[go: up one dir, main page]

WO2011147867A1 - Reacteur hydrometallurgique - Google Patents

Reacteur hydrometallurgique Download PDF

Info

Publication number
WO2011147867A1
WO2011147867A1 PCT/EP2011/058551 EP2011058551W WO2011147867A1 WO 2011147867 A1 WO2011147867 A1 WO 2011147867A1 EP 2011058551 W EP2011058551 W EP 2011058551W WO 2011147867 A1 WO2011147867 A1 WO 2011147867A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aqueous phase
metal
oxidation state
hydrometallurgical
state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/058551
Other languages
English (en)
Inventor
Edmond Twite Kabamba
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GROUPE FORREST INTERNATIONAL SA
FORREST GEORGE ARTHUR
Original Assignee
GROUPE FORREST INTERNATIONAL SA
FORREST GEORGE ARTHUR
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GROUPE FORREST INTERNATIONAL SA, FORREST GEORGE ARTHUR filed Critical GROUPE FORREST INTERNATIONAL SA
Publication of WO2011147867A1 publication Critical patent/WO2011147867A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to ZA2012/09005A priority Critical patent/ZA201209005B/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/02—Apparatus therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B15/00—Obtaining copper
    • C22B15/0063—Hydrometallurgy
    • C22B15/0084—Treating solutions
    • C22B15/0089—Treating solutions by chemical methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B15/00—Obtaining copper
    • C22B15/0063—Hydrometallurgy
    • C22B15/0084—Treating solutions
    • C22B15/0089—Treating solutions by chemical methods
    • C22B15/0091—Treating solutions by chemical methods by cementation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B15/00—Obtaining copper
    • C22B15/0063—Hydrometallurgy
    • C22B15/0084—Treating solutions
    • C22B15/0089—Treating solutions by chemical methods
    • C22B15/0093—Treating solutions by chemical methods by gases, e.g. hydrogen or hydrogen sulfide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
    • C22B23/04—Obtaining nickel or cobalt by wet processes
    • C22B23/0453—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B23/0461—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by chemical methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
    • C22B23/04—Obtaining nickel or cobalt by wet processes
    • C22B23/0453—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B23/0461—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by chemical methods
    • C22B23/0469—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by chemical methods by chemical substitution, e.g. by cementation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
    • C22B23/04—Obtaining nickel or cobalt by wet processes
    • C22B23/0476—Separation of nickel from cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B3/44—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by chemical processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B3/44—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by chemical processes
    • C22B3/46—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by chemical processes by substitution, e.g. by cementation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the invention relates to a hydrometallurgical reactor intended to carry out an extraction of at least a first metal initially present in a first oxidation state in an aqueous phase, and a hydrometallurgical process.
  • the conventional copper-cobalt mixed ore process is a multi-step process that includes, after leaching, solvent extraction (SX) and electrolysis (EW) of the copper, followed by cobalt precipitation.
  • SX solvent extraction
  • EW electrolysis
  • This production requires a very high consumption of electrical energy whereas several mining regions suffer from big problems of supply of the sites with electrical energy.
  • manganese is difficult to remove by conventional methods of chemical precipitation, in particular by liquid-liquid extraction, which is expensive and highly polluting.
  • the conventional methods therefore require investing in SX reagents as well as in an electrical network comprising a transformer rectifier for supplying direct current to the electrolysis room (EW).
  • Oxidized ores generally do not lend themselves to flotation concentration since metal recovery efficiencies do not exceed 70%.
  • the current trend in hydrometallurgy is to subject oxides to direct leaching, with the major disadvantage of handling large volumes of ores.
  • Document AU 484130 of 1976 discloses the recovery of copper from a solution containing copper (Cu) by cementation.
  • Cu is precipitated from a solution containing copper placed in a tank at pH between 1 and 9.
  • the solution is brought into contact with aluminum in the form of massive strips, blocks, ingots, granules or stirring rods. .
  • the process processes solutions containing from 2 to 50 g / l of Cu 2+ or Cu +.
  • the process is preferably carried out under an inert atmosphere of nitrogen or hydrogen.
  • the aluminum is located in a basket through which circulates the copper solution and the basket is set in motion.
  • This document discloses a tank provided with several inputs and outputs and a mechanical stirrer.
  • the gas enters a peripheral tubing and feeds several lateral plungers ending in the bottom of the periphery of the tank to be mixed with the solution to be treated.
  • US 4,275,040 discloses a process for extracting titanium from a circulating medium containing titanium flowing through a column located in a reaction vessel. A gas is introduced from the bottom of the tank into the column to stir its contents (air + vapor). The circulating medium is a leaching medium. Reducing iron powder is fed separately to the gas. This process is essentially discontinuous and the titanium goes from one oxidation state to another by a reduction.
  • US 3,981,966 discloses a method of recovering metals from an acid feed in a hydrometallurgical process. This document does not disclose a hydrometallurgical reactor as such.
  • US Pat. No. 3,685,965 of 1972 discloses a precipitation of manganese or cobalt from a solution of their hydrated hydroxides, oxides or oxides. Oxygen or air is introduced with a reducing agent such as SO 2 or SO 3 in solution. This document does not disclose a hydrometallurgical reactor.
  • WO0056943 shows that it is possible to selectively precipitate iron and manganese in two separate reactors. Such a selection is however not interesting with copper-cobalt ores, given the high co-precipitation of cobalt in the presence of iron.
  • the present invention provides a universal reactor, the first of its kind that can operate continuously in hydrometallurgy and can implement several different processes depending on the uses to be implemented applied conventionally in hydrometallurgy. Therefore, to implement the various extraction methods, we must use and therefore build only one type of reactor that works here on an industrial scale in continuous mode preferably.
  • the invention provides a hydrometallurgical reactor intended to carry out an extraction of at least a first metal initially present in a first oxidation state in an aqueous phase, comprising a reaction vessel, intended to contain the aqueous phase, wherein the first metal is passed from the first oxidation state to a second oxidation state different from the first oxidation state, the transition from the first oxidation state to the second oxidation state causing a state change of the material of the first metal.
  • the hydrometallurgical reactor according to the invention also comprises
  • stirring means arranged to agitate the aqueous phase in the reaction vessel
  • a feed of at least one gas into the reaction vessel comprising diffusion means of said at least one gas arranged to diffuse said at least one gas homogeneously into said liquid phase;
  • the hydrometallurgical reactor according to the invention makes it possible to provide a universal reactor designed to implement different hydrometallurgical processes or parts of metallurgical processes on an industrial scale.
  • the precipitation by oxidation of metals in the aqueous phase such as demanganizing the aqueous sulfuric phases by oxidation by sulfurous air with a precipitation of MnO 2 , or the cementation of the metals in the aqueous phase by a more electronegative metal, more particularly allowing the cementation of cobalt or nickel in aqueous sulfuric phase by aluminum or magnesium metal powder or even an iixiviation of ores.
  • These diffusion means may be for example one or more porous or pierced concentric coils which diffuse the gas or gas mixture in a perfectly homogeneous manner throughout the aqueous phase.
  • Said at least one gas is preferably a mixture of oxidizing gas O2 + S0 2 or air + SO 2 which maintains the oxidizing conditions during continuous operation of the reactor.
  • this reactor is designed exceptionally so that the reactions that take place are continuous. For example, the precipitation in oxidizing medium consumes oxygen and if the intake is not sufficient, the reaction stops.
  • the oxidizing conditions are maintained over time in order to maintain the efficiency of the precipitation reaction.
  • the medium containing SO 2 becomes reducing. It is therefore essential to maintain these oxidative conditions and ensure that dissolved in the
  • the diffusion means may also take the form of porous rods circumferentially rising from the bottom to the top of the reactor and possibly at its center or be circumferential gas permeable membranes and / or central, provided that they do not disturb the operation agitation when present.
  • the reactor according to the invention is therefore very fiexibie and uses space more economically knowing that this reactor allows of course an implementation of (continuous) processes on an industrial scale.
  • the hydrometallurgical reactor comprises a mechanical stirring arranged to agitate the aqueous phase in the reaction vessel.
  • the stirring means can be of variable geometry and of different types to regulate the residence time. For example, several turbines may be present, placed at several levels.
  • the tank is further equipped with one or more baffles that help to work in turbulent flow conditions, thus contributing to optimal agitation.
  • a high operating efficiency can be obtained according to complex hydrometallurgical reaction mechanisms by virtue of the combination of mechanical and pneumatic stirring, making it possible to work in an optimally stirred tank.
  • an effective mixture is obtained by a rotary stirrer and a simultaneous gas injection.
  • This not only makes it possible to provide a very efficient, good quality and marketable extraction of metals on the world market, but also drastically limit losses of metal, for example cobalt, traditionally associated with the copper valorization of copper-cobalt ore.
  • the efficient recovery of the multiple metals present in an ore for example the cobalt-copper ore can be realized in continuous mode.
  • the hydrometallurgical reactor preferably comprises an outlet of a gaseous phase, optionally provided with control means, such as for example a chimney.
  • control means such as for example a chimney.
  • the hydrometallurgical reactor according to the invention advantageously comprises at least one means for controlling at least one parameter chosen from the group consisting of the oxidation-reduction potential (Eh), the temperature, the pH, the gas pressure, the gas flow rate, the liquid flow rate, and the volume of said aqueous phase, which allows efficient regulation and rigorous control of the above parameters.
  • Eh oxidation-reduction potential
  • the hydrometallurgical reactor comprises a heating means.
  • This heating means may comprise a steam supply which is a cheap product, low pollutant and readily available.
  • the direct injection of water vapor into the aqueous phase makes it possible to heat the aqueous phase more efficiently, especially if this heating means is a regularly perforated helical coil placed in the bottom of the reactor.
  • the hydrometallurgical reactor according to the invention further comprises a means of separating the first metal having undergone the change of a first oxidation state and having said second oxidation state (different from the first oxidation state).
  • This means of separation may be a filter or a basket for harvesting the first metal of the aqueous phase, which may be exemplified in the form of an insoluble oxide or hydroxide or in the form of an elemental metal. This separation means makes it easy to harvest said first metal in solid form.
  • the present invention also relates to a hydrometallurgical process, for example designed for the recovery of metal ore (oxidized or sulphured), its concentrate or sulfide roasting ash.
  • the hydrometallurgical process according to the invention comprises feeding an aqueous phase containing at least a first metal to a first oxidation state;
  • a supply of at least one gas for example an oxidant, bringing the aqueous phase into contact with the gas; homogeneously and turbulent a change of state for example by precipitation of at least a first metal by a passage of the first oxidation state to a second oxidation state different from the first oxidation state, for example by oxidation,
  • the present invention allows a low polluting operation for both air and water and can be conducted very selectively.
  • This is obtained by the use of at least one gas, for example an oxidizing gas, for example air, oxygen, nitrogen gas, SO 2 or suitable mixtures such as air or oxygen and nitrogen gas, and air or oxygen and S0 2 .
  • an oxidizing gas for example air, oxygen, nitrogen gas, SO 2 or suitable mixtures such as air or oxygen and nitrogen gas, and air or oxygen and S0 2 .
  • the contact with this at least one gas effects a change of state of the first metal initially present in a first oxidation state in at least one first metal having a second oxidation state different from the first oxidation state.
  • At least one step is operated in continuous mode using a reactor according to the present invention.
  • this makes it possible to work under well controllable conditions, to obtain greater productivity and better quality than with conventional methods.
  • At least one stage is operated in continuous mode using a single reactor according to the present invention which is equipped to perform all or part of one or more hydrometallurgical processes such as precipitation. or carburizing or an Iixiviation for example secondary.
  • hydrometallurgical processes such as precipitation. or carburizing or an Iixiviation for example secondary.
  • These processes can also be carried out successively in a universal reactor.
  • this saves the necessary operating space and reduces the costs.
  • these processes can be carried out in a set of universal reactors according to the invention, arranged in series.
  • the hydrometallurgical process according to the invention further comprises a separation of at least one first extracted metal having the second oxidation state of said at least one first metal having the first oxidation state.
  • the step of changing the state of the material is a change from the solid state to the liquid state, as in the Iixiviation.
  • the state change step is a change from the liquid state to the solid state, as in precipitation or carburizing.
  • the change of state of the liquid state in the solid state according to the invention may advantageously be carried out in the presence of at least one second metal which is more electronegative than the first metal. This is the case, for example, in a cementation.
  • Said at least one second metal more electronegative than the first metal may be at least one metal selected from the group consisting of aluminum, aluminum nitride, magnesium, iron, zinc, etc.
  • said at least one first metal initially having at the first oxidation state is at least one metal selected from the group consisting of copper, nickel, cobalt, silver, gold, manganese, platinum , uranium in the form of oxide, hydroxide, or any other salt soluble in said aqueous phase.
  • Abundant impurities such as iron and manganese are therefore eliminated inexpensively and more efficiently than conventional techniques.
  • an industrial application of metals valorization is carried out, for example the demanganization and the cementation of cobalt and nickel, in continuous process on industrial aqueous phases.
  • the method according to the invention comprises a plurality of successive state change steps of a plurality of first metals present at a first oxidation state to said second oxidation state.
  • said plurality of steps comprises - a cementation, in which said first metal is copper to be cemented, which cements in the presence of a metal powder, for example of pneumatically fed aluminum leading to a copper-depleted aqueous phase,
  • said selective recovery of cobalt is a precipitation, in the presence of an oxidizing gas, of cobalt in solid salt form from said aqueous phase containing cobalt initially in the form of a soluble salt.
  • said selective recovery of cobalt is a cementation of cobalt initially present in the aqueous phase in the form of a salt soluble cobalt metal in the presence of a second metal more electronegative than cobalt pneumatically supplied.
  • the present invention also relates to a use of a hydrometallurgical reactor according to the invention for upgrading a metal ore (oxidized or sulphured), its concentrate or its ashes for roasting sulphides.
  • the invention also relates to an installation comprising a plurality of hydrometallurgical reactors according to the invention.
  • Figure 1 is a diagram of a hydrometallurgical reactor according to the invention.
  • FIG. 2A is a view from above showing a turbine of the hydrometallurgical reactor according to the invention and FIG. 2B is a profile view of this turbine of the hydrometallurgical reactor according to the invention.
  • FIG. 3 is a diagram of a complete hydrometallurgical process according to the invention.
  • Figure 4 is a diagram of a precipitation implemented in the reactor according to the invention.
  • Figure 5 is a diagram of a cementation implemented in the reactor according to the invention.
  • the term "metallic ores” is understood to mean polymetallic ores comprising, inter alia, those of the Shinkolobwe type or deposits of Swampo, Kasompi or Musonoi, polymetallic ores which are poor in uranium and copper ores cobaltifer as among others of the belt of Katanga characterized by the presence of traces of uranium.
  • the term "metal ore” also means oxidized ores, often found on the surface of the deposit and sulphide ores, which are rather present at depth. This metal ore may be an ore that includes U, Cu, Co, Ni, in the presence of traces of noble metals such as Au, Ag and platinoids.
  • the reactor 100 comprises a reaction vessel 1 in which the extraction of at least a first metal initially present in a first oxidation state in an aqueous phase can be carried out.
  • the reaction vessel 1 comprises the aqueous phase and is the seat of the passage from the first metal of the first oxidation state to the second oxidation state.
  • the reaction vessel 1 is connected to a lateral pipe 61 and to a lower pipe 62 and comprises stirring means 10.
  • the lateral pipe 61 serves as the supplying an aqueous phase and the lower pipe 62 serves as an outlet for the aqueous phase or the lower pipe 62 serves as a feed in an aqueous phase and the lateral pipe 61 serves as an outlet for the aqueous phase.
  • the pipe 62 is connected to another lateral pipe 63 provided with a drain valve 7.
  • the reactor further comprises a feed for a gas 2 and an outlet for the latter 16.
  • this output 16 of at least one gas is provided with control means.
  • the gaseous pressure above the aqueous phase in the reaction vessel can be controlled and thus the efficiency of the hydrometallurgical processes improved thanks to an optimal gas pressure in the reaction vessel.
  • the supply of at least one gas feeds said at least one gas, preferably through the bottom of the reactor.
  • the two feeds are oriented in the same direction and the liquid-gas contact time is longer, which increases the chemical conversions in the tank. reaction.
  • the two feeds circulate in countercurrent, which reduces the contact time but increases the diffusion of the gas phase in the aqueous phase.
  • this may be stainless steel or carbon steel electrically insulated from the aqueous phase such as carbon steel, and optionally protected by an antacid resin coating, and all moving and static parts that are present.
  • the dimensions of the tank are a function of the application that one wishes to implement.
  • the vessel is sized with respect to the residence time (t s ) and feed rate of the aqueous phase in the reactor (Qi).
  • the residence time of the liquid in the reactor is given by the relation:
  • V u H u ⁇ D
  • the reactor according to the invention is a universal reactor designed to perform several hydrometallurgical processes
  • the internal diameter D, and the useful height H u of the reactor are determined in a H u / Dj ratio which makes it possible to achieve the necessary residence time and better gas absorption for complete completion of the extraction reaction, while adapting to the hydrometallurgical process.
  • the thickness of the vessel is also a function of H u and D, and is preferably determined on the basis of mechanical engineering calculations to ensure its good performance.
  • the thickness of the tank is, for example without being limited thereto, between 2 and 10 mm.
  • the bottom of the reactor and its lid 21 may be in the form of hemispherical caps to complete the mechanical strength of the assembly.
  • the height H s of the caps can be determined during the mechanical construction of the reactor.
  • the bottom may be removable to facilitate the establishment of the various mechanisms and diffusers, for example coils in the reactor chamber which may include, if necessary, a stop-point for alignment of the axis of rotation.
  • the lower part of the reactor can be thermally insulated, for example but not limited by this example, over the entire height H u with thermal insulation 18 such as rockwool wrapped with aluminum foil.
  • the reaction vessel is thus provided with stirring means for agitating and homogenizing the aqueous phase contained therein wherein the passage of the first metal from the first oxidation state to the second oxidation state occurs.
  • the stirring means comprise a rotary agitator mounted on a shaft to which a motor 22 prints a rotational movement and consists of blades of optimized number, shape and inclination.
  • the mechanical mixing device comprises a support and guide system 14 of the axis of rotation 23 and a rotation system of the axis of rotation of the turbines 20.
  • a powerful stirring is created in the reactor 100, for example, by turbines 10 of width d, each comprising six blades inclined at 45 ° on the horizontal (see Figures 2A and 2B). Indeed, the turbine with six blades induces a better dispersion of the gases in the liquid phase.
  • the stirrer comprises two turbines 10, for example when 1 ⁇ H u / D, ⁇ 1, 8.
  • the blades are retro-oriented so that the downward axial flow is along the axis and the upward flow along the wall.
  • the intense agitation also annihilates the diffusion phenomena of the chemical species in the aqueous phase towards the reaction interface of the liquid-gas phases.
  • the presence of the precipitated solid products and the agitation of the mechanical element amplifies the nucleation phenomenon. We see then to a secondary nucleation in place of a spontaneous nucleation slow and difficult to reach because requiring more internal energy.
  • the agitator is driven by a rotation speed "n" which imposes a turbulent flow in the liquid.
  • "n" is between 50 and 200 rpm.
  • the tank is equipped with several counter-blades, vortex or baffles 11 of width ⁇ according to the condition: 0.05 ⁇ / D, ⁇ 0.12, to avoid entrainment of the liquid mass in the vessel by the rotational movement of the agitator.
  • These vertical baffles can be arranged equidistantly on the circumference of the tank.
  • the number of baffles is 4 for D, ⁇ 6m and 6 for D [> 6m.
  • six baffles are installed and serve at the same time as fixing support for supplying the at least one gas, as described below. The agitator thus transforms the mechanical energy supplied into the kinetic energy of the liquid.
  • a gas is injected into the aqueous phase at the same time and the stirring means contributes to improving the dispersion of the gas bubbles in the liquid.
  • the supply of at least one gas is connected to at least one porous or pierced coil 91, 92, for example a surface coil distributed over the upper section.
