FI58352C - Foerfarande foer utvinning av koppar - Google Patents

Description

: LAKANNUT

ggfl W («> ϊϊΜίάϊΙΚΚίίτ 5 83 5 2 C Patentti myönnetty 12 01 1931

Patent meddelat » ^ v / (51) K*.lk?/lnt.a3 o 22 B 15/10 SUOMI—FINLAND (21) pK««tweki*»i 689/73 <B) ΜΜ|Μ-ΜΜ|·ι 06.03.73 'ri/ (23) AltoplM—GIMfhMdag 06.03-73 (41) Tulkit(ulklMkal —BIMtoffandlg 08.09-73 PKfeMttl· Ja rakisterihalltoif (44) NihOvUalp^on μ Ια.^ηο», rm.-

Patent· och regieteretyrelNn ' AnaMcan udafd och utUkrMkan puMlcaratf 30.09-80

(32)(33)(31) Pjrrtf*«y aeuolkaue—Baglrd prtorKat 07.03.72 USA(US) 232U5U

(71) The Anaconda Company, 25 Broadway, New York, N.Y., USA(US) (72) Martin Clifford Kuhn, Tucson, Arizona, Nathaniel Arbiter,

Tucson, Arizona, USA(US) (7^) Berggren Oy Ab (5I*) Kuparin talteenottomenetelmä - Forfarande for utvinning av koppar

Kuparimalmien ja -rikasteiden ammoniakkiliotuksella on pitkä historia. Luonnon kuparin ja hapetettujen kuparimalmien (kuparioksidien, -karbonaattien, -silikaattien jne.) liotus ei tuota huomattavia vaikeuksia, koska nämä aineet reagoivat helposti ammoniakaalisten liotusreagenssien kanssa, kun liotustoimitus suoritetaan ilman vapaasti läsnäollessa. Ammoniakkiliotusmenetelmiä on käytetty ainakin 20. vuosisadan alkuvuosista lähtien kupatiri talteenottoon luonnon ja hapetetuista kuparimalmeista.

Sulfidieten kuparimineraalien tiedetään myös olevan liukoisia ammoniakaalisiin liuoksiin hapetusolosuhteissa. Ne eivät kuitankaan ole yhtä helppoliukoisia kuin hapetetut mineraalit tai luonnon kupari, ja erilaisten tavallisten sulfidi-kuparimineraalien liukenemis-helppoudessa on huomattavia eroja. Esimerkiksi kalkosiitti ((^S) liukenee helpommin, kun taas kalkopyriitti (CuFeS2) ja enargiitti (Cu^AsSn) liukenevat varsin vaikeasti. Ehdotuksia kuparin talteenotta-miseksi sulfidimineraaleista ammoniakkiliotuksella on tehty jo noon aikaisin "kuin 19. vuosisadan loppupuolella. Esimerkiksi US-patentissa n:o 581 160, ehdotetaan kuparin uuttamista kuparisulfideista liottamalla liuoksella, jossa on vesipitoista ammoniakkia ja jotakin nit- 2 58352 raattia kuten ammoniumnitraattia. Mitkään näistä varhaisista menetelmistä kuparisulfidien suoraksi liottamiseksi eivät kuitenkaan ole osoittautuneet käyttökelpoisiksi, ja useimmat ammoniakkiliotuksen varhaiset tutkijat ovat siirtyneet sulfidien pasutukseen ilmassa ja hapetetun kuparin liottamiseen pasutustuotteesta, niin kuin on selitetty esim. US-patenteissa n:ot 585 355 ja 883 961.

Tämä menetelmä ei kuitenkaan pysty taloudellisesti kilpailemaan tavanomaisen sulatustekniikan kanssa eikä sitä suosittelemassa ole muitakaan etuja, niin että sekään ei ole tullut käytäntöön.

Muutamia vuosikymmeniä sitten kehittyi mielenkiintoa menetelmään nikkelin uuttamiseksi sen sulfidimalmeista käsittelemällä niitä ammoniakaalisella liuoksella hapettavissa olosuhteissa korkeassa lämpötilassa ja paineessa. Kuparia esiintyy usein nikkelin yhteydessä näissä malmeissa, ja menetelmää sovellettiin myös kuparin talteenottoon. Tämä menetelmä, joka on esitetty esim. US-patenteissa n:ot 2 576 314, 2 726 934 ja 2 822 263, käsittää sen, että jauhetusta mineraalista valmistetaan liete vesipitoisessa ammoniakkiliuoksessa ja tätä lietettä kuumennetaan voimakkaasti ' hämmentäen autoklaavissa useita tunteja. Autoklaaviin syötetään ilmaa ja ammoniakkia liotusreaktioiden tarpeiksi. Joskin näissä patenteissa viitataan liotustoimituksen suorittamiseen ilmakehän paineessa ja niin alhaisessa lämpötilassa kuin 38°C, niissä myönnetään, että tällaisissa olosuhteissa liotus edistyy liian hitaasti ollakseen kaupallisesti kiinnostavaa. Näin ollen niissä selitetään menetelmiä, joissa käytetään lämpötiloja, jotka ovat kiehumapisteen lähellä tai yläpuolella (tyypillisesti 79~107°C) ja välillä 2-7 at olevia paineita. Näissäkään olosuhteissa näillä yllä mainittujen patenttien menetelmillä ei ole onnistuttu liottamaan vaikealiukoisia kuparisulfideja kuten kalkopyriittiä ja enar-giittia.

