NO135942B - - Google Patents

Description

Ammoniakalsk utlutning av kobbermalmer og konsentrater har en lang historie. Utlutning av naturlig forekommende kobber og av oksyderte kobbermalmer (kobberoksyder, kobberkarbonater, kobbersilikater osv.) er ikke noe særlig vanskelig for slike stoffer som reagerer lett med ammoniakalske utlutningsreagenser når utlutningen gjennomføres med fri til-gang på luft. Ammoniakkutlutningsfremgangsmåter har vært benyttet i det minste siden den tidligste del av det 20. århundre for å gjenvinne kobber fra naturlig forekommende kobber og fra oksyderte kobbermalmer.

Sulfidkobbermineraler er også kjent å være oppløse-lige i ammoniakalske oppløsninger under oksyderende betingelser. Imidlertid er disse ikke så lett oppløselige som de oksyderte mineraler eller naturlig forekommende kobber, og det er vesentlige forskjeller med henblikk på lettheten med hvilken for-skjellige vanlige sulfidkobbermineraler oppløses. F.eks. opp-løses chalcositt (CugS) med minst vanskelighet, mens chalcopyritt (GuFeSg) og enargitt (Cu^AsS^) oppløses kun med betydelig vanskelighet. Forslag til gjenvinning av kobber fra sulfid-mineraler ved ammoniakalsk utlutning går så langt tilbake som til siste del av det 19. århundre. F.eks. foreslår US-patent nr. 58I.I6O å ekstrahere kobber fra kobbersulfider ved utlutning med en oppløsning av vandig ammoniakk og et nitrat slik som ammoniumnitrat. Ingen av disse tidlige fremgangsmåter for direkte utlutning av kobbersulfider viste seg noen gang å være praktiske, og de fleste tidlige arbeider med henblikk på ammoniakalsk utlutning vendte seg snart mot røsting av sulfi-dene i luft og deretter utlutning av det oksyderte kobber fra det røstede produkt, slik som f.eks. beskrevet i US-patent nr. 585.355 °g nr. 883.961. Disse fremgangsmåter kunne ikke kon-kurrere økonomisk med vanlige smiteteknikker, og tilbød heller ikke ellers noen fordel og fant således ingen praktisk utnyt-telse .

Noen få tiår tilbake oppsto det en interesse for en fremgangsmåte for ekstrahering av nikkel fra nikkelsulfid-malmer ved behandling med en ammoniakalsk oppløsning under oksyderende betingelser ved høy temperatur og trykk. Kobber forekommer hyppig sammen med nikkel i slike malmer,og fremgangsmåten ble anvendt på gjenvinning av kobber også. Slike fremgangsmåter slik de f.eks. er beskrevet i US-patent nr. 2.576.314» 2.726.934 og 2.822.263 omfatter fremstilling av en oppslemming av det oppmalte mineral i en vandig ammoniakkopp-løsning og oppvarming av oppslemmingen under kraftig omrøring i en autoklav i flere timer. Luft og ammoniakk mates til autoklaven for å etterfylle behovet for utlutningsreaksjonene. Selv om nevnte patenter beskriver en gjennomføring av en slik utlutning ved atmosfærisk trykk og temperaturer ned til 37,8°G, erkjenner de at utlutningen skjer altfor langsomt under slike betingelser til å være av kommersiell interesse. I henhold til dette beskriver de fremgangsmåter som medfører temperaturer nær eller over kokepunktet (79,4 til 107,2°C) og trykk på 2,1 til 7 kg/cm . Selv under disse betingelser har man ved å følge de ovenfor nevnte patenter ikke hatt noe hell ved utlutning av de vanskelige oppløselige kobbersulfider slik som chalcopyritt og enargitt ;

Fremgangsmåtene i de angitte patenter er de eneste ammoniakalske utlutningsfremgangsmåter som noen gang har vært funnet egnet for kommersiell bruk ved ekstraksjon av kobber fra kobbersulfidmineraler. Slik bruk har imidlertid vært be-grenset til behandling av kobberholdige nikkelmalmer, og den høye verdi av gjenvunnet nikkel har uten tvil vært nødvendig for å forsvare den relativt kostbare autoklavdrift. Ingen vellykket kommersiell bruk av fremgangsmåten ved behandling av vanlige kobbermalmer eller konsentrater, hvori kobber er det eneste eller det fremherskende metall er kjent.

Foreliggende fremgangsmåte frembringer en forbedret prosess for utlutning av sulfidkobbermineraler med en ammoniakalsk oppløsning for å gjenvinn-e kobberinnholdet ved bruk av en eller flere utlutningsbeholdere som drives atmosfærisk trykk eller så nær atmosfærisk trykk (ikke utover 0,7 kg/cm manometertrykk og heller under 0,56 kg/cm manometertrykk) at alle de vanskeligheter og omkostninger som følger med høyt trykk eller autoklavdrift unngås.

