PL195873B1

PL195873B1 - Sposób ługowania siarczkowego, żelazonośnego koncentratu miedzi

Info

Publication number: PL195873B1
Application number: PL01362111A
Authority: PL
Inventors: Matti Hämäläinen
Original assignee: Outokumpu Oy
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2007-11-30
Also published as: EP1346070A1; CA2431466A1; BR0116334A; WO2002050319A1; ZA200304510B; EA004550B1; ES2257382T3; US6929677B2; EA200300701A1; US20040060395A1; AU2002217185B2; FI108864B; MXPA03005491A; ATE316583T1; AU1718502A; PT1346070E; EP1346070B1; YU50803A; AR032013A1; PL362111A1

Abstract

1. Sposób lugowania siarczkowego, zelazonosnego koncentratu miedzi w srodowisku chlor- kowym dla osiagniecia zasadniczo bezzelazowego, alkalicznego, chlorowo-miedziowego roztworu chlorkowego, odzyskiwania zelaza i pierwiastkowej siarki jako osadu skladnika stalego, w którym lugowanie przeprowadza sie w sposób ciagly na zasadzie przeciwpradu i w kilku etapach, znamien- ny tym, ze lugowanie koncentratu miedzi przeprowadza sie w warunkach atmosferycznych, w tem- peraturze, która najwyzej odpowiada temperaturze wrzenia roztworu, i ze dla skladnika stalego sto- suje sie dluzsze opóznienie niz dla roztworu, który przeplywa przez zawracana czesc skladnika sta- lego do lugowania przeciwnie do glównego przeplywu skladnika stalego, przy czym zelazo wytraca sie z koncentratu glównie jako hematyt. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ługowania siarczkowego, żelazonośnego koncentratu miedzi na zasadzie przeciwprądu w środowisku chlorkowym.

Przeciwprądowe ługowanie miedzionośnego surowca, takiego jak koncentrat siarczkowy, jest opisane w dokumentach należących do stanu techniki, na przykład w opisie patentowym US 5,487,819. Reakcja sumaryczna ługowania miedziowego pirytu/chalkopirytu podana w tej publikacji jest następująca:

CuFeS2 + Cu²⁺ + ³/4O2 + ¹/2H2O = FeOOH + 2 Cu¹⁺ + 2S⁰ (1)

Z reakcji można zauważyć, że żelazo jest usuwane z kadzi do ługowania w postaci osadu getytu. W artykule dotyczącym tego samego procesu, P.K. Everett pod tytułem: „Development of the Intec Copper Process by an International Consortium”, Hydrometallurgy 1994, IMM-SCI, Cambridge, Anglia, 11-15 lipiec 1994, podano, że ługowanie odbywa się w trzech etapach w temperaturze około 80-85°C, zaś otrzymywany getyt jest akaganeitem lub beta-getytem. Ponadto, w artykule opisującym ten sam proces, A.J. Moyes i inni pod tytułem: „Operation of the Intec Copper 'One' TPD Demonstration Plant, Alta 1998 Copper Sulphides Symposium, Brisbane, Australia, 19 października 1998, na stronie 19 pokazany jest schemat przebiegu procesu. Według tego schematu, przeciwprądowe ługowanie odbywa się w trzech etapach, przy czym na każdym etapie występują trzy reaktory, zaś wytrącanie odbywa się pomiędzy etapami.

Według podstawowej literatury chemicznej, akaganeit jest getytem w swej formie metastabilnej, która na tej podstawie nie jest szczególnie korzystną formą dla odpadów. Znane jest z hydrometalurgii cynku, że osad z żelaza może przybierać trzy formy: jarosytu, getytu lub hematytu. Wiadomo także, że hematyt jest najbardziej stabilnym związkiem, przez co jest właściwym środkiem do usuwania w długim przebiegu. Wadą hematytu jest jednakże fakt, iż jest on najdroższy do wytworzenia, ponieważ do utworzenia hematytu wymaga się warunków autoklawu. Na stronie 223 artykułu F.W. Schweitzer i inni pod tytułem: „Duval's CLEAR Hydrometallurgical Process, Chloride Electrometallurgy, AIME, 1982, New York, wspomniano, że hematyt formuje się w temperaturze powyżej 150°C.

Według powyższego stanu techniki, w przeciwprądowym ługowaniu pojemność reaktorów ługujących nie jest wykorzystywana do końca. Sposób ten polega na tym, że składnik stały przechodzi prosto przez aparat ługujący, ale w związku z ługowaniem składnika stałego, tempo rozprzestrzeniania się nie jest optymalne. Z punktu widzenia ługowania korzystne jest otrzymanie jak najdłuższego opóźnienia.

