FI58347C - Foerfarande foer utvinning av koppar zink eller nickel fraon en malm innehaollande dessa i form av sulfidmineral foerenad med jaernsulfid - Google Patents

Description

Ia] LH yiH ΐιΐ'^ΙΙΪ Ι-'-'^- Ι rBl KUUUUTUSJULKAISU 1:07/9 -M (11>UTLÄGGNINe$SKRIPT OÖ047 C (4S) Patentti ayonnetty 1£ Oi 1081 Patent meddelat ^ (s,) Kv.ik.Wa3 C 22 B 3/00 // O 22 B 15/10 SUOMI—FINLAND (21) p^^twetoon* 690/73 06.03.73 'ΓΙ' (23) AlkupMvt—GIWtlMttd^ 06.03.73 (41) Tullut JulklMM — MM* offwtHg Οθ. 09.73

Patentti- jm rukisterihallltu* (44) NUKtviksIptnon j» lu>uL|ulk»liun pvm.—

Patent· och ragitterttyralaan AmMcm uttagd och mlJikrifteR puMicurad 30.09.80 (32)(33)(31) fnrd«**y «tuoikuut—l^lrd pHorkm 07.03.72 10.Oi*.72, 23.06.72, 27.10.72 USA(US) 232U5U 2k23k0, 265709, 3011*75 (71) The Anaconda Company, 25, Broadway, New York, N.Y., USA(US) (72) Martin Clifford Kuhn, Tucson, Arizona, Nathaniel Arbiter, Tucson,

Arizona, USA(US) (7I+) Berggren Oy Ab (51*) Menetelmä kuparin, sinkin tai nikkelin ottamiseksi talteen malmista, joka sisältää näitä rautasulfidiin liittyneen sulfidimineraalin muodossa - Förfarande för utvinning av koppar, zink eller nickel frän en malm innehällande deesa i form av sulfidmineral förenad med järn-sulfid

Tavalliseen käytäntöön kuparin, sinkin ja nikkelin talteenotossa niitä sisältävistä sulfidimalmeista kuuluu vaahdotusflotaa-tiotoimituksen suorittaminen malmeille, arvokkaat metallisulfidit sisältävän rikasteen valmistamiseksi ja arvottomien sulfidien sekä silikaattien, aluminaattien ja muiden arvottomien sivukiviaineiden hylkäämiseksi vaahdotusjätteen mukana. Näitä rikasteita käsitellään eri tavoin, riippuen läsnäolevista arvometalleista. Kupari-ja nikkelivaahdotusrikasteet tavallisesti sulatetaan metallisen kuparin ja nikkelin valmistamiseksi, ja sinkkivaahdotusrikasteet pasutetaan oksidiksi ja joko pelkistetään hiilellä (koksilla) tai liotetaan hapolla ja pelkistetään metalliksi elektrolyyttisesti .

Vain harvoin on ehdotettu sulfidirikasteiden välitöntä liotusta liotusliuoksen valmistamiseksi josta arvometalli voidaan ottaa talteen joko suoraan kemiallisesti pelkistämällä tai elektrolyyttisesti. Erään tällaisen menetelmän mukaan, joka on selitetty US-patenteissa 2 576 314, 2 726 934 ja 2 822 263, nikkeli- tai kuparirikasteita liotetaan ammoniakilla ilman 2 58347 läsnäollessa autoklaavissa korkeassa lämpötilassa ja paineessa. Saatua kuparia tai nikkeliä sisältävää liotusliuosta käsitellään autoklaavissa korkeassa lämpötilassa ja paineessa vedyllä tai hiilimonoksidilla nikkelin tai· kuparin saostamiseksi hienojakoisena metallina. Edellä mainittujen US-patenttien mukaista prosessia on menestyksellisesti käytetty verraten arvokkaiden nikkeli-rikasteiden käsittelyyn, mutta se ei ole ollut taloudellisesti tyydyttävä kuparirikasteiden käsittelyssä.

Käsiteltävänä olevissa suomalaisissa patenttihakemuksissa n:ot 689/73, IO8O/73 ja 1155/73 on selitetty uudenlainen menetelmä kupari-, nikkeli- ja sinkkirikas-teiden liottamiseksi vesipitoisella, ammoniakaalisella liuoksella verraten alhaisissa lämpötiloissa ja lähes ilmakehän paineessa. Liotusliuoksen arvometallit otetaan talteen ioninvaihdolla nesteessä ja sen jälkeen elektrolyysillä, tai jollakin muulla sopivalla tavalla.

On myös ehdotettu kuparirikasteiden käsittelyä väkevällä (lähes 100 %) rikkihapolla, metallisulfidien muuttamiseksi sulfaateiksi, jolloin samalla vapautuu jonkin verran alkuainerik-kiä. Näin käsitellyissä rikasteissa oleva kupari otetaan talteen happamana kuparisulfaattiliuoksena, josta se voidaan erottaa jollakin sopivalla tunnetulla tavalla. Tämä menetelmä on tosin teknisesti mahdollinen, mutta ei ole tähän mennessä osoittautunut taloudellisesti käyttökelpoiseksi.

Edellä selitettyjä lukuunottamatta kaikissa ennestään tunnetuissa kaupallisissa prosesseissa arvometallin talteenottami-seksi liottamalla, käytetään rikasteiden pasutusta oksideiksi, (minkä johdosta kehittyy suuria määriä rikkidioksidia) ja näin saadun pasutteen liotusta rikkihapolla tai muulla hapolla. Lukuunottamatta sinkkirikasteiden käsittelyä sinkin elektrolyysi-talteenottoa varten, tällä menetelmällä ei ole todettu olevan taloudellista etua tavanomaiseen sulfidin sulatustekniikkaan verrattuna.

