SE435295B - Forfarande for atervinning av icke-jernmetaller, serskilt guld och uran ur jernoxidhaltiga brender - Google Patents

Description

7811022~8 är innesluten i och/eller föreligger som fast lösning i järnoxid. Förfarandet karakteriseras av att branden rea- geras med en stark oorganisk syra i flytande fas under om- rörning av reaktionsblandningen, för att närvarande järn skall bilda ett vattenlösligt järnsalt, att den reagerade branden rostas vid en temperatur på upp till 800°C, att den rostade produkten därefter blandas med vatten, att den flytande och den fasta fasen separeras från varandra, och att en önskad metall âtervinns från åtminstone den ena fasen.

Den starka oorganiska syran utgörs lämpligen av svavelsyra, såatt åtminstone den närvarande järnoxiden överförs till sulfat. Emellertid kan istället exempelvis salpetersyra eller saltsyra användas. Vanligen överförs järn-(III)-oxiden till järn-(III)-sulfat genom behandling med svavelsyra. En omedelbar reaktion äger rum vid bland- ning. Svavelsyrans koncentration kan anpassas så att bästa resultat erhålls. Svavelsyra av standardkoncentration, spädd med en mindre mängd vatten, kan användas. Mängden vatten kan vara upp till omkring 10 vol-%, lämpligen om- kring ca 7 vol-%..Lämp1igen används kraftig omrörning.

Vid behandling med svavelsyra äger följande reaktion rum.

Fe O + 3 H 2 3 2S° -äs Fe2(SO4)3 + 3¿H O 4 2 Samtidigt kan åtminstone en del av de närvarande metalloxiderna också överföras till sina sulfater. Efter- som järnoxiden överförts till sitt lösliga sulfat är metallerna inte längre inneslutna eller föreligger i fast lösning, varför de kan separeras från den bildade produkten. 7811022-8 VId rostning upp till omkring 800°C sönderdelas metallsalterna, såsom järn-(III)-sulfat, till mot- svarande metalloxid. Den återbildade järnoxiden inne- sluter inte längre den värdefulla metallen och binder den ej heller som en fast lösning. Gaser från rostninqen kan skrubbas med exempelvis utspädd svavelsyra för att erhålla koncentrerad svavelsyra som sedan kan återföras till blandningssteget.

Uppfinningen möjliggör att en hittills förkastad avfallsprodukt kan användas för framställning av värde- fulla metaller. Så snart avfallsprodukten, branden, har behandlats för att frisätta den inneslutna och/eller som fast lösning bundna värdefulla metallen, kan denna ut- vinnas därur. De steg som kommer ifråga för att utvinna metaller beror på metallen fråga och på de tillgängliga processerna, såsom lakning, jonbyte, extraktion med lösningsmedel, osv.

Efter rostningen blandas den vid syrabehandlingen erhållna produkten med vatten, varefter den flytande och den fasta fasen separeras. Om guld är närvarande kan den fasta fasen behandlas med exemelvis en alkali- metallcyanid för att utvinna guldet. Om uran är när- varande kan den flytande järn-(III)-salthaltiga fasen behandlas för att utvinna uranet. Om båda dessa metaller är närvarande kan ekonomiska överväganden göra det råd- ligt att behandla såväl den flytande som fasta fasen.

Behandlingen kan utföras vid de betingelser som är kända enligt teknikens tidigare ståndpunkt avseende utvinning av metallerna ifråga. - När det exempelvis gäller guld kan den fasta filterkakan krossas och slammas upp i vatten och kalk, varefter den lakas med kaliumcyanid.

Den lakade suspensionen kan filt- 1611622-e reras och kakan tvättas, mosas, omtvättas och torkas. När det gäller uran kan vilken lämplig process som helst an- vändas för att avskilja uranet från det vid blandningen av den syrabehandlade branden med vatten erhållna filtra- tet. Exempelvis kan en järnlakning med användning av järn- (III)-sulfat genomföras och uranet kan utvinnas ur en spädd lösning medelst jonbvte, extraktion med lösningsmedel eller liknande. Hänvisning kan också göras till förfaranden be- skrivna i patent eller vetenskaplig litteratur avseende ut- vinning av uran ur lösningar, exempelvis USA-patentskrifter- na 2.737.438 (Gaudin), 2.866.680 (Long) och 3,065,045 (Chuko), liksom till: (a) "Uranium in South Africa 1946-56" volym 2, sid. 68 till 84, i vilken kapitlet av R.E. Robinson bär titeln "The Chemistry of the ion-exchange process for the extraction of Uranium from Rand Leach Liquors", g (b) Handlingar från Förenta Nationernas andra internatio- nella konferens om fredlig användning av atomenergi, vilken hölls i Genêve den 1:a till den 13:e september 1958, volym 3 sid. 427 till 443, betitlad "Application of ion-exchange to the recovery of uranium from sul- furic digestion solutions of the mineral of the Venta de Cardera, Cordoba"; 7 I (c) "Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy", mars 1966, sid. 342 till 356 betitlad "Amine solvent extraction of uranium from sulfuric acid e1uates"; samt (d) "The extractive Metallurgy of Uranium" av Robert C.