Opracowany obecnie sposób według przedmiotowego wynalazku, dotyczy ługowania siarczkowego żelazonośnego koncentratu miedzi w środowisku chlorkowym w celu osiągnięcia zasadniczo bezżelazowego, alkalicznego chlorowo-miedziowego roztworu chlorkowego i odzyskiwania żelaza w postaci osadu. Ługowanie przeprowadza się w sposób ciągły na zasadzie przeciwprądu i w kilku etapach. Koncentrat miedzi ługuje się w warunkach atmosferycznych w temperaturze, która najwyżej odpowiada temperaturze wrzenia roztworu. Dla składnika stałego stosuje się dłuższe opóźnienie niż dla roztworu, który przepływa przez zawracaną część składnika stałego do ługowania przeciwnie do głównego przepływu składnika stałego, przy czym żelazo wytrąca się z koncentratu głównie jako hematyt.

Korzystnie, składnik stały zawraca się, w stosunku do kierunku przepływu składnika stałego, do któregokolwiek z reaktorów poprzedzającego etapu, tak, że czas ługowania składnika stałego wydłuża się co najmniej dwukrotnie w porównaniu do czasu ługowania bez odzyskiwania.

W sposobie według wynalazku, na końcu każdego etapu przeprowadza się proces rozdzielania ciecz-ciało stałe, z którego osad składnika stałego uzyskany jako produkt denny, zawraca się do reaktora któregokolwiek z etapów poprzedzających, zwłaszcza do pierwszego reaktora któregokolwiek z poprzedzających etapów.

Składnik stały zawraca się w obrębie tego samego etapu, w stosunku do kierunku przepływu składnika stałego, do poprzedzających reaktorów, tak że czas ługowania składnika stałego wydłuża się co najmniej dwukrotnie w porównaniu do czasu ługowania bez odzyskiwania.

Korzystnie, na końcu każdego etapu przeprowadza się proces rozdzielania ciecz-ciało stałe, z którego osad składnika stałego uzyskany jako produkt denny zawraca się do któregokolwiek reaktora tego samego etapu, zwłaszcza do pierwszego reaktora tego samego etapu.

Według sposobu zgodnego z wynalazkiem, składnik stały odzyskuje się w pojedynczym reaktorze.

PL 195 873B1

Korzystnie, ilość składnika stałego w pierwszym reaktorze etapu wynosi co najmniej 250 g/L, a czas ługowania składnika stałego wynosi co najmniej 10 godzin.

Charakterystyczne dla wynalazku jest to, że koncentrat jest ługowany przez długie opóźnienie. Przez długie opóźnienie należy rozumieć, iż czas ługowania składnika stałego jest zdecydowanie dłuższy niż czas przepływu roztworu procesowego w przeciwnym kierunku. Długi czas ługowania składnika stałego jest możliwy do uzyskania poprzez odzyskiwanie lub zawracanie składnika stałego z etapu ługowania, w kierunku przeciwnym do kierunku rozprzestrzeniania się głównego przepływu innego składnika stałego, lub poprzez odzyskiwanie lub zawracanie składnika stałego w obrębie każdego etapu ługowania. Zawracanie składnika stałego do ługowania umożliwia uformowanie się hematytu, ponieważ zauważono, iż żelazo może osadzać się jako hematyt w warunkach atmosferycznych, jeśli czas ługowania składnika stałego jest wystarczająco długi a zawartość składnika stałego jest wystarczająco wysoka. Długi czas ługowania, wynikający z odzyskiwania składnika stałego, pozwala na jak najpełniejsze wykorzystanie pojemności reaktorów ługujących.

Według wynalazku, składnik stały odzyskuje się w procesie przez zawracanie go z końca procesu do jego początku. Zatem na każdym etapie procesu zawierającym kilka reaktorów, składnik stały zawraca się z reaktorów ostatniego końca etapu do reaktora początkowego, lub odzyskiwanie może odbywać się nawet w pojedynczym reaktorze. Na końcu każdego etapu, lub po reaktorze, następuje oddzielenie płynu od składnika stałego, ogólnie za pomocą zagęszczacza. Roztwór, a mianowicie produkt górny, wytworzony pomiędzy etapami od oddzielenia, przeprowadzany jest do etapu poprzedzającego pod względem kierunku przepływu składnika stałego, zaś osad składnika stałego, a mianowicie produkt denny, odprowadza się głównie do następnego etapu ługowania. Według wynalazku, część produktu dennego jednego lub każdego etapu zawraca się do któregokolwiek z poprzedzających lub do tego samego etapu ługowania do któregokolwiek reaktora, korzystnie do pierwszego reaktora.

