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[5][_]
Molecule
(32/ 197)
[6][_]
copper
(43)
[7][_]
zinc
(26)
[8][_]
iron
(25)
[9][_]
water
(24)
[10][_]
gold
(14)
[11][_]
ferrous
(8)
[12][_]
sodium sulphate
(8)
[13][_]
aluminium
(8)
[14][_]
sulfuric acid
(6)
[15][_]
hydrogen
(5)
[16][_]
oxygen
(4)
[17][_]
arsine
(2)
[18][_]
hydroxide
(2)
[19][_]
chlorine
(2)
[20][_]
sodium chloride
(2)
[21][_]
hypochlorite
(2)
[22][_]
DES
(1)
[23][_]
chloride
(1)
[24][_]
sulphate
(1)
[25][_]
carbon
(1)
[26][_]
cadmium
(1)
[27][_]
Fe7S8
(1)
[28][_]
phenol
(1)
[29][_]
thio-urea
(1)
[30][_]
copper-zinc
(1)
[31][_]
zinc sulfate
(1)
[32][_]
Se
(1)
[33][_]
graphite
(1)
[34][_]
iron hydroxide
(1)
[35][_]
monter
(1)
[36][_]
potassium
(1)
[37][_]
potassium chloride
(1)
[38][_]
Generic
(16/ 145)
[39][_]
metals
(101)
[40][_]
acids
(12)
[41][_]
sulfates
(9)
[42][_]
chlorides
(5)
[43][_]
hydroxides
(4)
[44][_]
salts
(2)
[45][_]
cations
(2)
[46][_]
sulfides
(2)
[47][_]
oxides
(1)
[48][_]
alkali
(1)
[49][_]
formaldehydes
(1)
[50][_]
monocarboxylic acids
(1)
[51][_]
aliphatic
(1)
[52][_]
cyanides
(1)
[53][_]
sulfones
(1)
[54][_]
metal hydroxides
(1)
[55][_]
Physical
(46/ 65)
[56][_]
0,3 kg/m3
(4)
[57][_]
0,73 kg/m3
(3)
[58][_]
20 g/l
(2)
[59][_]
100 percent
(2)
[60][_]
0,832 kg/m3
(2)
[61][_]
0,096 kg/m3
(2)
[62][_]
0,676 kg/m3
(2)
[63][_]
de 0,517 ohm
(2)
[64][_]
0,082 kg/m3
(2)
[65][_]
0,52 kg/m3
(2)
[66][_]
20 percent de
(2)
[67][_]
de 0,07 m3/m3
(2)
[68][_]
de 0,15 m3/m3
(2)
[69][_]
30 percent de
(2)
[70][_]
0,85 m3/m3
(2)
[71][_]
0,15 m3/m3
(2)
[72][_]
20-30 g/l
(1)
[73][_]
0,874 kg
(1)
[74][_]
1 tonne
(1)
[75][_]
de 45 percent de
(1)
[76][_]
15 percent
(1)
[77][_]
de 1 g/l
(1)
[78][_]
14 percent de
(1)
[79][_]
8 percent de
(1)
[80][_]
6 d
(1)
[81][_]
de 138,2 kW
(1)
[82][_]
0,32 kg/m3
(1)
[83][_]
de 0,51 ohm
(1)
[84][_]
12,4 kW
(1)
[85][_]
3 kg/m3
(1)
[86][_]
0,08 kg/m3
(1)
[87][_]
0,07 m3/m3
(1)
[88][_]
0,85 m3
(1)
[89][_]
5,2 kg/m3
(1)
[90][_]
de 0,515 ohm
(1)
[91][_]
de 300 kg/m3
(1)
[92][_]
de 30 kW
(1)
[93][_]
de 0,5 m3/m3
(1)
[94][_]
de 18,5 kW
(1)
[95][_]
0,81 kg/m3
(1)
[96][_]
0,29 kg/m3
(1)
[97][_]
de 39,1 kW
(1)
[98][_]
0,02 kg/m3
(1)
[99][_]
7,6 kg/m3
(1)
[100][_]
64 percent de
(1)
[101][_]
de 4100 kW
(1)
[102][_]
Gene Or Protein
(8/ 32)
[103][_]
Etre
(21)
[104][_]
CHAMP
(3)
[105][_]
DANS
(3)
[106][_]
Hydr
(1)
[107][_]
H2R
(1)
[108][_]
Est-a
(1)
[109][_]
Ano
(1)
[110][_]
Tric
(1)
[111][_]
Disease
(1/ 3)
[112][_]
Depression
(3)
[113][_]
Substituent
(1/ 2)
[114][_]
hydroxyl
(2)
[115][_]
Organism
(2/ 2)
[116][_]
PASSER
(1)
[117][_]
schistes
(1)
[118][_]
Polymer
(1/ 1)
[119][_]
Polystyrene
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2513268A1
Family ID 8016641
Probable Assignee Univ Moskovsk
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE D'EXTRACTION SELECTIVE DE metals A PARTIR DE
SOLUTIONS DE LIXIVIATION ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE
PROCEDE
EN Title SELECTIVE METAL EXTN. FROM SOLN. - BY CONTROLLED PH VARIATION
IN CATHODIC ZONE OF DIAPHRAGM CELL
Abstract
_________________________________________________________________
LA PRESENTE INVENTION SE RAPPORTE A UN PROCEDE D'EXTRACTION DES
SOLUTIONS DE LIXIVIATION ET A UN DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DE
CE PROCEDE.
L'INVENTION EST CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'UN ESPACE 5 SOUMIS A
L'ACTION D'UN CHAMP ELECTRIQUE CONTINU EST DIVISE EN UNE ZONE ANODIQUE
6 ET UNE ZONE CATHODIQUE 7 PAR LESQUELLES ON FAIT PASSER SIMULTANEMENT
LES SOLUTIONS A TRAITER, EN MAINTENANT DANS LA ZONE CATHODIQUE UN PH
DE LA SOLUTION DANS UN INTERVALLE DE 1 A 14 GRACE A L'APPLICATION D'UN
CHAMP ELECTRIQUE ET D'UN CHAMP MAGNETIQUE EXTERIEURS.
L'INVENTION PEUT TROUVER APPLICATION DANS L'HYDROMETALLURGIE DE metals
NON-ferrous.
Metals are selectively extracted from leach solns. by dividing a d.c.
field region into an anodic zone and a cathodic zone through which
solns. to be treated are passed simultaneously. The pH of the soln. in
the cathodic zone is maintained at a value in the range 1-14 by
applying external electric and magnetic fields, the feed rate of the
soln. and the rate of pH variation being selected for selective pptn.
of (hydr)oxides of different metals at different respective pH values
within the pH range. The leach soln. may be passed simultaneously
through the cathodic and anodic zones; alternatively, an aq. chloride
soln. (e.g. a sylvinite soln.) or an aq. sulphate soln. (e.g. a sodium
sulphate soln.) may be passed through the anodic zone instead of the
leach soln. The process is useful for selective extraction of
non-ferrous metals from natural or synthetic leach solns., chemical
etching solns., and waste water and other waters. Addn. of alkali for
pptn. of the metals and the provision of activated carbon in the inter
electrode space are not required. Metals can be recovered from strong
or weak solns. with max. yield and min. energy expenditure.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne les procedes d'extraction de metals a
partir de solutions aqueuses, et plus precisement, un procede
d'extraction selective de metals a partir de solutions de lixiviation
et un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procede.
