CA1072344A - Procede cyclique d'extraction du nickel, du cuivre et du cobalt de minerais sulfures - Google Patents
Procede cyclique d'extraction du nickel, du cuivre et du cobalt de minerais sulfuresInfo
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B15/00—Obtaining copper
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- C22B15/0067—Leaching or slurrying with acids or salts thereof
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- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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Abstract
Les minerais sulfurés ou les concentrés ou les sulfures synthétiques contenant comme métaux principaux le nickel, le cuivre et le cobalt sont lixiviés par une solution d'acides nitrique et sulfurique à pression atmosphérique et à basse température. On obtient alors un taux d'extraction élevé de ces métaux sous forme de sulfates solubles ainsi que des métaux secondaires avec le soufre élémentaire et les métaux nobles. Le procédé comprend également de préférence un stade de recupération et de recyclage des réactifs, ce qui favorise une économie de l'opération tout en évitant la pollution de l'environnement.
Description
:10 ~
La présente invention se rapporte à un procédé pour extraire le nickel et autres métaux directement à partir des mi-nerais sulfurés de nickel, de leurs concentrés et des sulfures synthétiques.
L'idée de traiter directement les sulfures par hydro-métallurgie a pris de l'importance au cours des dernières années L
Cette façon de procéder a été favorisée par l'augmentation de la production mondiale des métaux non ferreux qui a nécessaire-ment entra~né une diminution des réserves connues de minerais riches. Or, les procédés pyrométallurgiques conventionnels pour l'extraction des métaux des gisements de minerais pauvres , .:
et complexes ne sont pas économiques, surtout si l'on veut respecter les normes sur la pollution. Cette invention est donc liée directement aux traitements hydrométallurgiques des mine-rais sulfurés pauvres ou complexes. L~invention a pour but, en principe, de traiter directement les minerais sulfurés et, de préférence, de recycler les réactifs et de récupérer les ;~
matières polluantes.
Les brevets fran~cais portant les numéros 2,129,915, ;
La présente invention se rapporte à un procédé pour extraire le nickel et autres métaux directement à partir des mi-nerais sulfurés de nickel, de leurs concentrés et des sulfures synthétiques.
L'idée de traiter directement les sulfures par hydro-métallurgie a pris de l'importance au cours des dernières années L
Cette façon de procéder a été favorisée par l'augmentation de la production mondiale des métaux non ferreux qui a nécessaire-ment entra~né une diminution des réserves connues de minerais riches. Or, les procédés pyrométallurgiques conventionnels pour l'extraction des métaux des gisements de minerais pauvres , .:
et complexes ne sont pas économiques, surtout si l'on veut respecter les normes sur la pollution. Cette invention est donc liée directement aux traitements hydrométallurgiques des mine-rais sulfurés pauvres ou complexes. L~invention a pour but, en principe, de traiter directement les minerais sulfurés et, de préférence, de recycler les réactifs et de récupérer les ;~
matières polluantes.
Les brevets fran~cais portant les numéros 2,129,915, ;
2,129,916 et 2,129,917 décrivent l'extraction du nickel de minerais sulfurés en les mettant en contact avec l'acide nitri :~
que. Ces procédés utilisent en général le carbonate de sodium ;~
pour éliminer le fer et le cuivreO Les brevets canadiens portant les nurn~-ros 928,969 et 953,925 concernent l'extraction des métaux des minerais sulfurés en les mettant en contact avec l'acide sulfurique lors du traitement des mattes de nickel et de cuivre à hautes teneurs. Le brevet américain portant le nurnéro 2,793,429 décrit la mise en contact d'un minerai de sulfure de cuivre avec l'acide nitrique en présence d'oxygène. Le traite-ment s~effectue à une pression supérieure à la pression atmosphé-rique.
Les procédés décrits dans les brevets mentionnés pré-~Z3~
sentent certains lnconvénients qui sont éliminés par la présente invention, tel qu'il apparaîtra dans la description qui suit.
Dans l'invention, on utilise comme matière premi~re ~-(substra~ des minerais ou des concentrés contenant le nickel, le cuivre ou le cobalt comme métaux principaux ou des sulfures de nickel synthétiques et comme agents de lixiviation une solution des acides nitrique et sulfurique dans des proportions et des conditions controlées pour obtenir d'une façon efficace un mélange facilement séparable des métaux principaux et des -~
produits secondaires. Au cours de la lixiviation une certaine quantité du substrat est traitée pour obtenir une pulpe ayant -~
une densité inférieure à 45% en poids de solides, avec agitation, à pression atmosphérique et à une température inférieure à 100~C.
On ajoute les acides graduellement de façon à contraler l'effer-vescence résultant de la réaction exothermique et à fournir un excès par rapport à la quantité stoechiométrique requise pour assurer llextraction complète des métaux principaux et l~oxydation des sulfures en sou~re élémentaire. Le rapport de l~aci~e nitri- ' ; que à l'acide sulfurique varie entre un et dix.
2Q ~ On poursuit la lixiviation assez longtemps pour o~tenir -~
.
~ un mélange dans lequel les métaux principaux deviennent prati- ~
:. .
quement complètement solu~les. Après la réaction, les solides sont séparés du liquide, par exemple par filtration. La phase liqulde contient les métaux principaux et un peu de fer, alors ~ ~ ;
que la phase solide contient~les produits secondaires dont le soufre élémentaire, les métaux noble et la gangue. Les métaux principaux sont récupérés de la phase llquide et les métaux se- -condaires, de la phase solide. ;~
Plus précisément, selon l'invention dans ses aspects préférés, une certaine quantité de minerai ou de concentré fine- -ment broyée est sol~mise à la li~iviation en présence d'un mé-" .