  • the supply of at least one gas may also contain several, preferably two, porous or pierced coils, for example at least two coils which are concentric.
  • the diameter of the gas injection ports is between 2 and 4 mm to ensure the generation of gas microbubbles.
  • the coils 91, 92 are supplied with gas mixture at a pressure "P g " from the last spiral in the bottom of the reactor.
  • P 0 is equal to one atmosphere and P g is set according to: 1 ⁇ P g / P m in ⁇ 3.5.
  • the coils can be in two half-coils to facilitate their placement and spaced a distance of 0.2 ⁇ d sp / Dj ⁇ 0.25.
  • the coil 91 is fixed in the reactor on the baffles and the coil 92 is fixed on the coil 91.
  • the reactor according to the invention comprises at least one control means, for example, located in a measuring zone of at least one parameter constituted by the oxidation-reduction potential (Eh), the temperature, the pH, the gas pressure , the gas flow rate, the liquid flow rate, and the volume of the aqueous phase.
  • the reactor comprises a suitable system 13 for measuring the pressures and the (adjustable) flow rates of the gases, for example by suitable probes, as well as a level measurement probe 15.
  • the reactor comprises a feed of a basic or acidic aqueous solution or suspension, for example of lime or magnesia, connected to a non-illustrated preparation and pumping installation with adjustable flow rate.
  • the feed then comprises a plane spiral 8 half-moon positioned above the upper turbine 10 on either side of the axis of rotation.
  • the pipe is perforated downwards on its lower semicircle and over its entire spiral length to feed the solution or suspension uniformly in the reaction zone by internal pumping through the turbine.
  • the reactor 100 also comprises a heating element
  • the reaction vessel 17 which may be added to the reaction vessel, for example a steam supply 3.
  • a boiler for generating steam is also provided.
  • the steam necessary for heating the aqueous phase is fed by a hemispherical cap spiral placed in the bottom of the tank and fixed on the curved baffles. This spiral regularly perforated over the entire circumference of the pipe and over its entire length is located in the feeding zone of the aqueous phases. The aqueous phase is thus heated before entering the reaction zone.
  • the spiral is sized to provide the amount of steam needed.
  • the high-pressure steam is preferably very hot, for example, it has a temperature of 200 to 300 ° C.
  • the weir is the lateral tubular 61 and emerges from the tank, for example 25 cm from the lower flange, in a triangular shape, to supply the discharge zone.
  • Weir 61 may have a height of 30 cm.
  • a space over a certain height for example 50 cm, which can accommodate a hydraulic seal so that the gases do not escape through the spillway 61, but by the chimney 16 arranged in the upper cap, having passed through the entire height of the aqueous phase.
  • the aqueous phase opens into the overflow zone 51 and is evacuated by the weir 61, while the gas accumulates in the discharge zone before discharging through the stack 16.
  • the aqueous phase arrives in the overflow zone 51 and discharges out of the reactor through the weir 61.
  • the reactor also comprises a separation means 5, for example a filter for collecting the first metal of the aqueous phase in the form of an oxide or hydroxide which is not soluble or which has said second oxidation state.
  • a separation means 5 for example a filter for collecting the first metal of the aqueous phase in the form of an oxide or hydroxide which is not soluble or which has said second oxidation state.
  • the reactor according to the invention also comprises conventional elements that support its operation, such as, for example, a station for producing or storing S0 2 (liquid or gaseous), an air compressor, a system mixing and analyzing (S0 2 ) gases before injection into the reactor, and a monitor for reading measurements and regulation.
  • the reactor may also comprise a reservoir, for example an upstream or downstream reservoir, of an aqueous phase or of a buffer solution as well as a pumping installation and measurement of (adjustable) flow rates.
  • the reactor is also equipped with at least one windbox, for example a pair of windboxes.
  • the coils can be replaced according to the invention by a porous diffuser or membranes (a central and one or more circumferential to allow an optimal diffusion of the gas.
  • applications carrier gas with a metal or oxidizing gas
  • the most appropriate means of diffusion will be chosen.
  • the reactor according to the invention is also equipped with a retaining structure.
  • This structure may consist of sections of iron beam assembled by bolting on the vertical and horizontal faces of the beams and reinforced by flat iron braces mounted in a triangle.
  • a square section retaining structure of 442 cm internal side and 522 cm outer side will be adopted for beams of 40 cm.
  • the fixing plates of different parts of the reactor will lay on horizontal beams of the structure, also in 40 cm iron. These beams placed on corners, are also fixed in the structure by bolting.
  • An external staircase attached to the structure provides access to the working floor at the top of the reactor.
  • the different fixing trays can also be used as intermediate work floors.
  • the various feeds of the reactants are advantageously made from above through the sealed cover of the reactor 100 to prevent a return of the aqueous phases in the pipes by hydrostatic pressure in case of accidental stop or pressure drop.
  • it can be designed into several subsets so that certain modifications can be made to the design as described above.
  • the present invention relates to a hydrometallurgical process designed for an extraction of at least a first metal present in a first oxidation state in an aqueous phase by passing to a second oxidation state accompanied by a change state of the material from liquid to solid or solid to liquid, by contact with one or more gases.
  • This contact causes a change of state of at least one first metal by a transition from the first oxidation state to a second oxidation state different from the first oxidation state.
  • the first metal can be recovered, in its second oxidation state, which is different from said first oxidation state. Therefore, the exit of the aqueous phase, discharged from the reactor 100 via the pipes 61 or 62, contains at least one first extracted metal having the second oxidation state and therefore another state of the material.
  • the reactor according to the invention is designed to carry out the hydrometallurgical processes according to the invention, its characteristics for a pilot scale operation or on an industrial scale shown in Table 1.
  • the ore rich in copper and cobalt therefore undergoes first of all, as can be seen in FIG. 3, an oxidative leaching for the copper and reducing agent for cobalt 601 from which the aqueous phase containing the copper is separated from the pulp to carry out in a subsequent step 602 a cementation of the copper on the aluminum.
  • the aqueous phase containing the copper also contains iron, manganese, cobalt and magnesium.
  • the copper present in a first oxidation state goes to the second oxidation state (0) in contact with the second more electronegative metal (for example aluminum) and precipitate.
  • the second more electronegative metal for example aluminum
  • Solid copper is thus recovered while the aqueous phase is further treated to precipitate and remove impurities such as iron and manganese by oxidation with a mixture of air and SO 2 .
  • This precipitation step 603 is advantageously carried out in the hydrometallurgical reactor according to the invention. Iron and are recovered in the form of solid oxide or hydroxide while the aqueous phase is further treated to recover the aluminum in step 604. This step comprises neutralization of the aqueous phase with a base to precipitate hydroxide. aluminum, recover it and then calcine it to form alumina.
  • the aqueous phase can then be treated for the recovery of cobalt, either by precipitation 605 or by cementation 610.
  • the aqueous phase is then subjected to oxidation, for example by a gas mixture air / S0 2 which produces cobalt oxide C02O3 from Co (OH) 3 obtained from cobalt sulfate initially present in the aqueous phase.
  • the first metal is cobalt present in the solubilized salt state and goes into the state of non-soluble CO 2 O 3 salt and precipitates.
  • the pH of the aqueous phase is advantageously between 5 and 6, after neutralization by addition of a basic solution or suspension, for example by adding milk of magnesia so as not to pollute the precipitate.
  • the nickel present in the aqueous phase in trace form will not be oxidized before cobalt. If the aqueous phase contains more nickel, it will be necessary to add a preliminary purification step to remove the nickel.
  • the CO 2 O 3 salt is recovered by decantation, filtration, filter press washing and is then calcined and conditioned for its recovery.
  • the aqueous phase advantageously circulates continuously in the hydrometallurgical reactor according to the invention which is stopped only for the recovery of cobalt oxide.
  • the aqueous phase substantially depleted of cobalt is rich in magnesium.
  • High concentration magnesium salts are generally harmful to the environment.
  • This aqueous phase is therefore treated by adding a basic solution or suspension, for example by addition of limestone or milk of lime which allows the precipitation of g (OH) 2 at pH preferably> 10 (606).
  • the solid Mg (OH) 2 present in the +2 oxidation state is recovered and can be reused as a neutralizer in the solution / basic suspension. Otherwise, the g (OH) 2 is rejected separately or simultaneously with the releases of iixiviation.
  • the aqueous phase depleted in magnesium can then be further treated to plump solid discharges or ore in the leaching step 601. Otherwise, the aqueous phase can be treated again in a reactor according to the invention for the recovery of uranium when present (607).
  • the aqueous phase resulting from the precipitation step of aluminum 604 is treated to recover cobalt by cementation 610, the aqueous phase feeds a hydrometallurgical reactor according to the invention which is further fed with aluminum powder, pneumatically in an inert gas.
  • a solution / basic suspension for example milk of magnesia to promote the kinetics of the reaction.
  • the cobalt thus cemented (optionally with aluminum or magnesium) is thus recovered and the aqueous phase is then optionally treated to precipitate aluminum hydroxide 611 before treating the wastewater in step 608.
  • the cobaltic hydroxide precipitated in step 605 can be relixed in the reactor 100 in a sulfuric medium and in the presence of SO2.
  • SO2 is, in this case of relixiviation pure oxide precipitates C02O3.XH2O, as a non-polluting reducing agent for the solution.
  • the cobalt reagents are relixed according to the reactions:
  • the reactor 100 can thus serve as a leaching reactor, for a pulp fed low density.
  • the operation can be conducted under an atmosphere N 2 / S0 2 or air / S0 2 .
  • a residence time ts of the appropriate aqueous phase is, for example, at least 2 hours.
  • the relixed cobalt of step 609 may after cementation 610 to obtain the metallic cobalt in very high purity.
  • Di is determined such that the metal elements remain in suspension in the aqueous phase during the entire cementation process.
  • Di is reduced because the carburizing kinetics can be very large in a homogenized medium.
  • a particular embodiment of reactor 100 is 1 ⁇ H u / D, ⁇ 1, 8, and preferably H u / D,> 2.
  • a residence time t s of the appropriate aqueous phase is at least 2 hours, generally 2 to 3 hours, or at least 3 hours, for example if the iron content is relatively high and a precipitation yield of n greater than 90% is desirable.
  • the waste water is then also treated 608 and neutralized by the limestone (filier) and the lime milk to precipitate Mg (OH) 2 at pH> 10.
  • the clear water can be recycled to the process.
  • the solids if not reused as a neutralizer in another process step, are discharged separately or at the same time as the leaching releases.
  • the hydrometallurgical process comprises a precipitation 400, which can be carried out using a reactor 100 according to the invention, in which a change of state 413 takes place from the liquid state to the solid state of at least one first metal by oxidation to an insoluble oxide or hydroxide.
  • the aqueous phase containing at least a first metal in solution may be a leaching leachate which comprises a metal salt which is soluble in an acidic aqueous phase, or any aqueous phase resulting from a purification step requiring the recovery of a first metal.
  • the aqueous phase resulting from ore leaching and copper cementation can be treated in the hydrometallurgical reactor according to the invention and as an example the composition shown in Table 2.
  • This reactor 100 makes it possible for example to treat ores of the Katangese region, presenting the standard composition.
  • the aqueous phase is thus fed 411 into the reaction vessel 1 by said aqueous phase feed 61, 62 and is brought into contact with at least one gas 412, for example the air / SO 2 oxidizing gas mixture fed to the aqueous phase.
  • the industrial production of certain oxides and hydroxides in the pure state can therefore be designed in the reactor 100 according to the invention by oxidation with an oxidizing mixture, for example an air / S0 2 gas mixture as a function of the pH, as shown in FIG. Table 3.
  • an oxidizing mixture for example an air / S0 2 gas mixture as a function of the pH, as shown in FIG. Table 3.
  • the reactor according to the invention implements the precipitation of Fe and Mn
  • the latter can first be removed from the aqueous phase at pH 3.3 in the form of oxide or ferric hydroxide and MnO 2 , before the oxidative precipitation of cobalt at a higher pH, by the gas mixture air / SO 2 .
  • the precipitation is done according to the reactions:
  • the first metal (iron, manganese or both) then changes from the oxidation state +2 where it is in the form of an acid soluble salt to the higher oxidation state (+3 for iron and +4 for manganese).
  • the neutralization of the aqueous phase can be carried out in lime better settlability and fi nerability of the precipitate
  • the final content of Fe3 + in the aqueous phase will be only of the order of 0.5 mg / l
  • the Al 3+ content can still reach 15 , 52 g / l, which corresponds to 54 g / l of cemented copper.
  • Various precipitations can be carried out in continuous mode by making use of the reactor 100 according to the invention, designed specifically for this purpose.
  • the aqueous phase seat of the reactions, is the continuous medium.
  • the gaseous phase is the dispersed phase in the aqueous phase.
  • it is necessary that the dispersion and the absorption of the gases in the aqueous phase are kinetically favored, which is advantageously obtained in a reactor type fountain column, including a pneumatically agitated column.
  • the liquid-gas stirring and stirring of the aqueous phase are very intense and intimate, located in the turbulent regime. These conditions are achieved by mechanical agitation, particularly suitable according to the invention and by the presence of at least one suitable gas diffusion means such as a perforated or porous coil, a porous diffuser or membranes.
  • the aqueous phase depleted of iron and / or manganese is preferentially treated to precipitate and recover aluminum 405, by neutralization of the aqueous phases.
  • This recovery 405 can be carried out by neutralization with milk of magnesia so as not to pollute the precipitate of Al (OH) 3 , preferably at pH 5.
  • the final content of Al 3+ in the aqueous phase is preferably of the order of 0, 12 mg / l. Cobalt does not precipitate at this pH and by washing sufficiently, the cobalt entrained in the aqueous phase can be recovered 409.
  • This step of recovering solid AI 406 can also be followed by a solid / liquid separation, for example by decantation , clarification and filtration filter press after aging, process by which amorphous and colloidal hydrates precipitated progressively lose water to evolve crystallized forms easy to decant and filter.
  • the precipitate of Al (OH) 3 is then calcined at 900 ° C. ⁇ T ⁇ 1000 ° C., to produce the marketable alumina (Al.sub.2O.sub.3) which is easily re-processable in the aluminum industry.
  • the cobalt can be produced under control of pH by the milk of magnesia in the form of CO 2 O 3 after precipitation in the form of Co (OH) 3 in the +3 (solid) oxidation state 413 in the reactor 100 by the gaseous air mixture. / SO2 at a pH of 5 to 6.5.
  • the cobalt is then recovered by solid / liquid separation 415 and each of the phases can be further processed.
  • the cobalt can also be case-hardened 610 on Al in powder in the reactor 100 at a pH of 6 to 6.5.
  • the wastewater from the process is treated 608 to precipitate Mg (OH) 2 with Ca (OH) 2 at pH> 10, before recirculation at the head of the process or pumping in the basin with solid leaching releases.
  • the hydrometallurgical process comprises a cementation 500 which can be carried out using a reactor 100 according to the invention.
  • a change of state 513 from the solid state liquid state of at least one first metal to a second more electronegative solid carburizing metal takes place.
  • the aqueous phase containing at least a first metal in solution in the aqueous phase, for example in the form of metal cations resulting from a leaching or prior purification step, for example of precipitation, is fed into the reaction vessel 1
  • the aqueous phase is brought into contact with a mixture of gas and second metal fed into the aqueous phase.
  • the carburizing is therefore carried out by reducing the first metal, on the second metal, preferably in the form of powder or elemental metal particles.
  • the first metal is thus cemented using the internal chemical energy of reaction and not the external energy supplied, for example, by a transformer rectifier.
  • the aqueous phase exits the process 514 as an extract, for example by the tubing 61, containing at least a first extracted metal having the second oxidation state (solid).
  • One or more steps 511, 512, 513, 514 of this method can be performed in continuous mode.
  • the solids can be separated from the aqueous phase before the aqueous phase can be further processed as a precipitation or other cementation to extract other first metals.
  • said second metal is aluminum
  • a hydroxide or oxide salt on the surface of the grain of the second metal may form, which leads to the introduction of a ohmic resistance at the reaction interface where the carburizing reaction takes place.
  • This phenomenon introduces a surge of resistance that can shift the carburizing kinetics from a diffusion control to a chemical control, with the consequent inhibition of carburizing.
  • This phenomenon can occur under conditions of cobalt cementation on aluminum at neutral pH where AI (OH) 3 precipitates.
  • Aluminum metal is sometimes passive by an oxide film AI 2 O 3 .
  • the specific surface of the second metal is determined by the size of its grains.
  • a powder having a particle size of between 30 and 100 ⁇ is preferable.
  • the great fineness of the powder also annihilates any contamination of the cement by coating the grains.
  • the supply of the powder of the second metal 512 for example aluminum
  • the aluminum powder is therefore pneumatically transported and fed 512 into the tank 1 of the reactor 100, for example by the bottom in counter-current of the aqueous phase which is fed from above by the tubing 61.
  • the transport gas at the same time serves as a stirring vector for the aqueous phase.
  • the transport gas is nitrogen instead of the air generally used in industry. Nitrogen appears less reactive due to the high stability of the N 2 molecule.
  • the gas flows are calculated to ensure the pneumatic transport of aluminum or magnesium dust.
  • the gas of transport is preferably completely dry to avoid any risk of hydrolysis during transport.
  • the minimum gas flow rate can be determined based on the minimum speed of transport. This speed is a function of the density of the metal transported, the size of the dust, the mass of the dust conveyed per unit volume of the gases.
  • the maximum speed of transport is the limit speed which does not destroy the continuity of the liquid phase.
  • the hydrometallurgical process according to the invention thus comprises, as mentioned above, a copper cementation step which can be carried out in the hydrometallurgical reactor according to the invention.
  • the carburizing takes place on a battery in short circuit.
  • AE ° being much greater than 0.36V
  • the carburizing current is in the area of the diffusion limit current of Cu.
  • the cementation kinetics is then controlled by diffusion and not by the electrochemical reaction.
  • the deposit In the Cu 2+ / AI system the deposit is very rough (botryoidal) with very massive crystals.
  • elevated first metal temperatures and concentrations favor coarse-grained deposits, while low temperatures and low first-metal concentrations favor fine-grained gloss deposits.
  • the carburization temperature for the Cu 2+ / AI pair is 40 to 50 ° C.
  • the treatment of the relatively rich aqueous phases (30 to 40 g / l Cu) makes it possible to limit the volume of the aqueous phases to be conveyed and thus to limit the reactor to an economic size.
  • the aqueous phase having, after the cementation of copper, large volumes of nickel, cobalt and uranium, can then also be treated in the reactor 100 according to the invention.
  • the cobalt can be recovered in the reactor 100 by cementation on Mg powder after adjustment of pH between 6.5 and 7 for example by the milk of magnesia.
  • the temperature is then preferably between 60 and 70 ° C.
  • Gold can also be recovered from the complex aqueous phases of cyanide or thiourea by Zn or Al cementation in a reactor 100 or in a Merril-Crowe workshop.
  • the cementation of copper, cobalt or nickel is preferably followed by solid / liquid separation (S / L 515). The cement thus obtained is dried under a nitrogen atmosphere to avoid surface oxidation.
  • Ni can be, as mentioned above, cemented on Mg powder in the reactor 100 according to the invention operating at a pH of 6.5 to 7, controlled by milk of magnesia.
  • Ni 2+ and Co 2+ contained in the aqueous sulfuric phase are separated by oxidation and selective precipitation of CoOOH by the air / SO 2 gas mixture in the reactor 100, followed by the cementation of Ni 606, the nickel being a little more electropositive than cobalt.
  • Nickel cements to a content such that:
  • a second reactor 100 pushes the co-cementation to eliminate Ni which is collected in a Ni / Co mixed cement. Then, in a third reactor 100, cementation of the remaining cobalt can be continued.
  • Residual Ni can also be removed by other chemical routes before precipitating pure Co.
  • Industrial production of metallic cobalt or metallic nickel in the form of a pure powder by cementation on powdered aluminum metal or on magnesium powdered metal is carried out in the reactor 100 of the invention, the nitrogen gas being the pneumatic stirring vector and transporting the powder of the cementing metal in the reactor.
  • the uranium can be recovered 607 from the aqueous phase by oxidation in the reactor 100 according to the invention with the gas mixture air / SO 2 according to the reaction:
  • the final pH of the aqueous phase is preferably between 2.5 ⁇ pH ⁇ 3.5.
  • the present invention therefore makes it possible to use a hydrometallurgical reactor to recover a metal ore (oxidized or sulphured), its concentrate or its sulphide roasting ash.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Réacteur hydrométallurgique prévu pour réaliser une extraction d'au moins un premier métal initialement présent à un premier état d'oxydation dans une phase aqueuse comportant : une cuve réactionnelle, prévue pour contenir la phase aqueuse, dans laquelle ledit premier métal passe dudit premier état d'oxydation à un deuxième état d'oxydation différent dudit premier état d'oxydation, ledit passage dudit premier état d'oxydation au deuxième état d'oxydation engendrant un changement d'état dudit premier métal; une alimentation en ladite phase aqueuse reliée à ladite cuve réactionnelle; des moyens d'agitation agencés pour agiter ladite phase aqueuse dans ladite cuve réactionnelle; - une alimentation en au moins un gaz dans ladite cuve réactionnelle comprenant des moyens de diffusion; et une sortie en ladite phase aqueuse contentant ledit premier métal extrait présentant ledit deuxième état d'oxydation, ladite sortie étant reliée à ladite cuve réactionnelle, éventuellement munie de moyens de contrôle de vidange.