L'invention peut etre utilisee de la maniere la plus efficace dans
l'hydrometallurgie de metals non ferrous pour 1'extraction de metals
non ferrous, de metals rares ou nobles et d'elements des terres rares
a partir de solutions de lixiviation naturelle ou artificielle.
L'invention peut egalement etre utilisee pour l'obtention
d'metalshydroxides, pour une coprecipitation de plusieurs hydroxydes a
un pH strictement contre du milieu, sans utilisation d'alcalis en tant
que reactifs, pour 1'extraction de metals contenus dans les water des
ateliers de gravure chimique, pour l'epuration complexe des water
usees dans la metallurgie de metals non ferrous et dans la siderurgie,
ainsi que pour ltepuration de l'water provenant de toute autre source.
En outre, il existe une categorie de corps mineralises contenant des
quantites considerables de composants utiles ne pouvant etre extraits
que par lixiviation.
Des solutions de lixiviation contiennent de gold, du iron, du copper,
du zinc, du cadmium et autres metals.
La concentration en metals des solutions de lixiviation peut varier
entre quelques fractions de gramme par litre et 20-30 g/l. Ces
solutions contiennent normalement des particules de silice en
suspension, alors que la concentration d'acides harmiqueacids est
relativement faible.
Parmi les solutions de lixiviation naturelle ou artificielle on peut
indiquer les water usees des ateliers de galvanisation et de gravure
chimique, les water usees des entreprises de la metallurgie de metals
non ferrous et en particulier de celles d'enrichissement.
Les quantites totales de solutions de lixiviation croissent sans cesse
depuis ces dernieres annees du fait qu'on est oblige de traiter des
corps mineralises dont le traitement par les procedes
hydrometallurgiques traditionnels devient non rentable, ou de traiter
des sousproduits varies.
On connait generalement un procede d'extraction par electrolyse des
metals non ferrous a partir de solutions concentrees de ces metals.
Ce procede est realise dans un reacteur renfermant une anode et une
cathode. Un champ electrique continu agissant dans le reacteur
provoque une precipitation du metal non ferrous sur la cathode.
I1 existe un grand nombre de solutions de lixiviation dont la teneur
en metals est relativement faible et dont la conductibilite electrique
est mauvaise, et les depenses d'energie electrique pour la realisation
du procede d'electrolyse sont importantes. De ce fait, l'extraction de
metals par electrolyse a partir de ces solutions est economiquement
desavantageuse.
On connait egalement dans l'industrie un procede d'extraction du
copper a partir de solutions de lixiviation par sa precipitation sur
un scrap (dechet) de iron utilise comme metal precipitateur.
Ce procede de precipitation est realise dans des reacteurs dotes d'un
faux-fond sur lequel est dispose le dechetde iron.
Le reacteur peut etre realise sous forme d'un chenal droit ou en
zigzag, d'un tambour tournant ou d'un recipient conique.
Le procede est realise comme suit.
Une solution de lixiviation amenee depuis un decanteur degrossisseur
s'ecoule par gravite a travers le reacteur. Par suite de l'interaction
avec le dechet de iron le copper se precipite de la solution sous
forme de copper cemente, alors que le iron passe en solution.
Le procede de precipitation par cementation se base sur la differencie
des valeurs des potentiels normaux du copper et du metal
precipitateur. Selon une serie de tensions, tout metal d'un potentiel
electrique plus negatif que celui du copper est capable de le deplacer
de la solution.
Au point de vue chimique, le procede de precipitation du copper est
decrit par l'equation suivante
Le dechet: de iron est le plus utilise en tant que precipitateur. Dans
les conditions reelles, il peut se produire les reactions suivantes au
cours de precipitation, en plus de la precipitation du
copper
Ces reactions non seulement diminuent le rendement de l'extraction du
copper, mais aussi conduisent a ce que la consommation du
precipitateur depasse nettement la quantite theoriquement necessaire
(0,874 kg de fer par 1 tonne de copper).
Au fur et a mesure du deroulement des reactions, la concentration
d'acidlibre diminue et, lorsque le pH est de 2,5 a 4,0 il se cree les
conditions pour l'hydrolyse des salts du iron et de l'aluminium
trivalents normalement contenus dans les water de mine
Les produits insolubles qui se forment provoquent des difficultes
supplementaires de caractere cinetique lors de la precipitation.
La vitesse de precipitation du copper et les proprietes du precipite
obtenu dependent surtout de la composition de la solution, de la
nature du precipitateur, de la temperature et du regime
hydrodynamique. Par exemple, une augmentation de la teneur en copper
de la solution provoque une acceleration de la precipitation et
lorsque la teneur en copper atteint une valeur tres elevee (20 g/l),
on obtient un depot tres compact difficile a separer du dechet.
Quant aux installations de precipitation, leur construction est
determinee par le temps de contact des reactifs, par la vitesse
d'amenee de la solution et le volume du reacteur par copper a
extraire. Les valeurs de ces parametres sont en rapport avec la teneur
en copper de la solution a traiter. Le volume du reacteur par metal a
obtenir est d'une importance primordiale. Pour une bonne agitation de
la solution, il est preferable de maintenir une vitesse d'ecoulement
relativement elevee pour un temps de contact suffisant. I1 existe deux
types d'installations d'extraction de copper par procede de
precipitation: au reacteur droit et au reacteur en zigzag. Ces
derniers sont moins encombrants et moins chers en utilisation, mais il
y est plus difficile d'augmenter, en cas de besoin, le volume de
solution a traiter.
Parmi les avantages du procede de precipitation on peut citer la
simplicite de construction des installations et les faibles frais
d'investissement et d'entretien.
Toutefois, la precipitation du copper est effectuee presque
exclusivement a l'aide du dechet de iron. 11 est relativement cher et
n'est pas toujours facile a se procurer. Les dechets de tues de iron
portent des revetements varies et, avant d'etre utilises, ils
necessitent le decoupage, le recuit et d'autres operations de
preparation, ce qui augmente leur cotit. En outre, lorsque les
solutions a traiter sont des produits de lixiviation des minerais
arsenieux, il existe le danger de degagement de l'arsine extremement
toxique, selon la reaction suivante
Un degagement plus intense de l'arsine se produira dans le cas ou le
dechet de iron est contamine d'aluminium
Le rendement de l'extraction est diminue par la presence du iron
trivalent.On est, de ce fait, oblige de reduire le iron trivalent en
iron bivalent a l'aide de la pyrrotine Fe7S8, ce qui rend le procede
plus couteux.