Foreliggende oppfinnelse angår således en fremgangsmåte ved utvinning av kobber fra sulfidiske mineraler, omfattende opprettelse av en oppslemming av nevnte mineraler i fint oppdelt form i en vandig oppløsning inneholdende ammoniumsulfat og fri ammoniakk, føring av oppslemmingen ved trykk under det som krever autoklavutstyr til en lukket utlutningsbeholder, omrøring av oppslemmingen i beholderen, mens det opprettholdes en oppslemmingstemperatur innen området 50-80°C og under tilførsel av oksygen til den omrørte oppslemming i en vesentlig dybde under overflaten og avtrekking fra beholderen av en oppslemming inneholdende kobber komplekst bundet med ammoniakk oppløst i den vandige fase, og mineral-stoffer utarmet på kobber i den faste fase, og fremgangsmåten karakteriseres ved at oppslemmingen i beholderen omrøres heftig ved en energitilførsel på minst 1,7^5 hestekrefter/m-^.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen medfører at det oppnås høye gjenvinningsgrader (opptil 99%) ?ra kobberkonsentrater som inneholder vesentlige andeler av slike meget vanskelig oppløselige mineraler som chalcopyritt og enargitt. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen arbeider videre ved temperaturer lave nokk til å oppnås og opprettholdes hovedsakelig autogent på grunn av de eksoterme utlutningsreaksjoner.

Den nye utlutningsprosess unngår dannelse av svo-veloksyder og andre stoffer som kan forurense atmosfæren fra kobbersulfidmineralene selv, og den vesentlige mengde av jern-sulfider (pyritter og pyrotitt) som nesten bestandig er tilstede i sulfidkobbermalmer og konsentrater, borblir uberørt i lett dispoherbar fast form. Den ammoniakalske kobberholdige utlutningsoppløsning som fremkommer ved den nye fremgangsmåte behandles lett for å oppnå metallisk kobber i salgbar form, for å regenerere det ammoniakalske utlutningsreagens og for i lett disponerbar fast form å kassere svovelinnholdet i kobbermine-ralene.

For gjenvinning av kobber fra sulfidiske kobbermineraler dannes en oppslemming av nevnte mineraler i fint opp-

delt form i en vandig oppløsning som inneholder ammoniumsul-

fat og fri ammoniakk (ammoniumhydroksyd). Oppslemmingen blir, hvis det brukes flere beholdere, ved et trykk som ikke overskrider 0,7 kg/cm manometertrykk ført gjennom en serie av etter hverandre følgende separate lukkede utlutningsbeholdere. Oppslemmingstemperaturen holdes innen området 50°-80°C, mens

den føres gjennom utlutningsbeholderne og holdes noen få °C høyere i hver etterfølgende beholder av i det minste de første beholdere enn i de etterfølgende beholdere i serien.

Omrøringen skjer ifølge oppfinnelsen heftig under gjennomføring av utlutningen. Dette skjer fordelaktig ved hjelp av et motordrevet røreverk som strekker seg gjennom den lukkede topp av hver utlutningsbeholder. Heftigheten av om-røringen bør være stor, minst 1,75 hestekrefter og helst 3>5 hestekrefter eller mer til impelleren pr. m-^ oppslemming i beholderen. Dette tilsvarer i det vesentlige agiteringsheftig-heten for massen-i en skumfIotasjonscelle. Med mindre heftig agitering, blir effektiviteten og kobberoppløsningsgraden fra konsentratet eller andre faststoffer utilbørlig redusert.

Samtidig med slik heftig agitering av oppslemmingen er det en heftig resirkulering av den oksygenholdige gass fra over oppslemmingen i hver beholder til et punkt godt under oppslemmingens overflate. Dette skjer best ved å frembringe et eksternt sirkuleringssystem inkludert en pumpe eller vifte for kontinuerlig å trekke av gass fra den øvre del av det indre av beholderen og føre dette tilbake til beholderen ved et punkt nær bunnen av oppslemmingslegemet. I små utlutningsbeholdere (mindre enn 2 m oppslemmingsdybde) er det mulig å bruke en "sub-aeration" flotasjonsimpeller både for å agitere oppslemmingen og for å. resirkulere gassfasen gjennom oppslemmingen. "Imidlertid krever økonomisk drift større utlutningsbeholdere, hvori oppslemmingene kan stå til en dybde av 3 til 3>6 m>°g i •slike beholdere er det nødvendig at gassresirkulasjonen er uavhengig av oppslemmingsagiteringen. Oppslemming som inneholder oppløst kobber, komplekst bundet med ammoniakk, i den vandige fase, samt mineralsk stoff som er fattig på kobber i den faste fase trekkes av fra den siste beholderen i serien og den kobberholdige oppløsning separeres fra de ikke oppløste faststoffer.

De sulfidiske kobbermineraler kan bestå av kobber-malm eller konsentrater. Ekvivalent til slike sulfidiske stoffer for bruk i fremgangsmåten er naturlig forekommende eller metallisk kobber eller et hvilket som helst annet naturlig forekommende produkt, spillprodukt eller mellomprodukt som inneholder kobber i form av et sulfid med eller uten metallisk kobber, f.eks. sementkobber som er tilstede. Slike metallverdier som nikkel, sink, molybden, sølv og gull som ofte finnes i forbindelse med kobbermineralfer i naturen kan være tilstede eller ikke. Produktet som er spesielt egnet til behandling ved den nye fremgangsmåte er vanlige kobberfIotasjonskonsentrater som vanligvis inneholder chalcositt og hyppig også chalcopyritt og andre kobbermineraler.

