173489. lajstromszámú szabadalom • Eljárás réz extrahálására fémes anyagokból
5 173489 6 vizezhetünk átszivárogtatásos kilúgozást is, amikor a kilúgozó folyadékot a szemcsézett hulladék halmazán vagy lapos rétegén engedjük keresztülfolyni. Ez esetben előnyösnek bizonyul, ha .a kilúgozó oldat bizonyos mennyiségű, előzetesen előállított réz(II)-amint tartalmaz a fémréz oldására, minthogy a lapos rétegben csak kis mértékű oxidáció megy végbe. Előnyösnek bizonyul továbbá, ha a kapott réz(I)-amint külön oxidáljuk, részben recirkuláltatás, részben tisztítás és extrakció céljára. A kilúgozó oldatban az ammónia, a karbonát és a szulfát koncentrációja nem kritikus paraméter. Alacsonyabb koncentrációk esetén a koncentrációnak a gazdaságosság szab határt, minthogy túl híg oldatok esetén arányosan nagyobb tárolókapacitásra van szükség és nagyobb a keringtetéshez szükséges energiafogyasztás. Magasabb koncentrációk esetén a koncentrációnak az oldékonysági és stabilitási körülmények szabnak határt. Az ammónia aránya az ammónium-sókhoz szintén nem kritikus paraméter. Az éppen oldott állapotban levő réz gyakran feleslegben van a Cu(NH3)4C03 komplex karbonát sztöchiometrikus mennyiségéhez képest, például az oldott réz mennyisége 1,3 grammatomsúly 1 mól ammónium-karbonátra vagy í mól ammóniára vonatkoztatva, és az oldott réz mennyiségét az oldatban inkább az ammónia és az ammónium-ionok határozzák meg, mint a kation. Ha az ammónia koncentrációja alacsony, akkor bázisos karbonát csapódhat ki, míg ha az ammónia koncentrációja túl magas, akkor ammóniára vonatkoztatva túlságosan magas parciális nyomású oldatok képződnek, miáltal felesleges ammónia vesztesség keletkezik, mert az oxidáló gáz az ammóniát magával ragadja. Az ammónia túl magas koncentrációja káros hatással van az extrahálószerre is, csökkentvén a réztranszfert, továbbá gátolván az extrahálószer könnyű és tiszta állapotban való visszanyerhet őségét. Az ammóniának az ammóniumsókra vonatkoztatott előnyös aránya 0,5—4,0 NH3:1,0 (NH2)2X - ahol X karbonát- és/vagy szulfát-iont jelent -, de használható 0,1-10 :1 értékű arány is. Az ammónia összes szabad és kötött mennyisége mintegy 3,0—4,0 mól 1 grammatomsúly oldani kívánt rézre vonatkoztatva, illetve célszerűen az elpárologtatáshoz és egyéb vesztességhez további ammónia-mennyiség számolandó. A kilúgozó oldatban a réz koncentrációja előnyösen 20-100 g/liter megfelelő mennyiségű ammóniával és ammóniumsóval arányban, de az eljárás foganatosítható mintegy 1-200 g/liter réz koncentráció esetén is. A kiindulási kilúgozó oldat rézmentes is lehet, azzal a feltétellel, hogy elegendő oxigén van jelen a kívánt mennyiségű réz feloldására, azonban előnyösnek bizonyul, ha az oldat megfelelő mennyiségű réz(II)-amint tartalmaz a fémréz feloldására az alábbi reakcióegyenlet szerint: Cu(NH3)4++ (aq) + Cu(fém) -*■ Cu2(NH3)4++ Az így kapott réz(I)-komplex ezt követően vagy egyidejűleg oxidálható. A Lix 64N márkanevű termékkel végzett extrahálás után a raffinátum gyakorlatilag soha nem mentes réztől, a rézmentesség csak ciklusos eljárással érhető el. Megjegyezzük, hogy 1 grammatomsúlynyi réz(II)-ion amin alakjában 2 grammatomsúlynyi réz(I)-iont ad szintén amin alakjában a kilúgozó reaktorban oxidáció nélkül, így kívánatos a kilúgozó reaktorba olyan kilúgozó oldatot adagolni, mely a kívánt rézkoncentráció 50%-át tartalmazza, miáltal a kilúgozás során a kívánt rézkoncentrációjú, réz(I)-amint tartalmazó oldat képződik, ha elegendő a réz és megfelelők a reakcióparaméterek a reaktorban. Az így kapott oldat külön lépésben oxidálható, ami lehetővé teszi a tervezési szabadságot az üzem és a folyamatok tervezésében. A reakcióhőmérséklet rendszerint 20 C° vagy közel 20 C°, de az üzem felépítésétől és a folyamatoktól függően lehet 0 C° és 100 C° között. 20 C° és 50 C° közötti hőmérséklettartomány előnyösnek bizonyul. A réz elkülönítését előnyösen oldószeres extrakcióval végezzük, közelebbről a kilúgozás során kapott oldatot hidroxi-oxim, így például a General Mills Inc. Amerikai Egyesült Államok-beli cég Lix 63, Lix 64 vagy Lix 64N márkanevű terméke vagy a Van der Zeeuw által a 71-06860 számú holland szabadalmi bejelentésben ismertetett extrahálószer petróleummal alkotott oldatával kezeljük. Az extrahálószert vízben lényegében nem oldódó inert szerves oldószerrel, például magas lobbanáspont ú petróleummal hígítjuk, és koncentrációját a hígítószerrel 1-40 térfogatira állítjuk be. Az extrakciót a két folyadékfázis ellenáramú érintkeztetésével ismert módon e célra ismert berendezésekben végezzük. A fenti művelet célja lényegében a réz feloldása a szerves fázisban az extrahálószerrel alkotott komplexeként, majd ezt követően a két fázis gyors és tökéletes elkülönítése további feldolgozásra. A leggyakrabban használt berendezés egy keverő-ülepítő, de használhatók porlasztó oszlopok, töltött oszlopok, pulzáló tányéros oszlopok és centrifugális keverők is. Az extrakcióhoz szükséges műveleti lépések száma nem kritikus paraméter. Ciklusos eljárás esetén kívánatos bizonyos mennyiségű rezet, például 5-10 g/liter koncentrációban a raffinátumban (azaz a vizes fázisban) hagyni a réz oldódásának meggyorsítására. Ebben az esetben az extrakciót nem teljes mértékben végezzük el, mégis általában kevesebb lépésre van szükség, mint a teljes extrakció esetén. Legtöbbször kielégítő egy vagy két lépés. A rezet és nyomelemeket tartalmazó szerves fázist ezután gyenge savval, például pH 2-5 értékű vizes kénsav-oldattal mossuk a cink és az ammónia eltávolítására sztrippelés előtt. A sztrippelést a szerves fázis erős savval, közelebbről 150-200 g/liter szabad savat tartalmazó vizes kénsav-oldattal végzett kezelése útján foganatosítjuk az extraháláshoz használt berendezésben. A szükséges lépések száma a körülményektől függ megint, és nem kritikus paraméter. Az elsőrendű követelmény a sztrippelt szerves fázis réztartalmának gazdaságos szintre, például mintegy 0,5 g/liter koncentrációra csökkentése a szerves fázis gyakorlatilag elérhető 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