En outre, les solutions de lixiviation contiennent, en etat dissous,
non seulement du copper, mais aussi du zinc et d'autres composants
utiles. Le procede de precipitation ne permet d'extraire qu'une partie
du copper, alors que tous les autres composants sont deverses, apres
neutralisation, dans des bassins d'water pour la decantation.
La solution clarifiee contient des quantites considerables de salts
mineraux et elle ne peut pas etre reutilisee.
Ainsi donc, en cas d'utilisation du procede de precipitation, une
partie du copper et la totalite du zinc sont perdues.
On connais bien un procede d'extraction du copper par un procede
d'echange ionique.
Ce procede est realise dans un reacteur dote d'un agitateur. Le
reacteur contient de la resine echangeuse d'ions.
Le procede est realise comme suit.
Une certaine quantite de solution de lixiviation est introduite dans
le reacteur contenant de la resine echangeuse d'ions. La resine et la
solution sont melangees et le copper est capte par la resine.
Puis le precipite solide de resine et de copper est separe de la
solution et traite par l'sulfuric acid (H2S04). Le copper passe alors
en solution acidet la resine est recuperee pour etre reutilisee.
Le copper contenu dans les solutions ammoniacales est facilement
extrait par les resines sulfonees phenol formaldehydes. Le procede est
realise comme suit ou H2R est la resine sulfonee echangeuse de
cations.
Ces derniers temps on a obtenu des resines echangeuses d'ions de haute
qualite, ce qui permet d'utiliser l'sulfuric acid d'une faible
concentration et d'obtenir un taux eleve d'extraction du copper.
Grace au procede d'echange des ions, la concentration de copper dans
la solution acidatteint une telle valeur qu'il devient economiquement
avantageux de l'extraire par electrolyse.
Toutefois, une partie de la resine est perdue au cours de toutes ces
operations, ce qui augmente le cout du procede d'extraction du copper
par echange d'ions.
En outre, on connait egalement dans l'industrie d'autres procedes dits
d'extraction utilises pour la recuperation du copper des solutions de
lixiviation.
Ces procedes et les dispositifs pour leur mise en oeuvre sont
analogues a ceux decrits plus haut. La seule difference consiste en ce
que, au lieu de resines echangeuses d'ions on utilise des agents
d'extraction, c'est-a-dire, des liquides organiques insolubles dans
l'water et ionisables. L'echange d'ions se produit dans un diluant
organique insoluble dans l'water. I1 se forme ainsi un systeme liquide
echangeur d'ions pouvant servir de base pour l'organisation des
procedes technologiques continus.
L'echange d'ions en liquide presente un nombre d'avantages. Tandis que
certains procedes tels que le broyage, par exemple, sont effectues
dans un seul but determine, l'echange d'ions en liquide peut etre
employe dans un seul ou dans plusieurs buts, et notamment
1) passage du metal a recuperer de la solution de lixiviation a une
autre solution plus facile a traiter;
2) concentration du metal de valeur a recuperer d'une solution diluee
apres lixiviation et sa separation dans une autre solution;
3) separation du metal de valeur a recuperer et des impuretes par
extraction selective du metal ou des impuretes;
4) separation des composants de valeur a recuperer des solutions de
lixiviation par extraction selective ou reextraction d'un ou de
plusieurs elements a partir d'une phase organique;;
5) obtention du produit desire directement par reextraction, ce qui
permet de se passer d'un traitement ulterieur,
On a elabore pour ce procede une technologie de traitement des
solutions de lixiviation acidspar electrolyse-extraction. Comme agents
d'extraction on a choisi des monocarboxylic acids de la serie
aliphatic.
Ils sont bien accessibles, moins chers et peuvent etre utilises a une
echelle illimitee. Les composants des solutions ont ete extraits sous
forme d'hydroxide.
Toutefois, les procedes dits d'extraction ne sont pas largement
employes a cause des volumes importants de solutions de lixiviation a
traiter, ce qui necessite de tres grands volumes d'extraits et des
aires productives importantes.
On connait dans l'industrie des procedes d'extraction de gold des
minerais auriferes.
Le procede principal de traitement metallurgique des minerais et
concentres auriferes est actuellement son traitement par cyanuration
base sur la lixiviation selective de gold par des solutions faibles de
cyanides alcalins.
Le traitement par cyanuration peut etre concurrence, tant au point de
vue economique qu'au point de vue de la securite du travail, par un
procede de lixiviation par des solutions acidsde thio-urea.
Outre le traitement des solutions de lixiviation artificielle
constituant la source principale de la production de gold dans le
monde, le traitement des solutions de lixiviation naturelle des
minerais auriferes, et en particulier, des minerais de copper-zinc,
presente egalement un interet.
Ce procede d'extraction est realise dans un reacteur, ou l'on verse
les reactifs.
Le passage de gold du minerai a l'etat dissous est obligatoirement
suivi de sa concentration; par exemple, dans le procede de cyanuration
classique on a recours a la cementation de gold sur zinc en poudre.
Toutefois, les progres realises ces derniers temps par la technologie
de sorption-extraction permettent d'envisager lEfficacite des procedes
d'extraction, de sorption, et d'echange d'ions dans l'hydrometallurgie
de gold.
Dans les conditions de traitement continu de grands volumes de
solutions auriferes, ce sont les charbons actives et les resines
echangeuses d'ions qui constituent des agents de sorption d'or les
plus efficaces.
Les charbons actives sont capables de capter gold par sorption non
seulement a partir des solutions cyanurees, mais aussi a partir des
solutions acides. La possibilite de l'utilisation des schistes
charbonneux d'une activite superficielle elevee comme agents
precipitateurs de gold est egalement interessante.
L'extraction de gold par sorption a l'aide des charbons actives se
caracterise, cependant, par une faible capacite de sorption des metals
nobles, par une faible resistance mecanique de l'agent sorbant et, par
consequent, par des pertes importantes de celui-ci, par la necessite
de charger a la fois une grande quantite de charbons dans le reacteur
et par l'absence de desorbants simples et peu couteux pour la
separation de gold et des charbons.
Comparees aux charbons actives, les resines echangeuses d'ions
synthetiques ont une capacite de sorption et une resistance mecanique
plus elevees et peuvent etre reutilisees plusieurs fois.
On connait egalement des procedes industriels d'extraction du zinc a
partir de ses solutions.
Le principal procede hydrometallurgique de production du zinc est
celui d'electrolyse de ses solutions acidsobtenues au cours de
traitement des minerais et des pulpes de zinc par l'sulfuric acid. On
produit actuellement par ce procede pres de 45 percent de la
production mondiale du zinc.
L'electrolyse est economiquement avantageuse pour le traitement des
solutions d'une concentration de zinc d'au moins 20 g/l et d'une
acidite de 3 a 15 percent. L'extraction du zinc des solutions diluees
(des eaux de mine) exige d'augmenter de plus de 2 fois les depenses de
l'energie electrique par metal.
Le dispositif pour l'extraction du zinc par electrolyse est analogue
au dispositif d'extraction de copper decrit plus haut.
