoksyd opploses i vesentlig grad.

Det vil forstås at den selektive opplosning er fordelaktig fordi ikke bare muliggjor den separasjon av nikkel og kobolt, eller sink, kobber og bly, men den muliggjor rensing av jern, kobolt og mangan som forblir uopploselige under disse betingelser.

Oppfinnelsen skal ytterligere beskrives under henvisning til en foretrukket utforelsesform, som indikert i den vedlagte tegning som viser et flyteskjema for fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

Under henvisning til tegningen innfores blandingen av oksygenholdige forbindelser som skal behandles ved 1 i et apparat A hvor det suspenderes i en opplosning som innfores ved 2. Suspensjonen som fores ut fra A ved 3. fores inn i en reaktor B hvor den underkastes påvirkning av gassformig klor som innfores ved 5. Opplosningen som erholdes etter reaksjonen utfores fra B ved 6 og innfores ved 7 i et dekanteringskar D hvor stbrre.partikler skilles fra opplosningen og fjernes i form.av en suspensjon ved 9.

Den således klargjorte opplosning fores til et filtreringsapparat C hvor den faste og flytende fase skilles og den faste fase fjernes ved 11 mens den flytende fase trekkes.av ved 12 og fores til et annet, ikke vist apparat, hvor den underkastes ytterligere behandlinger for å fremstille metallsalter eller rene metaller.

Den faste fase som fores ut fra C ved 11 fores ved 13 inn i apparatet A' hvor den bringes i suspensjon i en vandig fase som innfores ved 14. Den sistnevnte vandige fase kan være vann eller en opplosning avledet fra et annet trinn i opplbsningsprosessen, hvis det er onskelig å arbeide med et apparat som består av flere enn to trinn. Suspensjonen utfores fra A' ved 15 og innfores ved 16 i reaktoren B', hvori den blandes med den vandige suspensjon som utfores fra D ved 9 og fores inn ved 18 i B'. Blandingen av de to suspensjoner gjennombobles av klorgass som innfores i karet B' ved 17.

Opplosningen som fores ut av B' ved 19 fores ved 20 til et filtreringsapparat C hvor den faste og flytende fase separeres.

Den flytende fase gjenvinnes ved 22 og fores ved 2 tilbake til

A, mens den faste fase fjernes ved 21. Den sistnevnte fase kan kas-tes eller underkastes en ytterligere opplosning for det tilfellet hvor apparatet'omfatter en flertrinns installasjon.

Dekanteringstrinnet kan enkelte ganger utelates og i dette tilfellet fores opplosningen som fores ut av.B ved 6 direkte til karet C ved 10.

De etterfølgende eksempler belyser oppfinnelsen. I de etter-følgende tabeller betyr forkortelsen "i.b." "ikke bestemt".

Driftsfremganqsmåte for eksemplene I - VII

len reaktor forsynt med kjolespiral, omrorer, termometer og. innforingsrbr for klorgass ble det innfort den bnskede mengde vann eller vandig opplosning av natriumklorid eller kalsiumklorid

og deretter ble tilsatt satsvis eller gradvis blandingen av de oksygenholdige forbindelser.

Den erholdte suspensjon, holdt under konstant omrbring7ble deretter brakt til arbeidstemperaturen. Innfbring av klor til reaktoren ble deretter påbegynt og fortsatt under reaksjonstiden. Med jevne tidsrom ble prover tatt ut for å folge reaksjonens for-lbp.

Etter avsluttet reaksjon ble reaksjonsblandingen filtrert og moderluten gjenvunnet. Filterkaken ble vasket med vann og vaskevannet gjenvunnet. Moderluten, vaskevannet og filterkaken ble deretter analysert. Filterkaken kunne deretter underkastes en

, ny behandling med klor. Selektivitetskoeffisienten K ble be-regnet i henhold til fblgende formel:

f.eks. hvis nikkel er antatt og være det bnskede metall og jern det ubnskede metall:

Eksempel I

Behandlet blanding : 1 kg våt B.N.C. inneholdende 16,89 vekt-% nikkel

Vandig fase av

suspensjonen : 500 ml vann

Mengde tilsatt klor : 40 g/h

Reaksjonstid : . 7 h

Driftstemperatur : 75°C

a) Forandring i pH og nikkelmengde i opplosning som en funksjon av tiden.

b) Resultater av utløsningen.