Edellä mainittujen US-patenttien n:ot 2 576 314, 2 726 934 ja 2 822 263 mukaiset menetelmät ovat ainoat ammoniakkiliotusmene-telmät, jotka koskaan on todettu sopiviksi kaupalliseen käyttöön kuparin uutossa sen sulfidimineraaleista. Tämä käyttö on kuitenkin ollut rajoittunut kuparipitoisten nikkelimalmien käsittelyyn, ja talteen saadun nikkelin suuri arvo on epäilemättä ollut tarpeen verraten kalliin autoklaavitoimituksen kustannusten kattamiseksi. Tämän menetelmän ohnistunutta kaupallista käyttöä tavanomaisten kuparimalmien tai rikasteiden käsittelyyn, joissa kupari on pääasiallinen tai ainoa arvometalli, ei tunneta.

3 58352

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä kuparin talteenottamiseksi sulfidipitoisista kuparimineraaleista, jossa mainituista hienojakoisista mineraaleista muodostetaan liete vesiliuokseen, joka sisältää ammoniumsulfaattia ja vapaata ammoniakkia, liete johdetaan suljettuun liotusastiaan paineessa, jossa ei vielä tarvita autoklaavilaitteistoa, pidetään lietteen lämpötila 50-80°C:ssa ja poistetaan astiasta lietettä, joka sisältää ammoniakin kanssa kompleksoitunutta kuparia liuenneena vesifaasiin ja kiintoainefaasissa olevaa kuparista köyhtynyttä mineraaliainetta, ja keksintö on tunnettu siitä, että astiassa olevaa lietettä hämmennetään voimakkaasti ainakin 1,3 hevosvoiman teholla m^ kohti samalla kun happea syötetään sekoitettuun lietteeseen. Keksinnön mukaan voidaan käyttää liotusastioita, jotka toimivat ilmakehän paineessa tai niin lähellä ilmakehän painetta (ei yli 0,7 aty ja mieluummin alle 0,5 aty), että kaikki suur-paine- eli autoklaavitoimitukseen liittyvät vaikeudet ja kustannukset vältetään. Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan korkeita saantoja (jopa 99 %) kuparirikasteista, jotka sisältävät huomattavia määriä sellaisia hyvin vaikealiukoisia mineraaleja kuin kalkopyriittiä ja enargiittia. Lisäksi keksinnön mukainen menetelmä toimii niin alhaisissa lämpötiloissa että ne voidaan kehittää ja ylläpitää suurimmaksi osaksi autogeenisesti, liotus-reaktioiden eksotermisyyden ansiosta. Tässä uudessa liuotusmene-telmässä vältetään rikkioksidin· ja muiden ilmakehän saasteiden syntyminen itse sulfidimineraaleista, ja se jättää koskemattomaksi, helposti poistettavassa kiinteässä muodossa, sen melkoisen määrän rautasulfideja (pyriittiä ja pyrrotiittia), joka melkein poikkeuksetta on läsnä kuparin sulfidimalmeissa ja rikasteissa. Tällä menetelmällä valmistettu ammoniakaalinen, kuparipitoinen liotusliuos on helppo käsitellä metallisen kuparin saamiseksi talteen markkinoitavassa muodossa, amminiakaalisen liotusrea-genssin regeneroimiseksi, ja itse mineraalien sisältämän rikin poistamiseksi kiinteässä, helposti käsiteltävässä muodossa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä kuparin talteenottamiseksi kuparin sulfidimineraaleista näistä mineraaleista, hienojakoisessa muodossa, muodostetaan liete vesiliuoksessa, joka sisältää ammoniumsulfaattia ja vapaata ammoniakkia (ammoniumhydrok-sidia). Tämä liete johdetaan paineessa, joka ei ylitä 0,7 aty, perättäin, sarjassa olevien, erillisten, suljettujen liotusastioi-den läpi. Lietteen lämpötila pysytetään välillä 50-80°C sen kul- 4 58352 kiessa liotusastioiden läpi, ja on jokaisessa perättäisessä astiassa, ainakin muutamissa ensimmäisissä astioissa, muutamia asteita korkeampi kuin sarjan edellisessä astiassa. Kussakin astiassa lietettä hämmennetään voimakkaasti, samalla kun siihen lisätään happea, ja happipitoista kaasua kierrätetään voimakkaasti kunkin astian lietemäärän yläpuolella tähän lietteeseen huomattavan syvälle lietteen pinnan alapuolelle. Liete, jonka vesifaasi sisältää ammoniakin kanssa kompleksoitunutta, liuennutta kuparia ja kiinteä faasi kupariin nähden köyhtynyttä mineraaliainetta, poistetaan sarjan viimeisestä astiasta, ja kuparipitoinen liuos erotetaan liukenemattomasta kiintoaineesta.

Sulfidipitoiset kuparimineraalit voivat olla kuparimalmia tai rikasteita. Samanarvoista näiden sulfidimineraalien kanssa menetelmässä käytettäväksi on luonnon eli metallinen kupari tai mikä tahansa luonnossa esiintyvä tai jäte- tai välituote, joka sisältää kuparia jonkin 5 58352 sulfidin muodossa, jossa joko on tai ei ole läsnä metallista kuparia, esim. sementtikuparina. Sellaisia arvometalleja kuin nikkeliä, sinkkiä, molybdeeniä, hopeaa ja kultaa, joita usein luonnossa esiintyy kupari-mineraalien yhteydessä, voi myösolla läsnä. Tuote joka erityisen hyvin sopii käsiteltäväksi tällä uudella menetelmällä, on tavanomainen kuparin flotaatiorikaste, joka yleensä sisältää kalkosiittiä ja usein myös kalkopyriittiä ja muita kuparimineraaleja.

