SE468286B - Foerfarande foer behandling av komplexa metallsulfidmaterial - Google Patents

Description

6 I k) 286 Lakning av sulfidiska material med luftsyre kan även genomföras i närvaro av bakterier som "katalyserande" hjälp. I allmänhet utgöres dessa bakterier av Thio- bacillus Ferrooxidans, vilken bakterie gynnar oxidation av såväl svavel som järn.

Bakterie-baserade lakningsprocesser utförs som regel i metallutvinningssyfte enligt något av följande alternativ, vilka båda tillämpas i driftstor skala på många håll i världen. l. Lakning för utlakning av värdemetaller som sedan selektivt utvinns med konventionella hydrometallurgiska metoder ur laklösningen.

Exempel: koppar, nickel, kobolt, uran, zink. 2. Lakning av ädelmetallhaltiga s k refraktära mineral (såsom svavelkis och arsenikkis) för friläggning av ädelmetallerna som därefter utvinns medelst konventionellt hydrometallurgiska metoder ur lakresten (exempelvis cya- nidlakning).

Bakterielakning innebär att vissa fördelar erhålles gentemot trycklakning bl a genom att bakterierna gynnar oxidation av såväl sulfidsvavel som elementärt svavel till sulfat. Dessutom gynnas oxidation av Fe(ll) till Fe(llI). Det bakterie- lakade materialet kan således utan risk för några problem orsakade av elemen- tärt svavel lakas vidare, exempelvis med cyanid för ädelmetallutvinning. En allvarlig olägenhet är emellertid att bakterielakningen kräver mycket långa lak- tider för att tillräckligt höga metallutbyten skall kunna erhållas. Detta kommer i det följande att exemplifieras för fallet ädelmetallutvinning ur s k refraktära material, men problemet gäller generellt för de flesta aktuella sulfidmaterial. Ädelmetaller, speciellt guld, förekommer ofta i submikroskopiska korn som är insprängda i "värdmineral" som svavelkis och arsenikkis. Hydrometallurgisk ut- vinning av ädelmetall ur dessa material är i de flesta fall attraktiv och föredra- ges framför pyrometallurgisk behandling, som endast är tekniskt och ekonomiskt tänkbar, när materialet innehåller höga ädelmetallhalter och låga föroreningshal- ter (arsenik, antimon m.m.). Det är emellertid inte möjligt att direkt utvinna ädelmetallinnehållet ur sådana material genom konventionell extraktion med cyanid eller tiokarbamid, eftersom ädelmetallerna inte är åtkomstbara för de kemiska reagenserna. Materialet, dvs malmen eller koncentratet, måste därför 468 286 uppluckras för friläggning av ädelmetallkornen före extraktionen. Denna uppluck- ring genomförs medelst oxidation, som kan genomföras genom rostning, trycklak- ning eller bakterielakning, såsom inledningsvis diskuterats. Ädelmetallextraktio- nen kan sedan utföras på konventionellt sätt med cyanidering.

När den uppluckrande oxidationen sker genom lakning frilägges ädelmetallerna samtidigt som innehållet av järn, svavel och arsenik sjunker genom oxidation och upplösning. Detta innebär också att eftersom dessa element upptar en domi- nerande del av det ursprungliga materialet, kommer ädelmetallhalterna i kvar- varande rest att stiga i proportion därtill. Ett besvärligt problem vid cyanidext- raktion av ädelmetaller ur refraktära material är att oxidationen måste vara relativt fullständig för att man skall erhålla ett fullgott ädelmetallutbyte, efter- som kvarvarande icke oxiderat sulfidmineral innehåller oåtkomliga ädelmetaller.

Det är såväl tids- som kostnadskrävande att totaloxidera sulfidkoncentrat i såväl autoklav som med bakterier, vilket i hög grad inskränker denna förbehandlings användbarhet såväl tekniskt som ekonomiskt. Således återstår därvid endast alternativet rostning, trots alla uppenbara miljömässiga olägenheter med en sådan oxidation, exempelvis behov av effektiv avgasrening och stoftbehandling, där krav kan ställas på upp emot 99% och t o m däröver vad gäller svavelrening.

Det erhållna rostgodset är dessutom mängdmässigt av ungefär samma storleks- ordning som det ingående materialet, eftersom järnet blir kvar i rostgodset och syre tillkommer i stället för avrostat svavel.