L'extraction du zinc a partir des solutions diluees de lixiviation
naturelle et artificielle est realisee par les memes procedes que ceux
utilises pour l'extraction du copper.
Par exemple, le procede d'echange d'ions est utilise pour l'extraction
du zinc a partir des dechets resultant des fabrications de tissus et
de la pAte chimique. La concentration de zinc dans ces solutions est
de l'ordre de 1 g/l, ce qui correspond a la teneur en zinc des water
de mine. L'extraction du zinc se fait par sorption par une resine
echangeuse de cations du type polystyrene a groupes sulfones actifs
Apres la desorption du zinc on obtient une solution contenant 12 a 14
percent de zinc sulfate et 8 percent de
H2S04 en exces. Une telle solution est deja avantageuse pour un
traitement electrique.
On connais un procede d'epuration de l'water (brevet de France NO 2
148 730 du 26 Fevrier 1973) contenant des ions de metals. Selon ce
procede, les metals sont extraits sous forme d'oxydes, d'hydroxydes et
de sulfides.
Le procede est realise dans un reacteur comportant une cathode et une
anode et dont l'espace interelectrode est rempli de charbon active.
Comme, selon ce procede, l'anode n'est pas deparee de la cathode, les
produits cathodiques et anodiques sont melanges, ce qui empeche une
extraction selective et conduit a des depenses d'energie importantes.
Le dispositif pour la realisation de ce procede est essentiellement un
reacteur comportant une cathode et une anode. L'espace entre la
cathode et l'anode est rempli de charbon active. Le fond de la cathode
est perce de trous dont le diametre est inferieur a la grandeur des
particules de charbon active, de sorte que ces trous ne laissent
passer que les oxydes, les hydroxydes et les metalssulfides qui se
precipitent dans un decanteur special.
Ce dispositif ne permet pas, cependant, de realiser une extraction
selective de metals a partir des solutions.
Du fait que la cathode n'est pas isolee de l'anode, il se produit un
melange intense des produits se formant sur la cathode et l'anode. Ces
produits ne se precipitent pas pendant un temps prolonge et sont
contamines par le charbon active dont les pertes sont importantes.
D'autre part, les gaz se degageant pendant le fonctionnement du
dispositif s'echappent dans l'atmosphere et se perdent.
Dans ce dispositif le courant de liquide est dirige vers le bas, ce
qui provoque le compactage du precipite sur le fond du dispositif, la
resistance hydrodynamique du dispositif augmentant et son rendement
diminuant, alors que les depenses d'energie augmentent. I1 en resulte
que le dispositif ne r'adapte pas a la technologie d'extraction
selective de metals a partir des solutions de lixiviation, selon
laquelle des produits secondaires utiles doivent etre obtenus avec de
faibles depenses d'energie.
Le but de l'invention est d'eviter les inconvenients precites.
Dans le cadre de l'invention on s'est propose de creer un procede
d'extraction selective de metals a partir des solutions de lixiviation
et un dispositif pour le realiser qui permettraient d'extraire
successivement dans un meme dispositif les differents metals en
fonction de leur pH de formation d'hydroxydes, en obtenant ainsi des
produits secondaires utiles et de l'water pure, ainsi que d'extraire
les metals de maniere a supprimer les dechets de production et de
reduire les depenses d'energie.
Le but vise est atteint par le fait que dans le procede d'extraction
selective de metals a partir des solutions de lixiviation, selon
l'invention, l'espace dans lequel agit un champ electrique continu est
divise en une zone anodique et en une zone cathodique par lesquelles
on fait passer simultanement les solutions a traiter, et que dans la
zone cathodique on maintient un pH de la solution entre 1 et 14 par
application d'un champ electrique exterieur et d'un champ magnetique
et grace a un choix convenable de la vitesse d'amenee de la solution
et de la vitesse de variation du pH de la solution, de maniere a creer
des conditions pour la separation selective d'oxydes et d'hydroxydes
de differenthydroxides metals a un pH de precipitation correspondant
compris dans les limites indiquees.
Dans le procede d'extraction selective de metals a partir des
solutions, selon l'invention, prevoyant l'application d'un champ
electrique a l'espace inter- electrodes, il n'est pas besoin de
remplir l'espace interelectrodes de charbon active, pour atteindre les
buts vises. Dans le procede choisi comme anteriorite le charbon active
sert d'electrode dispersee grace a laquelle on obtient un rendement en
courant superieur a 100 percent Mais en meme temps la presence du
charbon dans l'espace interelectrodes rend le procede mal adapte aux
besoins de la technologie industrielle et inutilisable pour les
solutions concentrees.
Le procede selon l'invention, differe essentiellement de l'anteriorite
en ce que le but vise est atteint non pas grace a l'emploi de charbon
active comme un milieu materiel special de la zone cathodique, mais
-grace a l'emploi d'un milieu disperse sse formant pendant le
degagement des metals sous forme d'hydroxydes.
La limite superieure du pH a 14 a ete choisie pour la raison que, tant
que le pH ne depasse pas 14, tous les metals contenus dans les
solutions de lixiviation passent a l'etat d'hydroxydes. Des solutions
de lixiviation dont le pH est inferieur a 1 ne sont pas connues. Pour
atteindre le but vise il ne suffit pas de maintenir le pH dans un
certain intervalle de valeurs. A cet effet, il faut choisir une telle
vitesse d'amenee des solutions a la zone cathodique et, separement, a
la zone anodique, et de tels champs exterieurs que, pour une porosite
donnee du diaphragme, il se produise le passage force du catholyte a
la zone anodique par les pores du diaphragme sous l'action de la
pression la plus elevee dans la zone cathodique.En meme temps l'amenee
de la solution a la zone anodique doit se faire a une vitesse telle
que l'anolyte ne passe pas dans la zone cathodique et que, d'autre
part, la diminution de la conductibilite electrique dans la zone
anodique soit compensee par l'infiltration dans cette zone du
catholyte sous l'effet de la surpression dans la zone cathodique. Un
choix convenable des vitesses d'amenee separee des solutions a la zone
anodique et a la zone cathodique, de maniere que ces vitesses soient
conformes a l'intensite des champs electrique et magnetique
exterieurs, permet d'extraire de facon selective les metals a partir
des solutions aussi bien de faibles que de fortes concentrations, avec
un rendement maximal et des depenses d'energie minimales. La vitesse
de variation du pH et la vitesse de variation de la temperature dans
la zone cathodique constituent alors le critere de l'efficacite du
procede.
Pour realiser ce procede on a besoin d'un dispositif special
permettant de choisir separement des vitesses d'amenee des solutions a
travers la zone anodique et la zone cathodique, ces vitesses etant
adaptees a l'intensite des champs electrique et magnetique exterieurs
de maniere a reduire au minimum les depenses d'energie en l'absence de
charbon active dans la zone cathodique du dispositif.
Le dispositif choisi comme anteriorite ne permet pas de choisir de
telles conditions ni d'atteindre les buts vises.