Esillä oleva kekisintö kohdistuu näin ollen menetelmään kuparin, sinkin tai nikkelin ottamiseksi talteen malmista, joka sisältää näistä raustasulfidiin liittyneen sulfidimineraalin muodossa, jolloin malmia käsitellään vaahdottamalla mineraalin ja siihen liittyneen rautasulfidin primäärisen sulfidirikasteen aikaansaamiseksi ja liuennetaan ammoniumsulfaattia ja ammonium- 5 58347 hydroksidia sisältävällä vesiliuoksella 50-80°C:n lämpötilassa p ja paineessa, joka ei ylitä 0,7 kg/cm vapaan hapen läsnäollessa, ja saatu rikas liuos erotetaan jäljellä olevasta liuennetus-ta primääririkasteesta. Tämän keksinnön mukaan liuennus lopetetaan, kun jäljellä olevassa liuennetussa primääririkasteessa vielä on olennainen määrä liukenematta jäänyttä kuparia, nikkeliä tai sinkkiä, jäljellä olevat liuennetut primääririkasteet saatetaan sen jälkeen alttiiksi toiselle vaahdotukselle sekun-dääririkasteen, joka sisältää kupari-, nikkeli- tai sinkkimine-raaleja, ja ja jätteen aikaansaamiseksi, joka sisältää rautasul-fidia, josta liuennuksessa on poistettu kupari-, nikkeli- ja sinkkimineraaleja. Tällä tavoin suhteellisen arvottomat liukenematta jääneet sulfidit ja muut mineraalit voidaan hyljätä sekun-daariflotaation hylkyjakeen mukana, ja saadaan syntymään sekun-daaririkaste, joka on laadultaan parempaa, jota on vähemmän, ja joka erinomaisesti sopii edelleen käsiteltäväksi. Tätä sekundaa-ririkastetta voidaan, alkuperäisen eli primääririkasteen luonteesta riippuen, käsitellä sulattamalla, uudelleen liottamalla tai jollakin muulla halutulla tekniikalla. Riippumatta siitä, mikä käsittelymenetelmä valitaan, tämä sekundaaririkaste on laadultaan parempaa valittua käsittelyä varten kuin primääririkas-te, ja sen tilavuus primääririkasteeseen verrattuna on niin paljon pienempi, että se vaatii vain verraten pienen käsittelylaitoksen.

Liotustoimituksesta poistettu, liukenematta jäänyt kiintoaine, ennen kuin sille suoritetaan mainittu sekundaari vaahto-flotaatio, on pestävä puhtaaksi suurimmasta osasta ammoniakaalista liotusliuosta, esim. suodattamalla ja pesemällä, tai suorittamalla lietteelle vastavirtadekantoimispesu, jossa kiintoaine sakeutetaan ja pestään, ja liotusliuos dekantoidaan eroon kiintoaineesta jatkuvana toimituksena. Pesty ja suodatettu tai sakeutettu kiintoaine siirtyy sekundaariflotaatiotoimitukseen, ja pesuvesi yhdistetään edullisesti liotusliuokseen liuenneen arvo-metallin talteenottokäsittelyä varten.

" 58347

Liotustoimituksesta saatu kiintoaine voidaan uudelleen liottaa joko ennen tai jälkeen sen rikastamista sekundaarissa flotaatio-toimituksessa. Jos esimerkiksi halutaan saada talteen olennaisesti kaikki liukoinen arvometalli (esim. kupari) primääririkasteesta ja sitten saada talteen olennaisesti liukenematon arvometallisulfidi (esim. molybdeniitti) sekundaaririkasteeseen, saattaa olla suositeltavaa suorittaa liotustoimituksen kiintoainejotteelle, sen jälkeen kun se (esim. dekantoimalla) on erotettu liotusliuoksesta, sekundaari-liotustoimitus liukoisten sulfidien liotuksen saattamiseksi olennaisesti loppuun, ennen kuin liotustoimitusten liukenemattomalle jäännökselle suoritetaan pesu, sakeutus ja sekundaariflotaatiotoimitus. Vaihtoehtoisesti, jos halutaan varmistaa liukoisen arvometallin olennaisesti täydellinen talteensaanti liottamalla ja uudelleen liottamalla ja samalla minimoida sekundaariseen liotukseen joutuvan aineen tilavuus, primääriliotustoimituksen kiintoainejäte voidaan sakeuttaa, pestä ja suorittaa sille sekundaaririkastustoimitus, ja sekundaaririkaste, (jonka tilavuus on huomattavasti pienentynyt rikastusjätteen mukana poistuneiden verraten arvottomien aineiden kuten pyriitin ansiosta) voidaan sitten uudelleen liottaa sekundaariliotustoimituksessa liukoisten metallisulfidien liotuksen saattamiseksi olennaisesti loppuun.