Föreliggande -uppfinning har till 'syfte att anvisa ett förfarande för utvinning av metallvärden ur sulfidmaterial utan de olägenheter som ovan beskrivits och som generellt kan utnyttjas för metallsulfidbehandling. Genom uppfinningen vinnes bl a att rostning som oxidationsbehandling ersättes av en lakningsbehand- ling, som inte nödvändigtvis behöver genomföras till fullständig oxidation.

I detta syfte kännetecknas uppfinningen av de steg som framgår av tillhörande patentkrav. Enligt uppfinningen utsättes således allt metallsulfidmaterial som skall behandlas för en lakningsbehandling vid sådana betingelser att sulfidsvavel oxideras till sulfat och oxiderat järn går i lösning tillsammans med föroreningar som arsenik och antimon. Den erhållna lakresten smältes därefter för konven- tionell utvinning av metallvärdena. Lakningen kan ske i svavelsyramiljö i auto- G*- *JU I\.'J Of) O\ klav, företrädesvis vid så hög temperatur och därmed nödvändigt förhöjt tryck, att bildning av sulfidsvavel undertryckes i så hög grad som möjligt. Det. föredras emellertid att genomföra lakningen i närvaro av bakterier som har förmåga att gynna oxidation av svavel och järn redan vid så låga temperaturer som 25-37°C som är de mest gynnsamma betingelserna liksom pH-värden kring 1-2.

Det föredrages vidare att genomföra lakningen under en så begränsad tid att högst 80%, företrädesvis 75-80°/o, av sulfidsvavelinnehållet oxideras. Det går nämligen relativt snabbt och enkelt att genom bakterielakning oxidera 75-80°/o av sulfidinnehållet i materialet, medan det går mycket långsammare och är mer kapacitetskrävande och därmed naturligtvis mer kostnadskrävande att oxidera resten. Vid 75-80% oxidationsgrad har emellertid praktiskt taget all närvarande arsenik och större delen av närvarande järn och svavel oxiderats och utlösts ur materialet, så att dess mängd minskats väsentligt, och därför kan det efterfölj- ande smältningssteget också utföras på ett relativt enkelt och mindre kostnads- krävande sätt än annars är fallet, exempelvis efter oxidation genom rostning.

I vissa fall kan värdemetallinnehåll i sulfidmaterialen oxideras och utlakas åt- minstone delvis vid lakningsbehandlingen. Sådana metaller utfälles därför ur laklösningen, exempelvis genom cementering, och separeras och behandlas pyro- metallurgiskt tillsammans med lakresten. Detta kan vara aktuellt vid behandling av komplexa kopparkoncentrat, varvid i detta sammanhang- avses kopparhaltiga koncentrat med varierande ädelmetallinnehåll samt med föroreningar som arse- nik, antimon m.m. En direkt 'zsmälutningå-'utan föregående rostning av sådana mate- rial är i allmänhet inte möjlig med tanke på föroreningarna. Sådana koncentrat kan således med fördel förbehandlas med lakning enligt uppfinningen för att reducera arsenik- och antimoninnehållen liksom svavelinnehållet. Koppar går därvid delvis i lösning vid lakningen, men kan lätt återvinnas för att vidareupp- arbetas pyrometallurgiskt tillsammans med lakresten. Även komplexa nickelkon- centrat kan behandlas på detta sätt. Med komplexa nickelkoncentrat menas här främst kopparhaltiga och magnetkishaltiga pentlanditkoncentrat med 5-l0% Ni, några procent koppar samt 30-40% Fe och 30-40% S. Vid lakningen går såväl nickel, järn och koppar i lösning som sulfater. Genom neutralisation med kalk eller kalksten utfälls järnet som jarosit eller götit och svavel som gips. Koppar och nickel kan sedan utfällas som sulfider, oxider eller metaller (cementering) 468 286 och smältas tillsammans med lakresten på samma sätt som ovan beskrivits för kopparkoncentrat. Även andra komplexa koncentrat kan behandlas med förfaran- det enligt uppfinningen, exempelvis Zn-Pb-Cu-Ag-koncentrat eller Cu-Pb-ädel- metallkoncentrat.