I den etterfølgende.tabell er gitt analyseresultater for filterkaken , moderluten og vaskevannet, samt sammensetningen av ut-gang smaterialet :

Eksempel II

Behandlet blanding : 1000 g B.N.C. inneholdende

16,89% nikkel

Vandig fase av

suspensjonen : 500 ml 1 M natriumklorid Mengde tilsatt klor : 40. g/h

Reaksjonstid : 5 h

Driftstemperatur :• 75°C

Analyseresultater for filterkaken, moderluten ng vaskevannet, samt sammensetningen av det torrtenkte utgangsamterialet er angitt i den. etterfblgende tabell:

Eksempel III

Behandlet blanding : 1000 g B.N.C. inneholdende 16,89% nikkel

Vandig fase ay

suspensjonen : 500 ml 1,3 M kalsiumklorid-opplosning

Mengde tilsatt klor : 1,3 M

Reaksjonstid : 6 timer

Driftstemperatur : 75°C

Analyseresultatene av filterkaken, moderluteh og vaskevannet, samt sammensetningen av utgangsmaterialet er angitt i den etterfølgende tabell:

Eksempel IV

Behandlet blanding : 300 g av et residu inneholdende 80% vann erholdt fra et fbrste angrep på B.N.C. Vandig fase av

suspensjonen : 300 ml vann Mengde tilsatt klor : 40 g/l

Reaksjonstid : 5 h

Driftstemperatur : 75°C

Analyseresultatene av filterkaken, moderluten og vaskevannet, samt sammensetningen av utgangsmaterialet er angitt i den etterfølgende tabell:

Volum av gjenvunnet moderlut : 4 50 ml

Volum av gjenvunnet vaskevann : 430 ml

Tbrrvekt av resterende filterkake : 22 g

Utbytte av utlost nikkel : 68,5% Slutt-pH :• 3,3

Eksempel V

Blanding behandlet : 134 g av residuet

av B.N.C. etter to på hverandre folgende angrep

Vandig fase av suspensjonen : 180 ml vann Mengde tilsatt klor : 40 g/h

Reaksjonstid : 5 h Driftstemperatur : 75°C

Analyseresultatene av filterkaken, moderluten og vaskevannet,

samt sammensetningen av utgangsmaterialet er angitt i den etterfølgende tabell:

Volum av gjenvunnet moderlut : 175 ml

Volum av gjenvunnet vaskevann : 2 20 ml

Torrvekt av resterende filterkake. : g

Utbytte av .utlost nikkel : 57 %

Slutt-pH, : 2,2

Eksempel VI

Blanding., behandlet : 125 g av et oksyd erholdt ved moderat rosting av en matte ved 700 - 800 C Vandig fase av suspensjonen. : 1 1 vann Innforelsestiden av oksydet : 6 h

Mengde tilsatt klor : 37 g/h Tilsetningstiden av klor : 6 h Driftstemperatur : 95°c

Reaksjonen fikk fortsette 1 time etter at klortilsetningen

var avsluttet.

'3■

Analyseresultatene av filterkaken, moderluten og vaskevannet, samt sammensetningen av utgangsmaterialet er -angitt i den etter-følgende tabell:

Volum av gjenvunnet moderlut : 110 ml

Volum av gjenvunnet vaksevann 110 ml

Utbytte av utlost nikkel : 45,5%

Slutt-pH : 5,0 (95°C)

Eksempel VII

Blanding behandlet : 125 g av et oksyd erholdt fra moderat rosting av en matte ved 700 - 800 C Vandig fase av suspensjonen : 11 vann

Innforelsestiden av oksydet : 5 h (6,25 g hvert 15. min.) Mengde tilsatt klor : 19 g/h

Tilsetningstiden av klor : 12 h

Reaksjonen fikk fortsette i 7 timer etter at klortilsetningen var avsluttet.