~ - 2 - ~
., .,,: . .: . . . . . . . . ..
lange approprié d'eau, d'acide nitrique et d'acide sulfurique.
Le traitement est effectué ~ pression atmosphérique et à une température inférieure ~ 95~C, de préférence supérieure ~ 45~C, pour une durée inférieure à 90 minutes, de préférence supé-rieure a 30 minutes. Les oxydes d''azote produits au cours de la réaction sont de préférence récupérés pour la régénération de l'acide nitrique.
Une fois la lixiviation terninée, les métaux princi-paux (le nickel, le cuivre et le cobalt) sous forme de sulfates, sont séparés les uns des autres par extraction liquide-liquide, : ~ -suivie de l'électrolyse. Le résidu solide est so-umis à des .
techniques de flottation et de cyanuration pour la récupération respective du soufre élémentaire et des métaux précieux, laissant un produit final contenant principalement du sulfate de fer hydrol.isé appelé jarosite ainsi que quelques impuretes éven-tuelles.
La solution résiduelle provenant du stade d~extrac-tion liquide-liquide est dé~arrassée des impuretés métalliques et non métalliques par des techniques connues appropriées per-mettant de sortir ces impuretés du système sous forme de matièresinertes qui ne polluent pas l'environnement.
De façon générale, llinvention concerne un procédé
utilisant des acides minéraux pour le traitement d'un substrat comprenant des ninerais sulfurés ou des concentrés contenant comme métaux principaux, le nickel, le cuivre, ou le cobalt ou des sulfure de nickel synthétiques, dans lequel, on effectue la lixiviation du substrat finement pulvé- ;
risé par un mélange d'aci.des nitrique et sulfurique dilués ~ la pression atmosphérique et à une température inférieure à 100~C, le rapport de l'acide nitrique à l'acide sulfurique variant ~: . ..
entre un et dix, dans le but de solubiliser les métaux principa-ux f';
et dloxyder en soufre élémentaire le soufre contenu dans le ~ ~ 3 substrat, obtenant ainsi une pulpe ayant une densité inférieure à 45% en poids de solides, on sépare les solides du liquide contenant les métaux principaux, et on récupère les métaux principaux du liquide.
La description suivante a pour but d~expliquer la mise en oeuvre le l'inventionO On doit la lire en relation avec les dessins en annexe.
La figure 1 est un schéma des différents stades d'un -procédé cyclique préféré, selon l'invention;
les figures 2, 3 et 4 sont des diagrammes montrant le rendement d~extraction des métaux principaux dans des conditions différentes.
Plus précisément, la figure 1 présente schématiquement un procédé cyclique préféré selon l'in~ention, dans lequelle une . '''' ~,, ,.,~,. . .
-3a- ~ ~
~0'~3 lixiviation idéale perme-t l'extraction de 100% du nickel, du cuivre et du cobalt et une transformation complète du soufre des sulfures en soufre élémentaire ainsi qu'une récllpération totale des métaux précieux et du fer sous forme de jarosite d'hydrogène, ~H[Fe(so4)2~2Fe(oH)3]}.
On a effectué une série d'essais à partir d'un con-centré de pentlandite 16 provenant de ltenrichissement et du broyage du minerai 15 et dont la composition étant la suivante~
Fe: 34051%
Ni: 5.15% S : 28010%
Cu: 11.50% Au: 0.06 oz/T
Co: 0.44% Ag: 0 20 oz/T
Les teneurs approximatives des principaux minéraux dans le concentré étaient les suivantes:
Pentlandite: 28% Linnaeite: 1%
Chalcopyrite: 32% Gangue: 18% -Pyrrhotine: 21%
On a introduit dans le réacteur 17, muni d'un agita-teur de type marin, une quantité de concentré de pentlandite, broyé a une finesse d'au moins 400 mailles (Tyler) et une quantité d'eau suffisante pour obtenir un mélange global d'une ~ Poids des solides x densité de pulpe ~Vol. total de la pulpe ~~ ~~ J de 5 à 45%
de solides apres l'addition des acides nitrique et sulfurique.
La concentration initiale de l'acide nitrique atteignait 7.5 -moles par litre et celle de l'acide sulfurique 2.5 moles par litre. Ces acides étaient ajoutés graduellement. Ltaddition lente des acides à la pulpe composée;d'eau et de substrat solide avait pour but de régulariser l'effervescence causée par les réactions exothermi~ues lorsque le substrat venait en contact avec les acides. Une fois la période dtagitation termi~
née, le mélange était maintenu à des températures contrôlées '. .' ' - .:
': . '.
" . -. ... . . . . . .
entre ~5 et 95~C pour une durée de réaction de 30 à 90 minutes.
Une agitation mécanique constante suffisante pour garder les solides en suspension était maintenue durant l'alimentation et au cours de la période de traitement~
Une fois l'essai terminé, on a procédé à une sépara-tion liquide-solide 18 par filtration qui a donné, par exemple, pour le traitement du concentré de pentlandite 16:
1) un filtrat 19 contenant les métaux principaux, le nickel, le cuivre et le cobalt et un peu de fer sous forme de sulfates. Les concentrations variaient de 20 à 25 grammes par litre dans le cas du nickel, de 35 à 40 grammes par litre pour le cuivre, de 1 à 2 grammes par litre pour le cobalt et de 1 à 3 grammes par litre pour le fer, 2) un résidu 20 constitué de soufre élémentaire, de métaux précieux, de jarosite d'hydrogène, de gangue résiduelle et une petite quantité de sul-fures non oxydés. Le soufre et ~ ~-les métaux précieux étaient récupérés en 22 et le résidu était dirigé vers les rejets 24.