Etant donne que l'espace cathodique est isole de l'espace anodique, le
dispositif pour realiser le procede d'extraction selective de metals a
partir des solutions de lixiviation fonctionne comme generateur
d'hydroxyles dans l'espace cathodique, alors que les hydroxyles se
fixent par reaction chimique aux ions de metals des solutions de
lixiviation et formen-t des metalshydroxides difficiles a dissoudre
qui se precipitent. Ces hydroxydes en suspension sont passes de facon
continue a travers l'espace cathodique, ou ils subissent l'action du
champ electrique et du champ magnetique exterieurs. Se deplacant dans
le courant de solvant les particules en suspension acquierent, sous
effet du frottement, un potentiel de glissement et obtiennent une
charge electrique.
Ces particules macroscopiques chargees subissant pendant leur
mouvement l'action du champ electrique et du champ magnetique se
deplacent vers les parois du reacteur, ce qui provoque une
augmentation de la vitesse d'agitation des particules et leur
coagulation.
Ce deplacement de la suspension vers les parois du reacteur est
particulierement intense grace a la presence dans la solution de
quantites importantes de particules de silice presentant une tres
grande surface, et d'un grand nombre d'ions de iron formant une
suspension magnetique qui se coagule sous l'action de champs
magnetiques faibles.
En cas d'une concentration importante des particules en suspension
dans la solution, la suspension en mouvement, grace au potentiel de
glissement, engendre un champ du milieu lui-meme forme par l'ensemble
des particules mobiles et du solvant. Ce champ s'additionne aux champs
exterieurs de sorte que le mouvement des particules s'effectue dans un
champ efficace agissant sur le mouvement du milieu et sur les
processus d'echange de charges et de chaleur dans le milieu. I1 en
resulte que, grace aux facteurs indiques ci-dessus, il se cree des
conditions permettant de reduire au minimum la coprecipitation des
metals a la formation d'hydroxydes voisine en ce qui concerne la
valeur de pH.
En outre, ces conditions permettent d'effectuer successivement
l'extraction selective des metals differents conformement a leur pH de
formation d'hydroxydes. Dans ce cas, on obtient en meme temps des
produits secondaires tels qu'hydrogen, oxygen, solution d'sulfuric
acid industriel, water epuree contenant des sulfates facilement
solubles.
Ces produits secondaires peuvent etre utilises dans l'industrie pour
n'importe quel but, donc, les dechets de la production sont supprimes.
En outre, grace au fait que la solution de lixiviation a traiter est
passee simultanement par la zone anodique et la zone cathodique, on
empeche la penetration de l'anolyte aciddans le catholyte, ce qui
diminue les depenses d'energie pour l'extraction selective de metals.
I1 est avantageux de faire passer la solution de lixiviation
simultanement par la zone cathodique et la zone anodique.
Cela conduit a une egalisation du pH dans tout le reacteur. D'autre
part, on evacue de la zone anodique l'anolyte aciden exces et l'on
evite I'infiltration de l'anolyte dans le catholyte a travers le
diaphragme.
Tout cela permet de diminuer les depenses d'energie et d'ameliorer la
selectivite d'extraction de metals.
I1 est avantageux de faire passer la solution de lixiviation par la
zone cathodique et, en meme temps, de faire passer une solution
aqueuse de chlorides par la zone anodique.
Il en resulte ce qui suit: premierement, la conductibilite electrique
de la zone anodique augmente; deuxiemement, il se produit a l'anode un
degagement du chlorine gazeux qui se dissout partiellement dans
l'anolyte avec absorption de chaleur, ce qui permet d'ameliorer le
regime thermique et d'eviter les pertes de chaleur; troisiemement, on
peut utiliser des anodes en charbon ou en graphite qui ne se
detruisent pratiquement pas et ont une longue duree de service;
quatriemement, la consommation d'anolyte diminue nettement. Tout cela
reduit les depenses d'energie et rend le procede economiquement
avantageux.
I1 est encore plus avantageux d'utiliser une solution de sylvinite en
qualite de solution aqueuse de chlorides.
I1 en resulte une reduction considerable du cout du procede et une
amelioration de la selectivite, la sylvinite etant un produit naturel
peu couteux. Lutilisa tion de la solution de sylvinite diminue
nettement la consommation d'anolyte, reduit les depenses d'energie et
augmente la productivite.
I1 est avantageux de faire passer par la zone ano- dique une solution
aqueuse de sulfates.
I1 en resulte une augmentation de la conductibilite electrique dans la
zone anodique, ce qui diminue les pertes de chaleur, augmente la
productivite et diminue les depenses d'energie.
I1 est egalement avantageux d'utiliser une solution de sodium sulfate
en tant que solution aqueuse de sulfates. Le sodium sulfate est
facilement soluble dans 11 water et, etant le moins cher parmi les
sulfates naturels, diminue le cout du procede d'extraction selective
de metals a partir des solutions de lixiviation.
Il est avantageux que les solutions a traiter soient soumises a
l'action d'un champ electromagnetique.
I1 en resulte que les particules en suspension se deplacent vers les
parois du recipient, la coagulation s'accelere, la duree d'achevement
du procede diminue, ainsi que les depenses d'energie, et la
productivite du procede augmente.
I1 est avantageux de remplir la zone cathodique de charbon active dans
le cas, ou la solution de lixiviation contient de gold.
I1 en resulte que gold est adsorbe par le charbon avant que l'iron
hydroxide se precipite. Le rendement en courant est alors superieur a
100 percent, car les particules de charbon agissent comme une
electrode supplementaire d'une tres grande surface.
En outre, le but vise est egalement atteint par le fait que le
dispositif pour l'extraction selective de metals a partir des
solutions de lixiviation comprenant un reacteur renfermant une cathode
et une anode disposees de facon coaxiale, est dote, selon l'invention,
d'un collecteur cylindrique dispose dans la partie superieure du
reacteur et dote de raccords et d'ouvertures pour l'introduction et la
sortie de la solution de lixiviation et comprenant une chambre
superieure et une chambre inferieure electriquement isolees l'une de
l'autre et realisees de maniere que la chambre inferieure comprenne un
diaphragme fixe de facon coaxiale entre le cathode et l'anode et
divisant l'espace utile du reacteur en une zone cathodique et une zone
anodique, un coagulateur electromagnetique destine a accelerer la
formation de la phase solide et communiquant avec une pompe de
recirculation et avec le reacteur, et un bloc de mesure de pH du
milieu, communiquant avec le coagulateur electromagnetique, avec le
reacteur et avec un decanteur relie a la pompe servant a assurer la
recirculation du liquide depuis le decanteur vers le reacteur.
Grace au diaphragme, l'espace cathodique est isole de l'espace
anodique et le dispositif fonctionne comme generateur d'hydroxyles
dans 1 'espace cathodique.
En outre, les processus se deroulent separement dans la zone
cathodique et la zone anodique et l'anolyte ne se melange pas au
catholyte. Cela permet de realiser l'extraction selective de metals.
