cuivre extrait avec un procédé électrogagnant

Double média filtrant pour l'extraction au solvant

L'une des principales méthodes d'extraction de métaux tels que le cuivre de leurs minerais est extraction de solvants électrowinning (SXEW). Ce processus peut être amélioré par l'utilisation de milieus à double filtre grenat-anthracite avant l'étape électro-gagnante, offrant des résultats nettement améliorés du processus électrochimique final.

Vue d'ensemble de SXEW

SXEW est l'électrodépôt de métaux (électrogagnants) de leurs minerais extraits qui ont été placés dans une solution aqueuse par un processus de lessivage, qui a été nominalement purifié à l'aide d'un processus d'extraction de solvants. Dans une simple installation d'électrolyse, la solution de lixiviation contenant du métal est l'électrolyte.

solution aqueuse de minerai qui serait utilisé avec double filtre gain de solvant de support

Qu'est-ce que l'extraction par solvant?

L'extraction de solvants est le processus chimique d'application de solutions séquentielles aqueuses et/ou organiques à une autre solution pour éliminer les impuretés indésirables, et pour s'assurer que le produit désiré est situé dans une solution clairement définie, dans le cas de l'extraction de solvantavant l'électro-gagnant, ce sera la phase aqueuse.

Le processus de lessivage aboutit à une solution d'ions métalliques et d'autres impurités du minerai dans une solution aqueuse faiblement acide, produisant une « lixiviation enceinte ». Cette solution extractante est émulsionnée avec une phase organique («diluant») - généralement l'huile à base d'applications métallurgiques, souvent à haute teneur aromatique, bien que des diluants aliphatiques ont été utilisés - et les ions métalliques désirés se déplacent dans le maintenant «chargé» organique Phase. L'ancienne phase aqueuse ('raffinate') est enlevée, emportant avec elle quelques indésirables, et peut être réutilisée pour lessier.

Comme le futur procédé électrogagnant nécessite des ions métalliques en solution aqueuse, la phase organique « chargée » est ensuite émulsionnée avec une nouvelle phase aqueuse fortement acide (un électrolyte maigre, typiquement sulfurique) dans laquelle passent les ions métalliques désirés. La phase organique maintenant dépouillée peut alors être jetée mais est typiquement réutilisée. La phase aqueuse peut passer à la phase suivante, et on appelle l'électrolyte enceinte.

usine d'extraction de solvants

Qu'est-ce que Electrowinning?

D'abord utilisé par Davy pour extraire le métal de sodium de l'hydroxyde de sodium fondu, puis par Maximilien pour extraire le cuivre, l'électro-gagnant est un procédé électrochimique qui utilise l'électricité pour extraire les métaux de la solution(1). Un courant est transmis d'une anode inerte à travers l'électrolyte enceinte (qui a été acquis à partir du traitement par extraction solvant de la lixiviation, comme ci-dessus) du minerai, et le métal désiré est déposé sur la cathode, qui peut être recueillie manuellement. L'électro-gain est souvent associé à une extraction beaucoup plus pure que celle de la fonderie. Après un processus électrogagnant, l'électrolyte « dépensé » peut être réutilisé pour extraire d'autres ions métalliques de la phase organique « chargée » de plus tôt.

La filtration peut améliorer le processus SXEW

Avec n'importe quel processus chimique, de petites quantités de solides résiduels peuvent prévaloir par un processus d'extraction de solvant - particulièrement à l'échelle. D'autres contaminants peuvent inclure des quantités résiduelles de la phase organique, et donc les composés dissous à l'intérieur. Un processus de filtration élimine l'un de ces matériaux indésirables, fournissant un électrolyte plus propre et plus pur pour le processus électrogagnant, augmentant ainsi l'efficacité de ce processus et réduisant la probabilité de tout sous-produit. Une caractéristique commune dans les minerais de cuivre et de cobalt d'Afrique de l'Est, et les roches dans lesquelles ils se trouvent, est les composés de type silicate. Sans traitement adéquat, les composés de silicate/silice (colloïdal, gel-type, ou dissous) peuvent causer de graves problèmes dans le processus SXEW tels que la formation de 'crud', difficulté et/ou ralentissement pendant la séparation de phase et les pertes au raffinate. Non traitées, les composés de silice peuvent atteindre le système électrogagnant et, en raison de la nature très acide de l'électrolyte, de la polymérise et potentiellement du dépôt sur les électrodes - réduisant considérablement l'efficacité du système(2).

usine de médias à double filtre

Comment et pourquoi?

Dans le processus industriel SXEW, la filtration se produit entre l'extraction des solvants et l'électro-gain et constitue une étape clé pour assurer un électro-gagnant optimal. Dans l'ensemble de l'industrie, de nombreuses voies de filtration différentes sont utilisées - principalement basées sur l'exclusion de la taille. Une approche séquentielle de la filtration est courante, selon quoi la phase aqueuse est ramenée à la seule consommation de contaminants à l'échelle des microns bas de gamme. Cela a des avantages inhérents en soi - un processus de descente est plus efficace qu'une seule étape de filtration.