Description

"REACTEUR HYDROMETALLURGIQUE"
L'invention se rapporte à un réacteur hydrométallurgique prévu pour réaliser une extraction d'au moins un premier métal initialement présent à un premier état d'oxydation dans une phase aqueuse, ainsi qu'à un procédé hydrométallurgique.
Dans la métallurgie extractive des métaux non-ferreux, certains métaux sont élaborés comme sous-produits du traitement métallurgique du métal principal dans le minerai. C'est le cas du cobalt qui est généralement extrait comme sous-produit de la métallurgie du cuivre ou du nickel par voie hydrométallurgique. Le manganèse constitue avec le fer une autre impureté abondante à éliminer.
Le procédé classique de traitement des minerais mixtes cuivre-cobalt est un procédé à plusieurs étapes, qui comprend, après lixiviation, une extraction par solvants (SX) et une électrolyse (EW) du cuivre, suivie d'une précipitation de cobalt. Cette production nécessite une très forte consommation d'énergie électrique alors que plusieurs régions minières souffrent de gros problèmes d'approvisionnement des sites en énergie électrique. En outre, le manganèse est difficilement évacué par des procédés classiques de précipitation chimique, notamment par l'extraction liquide-liquide, laquelle est coûteuse et fort polluante. Comme on le constate donc, les procédés classiques nécessitent donc d'investir dans les réactifs de SX ainsi que dans un réseau électrique comprenant un transfo-redresseur pour fournir du courant continu à la salle d'électrolyse (EW).
Les minerais oxydés se prêtent généralement mal à la concentration par flottation puisque les rendements de récupération des métaux ne dépassent pas 70%. La tendance actuelle en hydrométallurgie est de soumettre les oxydes à une lixiviation directe, avec comme inconvénient majeur, la manipulation de volumes importants des minerais. Le document AU 484130 de 1976 divulgue la récupération du cuivre à partir d'une solution contenant du cuivre (Cu) par cémentation.
Le Cu est précipité à partir d'une solution contenant du cuivre placée dans une cuve à pH entre 1 et 9. La solution est mise en contact avec de l'aluminium sous forme massive de bandes, blocs, lingots, granulés ou tiges sous agitation. Le procédé traite des solutions contenant de 2 à 50 g/l de Cu2+ ou Cu+. Le procédé est de préférence réalisé sous atmosphère inerte d'azote ou d'hydrogène. L'aluminium est situé dans un panier au travers duquel circule la solution de cuivre et le panier est mis en mouvement.
Le document US 5,006,320 de 1991 divulgue un procédé d'oxydation biologique de soufre dans des minerais contenant du soufre.
Ce document divulgue une cuve munie de plusieurs entrées et sorties et d'un agitateur mécanique. Le gaz pénètre dans une tubulure périphérique et alimente plusieurs plongeurs latéraux aboutissant dans le fond de la périphérie de la cuve pour y être mélangé avec la solution à traiter.
Le document US 4,275,040 divulgue un procédé d'extraction de titane à partir d'un milieu circulant contenant du titane circulant au travers d'une colonne située dans une cuve de réaction. Un gaz est introduit par le bas de la cuve dans la colonne pour agiter son contenu (air+vapeur). Le milieu circulant est un milieu de lixiviation. Une poudre de fer réductrice est amenée séparément au gaz. Ce procédé est essentiellement discontinu et le titane passe d'un état d'oxydation à un autre par une réduction.
Le document US 3,981 ,966 divulgue un procédé de récupération de métaux à partir d'une alimentation acide dans un procédé hydrométallurgique. Ce document ne divulgue pas de réacteur hydrométallurgique en tant que tel. Le document US 3,685,965 de 1972 divulgue une précipitation de manganèse ou de cobalt à partir d'une solution de leurs hydroxydes, oxydes ou oxydes hydratés. De l'oxygène ou de l'air est introduit avec un agent réducteur comme du S02 ou du SO3 en solution. Ce document ne divulgue pas de réacteur hydrométaliurgique.
Les procédés hydrométallurgiques sont typiquement effectués dans des immenses salles comprenant des installations encombrantes, ce qui devient de plus en plus coûteux. Il existe donc un besoin, dans l'état de la technique, de fournir un réacteur compact.
Le document WO0056943 montre qu'il est possible de faire une précipitation sélective de fer et de manganèse dans deux réacteurs séparés. Une telle sélection n'est cependant pas intéressante avec des minerais cuivre-cobalt, compte tenu de la forte co-précipitation de cobalt en présence de fer.
Pour pallier ces problèmes électriques et améliorer l'efficacité des procédés existants, il existe donc un besoin de fournir un procédé plus sommaire, plus efficace, plus rentable et moins polluant, ainsi qu'un réacteur adapté et donc très flexible pour mettre en œuvre de tels procédés avantageux.
Par exemple, dans Phydrométallurgie, il existe un besoin de trouver de nouveaux procédés améliorés pour traiter des minerais polymétalliques en récupérant tous les métaux valorisables, même à faible teneur. Ainsi, même les eaux résiduaires peuvent être épurées avec profit avant de les déverser dans l'environnement, par la récupération fatale et lucrative des métaux à faible teneur, comme l'uranium pour tous les minerais cupro-cobaltifères qui présentent des traces d'uranium.
L'invention actuelle procure un réacteur universel, le premier du genre qui puisse opérer en mode continu dans Phydrométallurgie et qui peut mettre en œuvre plusieurs procédés différents en fonction des utilisations à y mettre en œuvre appliquées conventionnellement dans l'hydrométallurgie. Dès lors, pour mettre en œuvre les diverses méthodes d'extraction, il ne faut utiliser et donc construire qu'un seul type de réacteur qui fonctionne ici à l'échelle industrielle en mode continu de préférence.
Pour atteindre ces objectifs, l'invention procure un réacteur hydrométallurgique prévu pour réaliser une extraction d'au moins un premier métal initialement présent à un premier état d'oxydation dans une phase aqueuse, comportant une cuve réactionnelle, prévue pour contenir la phase aqueuse, dans laquelle le premier métal passe du premier état d'oxydation à un deuxième état d'oxydation différent du premier état d'oxydation, le passage du premier état d'oxydation au deuxième état d'oxydation engendrant un changement d'état de la matière du premier métal. Le réacteur hydrométallurgique selon l'invention comprend également
- une alimentation en ladite phase aqueuse reliée à la cuve réactionnelle ;
des moyens d'agitation agencés pour agiter la phase aqueuse dans la cuve réactionnelle ;
une alimentation en au moins un gaz dans la cuve réactionnelle comprenant des moyens de diffusion dudit au moins un gaz agencés pour diffuser ledit au moins un gaz de manière homogène dans ladite phase liquide; et
une sortie en la phase aqueuse contentant le premier métal extrait présentant le deuxième état d'oxydation, la sortie étant reliée à la cuve réactionnelle.
Comme on peut le constater, le réacteur hydrométallurgique selon l'invention permet de fournir un réacteur universel conçu pour mettre en œuvre différents procédés hydrométallurgiques ou parties de procédés métallurgiques à échelle industrielle. A titre d'exemple, on peut mettre en œuvre par exemple la précipitation par oxydation des métaux en phase aqueuse comme la démanganisation des phases aqueuses sulfuriques par oxydation par l'air sulfureux avec une précipitation de Mn02, ou encore la cémentation des métaux en phase aqueuse par un métal plus électronégatif, plus spécialement permettant !a cémentation du cobalt ou du nickel en phase aqueuse sulfurique par l'aluminium ou le magnésium métallique en poudre ou même une iixiviation des minerais. Ces moyens de diffusion peuvent être par exemple un ou plusieurs serpentins poreux ou percés, concentriques qui diffusent le gaz ou mélange de gaz de manière parfaitement homogène dans toute la phase aqueuse. Ledit au moins un gaz est de préférence un mélange de gaz oxydant O2 + S02 ou air + S02 qui maintient les conditions oxydantes lors du fonctionnement continu du réacteur. En effet, ce réacteur est conçu de manière exceptionnelle afin que les réactions qui y prennent place soient continues. Par exemple, la précipitation en milieu oxydant consomme l'oxygène et si l'apport n'est pas suffisant, la réaction s'arrête.
Selon l'invention, puisque les conditions oxydantes sont maintenues au cours du temps afin de maintenir le rendement de la réaction de précipitation. Lorsque la teneur en oxygène est trop faible, le milieu contenant du SO2,, il devient réducteur. Il est donc essentiel de maintenir ces conditions oxydantes et assurer que dissous dans la
Figure imgf000007_0001
phase aqueuse≥ 0,02.
Les moyens de diffusion peuvent également prendre la forme de tiges poreuses se dressant circonférentiellement du bas vers le haut du réacteur et éventuellement en son centre ou être des membranes perméables au gaz circonférentielles et/ou centrale, pour autant qu'elles ne perturbent pas le fonctionnement de l'agitation lorsqu'elle est présente. Le réacteur selon l'invention est donc très fiexibie et utilise l'espace de façon plus économique sachant que ce réacteur permet bien entendu une mise en œuvre de procédés (continus) à l'échelle industrielle. Le réacteur hydrométallurgique comporte une agitation mécanique agencée pour agiter la phase aqueuse dans la cuve réactionnelle. Les moyens d'agitation peuvent être de géométrie variable et de différents types pour réguler le temps de séjour. Par exemple, plusieurs turbines peuvent être présentes, placées à plusieurs niveaux. De préférence la cuve est en plus équipée d'une ou plusieurs chicanes qui aident à travailler dans des conditions de courants turbulents, contribuant ainsi à l'agitation optimale.
Avantageusement, on peut obtenir une grande efficacité de fonctionnement suivant des mécanismes réactionnels complexes d'hydrométallurgie grâce à la combinaison d'agitation mécanique et pneumatique permettant de travailler dans une cuve optimalement agitée. Donc, avantageusement, un mélange efficace est obtenu par un agitateur rotatif et une injection de gaz simultanée. Ceci ne permet pas seulement de fournir une extraction des métaux très efficace, de bonne qualité et commercialisable sur le marché mondial, mais aussi de limiter drastiquement les pertes en métal par exemple en cobalt traditionnellement associé à la valorisation de cuivre du minerai cuivre- cobalt. Ainsi, la valorisation efficace des multiples métaux présents dans un minerai, par exemple le minerai cobalt-cuivre peut être réalisé en mode continu.
Le réacteur hydrométallurgique comporte de préférence une sortie d'une phase gazeuse, éventuellement munie de moyens de contrôle, comme par exemple une cheminée. Dans ce cas, la pression gazeuse au dessus de la phase aqueuse dans la cuve réactionnelle peut être contrôlée et donc l'efficacité des procédés hydrométallurgiques est améliorée grâce à une pression gazeuse optimale dans la cuve réactionnelle.
Le réacteur hydrométallurgique selon l'invention comporte avantageusement au moins un moyen de contrôle d'au moins un paramètre choisi dans le groupe constitué du potentiel d'oxydoréduction (Eh), de la température, du pH, de la pression de gaz, du débit gazeux, du débit liquide, et du volume de ladite phase aqueuse, ce qui permet une régulation efficace et un contrôle rigoureux des paramètres susdits.
Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, le réacteur hydrométallurgique comporte un moyen de chauffage. Ce moyen de chauffage peut comprendre une alimentation de vapeur d'eau qui est un produit bon marché, peu polluant et facilement disponible. L'injection directe de vapeur d'eau dans la phase aqueuse permet de chauffer la phase aqueuse de façon plus efficace, surtout si ce moyen de chauffage est un serpentin hélicoïdal régulièrement perforé placé dans le fond du réacteur.
Avantageusement, le réacteur hydrométallurgique selon l'invention comporte en outre un moyen de séparation du premier métal ayant subi le changement d'un premier état d'oxydation et possédant ledit deuxième état d'oxydation (différent du premier état d'oxydation). Ce moyen de séparation peut être un filtre ou un panier pour récolter le premier métal de la phase aqueuse qui peut être à titre d'exemple sous forme d'oxyde ou hydroxyde non soluble ou sous forme de métal élémentaire. Ce moyen de séparation permet de récolter aisément ledit premier métal sous forme solide.
D'autres formes de réalisation du réacteur hydrométaliurgique selon la présente invention sont mentionnées dans les revendications annexées.
La présente invention se rapporte aussi à un procédé hydrométallurgique, par exemple conçu pour la valorisation de minerai métallique (oxydé ou sulfuré), son concentré ou sa cendre de grillage des sulfures. Le procédé hydrométallurgique selon l'invention comprend une alimentation d'une phase aqueuse contenant au moins un premier métal à un premier état d'oxydation;
- une alimentation d'au moins un gaz, par exemple oxydant avec mise en contact de la phase aqueuse avec le gaz; de manière homogène et turbulenteun changement d'état par exemple par précipitation d'au moins un premier métal par un passage du premier état d'oxydation à un deuxième état d'oxydation différent du premier état d'oxydation , pr exemple par oxydation,
- une sortie de la phase aqueuse contenant au moins ledit premier métal extrait présentant le deuxième état d'oxydation ;
ce procédé hydrométallurgique selon l'invention comprenant au moins une étape fonctionnant de manière continue.
Par ailleurs, l'invention actuelle permet une opération peu polluante aussi bien pour l'air que pour l'eau et peut être conduite de façon très sélective. Ceci est obtenu par l'usage d'au moins un gaz, par exemple d'un gaz oxydant, par exemple de l'air, de l'oxygène, de l'azote gazeux, du SO2 ou des mélanges adéquats comme air ou oxygène et azote gazeux, et air ou oxygène et S02.
Par exemple, si du manganèse est à purifier, Mn02 étant insoluble dans les phases aqueuses sulfuriques en l'absence de réducteur, il est possible d'éliminer le manganèse par oxydation sélective et précipitation de Mn02. Toute la question réside dans la sélection d'un oxydant assez fort et peu coûteux. A ce propos « air sulfureux » (le mélange gazeux air/S02) est industriellement l'oxydant le plus facile à conditionner et le moins onéreux. Le gaz oxydant étant un élément clé pour obtenir un rendement optimal pour la précipitation, ii est essentiel que les moyens de diffusion permettent un maintien des conditions oxydantes et en particulier dissous dans la phase aqueuse≥ 2. Sinon, le SO2 aura pour effet que le milieu deviendra réducteur par rapport aux éléments à précipiter par oxydation, ce qui aurait pour effet d'inhiber la précipitation.
