SE446276B - Forfarande for att separera och utvinna nickel och koppar ur komplexa sulfidmineral - Google Patents

Description

o: U! 40 8008055-4 2 ger upphov till problem dels genom svårigheten att förhindra att nickel går i järnslaggen, dels genom svårighet att på enkelt sätt och med tillfredsställande utbyte separera skärstenens koppar- och nickelinnehåll.

Det är således uppenbart att en tillfredsställande teknik för pyrometallurgisk utvinning av nickel ur komplexa sulfidníneral även innefattande eliminering av närvarande järn saknas.

Det är tidigare känt att behandla komplexa sulfidmineral inne- hållande mindre mängder nickel genom en kombination av sulfa- terande rostning och lakning, där mineralet rostades, sulfate- rades samt lakades, varefter koppar och nickel separerades ge- nom elektrolytísk utfällning av koppar och tillvaratagande av nickelsulfat ur elektrolyten. Detta förfarande var som ovan nämnts behäftat med den olägenheten att en alltför hög halt av nickel kvarstannar i lakresten för att en ekonomiskt för- svarbar process skulle kunna erhållas i de fall mineralet inne- håller större mängder nickel. Se exempelvis kanadensiska patentet 892 475.

Det har nu visat sig att nickel kan utvinnas ur nickelrika komp- lexa sulfidmineral på ett ekonomiskt mera tillfredsställande sätt genom att en ny kombination av förfaringssteg användes.

Det nya förfarandet framgår ur bifogade krav.

Enligt det nya förfarandet rostas en komplex sulfidslig innehål- lande koppar och nickel under sådana förhållanden att ferritbild- ning med närvarande järn undvikes.-Därefter sulfateras rostgodset i en särskild reaktor under sådana villkor att man.ligger utanför det termodynamiska stabilitetsområdet för ferriter. Som sulfa- teringsmedel användes svaveltrioxid, svavelsyra, metallsulfater eller svaveldioxid med syre. Sulfateringssteget är i och för sig känt. Se exempelvis kanadensiska patentskriften 892 H75. Tempe- raturen hålles vid sulfateringen vid 600-750OC, företrädesvis 625-7oo°c.

Termodynamiskt ligger koppar och nickel mycket nära varandra och en separation av nickel och koppar genom selektiv sulfatering soososs-4 är termodynamiskt svår att åstadkomma. han har därför alltid tidigare strävat efter att erhålla en så fullständig sulfate- ring som möjligt av koppar och nickel (Thornhill, Trans CIMM. 6ü:601 (1961) ). Det är känt att nickel är svårt att sulfatera beroende på att bildat nickelsulfat kommer att utgöra ett oge- nomträngligt skikt på ytan av nickeloxidkorn, som inhiberar vi- dare sulfatering. Man har därför tvingats tillgripa tillsatser av alkalisulfater för att hindra bildning av den ogenomträng- Det kräves en till- sats av B - 6% natriumsulfat för erhållande av ett utbyte högre än 60% sulfaterat nickel. (Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy, augusti 1979, sidan 565 - 371). Kost- liga nickelsulfathinnan på nickeloxidkornen. naden för natriumsulfatet försvårar framtagande av en ekonomiskt lönsam process.

Föreliggande förslag om att selektivt sulfatera koppar och i huvudsak lämna nickel i oxidform är överraskande för fackmannen genom att denne ej torde kunna vänta sig att man skulle kunna effektivt utvinna både koppar och nickel genom en selektiv sul- Det är härvid viktigt att nickel ut- vinnes så gott som fullständigt i processen. Vid föreliggande fatering av enbart koppar. förfarande kan tillåtas att koppar sulfateras mindre effektivt än vad som ansetts nödvändigt enligt tidigare kända sulfaterings- förfaranden för erhållande av bibehâllet totalutbyte. Detta är nämligen ur ekonomisk synpunkt mindre betydande, då koppar i lakresten efter sulfatering och lakning kan tillvaratagas till- sammans med nickel, exempelvis som en koppar-nickel-legering eller genom lakrestens upparbetning i ett nickelverk,exempelvis genom smältning och konvertering tillsammans med nickelskärsten och/eller sulfidisk nickelslig under bildning av en "koncentra- tionsskärsten" eller en "finskärsten", hållande högst 25 respek- tive 10 viktprocent svavel och med låga järnhalter.

