Optimal pH for Heap Leaching of Low Grade Copper-Cobalt-Iron Ore

• Autorzy: Mweene L. , Kawala J.

Warianty tytułu

PL

Optymalne pH dla ługowania zwałów rudy o niskiej jakości miedzi, kobaltu i żelaza

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Acid heap leaching is a metal extraction process from low grade ores normally 1-2% oxidised valuable mineral using a leachant (e.g. concentrated sulphuric acid (H2SO4). The ore is crushed, cured, agglomerated and stacked on an impermeable pad. Raffinate dosed with concentrated sulphuric (H2SO4) acid is sprayed on the stacked ore to produce a pregnant leach solution. Though cheap the process maybe, it is affected by the pH of the leaching liquor, nominal crushing size, temperature, optimal stacking height, irrigation rate, solid-to-liquid ratio, permeability, gangue minerals, temperature, nominal crush size, ore particle size distribution affect. The aim of this paper is to investigate the most effective raffinate pH for leaching out copper and cobalt from low grade ore. The ore contains malachite (Cu2(CO3) (OH)2), cobalt oxide, hematite (Fe2O3) and about 94 wt. % gangue mineral (CaCO3, CaO and SiO2)content. CaO is highly soluble in acid and SiO2 is also soluble in acid when presence in the form complex compounds such as calcium silicate (CaSiO3, Ca2SiO4) or feldspar (KAlSi3O8) and hence they significantly interfere the heap leaching process. In order to analyse the optimal pH, three samples of different composition were used in our experiments. The samples were ground to a particle size of ≤ 50mm, cured and agglomerated before leaching with the raffinate solution containing Ca2+(12.095%), Fe3+(0.158%), Cu2+ (0.1185%), and Co2+(0.216%) from the solvent extraction dosed with concentrated sulphuric (H2SO4) acid (98%) at different pH ranges (0.3-0.4, 0.54-0.6 and 0.7-1). The effect of the raffinate pH was analyzed by leaching the samples at different pH (0.3-0.4, 0.54-0.6 and 0.7-1) and analyzing the solution and the leach residue via atomic absorption spectrometry (AAS) technique. The one treated at a pH range of 0.54-0.6 yielded the highest concentration of copper (24gpl), cobalt (0.28gpl) and iron (3.65gpl) in the pregnant leach solution and the highest recovery of copper(42.23%), cobalt (21.90%) and iron (47.87%).The leach residue for sample 1 treated with leaching liquor (pH 0.3-0.4) were Cu2+ (0.50%), Fe3+ (1.12%), Co2+ (0.354%) and Ca2+ (0.057%). The leaching residue for sample 2 treated with leaching liquor (pH 0.54-0.6) were Cu2+(0.065%), Fe3+(0.057%), Co2+(0.27%), Ca2+(0.097%) and SiO2(0.31%).The leach residue for sample 3 treated with leaching liquor (pH 0.7-1) were Cu2+ (0.24%), Fe3+ (0.31%), Co2+ (0.31%), Ca2+ (0.25%) and SiO2(0.64%). Since almost all silica was consumed by the leaching liquor in sample 1, more silicic acid was produced as shown in equation (1) which decomposed in equation (2) to produce silica gel. The silica gel reduced the permeability of the leaching liquor by preventing it from reacting with the entire ore leading to less concentrations and recoveries of the valuable (Cu, Co and Fe). The experimental results were compared with the thermodynamic prediction from the FactSage software. [formula]