Det er ikke vesentlig at ammoniumsulfat er tilstede i oppslemmingen som fremstilles for tilføring til den første utlutningsbeholder, men ammoniumsulfat dannes ved oksydasjon av sulf idkobbermineralene iløpet av--utlutningen. Videre vil re-generert ammoniakalsk oppløsning som fremstilles fra utlutnings-væskeproduktet vanligvis inneholde i det minste noe ammoniumsulfat slik at dette således er tilstede i oppløsningen under prosessen.

pH-verdien i den vandige fase i oppslemmingen opprettholdes helst innen området fra 9~H under utlutningen for å sikre nærvær av fri ammoniakk i optimal konsentrasjon for effektivt å gjennomføre utlutningsreaksjonene. Dette kan skje ved å tilsette fri ammoniakk (helst som gassformig ammoniakk) til oppslemmingen i det minste i den første beholder eller de første få utlutningsbeholdere. Konsentrasjonen av fri ammoniakk i hver utlutningsbeholder sammenholdes helst med temperaturen i oppslemmingen i denne beholder for å holde pH-verdien i oppslemmingen på en verdi mellom 9 og 11, slik at summen av partialtrykkene av ammoniakk og vanndamp over oppslemmingen holdes i det minste noe under det totale trykk i beholderen. Det er selvfølgelig nødvendig at det totale trykk overskrider summen av ammoniakk og vanndamp-partialtrykkene for å tillate tilførsel av oksygen til systemet, og det er ønskelig at oksygentrykket helst er omkring 0,35 °g 0>42 kg/cm .

Mens luft kan benyttes for å tilføre oksygen til systemet er det foretrukket å benytte kommersiell-oksygen. Bruken av luft medfører tillegg av et betydelig partialtrykk av nitrogen til det totale trykk i systemet og siden det er fordelaktig å arbeide ved eller nær atmosfærisk trykk, er det best å tilsette i det vesentlige rent oksygen for å unngå den kon-tinuerlige tilførsel av nitrogen som vil ledsage tilførselen av luft.

De mer lett oppløselige kobbersulfider oppløses først i den første eller de første få i serien av utlutningsbeholdere. Disse stoffer kan utlutes ved lavere temperaturer i området fra 50-80°C, og reaksjonen favoriseres ved å øke tilgjengeligheten for fri ammoniakk. Således kan det til den første utlutningsbeholder der utlutningstemperaturen er lavest tilføres ammoniakk i en mengde tilstrekkelig til å opprette en pH-verdi på omkring 10 eller mer. Imidlertid må pH-verdien' ikke overskride 11 for da blir Cu(0Bf)2 et mer stabilt kobber-produkt og forhindrer dannelsen av det oppløselige ammoniakk-kompleks. I den siste utlutningsbeholder i serien, hvor kun de mer vanskelige oppløselige kobbersulfider fremdeles befinner seg i fast fase, og hvor temperaturen bør være i den øvre del av området for å favorisere oppløsning av disse sulfider, reduseres pH-verdien i oppslemmingen fordelaktig til omkring 9»5 for å sikre et gunstig oksygenpartialtrykk.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan gjennom-føres ved atmosfærisk trykk. Imidlertid er lukkede utlutningsbeholdere nødvendig for å unngå tap av fri ammoniakk og for ellers å regulere gjennomføring av driften. Ved høyere temperaturer i det området som er nødvendig'for akseptabel, hurtig utlutningsreaksjon (50-80°C) og ved de foretrukne pH-verdier i området fra 9 til H er i tillegg summen av ammoniakk og vanndamp-partialtrykkene temmelig nær det atmosfæriske trykk. Det er derfor fordelaktig å drive utlutningsbeholderene under et lite positivt trykk, ikke overskridende 0,7 kg/cm manometertrykk og helst fra 0,21 til 0,56 kg/cm manometertrykk.

Ved disse lave trykk kan det benyttede utstyr (utlutningsbeholdere, gassforseglinger for lukkede systemer, akslingspakninger osv.) konstrueres for atmosfærisk trykk og det mer kostbare utstyr som er nødvendig for autoklavdrift er

ikke nødvendig.

Som tidligere nevnt kan de lettere oppløselige mineraler utlutes ved lavere temperaturer og de vanskeligere oppløselige mineraler forblir uoppløst i den faste fase til de siste utlutningsbeholdere i serien. Generelt er det ved behandling av kobberkonsentrater fordelaktig å holde temperaturen i oppslemmingen i den første utlutningsbeholder i serien innen området fra ^ 0- 6^ °G og så å øke oppslemmingstemperaturen med omkring 5°C i hver etterfølgende beholder i det minste i de første beholdere i serien. Når det gjelder konsentrater, hvor det er tilstede hovedsakelig chalcositt, men med en liten andel eller eventuelt uten de vanskeligere oppløselige kobbersul-

fider, holdes oppslemmingstemperaturen i den første utlutningsbeholder helst i området fra ^ 0- 60 C og oppslemmingen tas ut av den siste beholder i serien ved en temperatur innen området 65-70OC Hvis imidlertid konsentratene som behandles inne-

holder en vesentlig mengde av slike vanskelig oppløselige mineraler som chalcopyritt og enargitt, kan temperaturen i oppslemmingen i den første utlutningsbeholder holdes innen om-

rådet 60-70°C og oppslemmingen i den siste beholderserien har helst en temperatur innen området rJ0- 80°G.