Merrit, Colorado Scool of Mines Research Institute i samarbete med United States Atomic Energy Commission sid. 147 till 216. Bland annat hänvisaÉ)till jonbytar- massorna Amberlité® IRA-400 och Dowex . 7611022-a Enligt en utföringsform av uppfinningen blandas branden med koncentrerad svavelsyra och omröres för erhållande av den önskade metallen. En hård, grå massa kan bildas. Denna massa av sulfaterad brand kan rostas vid förhöjd temperatur, exempelvis 7200 till 80000 för att återföra det närvarande järn-(III)-sulfatet tillbaka till järn-(III)-oxid med samtidig utveckling av svaveltrioxid enligt följande: Fe2(SO4)3-$ Fe2O3 + 3 S03 S03-gasen kan överföras till svavelsyra i en absorbtionsenhet av det slag som normalt förekommer i konventionella svavelsyrafabriker. Den bildade svavel- syran kan återföras för sulfatering av ytterligare bränder. Vi har funnit, att den vid rostning åter- bildade järnoxiden inte påverkar vid sulfatering av järnoxiden frisatt guld. Guldet kan utvinnas genom cyanidbehandling av den återbildade (dvs. sulfaterade_ och rostade) branden, vilken exempelvis innehåller kiseldioxid. Efter cyanidbehandling och tvättning av denna brand är järnoxidprodukten av så förhöjd renhet, att den kan användas som färgpigment.

Bränder som används som utgångsmaterial i för- farandet enligt föreliggande uppfinning kan utgöras av vilken järnoxidhaltig brand som helst. Exempel ut- göres av bränder tillgängliga påêflagqhögar exempelvis i Barberton och annorstädes i Syd-Afrikanska Republiken och som innehåller guld och ofta dessutom uran. §s11o22-a På ritningarna är: lfig. l ett flödesschema över en första utförings- form av uppfinningen; fig. 2 ett flödesschema över en andra utföringsform av uppfinningen; och I fig. 3 ett flödesschema över en modifiering av den första utföringsformen, enligt vilken den sulfaterade branden blandas med en sydafrikansk guld-uranmalm, sä att järnsulfatet hjälper till vid extraktion av uranet, var- efter uranet såväl som guldet utvinns ur malmen.

Uppfinningen belyses med hänvisning till följande icke begränsande utföringsexempel. Exempel l och 2 visar tillämpning på en brand som erhållits från en guldhaltig arsenopyritmalm och exempel 3 till 5 visar tillämpning på en brand som erhållits från en guld- och uranhaltig malm.

Figur l till 3 hänför sig till respektive exempel 1 till3.

Exempel l I (i) En brand med följande sammansättning och som är typisk för sådana som erhålls vid rostning av en guldhaltig ar? senopyrit (ej uranhaitig) användes.