Selon l'emplacement du procédé, l'échelle et le métal isolé désiré, différents supports de filtration sont utilisés. De plus, comme l'extraction des solvants se produit à une interface aqueuse-organique, la présence de tout matériau étranger pourrait avoir un impact et interférer avec les performances chimiques et physiques du transfert de phase. Comme le processus SXEW est généralement exécuté à l'aide d'un processus qui réutilise des solutions aqueuses et organiques « dépensées » ou « rayées », l'élimination des contaminants est cruciale avant la réutilisation de la solution. De plus en plus populaire - en particulier pour l'extraction du cuivre - est une double anthracite et milieu de filtration grenat, il s'agit d'un support filtre d'extraction solvant. Une conception typique de filtre est appelée une « colonne », où une couche dense de milieu de filtration est emballée dans un grand tube et le filtrate est pompé à travers elle à partir du haut. Dans le cas des supports de filtration double, les couches de milieu sont séparées par une mince bande de sable, avec le milieu plus grossier vers le haut de la colonne.

machines pour électrowinning

Pourquoi l'anthracite et le grenat comme double média filtrant pour l'extraction par solvant?

Anthracite pour l'extraction de solvants et le grenat pour l'extraction de solvants sont souvent utilisés ensemble comme support à double filtre pour l'extraction des solvants. Les deux sont des produits courants d'origine naturelle.

Les filtres grenats se trouvent dans la nature avec presque aucun cas d'impureté; comme milieu de filtration, il est utilisé sous forme écrasée. Résistant aux traitements chimiques, à l'abrasion et à l'expansion en raison de la chaleur, il s'agit d'un milieu de filtration fiable pour les applications à long terme à haut débit. La filtration du grenat a été démontrée aussi efficace que 10 microns. Cela rend grenat pour l'extraction de solvants d'être un média très approprié à utiliser.

Les filtres anthracites sont un type de charbon avec les niveaux de carbone les plus élevés et le moins d'impuretés parmi ses pairs. Comme plus de 479 kilotonnes ont été produites en 2016, l'anthracite est un milieu de filtration rentable, l'anthracite de haute qualité et ultra-haute qualité étant largement utilisée dans des applications métallurgiques. Pour gagner une plus grande surface, l'anthracite pour l'extraction des solvants est finement moulu e avant d'être utilisé dans un filtre.

Dans une configuration de série, plusieurs lits déionisés contenant de l'anthracite et du grenat sont utilisés par des filtres SX. L'anthracite est utilisé comme un milieu filtre plus grossier et de couche supérieure, éliminant la grande majorité des résidus organiques. Il est suivi d'un grenat finement moulu, qui agit pour éliminer les contaminants solides jusqu'à l'échelle du micron. Ce double filtre pour l'extraction des solvants est très efficace, peu coûteux et évolutif.

tuyaux en cuivre

Certaines installations de production en Zambie ont utilisé six colonnes de filtres à double média anthracite/grenat en parallèle, avant l'étape électro-gagnante, produisant jusqu'à 800 m3 par heure d'électrolyte propre et avancé(4). Selon certaines études, les installations modernes utilisant un procédé SXEW pour la réalisation du cuivre à partir de son minerai atteignent plus de 90 efficacité séminude actuelle lorsqu'elles utilisent également la filtration à double média (5,6), avec des taux de production annuels en 2014 de près de 200 kT et 15 kT de cuivre et cobalt de haute pureté respectivement.

Dans les configurations de filtration utilisant de l'anthracite moulue et du grenat, des particules de 3 à 100 mailles sont utilisées dans une plage de chargement de 0,5 à 2,4 m3 parm2 de milieux filtrants, et des débits de 3,5 à 189 litres par minute peuvent être atteints(7).

En plus du cuivre et du cobalt, SXEW a été utile pour l'extraction de zinc, de fer(8) et de nickel(9) à partir de leurs minerais de haute pureté, ou lorsqu'ils ont été co-localisés avec du cuivre ou du cobalt.

Sommaire

  • Le double milieu de filtration pour l'échange de solvants améliore le processus électrogagnant en empêchant les résidus organiques et les solides indésirables d'atteindre le stade électrogagnant
  • L'échange de solvants est la méthode d'utilisation de solvants organiques et aqueurs séquentiels pour s'assurer que les ions métalliques sont fortement concentrés dans une solution adaptée à l'électrolyse, et que d'autres composés sont jetés
  • L'électro-gain est le processus électrochimique où le métal solide est déposé sur une électrode lors de l'application du courant dans un électrolyte
  • Le milieu filtrant SX est utilisé dans la double filtration à l'aide de milieux de filtre anthracite et de filtre stéhéren comme moyen robuste d'empêcher la contamination du processus électrogagnant, et du cycle SXEW global
  • SXEW utilisant ces supports à double filtre peut être utilisé pour isoler le cuivre et le cobalt, entre autres, de leurs minerais en haute pureté
usine d'électrowining d'extraction de solvant

Les références

  1. A. Philip (éd.) The Electro-placage and Electro-refining of Metals, Lockwood, Londres, 1902
  2. K. C. Sole, F. K. Crundwell, N. Dlamini et G. Kruger, 9e Southern African Base Metals Conference, Livingstone, 2018
  3. K. C. Sole et O. S. Tinkler, J. S. Afr. Inst. Min. Metall., 2016, 116, 553-560
  4. K. C. Sole et al. Hydrométallurgie 2005, 78, 52-78
  5. G. A. Kordosky, J. S. Afr. Inst. Min. Metall., 2002, 102, 445-450
  6. Brevet des États-Unis US3842001A, 1973 (expiré)
  7. S. Sandoval et coll. J. S. Afr. Inst. Min. Metall., 2016, 116, 497-507
  8. G. Cote, Extr solvant. et Ion Exch., 2000, 18, 703-727
  9. G. Bacon et I. Mihaylov, J. S. Afr. Inst. Min. Metall., 2002, 102, 435-443
produits d'extraction de solvants à double filtre dans les pots