Utlutningsreaksjonene er eksoterme og frigjør tilstrekkelig varme til å bringe temperaturen i utlutningsoppløs-ningen til den ønskede verdi og å holde den der, spesielt i de første utlutningsbeholdere i serien, der det meste av kobberet oppløses. Således er det i mange tilfeller nødvendig å sørge for kjøling av oppslemmingen i den første beholder eller de første utlutningsbeholdere for å holde temperaturen på den ønskede verdi. Dette kan selvfølgelig skje ved å anbringe kjøle-viklinger i beholderne eller ved å omgi dem med en kjølekappe.

I den siste beholder i serien eller de siste beholdere der mesteparten av kobberet er ekstrahert fra faststoffene og kun de vanskeligere og langsomt oppløselige kobbermineraler er igjen, kan varmen som frigjøres ved utlutningsreaksjonen være utilstrekkelig til å utvikle og å opprettholde de relativt høy-

ere temperaturer til hvilke' oppslemmingen i disse beholdere bør oppvarmes. Her kan det således være nødvendig å tilføre varme til slemmingen ved å anbringe varmeviklinger i beholderne eller varmekapper rundt dem.

Den tid som er nødvendig for utlutningen ligger vanligvis i området fra 3 til 6 timer, 5 timer er det vanlige. Dette er effektivt gjennomgangstiden for oppslemmingen gjennom hele serien av utlutningsbeholdere. Det er vanligvis mulig i løpet av denne tid å ekstrahere til den vandige fase omkring 90% eller mer av kobberinnholdet i et typisk kobberkonsentrat som inneholder hovedsakelig chalcositt som kobbermineral, men hvor det også er tilstede en vesentlig andel chacopyritt og andre relativt vanskelig oppløselige kobbermineraler.

Den vandige fase av oppslemmingen som trekkes av fra den siste utlutningsbeholderen i serien inneholder det oppløste kobber i form av et kobber-ammoniumkompleks, og den inneholder svovelbestanddelen fra de oppløste kobbermineraler i form av ammoniumsulfat. Den inneholder også rester av fri ammoniakk og noe mindre mengder av sulfamater og tionater. Den faste fase som i vekt og masse er utmagret med den oppløste mengde av kobbermineraler inneholder i det vesentlige det gjenværende av de innsatte stoffer. F.eks. inneholder den ikke omdannede pyritter og pyrotitter fra kobberkonsentratene og slike stoffer som silisiumoksyd og aluminiumoksyd. Den vil også inneholde alle uoppløselige metallverdier slik som sølv og gull, samt molybdensulfid. ..• Den kobberrike vandige fase separeres fra den faste fase. Den førstnevnte fase kan deretter behandles på en hvilken som helst vanlig måte for å gjenvinne kobberinnholdet, for å regenerere ammoniumsulfatoppløsning eller fri ammoniakk eller begge deler for bruk om igjen i prosessen og for å separere overskytende sulfat som er fremstilt ved oksydasjon og opp-løsning av sulfittbestanddelene i mineralene.