Analyseresultatene av filterkaken, moderluten og vaskevannet, samt sammensetningen av utgangsmaterialét er angitt i den etterfølgende tabell:

Volum av gjenvunnet moderlut .: 1100 ml

Volum av gjenvunnet vaskevann : 1100 ml

Torrvekt av resterende filterkake : 36 g

Utbytte av utiost nikkel : 78 % Slutt-pH : 3,4

Eksempel VIII

Forsok med kontinuerlig utløsing av et riikkeloksyd.

Et kontinuerlig forsok som strakk seg over 5 dogn ble utfort

i en mikropilotskala i henhold til flyteskjema vist i fig. 1. Som det fremgår av tegningen ble utløsningen av oksydet utfort i to kaskadereaktorer å 2 1, idet den fbrste ble innmatet med initialoksydet som på forhånd var suspendert i filtratet erholdt fra utlbpet av den andre reaktor, som mates med en vandig suspensjon av residuet som forlater den fbrste reaktor.

Temperaturene og utlutningstidene var identiske i hver reaktor og var henholdsvis 95°C og 12 h. Innmatningshastigheten av oksydet var 25 g/h og vann ble tilfort i en mengde_på 170 ml/h. Klor ble tilfort i en mengde lik 2 ganger den stbkiometriske mengde med hensyn til nikkel, nemlig 41 g/h.

Etter kontinuerlig drift i ca. 100 timer ble det erholdt en opplosning av nikkelklorid og et residu.

Resultatene av analysen av residuet og utlutningsvæsken er vist i den etterfølgende tabell sammen med sammensetningen av utgangsblandingen:

Utbytte av utlost. nikkel : 84%

pH av utlutningsvæsken : 4,3

Eksempel IX

Behandling av-et sinkoksydmineral erholdt fra slagghauger fra en fransk papirfabrikk.

Det behandlede mineral bestod i det vesentlige av leire (Si02+ A1203+ MgO), karbonater (CaC03.- MgC03), jernoksyd (limonitt), blyoksyd og smithsonitt (ZnCO^).

Blanding behandlet : 129,4 g

Vandig fase av suspensjonen : 1000 ml vann Innfort klormengde : 20 g/h Reaksjonstid : 6 h

Driftstemperatur : 85°C

Utlutninqskinetikk Utlutninqsbalanse

Volum av gjenvunnet moderlut : 1050 ml Volum av gjenvunnet vaskevann : 500 ml Vekt av resterende filterkake : 79,8 g

Eksempel X

Blanding behandlet : 123 g av et mineral erholdt fra slagghauger fra en fransk, papirfabrikk

Vandig fase av suspensjo-

nen : 1000 ml av en opplosning

inneholdende 180,8 g mag-nesiumklorid og 1786,7 g kalsiumkloridheksahydrat Innfort klormengde : 8,6 g/h

Reaksjonstid : 7 h

Driftstemperatur : 85°C

Utlutninqskinetikk

Utlutniriqsbalanse

Volum av gjenvunnet moderlut : 1010 ml Volum av gjenvunnet vaskevann : 500 ml

Vekt av resterende filterkake : 95,5 g Eksempel XI

Utlutning av stbv av royk fra masovner i Anzin.