Ei ole olennaista, että ammoniumsulfaattia on läsnä lietteessä kun sitä syötetään ensimmäiseen liotusastiaan, mutta ammoniumsulfaattia muodostuu kuparin sulfidimineraalien hapettuessa liotustoimi-tuksen aikana. Lisäksi liatusnestetuotteesta regeneroitu ammoniakaa-linen liuos yleensä sisältää ainakin jonkin verran ammoniumsulfaattia, niin että käytännöllisesti katsoen sitä on liuoksessa koko prosessin a j an.

Lietteen vesifaasin pH pysytetään mieluimmin 9:n ja 11:n välillä koko liotustoimituksen ajan, jotta vapaata ammoniakkia varmasti olisi läsnä sopiva määrä liotusreaktioiden sujumiseksi tehokkaasti.

Tämä voidaan saada aikaan lisäämällä vapaata ammoniakkia (mieluimmin ammoniakkikaasua) lietteeseen ainakin ensimmäisessä tai muutamassa ensimmäisessä liotusastiassa. Vapaan ammoniakin pitoisuus kussakin liotusastiassa korreloidaan mieluimmin lietteen lämpötilan kanssa samassa astiassa niin, että lietteen pH pysyy .sellaisessa arvossa 9 ja 11 välillä, että ammoniakin ja vesihöyryn osapaineiden summa lietteen pinnan yläpuolella on ainakin muutamia kymmenesosa-at. alempi kuin astian kokonaispaine. On tietenkin välttämätöntä, että kokonaispaine ylittää ammoniakin ja vesihöyryn osapaineiden summan, jotta järjestelmään voitaisiin lisätä happea, ja toivottavaa on, että hapen osa-paine on ainakin muutamia kymmenesosa-at, edullisesti noin 0,3-0,5 at.

Hapen syöttämiseen järjestelmään voidaan tosin käyttää ilmaa, mutta mieluimmin käytetään kaupallista happea. Ilmaa käytettäessä joudutaan järjestelmän kokonaispaineeseen lisäämään melkoinen typen osapaine, ja koska keksinnön tärkeänä piirteenä on toimiminen ilmakehän paineessa tai lähellä sitä, on parasta lisätä olennaisesti puhdasta happea ja välttää jatkuvaa typen lisäystä, joka ilman lisäämiseen liittyy.

Helpommin liukoiset kuparisulfidit liukenevat ensimmäiseksi, liotusastiasarjan ensimmäisessä tai muutamassa ensimmäisessä astiassa. Nämä aineet voidaan liottaa lämpötila-alueen50-80°C alemmissa lämpötiloissa, ja reaktiota edistää saatavilla olevan vapaan ammoniakin lisääminen. Näin ollen ensimmäiseen liotusastiaan, jossa lietteen lämpö- 6 58352 tila on alin, voidaan lisätä ammoniakkia sellaista vauhtia, että pH asettuu arvoon 10 tai ylikin. pH ei kuitenkaan saa ylittää 11, koska tällöin CuiOH^) tulee stabiilimmaksi kuparituotteeksi ja estää liukoisen ammoniakkikompleksin muodostumista. Sarjan viimeisessä liotus-astiassa, jossa vain vaikeammin liukoiset kuparisulfidit enää ovat kiinteässä faasissa ja jossa lämpötilan pitäisi olla vaihtelualueen yläosassa näiden sulfidien liukenemisen edistämiseksi, lietteen pH on edullista pitää alempana, arvossa noin 9,5, hapen riittävän osa-paineen varmistamiseksi.

Keksinnön mukainen prosessi voidaan suorittaa ilmakehän paineessa. Liotusastoiden on kuitenkin oltava suljetut vapaan ammoniakin häviöiden välttämiseksi ja toimituksen suorittamisen muutenkin hallitsemiseksi. Lisäksi, korkeammissa lämpötiloissa sillä vaihtelualueella, joka on tarpeen liotusreaktion edistymiseksi kohtuullisen nopeasti (50-80°C) ja välillä 9-11 olevissa pH-arvoissa, ammoniakin ja vesihöyryn osapaineiden summa on hyvin lähellä ilmakehän painetta. Sen takia on edullista käyttää liotusastioita lievässä positiivisessa paineessa, joka ei ylitä 0,7 at ja mieluummin on välillä 0,2-0,6 at.

Näin alhaisissa paineissa käytetty kalusto (liotusastiat, suljettujen järjestelmien kaasutiivisteet, akselien tiivisteet jne) voi olla rakennettu ilmakehän painetta varten, niin että autoklaavitoiminnan vaatimaa kalliimpaa kalustoa ei tarvita.

Kuten mainittiin, helpommin liukoiset mineraalit voidaan uuttaa alemmissa lämpötiloissa, ja vain vaikeammin liukoiset mineraalit pysyvät liukenemattomina kiinteässä faasissa sarjan myöhempiin lio-tusastioihin saakka. Kuparirikasteita yleensä käsiteltäessä on edullista pysyttää lietteen lämpötila sarjan ensimmäisessä liotusastiassa välillä 50-65°C ja nostaa lietteen lämpötilaa noin 5°C jokaisessa perättäisessä astiassa, ainakin sarjan muutamissa ensimmäisissä astioissa. Pääasiassa kalkosiittia sisältävien rikasteiden tapauksessa, jotka sisältävät Vain vähän tai ei lainkaan vaikeammin liukoisia kuparisulfideja, lietteen lämpötila ensimmäisessä liotusastiassa pysytetään mieluimmin 50-60°C:ssa, ja liete poistetaan sarjan viimeisestä astiasta välillä 65“70°C olevassa lämpötilassa. Jos käsiteltävä rikaste sensijaan sisältää huomattavan määrän sellaisia vaikealiukoisia mineraaleja kuin kalkopyriittiä ja enargiittia, lämpötila ensimmäisessä liotusastiassa voidaan pysyttää välillä 6o-70°C, ja lietteen lämpötila sarjan viimeisessä astiassa on mieluimmin 70-80°C.