Den faste fase som kan separeres fra væskefasen i oppslemmingen når denne er ferdig,på en hvilken som helst egnet måte slik som ved dekantering, fortykning eller filtrering, kan kasseres. Imidlertid vil den ofte inneholde vesentlige mengder gjenvinnbart kobber og kan til behandling av de separerte faststoffer underkastes en ny utlutning i en sekundærutlutnings-prosess. En slik sekundær utlutning omfatter gjenoppslemming av de separerte faststoffer i en vandig ammoniumsulfatoppløs-ning som inneholder fri ammoniakk*, og deretter behandling av disse stoffer i en lukket utlutningsbeholder på en måte generelt tilsvarende den som ble benyttet i den primære utlutning. Oppslemmingen bringes under et trykk som ikke går ut over 0,7 kg/cm^ manometertrykk, bringes til en lavere pH-verdi og til en høyere temperatur enn det som var gjennomsnittet i den første utlutning, og omrøres heftig i utlutningsbeholderen, mens det tilføres oksygen og mens oksygenholdig gass heftig sirkuleres fra over oppslemmingslegemet i nevnte beholder inn i nevnte legeme til en vesentlig dybde under overflaten. Deretter separeres den kobberholdige vandige fase fra den kobberforringede faste fase. Den førstnevnte kan forenes med den vandige fase fra den primære utlutning og den sistnevnte kan kasseres eller behandles ytterligere for å gjenvinne restmetallverdien slik som sølv, gull og molybden. ;Fordi faststoffene som er behandlet ved utlutningen inneholder de mer vanskelig oppløselige bestanddeler av det opprinnelig innsatte materiale, skjer den sekundære utlutning vanligvis langsommere enn den primære utlutning. F.eks. kan den sekundære utlutning fortsette i $- 8 timer, vanligvis 6, ;da imidlertid volumet av faststoffer er lite i forhold til til-måtingen til det primære utlutningstrinn, er det ikke nødven-dig med stort utstyr for å oppnå en slik lang omutlutning. ;Ammoniakkgass mates til utlutningen slik som i den første utlutning for å opprettholde pH-verdien i den vandige fase av oppslemmingen på en optimalverdi, karakteristisk 9>5> men mer vanlig innen området fra 9•3 til 9>7« Det kan være nød-vendig å tilføre varme for å bringe temperaturen i utlutnings-. beholderen til den ønskede verdi, hvilken vanligvis ligger innen området fra 70-80°C, f.eks. 75°C i et typisk tilfelle. ;Den sekundære utlutning kan ofte gjennomføres i en enkelt beholder, men den kan også gjennomføres i en serie av beholdere gjennom hvilke oppslemmingen flyter etterhvert. I ;det sistnevnte tilfelle er det ønskelig slik som ved den primære utlutning å opprettholde temperaturen i oppslemmingen høyere og pH-verdien lavere i den andre beholderserien enn i den første. F.eks. kan den ligge 2-5° høyere og pH-verdien kan f.eks. være 9,4 i den andre beholder istedet for 9,5 eller 9, 6 ;i den første beholder. ;Den sekundære utlutning vil i de fleste tilfelle bevirke gjenvinning av $ 0% eller deromkring av det kobber som var tilstede i faststoffene som stammet fra den første utlutning. Således oppnås det en totalgjenvinning av kobber på 99% eller deromkring fra de opprinnelige konsentrater eller andre utgangsstoffer. ;Den ledsagende tegning er et flyt-diagram av en fordelaktig utførelsesform av en utlutningsprosess som i dia-gramform viser en apparatur som kan benyttes for gjennomføring av prosessen. ;I prosessen ifølge flytdiagrammet blir fint opp-delte kobberkonsentrater omdannet til en oppslemming med en vandig ammoniakk-ammoniumsulfatoppløsning i en lukket oppslem-mingsfremstillingsbeholder 10. Oppslemmingen flyter deretter ved hjelp av tyngdekraften eller den pumpes til den første av en serie primære utlutningsbeholdere 11, 12, 13, 14 og 15. Oppslemmingen holdes slik at det fremkommer en dybde som er an-tydet ved overflatenivået L i hver av utlutningsbeholderne og flyter deretter ved hjelp av tyngdekraften etterhvert gjennom hele serien. Hver av de lukkede beholdere 11-15 kan være utstyrt med interne viklinger eller en ikke vist kappe for sirkulering av oppvarmings- eller avkjølingsmedium i varmeutveksling med oppslemmingen i beholderen. Hver beholder er utstyrt med et røreverk 16 drevet av en motor M for heftig omrøring av oppslemmingen. Hver beholder er også utstyrt med gassresirkula-sjonspumpe eller en vifte 17 for kontinuerlig og heftig resirkulering av gass fra over overflatenivået L for oppslemmingen til et punkt godt under overflatenivået. ;Alt dette utstyr inkludert forseglinger for røre-verksaklingene, er konstruert for drift i det vesentlige ved atmosfærisk trykk. Det er ikke nødvendig med noen spesielle høytrykks-autoklavkonstruksjoner. Det er tilstrekkeligst ut-styret som inneholder oppslemmingen er lukket for å holde på ammoniakk, oksygen og vanndamp. ;Oksygen tilføres til hver av utlutningsbeholderne II-15 fra en tilførselstank l8. Oksygenet tilmåtes ved et lavt-overatmosfærisk trykk, f.eks. 0,42 kg/cm manometertrykk gjennom en trykkreguleringsventil P, og denne opprettholder et slikt trykk i hver utlutningsbeholder. Gassformig ammoniakk tilføres til hver av de første to beholdere 11 og 12 fra en tilførsels-tank 19 gjennom strømningsmålere F og ventiler V ved hjelp av hvilke tilførselshastigheten for hver av de to beholdere kan reguleres uavhengig. ;Oppslemming slippes ut fra den siste utlutningsbeholder 15 i serien til en lagrings- eller oppholdstank 20 som er utstyrt med et røreverk 21 som er drevet av en motor 5- ;Fra tanken 20 strømmer oppslemmingen til en fortykker 