Le contact avec ce au moins un gaz effectue un changement d'état du premier métal initialement présent dans un premier état d'oxydation en au moins un premier métal présentant un deuxième état d'oxydation différent du premier état d'oxydation.
Dans une forme de réalisation avantageuse selon l'invention, au moins une étape est opérée en mode continu faisant usage d'un réacteur selon l'invention actuelle. Avantageusement, ceci permet de travailler dans des conditions bien contrôlables, d'obtenir une plus grande productivité et meilleure qualité qu'avec les procédés classiques.
Dans une forme de réalisation avantageuse selon l'invention, au moins une étape est opérée en mode continu faisant usage d'un seul réacteur selon l'invention actuelle qui est équipé pour en effectuer tout ou en partie un ou plusieurs procédés hydrométallurgique comme la précipitation ou la cémentation ou encore une Iixiviation par exemple secondaire. Ces procédés peuvent être également effectués successivement dans un réacteur universel. Avantageusement, ceci économise l'espace nécessaire de fonctionnement et en réduit les frais. Dans une variante, ces procédés peuvent être réalisés dans un ensemble de réacteurs universels selon l'invention, disposés en série.
Avantageusement, le procédé hydrométallurgique selon l'invention comprend en outre une séparation d'au moins un premier métal extrait présentant le deuxième état d'oxydation dudit au moins un premier métal présentant le premier état d'oxydation.
Avantageusement, l'étape de changement d'état de la matière est un changement de l'état solide à l'état liquide, comme dans la Iixiviation.
Avantageusement, l'étape de changement d'état est un changement de l'état liquide à l'état solide, comme dans la précipitation ou la cémentation. Le changement d'état de l'état liquide à l'état solide selon l'invention peut avantageusement être effectué en présence d'au moins un deuxième métal plus électronégatif que le premier métal. Ceci est le cas, par exemple, dans une cémentation. Ledit au moins un deuxième métal plus électronégatif que le premier métal peut être au moins un métal choisi dans le groupe constitué de l'aluminium, du nitrure d'aluminium, du magnésium, du fer, du zinc, etc.
Avantageusement, ledit au moins un premier métal initialement présentant au premier état d'oxydation est au moins un métal choisi dans le groupe constitué du cuivre, du nickel, du cobalt, de l'argent, de l'or, du manganèse, du platine, de l'uranium sous forme d'oxyde, d'hydroxyde, ou tout autre sel so!uble dans ladite phase aqueuse. Les impuretés abondantes comme le fer et le manganèse sont donc éliminées de manière peu coûteuse et plus efficace par rapport aux techniques classiques. En fait, c'est la première fois qu'une application industrielle de valorisation de métaux est effectuée, par exemple la démanganisation et la cémentation du cobalt et du nickel, en processus continu sur des phases aqueuses industrielles.
Avantageusement, le procédé selon l'invention comprend une pluralité d'étapes de changement d'état successives d'une pluralité de premiers métaux présents à un premier état d'oxydation vers ledit deuxième état d'oxydation.
De préférence, ladite pluralité d'étapes comprend - une cémentation, dans laquelle ledit premier métal est du cuivre à cémenter, qui cémente en présence d'une poudre métallique, par exemple d'aluminium alimentée pneumatiquement conduisant à une phase aqueuse appauvrie en cuivre,
une précipitation, à partir de ladite phase aqueuse appauvrie en cuivre, du fer et/ou du manganèse initialement en solution qui précipite en présence d'un gaz oxydant, conduisant à une phase aqueuse appauvrie en cuivre, en fer et/ou en manganèse,
une précipitation à partir de ladite phase aqueuse appauvrie en cuivre, en fer et/ou en manganèse, de l'aluminium, initialement présent en solution, qui précipite en présence d'une base, conduisant à une phase aqueuse appauvrie en cuivre, en fer et/ou en manganèse, en aluminium ; et
une récupération sélective du cobalt sous forme solide à partir de ladite phase aqueuse appauvrie en cuivre, en fer et/ou en manganèse, en aluminium.
Dans une forme de réalisation, ladite récupération sélective du cobalt est une précipitation, en présence d'un gaz oxydant, du cobalt sous forme de sel solide à partir de ladite phase aqueuse contenant le cobalt initialement sou forme d'un sel soluble.
Dans une variante selon l'invention, ladite récupération sélective de cobalt est une cémentation du cobalt initialement présent dans la phase aqueuse sous la forme d'un sel soluble en cobalt métallique en présence d'un deuxième métal plus électronégatif que le cobalt alimenté pneumatiquement.
D'autres formes de réalisation du procédé hydrométallurgique selon la présente invention sont indiquées dans les revendications annexées.
La présente invention se rapporte aussi à une utilisation d'un réacteur hydrométallurgique selon l'invention pour valoriser un minerai métallique (oxydé ou sulfuré), son concentré ou son cendre de grillage des sulfures.
D'autres formes de réalisation de l'utilisation d'un réacteur hydrométallurgique selon la présente invention sont indiquées dans les revendications annexées.
L'invention se rapporte également à une installation comprenant une pluralité de réacteurs hydrométallurgiques selon l'invention.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et en faisant référence aux dessins. La figure 1 est un schéma d'un réacteur hydrométallurgique selon l'invention.
La figure 2A est une vue d'en haut représentant une turbine du réacteur hydrométallurgique selon l'invention et la figure 2B est une vue de profil de cette turbine du réacteur hydrométaliurgique selon l'invention.
La figure 3 est un diagramme d'un procédé hydrométallurgique complet selon l'invention.
La figure 4 est un diagramme d'une précipitation mise en œuvre dans le réacteur selon l'invention.
La figure 5 est un diagramme d'une cémentation mise en oeuvre dans le réacteur selon l'invention.
Sur les figures, les éléments identiques ou analogues portent les mêmes références.
Par le terme « minerai métallique », on entend, au sens de l'invention des minerais polymétalliques, comprenant entre autres ceux du type Shinkolobwe ou des gisements de Swampo, Kasompi, ou Musonoi, des minerais polymétalliques pauvres en uranium et des minerais cupro-cobaltifère comme entre autres de la ceinture du Katanga caractérisés par la présence des traces d'uranium. Par le terme « minerai métallique », on entend aussi, au sens de l'invention, des minerais oxydés, se trouvant souvent en surface du gisement et des minerais sulfurés, plutôt présents en profondeur. Ce minerai métallique peut être un minerai qui comprend U, Cu, Co, Ni, en présence de traces des métaux nobles comme Au, Ag et de platinoïdes.
Comme on peut le voir à la figure 1, le réacteur 100 comporte une cuve réactionnelle 1 dans laquelle l'extraction d'au moins un premier métal initialement présent à un premier état d'oxydation dans une phase aqueuse peut être mise en oeuvre. La cuve réactionnelle 1 comprend la phase aqueuse et est (e siège du passage du premier métal du premier état d'oxydation au deuxième état d'oxydation. La cuve réactionnelle 1 est connectée à une tubulure latérale 61 et à une tubulure inférieure 62 et comprend des moyens d'agitation 10. En fonction du procédé que l'on souhaite mettre en œuvre dans le réacteur 100, la tubulure latérale 61 sert d'alimentation en une phase aqueuse et la tubulure inférieure 62 sert de sortie à la phase aqueuse ou bien la tubulure inférieure 62 sert d'alimentation en une phase aqueuse et la tubulure latérale 61 sert de sortie à la phase aqueuse. Dans la forme de réaction illustrée, la tubulure 62 est raccordée à une autre tubulure latérale 63 munie d'une vanne de vidange 7. Le réacteur comprend en outre une alimentation pour un gaz 2 ainsi qu'une sortie pour celui-ci 16. Eventuellement cette sortie 16 d'au moins un gaz est munie de moyens de contrôle. Dans ce cas, la pression gazeuse au dessus de la phase aqueuse dans la cuve réactionnelle peut être contrôlée et donc l'efficacité des procédés hydrométallurgiques améliorée grâce à une pression gazeuse optimale dans la cuve réactionnelle. L'alimentation d'au moins un gaz alimente ledit au moins un gaz, de préférence par le fond du réacteur. Ainsi, quand l'alimentation de la phase aqueuse est reliée à la cuve réactionnelle par le fond, les deux alimentations sont orientées dans le même sens et le temps de contact liquide-gaz est plus long, ce qui augmente les conversions chimiques dans la cuve réactionnelle. En revanche, quand l'alimentation de la phase aqueuse est reliée à la cuve réactionnelle par le haut, les deux alimentations circulent à contre-courant, ce qui réduit le temps de contact mais augmente la diffusion de la phase gazeuse dans la phase aqueuse.
En fonction des réactions à mettre en œuvre dans la cuve réactionnelle, celle-ci peut être en acier inoxydable ou acier au carbone isolé électriquement de la phase aqueuse comme en acier au carbone, et éventuellement protégée par un revêtement en résine anti-acide, ainsi que toutes les parties mobiles et statiques qui y sont présentes. Les dimensions de la cuve sont une fonction de l'application que l'on souhaite mettre en oeuvre. Pour un fonctionnement continu du réacteur, la cuve est dimensionnée par rapport au temps de séjour (ts) et au débit d'alimentation de ia phase aqueuse dans le réacteur (Qi). Le temps de séjour du liquide dans le réacteur est donné par la relation :
ts = VU/Q| avec Vu le volume utile du réacteur et Qi le débit d'alimentation de phase aqueuse dans le réacteur
Vu = Hu^D|24 avec D, le diamètre interne de la cuve.
Comme le réacteur selon l'invention est un réacteur universel conçu pour effectuer plusieurs processus hydrométallurgiques, le diamètre interne D, et la hauteur utile Hu du réacteur sont déterminés dans un rapport Hu / Dj qui permet de réaliser le temps de séjour nécessaire et une meilleure absorption de gaz pour l'accomplissement total de la réaction d'extraction, tout en s'adaptant au processus hydrométallurgiques.
L'épaisseur de la cuve est aussi une fonction de Hu et D, et est préférentiellement déterminée sur base des calculs de construction mécanique pour assurer sa bonne tenue. L'épaisseur de la cuve est, par exemple sans toutefois y être limitée, entre 2 et 10 mm.
Le fond du réacteur et son couvercle 21 peuvent être sous forme de calottes hémisphériques pour compléter la tenue mécanique de l'ensemble. La hauteur Hs des calottes peut être déterminée lors de la construction mécanique du réacteur. Le fond peut être amovible pour faciliter la mise en place des différents mécanismes et diffuseurs, par exemple des serpentins dans l'enceinte du réacteur qui peut comprendre, si nécessaire, un point-buttoir d'alignement de l'axe de rotation.
Dans une forme de réalisation préférentielle selon l'invention, la partie inférieure du réacteur peut être thermiquement isolée, par exemple mais pas limité par cet exemple, sur toute la hauteur Hu avec une isolation thermique 18 comme la laine de roche enveloppée d'une feuille d'aluminium. La cuve réactionnelle est donc munie de moyens d'agitation, permettant d'agiter et d'homogénéiser la phase aqueuse qui y est contenue dans laquelle le passage du premier métal du premier état d'oxydation au deuxième état d'oxydation se produit. Les moyens d'agitation comprennent agitateur rotatif monté sur un arbre auquel un moteur 22 imprime un mouvement de rotation et constitué des pales en nombre, forme et inclinaison optimalisés. Le dispositif mécanique de mélange comprend un système de support et de guide 14 de l'axe de rotation 23 et un système de roulement de l'axe de rotation des turbines 20. Dans la forme de réalisation illustrée, une puissante agitation est créée dans le réacteur 100, par exemple, par des turbines 10 de largeur d, comprenant chacune six pales inclinées à 45° sur l'horizontale (voire figures 2A et 2B). En effet, la turbine à six pales induit une meilleure dispersion des gaz dans la phase liquide.
Dans une forme de réalisation préférentielle selon l'invention, l'agitateur comporte deux turbines 10, par exemple quand 1 < Hu / D, < 1 ,8. Dans une variante selon l'invention, l'agitateur comporte trois turbines 10, par exemple quand Hu = 2Di. Trois turbines sont placées à trois niveaux équidistants d'une longueur égale à d. Alors, la turbine inférieure placée à une distance Hf par rapport au fond de la cuve (0,5 < Hf /d < 1) a des pales orientées de telle sorte que le flux axial ascendant est le long de l'axe pour aspirer la phase aqueuse alimentée par le bas et chauffée dans la zone de chauffage et la faire entrer dans la zone des réactions. Le flux axial descendant est alors le long de la paroi. Pour les deux autres turbines, les pales sont retro-orientées pour que le flux axial descendant soit le long de l'axe et le flux remontant, le long de la paroi. Ceci permet de réaliser l'homogénéisation optimale des phases aqueuses dans la cuve. L'intense agitation annihile par ailleurs les phénomènes de diffusion des espèces chimiques en phase aqueuse vers l'interface réactionnelie des phases liquide-gaz. La présence des produits solides précipités et l'agitation de l'élément mécanique amplifie le phénomène de nucléation. On assiste alors à une nucléation secondaire en lieu et place d'une nucléation spontanée lente et difficile à atteindre car nécessitant plus d'énergie interne.
Dans une autre forme de réalisation préférentielle selon l'invention, l'agitateur est animée d'une vitesse de rotation « n » qui impose un écoulement turbulent dans le liquide. Ainsi, la cavitation qui détruit la continuité de la phase liquide est évitée. Pratiquement, « n » est compris entre 50 et 200 tr/min.
Dans une forme de réalisation avantageuse selon l'invention, la cuve est équipée de plusieurs contre-pales, contre-vortex ou chicanes 11 de largeur δ selon la condition : 0,05 < δ / D, < 0,12, pour éviter l'entraînement de la masse liquide dans la cuve par le mouvement de rotation de l'agitateur. Ces chicanes verticales peuvent être disposées de façon équidistante sur la circonférence de la cuve. Préférablement, le nombre de chicanes est de 4 pour D, < 6m et 6 pour D[ > 6m. Dans une forme de réalisation du réacteur selon l'invention, six chicanes sont installées et servent en même temps de support de fixation pour l'alimentation dudit au moins un gaz, comme décrit ci-dessous. L'agitateur transforme ainsi l'énergie mécanique fournie en énergie cinétique du liquide.