Keksinnön mukaista prosessia voidaan erityisen edullisesti käyttää kuparin sulfidirikasteiden käsittelyyn. Nämä rikasteet sisältävät usein suuren määrän verraten arvottomia sulfideja, kuten pyriit-tiä, olevia hiukkasia, joiden pinta on peittyneenä vain ohuella kerroksella kuparisulfidimineraalia. Tällaista rikastetta voidaan käsitellä keksinnön mukaan suorittamalla sille ammoniakaalinen liotus-toimitus siinä määrin kuin on tarpeen tällaisten pintapäällysteiden (ja edullisesti myös primääririkasteen limakomponenttien sisältämien kuparisulfidimineraalien) liuottamiseksi, mutta ei siinä määrin kuin olisi tarpeen niiden verraten massiivien rikastehiukkasten liuottamiseksi suuressa määrin, jotka koostuvat pääasiassa kuparisulfidimineraa-lista. Tällaisen liotustoimituksen päätyttyä kiinteä jäte pestään ja sakeutetaan ja sille suoritetaan sitten sekundaariflotaatiotoimitus sellaisen sekundaaririkasteen valmistamiseksi, josta ei-toivottavat pyriitti ja lima on olennaisesti saatu poistetuksi. Tämä rikaste vie yleensä paljon vähemmän tilaa ja on laadultaan parempaa kuin primääririkaste. Sitä voidaan mielen mukaan käsitellä sulattamalla tai uudelleen liottamalla.

Keksinnön mukaista prosessia voidaan käyttää edullisesti myös sekarik&ste.iden kuten kupari-nikkeli- tai kupari-sinkki-sulfidirikas- 5 58347 teiden käsittelyyn. Primääririkasteen kuparis.iseltö, varsinkin se osa, joka on kalkosiittina ja kovelliittina, liukenee jonkin verran helpommin kuin tavalliset sinkki-nikkeli-sulfid[mineraalit. Hain saadaan valmistetuksi primääriliotusliuos, joka on jonkin verran rikastunut kupariin nähden verrattuna nikkeliin tai sinkkiin (joskin se sisältää sekä kuparia että nikkeliä tai sinkkiä), ja liotustoimituksen kiinteästä jäännöksestä saadaan sen sakeuttamisen ja pesun jälkeen sekundaarissa rikastustoimituksessa sulfidirikaste, joka on jonkin verran rikastunut nikkeliin tai sinkkiin nähden ja vastaavasti köyhtynyt kupariin nähden primääririkasteeseen verrattuna. Tällainen primäärin liotusliuoksen rikastuminen kupariin nähden ja sekundaarin rikasteen rikastuminen sinkkiin tai nikkeliin nähden, vaikka se ei ole suurikaan, voi helpottaa primääririkasteen arvometallien erottamista toisistaan.

Kun liotusliuos sisältää sekä kuparia että joko nikkeliä tai sinkkiä, voidaan tätä liuosta nestemäisillä ioninvaihtimilla kcäsitte-lemällä erottaa kupari ja jättää sinkki tai nikkeli raffinaattiin, josta nämä. arvometallit voidaan ottaa talteen erillään ammoniakista ja ammoniumsulfaatista.

Oheisessa piirustuksessa on esitetty virtauskaaviot keksinnön mukaisen prosessin muutamista vaihtoehtoisista sovellutusmuodoista, sovellettuna primäärin kuparirikasteen käyttöön syöttöaineena. Olennaisesti samaa menetelmävaiheiden sarjaa kuin näissä virtauskaavioissa on esitetty, voidaan soveltaa myös primääreihin nikkeli- ja sinkki-rikasteisiin.

Kuvio 1 on virtauskaavio keksinnön sovellutusrnuodosta, jossa sekundaari vaahdotustoimitus suoritetaan sekundaarin liotustoimituk-sen kiinteälle jäännökselle. Kuvio 2 on virtauskaavio keksinnön sovellutusrnuodosta, jossa sekundaari vaahdotustoimitus suoritetaan primäärin liotustoimituksen kiinteälle jäännökselle ja jossa sekundaari rikaste liotetaan uudelleen sen sulfidina olevan arvometallin talteen-ottamiseksi, ja kuvio 3 on virtauskaavio keksinnön sovellutusrnuodosta, jossa vain osa kuparista erotetaan primääririkasteesta liottamalla ja liotustoimituksen kiinteälle jäännökselle suoritetaan sekundaari flotaatiotoimitus paremman rikasteen valmistamiseksi sulatusta varten.

Kuvion 1 virtauskaavioon on hahmoteltu keksinnön sovellutus-muoto, joka sopii primäärin kuparirikasteen käsittelyyn, joka arvo-aineinaan sisältää pääasiassa kuparin sulfidirrineraaleja (esim. kaiko-siittia, kalkopyriittiä, kosselliitt ia, borniittia jne.) sekä pieni", määriä jalometalleja kuten hopeaa ja kultaa ja lisiksi pienen määrän 6 58347 sellaisia muita arvosulfideja kuin molybdeniittiä ja ehkä lyijykiil-lettä. Kuvion 1 mukaisessa prosessissa suurin osa kuparista (esim.

95 % tai enemmän) otetaan talteen liottamalla, ja pieni osa kuparista yhdessä muiden arvometallien kanssa otetaan talteen sekundaariin flotaa-tiorikasteeseen.

Primääririkaste lietetään ensiksi kierrätettyyn ammoniumsul-faatin vesiliuokseen, joka sisältää pienen määrän vapaata ammoniakkia. Kiintoaineen suhde nesteeseen ei ole kriittinen, mutta voi olla 10-20, esimerkiksi 15 paino-#. Ammoniakin tai ammoniumsulfaatinkaan pitoisuus lietteen muodostuksessa ei ole kriittinen. Ammoniumsulfaattia syntyy prosessin aikana, ja ammoniakkia lisätään liotustoimituksen aikana, joten lietteen muodostukseen voidaan käyttää kierrätysnestettä olkoonpa sen ammoniumsulfaattipitoisuus mikä tahansa.