Podczas używania przemysłowych koncentratów (25% Cu), korzystnie jest gdy zawartość składnika stałego w pierwszym reaktorze etapu wynosi przynajmniej 250 g/l. Odzyskiwanie składnika stałego stwarza korzystne warunki dla nukleacji i krystalicznego wzrostu hematytu. Według wynalazku, składnik stały jest odzyskiwany w taki sposób, że czas ługowania składnika stałego jest przynajmniej dwukrotnie, a korzystnie trzykrotnie dłuższy od czasu ługowania, w którym składnik stały nie jest odzyskiwany lub zawracany. Wytwarzanie hematytu wymaga przynajmniej dziesięciogodzinnego czasu ługowania.

Kiedy koncentrat miedzi jest ługowany w środowisku chlorkowym, to żelazo zawarte w koncentracie rozpuszcza się najpierw jako dwuwartościowe, ale w wyniku obecności gazu zawierającego tlen, takiego jak powietrze, wdmuchiwanego do ługujących reaktorów, zługowane żelazo utlenia się w trójwartościowe i wytrąca się z roztworu. Dodatkowo, osad zawiera surową siarkę w postaci pierwiastkowej. Jak wspomniano powyżej, żelazo może być wytrącane jako hematyt nawet w warunkach atmosferycznych, kiedy czas ługowania jest wystarczająco długi i występuje wystarczająca ilość wytrąconych jąder krystalizacji. Hematyt i getyt różnią się wyraźnie co do koloru - getyt jest szary a hematyt czerwony - dlatego łatwo je zidentyfikować na podstawie koloru.

Sposób według wynalazku jest opisany poniżej w odniesieniu do przykładu.

Przykład

Dokonano porównania pomiędzy sposobem według wynalazku a technologią tradycyjną, i przeprowadzono dwie procedury testujące. W obu procedurach sposób był testowany w procesie trójetapowym. Zarówno w pierwszym jak i w ostatnim etapie występował jeden reaktor, w drugim etapie były dwa reaktory, a więc w sumie występowały cztery reaktory. Pomiędzy wszystkimi etapami zastosowano zagęszczacz, z którego składnik stały był prowadzony do następnego etapu, zaś roztwór otrzymany jako produkt górny zagęszczacza został poprowadzony do poprzedzającego etapu. Reaktory i etapy numerowano według kierunku przepływu składnika stałego. W procedurze, roztwór NaCI-CuCI został dostarczony do ostatniego reaktora R4, zaś koncentrat chalkopirytu do pierwszego reaktora R1. Wyniki są podane w poniższej tabeli.

PL 195 873 B1

	Wielkość	Procedura 1	Procedura 2
Wsad koncentratu do reaktora R1	g/h	260	240
Zawartość Cu w koncentracie	%	23.10	24.2
Zawartość Fe w koncentracie	%	30.4	30.9
Zawartość S w koncentracie	%	37.0	34.5
Wsad roztworu do reaktora R4	L/h	2.11	1.49
Zawartość Cu we wsadzie roztworu	g/L	39.2	41.1
Zawartość Fe we wsadzie roztworu	g/L	0.41	0.0
Zawartość Na we wsadzie roztworu	g/L	105	107
Zawartość SO4 we wsadzie roztworu	g/L	4.5	0.0
Wsad powietrza do reaktora R1	L/min	0.0	1.9
Wsad powietrza do reaktora R2	L/min	8.9	5.0
Wsad powietrza do reaktora R3	L/min	0.9	1.7
Wsad powietrza do reaktora R4	L/min	0.7	1.2
Całkowita zawartość powietrza	L/min	10.5	9.9
Temperatura w reaktorze R1	°C	95	85
Temperatura w reaktorze R2	°C	95	85
Temperatura w reaktorze R3	°C	95	85
Temperatura w reaktorze R4	°C	95	85
Średnia temperatura	°C	95	85
Zawartość składnika stałego w reaktorze R1	g/L	116	363
Zawartość składnika stałego w reaktorze R2	g/L	106	251
Zawartość składnika stałego w reaktorze R3	g/L	71	219
Zawartość składnika stałego w reaktorze R4	g/L	41	105
Średnia zawartość składnika stałego	g/L	84	235
Zawartość Cu w składniku stałym w reaktorze R4	%	0.87	1.08
Zawartość Fe w składniku stałym w reaktorze R4	%	43.1	45.1
Zawartość S w składniku stałym w reaktorze R4	%	13.5	21.6
Cu (kok) w roztworze wytworzonym w R1	g/L	66.3	78.1
Cu (²+) w roztworze wytworzonym w R1	g/L	14.6	19.7
Fe w roztworze wytworzonym w R1	g/L	2.04	0.32
SO4 w roztworze wytworzonym w R1	g/L	18.3	10.5
Cu odzyskana w roztworze	%	97.3	96.9

Procedura testująca 1 obejmowała przeciwprądowe ługowanie według stanu techniki, które zostało przeprowadzone w reaktorach, każdy o pojemności 10 litrów. Składnik stały nie był odzyskiwany ani pomiędzy etapami ani w obrębie etapów. Temperatura w reaktorach utrzymywana była na poziomie 95°C.