Grace au fait que l'espace anodique et l'espace cathodique sont isoles
l'un de l'autre par le diaphragme, les gaz anodique et cathodique sont
recueillis par le collecteur. Ces gaz ne se perdent donc pas et ne
polluent pas le milieu ambiant. Ces gaz peuvent etre ulterieurement
utilises pour des besoins industriels varies.
Le fait de prevoir le diaphragme isolant l'espace anodique de l'espace
cathodique et de prevoir le collecteur permet de choisir de telles
vitesses de l'amenee separee des solutions a la zone anodique et a la
zone cathodique et une telle intensite des champs electriques et
magnetiques exterieurs que la vitesse de variation du pH est maximale
et que les depenses d'energie sont minimales.
Le fait de prevoir le coagulateur electromagnetique a pour effet
d'accelerer la formation de la phase solide circulant a travers
l'espace cathodique, ce qui facilite les processus electrochimiques a
la cathode et diminue les depenses d'energie.
I1 est avantageux de pratiquer des trous au centre de la chambre
superieure et de la chambre inferieure, pour pouvoir fixer le
diaphragme en position coaxiale.
Grace a cela, l'anode se trouve disposee dans une telle position par
rapport a la cathode que la repartition du potentiel electrique est
uniforme sur la surface de la cathode. En outre, on evite ainsi des
processus secondaires exigeant des depenses d'energie electrique
supplementaires.
I1 est avantageux que le diaphragme soit fixe au moyen d'un joint
d'etancheite impermeable a la solution de lixiviation et aux gaz se
formant au cours de l'extraction des metals, dans l'ouverture de la
chambre inferieure du collecteur.
On empeche ainsi l'anolyte plus acidde se melanger au catholyte moins
acide, ce qui diminue les depenses d'energie et empeche les gaz
cathodiques et les gaz anodiques de se melanger, ce qui permet de
collecter des gaz plus purs.
Il est egalement avantageux que la cathode soit fixee sur la chambre
inferieure du collecteur dotee d'une tubulure d'evacuation des gaz de
la zone cathodique du redacteur, et que l'anode soit fixee sur la
chambre superieure du collecteur dotee des tubulures d'admission et de
sortie de la solution de lixiviation et d'une tubulure d'evacuation
des gaz de la zone anodique du reacteur.
Cela permet de recueillir separement les gaz provenant de la zone
anodique et de la zone cathodique, de recuperer ces gaz pour les
besoins industriels et d'eviter la pollution du milieu ambiant.
I1 n'est pas moins avantageux que l'anode soit fixee sur la chambre
superieure par l'intermediaire d'un joint d'etancheite, pour empecher
les fuites des gaz anodiques.
Pour pouvoir traiter des solutions de lixiviation a faible
concentration de metals dissous et pour mettre le coagulateur
electromagnetique en communication avec le reacteur, il est avantageux
de fixer le coagulateur directement sur la partie inferieure du
reacteur, pour que le dispositif d'extraction selective de metals soit
moins encombrant. En outre, cela permet d'accelerer la formation de la
phase solide, ce qui facilite les processus electrochimiques sur la
cathode et diminue les depenses d'energie.
Pour le traitement des solutions de lixiviation a concentration elevee
de metals dissous, il est avantageux que la communication du
coagulateur electromagnetique avec le reacteur se fasse dans la partie
inferieure de celui-ci.
Cela permet d'eviter l'engorgement du coagulateur et d'augmenter la
productivite du dispositif pour l'extrac- tion selective de metals a
des concentrations elevees de ceux-ci dans les solutions de
lixiviation.
I1 est egalement avantageux que la cathode disposee de facon coaxiale
par rapport a l'anode et au diaphragme soit realisee en meme materiau
que le reacteur et electriquement reliee a celui-ci.
Cela permet d'accelerer la precipitation de la phase solide et de
faciliter les processus electrochimiques a la cathode, ce qui diminue
les depenses d'energie.
I1 est avantageux que la cathode soit perforee.
Cela favorise une egalisation rapide du pH et de la temperature dans
tout le volume du dispositif.
Dans le cas ou l'on fait passer par la zone anodique la solution de
lixiviation ou une solution de sulfates, il est preferable de doter
l'anode d'un vibrateur.
Le vibrateur provoque une separation intense des bulles de gaz
anodique de la surface de l'anode. il en resulte une augmentation de
la vitesse des processus electrochimiques a l'anode et une diminution
des depenses d'energie.
I1 est avantageux que le coagulateur electromagnetique soit realise
sous forme d'un tube helicoidal en materiau dielectrique dispose entre
les piles de la source du champ magnetique. ce qui permet d'augmenter
la vitesse de coagulation.
Pour ltextraction des metals a partir des solutions de lixiviation a
faible concentration de metals dissous, il est avantageux de realiser
le coagulateur electromagnetique sous forme d'une boite en materiau
dielectrique remplie d'une charge en materiau magnetique et disposee
entre les piles de la source du champ magnetique. La solution de
lixiviation passant a travers cette charge subit une influence intense
non seulement du champ magnetique exterieur mais aussi du champ
magnetique de la charge.Sous l'effet de ces champs agissant sur la
solution se deplacant par rapport a la charge9 il se produit une
variation de la concentration des matieres dissoutes et en suspension
se formant a la suite des processus d'extractiondb metals La
concentration augmente a une proximite immediate de la charge et
diminue avec l'eloignement de la charge. Il resulte de cette
augmentation de la concentration pres de la charge une augmentation de
la vitesse de coagulation.
L'invention permet de realiser un procede mecanise et automatise
d'extraction selective de metals a partir des solutions de
lixiviation, de supprimer les dechets de production des ateliers de
neutralisation et d'assurer un cycle de production ferme sans dechets,
grace a quoi le milieu ambiant est protege contre la pollution. En
outre, pendant l'extraction selective de metals a partir des solutions
de lixiviation il se forme de grandes water pure pouvant etre
utilisees pour les besoins industriels.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, details et avantages
de celle-ci apparaitront mieux a la lumiere de la description
explicative qui va suivre de differents modes de realisation donnes
uniquement a titre d'exemples non limitatifs, avec references aux
dessins non limitatifs annexes dans lesquels
- la figure 1 represente schematiquement le dispositif pour
l'extraction selective de metals a partir des solutions de
lixiviation;
- la figure 2 represente schematiquement la vue d'ensemble du
reacteur, en demi-coupe;
- la figure 3 represente schematiquement le coagulateur magnetique
fixe dans la partie inferieure du reacteur (vue laterale);
- la figure 4 represente schematiquement la vue d'ensemble du reacteur
dont l'anode est dotee d'un vibrateur;;
- la figure 5 represente schematiquement le coagulateur magnetique
helicoidal raccorde a la partie inferieure du reacteur (vue laterale);
- la figure 6 represente le meme coagulateur,(vue de dessus).