22, hvor-ved den flytende fase som inneholder oppløst kobber ved over-løp strømmer ut og hvorfra faststoffene samles i form av et fortykket slamunderløp. Overløpsoppløsningen behandles for kobbergjenvinning og for å regenerere vandig ammoniakk-ammoni-umsulfatoppløsning som føres tilbake til oppslemmingsoppfrisk-ningstanken 10, hvor det fremstilles ytterligere oppslemming for utlutning. En sidestrøm trekkes av fra den regenererte opp-løsning for å separere overskytende sulfat som er oppløst fra kobbersulfidkonsentratene og ammoniakk, som derved gjenvinnes og føres tilbake til tilbakeføringsstrømmen til oppslemmingsopp-friskningstanken. (eller den kan føres til lagring av ammoniakk). ;Understrømmen fra fortykkeren 22 oppslemmes igjen eller blandes med gjenvunnet vandig ammoniakk-ammoniumsulfat-oppløsning og føres til en sekundærutlutningstank 23. Denne tank er i alle vesentlige henseende tilsvarende de primære utlutningstanker 11 og 12, Den er utstyrt med et røreverk 24>;en pumpe eller en vifte 25 for heftig resirkulering av gass fra over væskenivået L for oppslemming i beholderen til godt under overflaten, samt forbindelser for tilførsel av oksygen fra tanken l8 og ammoniakk fra tanken 19 gjennom strømnings-måleren F og ventilen V. Eventuelt kan en andre sekundærutlutningstank 26, utstyrt på samme måte som den første sekundære tank 23, være utstyrt for å motta oppslemmingsutstrømning fra den første tank. ;Oppslemming som stammer fra den sekundære utlutningstank 23 eller fra den andre sekundære tank 26, hvis denne foreligger, føres til en lagrings- eller oppholdstank 27 som er utstyrt med et motordrevet røreverk 28. Fra denne oppholdstank strømmer oppslemmingen til den første av en serie for-tykkere 29, 3® °g 31> hvor den underkastes motstrømsvasking med vann. Vaskevannet forenes.med den kobberholdige utlutningsopp-løsning som er dekantert som overløp fra den første fortykker 29 og denne oppløsning mates sammen med oppslemmingen fra den primære utlutningsdrift til fortykkeren 22, hvorfra den klare kobberholdige oppløsning fra utlutningsprosessen kan tas. ;Det siste vaskede underløp fra den siste fortykker 31 i vaske-serien er i det vesentlige totalt utmagret med henblikk på kobber, og føres tilbake til behandling for gjenvinning av det den måtte inneholde (f.eks. sølv, gull og molybdensulfid), eller den kasseres. ;Eksempel 1. ;Det skal beskrives en utførelsesform av en utlutningsprosess under anvendelse av foreliggende oppfinnelse, ut-ført i den apparatur og med den sekvens av trinn som er beskrevet ovenfor og som er vist i de ledsagende tegninger. ;Kobberkonsentrater som inneholder 30 vekt-% kobber, hovedsakelig i form av chalcositt, men også med en vesentlig andel av andre mineraler inkludert covelitt, enargitt og chalcopyritt, oppslemmes i tanken 10 med en vandig oppløsning av ammoniumsulfat og ammoniumhydroksyd inneholdende 87 g/l ammoniakk (både fritt og bundet) og i det vesentlige intet oppløst kobber. Denne oppslemming blandes i andeler på omkring 4725 liter oppløsning til 1127 kg våtkonsentrat (inneholdende 20 vekt-% vann)- for å oppnå en oppslemming som inneholder omkring 15 vékt-% faststoffer. Denne oppslemmingen pumpes kontinuerlig til den første av de primære utlutningstanker 11, og den strømmer fra tank til tank gjennom serien ved hjelp av tyngdekraften. ;Kommersielt rent oksygen mates til den første (og hver etterfølgende ) tank under et trykk på 0,42 kg/cm manometertrykk gjennom trykkreguleringsventilen P, og derved oppret-tes trykket i serien av utlutningstanker til denne verdi. Gass-• formig ammoniakk doseres til hver av de første to tanker 11 og ;12 gjennom egnede strømningsmålere og ventiler i en mengde .. tilstrekkelig til å opprettholde pH-verdien i oppslemmingen i disse tanker til omkring 9,9- Dette krever en strøm av ammoniakk til hver tank i en mengde på omkring 150 l/min. ;Oppslemmingen i hver av de første to tanker (samt. i hver av de andre tanker også .) omrøres heftig ved hjelp av røreverkene l6. Hver tank inneholder omkring 225 liter oppslemming og røreverket i hver tank krever omtrent 6 hestekrefter, noe som tilsvarer omrøring med en kraft på omkring 3,5 hestekrefter pr. nr oppslemming. /;Den oksygenholdige gass over oppslemmingsnivået L ;i hver av de fem utlutningstanker sirkuleres heftig ved hjelp av pumpen 22 inn i oppslemmingen ved et punkt nær bunnen av tanken. Hastigheten for denne resirkulering blir mindre fra tank. til tank i overensstemmelse med oppløsningsreaksjonenes mindre hastighet etterhvert som de oppslemmede faststoffer blir utmagret på de lettere 'oppløselige kobbermineraler. Sirkulasjonshastigheten i l/min. er omtrent 622 i den første tank 11, 396 i den andre tank 12, 206 i den tredje tank 13, 133 i den fjerde tank 14 og 59 i den femte tank 15. ;I den første tank 11 der kobberoppløsningshastig-heten er maksimum, og hvor omtrent halvparten av det totale kobberinnhold i konsentratet blir oppløst holdes temperaturen i oppslemmingen på omkring 55°C Dette krever avkjøling av oppslemmingen ved sirkulasjon av kjølevann gjennom kjølevik-linger som er anbragt i tanken på grunn av den store mengde varme som frigjøres ved de eksoterme oppløsningsreaksjoner. ;I den andre tank 12 heves temperaturen i oppslemmingen til omkring 60°C og her er det også nødvendig å avkjøle oppslemmingen for å holde den ved denne temperatur. I denne tank blir omtrent ytterligere 25% av det totale