Liotusreaktiot ovat eksotermiset ja vapauttavat yllinkyllin lämpöä liotusliuoksen lämpötilan saattamiseksi haluttuun arvoon ja 7 58352 pysyttämiseksi siinä, varsinkin sarjan muutamissa ensimmäisissä lio-tusastioissa, joissa suurin osa kuparista liukenee. Itse asiassa on monissa tapauksissa pakko jäähdyttää lietettä ensimmäisessä tai muutamissa ensimmäisissä liotusastioissa lämpötilan pysyttämiseksi halutuissa rajoissa. Tämä voidaan tietenkin tehdä sovittamalla astioihin jäähdytyskierukat tai ympäröimällä ne jäähdytysvaipalla. Sarjan viimeisessä tai muutamissa viimeisissä astioissa, joissa kiintoaineesta on jo suurin osa kuparia poissa ja vain vaikeammin ja hitaammin liukenevat kuparimineraalit ovat jäljellä, liotusreaktion vapauttama lämpö saattaa olla riittämätön kehittämään ja ylläpitämään ne suhteellisesti korkeammat lämpötilat joihin liete näissä astioissa pitäisi lämmittää. Näin ollen saattaa olla tarpeen tuoda lietteeseen lämpöä astioissa olevien lämmityskierukoiden tai niitä ympäröivien lämmi-tysvaippojen avulla.

Jokaisessa liuotusastiassa lietettä hämmennetään voimakkaasti koko liotustoimituksen kestoaikana. Tämä tehdään edullisesti moottorikäyttöisellä hämmentimellä, joka pistää jokaisen liotusastian suljetun kannen läpi. Lietteen hämmennyksen on oltava tosi voimakasta -ainakin 1,3 hv ja mieluimmin 2,6 hv tai enemmänkin hämmentimeen astian sisältämän lietteen kuutiometriä kohti. Tämä vastaa olennaisesti vaahtoflotaatiokennossa olevan massan hämmennyksen voimakkuutta. Jos hämmennys on heikompaa, kuparin liukenemisen rikasteesta, tai muusta kiintoaineesta, tehokkuus ja nopeus alenee haitallisesti.

Samanaikaisesti tämän voimakkaan lietteen hämmennyksen kanssa kierrätetään happipitoista kaasuavoimakkaasti lietteen yläpuolelta kussakin astiassa reilusti lietteen pinnan alapuolella olevaan kohtaan. Tämä tehdään parhaiten ulkoisen kierrätysjärjestelmän avulla, johon kuuluu pumppu tai puhallin, joka jatkuvasti imee kaasua astian sisustan yläosasta ja painaa sen takaisin astiaan, lähellä lietetilavuu-den pohjaa olevaan kohtaan. Pienissä liotusastioissa (joissa lietteen syvyys on alle 1,8 m) voidaan käyttää alailmastus-flotaatiohämmennin-tä sekä lietteen hämmentämiseen että kaasufaasin kierrättämiseen lietteen läpi. Toiminnan taloudellisuus vaatii kuitenkin isompia liotus-astioita joissa liete voi olla 3»0 - 3,6 m syvä, ja tällaisissa astioissa kaasun kierrätyksen on oltava lietteen hämmennyksestä riippumaton.

Liotustoimituksen vaatima aika on yleensä 3-6 tuntia, tyypillisesti 5 tuntia. Tämä tarkoittaa lietteen siirtymisaikaa koko lio-tusastiasarjan läpi. Yleensä on mahdollista tämän ajan kuluessa uuttaa vesifaasiin noin 90 % tai enemmänkin tyypillisen, pääasiallisesti kai- 8 58352 kosiittia mutta lisäksi merkitseviä määriä kalkopyriittiä ja muita verraten vaikealiukoisia kuparimineraaleja sisältävän kuparirikasteen kuparipitoisuudesta.

Sarjan viimeisestä liotusastiasta poistetun lietteen vesifaa-si sisältää liuenneen kuparin kupariammonium-kompleksisuolan muodossa, ja se sisältää liuenneiden kuparimineraalien rikkikomponentin ammonium-sulfaattina. Se sisältää myös jäljelle jäänyttä vapaata ammoniakkia ja pieniä määriä sulfamaatteja ja tionaatteja. Kiinteä faasi jonka paino ja tilavuus on pienentynyt liuenneiden kuparimineraalien määrällä, sisältää olennaisesti kaiken muun sarjaan syötetyn aineen. Se sisältää esimerkiksi muuttumattomana kuparirikasteen sisältämän pyriitin, ja pyrrotiitin ja sellaisia maa-aineita kuin piihappoa ja aluminiumoksi-dia. Se sisältää myös kaikki liukenemattomat arvometallit kuten hopean, kullan ja molybdeenin sulfideina.

Runsaskuparinen vesifaasi erotetaan kiinteästä faasista. Ve-sifaasi voidaan sitten käsitellä jollakin tavanomaisella tavalla sen kuparisisällön taiteenottamiseksi, ammoniumsulfaattiliuoksen tai vapaan ammoniakin tai molempien regeneroimiseksi prosessissa uudelleen käytettäviksi, ja mineraalien sulfidikomponentin hapettuessa ja liuetessa syntyneen ylimääräsulfaatin erottamiseksi.

