DE2535901B2

DE2535901B2 - Loesungsmittelextraktion von kupfer

Info

Publication number: DE2535901B2
Application number: DE19752535901
Authority: DE
Inventors: /William Bristol Hopkin (Großbritannien)
Original assignee: Brevets Metallurgiques, S.A., Zug (Schweiz)
Priority date: 1974-08-23
Filing date: 1975-08-12
Publication date: 1977-10-06
Also published as: IN145383B; ZA754849B; IT1054653B; MX2942E; BR7505390A; GB1470876A; DE2535901C3; ZM12475A1; IE42011L; BE832414R; JPS5617417B2; HU172271B; YU214775A; YU39240B; JPS55148733A; JPS5146517A; CS199652B2; PL110662B3; CA1050279A; US4048282A

Description

Die Erfindung betrifft eine Lösungsmittelextraktion von Kupfer und insbesondere eine selektive Lösungsmittelextraktion von Kupfer aus wässerigen ammonia- ss kaiischen Lösungen.

Die Erfindung betrifft Verbesserungen und Abwandlungen des Verfahrens (Patentanmeldung P 23 08 221,5), das die Wiedergewinnung von Kupier aus pyrometallurgisch hergestelltem Blei durch Auslaugen mit wässe- do rigen ammoniakalischen Lösungen betrifft, die Carbonationen enthalten. Die Patentanmeldung P 23 08 221,5 betrifft insbesondere ein Verfahren zum Auslaugen von Kupfer aus Kupferschlickcr, der aus pyrometallurgischem Blei erhalten wurde, bei dem man sehr feine Teilehen des Kupferschiickers in Form einer metallischen Bleimatrix mit einem Gehalt an Kupfer- und Kuplerverbindungseinschlüssen mit einer wässerigen Lösung von Ammoniumcarbonat und Ammoniumhytlroxiil /um Lösen des Kupfers aus dem Schlicker in Berührung bringt, wobei die Lösung /um Ausf Slfti thäl

laugen vorzugsweise ferner Sullationen enthält
das Molverhältnis von Carbonat zu Sulfat in der Lö>

zum Auslaugen vorzugsweise I : 3 bis 3 : 1

Die resultierenden Lösungen enthalten merkliche Konzentrationen an Zink und Blei zusätzlich zum Kupfer. Das Kupfer kann danach in eine Lösung eines für Kupfer selektiven organischen Extraktionsmittels, insbesondere ein Extraktionsmittel vom I lydroxyoxim-Typ in einem Kohlenwasserstoff, wie Kerosin, übergeführt werden und danach aus dieser Extraktionsmittellösung mit einer verdünnten wässerigen Säure, wie Schwefelsäure, unter Bildung einer Kupfersalzlösung abgezogen werden. Die Lösung des Extraktionsmittels in Kerosin wird nachstehend als »organisches Lösungsmittel« bezeichnet.

Jedoch können während der Anreicherung des organischen Lösungsmittels wesentliche Mengen an Zink-, Blei- und Ammoniumionen vom organischen Lösungsmittel aufgenommen werden, wobei die jeweiligen Mengen vom Sulfat/Carbonat-Verhältnis und vom Verhältnis der tatsächlichen zur theoretischen Anreicherung mit Kupfer im organischen Lösungsmittel abhängen. Beim folgenden Abstreifvorgang werden Zink und Ammoniak gleichfalls von der wässerigen Säure aufgenommen, wodurch eine Kupfersalzlösung anfällt, die mit Zink, Ammoniak und Blei verunreinigt ist. Wenn Schwefelsäure zum Abstreifen verwendet wird, neigt das Blei dazu, als Sulfat an der Grenzfläche der organischen und wässerigen Phase auszufallen, wodurch die folgende Abtrennung dieser beiden Phasen erschwert wird.

Eine erbte Wäsche des mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittels mit sehr verdünnter Schwefelsäure entfernt im wesentlichen Zink und Ammoniak in die Waschlösung und fällt Bleisullal aus, wobei Kupfer als einziges wesentliches Kation zurückbleibt, das in die wässerige Phase abzuziehen ist, und wobei die wässerige Kuplerlösung im wesentlichen zur Herstellung von Kathodenkupfer oder Kupiersalz verwendet wird.