Liete toimitetaan sitten primääriin liotusvaiheeseen, joka mieluimmin suoritetaan siten kuin edellä mainitussa suomalaisessa patenttihakemuksessa n:o 689/73 on selitetty. Tämän mukaan liete johdetaan erillisten, suljettujen liotusastioiden muodostaman sarjan läpi, joissa jokaisessa paine on alle 0,7 aty, mieluimmin alle 0,6 aty, ja lämpötila on 50-80°C. Lämpötila on lähellä tämän alueen alarajaa sarjan ensimmäisessä astiassa ja nousee muutamia asteita C jokaisessa seuraavassa astiassa. Lietettä hämmennetään voimakkaasti jokaisessa astiassa samalla kun jokaiseen astiaan syötetään happea, samalla myös syöttäen ammoniakkia ainakin sarjan ensimmäiseen tai muutamaan ensimmäiseen astiaan. Syötetyn ammoniakin määrä on korreloitu lietteen lämpötilan kanssa siten, että vesihöyryn ja ammoniakin osapaineiden sumina on ainakin muutamia ilmakehän kymmenesosia (esim.

0»35-0,6 at) järjestelmän kokonaispainetta - joka ei ylitä 0,7 aty -pienempi. Tämän paine-eron täyttää syötetty happi. Halutuissa lämpötiloissa se määrä ammoniakkia, joka voidaan syöttää järjestelmään ylittämättä mainittua rajaa, vastaa lietteen pH-arvoa, joka on välillä 9-11.

Liotusreaktio edistyy nopeasti ja eksotermisesti sarjan ensimmäisessä tai muutamassa ensimmäisessä astiassa, ja halutun lämpötilan säilyttäminen saattaa vaatia lietteen jäähdyttämistä jäähdytyskieru-koilla tai astiaa ympäröivän jäähdytysvaipan avulla. Viimeisessä tai muutamassa viimeisessä astiassa, joissa liotus edistyy hitaammin, tullaan tavallisesti toimeen edellisistä astioista syötetyn ammoniakin avulla, niin että ammoniakkia ei tarvitse lisätä sarjan muutamaan viimeiseen astiaan. Voi myös olla tarpeen tuoda jonkin verran lämpöä lietteeseen lämmityskierukoiden tai lämraitysvaipan avulla halutun lämpötilan pysyttämiseksi näissä astioissa.

7 58347

Happea (mieluimmin kaupallisesti puhdasta happea) lisätään sarjan kaikkiin astioihin, ja kuten edellä on mainittu, lämpötila ja lietteen ammoniakkipitoisuus kussakin astiassa asetellaan niin, että ammoniakin, vesihöyryn ja inerttien kaasujen osapaineiden summa on ainakin noin 0,35 aty pienempi kuin järjestelmän kokonaispaine, niin että lietteen päällisessä ilmakehässä kussakin astiassa, tulee olemaan ainakin tämä 0,35 aty hapen paine.

Lietettä kussakin astiassa hämmennetään voimakkaasti, ja lietteen pinnan yläpuolisen ilmakehän happea kussakin astiasssa kierrätetään voimakkaasti melko syvälle pinnan alapuolelle. Tämä hämmennys ja voimakas hapen kierrätys voidaan molemmat saada aikaan kuhunkin lio-tusastiaan asennetulla sopivalla, voimakkaalla alailmastuspotkurilla.

Primääriliotus voi kestää 3-6 tuntia, tyypillisesti 5 tuntia, jotta liete ehtii kulkea viiden liotusastian muodostavan sarjan läpi. Tämän ajan kuluessa suurin osa helpommin liukenevista kuparin sulfidi-mineraaleista (esim. kalkosiitti ja kovelliitti) liukenee, ja myös ainakin jonkin verran vaikeammin liukoisia mineraaleja (esim. borniit-tia, kalkopyriittiä ja enargiittia). Kupari menee liuokseen kupari-ammoniumsulfaattina. Huomattava osa vaikeammin liukoisista kupari-mineraaleista ja olennaisesti kaikki molybdeniitti ja pyriitti jäävät liukenematta. Samoin mahdollisesti läsnäoleva lyijykiille (lyijy-sulfidi) jää liotusjäännökseen joko lyijykiilteenä tai jonakin sen muuttumistuotteena. Primääriliotustoimitulcsen jälkeen kiintoaineesta erotetaan suurimmaksi osaksi kuparipitoinen liotusliuos dekantoimalla sakeuttimessa, ja kupariliuos johdetaan sen kuparisisällön talteen-ottokäsittelyyn. Sakeutettu kiintoaine lietetään uudelleen kierrätettyyn ammoniumsulfaattiliuokseen ja johdetaan sekundaariin liotuskä-sittelyyn, joka suoritetaan jokseenkin samoin kuin primääriliotus, paitsi tavallisesti yhdessä ainoassa suljetussa liotusastiassa tai mahdollisesti kahden astian sarjassa. Lämpötila pysytetään tällöin 65-80°C:ssa (jopa 90°C:ssa jos käsitellään nikkeli- tai sinkkirikas-teita), ja sekä ammoniakkia että happea johdetaan lietteeseen. Nytkin ammoniakkipitoisuus kuitenkin pidetään niin alhaisena,että sen osapai-neen ja vesihöyryn osapaineen summa on ainakin muutamia (0,35-0,6 aty) kymmenesosa-at alempi kuin järjestelmän kokonaispaine, joka puolestaan ei ylitä 0,7 aty ja on mieluimmin alle 0,6 aty. Sekundaariliotuksen vaatima aika on tyypillisesti noin 6 tuntia. Samoin kuin primääri-liotuksessa, lietettä hämmennetään sekundaariliotuksessakin voimakkaasti säiliössä (tai säiliöissä), ja happea kierrätetään voimakkaasti lietteen pinnan yläpuolisesta atmosfääristä melko syvälle lietteen pinnan alle.