Kiinteä faasi, joka voidaan erottaa lietteen nestefaasista liotustoimituksen jälkeen jollakin tavanomaisella menetelmällä kuten dekantoimalla tai suodattamalla, voidaan hyljätä. Usein se kuitenkin sisältää merkitseviä määriä talteensaatavissa olevaa kuparia, ja keksintö käsittääkin erotetun kiintoaineen käsittelyn uudelleenliot-tamalla sekundäärissä liotustoimituksessa. Keksinnön mukainen sekundääri liotustoimitus käsittää sen, että erotettu kiintoaine liete-tään uudelleen vesipitoiseen ammoniumsulfaattiliuokseen, joka sisältää vapaata ammoniakkia* ja käsitellään sitten suljetussa uudelleen-liotusastiassa yleisesti samaan tapaan kuin primääri-liotustoimituk-sessa. Paineessa, joka ei ylitä 0,7 at, liete saatetaan alempaan pH-arvoon ja korkeampaan lämpötilaan kuin primääri-liotustoimituksessa käytetyssä liotusastiasarjassa keskimäärin vallitsee, ja hämmennetään voimakkaasti uudelleenliotusastiassa, lisäten happea ja kierrätetään voimakkaasti happipitoista kaasua lietetilan yläpuolella olevasta astian osasta lietetilaan, melko syvälle sen pinnan alapuolelle. Tämän jälkeen kuparipitoinen vesifaasi erotetaan kupariköyhästä kiinteästä faasista. Vesifaasi voidaan yhdistää primääri-liotustoimituksen vesi-faasiin ja kiinteä faasi voidaan hyljätä tai käsitellä edelleen siinä jäljellä olevien arvometallien kuten hopean, kullan ja molybdeenin taiteenottamiseksi.

9 58352

Koska uudelleenliotustoimituksessa käsiteltävä kiintoaine sisältää alkuperäisen syöttöaineen vaikeimmin liukoiset komponentit, uudelleenliotustoimitus sujuus tavallisesti hitaammin kuin primääri liotustoimitus. Uudelleenliotus- eli sekundääri liotu3toimitus voi kestää esimerkiksi 5-8 tuntia, tyypillisesti 6 tuntia, mutta koska kiintoaineen tilavuus on pieni verrattuna primääriliotukseen syötettyyn tilavuuteen, näin pitkää uudelleenliotusta varten ei tarvita kovin suurta kalustoa.

Uudelleenliotustoimitukseen syötetään ammoniakkikaasua samoin kuin primääriliotustoimitukseen, lietteen vesifaasin pH:n pysyttämiseksi optimiarvossa, joka tyypillisesti on 9,5, mutta yleisimmin sanottuna välillä 9»3“9,7· Lietteen uudelleenliotusastiassa saattamiseksi haluttuun lämpötilaan voi ollatarpeen tuoda siihen lämpöä. Haluttu lämpötila on yleensä 70-80°C, tyypillisesti 75°C.

Uudelleenliotus voidaan usein suorittaa käyttäen vain yhtä astiaa , mutta myös sarjassa astioita, joiden läpi liete perättäin virtaa. Viimeksimainitussa tapauksessa on suositeltavaa kuten primää-riliotustoimituksessakin, pysyttää lietteen lämpötila korkeampana ja pH alempana sarjan toisessa astiassa kuin ensimmäisessä. Liete voi esimerkiksi olla 2-5°C lämpimämpää toisessa astiassa ja sen pH esim. 9,** sen sijaan, että se ensimmäisessä astiassa on 9,5 tai 9,6.

Uudelleenliotustoimituksella onnistutaan useimmissa tapauksissa ottamaan talteen noin 90 % siitä kuparista, jonka ensimmäisestä liotuksesta tullut kiintoaine sisältää. Näin saadaan kuparin saannoksi noin 99 % alkuperäisen rikasteen tai muun lähtöaineen sisältämästä kuparista.

Oheisen piirustuksen ainoa kuvio on virtauskaavio keksinnön eräästä edullisesta sovellutusmuodosta, ja esittää kaaviollisesti kalustoa, jota voidaan käyttää prosessin suorittamiseen.

Virtauskaavion mukaisessa prosessissa muodostetaan hienojakoisesta kuparirikasteesta liete vesipitoiseen ammoniakki-ammoniumsulfaat-tiliuokseen suljetussa lietteen-valmistusastiassa 10. Siitä liete virtaa omalla painollaan tai pumpataan primääriliotusastioiden 11, 12, 13, ja 15 muodostaman sarjan ensimmäiseen liotusastiaan 11. Lietteen pinnan korkeus on merkitty viitekirjaimella L kussakin liotus-astiassa, ja liete virtaa omalla painollaan perättäin sarjan läpi. Jokainen suljetuista astioista 11-15 voi olla varustettu sisäisellä kierukalla tai ulkoisella vaipalla (esittämättä) lämmitys- tai jäähdy-tysväliaineen kierrättämiseksi lämpöä vaihtaen astiassa olevan nesteen kanssa. Kukin astia on varustettu hämmennyspyörällä 16, jota käyttää moottori M, lietteen hämmentämiseksi voimakkaasti. Kukin 10 58352 astia on varustettu myös kaasunkierrätyspumpulla tai puhaltimella 17 kaasun kierrättämiseksi jatkuvasti ja voimakkaasti lietteen pinnan L yläpuolelta syvällä pinnan alapuolella olevaan kohtaan.

Koko tämä kalusto, sekoitinakselien tiivisteet mukaanluettuina, on rakennettu toimintaa varten olennaisesti ilmakehän paineessa. Mitään erityisiä suurpaine-autoklaavirakenteita ei tarvita. Riittää kun lietettä sisältävä kalusto on suljettu, ammoniakin, hapen ja vesihöyryn sisällä pysyttämiseksi.