La solubilisation du nickel était dans le voisinage i~
de 100%, babituellement de ~8 à ~9%, tandis que celle du cuivre et du cobalt variait entre 90 et 95%. La séparation des sulfates de ces trois métaux du sul~ate de fer et d'autres impuretés ~ ~ -éventuellement solubilisées était effectuée par séparation --liquide-liquide 21, alors qu'on recourait à l'électrolyse 23 pour récupérer séparément les métaux individuels en 26 La plu5 grande partie du fer solubilisé s'hydrolysait pour donner un précipité, la jarosite, que l'on retrouvait dans le résidu avec le soufre élémentaire, les métaux précieux et la ;
:- :
gangue résiduelle~ De 90 à 95% du fer présent dans le substrat de départ se trouvait sous forme de jarosite. Environ 80% du soufre présent dans le sulfure de départ se retrouvait également '''' '''' ' ' ' ~ 5 ~
que. Ces procédés utilisent en général le carbonate de sodium ;~
pour éliminer le fer et le cuivreO Les brevets canadiens portant les nurn~-ros 928,969 et 953,925 concernent l'extraction des métaux des minerais sulfurés en les mettant en contact avec l'acide sulfurique lors du traitement des mattes de nickel et de cuivre à hautes teneurs. Le brevet américain portant le nurnéro 2,793,429 décrit la mise en contact d'un minerai de sulfure de cuivre avec l'acide nitrique en présence d'oxygène. Le traite-ment s~effectue à une pression supérieure à la pression atmosphé-rique.
Les procédés décrits dans les brevets mentionnés pré-~Z3~
sentent certains lnconvénients qui sont éliminés par la présente invention, tel qu'il apparaîtra dans la description qui suit.
Dans l'invention, on utilise comme matière premi~re ~-(substra~ des minerais ou des concentrés contenant le nickel, le cuivre ou le cobalt comme métaux principaux ou des sulfures de nickel synthétiques et comme agents de lixiviation une solution des acides nitrique et sulfurique dans des proportions et des conditions controlées pour obtenir d'une façon efficace un mélange facilement séparable des métaux principaux et des -~
produits secondaires. Au cours de la lixiviation une certaine quantité du substrat est traitée pour obtenir une pulpe ayant -~
une densité inférieure à 45% en poids de solides, avec agitation, à pression atmosphérique et à une température inférieure à 100~C.
On ajoute les acides graduellement de façon à contraler l'effer-vescence résultant de la réaction exothermique et à fournir un excès par rapport à la quantité stoechiométrique requise pour assurer llextraction complète des métaux principaux et l~oxydation des sulfures en sou~re élémentaire. Le rapport de l~aci~e nitri- ' ; que à l'acide sulfurique varie entre un et dix.
2Q ~ On poursuit la lixiviation assez longtemps pour o~tenir -~
.
~ un mélange dans lequel les métaux principaux deviennent prati- ~
:. .
quement complètement solu~les. Après la réaction, les solides sont séparés du liquide, par exemple par filtration. La phase liqulde contient les métaux principaux et un peu de fer, alors ~ ~ ;
que la phase solide contient~les produits secondaires dont le soufre élémentaire, les métaux noble et la gangue. Les métaux principaux sont récupérés de la phase llquide et les métaux se- -condaires, de la phase solide. ;~
Plus précisément, selon l'invention dans ses aspects préférés, une certaine quantité de minerai ou de concentré fine- -ment broyée est sol~mise à la li~iviation en présence d'un mé-" .
~ - 2 - ~
., .,,: . .: . . . . . . . . ..
lange approprié d'eau, d'acide nitrique et d'acide sulfurique.
Le traitement est effectué ~ pression atmosphérique et à une température inférieure ~ 95~C, de préférence supérieure ~ 45~C, pour une durée inférieure à 90 minutes, de préférence supé-rieure a 30 minutes. Les oxydes d''azote produits au cours de la réaction sont de préférence récupérés pour la régénération de l'acide nitrique.
Une fois la lixiviation terninée, les métaux princi-paux (le nickel, le cuivre et le cobalt) sous forme de sulfates, sont séparés les uns des autres par extraction liquide-liquide, : ~ -suivie de l'électrolyse. Le résidu solide est so-umis à des .
techniques de flottation et de cyanuration pour la récupération respective du soufre élémentaire et des métaux précieux, laissant un produit final contenant principalement du sulfate de fer hydrol.isé appelé jarosite ainsi que quelques impuretes éven-tuelles.
La solution résiduelle provenant du stade d~extrac-tion liquide-liquide est dé~arrassée des impuretés métalliques et non métalliques par des techniques connues appropriées per-mettant de sortir ces impuretés du système sous forme de matièresinertes qui ne polluent pas l'environnement.
