DE2428793A1

DE2428793A1 - Kombiniertes verfahren zur aufarbeitung reiner und komplexer kupferkonzentrate

Info

Publication number: DE2428793A1
Application number: DE2428793A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Chem Dr Kudelka; Karl Dipl Chem Dr Lippert
Original assignee: DUISBURGER KUPFERHUETTE 4100 DUISBURG
Current assignee: DUISBURGER KUPFERHUETTE 4100 DUISBURG
Priority date: 1974-06-14
Filing date: 1974-06-14
Publication date: 1976-01-08
Also published as: US3969107A; ES438529A1; JPS5111015A

Description

DUISBURGER KUPFE R HÜTTE

Duisburg, den 29. 5. 1974

Kombiniertes Verfahren zur Aufarbeitung reiner und komplexer Kupferkonzentrate

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur vollständigen Aufarbeitung vornehmlich Cu, Zn, Pb, Au und Ag enthaltender Konzentrate durch kombinierte Aufschluß- und Laugungsverfahren.

In den letzten Jahren hat die hydrometallurgische Aufarbeitung von Kupferkonzentraten und auch komplexer Kupfer-Zink-Konzentrate zunehmend an Bedeutung gewonnen. Diese Verfahren haben gegenüber den pyrometallurgischen den Vorteil höherer Flexibilität und Selektivität und oftmals den des höheren NE-Metallausbringens. Von besonderem Gewicht ist ihre Umweltfreundlichkeit.

Diese hydrometallurgischen Prozesse lassen sich in drei Kategorien einteilen, und zwar in Direktlaugung, Laugung nach aktivierender Vorbehandlung und Laugung nach sulfatisierender Aufschlußröstung. In jedem Falle werden eine Metallöiiung, die nach bekannten Verfahren auf die NE-Metalle oder ihre Salze aufgearbeitet wird, und ein Laugungsrückstand erhalten. Diese Rückstände enthalten, da der Aufschluß nie 100 %ig ist, zum Teil noch beträchtliche Mengen an NE-Metallen und insbesondere stets den gesamten oder doch nahezu gesamten Edelmetallvorlauf.

In der zahlreichen Fach- und Patentliteratur über die verschiedenen hydrometallurgischen Aufschlußprozesse wird über die Aufarbeitung der Laugungsrückstände relativ wenig berichtet. Wenn es geschieht, werden danach die WertInhalte der Rückstände vornehmlich durch Flotation und/oder Cyanid-Laugung gewonnen. Die Ausbeuten sind hierbei allgemein unbefriedigend.

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So wurde z.B. beim Ammoniak-Druckaufschluß eines Kupfer-Zink-Erzes (Cauad. Mining Metallurg., Bull. 1964, Aug., S. 857 - 66) ein Laugungsrüekstand erhalten, der das gesarate Silber und Gold sowie 4,4 % des Kupfervorlaufs enUiieit. Das Edelmetallausbringen durch Cyanid-Laugung lag bei verschiedenen Techniken im. Bereich von 55 - 66 % Silber und 27 - 88 % Gold. Beim Aufschluß verschiedener sulfidischer Kupfer-Konzentrate nach einer Ammoniafclaugung unter Normaldruck (Kuhn, M.C.,N.Arbiter u. H.Kling: Anaconda 's Arbiter Process for Copper,Paper to Hydrometallurgy Sect, of the CIM Oct.1,1973 in Edmonton, Canada) konnte durch Flotation der Laugungsrüekstände ein Gesamtausbringen von rd. 70 - 90 % des Silbers und 96 - 97 % des Kupfers erzielt werden.

Die beiden oben genannten Verfahren gehören zur Kategorie der direkten Laugungstechniken. Ihr Entwicklungsstand ist bis zur Größe von Versuchsanlagen gediehen; eine nach dem Arbiter-Verfahren arbeitende großtechnische Anlage ist im Bau.