Alternativ kann eine Wäsche mit einer verdünnten wässerigen Säure, deren Bleisalze im wesentlichen wasserlöslich sind, wie z. B. Salzsäure oder Salpetersäure, im wesentlichen die gesamten kationischen Verunreinigungen als gelöste Salze entfernen, wodurch das Problem einer Bleisulfatausfällung vermieden wird. Eine Verwendung dieser Säuren bedeutet jedoch, daß wesentliche Mengen an Säureanionen in die Lösung im organischen Lösungsmittel aufgenommen werden, so daß eine Wasserwäsche zum nachfolgenden Entfernen der Säureanionen erforderlich ist, damit die nachteiligen Einwirkungen dieser Anionen auf die nachfolgende elektrolytische Wiedergewinnung von Kupfer aus der Abstreiflösung vermieden werden.

Es ist daher erwünscht, soweit wie möglich die Anreicherung von verunreinigenden Kationen im organischen Lösungsmittel zu verhindern. Ein Weg dazu besteht darin, das organische Lösungsmittel mit so viel Kupfer wie möglich anzureichern, wobei noch eine klare Phasentrennung möglich ist. In der Praxis können etwa 0,3 g/l Kupfer für jeweils 1 % Volumen/Volumen des organischen Extraktionsmittels in Kerosin angereichert werden, wobei Extraktionsmittel vom Hydroxyoxim-Typ verwendet werden, wenn aus einer ammoniakalischen Lösung angereichert wird. Dadurch

wird das Anreichern von Ammoniumkalionen und anderen Kaiionen reduziert, jedoch nicht eliminiert; eine Wasche mit verdünnter Säure ist immer noch erforderlich, um diese Kationen /u entfernen. Wenn jedoch das organische Lösungsmittel angereichert wird, treten zwei Phänomene auf, die nicht ganz verständlich sind. Zuerst wird eine Zwischenphase bzw. dritte Phase /wischen der organischen Phase und der wässerigen Phase beobachtet. Es handelt sich wahrscheinlich um einen Niederschlag, der feste Kupleroxime enthält, oder aber um eine unvollständige Phasenaiiltrennung. Zweitens tritt eine übermäßige Kuplerübcrführung in die wässerige Phase während der Wäsche mit der verdünnten wässerigen Säure ein. Dieses Phänomen geht olVensichtlich in gewisser Hinsicht auf den Unterschied zwischen der Kupieranreicherung aus einer ammoniakalischen Lösung mit etwa 0,3 g/1 für jeweils 1% Volumen/Volumen des Extruktionsmittels in Kerosin und der Kupferanreicherung aus einer Säure-(ösung mit etwa 0,27 g/l für jeweils 1% Volumen/ Volumen bei einem pH-Wert von etwa 4 zurück. Aul diese Weise wird in einer Säurelösung das Anreicherungsvermögen des Lösungsmittels herabgesetzt, etwas Kupfer in der Waschstufe extrahiert und die Kupferanreicherung überschritten, bei der eine klare Phasentrennung unter sauren Bedingungen erzielt wird. Es ist nicht bekannt, ob diese fehlende Abtrennung auf eine Kupferkomplexausfällung oder auf ein Inhibieren der Phasenaul'trennung oder auf beides zurückgeht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Bildung dieser dritten Phase und auch die Überführung übermäßiger Mengen an Kupfer in die wässerige Waschsäurelösung aus der stark angereicherten Kupferextraktionsmittellösung zu verhindern, um eine klare Abtrennung der Phasen beim Anreichern des Extraktionsmittels zu erzielen.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren nach Patentanmeldung P 23 08 221,5 zum Extrahieren von Kupfer aus einer wässerigen ammoniakalischen Auslauglösung vorgesehen, die vom Auslaugen von Kupferschlicker herrührt und verunreinigende Kationen enthält, bei dem man die Auslauglösung mit einem für Kupfer selektiven organischen Lösungsmittel in Berührung bringt, das Kupfer in die organische Phase aufnimmt und danach das Kupfer aus der organischen Phase in eine wässerige Phase überführt; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Konzentration des Kupfers in der organischen Phase unter einen Wert herabsetzt, bei dem eine schlechte Phasenauftreiinung unter sauren Bedingungen eintritt, und die organische Phase mit einer verdünnten Säure vor dem Überführen wäscht.