Lakresterna jämte eventuellt utfällda material kan lämpligen utnyttjas som smältmaterial tillsammans med smältmaterial från andra ursprungskällor i en konventionell kopparsmältprocess.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas i form av några typiska utföringsexem- pel, varav Exempel l beskriver försöksbetingelser m.m. och Exempel 2 och 3 typiska resultat och erfarenheter vid behandling av några olika material.

Exemæl 1 Lakningsförsök har genomförts i såväl bänk- som pilotskala. I bänkskaleförsöken bestod apparaterna av en pulpberedningstank på 40 liter samt tre reaktoreri serie, där den första reaktorn var på 10 liter och de två efterföljande på 5 liter.

Pulp liksom laklösning pumpas semikontinuerligt mellan tankarna. Varje reaktor var försedd med en pH-elektrod och en redoxelektrod. Under en propeller ned- stucken i reaktorerna tillsattes luft med ett flöde av ca 0,4 liter/liter laklösning.

Reaktorerna var nedsänkta i vattenbad med termostat. Förhållandena vid bänk- skaleförsöken var: Temperatur: 35°C pH i reaktor 1 och 2: 1,6 Lufttillsats motsvarande en mängd löst O2>l mg/l Luften anrikad med 1% C02 Bakterier: Thiobacillus Ferrooxidans Uppehållstiden (h): 160 resp 240 Partikelstorlek k9Q (/um): 38 resp 53 Pulpkoncentration % (W/W): 10 resp 13 Vid lakningsförsök med ett refraktärt koncentrat innehållande 72% FeSZ och 17% FeAsS visade det sig att utbytena av FeAsS var relativt oberoende av de varierade betingelserna, medan FeSZ oxiderades och utlakades likartat vid kort uppehållstid, men vid den längre uppehållstiden är utbytet högre vid lägre pulp- 'gr OC) CO koncentration. Oxidationsgraderna var ca 78% vid den kortare lakningstiden, och vid den längre tiden 85% vid en pulpkoncentration av 13% resp 10%.

Pilotförsöken genomfördes med i princip samma försöksuppställning, men 100 gånger större än bänkskaleförsöken. Pilotanläggningen var dessutom utrustad med förtjockare för uttag och lakrest, från vilken lösningen rinner överlopp till en 500 1 neutralisationstank. Efter denna fanns ytterligare en förtjockare, där fällningen separeras från utgående processvatten. Luft anrikad med 0,5% C02 tillsattes under i reaktorerna anordnade omrörarturbiner med ett flöde av 0,1 l/l laklösning. Vid pilotförsöken lakades ett försöksmaterial med 64% ¶eS2 och % FeAsS.

Samma betingelser gällde i stort vid dessa försök, men ytterligare försök gjordes med pulp med 15% fast material, 160 timmars uppehållstid.

En jämförelse mellan de båda försöksserierna i bänkskala resp pilotskala visar i stort samma resultat vad gäller utbyten och oxidationsgrader. En ökning av pulpkoncentrationen från 10 till 15% vid 160 h lakning innebär en ökning av ingå- ende koncentratmängd från 16,3 kg/m3,dag till 25,5 kg/m3,dag och trotsdenna ansenliga ökning var lakningsutbytena ungefär lika.

Exemæl 2 Ett guldhaltigt refraktärt koncentrat innehåller 30 g Au/ton. Koncentratet består av pyrit och arsenikkis. Halten pyrit (FeSz) är 70% och halten arsenikkís (AsFeS) %. Resten består av gångart, i huvudsak SiOZ. Guldet är ungefär lika fördelat i pyriten och i arsenikkisen. Detta innebär att såväl arsenikkisen som pyriten måste uppluckras (oxideras) för att man skall erhålla tillfredsställande guldutby- ten. Guldutbytet vid cyanidering visade sig öka med oxidationsgraden såsom visas av resultaten i nedanstående Tabell 1. f: 2.0 468 286 Tabell l Guldutbyten vid cyanidering vid varierande oxidationsgrad Oxidationsgrad *Yo Utbyte Au °b _ 35 50 55 75 75 95 90 99 95 Som tydligt framgår av Tabell l måste oxidationsgraden vara hög (>95°/o) för ett acceptabelt guldutbyte. Tabell 2 nedan visar emellertid att lakningstiden måüstevarar minst -5 gånger längre för att upfmå 95% oxidationsgrad i jämförelse med om man nöjer sig med en oxidationsgrad av endast 75%.