De façon générale, llinvention concerne un procédé
utilisant des acides minéraux pour le traitement d'un substrat comprenant des ninerais sulfurés ou des concentrés contenant comme métaux principaux, le nickel, le cuivre, ou le cobalt ou des sulfure de nickel synthétiques, dans lequel, on effectue la lixiviation du substrat finement pulvé- ;
risé par un mélange d'aci.des nitrique et sulfurique dilués ~ la pression atmosphérique et à une température inférieure à 100~C, le rapport de l'acide nitrique à l'acide sulfurique variant ~: . ..
entre un et dix, dans le but de solubiliser les métaux principa-ux f';
et dloxyder en soufre élémentaire le soufre contenu dans le ~ ~ 3 substrat, obtenant ainsi une pulpe ayant une densité inférieure à 45% en poids de solides, on sépare les solides du liquide contenant les métaux principaux, et on récupère les métaux principaux du liquide.
La description suivante a pour but d~expliquer la mise en oeuvre le l'inventionO On doit la lire en relation avec les dessins en annexe.
La figure 1 est un schéma des différents stades d'un -procédé cyclique préféré, selon l'invention;
les figures 2, 3 et 4 sont des diagrammes montrant le rendement d~extraction des métaux principaux dans des conditions différentes.
Plus précisément, la figure 1 présente schématiquement un procédé cyclique préféré selon l'in~ention, dans lequelle une . '''' ~,, ,.,~,. . .
-3a- ~ ~
~0'~3 lixiviation idéale perme-t l'extraction de 100% du nickel, du cuivre et du cobalt et une transformation complète du soufre des sulfures en soufre élémentaire ainsi qu'une récllpération totale des métaux précieux et du fer sous forme de jarosite d'hydrogène, ~H[Fe(so4)2~2Fe(oH)3]}.
On a effectué une série d'essais à partir d'un con-centré de pentlandite 16 provenant de ltenrichissement et du broyage du minerai 15 et dont la composition étant la suivante~
Fe: 34051%
Ni: 5.15% S : 28010%
Cu: 11.50% Au: 0.06 oz/T
Co: 0.44% Ag: 0 20 oz/T
Les teneurs approximatives des principaux minéraux dans le concentré étaient les suivantes:
Pentlandite: 28% Linnaeite: 1%
Chalcopyrite: 32% Gangue: 18% -Pyrrhotine: 21%
On a introduit dans le réacteur 17, muni d'un agita-teur de type marin, une quantité de concentré de pentlandite, broyé a une finesse d'au moins 400 mailles (Tyler) et une quantité d'eau suffisante pour obtenir un mélange global d'une ~ Poids des solides x densité de pulpe ~Vol. total de la pulpe ~~ ~~ J de 5 à 45%
de solides apres l'addition des acides nitrique et sulfurique.
La concentration initiale de l'acide nitrique atteignait 7.5 -moles par litre et celle de l'acide sulfurique 2.5 moles par litre. Ces acides étaient ajoutés graduellement. Ltaddition lente des acides à la pulpe composée;d'eau et de substrat solide avait pour but de régulariser l'effervescence causée par les réactions exothermi~ues lorsque le substrat venait en contact avec les acides. Une fois la période dtagitation termi~
née, le mélange était maintenu à des températures contrôlées '. .' ' - .:
': . '.
" . -. ... . . . . . .
entre ~5 et 95~C pour une durée de réaction de 30 à 90 minutes.
Une agitation mécanique constante suffisante pour garder les solides en suspension était maintenue durant l'alimentation et au cours de la période de traitement~
Une fois l'essai terminé, on a procédé à une sépara-tion liquide-solide 18 par filtration qui a donné, par exemple, pour le traitement du concentré de pentlandite 16:
1) un filtrat 19 contenant les métaux principaux, le nickel, le cuivre et le cobalt et un peu de fer sous forme de sulfates. Les concentrations variaient de 20 à 25 grammes par litre dans le cas du nickel, de 35 à 40 grammes par litre pour le cuivre, de 1 à 2 grammes par litre pour le cobalt et de 1 à 3 grammes par litre pour le fer, 2) un résidu 20 constitué de soufre élémentaire, de métaux précieux, de jarosite d'hydrogène, de gangue résiduelle et une petite quantité de sul-fures non oxydés. Le soufre et ~ ~-les métaux précieux étaient récupérés en 22 et le résidu était dirigé vers les rejets 24.
La solubilisation du nickel était dans le voisinage i~
de 100%, babituellement de ~8 à ~9%, tandis que celle du cuivre et du cobalt variait entre 90 et 95%. La séparation des sulfates de ces trois métaux du sul~ate de fer et d'autres impuretés ~ ~ -éventuellement solubilisées était effectuée par séparation --liquide-liquide 21, alors qu'on recourait à l'électrolyse 23 pour récupérer séparément les métaux individuels en 26 La plu5 grande partie du fer solubilisé s'hydrolysait pour donner un précipité, la jarosite, que l'on retrouvait dans le résidu avec le soufre élémentaire, les métaux précieux et la ;
:- :
gangue résiduelle~ De 90 à 95% du fer présent dans le substrat de départ se trouvait sous forme de jarosite. Environ 80% du soufre présent dans le sulfure de départ se retrouvait également '''' '''' ' ' ' ~ 5 ~
3~
. .
dans le résidu sous forme de soufre élémentaire~ Le soufre initial restant était transformé, dans le procédé, en acide sulfuriqueO
Les oxydes d'azote 27 produits dans le réacteur 17 sont dirigés vers le régénérateur 28 pour former 1 t acide nitri-que 29, qui est retourné au réacteur 17. L'acide sulfurique est récupéré de l'extraction liquide-liquide 21 et retourné
également au réacteur 17.