Beim Aufschluß eines Kupfer-Zink-Konzentrates durch sulfatisierend^ Aufschlußröstung in einem Wirbelreaktor und anschließende Laugung mit verdünnter Schwefelsäure in einer Betriebsanlage von 2 400 moto Konzentratdurchsatz (Transactions AIME .203(1955) Aug., S.634-38) verblieben im Laugungsrüekstand neben dem gesamten Edelmetallgehalt noch 6 % des Kupfer- und 12 % des Zinkvorlaufs. Durch Flotation des Rückstandes konnten 20 % seines Gold-, 60 % seines Silber-, 30 % seines Kupfer- und 60 % seines Zinkgehaltes abgetrennt werden. Das Flotationskonzentrat wurde zur Realisierung der Kupfer- und Edelmetallgehalte in einen Kupferschachtofen gegeben. Die Aufarbeitung eines Kupferkonzentrats durch sulfatisierende Röstung unter Zuschlag von Kalk - zur Vermeidung von S0₂-Emmission - ist ebenfalls beschrieben (Mining Engng.1972, June, S.52). Nach der Laugung des Röstgutes mit verdünnter Salzsäure verbleiben der gesamte Edelmetallgehalt sowie 1,4 % des Kupfers im Rückstand. Durch Cyanid-Laugung wurden das Gold nahezu vollständig, aber nur 49 % des Silbers und kein Kupfer extrahiert. Diese Untersuchungen wurden nur im Labormaßstab durchgeführt.

+)in der Lit. als Arbiter-Prozess bezeichnet

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Ein gänzlich anderes Verfahren der Rückstandsaufarbeitung wird in einer anderen Veröffentlichung vorgeschlagen (Griffith,W.A. u.a.: Development of the Roast-Leach-Electrowin Process for Lakes-bore; Paper A 73-G4 to AIME 1973 Annual Meeting). In einer 5 tato - Versuchsanlage wurde Cha.3j-upyrit durch sulfatisierende Röstung aufgeschlossen. Im Durchschnitt verblieben 3,8 % des Kupfers sowie die Edelmetalle im Laugungsrückstand, Letzterer wurde nun mit Kohle zu Schwämmeisen reduziert und dieses zur Zementation von Kupfer, erhalten aus der Direktlaugung oxidischer Erze, verwendet; somit gelangen die im Rückstand enthaltenen Wertträger ins Zementkupfer. Angaben über das hierbei erzielte Ausbringen fehlen. Das Verfahren ist anscheinend speziell für die gleichzeitige Aufarbeitung oxydischer und sulfidischer Kupfer-Erze entwickelt worden, d.h. es hat keine allgemeine Anwendbarkeit. Außerdem erscheint es sehr aufwendig und kompliziert.

Die in den drei zuletzt genannten Beispielen zum Stande der Technik geschilderte Aufarbeitung sulfidischer NE-Metallkonzentrate durch sulfatisierende Aufschlußröstung im Wirbelreaktor mit anschliessender NE-Metallextraktion durch saure Laugung hat eine sehr breite technische Anwendung gefunden.

Ganz allgemein wird in einer Zusammenstellung (Dasher,J. Hydrometallurgy for Copper Concentrates, Paper to 2nd Hydrometallurgy Group Meeting Canadian Institute of Mining and Metallurgy CIL House, Montreal, Oct. 2-3,1972) über die Hydrometallurgie von Kupferkonzentraten hierzu festgestellt, daß nach der sulfatisierenden Röstung bis zu 97 % der NE-Metalle mit Säure extrahiert werden können, die Edelmetalle aber normalerweise im Laugungsrückstand verbleiben.

In einer zusammenfassenden Übersicht der bekannten hydrometallurgischen Verfahren (Canad.Metallurg.Quart.il(1972) 2, S.387-400) zur Aufarbeitung von Kupferkonzentraten und ihrem Entwicklungsstand 1972 wird ebenfalls auf die Schwierigkeit hingewiesen, Edelmetalle aus den Laugungsrückständen zu gewinnen. Auch alle oben von uns beispielhaft angeführten Verfahren machen deutlich, daß die Aufarbeitung der Laugungsrückstände auf NE- und Edelmetallrestgehalte nur unbefriedigend gelingt.

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Das erfindungsgemäße Verfahren zur vollständigen Aufarbeitung vornehmlich Cu, Zn, Pb, Au und Ag enthaltender Konzentrate durch kombinierte Aufschluß- und Laugungsverfahren hat die oben genannten Nachteile nicht. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß man in einer ersten Stufe die Konzentrate durch an sich bekannte hydrometallurgische Prozesse aufschließt, wobei man die Konzentrate direkt oder nach aktivierender Vorbehandlung oder nach sulfatisierender Röstung laugt, filtriert, die abfiltrierten Laugen in bekannter Weise aufarbeitet, und in einer zweiten Stufe die in den Laugungsrückständen noch enthaltenen Restgehalte an metallischen Wertträgern durch eine modifizierte chlorierende sulfatisierende Röstung (CR) weiter aufschließt, das anfallende Röstgut mit geeigneten Lösungsmitteln extrahiert und die Lösungen auf die Metalle aufarbeitet.