Tabell 2 Oxidationsgrad vid varierande lakningstider Lalmingstid h Oxidationsgrad 'k 45 50 60 100 80 150 90 200 96 På grund av högre elektrodpotential är svavelkis mera svåroxiderat än arsenikkis.

Detta innebär att arsenikkisen oxideras före svavelkisen, vilket i sin tur innebär att den går relativt snabbt att utlaka och att eliminera arsenik ur. materialet.

En 75-procentig oxidationsgrad innebär emellertid att guldutbytet endast är ca 75%, vid cyanidering av lakresten, vilket inte är acceptabelt. Vid 75 % oxida- tionsgrad har koncentratets vikt minskat med ca 70%, dvs av ett ton koncentrat återstår en lakrest av endast 0,3 ton. Guldhalten har ökat från 30 g/t till 100 g/t. Dessutom har all arsenik eliminerats. Smältning av lakresten är således ett betydligt mindre kostsamt alternativ jämfört med att smälta det ursprungliga koncentratet. Även om detta rostas före smältningen, skulle inte kvantiteten reduceras särskilt mycket, eftersom järnet är kvar i rostgodset och syre tillkom- mit i stället för svavel.

QN OO CO Exemæl3 Ett komplext kopparkoncentrat hade följande huvudsammansättning: 20% Cu, 7% As, 2% Sb, 30% Fe, 35% S samt 90 g Au/ton. Efter bakterielakning och kop- parcementering erhölls en lakrest med en sammansättning av 40% Cu, 20% Fe, % S samt 155 g Au/ton och med mindre än 1,4% As och mindre än 0,5% Sb.

Det blir således en lakrestmängd som är mindre än ca 50% av koncentratmängden och med föroreningsmängder som är mindre än 10% av de ursprungliga i koncen- tratet. Denna lakrest kan på vanligt sätt smältas för metallutvinning.

Fördelarna med uppfinningen kan sammanfattas sålunda.

* Högre utbyten av värdemetallinnehåll jämfört med hittills kända metoder.

* Mindre kostsam och miljömässigt mer acceptabel förbehandling än vid upparbetning den konventionella pyrometallurgiska vägen.

* Mindre kostnadskrävande förbehandling än vid tidigare upparbetning den konventionella hydrometallurgiska vägen på grund av att oxidationsgraden ej nödvändigtvis behöver vara 95-l00%.

* Användbar generellt för metallsulfidmaterial, som annars måste behand- las skilda vägar.

* En genom den specifika förbehandlingen på utvinnbara metaller anrikad produkt erhålls för det efterföljande smältningssteget.

I»

Claims (7)

10 15 20 25 30 468 286 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för utvinning av metallvärden ur metallsulfidmaterial, k ä n - n e t e c k n a_t av att materialet först utsättes för en lakningsbehandling vid sådana betingelser att sulfidsvavel oxideras till sulfat och oxiderat järn samt föroreningar som As går i lösning, varefter lakresten smältes för konventionell pyrometallurgisk utvinning av metallvärden.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att lakningen utföres med hjälp av bakterier med förmåga att gynna oxidation av svavel och järn.

3. Förfarande enligt krav l och 2, k ä n n e t e c k n a t av att lakningen genomförs under en så begränsad tid att högst 80%, företrädesvis 75-80%, av sulfidsvavelinnehållet oxideras.

4. Förfarande enligt kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att under lak- ningen eventuellt utlösta värdernetaller utfälles och separeras från laklösningen och upparbetas tillsammans med lakresten.

5. Förfarande enligt kraven l-4, k ä n n e t e c k n a t av att den pvro- metallurgiska utvinningen av metallvärden genomförs i en konventionell koppar- smältprocess och att även andra, icke lakningsbehandlade, material därvid be- handlas samtidigt för utvinning av metallvärden.

6. Användning av förfarandet enligt krav 3 och 5 för utvinning av ädelme- tallvärden ur ädelmetallinnehållande ref raktära material.

7. Användning av förfarandet enligt krav 4 och 5 för metallutvinning ur komplexa kopparkoncentrat och komplexa nickelkoncentrat.