Det utlakade kopparsulfatet vidarebehandlas på konventionellt sätt genom elektrolys eller cementering för utvinning av koppar- metall. till rostningssteget, eventuellt även delvis Kvarvarande elektrolyt efter elektrolyssteget âterföres till sulfaterings- och laksteg. Eventuellt sulfaterat nickel kommer vid âterförande till roststeget att spjälkas och bilda nickeloxid. Härigenom vin- nes att det enda nickelutloppet i processen blir som oxid i lak- 40 8008053-4 resten från lakningen.

Lakresten efter utlakning av sulfater kan behandlas på olika sätt. Man kan sålunda laka ut ädelmetaller och därvid kommer viss mängd nickel att utlakas. Ädelmetallerna utcementeras med koppar eller nickelmetall och kvarvarande nickel i laklösningen kan utfällas som nickelhydroxid genom neutralisering och sedan återföras till rostningssteget eller sammanföras med lakresten efter lakningarna.

Efter lakníngen eller lakningarna torkas lakrestén lämpligen och kan smältas under tillförsel av ett reduktionsmedel, såsom kol eller olja.

Man erhåller därvid en legering innehållande järn, nickel och koppar. Om järnet oxideras genom oxiderande blâsning med luft eller syrgas av smältan av järn, koppar och nickel, oxideras järnet och en kopparnickellegering erhålles. De erhållna nickel- produkterna koppar-nickellegering (Monel) och nickelhydroxid kan vidare upparbetas eller säljes i denna form.

Förfarandet tillåter sålunda att mineralets innehåll av nickel och koppar praktiskt taget fullständigt kan utvinnas till kom- mersiellt värdefulla produkter.

Uppfinningen skall nu beskrivas med hänvisning till bifogad figur, vilken visar ett blockschema över en föredragen utfö- ringsform enligt uppfinningen.

Till en rostugn 1 föres en komplex koppar-nickelslig exempelvis innehållande pentlandit, kopparkis och magnetkis i blandning, via ledningen 2. Från rostugnen föres via ledningen 5 rostgaser till lämpliga icke visade anordningar för utnyttjande av värme- ïinnehâll och svaveldioxid och via ledningen 4 rostgods till en sulfateringsreaktor 5. Sulfaterat rostgods föres via ledningen 6 till ett laksteg 7 där det sulfaterade rostgodset lakae med en svagt sur sulfatlösning.

Från laksteget 7 föres lakgods och laklösning via ledningen 8 till en separationsanordning 9, från vilken laklösning via led- ningen 10 föres till en anläggning för elektrovinning 11, där 40 suoanss-4 koppar utfälles på kopparkatoder och som anoder användes en icke konsumerbar metall, såsom bly eller en konsumerbar nickel-koppar- anod. Uttag av produkten koppar antydes med pilen 12. Den på koppar utarmade elektrolyten föres via ledningen 13 till en even- tuell indunstningsanordning lä och därifrån via ledningen 15 till rostugnen 1, alternativt via ledningen 16 till sulfaterings- steget 5 och/eller via ledningen 17 till laksteget 7. Laklös- ningen fördelas lämpligen mellan ledningarna 15, 16 och 17.

Lakgodset föres från separationsanordningen 9 via ledningen 18 till ett andra laksteg 19 i vilket ädelmetaller utlakas med en klorhaltig kloridlösning. Laklösningen föres via ledningen 20 till ett cementeringssteg 21 där ädelmetaller utfälles. Som cementeringsmetall tillsättes nickel eller koppar, vilket an- tydes med pilen 22. Uttag av ädelmetallfällning antydes med pilen 23. Laklösningen föres därefter via ledningen 2U till ett neutraliseringssteg 25 till vilket föres kalciumhydroxid, antytt med pilen 26. Utfälld nickelhydroxid och eventuell koppar- hydroxid uttages, vilket antydes med pilen 27.