s 58347

Sekundaariliotuksen päättyessä suurin osa alkuperäisen syötetyn priraääririkasteen kuparisisällöstä on liuennut, niin että liukenematta on jäänyt vain olennaisesti liukenemattomat sulfidit kuten pyriitti, molybdeniitti, lyijykiille tai sen liukenemattomat reaktiotuotteet, ja ehkä 1-5 % alkuperäisestä kuparisisällöstä, enimmäkseen vaikealiukoisina sulfideina kuten enargiittina. Alunperin mahdollisesti läsnä-ollut pyrrotiittikin jää suurimmaksi osaksi liukenematta. Ja tietenkin sellaiset sivumineraalit kuin kvartsi ja alumiini- ja magnesium-silikaatit , joita ehkä on sisältynyt primääririkasteeseen jäävät liukenematta .

Sekundääriliotustoimituksesta poistuva liete pestään vastavirtaan dekantoimalla, kiintoaineen erottamiseksi liotusliuoksesta ja sakeutetun pestyn massan muodostamiseksi liukenematta jääneestä kiintoaineesta . Sekundaariliotusliuos-yhdistetään primääriliotusliuokseen siihen liuenneena olevan arvometallin talteenottamista varten, ja sakeutettu, pesty kiintoaine johdetaan sekundaariin flotaatiokäsittelyyn.

Kiintoaineen flotaatio suoritetaan käyttäen tavanomaisia flotaa-tiolaitteita, -reagensseja ja -tekniikkaa läsnäolevan arvometallisul-fidin rikastamiseksi ja halpa-arvoisten sulfidien kuten pyriitin hylkäämiseksi. Vastavirta-dekantoimispesusta saatu sakeutettu massa laimennetaan näin ollen flotatioon sopivaan sakeuteen, ja jos se sisältää jonkin verran kuparin 3Ulfidimineraaleja sekä molybdeniittia (tai lyijykiillettä, tai molempia) glotaatio voidaan suorittaa esimerkiksi käyttcäen ksantaattikollektoria, jolloin saadaan sekundaaririkaste, joka sisältää suurimman osan molybdeniitistä ja kuparista (ynnä lyijy-kiilteestä jos sitä on), ja hylkyjae, joka sisältää suurimman osan pyriitistä, pyrrotiitista ja sivumineraaleista. Hylkyjae viedään kaatopaikalle, ja sekundaaririkaste käsitellään sen arvometallin tal-teenottamiseksi. Jos se sisältää arvometallina lyijykiillettä, sille voidaan suorittaa vielä toinen selektiivinen flotaatiokäsittely lyijy-kiilteen ottamiseksi talteen erilliseen rikasteeseen, tai tällainen erotus voidaan suorittaa sekundaarin flotaatiotoimituksen aikana.

Sekundaaririkasteen tilavuus on yleensä hyvin pieni verrattuna primääririkasteen tilavuuteen, ja sen käsittely on vastaavasti yksinkertaisempaa. Jos primääririkaste sisältää e3im. 30 % kuparia ja 0,1 % molybdeeniä molybdeniittinä, sekundaaririkaste sisältää tyypillisesti noin 10 % molybdeeniä ja noin 30 % kuparia, mikä tekee molyb-deniitin erottamisen kuparista tavanomaisella molybdeniitin notaatiolla, jossa kupari uppoaa, verraten helpoksi. Molybdeniitin erotuksen jälkeen loput sekundaaririkasteesfca voidaan lähettää, kupari sulat tiineen sen kuparisisällön talteenottamiseksi.

9 58347

Yhdistetty metallipitoinen liuos primääri- ja sekundaarilio-tuskäsittelyistä käsitellcään edullisesti nestemäisellä ioninvaihto-aineella, joka mieluimmin on sellaista, että se ottaa kuparia aikaii-sesta liuoksesta. Useita tällaisia nestemäisiä ioninvaihtoaineita tunnetaan ja on kaupasta saatavissa, ja mitä tahansa niistä voidaan menestyksellä käyttää. Ne liuotetaan yleensä johonkin orgaaniseen liuottimeen ja laimennetaan jollakin veteen sekoittamattomalla orgaanisella laimentimella kuten paloöljyllä. Metallipitoista, vesipitoista liotusliuosta hämmennetään yhdessä tämän orgaanisen ioninvaihto-aineliuoksen kanssa, tavallisesti useissa perättäisissä uuttovaiheissa. Näin saatu vesipitoinen, olennaisesti kupariton raffinaatti sisältää ammoniumsulfaattia ja jäännösammoniakkia, ja sitä käytetään kierrätys-nesteenä lietteen muodostamiseen primääririkasteesta. Takaisinkierrä-tetystä raffinaattivirrasta erotetaan sivuvirta liotustoimituksen aikana liuenneen ylimääräsulfaatin poistamiseksi ja tähän yhtyneenä olevan ammoniakin talteenottamiseksi. Tämä voidaan tehdä esimerkiksi saostamalla sulfaatti kalkilla kipsinä ja keittämällä ammoniakki eroon näin saadusta jäännösliuoksesta.