Dans une autre forme de réalisation préférentielle selon l'invention, un gaz est injecté dans la phase aqueuse en même temps et le moyen d'agitation contribue à l'amélioration de la dispersion des bulles de gaz dans le liquide.
L'alimentation d'au moins un gaz est reliée à au moins un serpentin poreux ou percé 91 , 92, par exemple un serpentin surfacique réparti sur la section supérieure. L'alimentation d'au moins un gaz peut aussi contenir plusieurs, de préférence deux, serpentins poreux ou percés, par exemple au moins deux serpentins qui sont concentriques.
Un serpentin 91 principal, par exemple une bobine en spirales hélicoïdales de tuyau perforé de diamètre <j>t (40 < D, < 55), est placée tout le long de la zone réactionnelle, par exemple sur une hauteur h = 3,25d, centrée à la hauteur de la turbine 10 centrale. Le diamètre des orifices d'injection de gaz est compris entre 2 et 4 mm pour assurer la génération des microbulles de gaz. Les serpentins 91 , 92 sont alimentés en mélange gazeux sous une pression « Pg » à partir de la dernière spirale dans le fond du réacteur. Dans le réacteur selon l'invention P0 est égale à une atmosphère et Pg est fixé selon : 1 < Pg/Pmin≤ 3,5. Cette disposition permet de répartir la pression et la vitesse d'injection des gaz le long des serpentins au regard de la variation de la pression due à la colonne de liquide. La surface totale des orifices doit permettre de souffler à Pg, le débit total des gaz (Qg) nécessaire pour accomplir les processus d'extractions selon l'invention, par exemple la démanganisation. Les serpentins peuvent être en deux demi bobines pour faciliter leur mise en place et espacée d'une distance 0,2 < dsp/Dj < 0,25.
Dans une forme de réalisation avantageuse selon l'invention, le serpentin 91 est fixée dans le réacteur sur les chicanes et le serpentin 92 est fixé sur le serpentin 91.
Le réacteur selon l'invention comprend au moins un moyen de contrôle, par exemple, situé dans une zone de mesure d'au moins un paramètre constitué par le potentiel d'oxydoréduction (Eh), la température, le pH, la pression de gaz, le débit gazeux, le débit liquide, et le volume de la phase aqueuse. Dans la forme de réalisation illustrée, le réacteur comprend un système adéquat de mesure 13 des pressions et des débits (réglables) des gaz, par exemple par des sondes adéquates, ainsi qu'une sonde de mesure de niveau 15.
Pour réguler le pH de la phase aqueuse, le réacteur comprend une alimentation d'une solution ou suspension aqueuse basique ou acide, par exemple, de chaux ou de magnésie, reliée à une installation de préparation et pompage non illustrée à débit réglable. L'alimentation comprend alors une spirale plane 8 en demi-lune positionnée au dessus de la turbine supérieure 10 de part et d'autre de l'axe de rotation. Le tuyau est perforé vers le bas sur son demi-cercle inférieur et sur toute sa longueur spiralée pour alimenter la solution ou suspension de façon uniforme dans la zone réactionnelle par pompage interne grâce à la turbine.
Le réacteur 100 comprend aussi un élément de chauffage
17 qui peut être ajouté dans la cuve réactionnelle, par exemple une alimentation 3 de vapeur d'eau. Dans ce cas, une chaudière pour générer la vapeur est aussi prévue. La vapeur nécessaire au chauffage de la phase aqueuse est alimentée par une spirale en calotte hémisphérique placée dans le fond de la cuve et fixée sur les chicanes incurvées. Cette spirale régulièrement perforée sur toute la circonférence du tuyau et sur toute sa longueur est située dans la zone d'alimentation des phases aqueuses. La phase aqueuse est ainsi chauffée avant d'entrer dans la zone réactionnelle. La spirale est dimensionnée pour apporter la quantité de vapeur nécessaire. Pour limiter les entrées d'eau, la vapeur à haute pression est de préférence très chaude, par exemple, elle présente une température de 200 à 300°C.
Avantageusement, la sortie pour la phase aqueuse est un déversoir, aménagé dans une cuve de D, = 4m et d'une hauteur de ,75 m. Dans une forme de réalisation particulière selon l'invention, le déversoir est la tubulure latérale 61 et se dégage de la cuve, par exemple à 25 cm de la bride inférieure, sous une forme triangulaire, pour alimenter la zone de décharge. Ainsi la phase aqueuse qui rentre dans cette zone ne peut plus revenir dans la cuve. Le déversoir 61 peut avoir une hauteur de 30 cm. Dans une forme de réalisation préférable selon l'invention, il est prévu, au dessus du déversoir 61 , un espace sur une certaine hauteur, par exemple de 50 cm, qui peut loger un joint hydraulique pour que les gaz ne s'échappent pas par le déversoir 61 , mais bien par la cheminée 16 aménagée dans la calotte supérieure, après avoir traversé toute la hauteur de phase aqueuse. Après réaction, la phase aqueuse débouche dans Ea zone de débordement 51 et s'évacue par le déversoir 61 , tandis que les gaz s'accumulent dans la zone d'évacuation avant de s'évacuer par la cheminée 16. Après la zone réactionnelle, la phase aqueuse arrive dans la zone de débordement 51 et s'évacue hors du réacteur par le déversoir 61.
Le réacteur comprend également un moyen de séparation 5, par exemple, un filtre pour récolter le premier métal de la phase aqueuse en forme d'oxyde ou hydroxyde non soluble ou présentant ledit deuxième état d'oxydation.
Dans certains cas, le réacteur selon l'invention comprend en outre des éléments conventionnels qui soutiennent son fonctionnement, comme, par exemple, une station de production ou de stockage de S02 (liquide ou gazeux), un compresseur d'air, un système de mélange et d'analyse (S02) des gaz avant injection dans le réacteur, et un moniteur pour la lecture des mesures et la régulation. Bien entendu, le réacteur peut aussi comprendre un réservoir, par exemple un réservoir en amont ou en aval, de phase aqueuse ou d'une solution tampon ainsi qu'une installation de pompage et mesure des débits (réglables). En outre, dans une forme de réalisation particulière selon l'invention, le réacteur est aussi équipé d'au moins une boîte-à-vent, par exemple une paire des boîtes-à-vent. Elles repartissent le débit de gaz sur diverses hauteurs de la cuve réactionnelle suivant les rapports, par exemple: 1/2 pour la première chambre, 1/3 pour la deuxième chambre, 1/6 pour la troisième chambre. Elles sont alors disposées de part et d'autre du réacteur pour équilibrer la pression d'alimentation. Le gaz est ainsi alimenté sur les deux bouts de chaque serpentin externe qui alimente les serpentins internes. Cette répartition augmente l'efficacité de fonctionnement du réacteur, en particulier lorsque l'appareil est utilisé pour faire la cémentation.
Les serpentins peuvent être remplacés selon l'invention par un diffuseur poreux ou des membranes (une centrale et une ou plusieurs circonférentielles afin de permettre une diffusion optimale du gaz. Selon les applications (gaz porteur avec un métal ou gaz oxydant), on choisira le moyen de diffusion le plus approprié.
En plus, dans une forme de réalisation particulière selon l'invention, le réacteur selon l'invention est aussi équipé avec une structure de soutènement. Cette structure peut être constituée des tronçons de poutre en fer assemblés par boulonnage sur les faces verticales et horizontales des poutres et renforcée par des croisillons en fer plat montés en triangle. Pour un diamètre total d'encombrement extérieur du réacteur de 422 cm, incluant les brides de fixation et la couche d'isolation thermique, on adoptera une structure de soutènement de section carrée de 442 cm de côté interne et 522 cm de côté externe pour des poutres de 40 cm. Les plateaux de fixation de différentes parties du réacteur vont poser sur des poutres horizontales de la structure, également en fer de 40 cm. Ces poutres posées sur des coins, sont également fixées dans la structure par boulonnage. Un escalier extérieur accolé à ia structure permet d'accéder au plancher de travail aménagé au sommet du réacteur. Les différents plateaux de fixation peuvent aussi être exploités comme planchers de travail intermédiaires.
Les différentes alimentations des réactifs se font avantageusement par le haut au travers du couvercle étanche du réacteur 100 pour éviter un retour des phases aqueuses dans les canalisations par pression hydrostatique en cas d'arrêt ou de baisse de pression accidentels. Pour des raisons de réalisation pratique et de montage mécanique du réacteur, celui-ci peut être conçu en plusieurs sous-ensembles de telle sorte que certaines modifications pourront être apportées à la conception telle que décrite ci-haut.
Comme mentionné précédemment, la présente invention se rapporte à un procédé hydrométallurgique conçu pour une extraction d'au moins un premier métal présent à un premier état d'oxydation dans une phase aqueuse par passage à un deuxième état d'oxydation accompagné d'un changement d'état de la matière de liquide à solide ou de solide à liquide, par contact avec un ou plusieurs gaz. Ce contact provoque un changement d'état d'au moins un premier métal par un passage du premier état d'oxydation à un deuxième état d'oxydation différent du premier état d'oxydation. Ainsi, le premier métal peut être récupéré, dans son second état d'oxydation, qui est différent dudit premier état d'oxydation. Donc, la sortie de la phase aqueuse, évacuée du réacteur 100 par les tubulures 61 ou 62, contient au moins un premier métal extrait présentant le deuxième état d'oxydation et donc un autre état de la matière.
Le réacteur selon l'invention est conçu pour réaliser les procédés hydrométallurgiques selon l'invention, ses caractéristiques pour une opération à l'échelle pilote ou à l'échelle industrielle montrés dans le Tableau 1.
Tableau 1 : Caractéristiques d'un réacteur selon l'invention
Figure imgf000023_0001
3Pag (kW) 0,345 176,72
Pg (atm) 2,5 5
L'utilité du réacteur hydrométallurgique selon l'invention ressort particulièrement bien du procédé décrit ci-dessous d'extraction de métaux à partir de minerais.
Comme tout procédé d'extraction de métaux, il faut d'abord appliquer une lixiviation qui permet de solubiliser dans une phase aqueuse acide des métaux valorisâmes (Cu, Co, Ni, U, Mn, Fe, ...), généralement dans de l'acide sulfurique. La phase aqueuse contenant ledit premier métal solubilisé à l'acide et donc présentant ledit premier état d'oxydation est donc isolée des blocs de minerais pour un traitement ultérieur.
Dans le procédé particulièrement adapté pour les minerais de la république démocratique du Congo selon l'invention, le minerai riche en cuivre et cobalt subit donc tout d'abord, comme on peut le voir à la figure 3, une lixiviation oxydante pour le cuivre et réductrice pour le cobalt 601 à partir de laquelle la phase aqueuse contenant le cuivre est séparée de la pulpe pour réaliser dans une étape ultérieure 602 une cémentation du cuivre sur l'aluminium. La phase aqueuse contenant le cuivre contient également du fer, du manganèse, du cobalt et du magnésium.
Lors de la cémentation du cuivre 602, le cuivre présent à un premier état d'oxydation (+1 , +2) passe au deuxième état d'oxydation (0) au contact avec le deuxième métal plus électronégatif (par exemple l'aluminium) et précipite. Ceci peut être par exemple mis en oeuvre dans une salle de cémentation appropriée.
Le cuivre solide est donc récupéré tandis que la phase aqueuse est encore traitée ultérieurement pour précipiter et éliminer les impuretés telles que le fer et le manganèse par oxydation par un mélange d'air et de S02.
Cette étape de précipitation 603 est avantageusement réalisée dans le réacteur hydrométallurgique selon l'invention. Le fer et le manganèse sont récupérés sous forme d'oxyde ou hydroxyde solide tandis que la phase aqueuse est encore traitée pour récupérer l'aluminium à l'étape 604. Cette étape comprend une neutralisation de la phase aqueuse avec une base pour précipiter de l'hydroxyde d'aluminium, le récupérer et ensuite le calciner pour former de l'alumine.
La phase aqueuse peut alors être traitée pour la récupération du cobalt, soit par précipitation 605, soit par cémentation 610.
Si îa récupération du cobalt se fait par précipitation, celle-ci peut avoir lieu dans un réacteur hydrométallurgique selon l'invention.
La phase aqueuse est alors soumise à une oxydation, par exemple par un mélange gazeux air/S02 qui produit de l'oxyde cobaltique C02O3 à partir du Co(OH)3 obtenu à partir du sulfate de cobalt initialement présent dans la phase aqueuse. Dans ce cas, le premier métal est le cobalt présent à l'état de sel solub!e et passe à l'état de sel non soluble C02O3 et précipite. Le pH de la phase aqueuse est compris avantageusement entre 5 et 6, après neutralisation par ajout d'une solution ou suspension basique, par exemple par ajout de lait de magnésie pour ne pas polluer le précipité. Généralement, le nickel présent dans la phase aqueuse sous forme de trace ne sera pas oxydé avant le cobalt. Si la phase aqueuse contient plus de nickel, il y aura lieu d'ajouter une étape de purification préalable pour éliminer le nickel.
Le sel C02O3 est récupéré par décantation, filtration, lavage sur filtre-presse et est ensuite calciné et conditionné pour sa récupération.
La phase aqueuse circule avantageusement en continu dans le réacteur hydrométallurgique selon l'invention qui n'est arrêté que pour la récupération de l'oxyde de cobalt.
La phase aqueuse épuisée substantiellement en cobalt est riche en magnésium. Les sels de magnésium, à forte concentration, sont généralement néfastes à l'environnement. Cette phase aqueuse est donc traitée par ajout d'une solution ou suspension basique, par exemple par ajout de calcaire ou lait de chaux qui permet la précipitation de g(OH)2 à pH de préférence > 10 (606).
Le Mg(OH)2 solide présent à l'état d'oxydation +2 est récupéré et peut être réutilisé comme neutralisant dans la solution/suspension basique. Sinon, ie g(OH)2 est rejeté séparément ou simultanément avec les rejets de iixiviation.
La phase aqueuse appauvrie en magnésium peut alors être traitée ultérieurement pour repulper les rejets solides ou le minerai à l'étape de Iixiviation 601. Sinon, la phase aqueuse peut être à nouveau traitée dans un réacteur selon l'invention en vue de la récupération d'uranium lorsqu'il est présent (607).