Die Kupferkonzentration wird vorzugsweise durch Verdünnen des mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittels mit etwas frischem organischen Lösungsmittel oder mit organischem Lösungsmittel herabgesetzt, dem zuvor das Kupfer entzogen wurde. So kann das Ausbleiben der Auftrennung der Phasen, das vorstehend erwähnt wurde, vermieden werden, wenn die Kupferkonzentration in dem mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittel mit im wesentlichen kupferfreiem organischem Lösungsmittel herabgesetzt wird, bevor das mit Kupfer angereicherte organische Lösungsmittel zum ersten Mal mit der wässerigen verdünnten Säurelösung in der Waschstufe in Berührung kommt.

Die Herabsetzung der Kupferkonzentration wird vor

zugsweise dadurch erzielt, daß man das mit Kupfer angereicherte organische Lösungsmittel mit etwas organischem Lösungsmittel mischt, dem zuvor das Kupfer entzogen wurde. Zweckmäßigerweise kann eine bestimmte Menge an organischem Lösungsmittel, dem das Kupfer entzogen wurde, vom Ende der Ahstrcifstule zum mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittel unmittelbar bevor das mit Kupfer angereicherte Lösungsmittel mit der verdünnten Säure gewaschen wird im Kreislauf geführt werden.

Vorzugsweise wird die Kupferkonzentration im organischen Lösungsmittel um 5 bis 20%, insbesondere mindestens 10%, während der Verdünnungsstufe herabgesetzt.

Es ist unerwünscht, die Kupferkonzentration zu sehr herabzusetzen, da das Volumen des organischen Lösungsmittels und dementsprechend die Größe der Vorrichtung ohne entsprechenden Gewinn anwachsen. Es können etwa 0,5 bis 2 Volumenleile im Kreislauf geführtes organisches Lösungsmittel, dem das Kupfer entzogen wurde, zweckmäßigerweise je 10 Volumenteile des mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittels verwendet werden; diese Menge reicht aus, um die erforderliche Kupferverdünnung zu erzielen. Wenn man typischerweise Extraktionsmittel vom Hydroxyoxim-Typ als für Kupfer selektive organische Extraktionsmittel verwendet, kann die Kupferkonzentration von etwa 0,3 g/l je 1 % Volumen/ Volumen Extraktionsmittel im Kerosin auf 0,25 bis 0,27 g/l je i% Volumen/Volumen Extraklionsmittcl im Kerosin herabgesetzt werden; diese Mengen reichen aus, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert.

Beispiel

Während eines 5tägigen Versuchsanlage-Versuchs

4u unter Verwendung einer ammoniakalischen Auslaugfiüssigkeit, die vom Auslaugen von Kupfcrschlicker stammte und ein Extraktionsmittel vom Hydroxvoxim-Typ in Kerosin als für Kupfer selektives organisches Lösungsmittel verwendete, wurde ein Versuch zum vollen Anreichern von Kupfer im organischen Lösungsmittel zum Herabsetzen des Gehalts an verunreinigenden Kationen im Lösungsmittel und ferner zum Eliminieren von Nebenwirkungen infolge der hohen Kupferkonzentration im Lösungsmittel vorge-

so nommen, indem man eine Fraktion (10 oder 20 Voiumen-%) der Gesamtmenge des organischen Lösungsmittels, das für die Extraktion verwendet wurde, unmittelbar zum Verdünnen des mit Kupfer angereicherten Lösungsmittels heranzog, und zwar unter Umgehen der Extraktionsstufe. Unter vollem Anreichern wird eine Anreicherung ües Lösungsmittels mit der maximal möglichen Kupfermenge verstanden, d. h.

eine Sättigung des Lösungsmittels mit Kupfer,

Tabelle 1 zeigt, wie sich der Kupfergehalt der wässe-

fio rigen Waschlösung ändert, wenn sich der Zustand der Lösungsmittelextraktionsstul'e vom ungesättigten zum gesättigten Zustand bei 10%iger Verdünnung und zum gesättigten Zustand ohne Verdünnung ändert. Tabelle 2 zeigt eine entsprechende Gruppe von Er-

(15 gebnissen bei 20%iger Verdünnung. Es wird die Konzentration des Kupfers in SAC (abgezogene bzw. abgestreifte Ammoniumcarbonatlösung) als Maß für den Grad der Sättigungsanreicherung verwendet.