Blanding behandlet : 100 g roykstov Vandig fase av suspensjonen : 1000 ml vann Innfort klormengde : 8'g/h Reaksjonstid : 5 1/2 time Driftstemperatur : 85°C

Utlutningskinetikk

Utlutningsbalanse

Eksempel XII

Blanding behandlet : 100g roykstov

Vandig fase av suspensjonen: 1000 ml av en opplosning inneholdende 180,8 g mag-nesiumklorid og 1786,7 g kalsiumkloridheksahydrat Innfort klormengde : 8 g/h

Reaksjonstid : 7 h

Driftstemperatur : 85°C

Utlutningskinetikk

Utlutninqsbalanse

Volum av gjenvunnet moderlut : 900 ml

Volum av gjenvunnet vaskevann : 600 ml

Vekt av resterende filterkake : 95 g

. Eksempel XIII

Oksydblandingene som behandles i eksempelene XIII - XVI var residuer erholdt fra en sinkfabrikk i Crotone i Italia. Hoved-bestanddelene i disse residuer er: ZnFe^O. - CaSO. , 2Ho0 - ZnS - PbSO. - ZnSO^, ,• H_0 og CaSO, 1/2 Ho0

24 4'.2 4 4' 2 4 2

. Blanding behandlet : 80 g av residuet Vandig fase av suspensjonen : 1000 ml vann

Innfort klormengde : 8 g/h

Reaksjonstid : 6 h

Driftstemperatur : 85°C

Utlutningskinetikk

Utlutningsbalanse

Volum av gjenvunnet moderlut : 900 ml

Volum av gjenvunnet vaskevann : 560 ml

Vekt av resterende filterkake : 95 g

Eksempel XIV

Blanding behandlet : 80 g av residuet Vandig fase av suspensjonen : 1000 ml vann Innfort klormengde:8 g/hReaksjonstid : 6 h Driftstemperatur : 85°C

Utlutningskinetikk Utlutningsbalanse

Volum av gjenvunnet moderlut : 890 ml Volum av gjenvunnet vaskevann : 630 ml

Vekt av resterende filterkake : 77 g

Den foregående beskrivelse og eksempler vil gjore det mulig

for en fagmann å velge de rette driftsbetingelser. Ytterligere vil fagmannen bemerke at ved anvendelse av foreliggende fremgangsmåte er det mulig å skille nikkel fra kobolt og jern som inneholdes i basiske nikkelkarbonater og fra nikkeloksyder erholdt fra rosting av matter.

Claims

1. Fremgangsmåte for selektiv utlutning av oksygenholdige metallforbindelser, karakterisert ved de på hverandre folgende trinn: a) Bringe blandingen av forbindelsene i suspensjon i en vandig fase, og b) behandle suspensjonen med klor mens suspensjonens pH-verdi holdes over i.

2. Fremgangsmåte ifblge krav 1, karakterisert ved at suspensjonens pH holdes ved en verdi over 3.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 1 eller 2, karakterisert ved at suspensjonens temperatur holdes mellom 60°C og suspensjonens kokepunkt.

4. Fremgangsmåte ifolge kravene 1-3, karakterisert ved at suspensjonens vandige fase inneholder klorioner.

5. Fremgangsmåte ifolge kravene 1-4, karakterisert ved at suspensjonens vandige fase inneholder jordalkalimetallioner.

6. Fremgangsmåte ifolge kravene 1-3, karakterisert ved at en rostet nikkelmatte bringes i suspensjon og at suspensjonens pH holdes ved en verdi over 3.

7. Fremgangsmåte ifolge kravene 1-3, karakterisert ved at en blanding av basiske nikkelkarbonater bringes i suspensjon og at dennes pH holdes ved en verdi over 2.

8.. Fremgangsmåte ifolge kravene 1-5, karakterisert ved at en.blanding av nikkeloksyder bringes i suspensjon.

9. Fremgangsmåte ifolge kravene 1-5, karakterisert ved at stov fra masovner bringes i suspensjon.

10. Fremgangsmåte ifolge kravene 1 - 5, karakterisert ved ' at blyinneholdende forbindelser bringes i suspensjon og at denne tilsettes minst 0,5 mol natriumklorid pr. 1.

11.. Fremgan gsmåte ifolge kravene 1-5, karakterisert ved at kobberoksyder bringes i suspensjon og at den vandige fases konsentrasjon av klorioner justeres til minst 1 g ekvivalent/l.