Si la phase aqueuse issue de l'étape de précipitation de l'aluminium 604 est traitée pour récupérer le cobalt par cémentation 610, la phase aqueuse alimente un réacteur hydrométallurgique selon l'invention qui est en outre alimenté par de la poudre d'aluminium, pneumatiquement dans un gaz inerte.
Avantageusement, on prévoit d'ajouter une solution/suspension basique, par exemple de lait de magnésie pour favoriser la cinétique de la réaction.
Le cobalt ainsi cémenté (éventuellement avec de l'aluminium ou du magnésium) est ainsi récupéré et la phase aqueuse est alors traitée éventuellement pour précipiter l'hydroxyde d'aluminium 611 avant de traiter les eaux résiduaires à l'étape 608.
L'hydroxyde cobaltique précipité à l'étape 605 peut être relixivié dans le réacteur 100 en milieu sulfurique et en présence de SO2. SO2 se présente, dans ce cas de relixiviation des précipités d'oxydes purs C02O3.XH2O, comme un réducteur non polluant pour la solution. En l'absence du couple d'oxydoréducrion Fe2+/Fe3+, la relixiviation des oxydes cobaltiques se fait suivant les réactions :
2[Co(OH)3]s + [S02]aq + [H2S04]aq = 2[CoS04]aq + 4[H20], 2[CoOOH]s + [S02]aq + [H2S04]aq = 2[CoS04]aq + 2[H20]|
[Co304]s + [S02]ac, + 2[H2S04]aq = 3[CoS04]aq + 2[H20]S [Co203]s + [S02]aq + [H2S04]aq = 2[CoS04]aq + [H20]t
Il s'agit d'un équilibre assez complexe : gaz - liquide - solide. Il faut en déterminer les conditions opératoires optimum pour assurer une bonne cinétique de réaction : T°, pS02, ptotah E(V), pH, agitation, temps de séjour. Pour T° < 90°C et ptotai = 1 atm, le réacteur 100 peut donc servir de réacteur de lixiviation, pour une pulpe alimentée à faible densité. L'opération peut être conduite sous une atmosphère N2/S02 ou air/S02. Un temps de séjour ts de la phase aqueuse approprié est, par exemple, au moins 2 heures.
Le cobalt relixivié de l'étape 609 peut après être cémenté 610 pour obtenir le cobalt métallique en très grande pureté.
Pour les cémentations effectuées dans le réacteur 100 selon l'invention, Di est déterminé tel que les céments de métal restent en suspension dans la phase aqueuse pendant tout le processus de cémentation. Dans une forme de réalisation particulière, Di est réduit, car la cinétique de cémentation peut être très grande dans un milieu homogénéisé. Le temps de séjour de la phase aqueuse dans le réacteur 100 est conséquemment réduit, ce qui permet de travailler avec un réacteur de faible diamètre, comme, par exemple, Di = 2m et Hu = 8m.
Pour les précipitations 400, une forme de réalisation particulière du réacteur 100 est 1 < Hu / D, < 1 ,8, et de préférence Hu / D, > 2. Un temps de séjour ts de la phase aqueuse approprié est au moins 2 heures, généralement de 2 à 3 heures, ou d'au moins 3 heurs, par exemple si la teneur en fer est relativement élevée et un rendement de précipitation de n supérieure à 90% est souhaitable. Pour garder une colonne de liquide suffisante dans la cuve, le réacteur 100 est opéré de préférence avec Hu = 2 D, et Dj < 6 m.
Les eaux résiduaires sont ensuite également traitées 608 et neutralisées par le calcaire (filier) et le lait de chaux pour précipiter Mg(OH)2 à pH > 10. Après décantation et filtration, les eaux claires peuvent être recyclées dans le procédé. Après séparation solide/liquide, les solides, s'ils ne sont pas réutilisés comme neutralisant dans une autre étape du procédé, sont rejetés séparément ou en même temps que les rejets de lixiviation.
Comme on peut le voir à la figure 4, le procédé hydrométallurgique comprend une précipitation 400, qui peut être effectuée en utilisant un réacteur 100 selon l'invention, dans lequel se produit un changement d'état 413 de l'état liquide à l'état solide d'au moins un premier métal par oxydation en un oxyde ou hydroxyde non soluble. La phase aqueuse contenant au moins un premier métal en solution peut être un lixiviat issu d'une lixiviation qui comprend un sel métallique soluble dans une phase aqueuse acide, ou toute phase aqueuse issue d'une étape de purification nécessitant la récupération d'un premier métal.
Par exemple, la phase aqueuse issue de la lixiviation du minerai et de la cémentation du cuivre, peut être traitée dans le réacteur hydrométallurgique selon l'invention et présente à titre d'exemple la composition montrée dans le Tableau 2.
Tableau 2 : Composition des phases aqueuses (g/l)
Figure imgf000028_0001
Les phases aqueuses I et 11 peuvent préalablement être neutralisées à pH = 3, avant purification. Pour traiter ces phases aqueuses un réacteur 100 d'un volume est adopté tel que : ts = Vu/Qi = 3 h au moins, car la teneur en fer est relativement élevée, donc : Dj = 4 m, Hu = 8 m et Vu = 100,5 m3. Ce réacteur 100 permet par exemple de traiter des minerais de la région katangaise, présentant la composition standard. La phase aqueuse est donc alimentée 411 dans la cuve réactionnelle 1 par ladite alimentation en phase aqueuse 61 , 62 et est mise en contact 412 avec au moins un gaz, par exemple le mélange gazeux oxydant air/SO2, alimenté 411 dans la phase aqueuse amené par ladite alimentation en au moins un gaz 2 au travers dudit au moins un serpentin 91 , 92. Ceci provoque un changement d'état 413 d'au moins un premier métal par un passage du premier état d'oxydation à un deuxième état d'oxydation qui diffère du premier état d'oxydation et s'accompagne d'un changement d'état de l'état liquide à l'état solide, notamment une précipitation. La phase aqueuse sort donc du procédé quittant la cuve réactionnelle 1 dans l'étape 414 appauvrie en ledit premier métal.
La production industrielle de certains oxydes et hydroxydes à l'état pur peut donc être conçue dans le réacteur 100 selon l'invention par oxydation par un mélange oxydant, par exemple un mélange gazeux air/S02 en fonction du pH, comme le montre le Tableau 3.
Tableau 3 : Conditions de précipitation sélective des métaux
Figure imgf000029_0001
Lorsque le réacteur selon l'invention met en œuvre la précipitation du Fe et du Mn, ces derniers peuvent d'abord être éliminés de la phase aqueuse à pH 3,3 sous forme de d'oxyde ou d'hydroxyde ferrique et MnO2, avant la précipitation oxydative de cobalt à un pH plus élevé, par !e mélange gazeux air/SO2. La précipitation se fait suivant les réactions :
MnSO + SO2 +O2 + 2H2O = 2H2SO4 + MnO2^
2FeSO4 + O2 + SO2 = Fe2(SO4)3 Fe2(S04)3 + 3Ca(OH)2 + 6H20 = 2Fe(OH)3l + 3CaS04.2H20
Le premier métal (le fer, le manganèse ou les deux) passe alors de l'état d'oxydation +2 où il est sous la forme d'un sel soluble dans l'acide à l'état d'oxydation supérieur (+3 pour le fer et +4 pour le manganèse).
Pour précipiter Fe3+, le pH de (a phase aqueuse est contrôlé entre pH = 3 et pH = 3,6, de préférence à pH = 3,3. La neutralisation de la phase aqueuse peut se faire au lait de chaux pour une meilleure décantabilité et fiitrabilité du précipité. A pH = 3,3 la teneur finale en Fe3+ dans la phase aqueuse ne sera que de l'ordre de 0,5 mg/l. A ce pH la teneur en Al3+ peut encore atteindre 15,52 g/l. Ce qui correspond à 54 g/l de cuivre cémentés.
Diverses précipitations peuvent être réalisées en mode continu en faisant usage du réacteur 100 selon l'invention, conçu spécifiquement pour cet usage. Alors, la phase aqueuse, siège des réactions, est le milieu continu. La phase gazeuse est la phase dispersée dans la phase aqueuse. Pour réaliser une précipitation totale par oxydation par le mélange gazeux air/S02 dans un réacteur 100 fonctionnant en mode continu, il faut que la dispersion et l'absorption des gaz dans la phase aqueuse soient cinétiquement favorisées, ce qui est avantageusement obtenu dans un réacteur type colonne de fiottation, notamment une colonne pneumatiquement agitée. Le brassage liquide- gaz et l'agitation de la phase aqueuse sont très intenses et intimes, localisés dans le domaine du régime turbulent. Ces conditions sont réalisées par l'agitation mécanique, particulièrement appropriée selon l'invention et par la présence d'au moins un moyen de diffusion de gaz approprié tel qu'un serpentin percé d'orifices ou poreux, un diffuseur poreux ou des membranes.
Après filtratton 415, la phase aqueuse appauvrie en fer et/ou manganèse est préférentiellement traitée pour précipiter et récupérer l'aluminium 405, par neutralisation des phases aqueuses. Cette récupération 405 peut s'effectuer par neutralisation au lait de magnésie pour ne pas polluer le précipité d'AI(OH)3, préférablement à pH 5. La teneur finale d'AI3+ dans la phase aqueuse est de préférence de l'ordre de 0, 12 mg/l. Le cobalt ne précipite pas à ce pH et en lavant suffisamment, le cobalt entraîné dans !a phase aqueuse peut être récupéré 409. Cette étape de récupération d'AI solide 406 peut également être suivie par une séparation solide/liquide, par exemple par décantation, clarification et filtration sur filtre-presse après vieillissement, processus par lequel les hydrates amorphes et colloïdaux précipités perdent progressivement de l'eau pour évoluer vers des formes cristaliisées faciles à décanter et à filtrer. Le précipité d'AI(OH)3 est ensuite calciné à 900°C < T < 1000°C, pour produire l'alumine (AI2O3) commercialisable et facilement re-traitable dans l'industrie de l'aluminium.
Lorsque le réacteur hydrométaliurgique met en œuvre la précipitation du cobalt, ce dernier est initialement présent sous la forme de sulfate de cobalt en solution (L) à l'état d'oxydation +2. Il est alimenté
411 dans la cuve réactionnelle avec une alimentation d'un gaz oxydant
412 qui met en contact le sulfate de cobalt avec le gaz oxydant. Le cobalt peut être produit sous contrôle de pH par le lait de magnésie sous forme de C02O3 après précipitation sous forme de Co(OH)3 à l'état d'oxydation +3 (solide) 413 dans le réacteur 100 par le mélange gazeux air/S02 à un pH de 5 à 6,5. Le cobalt est alors récupéré par une séparation solide/liquide 415 et chacune des phases peut être traitée ultérieurement.
Le cobalt peut également être cémenté 610 sur Al en poudre dans le réacteur 100 à un pH de 6 à 6,5. L'hydroxyde d'aluminium est ensuite éliminé 611 du cément par acidification à pH = 3 et récupéré plus loin sous forme de AI(OH)3 et peut être commercialisé sous forme de A!203 après calcination. Les eaux résiduaires du procédé sont traitées 608 pour précipiter Mg(OH)2 par Ca(OH)2 à pH > 10, avant re-circulation en tête du procédé ou pompage en bassin avec les rejets solides de lixiviation.
Comme on peut le voir à la figure 5, le procédé hydrométallurgique comprend une cémentation 500 qui peut être effectuée en utilisant un réacteur 100 selon l'invention. Un changement d'état 513 de l'état liquide à l'état solide d'au moins un premier métal sur un deuxième métal de cémentation solide plus électronégatif a lieu. La phase aqueuse contenant au moins un premier métal en solution dans la phase aqueuse, par exemple sous forme de cations métallique résultant d'une lixiviation ou d'une étape préalable de purification, par exemple de précipitation, est alimentée 511 dans la cuve réactionnelle 1 du réacteur 100. La phase aqueuse est mise en contact 512 avec un mélange de gaz et de deuxième métal alimenté dans la phase aqueuse. Ceci cause le changement d'état 513 susdit du premier métal par un passage du premier état d'oxydation au deuxième état d'oxydation qui diffère du premier état d'oxydation, en présence du deuxième métal plus électronégatif que le premier métal à cémenter. La cémentation est donc effectuée par la réduction du premier métal, sur le deuxième métal, de préférence sous forme de poudre ou de particules de métal élémentaire. Le premier métal est donc cémenté en utilisant l'énergie chimique interne de réaction et non l'énergie externe fournie, par exemple, par un transfo-redresseur. La phase aqueuse sort du procédé 514 comme un extrait, par exemple par la tubulure 61 , contentant au moins un premier métal extrait présentant le deuxième état d'oxydation (solide). Une ou plusieurs étapes 511 , 512, 513, 514 de ce procédé peuvent être effectuées en mode continu. Les céments solides peuvent être séparés 515 de la phase aqueuse avant que la phase aqueuse puisse subir un traitement ultérieur comme une précipitation ou une autre cémentation 500 pour extraire d'autres premiers métaux.
Lorsque ledit deuxième métal est de l'aluminium, dans certaines conditions, un sel hydroxyde ou oxyde à la surface du grain du deuxième métal peut se former, ce qui conduit à l'introduction d'une résistance ohmique à l'interface réactionnelle où se déroule la réaction de cémentation. Ce phénomène introduit une surtension de résistance qui peut faire basculer la cinétique de cémentation d'un contrôle par diffusion à un contrôle chimique, avec comme conséquence l'inhibition de la cémentation. Ce phénomène peut se produire dans les conditions de cémentation du cobalt sur l'aluminium aux pH neutres où précipite AI(OH)3- Dans un tel cas, il peut être avantageux que le deuxième métal soit du magnésium dont le sel est encore très soluble en milieu aqueux à ces valeurs de pH. L'aluminium métallique est parfois passive par un film d'oxyde AI2O3.
La surface spécifique du deuxième métal est déterminée par la taille de ses grains. Dans le procédé de l'invention, une poudre présentant une taille de particules comprise entre 30 et 100 μιη est préférable. La grande finesse de la poudre annihile par ailleurs toute contamination du cément par enrobage des grains.
L'alimentation de la poudre du deuxième métal 512, par exemple d'aluminium, peut se faire par un système fixe 2, 91 , 92 et contrôlé qui ne perturbe pas le déchargement de la cuve. La poudre d'aluminium est dès lors pneumatiquement transportée et alimentée 512 dans la cuve 1 du réacteur 100, par exemple par le fond en contre-courant de la phase aqueuse qui est alimentée 511 par le haut par la tubulure 61. Le gaz de transport sert en même temps de vecteur d'agitation de la phase aqueuse. La faible densité de l'aluminium, métal semi-léger (de densité = 2,7), facilite ce mode de transport. Pour éviter l'oxydation de la poudre d'aluminium, le gaz de transport est l'azote en lieu et place de l'air généralement utilisé dans l'industrie. L'azote apparaît moins réactionnei suite à la grande stabilité de la molécule N2. En effet, pour : 2N = N2, ΔΘ°298 = -170 kcal, 20 = 02) ΔΘ°298 = -118 kcal, 2H = H2, AG°298 = -103 kcal, 2CI = Cl2, ΔΘ°298 = - 60kcal.