PL

Kwaśne ługowanie zwału jest procesem ekstrakcji metali z rud o niskiej klasie zazwyczaj 1-2% utlenionego wartościowego minerału przy zastosowaniu ługowania (na przykład stężonym kwasem siarkowym (H2SO4). Rudę kruszy się, konserwuje, aglomeruje i umieszcza na nieprzepuszczalnej podkładce. Rafinat dozowany ze stężonym kwasem siarkowym (H2SO4) jest natryskiwany na ułożoną rudę w celu wytworzenia macierzystego roztworu ługu. Chociaż sposób ten może być tani, to zależy on od pH roztworu ługującego, nominalnej wielkości kruszca, temperatury, optymalnej wysokości spiętrzania, stopnia irygacji, stosunek ciała stałego do cieczy, przepuszczalności, skały płonnej, temperatury, nominalnej wielkości zgniatania, wpływu rozkładu wielkości cząstek rudy. Celem niniejszej pracy jest zbadanie najbardziej efektywnego pH rafinatu do wypłukiwania miedzi i kobaltu z rud niskiej jakości. Ruda zawiera malachit (Cu2(CO3) (OH)2), tlenek kobaltu, hematyt (Fe2O3) i około 94% wag. zawartości skały płonnej mineralnej (CaCO3, CaO i SiO2). CaO jest wysoce rozpuszczalny w kwasie i SiO2 jest również rozpuszczalny w kwasie, jeśli jest obecny w formie związków kompleksowych, takich jak krzemian wapnia (CaSiO3, Ca2SiO4) lub skaleń (KAlSi3O8), a tym samym może znacznie zakłócić proces ługowania zwału. W celu analizy optymalnej wartości pH, w eksperymencie zostały użyte trzy próbki o różnej kompozycji. Próbki zostały zmielone do rozmiaru ≤ 50mm, zakonserwowane i aglomerowane przed ługowaniem w roztworze rafinatu zawierającym Ca2+(12,095%), Fe3+(0,158%), Cu2+ (0,1185%), oraz Co2+ (0,216%) pochodzącym z ekstrakcji rozpuszczalnikowej dawkowanej ze stężonym kwasem siarkowym (98%) w różnych zakresach pH (0,3-0,4, 0,54-0,6 oraz 0,7-1). Wpływ pH rafinatu był analizowany przez ługowanie próbek o różnym pH (0,3-0,4, 0,54-0,6 oraz 0,7-1) i analizę roztworu a także pozostałości ługu za pomocą techniki absorpcyjnej spektroskopii atomowej (ASA). Próbka, którą traktowano roztworem o zakresie pH 0,54-0,6 wykazała najwyższe stężenie miedzi (24gpl), kobaltu (0,28gpl) i żelaza (3,65gpl) w macierzystym roztworze ługu i największy odzysk miedzi (42,23%), kobaltu (21,90%) i żelaza (47,87%). Pozostałość ługu dla próbki 1 traktowana płynem ługującym (pH 0,3-0,4) miała Cu2+ (0,50%), Fe3+(1,12%), Co2+ (0,354%) oraz Ca2+ (0,057%). Pozostałość z ługowania dla próbki 2 traktowana cieczą ługującą (pH 0,54-0,6) miała Cu2+ (0,065%), Fe3+(0,057%), Co2+ (0,27%), Ca2+ (0,097%) oraz SiO2 (0,31%). Pozostałość ługu dla próbki 2 traktowana płynem ługującym (pH 0,7-1) zawierała Cu2+ (0,24%), Fe3+ (0,31%), Co2+ (0,31%), Ca2+ (0,25%) oraz SiO2 (0,64%). Ponieważ prawie cała krzemionka została zużyta przez płyn ługujący w próbce 1, większość kwasu krzemowego została wytworzona jak przedstawiono w równaniu (1), który rozkłada się w równaniu (2), z wytworzeniem żelu krzemionkowego. Żel krzemionkowy zmniejsza przepuszczalność cieczy ługującej, zapobiegając przed reakcją z całą rudą, co prowadzi do mniejszych stężeń i odzyskiwania wartościowych Cu, Co i Fe. Wyniki doświadczalne porównano z prognozami termodynamicznymi z oprogramowania FactSage. [wzór]

Słowa kluczowe

EN

raffinate; leaching; gangue; silica; pH

PL

rafinacja; ługowanie; skała płonna; krzem; pH

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 15, nr 2
• Strony: 83--88
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Mweene L.

• Luanshya Copper Mine, P.O Box 93260, Luanshya, Zambia

autor

Kawala J.

• Copperbelt University, Faculty of Mining and Mineral Sciences, P.O. Box 21692, Kitwe, Zambia, 10101

Bibliografia

• 1. Banza, A.N., Gock, E., Kongolo, K., Base metals recovery from copper smelter slag by oxidizing leaching and solvent extraction. Hydrometallurgy, (67), 2002, p 63–69. ISSN 0304-386X
• 2. Bartlett, R.W., Solution mining, Leaching and fluid recovery of materials, Second edition, Gordon and Breach science publishers, 1998, p 393-398, ISBN 90-5699-633-9
• 3. Hiskey, J.B., Current status of U.S. Gold and Silver Heap Leaching operation, Au & Ag Heap and Dumping Leaching practice with Panel Discussion, 1986, p 1-7, ISBN 0-89520-425-8
• 4. Kunkel, J., Heap Leach Lixiviant Flow Myth versus Reality Tailings and Mine Waste, Design operation and disposal, CRC press, 2008, p 63-64, ISBN 978-0-415-48634-4
• 5. McMahon, A.D., Copper: a material survey. Circular, Bureau of Mines, U.S. Dept of the Interior. Bureau of Mines, 1964 , ISSN 0748-1993
• 6. Mular, A.L., Halbe, D.N., Barratt, D.J., Mineral processing plant design, practice, and control proceedings, vol.1, Society for mining, metallurgy and exploration (SME), 2005, ISBN 0-87335-223-8
• 7. Rich, R.L. Inorganic Reactions in Water. 3e edition. Springer. Berlin Heidelberg, Editor, 2008, pp. 263–283, ISBN 978-3-540-72864-1