Beständsdelar _§_ Fe2O3 65,52 FeS2 _ 0,97 Al203 5,00 MgO _ l,55 CaO _ 1,05 Kzo 1,36 i Na, Ti, Cu, Mn, Cr, oxider 7 1,04 lSiO2 23,10 Fukt > _ 0,41 Guld _ 20,3 g/ton Silver 6,0 g/ton större än 74/Mm f 'r 36,4 mindre än 74/Mn 7 - 63,6 (ii) Svavelsyra innehållande 93 % H2S0¿ och 7% vatten erhölls från en i drift varande svavelsyrafabrik. 1,0 del brand, 71811022-8 sattes till l,5 del svavelsyra. Reaktionen observerades fysikaliskt på följande sätt: Minuter Temperatur OC Utseende l 53 tunn, röd suspension 2 75 tunn, röd suspension 3 130 tunn, röd suspension 4 139 tunn, röd pasta 153 pasta 6 159 mjuk, rödgrå fast produkt 7 165 _ mjuk, rödgrå fast produkt 8 168 mjuk, rödgrä fast produkt 9 171 mjuk, rödgrâ fast produkt 172 mjuk, rödgrå fast produkt ll l74 mjuk, grå fast produkt l5 179 hård, grå fast produkt 179 hård, grå fast produkt 175 grå, mycket hård - kan skäras av i skivor (iii) Den grå, hårda massan krossades till en kornstorlek av 0,5 cm och upphettades till 500°C, varvid fukt och en del svaveloxidgaser utvecklades. (iv) Vatten motsvarande 1,5 gånger vikten av fast produkt sattes till massan och blandningen rördes om i en tim- me, filtrerades och tvättades. Filtratet användes för extraktion av uran från en malm i en process av det slag som normalt benämnes järnlakning. (v) Vatten sattes till den tvättade filterkakan, så att en suspension med ett förhållande vätska/fast fas av l:l erhölls. Kalk tillsattes och suspensionen luftades under omrörning i 4 timmar. Cyanid (som KCN) tillsattes och lakningen fortsatte under 16 timmar under luftning.

Den lakade suspensionen filtrerades, kakan tvättades, mosades, omtvättades, torkades och analyserades. Skill- naden i återstodens guldhalt före och efter cyanidbe- handling gav den extraherade guldmängden. Resultaten ?a11o22-8 framgår av följande tabell: Brandens vikt Brandens guldhalt Svavelsyrans vikt Analys av svavelsyran Maximal temperatur vid sulfatering Rcstningstemp. för slutförande av sulfatering Vikt av rostad produkt före vatten- lakning - Vikt av tillsatt vatten Tvättvatten Fuktig vikt av vattenlakad återstod Vikt av filtrat och tvättvatten Järnhalt i filtrat och tvättvatten Den torra vattenlakade återstoden guldhalt _ vaftentillsats till lakaa återstod uKa1kti11sats Cyanidtillsats Förbrukad mängd kalk Förbrukad mängd cyanid Vikt av filtrat och tvättvatten Torrvikt för cyanidbehandlad åter- stod Guldhalt för torr återstod Utlöst mängd guld tvinningsgrad 2,0 kg ,3 g Au/ton 3,5 kg 9360 % H2SO4 179 C soo°c ,2 kg 8,1 kg 8,1 kg 0,75 kg (0,6 kg) 16,05 kg 56,7 g/liter 67,67 g Au/ton (torrt) 0,45 kg ,0 kg Ca0/ton ,0 kg KCN/ton 22,45 kg Ca0/ton A 1,20 kg KcN/ton 1,7 kg 0,6 kg 6,06 g Au/ton 61,61 g Au/ton 91,04 % Ett flödesschema över detta första förfarande framgår av figur l.

“IJ 1 Exempel_g_ 7811022-8 Förfarandet är lika det som framgår av exempel l till steg (iii). (iv) Den sulfaterade massan rostades vid 720°C till dess att ingen S03-gas längre utvecklades.

(V) Gasen absorberades i utspädd svavelsyra, så att en koncentrerad syra (för återföring) erhölls. (vi) Den rostade produkten mosades med lika mängd vatten.

Kalk tillsattes och suspensionen luftades med omröring under 4 timmar. Cyanid (som KCN) tillsattes och lak- ningen fortsatte i 16 timmar under luftning. Den lakade suspensionen filtrerades, varefter kakan tvättades, mosades, omtvättades, torkades och analyserades. Skill- naden i återstodens guldhalt före och efter cyanidbe- handlingqäv den extraherade guldmängden. (vii) Resultaten framgår av följande tabell: Brandens vikt Brandens guldhalt Svavelsyrans vikt Analys av svavelsyran Tillsatt mängd svavelsyra som 100 % H2S04 Maximal temperatur vid sulfatering Temperatur vid sönderdelande rostning Vikt av rostad produkt Rostadprowkts guldhalt Vatten tillsatt till rostad produkt Kalktillsats Cyanidtillsats Förbrukad mängd kalk Förbrukad mängd cyanid Vikt av filtrat och tvättvatten Torrvikt av cyanidbehandlad återstod Guldhalt hos torr återstod Utlöst mängd guld Guldets utvinningsgrad 2,0 kg ,3 g Au/ton (0,0406 g) 3,5 kg 93,0 % HZSO4 3,26 kg H2so4 179°c 12o°c 1,98 kg ,5 g Au/ton 2,0 kg 3,0 kg Ca0/ton 1,5 kg KCN/ton 2,5 kg Ca0/ton l,l kg KCN/ton ,5 kg 2,00 kg 0,75 g Au/ton 19,75 g Au/ton 96,35a% 7811022-'8 Mängd järnoxid-färgpigment 1,0 kg Utvinningsgrad ' 100 % Återvunnen svavelsyramängd 3,10 kg Återvinningsgrad för syra 95,1 % Ett flödesschema över detta andra förfarande framgår av figur 2.