Kuhunkin liotusastiaan 11-15 syötetään happea syöttösäiliöstä 18. Happi syötetään alhaisessa ylipaineessa, esim. 0,4 aty, paineen-säätöventtiilin P kautta, ja se ylläpitää tämän paineen kussakin lio-tusastiassa. Ammoniakkikaasua syötetään kahteen ensimmäiseen astiaan 11 ja 12 varastosäiliöstä 19 virtamittareiden P ja venttiilien V kautta joilla kuhunkin näistä kahdesta astiasta syötettyä ammoniakkimäärää voidaan riippumattomasti säätää.

Liete poistetaan viimeisestä liotusastiasta 15 sarjan säiliöön 20, joka on varustettu moottorin M käyttämällä hämmennyspyörällä 21. Säiliöstä 20 liete virtaa sakeuttimeen 22, josta liuennutta kuparia sisältävä nestefaasi virtaa yli, ja kiintoaine kerätään saenneena liete-alavirtana. Ylivirrannut liuos käsitellään kuparin talteenotta-miseksi, ja vesipitoinen ammoniakki-ammoniumsulfaatti liuoksen repene-roimiseksi, joka kierrätetään takaisin lietteenvalmistusastiaan 10 lisälietteen valmistamiseksi liotusta varten. Regeneroidusta liuoksesta otetaan haaravirta kuparin sulfidirikasteesta liuenneen liikasul-faatin erottamiseksi, ja tällöin talteensaatu ammoniakki palautetaan lietteen valmistussäiliöön menevään virtaan (tai voidaan johtaa am-moniakkisäiliöön).

Sakeuttimesta 22 poistuva alavirta lietetään uudelleen eli sekoitetaan regeneroituun vesipitoiseen ammoniakki-ammoniumsulfaatti-liuokseen, ja syötetään sekundäärin liotusastiaan 23. Tämä astia on kaikessa olennaisesti samanlainen kuin primäärit liotusastiat 11, 12. Siinä on hämmennyspyörä 24, pumppu tai puhallin 25 kaasun voimakasta kierrätystä varten lietteen pinnan L yläpuolelta astiasta syvälle tämän pinnan alapuolelle, ja yhteet hapen syöttämistä varten säiliöstä 18 ja ammoniakin säiliöstä 19 virtamittarin F ja venttiilin V kautta. Kalustoon voi lisäksi kuulua toinen sekundääri li.otusastia 26, joka on varustettu samoin kuin ensimmäinen sekundääri liotusastia 23, ja ottaa vastaan ensimmäisestä astiasta 23 poistuvan lietteen.

Sekundääristä liotusastiasta 23 tai toisesta skundääristä liotusastiasta 26, jos tällainen on olemassa, poistuva liete syötetään 58352 säiliöön 27, joka on varustettu moottorikäyttöisellä hämmentimellä 28. Tästä säiliöstä liete virtaa sakeuttimien 29, 30 ja 31 muodostaman sarjan ensimmäiseen sakeuttimeen 29. Tässä sakeutinsarjassa liete pestään vastavirtaan vedellä. Rikastunut pesuvesi yhtyy kuparipitoiseen liotusliuokseen, joka dekantoidaan ylivirtana ensimmäisestä sakeutti-mesta 29, ja tämä liuos syötetään primääri-liotustoimituksen lietteen kanssa sakeuttimeen 22, josta selkeytynyt, kuparipitoinen liotuspro-sessin tuoteliuos otetaan. Pesusarjan viimeisen sakeuttimen 31 lopullinen pesty alavirtatuote on olennaisesti täysin vailla kuparia, ja se lähetetään käsiteltäväksi mahdollisesti sisältämänsä arvometallien (esim. hopean, kullan ja molybdeenin) talteenottamiseksi, tai hyljätään.

Esimerkki

Seuraavassa esitetään sovellutusesimerkki keksinnön mukaisesta menetelmästä, suoritettuna edellä selitetyssä laitteistossa ja edellä selitettyjä vaiheita käyttäen.

Kuparirikastetta, joka sisältää 30 paino-% kuparia, pääasiassa kalkosiittina mutta melkoisin määrin myös muina mineraaleina kuten kovelliittina, enargiittina ja kalkopyriittinä, lietetään säiliössä 10 ammoniumsulfaatin ja ammoniumhydroksidin vesiliuokseen, joka sisältää 87 g/1 ammoniakkia (vapaana ja yhdistyneenä yhteensä) eikä olennaisesti lainkaan liuennutta kuparia. Tämä liete sekoitetaan suhteessa noin 5 m^ liuosta 1000 kg kohti märkää rikastetta (joka sisältää 20 paino-ί vettä), jolloin saadaan liete, joka sisältää noin 15 painoja kiintoainetta. Tätä lietettä pumpataan jatkuvasti ensimmäiseen primääri- liotusastiaan 11, ja se virtaa sarjan astiasta astiaan omalla painollaan.

Kaupallisesti puhdasta happea syötetään ensimmäiseen (jokaiseen seuraavaankin) säiliöön noin 0,¾ aty paineessa paineensäätövent-tiilin P kautta, niin että liotussäiliösarjan paine asettuu tähän arvoon. Ammoniakkikaasua annostellaan sarjan kahteen ensimmäiseen astiaan 11 ja 12 asianomaisten virtamittarien ja venttiilien kautta, niin suurin määrin, että lietteen pH näissä säiliöissä saadaan pysymään noin arvossa 9,9. Tämä vaatii molempiin astioihin noin 1^8 N m^ minuutissa.

Kahdessa ensimmäisessä astiassa (ja kaikissa muissakin astioissa) olevaa lietettä hämmennetään voimakkaasti hämmennyspyörillä 16. Kukin astia sisältää noin 270 1 lietettä ja kunkin astian hämmennin vaatii noin 6 hv, mikä vastaa hämmennystehoa noin 2,2 hv kuutiometriä kohti.