Nestemäisestä ioninvaihtokäsittelystä tuleva kuormitettu orgaaninen faasi johdetaan purkamistoimitukseen, jossa kupari erotetaan väkevän rikkihappoliuoksen avulla (käytettyä elektrolyyttiä myöhemmästä elektrolyyttitoimituksesta). Purettu, kupariton orgaaninen faasi kierrätetään sitten takaisin nestemäiseen ioninvaihtotoimitukseen niin kuin on tavallista.

Kuormitettu rikkihappoliuos, joka sisältää ioninvaihtoainees-ta puretun kuparin, johdetaan tavanomaiseen elektrolyysikäsittelyyn. Siinä kupari kerrostetaan sähköisesti liuoksesta, liukenemattomia anodeja käyttäen, sulatettavaksi ja valettavaksi vakiomuotokupariksi sopiviksi tai sellaisenaan markkinoitaviksi sopiviksi katodeiksi. Käytetty elektrolyytti, jonka happopitoisuus on suurentunut elektro-lyysikennoreaktioiden johdosta, kiertää takaisin ioninvaihtoaineen purkukäsittelyyn niin kuin edellä on selitetty.

Kuvion 2 virtauskaaviossa on hahmoteltu keksinnön sovellutus-muoto, joka sopii huonolaatuisen, vain kuparisulfidimineraaleja, tai ehkä näitä mineraaleja sinkkisulfidin yhteydessä sisältävän primäärin kuparirikasteen käsittelyyn. Kuvion 2 prosessissa käytetään sekundaaria flotaatiokäsittelyä primääririkasteen arvometallin talteenoton sekundaarilla liotustoimituksella yksinkertaistamiseksi.

Primäärisyöttörikaste, joka sisältää esim. .20 % kuparia josta suuri osa on limana ja pyriittihiukkasten pintakerroksena, ja ehkä 1 % sinkkiä (sfaleriittiä) tai muutamia % nikkeliä (pentlandiittia), 10 58347 lietetään niin kuin edellä on selitetty, takaisin kierrätettyyn am-moniakki-ammoniumsulfaattiliuokseen noin 15 % kiintoainetta sisältäväksi lietteeksi.

Saatu liete johdetaan primääriin liotuskäsittelyyn, joka kuten kuvion 1 yhteydessä on selitetty, voidaan suorittaa sarjassa, joka käsittää noin viisi suljettua liotusastiaa. Liotuksen aikana liuokseen lisätään ammoniakkia ja kaupallisesti puhdasta happea. Ammoniakkia tarvitsee lisätä vain sarjan ensimmäisiin yhteen tai kahteen astiaan, mutta happea syötetään niihin kaikkiin. Lämpötilat ja liotuksen muut olosuhteet ovat ne, mitkä on selitetty kuvion 1 yhteydessä, jolloin pidetään huoli siitä, että lämpötila ja vapaan ammoniakin pitoisuus kussakin astiassa on sellainen, että ammoniakin, vesihöyryn ja inerttien kaasujen osapaineiden summa on ainakin noin 0,35 at pienempi kuin paine, joka happea syöttämällä järjestelmään kehittyy, niin että hapen osapaine kussakin astiassa on olennaisesti tämän suuruinen.

Tyypillisessä tapauksessa noin 80-90 % primääririkasteen kuparista ja suuri osa sen sinkistä ja nikkelistä liukenee primääriliuo-tuksen aikana, jolloin kiintoaine menettää painostaan ehkä noin 50 %, Poistovirta viimeisestä liotusastiasta johdetaan vastavirta-dekantaa-tio-pesujärjestelmään, jossa rikas liuos erotetaan ja pestään kiintoaineesta, ja kiintoaine otetaan talteen sakeutettuna liejuna. Liotus-liuos johdetaan nestemäiseen ioninvaihtokäsittelyyn siihen liuenneena olevien arvometallien talteenottamiseksi, ja kiintoaine laimennetaan sopivaan flotaatiosakeuteen ja johdetaan sitten flotaatiokäsittelyyn.

Flotaatiotoimitus suoritetaan tavanomaiseen tapaan arvometal-lisulfidin ottamiseksi talteen sekundaaririkasteeseen ja primääri-rikasteen sivukiviainesosien ja arvottomien sulfidien hylkäämiseksi hylkyjakeen mukana. Tavanomaisia ksantaattikollektoreita ja vakio-flotaatio konditionoimista käyttäen jäljellä olevat kuparisulfidi-mineraalit (pääasiassa verraten vaikeasti liukoisia mineraaleja kuten enargiittia ja kalkopyriittiä) ja liukenemattomat sinkkisulfidimineraa-lit saadaan olennaisesti täydellisesti kerätyiksi sekundaariin rikasteeseen, joka sisältää noin 25 % kuparia. Pyriitti, joka on ilman arvokkaista mineraaleista muodostuneita pintapäällysteitä, ja jäljellä olevat sivukiviainesosat, joista on liotettu pois niihin tarttuneet kupari- tai sinkkisulfidit, poistetaan hylättäviksi flotaation hylkyjakeen mukana.

Sekundaarin flotaatiorikasteen tilavuus pienenee jopa noin 10-15 i:ksi alkuperäisen syöttörikasteen tilavuudesta ja kolmanneksi osaksi tai vähemmäksi primääriliotuksesta saadun kiintoaineen tilavuu- 11 58347 desta. Tämä pieni tilavuus sekundaaririkastetta, joka sisältä# olennaisesti kaiken vielä liukenematta jääneen kuparin ynnä liukenemattoman sinkin, on ihanteellinen syöttöaine pieneen sekundaariin liotus-käsittelyyn, johon se nyt johdetaan.