kobberinnhold i konsentratene oppløst ved en tilsvarende stor varmefrigjøring som er mer enn nok til å heve oppslemmingstemperaturen til den ønskede verdi og å holde den der. ;Det tilføres ikke gassformig ammoniakk til den tredje, fjerde og femte tank 13, 14 og 15, og som et resultat av dette reduseres pH-verdien i.den vandige fase etterhvert som oppslemmingen føres gjennom disse tanker og ytterligere kobber oppløses. I den tredje tank 13 faller pH-verdien i oppløsningen til omkring 9>7> mens temperaturen heves til 65°C. Reduksjonen av pH-verdien her er viktig i lys av temperatur-stigningen, nemlig for å holde summen av partialtrykkene for ammoniakk og vanndamp godt under 0,42 kg/cm o manometertrykk, opprettet ved hjelp av oksygen tilførselssystemet, og for å holde tilstrekkelig oksygen i tanken for effektiv fremskriden av utlutningsreaksjonene. Her reduseres imidlertid graden av kobberoppløsning på grunn av at de gjenværende kobbermineraler i den faste fase hovedsakelig er av vanskelig oppløselige typer. Som et resultat av dette er den varme som frigjøres såvidt nok til å opprette og å opprettholde den ønskede oppslemmingstemperatur. Det er ikke nødvendig med avkjøling av oppslemmingen, men på den annen side må man heller ikke tilføre varme for å holde temperaturen nær de ønskede 65°C. Omtrent 10% av kobberinnholdet i konsentratet oppløses i denne tank. ;I den fjerde ,o;og femte tank 14 og 15 er pH-verdien i den vandige fase av oppslemmingen omkring S, 6, henholdsvis 9,5 °g temperaturen holdes nær 70°C i begge tanker. Hastigheten for kobberoppløsning i disse tanker er lav og i begge tanker kan oppslemmingen oppvarmes ved sirkulasjon av et opp-varmende fluid gjennom viklinger i tankene for å opprette og å opprettholde den ønskede oppslemmingstemperatur. ;Retensjonstiden for oppslemmingen i hver tankt er omkring én time, slik at varigheten av den primære utlutning tilsammen er omkring 5 timer. ;Den vandige fase av oppslemmingen fra den første tank inneholder omkring 22 g/l kobber, den fra den andre tank inneholder omkring 35 g/l kobber, den fra den tredje inneholder omkring 42 g/l kobber og den fra den fjerde inneholder omkring 46 g/l kobber. Den endelige oppslemming som føres til tanken 21 har i sin vandige fase omkring' 50 g/l kobber, omtrent 130 g/l total ammoniakk (hvorav omkring 10 g/l er fri ammoniakk), omkring 54 g/l' ammoniåkk som er komplekst bundet med kobber og omkring 150 g/l.sulfationer. Den faste fase av denne oppslemming beløper seg kun til omkring 500 kg av hver tonn tørrkonsentrat som ble chargert til systemet. Denne inneholder alle pyritter og gangarter (silisiumoksyd, aluminiumoksyd osv.) i konsentratene, samt alle uoppløste metallvér-dier slik som gull og sølv, inkludert omkring 10% av det opprinnelige kobberinnhold, hovedsakelig i form av de vanskelig oppløselige mineraler chalcopyritt og enargitt. ;Oppslemmingen som samles i tanken 20 dekanteres i fortykkeren 22 for å skille den vandige fase ut som en klar oppløsning som kan behandles for gjenvinning av kobberinnholdet i metallisk form <q>g for-gjenvinning av ammoniumsulfat, ammoniumhydroksydoppløsning for tilbakeføring for å fremstille ;ny oppslemming med innkommende konsentrater. ;Det fortykkede underløp av faststoffer fra fortykkeren 22 inneholder omtrent 65 vekt-% faststoffer. Denne oppslemming fortynnes til: 50% faststoffer ved hjelp,av nye ammoniumsulfat-ammoniumhydroksydoppløsning og tilføres til den andre utlutningstank 23. Her omrøres den heftig på samme måte som oppslemmingen i de primære utlutningstanker og pH-verdien i den vandige fase bringes til og holdes på omkring 9«6 ved hjelp av tilførsel av gassformig ammoniakk i en mengde på omkring 20 l/min. Samtidig tilføres det kommersielt rent oksygen under et trykk på omtrent 0,42 kg/cm manometertrykk. Slik som i den primære utlutning blir den oksygenholdige gass som ligger over det heftig omrørede oppslemmingslegeme heftig omsirkulert til nær bunnen. Oppslemmingen oppvarmes til omkring 75°c ved sirkulering av oppvarmet fluid gjennom viklin-gene i beholderen. Strømningshastigheten for oppslemming gjennom de sekundære utlutningstanker 23 er langsom slik at retensjonstiden i disse er omkring 6 timer. Strømmen gjennom denne tank og til den omrørte lagringstank 27 skjer ved hjelp av tyngdekraften. Omtrent 9°% av kobberinnholdet i den faste fase av oppslemmingen mates til den sekundære utlutningstank 23 og oppløses i'denne tank, noe som gir omtrent 99% total gjenvinning av kobber fra de opprinnelige konsentrater ved de kombinerte primære og sekundære utlutningstrinn. ;Oppslemming som oppsamles i den sekundære utlutnings-lagringstank 27 inneholder i sin vandige fase omtrent 68 g/l kobber og 150 g/l ammoniumioner (ammoniumsulfat samttammoniumhydroksyd). Den inneholder også omkring l60 g/l sulfat. Den faste fase av oppslemmingen er i det vesentlige helt utmagret med henblikk på kobber, men inneholder gjenvinnbare mengder sølv og gull. ;Oppslemmingen mates fra lagringstanken 27 til en serie av motstrømsvaskefortykkere 29>30 °g 31* ^en vandige fase fra overløpet i den første fortykker forenes med oppslemmingen fra den primære utlutning i fortykkeren 22. Fast-stoff innholdet i oppslemmingen fra den sekundære utlutning vaskes i det vesentlige fritt for kobber og samles som et fortykket slam som kun inneholder halvparten av totalvekten av konsentratene som ble matet til systemet, og inneholder om-