I2 58352

Lietteen pinnan L yläpuolella kaikissa viidessä liotusastias-sa olevaa happipitoista kaasua kierrätetään voimakkaasti pumpulla 22 lähellä astian pohjaa olevaan kohtaan. Tämän kierrätyksen virtausnopeus vähenee astiasta astiaan, sen mukaan kun liukenemisreaktiot hidastuvat kun lietteen kiintoaineen helpommin liukoiset kuparimineraa-lit vähenevät. Kierrätysvirta normaalikuutiometreissä minuuttia kohti on likimäärin 0,8 ensimmäisessä astiassa 11, 0,5 toisessa astiassa 12, 0,26 kolmannessa astiassa 13» 0,17 neljännessä astiassa 14 ja 0,07 viidennessä astiassa 15·

Ensimmäisessä astiassa 11, jossa kuparin liukenemisnopeus on suurimmillaan ja jossa melkein puolet rikasteen kokonaiskuparista liukenee, lietteen lämpötila pysytetään noin 50°C:ssa. Tämä vaatii lietteen jäähdyttämistä kierrättämällä jäähdytysvettä astiassa olevissa jäähdytyskierukoissa, koska eksotermiset liukenemisreaktiot vapauttavat niin paljon lämpöä. Toisessa astiassa 12 lietteen lämpötila korotetaan noin 60°C:een, ja siinäkin lietettä on jäähdytettävä sen pysyttämiseksi tässä lämpötilassa. Tässä astiassa liukenee vielä likimäärin 25 % rikasteen kokonaiskuparisisällöstä, vapauttaen vastaavasti paljon lämpöä enemmän kuin on tarpeen lietteen lämpötilan korottamiseksi haluttuun arvoon ja pysyttämiseksi siinä.

Kolmanteen, neljänteen ja viidenteen astiaan 13, 14 ja 15 ei lisätä ammoniakkikaasua, minkä johdosta lietteen vesifaasin pH alenee lietteen kulkiessa näiden astioiden kautta ja lisäkuparin liuetessa. Kolmannessa astiassa 13 liuoksen pH laskee noin arvoon 9,7 samalla kun lämpötila korotetaan 65°C:een. pH:n aleneminen tässä vaiheessa on tärkeä ottaen huomioon lämpötilan nousun, ammoniakin ja vesihöyryn osa-paineiden pysyttämiseksi riittävästi hapensyöttöjärjestelmän määräämän 0,4 aty:n alapuolella, jotta astia saa riittävästi happea liotus-reaktioiden tehokasta kulkua varten. Tässä kuparin liukenemisnopeus kuitenkin pienenee, koska kiinteässä faasissa jäljellä olevat kupari-mineraalit ovat enimmältään vaikealiukoista lajia. Tämän johdosta vapautunut lämpö juuri ja juuri riittää halutun lietteen lämpötilan aikaansaamiseen ja pysyttämiseen. Lietettä ei tarvitse jäähdyttää, mutta toisaalta ei lämmittääkään sen pysyttämiseksi lähellä haluttua arvoa 65°C. Likimäärin 10 % rikasteen kuparisisällöstä liukenee tässä astiassa.

Neljännessä ja viidennessä astiassa 14 ja 15 lietteen vesi-faasin pH on noin 9,6 ja vastaavasti 9,5, ja lämpötila pidetään lähellä arvoa 70°C molemmissa astioissa. Kuparin liukenemisnopeus näissä astioissa on hidas, ja molemmissa astioissa lietettä voidaan läm- 13 58352 mittää kierrättämällä lämmitysväliainetta astioissa olevissa kierukoissa lietteen halutun lämpötilan saavuttamiseksi ja ylläpitämiseksi.

Lietteen viipymisaika kussakin astiassa on noin 1 tunti, niin että primääriliotuksen kesto on yhteensä noin 5 tuntia.

Ensimmäisestä astiasta tulevan lietteen vesifaasi sisältää kuparia noin 22 g/1, toisesta astiasta tulevan noin 35 g/1, kolmannesta tulevan noin 42 g/1 ja neljännestä tulevan noin 46 g/1 kuparia. Säiliöön 21 purkautuvan lopullisen lietteen vesifäasissa on noin 50 g/1 kuparia, noin 130 g/1 kokonaisammoniakkia (josta noin 10 g/1 on vapaata ammoniakkia), noin 54 g/1 kuparin kanssa kompleksoitunutta ammoniakkia, ja noin 150 g/1 sulfaatti-ionia. Tämän lietteen kiinteän faasin määrä on vain noin 55 paino-ϊ järjestelmään syötetyn kuivan rikasteen painosta. Se sisältää kaiken rikasteessa olleen pyriitin ja sivukiven (pii- ja alumiinioksidin jne.) ja kaikki liukenematta jääneet arvometallit kuten kullan ja hopan,ja lisäksi noin 10 ? alkuperäisestä kuparisisällöstä, enimmäkseen vaikealiukoisten mineraalien kalkopyriitin ja enargiitin muodossa.

Säiliöön 20 kertynyt liete dekantoidaan sakeuttimessa 22 vesi-faasin erottamiseksi selkeänä liuoksena, jota voidaan käsitellä sen kuparisisällön talteenottamiseksi metallisena ja ammoniumsulfaatti-ammoniumhydroksidiliuoksen regsneroimiseksi kierrättämistä varten takaisin uuden lietteen valmistamiseksi sisään tulevasta rikasteesta.