Sekundaaririkasteen pienen tilavuuden ansiosta sekundaarilio-tus voidaan tavallisesti suorittaa yhdessä ainoassa kompaktissa lio-tusastiassa. Liotusolosuhteet ovat olennaisesti samat kuin edellä on selitetty kuvion 1 yhteydessä. Lämpötila on yhtä korkea tai korkeampi kuin primääriliotuksen viimeisissä vaiheissa kupari- (ja sinkki- tai nikkeli-) sulfidien olennaisesti täydellisen liukenemisen edistämiseksi. Liotusaika voi taloudellisesti olla yhtä pitkä kuin primääriliotuksen koko kestoaika, (5 tai 6 tuntia) ottaen huomioon sekundaari-rikasteen pienen tilavuuden.

Sekundaariliotuksen jälkeen liotusastiasta saatu liete suodatetaan (ja haluttaessa suodatettu kiintoaine pestään). Nytkin, sekundaariliotuksen jälkeen jäljellä olevan kiintoaineen pienen tilavuuden ansiosta (tyypillisesti vain noin 40 % sekundaaririkasteesta), pienimittakaavainen ja näin ollen verraten yksinkertainen suodatustoimitus riittää kiintoaineen erottamiseen liotusliuoksesta. Viimeksimainittu yhdistetään primääriliotusliuokseen, käsiteltäväksi nestemäisessä ionin· vaihtotoimituksessa, ja suodatettu kiintoaine hyljätään, tai jos se sisältää sellaisia talteenotettavissa olevia aineita kuin jaloja metalleja, se voidaan lähettää edelleen käsiteltäväksi.

Primääri- ja sekundaariliotuksesta saadun metallipitoisen liuoksen käsittely liuotin-ioninvaihdolla ja elektrolyysillä on kaikessa olennaisesti sama kuin edellä on selitetty kuvion 1 yhteydessä. Liotuksen aikana liuennut sinkki tai nikkeli jää nestemäisessä ioninvaihdossa saatuun raffinaattiin ja voidaan ottaa talteen siitä haara-virrasta, jota käytetään ylimääräsulfaatin poistoon ja ammoniakin talteenottoon. Esimerkiksi, sulfaatin saostuksen jälkeen kipsinä, sinkki voidaan ottaa talteen yhtäaikaisesti jäännösliuoksen keittämisen kanssa ammoniakin talteenottamiseksi..

Vaihtoehtoisesti sinkki voidaan saostaa käsittelemällä haara-virtaa hiilidioksidilla paineessa (0,7-3,6 aty), jolloin saostuu kompleksinen sinkkikarbonaatti, joka voidaan suodattaa tai muulla tavoin erottaa liuoksesta. Jäännöksestä voidaan sitten saostaa kalkilla kipsiä ja sen jälkeen keittää se ammoniakin talteenottamiseksi.

Jos nikkeliä on läsnä, se voidaan ottaa talteen käsittelemällä koko raffinaattia tai sen haaravirtaa erikseen .ioninvaihtotoirnituk-sessa, joka on tarkoitettu nikkelin poistamiseen, jonka jälkeen nikke-litöntä raffinaattia käsitellään liikasulfaatin poistamiseksi ja 12 58347 ammoniakin talteenottamiseksi. Nikkeli voidaan ottaa talteen haara-virrasta myös liikasulfaatin saostamisen jälkeen kipsinä, samanaikaisesti kun liuosta keitetään sen ammoniakkisisällön talteenottamiseksi.

Ei ole välttämätöntä ottaa talteen kaikkea sinkkiä tai nikkeliä raffinaatista. Vaikka melkoinenkin osa näistä arvometalleista kiertää takaisin liotustoimitukseen, ei mitään vahinkoa tapahdu. Tarpeen on vain ottaa talteen niin paljon sinkkiä tai nikkeliä, ettei näitä metalleja pääse liiallisesti rikastumaan liotusliuokseen.

Kuviossa 3 esitetty virtauskaavio koskee keksinnön sovellutusta^ oka hyvin sopii huonolaatuisen rikasteen käsittelyyn sen laadun parantamiseksi sulatusta varten tai sen rikastemäärän suurentamiseksi, joka pystytään käsittelemään kuparin talteenottamiseksi yhdistelmänä olemassa olevan sulattimen kanssa varsinaisesti suurentamatta sulattimen tuotantokykyä tai siitä lähtevän rikkidioksidin määrää. Kuvion 3 mukaisessa prosessissa sekundaaria flotaatiotoimitusta käytetään korkealaatuisen kuparisulattimen syöttöaineen valmistukseen, jolloin syöttöaineen tilavuus pienenee, tai käsiteltävän primääriri-kasteen määrän suurentamiseen suurentamatta sulattimeen syötettävän rikasteen painomäärää. Tässäkin tapauksessa primääririkaste voi sisältää olennaisesti vain kuparia talteenotettavana arvometallina, tai se voi sisältää talteenotettavia määriä sinkkiä tai nikkeliä.

