DE2809702A1

DE2809702A1 - Gewinnung von metall aus einer loesung durch zementation

Info

Publication number: DE2809702A1
Application number: DE19782809702
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Dr Nissen
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1978-03-07
Filing date: 1978-03-07
Publication date: 1979-09-13
Also published as: US4201573A; DE2809702C2; AU4462379A; CA1107082A

Description

Anlage zum Patentgesuch der- 2 - H 78/18

Klöckner-Humboldt-Deutz Gr/Schie.

Aktiengesellschaft

vom 23.02.1978

gewinnung von Metall aus einer Lösung durch Zementation

Die Erfindung betrifft die Gewinnung von Metall aus einer Lösung durch Zementation in einem mindestens teilweise mit Körpern gefüllten Schwingbehälter und überführung des Zement-Metalles auf pyrometallurgisehern Wege in Metall und Schlacke.

Die Durchführung von Zementationsprozessen in einem mindestens teilweise mit Stücken eines Zementationsmittels gefüllten Schwingbehälter ist beispielsweise aus der DOS 2k 57 660 bekannt.

In dieser Veröffentlichung wird die-Lehre erteilt, zum Ausfällen von Kupferzement aus einer mit Eisenstücken als Pällmitteliversetzten Kupferlösung diese Eisenstücke in einem Schwingreaktor in Schwingungen mit soiher Frequenz und Amplitude zu rütteln, daß die Eisenstücke ständig gegeneinander schlagen, wodurch das an dem .Zementationsmittel in Form eines Überzuges sich niederschlagende Kupfer ständig

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von dem Eisen abgescheuert wird. Hierdurch wird erreicht, daß sich bei unverändert großem Spannungspotential zwischen dem Eisen und der Kupferlösung die Zementation ungehindert rasch vollziehen kann.

Ein ähnliches Verfahren ist mit der DT-PS 26 02 849 bekanntgeworden, wobei sowohl der Laugenprozeß als auch der Fällungsprozeß gleichzeitig in ein und demselben Reaktionsgefäß vorgenommen werden.

Darin heißt es, daß bei dem Verfahren als Schwingkörper beispielsweise Roheisengranalien, Stanzabfälle und andere Körper wie Gußbruch, Masseln oder auch Luppen (Rohprodukte des REN-Verfahrens) hervorragend geeignet sind und optimale Resultate erbringen.

Bei den bekannten Zementationsverfahren wurde bisher, beispielsweise mit dem bekannten GLPP-Ver fahren (^Grinding, Leaching Precipitating, Flo-tating; Mahlen, Laugen, Fällen, Flotieren) das nach dem Flotieren gewonnene relativ reine Zementmetall üblicherweise einem pyrometallurgischen Schmelzprozess unterzogen.

Dabei wurde das Zementat vorzugsweise unter reduzierenden

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Bedingungen eingeschmolzen, während das Zementationsmittel wie z. B. Pe oder Zn unter Zusatz von Schlackenbildnern wie beispielsweise Sand, Kalkstein etc. in eine Schlackenphase überführt wurde.

Solche Schlacken enthalten jedoch in den meisten Fällen noch Restgehalte an Wertmetall z. B. vom Zementat. Diese Schlacken wurden bisher überwiegend verhaldet, oder nach kostenträehtiaer Zerkleinerung und Aufmahlung aufbereitet, teils auf naßmetallurgischem Wege, teils durch pyrometallurgische Prozessierung. Dabei mußten im Falle der Verhaldung erhebliche Verluste an Restmetall oder im Falle der Aufarbeitung beträchtliche zusätzliche Kosten als Nachteil in Kauf genommen werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Verluste an in der Schlacke verbleibenden Restgehalten von Metall, welche im allgemeinen zwischen 3 und 4 % betragen, zu vermeiden, und/oder die zusätzlichen Kosten und den Aufwand für die Zerkleinerung, Aufmahlung sowie Aufschließung der Schlacke zu vermindern.