I,es équations suivantes représentent le processus d'oxyda~ion de la pentlandite et l'hydrolyse partielle du sulfate ferrique:
12(Ni, Fe)gS8 + 90 HN03 + 135 H2S04 --~
54 NiS04 + 27 Fe2(S0~)3 + 90 N0 + 180 H20 + 96 S (1) ~-27Fe2(S04)3 + 108 H2 = 18 ~H [Fe(S04)2.2Fe(OH)3~} +
2 4 (2) L'équation 1 montre que la pentlandite s'oxyde pour donner du sulfate de nickel, du sulfate de fer, des oxydes d'azote gazeux, de l'eau et du soufre élémentaire.
L'équation 2 montre le sulfate de fer qui s'hydrolyse ~; 20 ~ pour donner le composé de jarosite déjà mentionné et de l'acide : . , .
~sulfurlque. Cette formation d'acide sulfurique compense pour ~ ;
la quantité entra~née dans la jarosite, mais implique une dimi- ~
~nution du rendement~de la transformation du soufre des sulfures ~-en soufre élémentaire tel qu'indiqué par l'équation 2.
La chalcopyrite et la pyrrhotine du concentré sont oxydées d'une façon analogue tel qu'indiqué par les équations 3 et 4 6 CuFeS2 + 22 HN03 + 9 H2S~4 ~~~
6 CuS04 + 3 Fe2(S0433 + 22 N0 + 20 H20 2 Fe7S,3 -~ 14 IIN03 + 21 H250 7 Fe2(S04)3 + 14 N0 + 28 H20 + 16 S~ (4j ;~
,,;
- 6 - ~
,:: . . .
.
~ 3 Le sulfate ferrique formé s'hydrolyse d'après l'équa-tion 2.
Des essais semblables e~fectués sur le minerai lui-même également broyé à une finesse de 400 mailles (Tyler) et dans les m8mes conditions expérimentales ont donné des rendements analogues.
Dans les essais effectués sur le sul~ure de nickel ~- ;
synthétique 14, ayant toujours la même finesse, on a obtenu dans les memesconditions expérimentales des rendements d'extrac-tion du nickel de 100% et une transformation presque complète -; -du soufre du sulfure en soufre élémentaire, tel qu'indiqué par -l'équation 5 3 NiS + 2 HN~3 + 3 H2S~4 = 2 NiSo4 + 2 NO -~ 4 H20 + 3 S (5) ;
L'acide sulfurique 25 provenant de l'électrolyse 23 est -recyclé à l'étape de l'extraction liquide-liquide 21.
Les figures 2, 3 et 4 indiquent respectivement le rendement d'extraction des métaux, le nickel, le cuivre et le cobalt, en ~onction de la température et de la concentration ini-tiale des acides nitrique et sul~urique dans le mélange au moment de la lixiviation.
La figure 2 montre le rendement d'extraction de ces métaux en fonction de la température. Les conditions expérimen-tales établies pour cette série d'essais étaient les suivantes~
.
~ une durée totale du traitement de 120 minutes y compris le ~-temps requis pour l'addition des acides, : ;
- une concentration initiale respectîve de 4 moles par litre ..: :' :
et de 0.7 mole par litre pour l'acide nitrique et l'acide sul~u-rique;
- une pulpe ayant 1~% de solides en suspension. -Les conditions de la concentration initiale des acides ~ -et de la densité de la pulpe sont maintenues à des valeurs infé-rieuresà celles des conditions optimales de fa~con à démontrer l'lnfluence de la température. On remarque que le rendement ~ ~.. , ~ .. .. .
d'extraction augmente rapidement avec l~élévation de la tempé-rature et se stabilise finalement au voisinage de 85~C.
La figure 3 montre le rendement d'extraction des mé-taux principaux en fonction de la concentration initiale de llacide nitrique dans le mélange. Les conditions expérimentales étaient les suivantes:
~ la durée de l'alimentation des acides et de la réaction était de 120 minutes et la température était maintenue à 85~C, - la densité de la pulpe était de 40% de solides et la concen-tration initiale de l'acide sulfurique était de 1 mole par litre. ~
On remarque que le rendement d'extraction des métaux ~ -augmente rapidement avec l'augmentation de la concentration de l'acide nitrique. L'influence de l'acide nitrique, qui est l'agent oxydant, est très évidente.
La figure 4 montre le rendement d'extraction des mé-taux en fonction de la concentration initiale de l'acide sulfuri-que. Les conditions expérimentales étaient les mames que pour la série d'essais résumés sur la figure 3, sauf que la densité
de la pulpe était de 20% de solides. L'acide nitrique était toujours maintenu ~ la concentration inférieure initiale de 3 moles par litre de manière à permettre l'observation de l'in-fluence de la concentration initiale de l'acide sulfurique.
On constate que les rendements d'extraction obtenus sont ceux qui correspondent à une concentration initiale de l'acide nitri-que de 3 moles par litre. On peut déduire que l'acide sulfuri-.
que est nécessaire mais que~son influence est plus limitée etproportionnelle à son role de fournisseur de la partie anionique ;
des mé~aux solubilisés.
~ Bien que l'on ait employé un concentré de pentlandite comme substrat dans les essais décrits plus haut, on peut égale- '~
ment appliquer le procédé au traitement d'autres concentrés de minéraux sulfurés contenant le nickel, le cuivre ou le cobalt :10~ 4~
comme métaux principaux. Ce groupe de matières comprend les compositions suivantes:
Minerai Concentré
..