Exemgel 3 En brand med följande sammansättning och som är typisk för sådana som erhålls vid rostning av guld- och uranhaltiga pyriter användes. Éeståndsdelar _§_ Ee2O3 7 45,01 Al2U3 3,20 MgU 1,52 Ca0 2,50 Na, K, Ti, Cu, Mn, Cr, oxider 1,00 Si02 46,77 Fukt försumbart Guld 6,3 g/ton Silver 7 0,6 g/ton U308 0,40 kg/ton Siktanalys _§__ större än 74/nn 70' mindre än 14}un ao (i) 93%-ig svavelsyra erhölls från en i drift varande fabrik. I ii) 1,0 del brand sattes till 1,5 delar varm, 50-ßo°c, svavelsyra. Reaktionen förlöpte fysikaliskt på lik- nande sätt som framgär av exempel l (ii). (iii) Den bildade gråa, hårda massan krossades till en kornstorlek av 0,5 cm och värmdes till 500°C. En del fukt och svaveloxidgaser utvecklades. I (iv) Den krossade, gråa fasta produkten sattes till den 1,5-faldiga vikten vatten och blandningen rördes om i ll en timme, filtrerades och tvättades. '7811022-8 (Analys av filtrat och tvättvatten visade att 98% av uranet hade extraherats ur malmen). (v) Det urannaltiga filtratet användes för att extrahera uran ur en malm enligt en process som vanligen be- nämnes järnlakning. Enligt detta välkända förfarande utfördes lakning med ett trevärt järnsalt följt av utvinning av uranet medelst jonbyte. (vi) Vatten sattes till den tvättade kakan, så att en sus- pension med ett förhållande flytande/fast fas av 1:1 erhölls. Kalk tillsattes och supensionen luftades under omrörning i 4 timmar. Cyanid (som KCN) tillsattes och lakningen fortsatte i 16 timmar under luftning. Den lakade suspensionen filtrerades, varefter kakan tvät- tades, mosades, omtvättades, torkades och analyserades.

Skillnaden i âterstodens guldnalt före och efter cyanid- behandling gav den extraherade guldmängden. (vii) Resultaten framgår av följande tabell: Brandens vikt Brandens guldhalt Brandens uranhalt Svavelsyrans vikt Svavelsyrans analys Svavelsyrans temperatur Maximal temperatur vid sulfatering Rostningstemp. för slutförande av sulfatering Vikt av rostad produkt före vatten- lakning Rostad produkts U308fhalt Vikt av tillsatt vatten Tvättvatten Vattenlakad produkts våtvikt Vikt av filtrat plus tvättvatten Filtratets järnhalt Filtratets uranhalt Guldhalt hos torr vattenlakad återstod Uranhalt hos torr vattenlakad återstod 1,0 kg 11,6 g Au/ton 0,4 kg U3O8/ton 1,76 kg 93,0 % HZSO4 6o°c 1as°c soo°c 2,65 kg 0,15 kg U3O8/ton 2,7 kg 2,7 kg 0,68 kg ,24 kg 57,2 g Fe/liter 0,076'g U3O8/liter 11,6 g Au/ton spår ?s11o22~a 12 Vattentillsats till lakad återstod 0,40 kg Kalktillsats 25,0 kg CaO/ton cyaniatillsats :Lo,o kg Ken/ton Kalkförbrukning 20,0 kg Cao/ton Cyanidförbrukning 1,5 kg KCN/ton Torrvikt hos cyanidbehandlad återstod -0,54 kg Guldhalt hos torr återstod 1,20 g Au/ton U3O8-halt hos torr återstod spår' Utlöst guldmängd 10,4 g Au/ton Utvinningsgrad för guld 89,7 % Utlöst uranmängd 0,40 g Utvinningsgrad för uran 100 % Ett flödesschema för detta förfarande framgår av figur 1.