Diese CR wird in allgemein bekannter, jedoch in Bezug auf einzelne Parameter,wie z.B. Schütthöhe und Kräh!geschwindigkeit, modifizierter Weise durchgeführt. Die ausgezeichnete Qualität des CR~Aufschlusses ist nur wenig abhängig von den NE-Metall- und Edelmetallgehalten in den o.g. Laugungsrückständen, d.h. diese Gehalte dürfen in weiten Grenzen schwanken. Diese Tatsache führt zu der Konsequenz, daß man bei den primären Aufschlußprozessen ein schlechtes Ausbringen in Kauf nehmen kann, d.h. die Verweilzeit verringern, oder pos. ausgedrückt, daß man die Durchsatzleistung verbessern kann, wenn die Laugungsrückstände anschließend durch CR aufgeschlossen werden.

Die erfindungsgemäße Kombination der beiden Aufschlußprozesse hat demnach neben dem besseren Wertmetallausbringen auch noch den Vorteil einer Verbesserung der Wirtschaftlichkeit durch erhöhten Materialdurchsatz in der ersten Stufe.

Die Extraktion der durch die CR aufgeschlossenen Wertträger kann mit verschiedenen Extraktionsmitteln ein- oder mehrstufig durchgeführt werden. Die einzuschlagende Verfahrensweise wird sich

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insbesondere nach Art und Menge der im Röstgut vorliegenden aufgeschlossenen Wertträger richten.

Besitzen die bei den hydrometallurgischen Aufschlußrozessen der

1. Stufe anfällenden Laugungsrückstände keine oder nur geringe Gehalte an solchen Elementen, die die Qualität eines Eisenerzes mindern, wie z.B. Arsen, Antimon, Zinn oder Blei, so kann die

2. Stufe, nämlich der Aufschluß der Restgehalte an metallischen Wertträgern durch CR, in der V/eise durchgeführt werden, daß man die Laugungsrückstände in entsprechenden Anteilen Schwefelkiesabbränden zuschlägt und gemeinsam mit diesen durch CR aufschließt. Die Laugungsrückstände dieser Röstgüter können dann wie üblich als PO (purple ore) verwendet werden.

Die folgenden Beispiele sollen die erfindungsgemäße Verfahrenskombination erläutern, ohne sie hierauf zu beschränken.

Beispiel 1

Ein Cu-Zn-Konzentrat mit 17,1 % Cu, 10,3 % Zn, 6,2 % Pb,23,0 % Fe, 36,5 % S, 450 g/t Ag und 2,3 g/t Au wurde in einem Versuchswirbelreaktor sulfatisierend geröstet und anschließend mit verdünnter Schwefelsäure gelaugt. Aus 1,0 kg Konzentrat wurden 470 g Laugerückstand (I) erhalten mit 0,82 % Cu, 0,80 % Zn, 13,4 % Pb, 48,6 % Fe, 0,13 % S"-S, 960 g/t Ag und 4,9 g/t Au entsprechend einem Ausbringen von 97,7 % Cu und 96,4 % Zn. Ag und Au sowie Pb wurden nicht ausgebracht.

Der Laugerückstand (I) wurde anschließend nach Zuschlag von 12 % NaCl und 2 % S"-S (in Form von Eisenstein) einer . chlorierenden sulfatisierenden Röstung unterworfen. 1 kg Röstgut wurde anschließend in 5 1 einer schwach salzsauren NaCl-Lösung unter Durchleiten von 2 l/h CIp 20 min lang gelaugt, anschließend filtriert.

Es wurden 690 g Laugerückstand (II) erhalten mit 0,27 % Cu, 0,10 %

ο Zn, 0,11 % Pb, 62,4 % Fe, 21 g/t Ag und unter 0,2 g/t Au entspre-

csi chend einem Ausbringen von 71,7 % Cu, 89,2 % Zn, 99,3 % Pb, 98,1 %

Q₀ Ag und über 96,5 % Au (bezogen auf die Gehalte im Laugerückstand

Das Gesamtausbringen an Wertmetallen beträgt somix 99,4 % Cu, 99,6 % Zn, 99,3 % Pb, 98,1 % Ag und über 96,5 % Au.

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Beispiel 2 * *

Ein Cu-Zn-Kbnzentrat mit 8,9 % Cu, 16,0 % Zn, 4,2 % Pb, 20,7 % Fe, 34,0 % S und 703 g/t Ag wurde in einem Versuchswirbelreaktor sulfatisierend geröstet, das Itöstgut anschließend mit verdünnter Schwefelsäure gelaugt. Aus 1 kg Konzentrat wurden 510 g Rückstand (I) erhalten mit 2,90 % Cu, 3,90 % Zn, 8,25 % Pb, 40,5 % Fe, 0,85 % S"-S und 1.390 g/t Ag entsprechend einem Ausbringen von 83,4 % Cu und 87,6 % Zn. Ag und Pb wurden nicht ausgebracht.