Pentlandite Chalcopyrite Pyrrhotine Composition Pentlandite ' Linnaeite minérale Chalcopyrite Serpentine Pyrrhotine Amphibole Linnaeite Magnétite Gangue Gangue Composition chimique Minerai Concentré
. . ~
Ni 1083 % 5.14 %
Cu 0.78 % 11.50 %
Co '0~12 % 0~44 % -Fe 38O05 % 34.51 %
S 22,40 % 28,10 %
Au 0.01 oz/T 0.06 oz/T
Ag 0.05 oz/T 0~20 oz/T
. .: .
Le substrat de départ peut 8tre sous la forme de mine- -~:. . , -rais ou de concentrés ou de sulfure synthétique contenant les métaux principaux. '~
Le suhstrat de départ doit etre finement broyé à une .~, .. ........ ..
finesse allant de 150 à 500 mailles, de préférence entre 350 et - -:
400 mailles.
: :. .:
L'acide nltrique peut 8tre utilisé dans des concentra-tions variant entre 0.1 et 7.5 moles par litre~ de préférence de 6 à 7 moles par litre. L~acide sulfurique peut 8tre utilisé
" ':
9 ~
~ .
dans des concentrations allant de 0.01 mole par litre ~ environ 1 mole par litre, de préférence de 0.7 mole par litre ~ 0.8 mole par litre La pulpe formée du substrat9 des acid~s et de l'eau peut avoir une densité allant d'environ 5 à environ 45% en poids de solides, de préf~rence entre environ 25 à environ 30% de ~o-lides.
La température peut varier entre environ 45 et environ 100~C, de pr~férence entre environ 80 et environ 85~C.
, Parmi les avantages de la présente invention on peut mentionner 1) Le traitement est effectué à des températures modér~es et ~ pression atmosph~rique. -2) De~ taux d'extraction voisins de 100% sont obtenus pour les métaux principaux et les métaux secondaires.
3) Le procédé ~vite la pollution en raison de la ré-cup~ration des r~actifs et de la production de résidus inerte~.
. .
dans le résidu sous forme de soufre élémentaire~ Le soufre initial restant était transformé, dans le procédé, en acide sulfuriqueO
Les oxydes d'azote 27 produits dans le réacteur 17 sont dirigés vers le régénérateur 28 pour former 1 t acide nitri-que 29, qui est retourné au réacteur 17. L'acide sulfurique est récupéré de l'extraction liquide-liquide 21 et retourné
également au réacteur 17.
I,es équations suivantes représentent le processus d'oxyda~ion de la pentlandite et l'hydrolyse partielle du sulfate ferrique:
12(Ni, Fe)gS8 + 90 HN03 + 135 H2S04 --~
54 NiS04 + 27 Fe2(S0~)3 + 90 N0 + 180 H20 + 96 S (1) ~-27Fe2(S04)3 + 108 H2 = 18 ~H [Fe(S04)2.2Fe(OH)3~} +
2 4 (2) L'équation 1 montre que la pentlandite s'oxyde pour donner du sulfate de nickel, du sulfate de fer, des oxydes d'azote gazeux, de l'eau et du soufre élémentaire.
L'équation 2 montre le sulfate de fer qui s'hydrolyse ~; 20 ~ pour donner le composé de jarosite déjà mentionné et de l'acide : . , .
~sulfurlque. Cette formation d'acide sulfurique compense pour ~ ;
la quantité entra~née dans la jarosite, mais implique une dimi- ~
~nution du rendement~de la transformation du soufre des sulfures ~-en soufre élémentaire tel qu'indiqué par l'équation 2.
La chalcopyrite et la pyrrhotine du concentré sont oxydées d'une façon analogue tel qu'indiqué par les équations 3 et 4 6 CuFeS2 + 22 HN03 + 9 H2S~4 ~~~
6 CuS04 + 3 Fe2(S0433 + 22 N0 + 20 H20 2 Fe7S,3 -~ 14 IIN03 + 21 H250 7 Fe2(S04)3 + 14 N0 + 28 H20 + 16 S~ (4j ;~
,,;
- 6 - ~
,:: . . .
.
~ 3 Le sulfate ferrique formé s'hydrolyse d'après l'équa-tion 2.
Des essais semblables e~fectués sur le minerai lui-même également broyé à une finesse de 400 mailles (Tyler) et dans les m8mes conditions expérimentales ont donné des rendements analogues.
Dans les essais effectués sur le sul~ure de nickel ~- ;
synthétique 14, ayant toujours la même finesse, on a obtenu dans les memesconditions expérimentales des rendements d'extrac-tion du nickel de 100% et une transformation presque complète -; -du soufre du sulfure en soufre élémentaire, tel qu'indiqué par -l'équation 5 3 NiS + 2 HN~3 + 3 H2S~4 = 2 NiSo4 + 2 NO -~ 4 H20 + 3 S (5) ;
L'acide sulfurique 25 provenant de l'électrolyse 23 est -recyclé à l'étape de l'extraction liquide-liquide 21.
Les figures 2, 3 et 4 indiquent respectivement le rendement d'extraction des métaux, le nickel, le cuivre et le cobalt, en ~onction de la température et de la concentration ini-tiale des acides nitrique et sul~urique dans le mélange au moment de la lixiviation.
La figure 2 montre le rendement d'extraction de ces métaux en fonction de la température. Les conditions expérimen-tales établies pour cette série d'essais étaient les suivantes~
.