Exempel 4 I detta exempel ( och i exempel 5) genomfördes raktionen mellan brand och svavelsyra i en "Nautamixer", såld av Mixprocess (Pty) Limited of Vereeniging, Transvaal. I denna apparat är en konisk reaktionskammare försedd med en bland- ningsskruv, som sträcker sig från toppen till botten, var- vid blandningsskruven möjliggör uppnäende av höga vridmoment.

Blandaren som användes för dessa försök hade följande dimen- sioner: Höjd ca. 2 m Diameter i toppen 7 ca. 2 m Diameter vid urtappning i botten ca. 0,3 m Volym liter 200 varv/min 120 varv/min 4 Skruvens rotationshastighet Skruvarmens roationshastighet Blandningsskruvens effektförbrukn. kW 55 Skruvarmens effektförbrukning kW '1,5 Förfarandet tillämpades på en brand bestående huvudsakligen av järnoxid och kiseldioxid samt 8,1 g guld per ton och 0,0425 kg U3O8 per ton i form av fast lösning i branden och innesluten i densamma. 7811022-8: 13 Förfarandet genomfördes enligt följande: (i) (ii) (iii) (iv) (v) (vi) (vii) 194 kg 98%-ig svavelsyra sattes till blandaren och skruvarmen och blandaren sattes i rörelse, varvid skruvrörelsen var nerifrån och upp. l3l kg pulveriserad brand (80 % mindre än 200 mesh) innehållande 0,5 % fukt sattes till svavelsyran un- der en period av 2 minuter.

Efter omkring 3 minuter började suspensionen att bli varm. Under de följande lb minuterna blev den rödfärga~ de suspensionen gradvis grå och ñrvandlades från en tunn suspension till en pasta. Vid detta skede hade pastan en temperatur av l80°C.

Bottendelen av blandaren öppnades och samtidigt ändra- des rotationsriktningen på skruven för utmatning av den nästan fasta pastan i en lämplig behållare.

Den hårdnande pastan fick kallna till omkring 160°C.

Den hårda massan placerades i en ugn och rostades vid 600°C i 30 minuter. Avgående oreagerade svavelsyra- ångor absorberades i utspädd svavelsyra, som ökade i styrka i motsvarande grad och återfördes för sulfa- tering av mer bränder.å Den heta massan av järnsulfat blandades direkt med vatten och suspensionen rördes om. (viii)Efter 60 minuter hade allt järnsulfat gått i lösning (ix) (x) och återstoden filtrerades av.

Filtratet analyserades och befanns innehålla 90,0% av järnet och 96,5 % av uranet. Återstoden neutraliserades med kalk och lakades med cyanid. Analys av återstoden visade att 89 % av guldet hade lakats ut av cyanidlösningen.

Exempel 5 Förfarandet i exempel 4 upprepades men i detta för- sök satsades den pulveriserade branden i "Nautamixern“, varefter den koncentrerade svavelsyran sattes till branden under en period av 2 minuter.

Reaktionshastigheter, förändringar i suspensionens ve11o22-3 14 egenskaper och metallextraktioner var väsentligen desamma som de som användes i exempel 4.

Claims (4)

7811022-8 15 Patentkrav

1. Förfarande för återvinning av icke-järnmetaller, särskilt guld och uran, ur järnoxidhaltiga bränder, vari metallen är innesluten i och/eller föreligger som fast lösning i järnoxid, k ä n n e t e c k n a t av att branden reageras med en stark oorganisk syra i flytande fas under omrörning av reaktionsblandningen, för att när- varande järn skallbildaett vattenlösligt järnsalt, att den reagerade branden rostas vid en temperatur på upp till 800°C, att den rostade produkten därefter blandas med vatten, att den flytande och den fasta fasen separeras från varandra, och att en önskad metall återvinnes från åtminstone den ena fasen.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e:t e c k n a t av att branden innehåller guld och att den fasta fasen efter blandning med vatten behandlas med en alkalimetall- cyanid för att utvinna guldet.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att branden innehåller uran och att den flytande fasen efter blandning med vatten behandlas med ett trevärt järnsalt för att utvinna uranet.

4. Förfarande enligt något av krav 1-3, k ä n n e- t e c k n a t av att gaserna från rostningen skrubbas och den bildade syran återföres för behandling av ny brand.