Lakgods från det andra laksteget 19 föres via ledningen 28 till ett torksteg 29 och därifrån via ledningen 30 till en smältugn 31. Den bildade smältan, bestående av en järn-koppar-nickel- legering föres via ledningen 32 till ett reduktionssteg 33 till vilket föres reduktionsmedel och slaggbildare via ledningen 34 och uttages en fayalitslagg som antydes med pilen 35. Nedsmält- nings- och reduktionsstegen kan med fördel även genomföras i en och samma ugnsenhet, exempelvis i en ljusbågsugn. Den utreduce- rade legeringen föres via ledningen 36 till en konverter 57, till vilken föres syrehaltig gas via ledningen 38 och från vil- ken uttages en smält koppar-nickel-legering via ledningen 39.

Från konvertern 37 föres slagg antingen via ledningen H0 till smältugnen 31 eller via ledningen H1 till reduktionssteget 33.

Som antydes med pilen H2 kan även en nickel-järnlegering med en viss kopparhalt uttagas.

Exempel Vid en virvelskiktsugn intogs per dygn 108,5 ton komplex koppar- -nickelslig med en sammansättning ,..1 in 40 8008053- Cu Ni Fè S Rest 12,2% 100% 4 12,82 ,1% 38,5% 31,H% 13,9 ton ,5 N1,8 34,0 13,5 108,5 Sligen rostades magnetitgivande och sulfaterades samt lakades i enlighet med uppfinningen.

Vid den första lakningen utlakades i fortfarighetstillstånd ca 80 % av kopparmängden och ca 10 % av nickelmängden. I fort- farighetstillstånd, dvs efter âterförande laklösning till rost- ningen, sedan koppar utvunnits därur, återfanns sligens hela innehåll av nickel, järn och ädelmetaller i lakresten, som så- lunda innehöll efter torkning Cu U,U Ni 8,7 Fe 65,9 Rest 21,0 % B51 “sååå 2,8 ton/dygn ,5 ton/dygn H1,8 ton/dygn __12¿ä_ton/dygn 63,Ä ton/dygn.

Då materialet ej innehöll nämnvärda mängder ädelmetaller fördes den torkade lakresten direkt till smältning.

Vid smältningen för- slaggades järninnehållet till 75 % eller 32,0 ton/dygn. En järn- -koppar-nickellegering erhölls med sammansättningen 29,7 % ,5 % 55,9 % Ni Cu Fe ,U ton/dygn 2,8 ton/dygn ,0 ton/dygn 18,2 ton/dygn.

Slutligen förslaggades järninnehållet till ca 90 %, varvid er- hölls en legering med sammansättningen 58,9 % 31,1 % ,0 % Ni Cu Fe ,3 ton/dygn 2,8 ton/dygn _Q¿2_ton/dygn 9,0 ton/dygn.

Processen gav sålunda per dygn 9 ton monel, H0 ton järn som fayalitslagg, 11 ton koppar.

Claims (9)

10 23 30 7 sonens:-4 Patentkrav

1. Förfarande för utvinning av koppar och nickel ur sulfi- diska mineral innehållande koppar, nickel och järn, innefat- tande rostning och sulfatering av materialet i separata steg samt en efterföljande lakning av det sulfaterade materialet och utvinning av koppar ur laklösningen, k ä n'n e t e c k - n a t av att med laklösningen följande nickelmängd helt eller delvis återföres till rostningen, och att nickelinnehâl- let uttages som oxid tillsammans med lakresten.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att koppar utvinnes ur laklösníngen genom elektrolys.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att som lakvätska användes recirkulerad laklösning efter utvin- ning av koppar därur.

4. U. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att som sulfateringsmedel användes svavelsyra, svaveltrioxid, metallsulfater och/eller svaveldioxid och syre. k ä n n e t e c k n a t av

5. Förfarande enligt krav Ä, att åtminstone en del av sulfateringsmedlet utgöres av recirku- lerad laklösning efter utvinning av koppar därur.

6. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att rostningen utföres magnetitgivande vid en temperatur av 800 - 11oo°c och med begränsad syr-etiiiförsei.

7. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att nickel utvinnes ur lakresten genom smältning och reduktion till en nickel-järnlegering med mindre mängder koppar.

8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att ädelmetaller utvinnes ur lakresten före smältningen. OI 8008055-4 3

9. Förfarande enligt krav 1, k ä h n e t e c k n a t av att lakresten smältes tillsammans med nickelskärsten och/eller sulfidisk níckelslíg och att den bildade smältan konverteras till järnfattig níckelskärsten som därefter upparbetas till níckelmetall, kopparmetall och ädelmetaller.