~ une durée totale du traitement de 120 minutes y compris le ~-temps requis pour l'addition des acides, : ;
- une concentration initiale respectîve de 4 moles par litre ..: :' :
et de 0.7 mole par litre pour l'acide nitrique et l'acide sul~u-rique;
- une pulpe ayant 1~% de solides en suspension. -Les conditions de la concentration initiale des acides ~ -et de la densité de la pulpe sont maintenues à des valeurs infé-rieuresà celles des conditions optimales de fa~con à démontrer l'lnfluence de la température. On remarque que le rendement ~ ~.. , ~ .. .. .
d'extraction augmente rapidement avec l~élévation de la tempé-rature et se stabilise finalement au voisinage de 85~C.
La figure 3 montre le rendement d'extraction des mé-taux principaux en fonction de la concentration initiale de llacide nitrique dans le mélange. Les conditions expérimentales étaient les suivantes:
~ la durée de l'alimentation des acides et de la réaction était de 120 minutes et la température était maintenue à 85~C, - la densité de la pulpe était de 40% de solides et la concen-tration initiale de l'acide sulfurique était de 1 mole par litre. ~
On remarque que le rendement d'extraction des métaux ~ -augmente rapidement avec l'augmentation de la concentration de l'acide nitrique. L'influence de l'acide nitrique, qui est l'agent oxydant, est très évidente.
La figure 4 montre le rendement d'extraction des mé-taux en fonction de la concentration initiale de l'acide sulfuri-que. Les conditions expérimentales étaient les mames que pour la série d'essais résumés sur la figure 3, sauf que la densité
de la pulpe était de 20% de solides. L'acide nitrique était toujours maintenu ~ la concentration inférieure initiale de 3 moles par litre de manière à permettre l'observation de l'in-fluence de la concentration initiale de l'acide sulfurique.
On constate que les rendements d'extraction obtenus sont ceux qui correspondent à une concentration initiale de l'acide nitri-que de 3 moles par litre. On peut déduire que l'acide sulfuri-.
que est nécessaire mais que~son influence est plus limitée etproportionnelle à son role de fournisseur de la partie anionique ;
des mé~aux solubilisés.
~ Bien que l'on ait employé un concentré de pentlandite comme substrat dans les essais décrits plus haut, on peut égale- '~
ment appliquer le procédé au traitement d'autres concentrés de minéraux sulfurés contenant le nickel, le cuivre ou le cobalt :10~ 4~
comme métaux principaux. Ce groupe de matières comprend les compositions suivantes:
Minerai Concentré
..
Pentlandite Chalcopyrite Pyrrhotine Composition Pentlandite ' Linnaeite minérale Chalcopyrite Serpentine Pyrrhotine Amphibole Linnaeite Magnétite Gangue Gangue Composition chimique Minerai Concentré
. . ~
Ni 1083 % 5.14 %
Cu 0.78 % 11.50 %
Co '0~12 % 0~44 % -Fe 38O05 % 34.51 %
S 22,40 % 28,10 %
Au 0.01 oz/T 0.06 oz/T
Ag 0.05 oz/T 0~20 oz/T
. .: .
Le substrat de départ peut 8tre sous la forme de mine- -~:. . , -rais ou de concentrés ou de sulfure synthétique contenant les métaux principaux. '~
Le suhstrat de départ doit etre finement broyé à une .~, .. ........ ..
finesse allant de 150 à 500 mailles, de préférence entre 350 et - -:
400 mailles.
: :. .:
L'acide nltrique peut 8tre utilisé dans des concentra-tions variant entre 0.1 et 7.5 moles par litre~ de préférence de 6 à 7 moles par litre. L~acide sulfurique peut 8tre utilisé
" ':
9 ~
~ .
dans des concentrations allant de 0.01 mole par litre ~ environ 1 mole par litre, de préférence de 0.7 mole par litre ~ 0.8 mole par litre La pulpe formée du substrat9 des acid~s et de l'eau peut avoir une densité allant d'environ 5 à environ 45% en poids de solides, de préf~rence entre environ 25 à environ 30% de ~o-lides.
La température peut varier entre environ 45 et environ 100~C, de pr~férence entre environ 80 et environ 85~C.
, Parmi les avantages de la présente invention on peut mentionner 1) Le traitement est effectué à des températures modér~es et ~ pression atmosph~rique. -2) De~ taux d'extraction voisins de 100% sont obtenus pour les métaux principaux et les métaux secondaires.
3) Le procédé ~vite la pollution en raison de la ré-cup~ration des r~actifs et de la production de résidus inerte~.
4) Le ~oufre provenant des sul~ures de d~part est r~cup~r~ sous ~orme élémentaire et non sous forme de gas polluants tel que 1 t anhydride sulfureux~
5) Le fer est transform~ en jarosite facile à filtrer.
6) Le proc~d~ ne requiert qu'un équipement usuel.
7) Le~ investissements requis pour l'établissement dtun proc~d~ de ce genre peuvent 8tre inf~rieurs ~ ceux dlun pro-c~d~ pyrom~talluryique capable d'ef~ectu~r une extraction analo gue, m8me si un tel procéd~ était utile pour une extraction sem-blable ~ partir de mineraux pauvres et complexes contenant des sulfures.