Les débits de gaz sont calculés pour assurer le transport pneumatique des poussières d'aluminium ou de magnésium. Le gaz de transport est de préférence totalement sec pour écarter tout risque d'hydrolyse pendant le transport. Le débit minimum des gaz peut être déterminé sur base de la vitesse minimum de transport. Cette vitesse est fonction de la densité du métal transporté, de la dimension des poussières, de la masse des poussières véhiculées par unité de volume des gaz. La vitesse maximale de transport est la vitesse limite qui ne détruit pas la continuité de la phase liquide.
Le procédé hydrométallurgique selon l'invention comprend donc comme on l'a mentionné précédemment, une étape de cémentation du cuivre qui peut être mise en oeuvre dans le réacteur hydrométallurgique selon l'invention. Dans ce cas, la cémentation se déroule sur une pile en court-circuit. AE° étant largement supérieur à 0,36V, !e courant de cémentation est dans la zone du courant limite de diffusion de Cu. La cinétique de cémentation est alors contrôlée par la diffusion et pas par la réaction électrochimique. Dans le système Cu2+/AI le dépôt est très rugueux (botryoïdal) présentant des cristaux très massifs. Aussi, les températures et les concentrations en premier métal élevées favorisent les dépôts à grosse structure tandis que les basses températures et les faibles concentrations de premier métal favorisent les dépôts brillant à grains fins. La température de cémentation pour le couple Cu2+/AI est de 40 à 50°C.
Le réacteur 100 selon l'invention peut donc être utilisé pour cémenter le cuivre sur l'Ai en poudre à pH = 2 - 2,5, par exemple après dé-séléniage et suivant la réaction régie par la différence de potentiel entre les deux couples d'oxydo-reduction Cu2+/Cu et Al3+/Al :
3Cu2+ + 2AI° = 3Cu° + 2AI3+
3CuS04 (act) + 2AI°(s) = 3Cu°(s) + AI2(S04)3 (aq)
AG°réact. 298 = - 278,73 Kcal
AE°réact. 298 = 2,014V.
Une telle différence de potentiel (UA/C = 1 ,9 - 2,2V) permet de recueillir le cément cuivre sous forme de cristaux géants. Pour des raisons de sécurité, l'usage du nitrure d'aluminium (AIN) en poudre peut être réalisé au lieu de l'aluminium à cause de l'inflammabilité de l'aluminium en poudre, mais le ΔΕ0 est conséquemment plus bas. En plus, ceci permet d'épuiser la phase aqueuse cémentée (concentration finale de la phase aqueuse < 100 mg/l). Cette approche assure aussi une cinétique de cémentation très rapide en milieu sulfurique. Le cuivre étant très électro-positif par rapport aux autres éléments présents dans la phase aqueuse, précipite seul sans contamination possible. Le faible excès d'aluminium est consommé par les réactions parasites telles que le couple Fe2+/Fe3+ et l'attaque acide. Pour éviter une précipitation simultanée d'AI(OH)3, le pH de la phase aqueuse est maintenu à pH = 2 - 2,5. On obtient ainsi un cément de cuivre titrant 99,9%, après lavage poussé pour éliminer la phase aqueuse sulfate imprégnante.
Le traitement des phases aqueuses relativement riches (30 à 40 g/l Cu) permet de limiter le volume des phases aqueuses à véhiculer et donc de limiter le réacteur à une taille économique.
La phase aqueuse, présentant, après la cémentation du cuivre, des volumes importants de nickel, cobalt et uranium, peut ensuite être également traitée dans le réacteur 100 selon l'invention. Le nickel peut être cémenté sélectivement sur l'aluminium ou le magnésium en poudre dans le réacteur 100 selon l'invention. Etant légèrement plus électropositif que le cobalt, le nickel est alors cémenté en premier lieu. Si la phase aqueuse est d'abord décobalté, le nickel peut ensuite être récupéré dans le réacteur 100 par cémentation sur Mg en poudre à pH = 6,5 - 7, contrôlé par exemple par le lait de magnésie.
Le cobalt peut être récupéré dans le réacteur 100 par cémentation sur Mg en poudre après ajustement de pH entre 6,5 et 7 par exemple par le lait de magnésie. La température est alors de préférence entre 60 et 70°C. L'or peut également être récupéré des phases aqueuses complexes de cyanure ou de thio-urée par cémentation sur Zn ou Al dans un réacteur 100 ou dans un atelier Merril-Crowe. La cémentation de cuivre, de cobalt ou de nickel est de préférence suivie par une séparation solide/liquide (S/L 515). Le cément ainsi obtenu est séché sous atmosphère d'azote pour éviter l'oxydation superficielle.
Après décobaltage de la phase aqueuse, Ni peut être, comme mentionné ci-avant, cémenté sur du Mg en poudre dans le réacteur 100 selon l'invention fonctionnant à un pH de 6,5 à 7, contrôlé par le lait de magnésie. Donc, Ni2+ et Co2+ contenus dans la phase aqueuse sulfurique sont séparé par oxydation et précipitation sélective de CoOOH par le mélange gazeux air/S02 dans le réacteur 100, suivi par la cémentation de Ni 606, le nickel étant un peu plus électropositif que le cobalt. Le nickel cémente jusqu'à une teneur telle que :
Figure imgf000036_0001
- 0,250 + 0,06/2 log [Ni2+] = - 0,277 + 0,06/2 log [Co2+]
log [Co2+]/[Ni2+] = 0,9
[Ni2+] = [Co2+]/7,94
Pour une phase aqueuse contenant 2 g/l de Co2+ à pH = 6,5, le nickel présent dans la phase aqueuse cémente jusqu'à 251 mg/l. Aux plus faibles concentrations les deux métaux co-précipitaient. Pour purifier la phase aqueuse cobalt du nickel résiduel, un deuxième réacteur 100 pousse la co-cémentation jusqu'à éliminer Ni qui est recueilli dans un cément mixte Ni/Co. Ensuite, dans un troisième réacteur 100, la cémentation du cobalt restant peut être poursuivie.
Le Ni résiduel peut aussi être éliminé par d'autres voies chimiques avant de précipiter Co pur. La production industrielle du cobalt métallique ou du nickel métallique sous forme de poudre pure par cémentation sur l'aluminium métallique en poudre ou sur le magnésium métallique en poudre est effectuée dans le réacteur 100 de l'invention, l'azote gazeux étant le vecteur d'agitation pneumatique et de transport de la poudre du métal cémentant dans le réacteur.
Enfin, après dénickelage 606, l'uranium peut être récupéré 607 de la phase aqueuse par oxydation dans le réacteur 100 selon l'invention par le mélange gazeux air/S02 suivant la réaction :
2 H20 + S02 + 02 = H202 + H2S04
U02S04 + H202 + 2 H20 = U04.2H20 + H2S04
U02S04 + S02 + 02 + 4 H20 = U04.2H20 + 2 H2S04
Pour un meilleur rendement de récupération 607, le pH final de ia phase aqueuse est de préférence compris entre 2,5 < pH < 3,5. En faisant abstraction de l'eau d'hydratation, la réaction d'oxydation peut s'écrire sous la forme simplifiée : U02 2+ + H202 = U04 + 2 H+
La présente invention permet donc une utilisation d'un réacteur hydrométallurgique pour valoriser un minerai métallique (oxydé ou sulfuré), son concentré ou son cendre de grillage des sulfures.
Il est bien entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisations décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Réacteur hydrométallurgique prévu pour réaliser une extraction d'au moins un premier métal initialement présent à un premier état d'oxydation dans une phase aqueuse comportant :
- une cuve réactionnelle, prévue pour contenir la phase aqueuse, dans laquelle ledit premier métal passe dudit premier état d'oxydation à un deuxième état d'oxydation différent dudit premier état d'oxydation, ledit passage dudit premier état d'oxydation au deuxième état d'oxydation engendrant un changement d'état dudit premier métal ;
- une alimentation en ladite phase aqueuse reliée à ladite cuve réactionnelle ;
des moyens d'agitation agencés pour agiter ladite phase aqueuse dans ladite cuve réactionnelle ;
une alimentation en au moins un gaz dans ladite cuve réactionnelle comprenant des moyens de diffusion dudit au moins un gaz agencés pour diffuser ledit au moins un gaz de manière homogène dans ladite phase liquide ; et
une sortie en ladite phase aqueuse contentant ledit premier métal extrait présentant ledit deuxième état d'oxydation, ladite sortie étant reliée à ladite cuve réactionnelle, éventuellement munie de moyens de contrôle de vidange.
2. Réacteur hydrométallurgique selon la revendication 1 , dans lequel lesdits moyens de diffusion comprennent des diffuseurs poreux, des membranes perméables au gaz ou des serpentins poreux ou percés.
3. Réacteur hydrométallurgique suivant la revendication 1 ou 2, comportant également :
- une sortie d'une phase gazeuse, éventuellement munie de moyens de contrôle.
4. Réacteur hydrométallurgique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant en outre : - au moins un moyen de contrôle d'au moins un paramètre choisi dans le groupe du potentiel d'oxydoréduction (Eh), de la température, du pH, de la pression de gaz, du débit gazeux, du débit liquide, et du volume de ladite phase aqueuse.
5. Réacteur hydrométallurgique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant également un moyen de chauffage.
6. Réacteur hydrométallurgique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, comportant en outre un moyen de séparation dudit premier métal ayant subi ledit changement d'état et possédant ledit deuxième état d'oxydation.
7. Réacteur hydrométallurgique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel lesdits moyens de diffusion comprennent au moins deux serpentins poreux ou percés concentriques.
8. Réacteur d'hydrométallurgie suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel lesdits moyens d'agitation comprennent un agitateur à au moins deux turbines placées à au moins deux niveaux équidistants.
9. Réacteur d'hydrométallurgie suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, présentant une hauteur comprise entre 8 et 12 m et un diamètre compris entre 4 et 6.
10. Procédé hydrométallurgique d'extraction d'au moins un premier métal présent à un premier état d'oxydation dans une phase aqueuse comprenant
- une alimentation d'une phase aqueuse contenant ledit au moins un premier métal audit premier état d'oxydation;
- une alimentation d'au moins un gaz par exemple oxydant avec mise en contact de ladite phase aqueuse avec ledit gaz de manière homogène et turbulente;
- un changement d'état par exemple par précipitation dudit au moins un premier métal par un passage dudit premier état d'oxydation à un deuxième état d'oxydation différent dudit premier état d'oxydation par exmple, par oxydation ;
- une sortie de ladite phase aqueuse contenant ledit au moins un premier métal extrait présentant ledit deuxième état d'oxydation ;
dans lequel au moins une étape fonctionne de manière continue.
11. Procédé hydrométallurgique d'extraction selon la revendication 10, comprenant en outre une séparation dudit au moins un premier métal extrait présentant ledit deuxième état d'oxydation dudit au moins un premier métal présentant ledit premier état d'oxydation.
12. Procédé hydrométaliurgique suivant la revendication 10 ou 11 , dans lequel ladite étape de changement d'état est un changement de l'état solide à l'état liquide.
13. Procédé hydrométallurgique suivant la revendication 10 ou 1 , dans lequel ladite étape de changement d'état est un changement de l'état liquide à l'état solide.
14. Procédé hydrométallurgique suivant l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel ledit au moins un premier métal initialement présentant audit premier état d'oxydation est au moins un métal choisi dans le groupe constitué du cuivre, du nickel, du cobalt, du manganèse, du fer, d'uranium sous forme d'oxyde, d'hydroxyde, de ou tout autre sel soluble dans ladite phase aqueuse.
15. Procédé hydrométallurgique suivant l'une quelconque des revendications 10 à 14, dans lequel ledit au moins un gaz est au moins un gaz choisi dans le groupe constitué de l'air, de l'oxygène, de l'azote gazeux et du S02.
16. Procédé hydrométallurgique suivant la revendication 11 , dans lequel ledit changement d'état de l'état liquide à l'état solide est effectué en présence d'au moins un deuxième métal plus électronégatif que ledit premier métal.
17. Procédé hydrométallurgique suivant la revendication 14, dans lequel ledit au moins un deuxième métal plus électronégatif que ledit premier métal est au moins un métal choisi dans le groupe constitué de l'aluminium, du nitrure d'aluminium, du magnésium, du fer, du zinc.
18. Procédé hydrométallurgique suivant l'une quelconque des revendications 10 à 17 comprenant une pluralité d'étapes de changement d'état successives d'une pluralité de premier métaux présents à un premier état d'oxydation vers ledit deuxième état d'oxydation.
19. Procédé hydrométaliurgique selon la revendication 18, dans lequel ladite pluralité d'étapes comprend
- une cémentation, dans laquelle ledit premier métal est du cuivre à cémenter, qui cémente en présence d'une poudre métallique, en particulier d'aluminium alimentée pneumatiquement conduisant à une phase aqueuse appauvrie en cuivre,
- une précipitation, à partir de ladite phase aqueuse appauvrie en cuivre, du fer et/ou du manganèse initialement en solution qui précipite en présence d'un gaz oxydant, conduisant à une phase aqueuse appauvrie en cuivre, en fer et/ou en manganèse,
- une précipitation à partir de ladite phase aqueuse appauvrie en cuivre, en fer et/ou en manganèse, de l'aluminium initialement présent en solution qui précipite en présence d'une base conduisant à une phase aqueuse appauvrie en cuivre, en fer et/ou en manganèse, en aluminium ; et
- une récupération sélective du cobalt sous forme solide à partir de ladite phase aqueuse appauvrie en cuivre, en fer et/ou en manganèse, en aluminium.
20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ladite récupération sélective du cobalt est une précipitation en présence d'un gaz oxydant du cobalt sous forme de sel solide à partir de ladite phase aqueuse contenant le cobalt initialement sous forme d'un sel soluble.
21. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ladite récupération sélective de cobalt est une cémentation du cobalt initialement présent dans la phase aqueuse sous la forme d'un sel soluble en cobalt métallique en présence d'un deuxième métal plus électronégatif que le cobalt alimenté pneumatiquement.
22. Utilisation d'un réacteur hydrométallurgique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour extraire au moins un premier métal initialement présent à un premier état d'oxydation dans une phase aqueuse.
23. Installation comprenant une pluralité de réacteurs hydrométallurgiques selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
PCT/EP2011/058551 2010-05-25 2011-05-25 Reacteur hydrometallurgique Ceased WO2011147867A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ZA2012/09005A ZA201209005B (en) 2010-05-25 2012-11-28 Hydrometallurgical reactor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2010/0314 2010-05-25
BE2010/0314A BE1019347A3 (fr) 2010-05-25 2010-05-25 Reacteur hydrometallurgique.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011147867A1 true WO2011147867A1 (fr) 2011-12-01