Prirnääririkaste-syöttöaine vietetään takaisin kierrätettyyn ammoniakki-ammoniunsulfaattiliuokseen niin kuin edellä on selitetty. Saatu liete johdetaan sitten liotuskäsittelyyn, joka suoritetaan olennaisesti siten kuin edellä on selitetty kuvion 1 yhteydessä. Suurin ero on se, että kuvion 3 mukaisessa prosessissa ei pyritä saavuttamaan yhtä suurta kuparin ja muiden liukoisten arvometallien liukenemista liotusliuokseen kuin kuvioiden 1 ja 2 prosesseissa. Voidaan pyrkiä ottamaan talteen esimerkiksi vain puolet tai jopa vähemmänkin primääri-rikasteen kuparisisällöstä liotusliuokseen. Mäin ollen liotusastioi-den määrä sarjassa voi olla huomattavasti pienempi, ja jopa yksi ainoa liotusastia voi eräissä tapauksissa riittää. Paitsi tätä liotuskalus-ton määrän pienemmyyttä, liotustoimitus suoritetaan olennaisesti siten kuin kuvion 1 yhteydessä on selitetty. Liotuslämpötilat voidaan pysyttää lähellä mainitun alueen (50-80°C) alapäätä jos prirnääriri-kasteessa on huomattava määrä helposti liukenevia kuparimineraaleja.

Myös liotusaikaa voidaan lyhentää likimäärin samassa suhteessa kuin liotusastioiden lukumäärää vähennetään. Esimerkiksi 1-2 tunnin l:i.o-tusaika riittää tavallisesti jopa 50 % liuottamiseen primäärinika3teen sisältämästä kuparista.

13 58347

Liotustoimituksen jälkeen liete johdetaan dekantoimis-pesu-toimitukseen, jossa rikas liotusliuos erotetaan liukenematta jääneestä kiintoaineesta ja tämä otetaan talteen pestynä, sakeutettuna liejuna. Liuos lähetetään edelleen nestemäiseen ioninvaihtokäsittelyyn sen kuparisisällön talteenottamiseksi, ja sakeutettu kiintoaine laimennetaan flotaatiosakeuteen ja sille suoritetaan flotaatiotoimitus.

Tämä flotaatiotoimitus on yleisesti olennaisesti samanlainen kuin se toimitus, jolla primääririkaste valmistettiin. Kollektorina voi olla esimerkiksi jokin ksantaatti, ja flotaatiomassan konditionoin-ti voi olla sama mitä käytettiin primääririkasteen valmistuksessa. Liukenematta jääneet kuparisulfidimineraalit keräytyvät sekundaariin flotaatiorikasteeseen (yhdessä liukenemattomien sinkki- tai nikkeli-mineraalien kanssa, jos niitä on), ja ylimääräpyriitti ja sivukivi-mineraalit, jotka on liotettu puhtaiksi kupari- ja muista arvokkaista sulfideista liotustoimituksessa, hyljätään hylkyjakeen mukana.

Sekundaaririkasteen painomäärä on huomattavasti pienempi kuin liotustoimitukseen alunperin syötetyn primääririkasteen painomäärä.

Tämä pienennys saattaa itse asiassa olla suhteettomasti suurempi kuin liotuksen aikana liuenneiden kuparimineraalien osuus. Niinpä jos primääririkaste sisältää huomattavan määrän pyriittiä, jonka hiukkaset ovat pinnalta kuparisulfidien päällystämät, pyriitti suurimmaksi osaksi vapautuu kuparimineraalipäällysteistään liotustoimituksen aikana ja voidaan niin ollen hyljätä sekundaariflotaatiotoimituksen hylkyjakeen mukana. Tämäntapaiset vaikutukset yhdessä primääririkasteen sen tilavuuden pienenemisen kanssa, joka johtuu kuparimineraalien liukenemisesta siitä pois, saavat aikaan sen, että sekundaaririkasteen painomäärä on paljon pienempi kuin primääririkasteen painomäärä - mikä pieneneminen voi suhteettomasti ylittää sen pienenemisen, joka johtuisi pelkästä kuparimineraalien liukenemisesta.

Jos primääririkaste sisältää huomattavan määrän limaa, sekundaaririkasteen laatu saattaa merkitsevästi parantua sen johdosta, että kuparimineraalilima liukenee liotuskäsittelyssä.

' Tuloksena on se, että sekundaari f lotaat iorikast e sekä. mää rältään pienenee että voi laadultaan parantua sulattiinen syöttöaineena. oulatinkapasiteettia tarvitaan vähemmän sekundaaririkasteen käsittelyyr kuin primääririkasteen käsittelyyn tarvittaisiin, minkä ansiosta primääririkasteen painomäärää voidaan paljon suurentaa sulattimen kapasiteettia suurentamatta; tai vaihtoehtoisesti pienempi suin ti n!·: opasiteetti riittää tietyn primääririkastemäärän käsittelyyn. Voidaan kiinnittää suurempaa huomiota siihen, että kuparimalmin kuparista saadaan mahdollisimman suuri osa talteen primääririkasteeseen, ^ 58347 tarvitsematta välittää siitä, että primääririkasteen laatu huononee, koska rikasteen laatua sulatustarkoituksiin voidaan parantaa sekundaarilla flotaatiokäsittelyllä.

Rikasta liotusliuosta kuvion 3 prosessissa käsitellään samalla tavoin kuin edellä on selitetty kuvioiden 1 ja 2 yhteydessä. Jos nikkeliä tai sinkkiä sisältyy primääririkasteeseen, se voidaan, siinä määrin kuin se on liuennut liotusliuokseen, ottaa talteen liuotin-ioninvaihdon raffinaatista, niin kuin kuvion 2 yhteydessä on selitetty.