Tytuł artykułu
Autorzy
Identyfikatory
Warianty tytułu
Direct electrowinning of copper from solution after Cu concentrate bioleaching
Języki publikacji
Abstrakty
Istotny postęp w technologii bioługowania koncentratów miedzi, umożliwiający wytwarzanie roztworów siarczanowych o stężeniu miedzi powyżej 40 g/dm3 i z wydajnością przewyższającą 90 %, skłonił do podjęcia badań zmierzających do sprawdzenia możliwości bezpośredniej produkcji miedzi elektrolitycznej z takich roztworów, z pominięciem stosowanej klasycznie operacji ekstrakcji rozpuszczalnikowej. Badania prowadzono z roztworem otrzymanych z BRGM (Francja), a wytworzonym przez bioługowanie koncentratu miedzi z ZG LUBIN. Zastosowano elektrolizer z dwiema anodami wykonanymi ze stopu Pb1Ag oraz jedną katodą ze stali kwasoodpornej. Stosowana katodowa gęstość prądu wynosiła 200 A/m2, temperatura elektrolitu 55 [stopni]C, a w skład zestawu inhibitorów wchodził klej kostny i tiomocznik. Pierwsze testy prowadzone zarówno w trybie ciągłym, jak i cyklicznym, wykazały możliwość produkcji osady katodowych metalicznych, zwartych, jednak wydajności prądowe procesu były relatywnie niskie 61-77 %, a wskaźnik zużycia energii elektrycznej wynosił 2500-3100 kWh/t Cu. Przyczyną takiej sytuacji była niewątpliwie wysoka zawartość żelaza(III) w roztworze. Podjęto próby usunięcia jonów żelaza(III) z roztworu po bioługowaniu koncentratu. Poziom żelaza(III) został zredukowany na drodze wytrącania hydrolitycznego oraz w formie jarozytu. W przypadku pierwszej techniki Fe usunięto w około 96 %, proces filtracji zachodził jednak opornie, straty miedzi do osadu wynosiły około 4 %. W wyniku zastosowania techniki jarozytowej osiągnięto 71 % stopień usunięcia żelaza. Proces filtracji przebiegał łatwo, zaś straty miedzi do osadu wynosiły około 3 %. Próby elektrowydzielania miedzi z roztworów o zredukowanej zawartości żelaza(III) charakteryzowały się wysokimi wydajnościami prądowymi, odpowiednio: 96 % i 91 %. Otrzymywane osady katodowe pomimo zwartej metalicznej struktury oraz spełnienia normy dla najwyższej jakości osadu katodowego Cu-CATH-1, charakteryzowały się występowaniem dendrytycznych narostów na dolnych krawędziach. Za tworzenie się narostów podejrzewano zbyt wysokie stężenie jonów Cl- w roztworze. W procesie odmiedziowania roztworu o obniżonej zawartości żelaza(III) oraz jonów chlorkowych do poziomu 0,078 g/dm3 (84 % usunięcie chloru) uzyskano wysoką wydajność prądową około 91 % oraz relatywnie niskie zużycie energii elektrycznej na poziomie 2000 kWh/t Cu. W znaczącym stopniu zredukowano narosty na nieosłoniętej krawędzi osadu katodowego. Technologia przerobu koncentratów lubińskich metodą bioługowania powinna przewidywać zawrót roztworu po operacji elektrowydzielania miedzi. Biorąc pod uwagę fakt, że pewne zanieczyszczenia w takiej sytuacji będą się kumulowały oraz konieczność utrzymywania składników roztworu, takich jak żelazo i chlor, na wymaganym poziomie, przyjęto skład roztworu, który powinien być zbliżony do rzeczywistego we warunkach stosowania zawrotu roztworu do procesu bioługowania. Próba produkcji miedzi katodowej z tak sporządzonego roztworu, prowadzona według założeń zgodnych z poprzednimi testami, pozwoliła osiągnąć około 92 % wydajność prądową, relatywnie niskie zużycie energii elektrycznej 1900-2000 kWh/t Cu, a osad katodowy posiadał zwartą strukturę oraz wysoki stopień czystości. Otrzymane wyniki z prób odmiedziowania pozwoliły na zaproponowanie schematu technologicznego hydrometalurgicznego przerobu koncentratów lubińskich z zastosowaniem procesu bioługowania oraz elektroekstrakcji miedzi z uzyskiwanego roztworu.
Significant progress in technology of copper concentrates bioleaching, which provides possibilities to produce sulfate solutions of copper concentration above 40 g/dm3 and with efficiency over 90 %, underlay the studies into production of electrolytic copper directly from such solutions without a traditionally applied solvent extraction operation. The studies were conducted with the solution produced at BRGM (France) by bioleaching of ZG LUBIN copper concentrate. In the experiments an electrolyser was used with two anodes made of Pb1Ag alloy and with one cathode of acid resistant steel. The applied cathode current density was 200 A/m2, electrolyte temperature was 55 [degrees]C, and inhibitors were composed of bone glue and thiourea. The first tests were conducted both in continuous and cyclic mode and showed possibilities for production of metallic, compact cathode deposits, however current efficiencies were relatively low, at the level of 61-77 %, while electric energy consumption was 2500-3100 kWh/t Cu, which undoubtedly results from high iron(III) content in the solution. Tests for iron(III) ions removal from the solution were undertaken. Iron(III) content was reduced by hydrolytic precipitation and in a form of jarosite. With the first technique about 96 % of Fe was removed, but filtration process was difficult and copper loss to the residue was about 4 %. Application of jarosite method brought 71 % iron removal. Filtration run easily and copper loss to the residue was about 3 %. Tests of copper electrowinning from solutions of reduced iron(III) content showed high current efficiencies: 96 % and 91 %, respectively. The produced cathode deposits, although presenting compact metallic structure and meeting the highest Cu-CATH-1 cathode deposit quality standards, were characterised by dendritic bottom edges. It was suspected that the accretions result from excessively high Cl- ions concentration in the solution. During copper removal from the solution of decreased content of iron(III) and chloride ions content reduced to the level of 0,078 g/dm3 (84 % chlorine removal) high current efficiency of about 91 % and relatively low electrical energy consumption at the level of 2000 kWh/t Cu was reached. The accretions on the exposed edge of cathode deposit were significantly reduced. In the technology for treatment of Lubin concentrates by bioleaching the solution after copper electrowinning should be recycled. Considering the fact that some impurities will accumulate and that it is necessary to maintain solution components, such as iron and chlorine, at a required level, the adapted composition of the solution was similar to the actual solution recycled to the bioleaching process. Production of copper from thus prepared solution in the conditions described in the above tests resulted in 92 % current efficiency, relatively low electrical energy consumption of 1900-2000 kWh/t Cu, while the cathode deposit was of compact structure and high purity. Based on the produced results of copper removal it was possible to prepare a flow-sheet for hydrometallurgical treatment of Lubin concentrate by bioleaching and electrowinning of copper from the produced solution.
Wydawca
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
33--41
Opis fizyczny
rys., tab.
Twórcy
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BPK6-0013-0028
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.