Dieser Rückstand (I) wurde mit 12 % NaCl und 2 % S"-S in Form von Eisenstein versetzt, chlorierend sulfatisierend geröstet und danach wie folgt extrahiert:

1. 1 kg Röstgut wurde in 0,7 1 verdünnter Schwefelsäure gerührlaugt, auf der Nutsche filtriert und mit soviel H₀O gewaschen, daß 0,8 1 Filtrat erhalten wurde. Der Rückstand (II, 800 g Ge-

■ .;wicht) enthielt noch 0,119 % Cu, 0,264 % Zn, 8,20 % Pb, 45,7 % Fe und 1350 g/t Ag; das Filtrat hatte Gehalte von 27 g/l Cu, 36 g/l Zn, 0,38 g/l Pb und 0,030 g/l Ag.

Diesen Werten entspricht, bezogen auf den Rückstand (I) ein Ausbringen von 95,9 % Cu, 93,2 % Zn, 0,5 % Pb und 3 % Ag. Silber und Blei, die nach chlorierender sulfat isierender Röstung als Chlorid bzw. als Sulfat vorliegen, haben in der Extraktionslösung dieser Laugestufe eine nur relativ geringe Löslichkeit.

Das Gesamtausbringen an Viertmetallen beträgt somit, bezogen auf das Ausgangskonzentrat, 99,3 % Cu, 99,1 % Zn und 3 % Ag.

2. Zur Extraktion des Ag-Restgehaltes aus Rückstand (II) wurde dieser mit einer 0,5 %igen KCN-Lösung 1 Stunde lang gelaugt, danach filtriert. Der Laugerückstand (III, 99 Gew.-% von II) enthielt noch 51 g/t Ag entsprechend einem 96,2 %igen Ausbringen bezogen auf den Ag-Gehalt in II. Das Gesamt-Ag-Ausbringen beträgt somit 96,3 %.

Bei dieser Laugestufe verblieb das gesamte Blei im Rückstand. Es könnte anschließend mit z.B. NaCl-Lösung oder Diäthyltriamin separat extrahiert werden.

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Claims

Anspruch 1■

Verfahren zur vollständigen Aufarbeitung vornehmlich Cu, Zn, Pb, Au und Ag enthaltender Konzentrate durch kombinierte Aufschluß- und Laugungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer ersten Stufe die Konzentrate durch an sich bekannte hydrometallurgische Prozesse aufschließt, wobei man die Konzentrate direkt oder nach aktivierender Vorbehandlung oder nach sulfatisierender Röstung laugt, filtriert, die abfiltrierten Laugen in bekannter Weise aufarbeitet, und in einer zweiten Stufe die in den Laugungsrückständen noch enthaltenen Restgehalte an metallischen Wertträgern durch eine modifizierte chlorierende sulfatisierende Röstung weiter aufschließt, das anfallende Röstgut mit geeigneten Lösungsmitteln extrahiert und die Lösungen auf die Metalle aufarbeitet.

Anspruch 2

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man aus den Laugungsrückständen der genannten hydrometallurgischen Aufschlußprozesse hierbei gegebenenfalls gebildeten elementaren Schv/efel vor der chlorierenden sulfat is ierenden Röstung abtrennt.

Anspruch 3

Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das nach Anspruch 1 anfallende Rostgut mit einer sauren Alkali- oder Erdalkalichloridlösung laugt und so NE- und Edel-Metalle gemeinsam extrahiert.

Anspruch 4

Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das nach Anspruch 1 anfallende Röstgut zunächst mit verdünnter Säure laugt, wobei die Edel- und NE-Metalle außer Silber und Blei extrahiert werden, und anschließend den hierbei erhaltenen Laugungsrückstand entweder mit einer Alkali- oder Erdalkalichloridlösung oder mit einer Cyanidlösung laugt, wobei im ersteren Falle Silber und Blei, im zweiten Falle nur Silber extrahiert werden.

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Anspruch 5

Vorfahren nach der Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dpß man für den Fall namhafter Goldgehalte in dem nach Anspruch 1 anfallenden Rontgut eins der Laugungswedien oxidierend einstellt.

Anspruch G

Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-5 insbesondere auf Kupfer-Zink- und Kupfer-Zink-Bleikonzentrate.

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