kring 0,6% kobber.

Eksempel 2

I dette eksempel beskrives den bemerkelsesverdige økning både av total kobberekstraksjon og av hastigheten av kobberekstraksjon som inntrer med økningen av impellerhastig-heten (netto krafttilførsel til utlutningsmassen). Det an-vendes i dette eksempel tre utlutningstanker, A, B og C, og økningen er oppsummert i følgende tabell. Resirkulerings-hastigheten for gass var hver gang 0,28 m^/min:

Tank A

Tank B

Tank C Tank_C

Denne oppsummering over gjennomførte forsøk viser at hastigheten for kobberekstraksjonen i utlutningstank A

(den første i serien og der utlutningen skjedde lettest) var over to ganger så stor ved sterk (290 omdr./min.) omrøring som ved svak (150 omdr./min.) omrøring, nemlig 3,o>0 kg/time i forhold til 1,79 kg/time. Forskjellene i ekstraksjonshastig-heter ved sterk og svak omrøring var mindre i tankene B og C på grunn av det faktum at tilmatning til disse tanker inne-holdt mindre uoppløst kobber i prøven med sterk omrøring enn i prøven med svak omrøring. Den foregående oppsummering viser også at den totale kumulative ekstraksjon av kobber var over 60% større ved sterk omrøring (29O omdr./min.) enn ved svak omrøring (150 omdr./min.), det vil si 77,5% i forhold til 49,9%.

Den totale kobberekstraksjon ved sterk omrøring var kun 77 >5% på grunn av utlutningens korte varighet (ca. 3 timer). Forsøk har imidlertid vist at kumulative ekstrak-sjoner på opp imot 95% kan oppnås fra lignende kobbersulfid-konsentrater ved tilsvarende sterk omrøring (3>88 hk på impelleren/m^) hvis utlutningstiden utstrekkes til seks timer. Forsøk har også vist at det ved tilsvarende svak omrøring

( 0,706 hk til impelleren/m^) er det umulig å oppnå en kumula-tiv ekstraksjon så høy som 95% ?ra tilsvarende kobbersulfid-konsentrater uten å utvide varigheten av utlutningen til ek-stremt lange tidsrom (generelt mer enn 24 timer).

Selv om den ovenfor angitte oppsummering er basert på forsøk gjennomført ved en gassresirkuleringshastighet på 0,28 m-Vmin., kan tilsvarende tabeller settes opp med tilsvarende resultater ved andre gassresirkuleringshastigheter enn de som er benyttet i forsøkene.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte ved utvinning av kobber fra sulfidiske mineraler, omfattende opprettelse av en oppslemming av nevnte mineraler i fint oppdelt form i en vandig oppløsning inneholdende ammoniumsulfat og fri ammoniakk, føring av oppslemmingen ved trykk under det som krever autoklavutstyr til en lukket utlutningsbeholder, omrøring av oppslemmingen i beholderen, mens det opprettholdes en oppslemmingstemperatur innen området 50~80°C og under tilførsel av oksygen til den omrørte oppslemming i en vesentlig dybde under overflaten og avtrekking fra beholderen av en oppslemming inneholdende kobber komplekst bundet med ammoniakk oppløst i den vandige fase, og mineral-stoffer utarmet på kobber i den faste fase, karakterisert ved at oppslemmingen i beholderen omrøres heftig ved en energitilførsel på minst 1,7^5 hestekrefter/m^.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at oksygenholdig gass kontinuerlig resirku-leres fra over den omrørte oppslemming og inn i denne på en vesentlig dybde under overflaten.