Family

ID=42575761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/058551 Ceased WO2011147867A1 (fr) 2010-05-25 2011-05-25 Reacteur hydrometallurgique

Country Status (4)

Country Link
BE (1) BE1019347A3 (fr)
CL (1) CL2012003271A1 (fr)
WO (1) WO2011147867A1 (fr)
ZA (1) ZA201209005B (fr)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8337789B2 (en) 2007-05-21 2012-12-25 Orsite Aluminae Inc. Processes for extracting aluminum from aluminous ores
CN103305691A (zh) * 2013-07-05 2013-09-18 伍耀明 一种大型硫酸常压强化浸出槽
US9023301B2 (en) 2012-01-10 2015-05-05 Orbite Aluminae Inc. Processes for treating red mud
CN104805289A (zh) * 2015-03-26 2015-07-29 中国环境科学研究院 一种高镉溶液中镉离子的高效回收自动化装置及回收方法
US9181603B2 (en) 2012-03-29 2015-11-10 Orbite Technologies Inc. Processes for treating fly ashes
US9260767B2 (en) 2011-03-18 2016-02-16 Orbite Technologies Inc. Processes for recovering rare earth elements from aluminum-bearing materials
US9290828B2 (en) 2012-07-12 2016-03-22 Orbite Technologies Inc. Processes for preparing titanium oxide and various other products
US9353425B2 (en) 2012-09-26 2016-05-31 Orbite Technologies Inc. Processes for preparing alumina and magnesium chloride by HCl leaching of various materials
US9382600B2 (en) 2011-09-16 2016-07-05 Orbite Technologies Inc. Processes for preparing alumina and various other products
US9410227B2 (en) 2011-05-04 2016-08-09 Orbite Technologies Inc. Processes for recovering rare earth elements from various ores
US9534274B2 (en) 2012-11-14 2017-01-03 Orbite Technologies Inc. Methods for purifying aluminium ions
US9970077B2 (en) 2012-04-26 2018-05-15 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Method for adding starting material slurry and sulfuric acid to autoclave in high pressure acid leaching process and autoclave

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3685965A (en) 1968-12-03 1972-08-22 Norddeutsche Affinerie Redox precipitation of nonferrous heavy metals from aqueous solution
AU484130B2 (en) 1973-12-27 1976-06-17 Ici Australia Limited Recovering copper from a copper-bearing solution
US3981966A (en) 1974-07-26 1976-09-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company Zinc recovery from acidic aqueous streams
US4275040A (en) 1980-05-30 1981-06-23 Nl Industries, Inc. Process for extracting titanium values from titaniferous bearing material
US5006320A (en) 1990-03-05 1991-04-09 William W. Reid Microbiological oxidation process for recovering mineral values
WO2000056943A1 (fr) 1999-03-24 2000-09-28 Lakefield Research Limited Procedes de purification de solutions de cobalt contenant du fer et du manganese avec un melange d'oxydation de so2 et d'oxygene
WO2010026599A1 (fr) * 2008-09-08 2010-03-11 Tata Steel Limited Unité de réacteur sous pression à l'échelle du laboratoire avec un système d'acquisition de données et de régulation pour la lixiviation chimique de minéraux

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3685965A (en) 1968-12-03 1972-08-22 Norddeutsche Affinerie Redox precipitation of nonferrous heavy metals from aqueous solution
AU484130B2 (en) 1973-12-27 1976-06-17 Ici Australia Limited Recovering copper from a copper-bearing solution
US3981966A (en) 1974-07-26 1976-09-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company Zinc recovery from acidic aqueous streams
US4275040A (en) 1980-05-30 1981-06-23 Nl Industries, Inc. Process for extracting titanium values from titaniferous bearing material
US5006320A (en) 1990-03-05 1991-04-09 William W. Reid Microbiological oxidation process for recovering mineral values
WO2000056943A1 (fr) 1999-03-24 2000-09-28 Lakefield Research Limited Procedes de purification de solutions de cobalt contenant du fer et du manganese avec un melange d'oxydation de so2 et d'oxygene
WO2010026599A1 (fr) * 2008-09-08 2010-03-11 Tata Steel Limited Unité de réacteur sous pression à l'échelle du laboratoire avec un système d'acquisition de données et de régulation pour la lixiviation chimique de minéraux

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8597600B2 (en) 2007-05-21 2013-12-03 Orbite Aluminae Inc. Processes for extracting aluminum from aluminous ores
US8337789B2 (en) 2007-05-21 2012-12-25 Orsite Aluminae Inc. Processes for extracting aluminum from aluminous ores
US9260767B2 (en) 2011-03-18 2016-02-16 Orbite Technologies Inc. Processes for recovering rare earth elements from aluminum-bearing materials
US9945009B2 (en) 2011-03-18 2018-04-17 Orbite Technologies Inc. Processes for recovering rare earth elements from aluminum-bearing materials
US9410227B2 (en) 2011-05-04 2016-08-09 Orbite Technologies Inc. Processes for recovering rare earth elements from various ores
US10174402B2 (en) 2011-09-16 2019-01-08 Orbite Technologies Inc. Processes for preparing alumina and various other products
US9382600B2 (en) 2011-09-16 2016-07-05 Orbite Technologies Inc. Processes for preparing alumina and various other products
US9556500B2 (en) 2012-01-10 2017-01-31 Orbite Technologies Inc. Processes for treating red mud
US9023301B2 (en) 2012-01-10 2015-05-05 Orbite Aluminae Inc. Processes for treating red mud
US9181603B2 (en) 2012-03-29 2015-11-10 Orbite Technologies Inc. Processes for treating fly ashes
EP2843064B1 (fr) * 2012-04-26 2018-09-05 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Procédé d'addition d'une suspension de matériau de départ et d'acide sulfurique dans un autoclave dans un procédé de lixiviation acide à haute pression et autoclave
US9970077B2 (en) 2012-04-26 2018-05-15 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Method for adding starting material slurry and sulfuric acid to autoclave in high pressure acid leaching process and autoclave
US9290828B2 (en) 2012-07-12 2016-03-22 Orbite Technologies Inc. Processes for preparing titanium oxide and various other products
US9353425B2 (en) 2012-09-26 2016-05-31 Orbite Technologies Inc. Processes for preparing alumina and magnesium chloride by HCl leaching of various materials
US9534274B2 (en) 2012-11-14 2017-01-03 Orbite Technologies Inc. Methods for purifying aluminium ions
CN103305691B (zh) * 2013-07-05 2014-09-10 伍耀明 一种大型硫酸常压强化浸出槽
CN103305691A (zh) * 2013-07-05 2013-09-18 伍耀明 一种大型硫酸常压强化浸出槽
CN104805289A (zh) * 2015-03-26 2015-07-29 中国环境科学研究院 一种高镉溶液中镉离子的高效回收自动化装置及回收方法

Also Published As

Publication number Publication date
BE1019347A3 (fr) 2012-06-05
CL2012003271A1 (es) 2013-08-30
ZA201209005B (en) 2013-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BE1019347A3 (fr) Reacteur hydrometallurgique.
US5006320A (en) Microbiological oxidation process for recovering mineral values
BRPI0517194B1 (pt) Process of obtaining valuable metals
US20230304167A1 (en) Production of metal hydroxide from mineral resources and application thereof for capturing and sequestering carbon dioxide
CN101070566A (zh) 一种含有原生硫化物包裹金的氰化尾矿的提金工艺方法
CN102264925B (zh) 亚铁溶液的受控氧化工艺
CN106495215A (zh) 一种含砷废液生产砷酸镁的方法
CN104212981A (zh) 从锑矿中浸出锑的方法
FR2483465A1 (fr) Procede pour l&#39;extraction et la recuperation de titane d&#39;une matiere titanifere
EP3152337B1 (fr) Procede et installation de biolixiviation
CN108883444A (zh) 用于处理产生酸的废石料的方法
Menard et al. Gas transfer kinetics and redox potential considerations in oxidative precipitation of manganese from an industrial zinc sulphate solution with SO2/O2
IE43612B1 (en) A method and a device for carrying out wet metallurgical processes
Li et al. Enhanced removal of organic matter from oxygen-pressure leaching solution by modified anode slime
CA3036026C (fr) Autoclave et methode d&#39;extraction du sel de l&#39;autoclave
JP4168959B2 (ja) 銅電解澱物の浸出方法
CN113683061B (zh) 一种从铜阳极泥中回收硒的回收装置和回收方法
RU2364638C1 (ru) Способ и устройство для переработки измельченного скрапа отработанных автомобильных катализаторов
BE1019348A5 (fr) Cellule de cementation.
CN109536743B (zh) 一种脉冲提升式矿山尾矿连续回收汞的系统及工艺
RU2339708C1 (ru) Способ выщелачивания продуктов, содержащих сульфиды металлов
RU2385954C2 (ru) Способ окисления сульфидных минералов
CN111926178A (zh) 一种裂解硫酸锌溶液中有机物的装置及方法
US20250171874A1 (en) Principles of operation and control of oxidizer in countercurrent leaching configurations
US20170327384A1 (en) Removal of impurities from brine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11721520

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012003271

Country of ref document: CL

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2011257248

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20110525

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11721520

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1