Die Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch erreicht, daß mindestens ein erheblicher Teil der Schlacke in

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stückiger Form in den Zementationsprozess zurückgeführt wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die zur Füllung des Schwingbehälters verwendeten Körper mindestens teilweise aus Schlackenstücken bestehen.

Die erfindungsgemäße Rezirkulation der Schlacke in stückiger Form, vorzugsweise als Granulat in den naßmetallurgischen Teilschritt des aus einem naßmetallurgischen Teil und einem pyrometallurgischen Teil bestehenden Gesamtprozeßes erbringt folgende Vorteile:

1. Eine annähernd kostenlose Gewinnung des oxydischen Wert-Metallgehaltes der Schlacke mit beispielsweise 3 bis k % Wertmetall durch gleichzeitige Zerkleinerung, Laugung und sofort anschließende Zementation.

2. Eine gleichzeitige Neutralisation des beispielsweise bei Grubenabwässern häufig auftretenden überschüßigen Säureeinhaltes und dadurch bedingt eine Verringerung des Verbrauchs an Zementationsmittel.

Beispielsweise wird bei Kupferzementation auf diese Weise der

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Eisenverbrauch erheblich reduziert.

3. Hoher Silikatanteil der Schlacke verursacht eine zusätzliche Aktivierung von metallischen Zementtationsmitteln, wie z.B. im Falle von Auto-Shredder-Schrott, indem durch intensive Abrasionswirkung Passivschichten oxydischer Art oder Lackschichten entfernt werden und dadurch sowohl das elektrochemische Potential als auch das Konzentrationsgefälle in seiner vollen Wirksamkeit erhalten bleiben.

4. Unlösliche Silikate werden zum großen Teil im Kreislauf geführt, so daß für den reduzierenden pyrometallurgischen Prozeß geringere Zugabemengen an Zuschlagstoffen benötigt werden,

Das erfindungsgemäße Schlackenrezikulationsverfahren kann für alle Prozesse angewendet werden, bei welchen in einem Zementationsprozeß im Schwingreaktor unter Agitionswirkung mittels eines Zementationsmittels Metall-Zementate wie beispielsweise Cu, Ni, Cd etc. gewonnen werden, welche nachfolgend einem pyrometallurgischen Schmelzverfahren unterzogen werden.

Mit der Erfindung erfolgt die Rückführung der bei dem Schmelzprozeß entstehenden Schlacken sowie gegebenenfalls auch von Krätzen in den Schwingreaktor ohne vorhergehende Aufmahlung.

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Denn die im Schwingreaktor vorhandenen stückigen Zementationsmittel und/oder Mahl- und Agitationskörper bewirken zusammen mit der eingebrachten stückigen Schlacke eine verstärkte Agitations- und Mahlwirkung, und begünstigen damit die Lösungs- und Zementationsvorgänge. Hierbei gehen die in der Schlacke noch enthaltenen Wertmetallanteile in Lösung und werden durch das Zementationsmittel sofort wieder zementiert.

Bei Krätzen, die neben oxydischen Bestandteilen auch metallische Bestandteile des Zementationsmittels enthalten, werden die oxydischen Bestandteile durch überschüssiges Lösungsmittel, wie beispielsweise H₂SO^, HCL oder NH^OH chemisch gelöst, während die metallischen Bestandteile zur Zementation selbst beitragen.

Auf diese Weise wird die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses in doppelter Hinsicht verbessert, einerseits durch den Wegfall der Schlackennachbehandlung durch Mahlen sowie naß- respektive pyrometallurgische Nachprossierung, andererseits durch die Beschleunigung des Zementationsprozesses selbst infolge des die Geschwindigkeit des Zementationsprozesses beschleunigenden Einflusses der Schlacke, wie dies weiter oben beschrieben wurde.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispieles, welches gleichzeitig in Form eines Verfahrensstammbaumes in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.

Wie hieraus zu erkennen ist, fallen in einem Grubenbetrieb 5000 nr/d an Grubenwasser an. Dieses enthält durchschnittlich l/g/l. Kupfer in Lösung sowie 4 g/l. Eisen - 2 Ionen und 1,5 g/l. Eisen - 3 Ionen. Der Säuregrad beträgt pH = 3.