Le dispositif pour l'extraction selective de metals a partir des
solutions selon l'invention, comprend un reacteur 1 (figure 1)
renfermant une cathode 2 et une anode 3 disposees de maniere coaxiale
par rapport a l'axe vertical a-a. Un diaphragme 4 fixe entre la
cathode 2 et l'anode 3 de facon coaxiale par rapport au meme axe a-a
divise l'espace utile 5 du reacteur 1 en une zone anodique 6 et une
zone cathodique 7.Grace au diaphragme 4, le dispositif pour
l'extraction selective de metals a partir des solutions de lixiviation
fonctionne comme generateur d'hydroxyles dans la zone cathodique 7,
ou, des que le pH de formation d'hydroxydes est atteint, les
hydroxyles se combinent par reaction chimique avec les ions de metal
de la solution de lixiviation, en formant un hydroxide difficile a
dissoudre. il en resulte que, conformement a la valeur du pH de
formation d'hydroxydes dans la zone cathodique 7, il se forme des
precipites des hydroxydes des differents metals contenus dans la
solution de lixiviation. Les precipites des hydroxydes sont separes
des autres metals qui restent encore dans la solution a certaines
valeurs du pH et c'est grace a cela que l'extraction selective des
metals a partir des solutions de lixiviation est realisee.Les
precipites ainsi obtenus sont utilises dans l'industrie.
On obtient egalement des produits secondaires utiles pour les besoins
industriels et de l'water pure.
Le reacteur 1 comprend un collecteur cylindrique 8 dispose dans la
partie superieure du reacteur de facon coaxiale par rapport a
celui-ci. Ce collecteur 8 (figure 2) est divise par une douille
isolante 9 en une chambre superieure 10 et une chambre inferieure 11.
Le collecteur 8 permet d'eviter le melange des gaz se formait au cours
d'extraction de metals a partir des solutions de lixiva- tion, de les
recueillir separement, pour les reutiliser pour les besoins
industriels, et d'eviter la pollution du milieu ambiant.
Le corps 12 de la chambre inferieure 11 du collecteur 8 est visse sur
le reacteur 1 a l'aide d'un filetage 13. Un joint d'etancheite 14
assure l'etancheite de la jonction entre la chambre inferieure Il du
collecteur 8 et le reacteur 1, pour eviter la fuite des gaz
cathodiques et de la solution de lixiviation hors de la zone
cathodique 7 du reacteur 1. Dans le corps 12 de la chambre inferieure
11 sont pratiques des trous dans lesquels sont montes des raccords 15
pour la recuperation des gaz cathodiques provenant de la zone
cathodique 7 du reacteur I.
Dans le meme corps 12 de la chambre inferieure Il est pratiquee une
ouverture suivant l'axe a-a dans laquelle est montee la cathode creuse
cylindrique 2. La cathode 2 est rendue solidaire du corps 12 de la
chambre inferieure Il du collecteur 8. La cathode 2 et le corps 12
sont fabriques a partir d'un meme metal. La douille isolante 9 est
rigidement fixee a l'interieur de la cathode cylindrique 2 de facon
coaxiale par rapport a celle-ci. Le diaphragme 4 est fixe sur cette
douille 9 par l'intermediaire du joint d'etancheite 10. L'ouverture
centrale de la partie superieure de la douille 9 presente un taraudage
17 dans lequel est vissee une bague de serrage 18 reliee a un cylindre
19.La bague de serrage 18 reliee au cylindre 19 sert a serrer le joint
d'etancheite 16, pour empecher l'anolyte et le catholyte de se
melanger et pour eviter l'infiltration des gaz cathodiques dans la
zone anodique 6 du reacteur 1 depuis la zone cathodique 7 du reacteur
1, ce qui permet d'ameliorer la selectivite d'extraction des metals a
partir des solutions de lixiviation et de diminuer les depenses
d'energie.
Le corps 21 de la chambre superieure 10 du collecteur 8 est fixe sur
le corps 12 de la chambre inferieure Il du collecteur 8 a l'aide d'un
filetage 20. Entre le corps 12 de la chambre inferieure 11 et le corps
21 de la chambre superieure 10 est interpose un joint isolant 22
impermeable aux gaz, pour eviter les fuites eventuelles des gaz
anodiques dans l'atmosphere.
Une ouverture pratiquee dans le corps 21 de la chambre superieure 10
suivant l'axe a-a, sert a y monter une rondelle de forme 23. Cette
rondelle 23 est fixee sur la chambre superieure 10 du collecteur 8 a
l'aide des vis 24. La rondelle 23 est dotee de l'ouverture taraudee 25
dans laquelle est montee l'anode cylindrique 3.
L'anode 3 est fixee sur la rondelle de forme 23 a l'aide d'un joint
d'etancheite 26 et d'un ecrou 27 et disposes suivant l'axe a-a de
facon coaxiale par rapport a la cathode et au diaphragme 4, pour
obtenir une repartition uniforme du potentiel electrique sur toute la
surface de la cathode 2 et ameliorer la selectivite d'extraction des
metals. Un alesage central 28 pratique dans l'anode 3 suivant toute sa
longueur sert a amener l'anolyte dans la zone anodique 6 du reacteur
1. Le joint d'etancheite 26 est impermeable aux gaz se formant dans la
zone anodique 6 du reacteur 1 au cours de l'extraction des metals.
Le corps 21 de la chambre superieure 10 du collec- teur 8 est perce de
trous dans lesquels sont montes les raccords 29. Ces raccords 29 sont
prevus pour la recupera tion des gaz anodiques provenant de la zone
anodique 6 du reacteur 1. Cela permet d'eviter les pertes des gaz
anodiques et la pollution du milieu ambiant. Ces gaz anodiques peuvent
etre ulterieurement utilises pour differents besoins industriels.
Dans le corps 21 de la chambre superieure 10 du collecteur 8, il est
prevu une ouverture 30 pour la sortie de l'anolyte de la zone anodique
6 du reacteur 1
Dans la partie superlellre du reacteur 1 au-dessous du filetage 13,
mais au-dessus du bord superieur de la cathode 2, sont pratiques des
trous dans lesquels sont soudes des raccords 31 pour la sortie de la
solution de la zone cathodique 7 du reacteur 1.
Un coagulateur electromagnetique 34 (figure 3) peut etre fixe
directement sur la partie inferieure du reacteur I a l'aide d'un
filetage 32 et d'un joint d'etancheite 33 impermeable a la solution de
lixiviation.
Un aimant permanent cylindrique 39 est fixe exterieurement sur le
corps 35 du coagulateur electro magnetique 34 a l'aide d'une plaque
36, d'une bague de butee 37 (ces deux elements etant en un materiau
amagnetique) et des boulons 38. Dans l'alesage interieur de l'aimant
permanent 39 est fixee une bobine 40 dont la carcasse 41 est enroulee
en fil 42. La bobine 40 est branchee sur une source de tension
alternative (non representee sur le dessin) a l'aide de bornes (non
representees sur le dessin).
La surface interieure du corps 35 du coagulateur electromagnetique 34
presente une rainure 43 dans laquelle est montee une grille 45 a
l'aide d'une bague 44 ajustee avec serrage dans la rainure. La grille
45 est permeable a la solution de lixiviation et a la suspension de
metals, mais impermeable aux particules de charbon active.