10- ,,
10- ,,
Claims (16)
1. Un procédé utilisant des acides minéraux pour le traitement d'un substrat comprenant des minerais sulfurés ou des concentrés contenant comme métaux principaux, le nickel, le cuivre, ou le cobalt ou des sulfure de nickel synthétiques, dans lequel, on effectue la lixiviation du substrat finement pulvé-risé par un mélange d'acides nitrique et sulfurique dilués à la pression atmosphérique et à une température inférieure à 100°C, le rapport de l'acide nitrique à l'acide sulfurique variant entre un et dix, dans le but de solubiliser les métaux principaux et d'oxyder en soufre élémentaire le soufre contenu dans le substrat, obtenant ainsi une pulpe ayant une densité inférieure à 45% en poids de solides, on sépare les solides du liquide contenant les métaux principaux, et on récupère les métaux principaux du liquide.
2 Un procédé, tel que défini dans la revendication 1, dans lequel on ajoute graduellement les acides en excès de la quantité stoechiométrique requise pour assurer l'extraction pratiquement complète des métaux principaux et l'oxydation en soufre élémentaire du soufre des sulfures contenus dans le substrat.
3. Un procédé, tel que défini dans la revendication 1, dans lequel on effectue la séparation des solides du liquide par séparation liquide-solide.
4. Un procédé, tel que défini dans la revendication 1, dans lequel la finesse du substrat de départ varie entre 150 et 500 mailles.
5. Un procédé, tel que défini dans la revendication 1, dans lequel la densité de la pulpe varie entre 5 et 45% en poids de solides.
6. Un procédé, tel que défini dans la revendication 1, dans lequel la température varie entre 45°C et une température inférieure à 100°C.
7. Un procédé, tel que défini dans la revendication 1, dans lequel on traite les solides provenant de la lixiviation dans le but de récupérer le soufre élémentaire et les métaux nobles.
8. Un procédé, tel que défini dans la revendication 1, dans lequel l'acide nitrique est utilisé à une concentration variant entre 0.1 et 7.5 moles par litre.
9. Un procédé, tel que défini dans la revendication 1, dans lequel l'acide sulfurique est utilisé à une concentration variant entre 0.01 et 1.0 mole par litre.
10. Un procédé, tel que défini dans la revendication 1, dans lequel l'acide sulfurique est utilisé à une concentration variant entre 0.01 et 1.0 mole par litre et l'acide nitrique est utilisé à une concentration variant entre 0.1 et 7.5 moles par litre.
11. Un procédé, tel que défini dans la revendication 1, dans lequel la finesse du substrat de départ varie entre 150 et 500 mailles et la densité de la pulpe varie entre 5 et 45% en poids de solides.
12. Un procédé, tel que défini dans la revendication 1, dans lequel la finesse du substrat de départ varie entre 150 et 500 mailles la densité de la pulpe varie entre 5 et 45% en poids de solides et la température varie entre 45°C et une température inférieure à 100°C.
13. Un procédé, tel que défini dans la revendication 1, dans lequel la finesse du substrat de départ varie entre 150 et 500 mailles la densité de la pulpe varie entre 5 et 45% en poids de solides et la température varie entre 45°C et une température inférieure à 100°C et dans lequel l'acide sulfurique est utilisé
à une concentration variant entre 0.01 et 1.0 mole par litre et l'acide nitrique est utilisé à une concentration variant entre 0.1 et 7.5 moles par litre.
à une concentration variant entre 0.01 et 1.0 mole par litre et l'acide nitrique est utilisé à une concentration variant entre 0.1 et 7.5 moles par litre.
14. Un procédé, tel que défini dans la revendication 3, dans lequel on récupère l'acide du liquide après l'extraction liquide-liquide et on recycle ledit acide au stade de la lixivia-tion.
15. Un procédé, tel que défini dans la revendication 10, dans lequel les métaux principaux séparés au stade de l'extrac-tion liquide-liquide sont soumis à l'électrolyse pour la récupé-ration des métaux individuels.
16. Un procédé, tel que défini dans la revendication 1, dans lequel les gaz d'oxydes d'azote provenant du stade de la lixiviation sont employés pour régénérer l'acide nitrique qui est retourné au stade de la lixiviation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA264,747A CA1072344A (fr) | 1976-10-29 | 1976-10-29 | Procede cyclique d'extraction du nickel, du cuivre et du cobalt de minerais sulfures |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CA264,747A CA1072344A (fr) | 1976-10-29 | 1976-10-29 | Procede cyclique d'extraction du nickel, du cuivre et du cobalt de minerais sulfures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1072344A true CA1072344A (fr) | 1980-02-26 |
Family
ID=4107190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA264,747A Expired CA1072344A (fr) | 1976-10-29 | 1976-10-29 | Procede cyclique d'extraction du nickel, du cuivre et du cobalt de minerais sulfures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA1072344A (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014008540A1 (fr) * | 2012-07-09 | 2014-01-16 | Direct Nickel Pty Ltd | Procédé de récupération de nickel à partir de minerais sulfurés |
| CN110724816A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-01-24 | 眉山顺应动力电池材料有限公司 | 用硝酸做氧化剂循环浸出金属硫化矿的方法及其装置*** |
-
1976
- 1976-10-29 CA CA264,747A patent/CA1072344A/fr not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014008540A1 (fr) * | 2012-07-09 | 2014-01-16 | Direct Nickel Pty Ltd | Procédé de récupération de nickel à partir de minerais sulfurés |
| CN110724816A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-01-24 | 眉山顺应动力电池材料有限公司 | 用硝酸做氧化剂循环浸出金属硫化矿的方法及其装置*** |
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