Dieses Grubenwasser wird einem Schwingbehälter aufgegeben, in welchem sich gleichzeitig eine Agitationskörperfüllung von ca. 70 % des Reaktorvolumens an Eisenschrott befindet.

Die Gesamtmenge des Schrottverbrauches beträgt 7500 kg/d. Der Schwingbehälter trägt ein Kupferzementat aus, welches über 90 % metallisches Kupfer enthält, im Durchschnitt annäherend 95 %· Die pro Tag gefällte Kupfermenge beträgt 5530 kg. Das Kupferzementat wird mit der ablaufenden Trübe einem Eindicker aufgegeben, welcher den Flüssigkeitsgehalt des Schlammes auf annähernd70 % eindickt. Der eingedickte Schlamm wird einem Filter zur weiteren Entwässerung aufgegeben. Dieses trägt einerseits einen Filterkuchen und andererseits eine entkupferte Flüssigkeit aus.

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Die entkupferte Flüssigkeit enthält 5 mg/1. Kupfer und insgesamt in Lösung befindliche Eisenionen 6_t6 g/l. Der Kupferkuchen wird anschließend brikettiert und einem Schmelzaggregat aufgegeben, worin unter vorzugsweise reduzierenden Bedingungen einerseits Kupfer und andererseits Schlacke erschmolzen werden. Das schmelzflussige Kupfer wird anschließend zu Rohkupferbarren vergossen, während die Schlacke durch Einleiten in ein Wasserbad granuliert wird.

Der Anfall an Schlacke beträgt 730 kg/d, der Gehalt an metallischem Kupfer dieser Schlacke liegt zwischen 3 % und 4 %,

Die granulierte Schlacke wird mittels einer Transporteinrichtung in den Schwingbehälter zurückgeführt.

Wie bereits gesagt, ist dieses Schlackenrezirkulationsverfahren für alle ähnlichen Prozesse anwendbar, bei welchen durch einen Zementationsprozeß im Schwingreaktor mittels eines Zementationsmittels Zementate wie beispielsweise Kupfer, Nickel Cadmium und andere ausgeschieden und anschließend einem pyrometallogischen Schmelzverfahren unterzogen werden. Der Vorteil des Verfahrens liegt, wie ebenfalls bereits gesagt,

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darin, daß eine Aufmahlung der Schlacke entfällt, da das Zementationsmittel im Schwingreaktor für eine genügende Mahlwirkung sorgt. Die in der Schlacke enthaltenen Wertmetalle werden dabei durch Laugung in Lösung gebracht und anschließend zementiert. Wenn Schlacke oder Krätze neben oxydischen Bestandteilen auch metallische Bestandteile des Zementationsmittels und/oder des zu zementierenden Metalles enthält, werden die oxydischen Bestandteile vorzugsweise in Lösung gebracht, während die metallischen Bestandteile selbst zur Zementation als Zementationsmittel beitragen. Dies alles wird mit der Erfindung praktisch nebenbei ohne Entstehung besonderer Kosten erreicht.

Alle derartigen Prozesse fallen unter die Erfindung, sofern sie einem der geltenden Patentansprüche genügen.

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Claims

28Q9702 KHD H 78/18 Patentansprüche

1. Gewinnung von Metall aus einer Lösung durch Zementation in einem mindestens teilweise mit Körpern gefüllten Schwingbehälter und Überführung des Zement-Metalles auf pyrometallurgischem Wege in Metall und Schlacke, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein erheblicher Teil der Schlacke in stückiger Form in den Zemenizfcionsprozeß zurückgeführt wird.

2. Gewinnung von Metall nach Anspruch l_s dadurch gekenn·= zeichnet, daß die zur Füllung des Schwingbehälters verwendeten Körper mindestens teilweise aus Schlackenstücken bestehen.

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ORIGINAL INSPECTED