Sakeutunut kiintoaineen alavirta sakeuttimesta 22 sisältää noin 65 paino-? kiintoainetta. Tämä liete laimennetaan n. 50 % kiintoainetta sisältäväksi tuoreella ammoniumsulfaatti-ammoniumhydroksidi-liuoksella, ja syötetään sekundääri-liotusastiaan 23· Tässä sitä hämmennetään voimakkaasti samalla tavoin kuin lietettä primääri- li otus-astioissa, ja vesifaasin pH asetetaan noin arvoon 9,6 ja pysytetään siinä syöttämällä siihen ammoniakkikaasua vauhdilla noin 2 normaali-kuutiometriä minuutissa. Samanaikaisesti syötetään kaupallisesti puhdasta happea noin 0,4 aty paineessa. Samoin kuin primääri-liotustoi-mituksessa, hämmennetyn lietemäärän yläpuolella olevaa happipitoista kaasua kierrätetään voimakkaasti lähelle lietetilan pohjaa. Liete lämmitetään noin 75°C:een kierrättämällä lämmitysväliainetta astiassa olevissa kierukoissa.

Sekundääri-liotusastian 23 läpi liete virtaa hitaasti, niin että viipymisaika tässä astiassa on noin 6 tuntia. Liete virtaa tämän astian läpi ja hämmennettyyn säiliöön 27 omalla painollaan. Likimäärin 90 % sekundääri-liotussäiliöön 23 syötetyn lietteen kiinteän faasin kuparisisällöstä liukenee tässä astiassa, niin että yhdistetyn primääri- ja sekundääri-liotustoimituksen saannoksi, tulee noin 99 % 1,1 58352 alkuperäisen rikasteen kuparisisällöstä.

Sekundääriliuotuksen säiliöön 27 kertyneen lietteen vesifaa-sissa on noin 68 g/1 kuparia ja 150 g/1 ammoniunionia (ammoniumsul-faattia ynnä ammoniumhydroksidia). Lisäksi se sisältää noin 100 g/1 sulfaattia. Lietteen kiinteä faasi on olennaisesti vailla kuparia, mutta sisältää talteenotettavaa hopeaa ja kultaa.

Liete syötetään säiliöstä 27 vastavirta-pesusakeuttimeen 29, 30, 31 muodostamaan sarjaan. Ensimmäisestä sakeuttimesta ylivirtaava vesifaasi yhdistetään primääriliotustoimituksen lietteeseen sakeutti-messa 22. Sekundääriliotuksen lietteen kiintoaine pestään olennaisesti puhtaaksi kuparista ja kerätään sakeutettuna liejuna, joka käsittää vain noin puolet järjestelmään syötetyn rikasteen painosta ja sisältää vain noin 0,6 $ kuparia.

Claims (10)

15 58352

1. Menetelmä kuparin talteenottamiseksi sulfidipitoisista kupari-mineraaleista, jossa mainituista hienojakoisista mineraaleista muodostetaan liete vesiliuokseen, joka sisältää ammoniumsulfaattia ja vapaata ammoniakkia, liete johdetaan suljettuun liuotusastiaan paineessa, jossa ei vielä tarvita autoklaavilaitteistoa, pidetään liet-teen lämpötila 50-80°C:ssa ja poistetaan astiasta lietettä, joka sisältää ammoniakin kanssa kompleksoitunutta kuparia liuenneena vesi-faasiin ja kiintoainefaasissa olevaa kuparista köyhtynyttä mineraali-ainetta, tunnettu siitä, että astiassa olevaa lietettä hämmennetään voimakkaasti ainakin 1,3 hevosvoiman teholla m^ kohti samalla kun happea syötetään sekoitettuun lietteeseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happipitoista kaasua jatkuvasti kierrätetään sekoitetun lietteen yläpuolelta huomattavan syvälle sen pinnan alapuolelle.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuottaminen suoritetaan johtamalla lietettä peräkkäin useaan sarjaan kytketyn liuotusastian läpi. k. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ammoniakkipitoisuus liuotusastiassa korreloidaan lietteen lämpötilan kanssa tässä astiassa siten, että ammoniakin osapaine ynnä vesihöyryn osapaine tässä astiassa on ainakin muutamia ilmakehän kymmenesosia astian kokonaispaineen alapuolella.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lietteen vesifaasin pH-arvo pysytetään välillä 9-11 koko liuotustoimituksen ajan, jolloin lietteen vesifaasin pH on noin 10 ensimmäisessä liuotusastiassa, jossa liuotuslämpö-tila on pienimmillään, ja laskee arvoon noin 9,5 sarjan viimeisessä astiassa, jossa liuotuslämpötila on korkeimmillaan.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lietteeseen lisätään vapaata ammoniakkia nopeudella, joka likimäärin vastaa sen kulutusvauhtia. * 7- Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuotusastiassa ylläpidetään painetta, joka on välillä 0,2-0,6 aty.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lietettä jokaisessa liuotusastiassa hämmennetään vähintään 2,6 hv:n teholla kuutiometriä kohti. 16 58352

9· Patenttivaatimuksen 3 tai 7 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että lietteen lämpötila sarjan ensimmäisessä liuotusas-tiassa pysytetään välillä 50-65°C ja sitä korotetaan 3-10°C, mieluimmin noin 5°C, sarjan jokaisessa seuraavassa astiassa, ainakin ensimmäisissä astioissa.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuparimineraalit ovat vaahdotusrikastetta, joka sisältää suureksi osaksi kalkosiittia, että lietteen lämpötila ensimmäisessä liuotusastiassa pysytetään välillä 50-60°C, ja liete poistetaan viimeisestä liuotusastiasta 65~75°C lämpötilassa.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuparimineraalit ovat vaahdotusrikastetta, joka sisältää huomattavan määrän kalkopyriittiä, että lietteen lämpötila ensimmäisessä liuotusastiassa pysytetään välillä 60-70°C, ja liete poistetaan viimeisestä liuotusastiasta 70-80°C lämpötilassa. 17 58352