Tabelle I	l.nsungs-	g/l Cu im	g/l Cn in	g/l Cu in der	mg/1 /n im	keine Sättigung
Versuch	millcl (''■„) /ur	Lösungsmittel	S. A.C.	W;i ,ehe	Lösungsmittel	Sättigung
	Verdünnung					Sättigung
	O	5.16	0,02	0.07	100	Sättigung
1	10	6,96	0,13	0,27	6	Sättigung
2	10	6,80	0,57	4,93	6
3	10	-	1,64	7,9H	-
4	0	8,07	1,31	14,20	—
5
Tabelle 2	Lösungs	g/l Cu im	g/l Cu in	g/l Cu in der	mg/1 Zn im	keine Sättigung
Versuch	mittel (%) /ur	Lösung: mittel	S. A.C.	Wüsche	Lösungsmittel	Sättigung
	Verdünnuni;					Sättigung
	0	7,63	0,13	0.05	37	Sättigung
1	20	8,10	3,09	0.68	16
2	20	8,75	7,61	0.79	12
3	20	9,30	5,93	0,99	42
4

Tabelle 1 zeigt, wie die Konzentrationen an Zink im für Kupfer selektiven organischen Lösungsmittel abnimmt, wenn man Kupfer im Lösungsmittel zu- w sammcn mit einer 10%igen Verdünnung des mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittels maximal anreichert.

Tabelle 2 zeigt, daß die Kupferüberführung in die Waschlösung wirksam durch eine 20%ige Verdünnung .ts des mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittels im Vergleich mit der Kupferüberführung in die Waschlösung im Fall einer 10%igen Lösung abnimmt. Die 20%ige Verdünnung eliminierte in der Praxis auch die Bildung von Teer in der Waschstule. 4c

Durch die vorstehenden Ergebnisse wird folgendes veranschaulicht:

1. Eine hohe Kupferanreicherung im für Kupfer selektiven organischen Lösungsmittel führt zu einer geringen Zinkanreicherung im Lösungsmittel;

eine starke Kupieranreicherung im für Kupfer selektiven organischen Lösungsmittel kann zu einer übermäßigen Überführung von Kupfer in saure Lösungen infolge des Unterschieds zwischen der maximalen spezifischen Anreicherung von etwa 0,27 g/l Cu für 1% Volumen/Volumen Extraklionsmittel unter sauren Bedingungen und etwa 0,30 g/l Cu für ammoniakalische Bedingungen führen;

eine hohe Kupferkonzentration in SAC bedeutet eine volle Anreicherung, und das Zusammenfallen einer hohen Kupferkonzentration in SAC und in der Waschlösung zeigt unzweifelhaft eine volle Anreicherung an;

bei diesen Tests war eine 10%ige Verdünnung nicht ausreichend, um die Kupferkonzentration in der Waschlösung auf einen gewünschten Wert herabzusetzen; jedoch reichte eine 20%ige Verdünnung für diesen Zweck aus.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahre η nach Patentanmeldung P 23 08 221.5 zum Extrahieren von Kupfer aus einer wässerigen ammoniakalischen Auslauglosung, die vom Auslaugen von Kupl'erschlicker herrührt und verunreinigende Kationen enthält, bei dem man die Auslauglösung mit einem für Kupfer selektiven organischen Lösungsmittel in Berührung bringt, das Kupier in die organische Phase aufnimmt und danach das Kupfer aus der organischen Phase in eine wasserige Phase überführt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Konzentration des Kupfers in der organischen Phase unter einen Wert herabsetzt, bei dem eine schlechte Phasenauflrennung unter sauren Bedingungen eintritt, und die organische Phase mit einer verdünnten Säure vor dem Überführen wäscht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kupferkonzentration herabsetzt, indem man frisches für Kupfer selektives organisches Lösungsmittel mit dem mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittel mischt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kupierkonzentration herabsetzt, indem man organisches Lösungsmittel, aus dem zuvor das Kupfer entfernt wurde, mit dem mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittel mischt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine bestimmte Menge Lösungsmittel, aus dem das Kupfer entfernt wurde, vom Ende der Abstreifstufe im Kreislauf zum mit Kupfer angereicherten organischen Lösungsmittel führt, bevor man das mit Kupfer angereicherte Lösungsmittel mit verdünnter Säure wäscht.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Konzentration des Kupfers im organischen Lösungsmittel um 5 bis 20% herabsetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Konzentration des Kupfers im organischen Lösungsmittel um mindestens 10% herabsetzt.

45