Procedura testująca 2 jest przykładem zastosowania sposobu według wynalazku w ługowaniu przeciwprądowym. W procedurze 2 również były cztery reaktory, a pojemność wszystkich reaktorów wynosiła 5 litrów. Temperatura reaktorów w procedurze 2 była utrzymywana na poziomie 85°C. W tej procedurze składnik stały był odzyskiwany w tym samym etapie, tak że produkt denny zagęszczacza z każdego etapu był zawracany do pierwszego reaktora tego samego etapu.

Jak można zauważyć w tabeli, zawartość składnika stałego była 2-3 razy większa niż w procedurze 1. Tak więc, opóźnienie narastania składnika stałego było zatem 3 razy dłuższe w porównaniu z opóźnieniem w procedurze 1.

Na podstawie tych procedur testujących można zauważyć, że odzyskiwanie było mniej więcej równie dobrze uzyskiwane we wszystkich przebiegach, ale pierwsza procedura wymagała reaktorów,

PL 195 873B1 które były 100% większe a temperatura o 10°C wyższa. Można również wywnioskować z procedury 1, że wyższa temperatura powodowała ługowanie większej części siarki w koncentracie niż niższa temperatura procedury 2.

Na podstawie koloru osadu w reaktorach można wydedukować, że w procedurze 2 hematyt zaczął pojawiać się w składniku stałym od drugiego reaktora (R2) dalej, a w ostatnim reaktorze (R4) żelazo było głównie w postaci hematytu. W procedurze 1 żelazo było głównie w postaci getytu nawet w ostatnim reaktorze. Oszacowania te były potwierdzone również przez dyfrakcyjne analizy rentgenowskie.

Claims

1. Sposób ługowania siarczkowego, żelazonośnego koncentratu miedzi w środowisku chlorkowym dla osiągnięcia zasadniczo bezżelazowego, alkalicznego, chlorowo-miedziowego roztworu chlorkowego, odzyskiwania żelaza i pierwiastkowej siarki jako osadu składnika stałego, w którym ługowanie przeprowadza się w sposób ciągły na zasadzie przeciwprądu i w kilku etapach, znamienny tym, że ługowanie koncentratu miedzi przeprowadza się w warunkach atmosferycznych, w temperaturze, która najwyżej odpowiada temperaturze wrzenia roztworu, i że dla składnika stałego stosuje się dłuższe opóźnienie niż dla roztworu, który przepływa przez zawracaną część składnika stałego do ługowania przeciwnie do głównego przepływu składnika stałego, przy czym żelazo wytrąca się z koncentratu głównie jako hematyt.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że składnik stały zawraca się, w stosunku do kierunku przepływu składnika stałego, do któregokolwiek z reaktorów poprzedzającego etapu, tak że czas ługowania składnika stałego wydłuża się co najmniej dwukrotnie w porównaniu do czasu ługowania bez odzyskiwania.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że na końcu każdego etapu przeprowadza się proces rozdzielania ciecz-ciało stałe, z którego osad składnika stałego uzyskany jako produkt denny zawraca się do reaktora któregokolwiek z poprzedzających etapów.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że na końcu każdego etapu przeprowadza się proces rozdzielania ciecz-ciało stałe, z którego osad składnika stałego uzyskany jako produkt denny jest zawracany do pierwszego reaktora któregokolwiek z poprzedzających etapów.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że składnik stały zawraca się w obrębie tego samego etapu, w stosunku do kierunku przepływu składnika stałego, do poprzedzających reaktorów, tak że czas ługowania składnika stałego wydłuża się co najmniej dwukrotnie w porównaniu do czasu ługowania bez odzyskiwania.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że na końcu każdego etapu przeprowadza się proces rozdzielania ciecz-ciało stałe, z którego osad składnika stałego uzyskany jako produkt denny zawraca się do któregokolwiek reaktora tego samego etapu.

7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że na końcu każdego etapu przeprowadza się proces rozdzielania ciecz-ciało stałe, z którego osad składnika stałego uzyskany jako produkt denny zawraca się do pierwszego reaktora tego samego etapu.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że składnik stały odzyskuje się w pojedynczym reaktorze.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ilość składnika stałego w pierwszym reaktorze etapu wynosi co najmniej 250 g/L.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czas ługowania składnika stałego wynosi co najmniej 10 godzin.