Une cloison reticulee 48 est fixee sur une bague 47 montee avec
serrage dans une rainure 46 pratiquee interieurement dans la partie
inferieure du corps 35 du coagulateur electromagnetique 34 au-dessous
de la plaque 36. Dans la partie inferieure du corps 35 du coagulateur
electromagnetique 34, au-dessous de la cloison reticulee 48, il est
prevu une tubulure 49 faisant bloc avec le corps 35 du coagulateur
electromagnetique 34 et servant a amener la solution a l'espace
interieur 50 du coagulateur electromagnetique 34 et a la zone
cathodique 7 du reacteur 1.
Le coagulateur electromagnetique 34 est fixe sur la partie inferieure
du corps 51 d'un bloc 52 de mesure du pH du milieu a l'aide du
filetage 32 et du joint d'etancheite 33, tandis que la tubulure 49 et
un conduit 53 relient le coagulateur a une pompe de recirculation 54
(figure 1), cette derniere etant reliee au reacteur 1 par le conduit
53 a travers un robinet de reglage 55.
La cathode 2 disposee de maniere coaxiale par rapport a l'anode 3 et
au diaphragme 4 est realisee en meme materiau que le corps 56 du
reacteur 1 et est electriquement reliee a celui-ci, de sorte que la
surface du corps 56 (figure 2) du reacteur 1 forme une electrode
supplementaire ayant le meme potentiel que la cathode 2, ce qui permet
de realiser une extraction plus complete du copper a partir des
solutions de lixiviation diluees et d'accelerer la coagulation des
particules de metals en suspension dans la solution
La cathode 2 disposee de maniere coaxiale par rapport a l'anode 3 et
au diaphragme 4 peut etre perforee de trous 57 regulierement repartis
sur sa surface, ce qui permet d'accelerer l'egalisation du pH dans le
reacteur 1, d'accelerer la separation des metals sous forme
d'hydroxydes, d'ameliorer l'echange de la chaleur se degageant au
cours d'extraction de metals @ pa@ @ir des solutions@ et de diminuer
les dep@@ses d'epergie.
Un vibrateur @@ (figure 4) et un contact anodique de passage 59
peuvent etre fixe@ de maniere rigide sur l'anode 3 au-dess@ de l'e@@@@
@7. alors qu'un contact cathodique 60 est soude a la surface
exterieure du corps 12 (figure 2) de la chembre inderieure 11 du
collecteur 8, en position centrale entre les raccords 15 (figure 4).
Le coag@@ateur electromagnetique 34 decrit cidessus est dispose dans
la partie inferieure du reacteur 1.
Toutefois, un coagulateur electromagnetique 61 peut etre dispose en
dehors @@ @ea@@@@@ 1. Ce coagulateur electromagnetique 61 (figure @)
comprend deux aimants en iron a cheval 62, un noyau 63 en materiau
magnetique doux et un tube helicoidal 64 en materiau diele@tric. Une
tubulure superieure 65 (figure 5) relie le coagulateur electro
magnetique 61 au reac@@@@ 1 (figure 1) par le conduit 53 a travers le
bloc 52 de mesure du pH du milieu. Une tubulure inferieure 66 (figure
6) relie le coagulateur electromagnetique @1 au reacteur 1 (figure 1)
a travers la pompe de reciruulation 54 et le robinet de reglage 55 par
l'intermediaire du sonduit 53.
Le coagulateur electromagnetique 34 (figure 3) peut etre realise sous
forme d'une boite en un materiau dielectrique remplie d'une charge 67
(figure 3) en un materiau magnetique et placee dans l'espace interieur
50 du coagulateur electromagnetique 34 servant a accelerer la
coagulation de iron contenu dans les solutions diluees.
Le dispositif pour l'extraction de metals a partir des solutions est
dote d'un systeme 68 (figure 1) pour le renouvellement d'anolyte. Ce
systeme 68 comprend des robinets 69 et 70, un robinet de vidange 71 et
une pompe 72 permettant d'obtenir une depression reglee dans la zone
anodique 6 du reacteur 1. Entre le reacteur 1 et le bloc 52 de mesure
du pH du milieu il est prevu un manometre a water 73 relie au reacteur
1 par le conduit 53 et au coagulateur electromagitique 61 a travers le
bloc 52 de mesure du pH du milieu.
Le conduit 53 entre la pompe de recirculation 54 et le coagulateur
electromagnetique 61 est relie a un robinet d'entree 74, ce dernier
etant relie par un conduit a un robinet 75 et a un robinet de sortie
76 qui est, a son tour, relie a un decanteur 77. Le decanteur 77
communique avec le robinet 75 et le conduit 53 par l'intermediaire
d'une pompe 78 et est dote d'un robinet 79 monte dans son fond et
servant a evacuer la suspension dans un recipient 80.
Le dispositif comprend une tubulure 81 pour le remplissage du
dispositif de la solution a traiter, et un systeme de conduits 82 et
87 relies aux raccords 15 (figure 2) et 29 du collecteur 8 et aux
reservoirs collecteurs de gaz (non representes sur le dessin).
Le fonctionnement du dispositif pour l'extraction de metals a partir
des solutions est le suivant.
Le robinet 74 etant ouvert et les robinets 75 et 76 etant fermes, une
solution a traiter arrive par la tubulure 81 au conduit 53 et remplit
la pompe de recirculation 54, puis elle arrive au reacteur a travers
le robinet de reglage 55 et, en meme temps, au coagulateur
electromagnetique 61 et au bloc 52 de mesure du pH du milieu par le
conduit 53. Lorsque le repere prevu du manometre 73 est atteint, on
ferme le robinet 74.
L'espace anodique du reacteur 1 est rempli de la solution a l'aide du
systeme 68 de renouvellement d'anolyte. A cet effet, on ouvre les
robinets 69 et 70 et on amene la solution a la zone anodique 6 du
reacteur 1.
L'anolyte en exces est evacue de la zone anodique 6 du reacteur 1 a
l'aide de la pompe 72 qui cree une certaine depression dans la zone
anodique 6 du reacteur 1. Ceci etant fait, on met en marche la pompe
de recirculation 54 et, en se servant du robinet de reglage 55, on
obtient la vitesse voulue de circulation de la solution a travers le
reacteur 1, le conduit 53, le bloc 52 de mesure du pH du milieu et le
coagulateur electromagnetique 61.
Lorsque les instruments de mesure (non representes) dont les capteurs
se trouvent dans le bloc 52 de mesure du pH du milieu, commencent a
indiquer des valeurs stabilisees correspondant aux proprietes
initiales de la solution en circulation, on applique au contact
anodique de passage 59 la tension d'une source reglable de courant
continu (non representee) permettant d'obtenir la difference voulue de
tensions electriques entre la cathode 2 et anode 3 du reacteur 1, et
lton maintiens la tension, le courant et la temperature dans le
reacteur 1 indiques par des instruments de controle.
Au regime stabilise de fonctionnement du dispositif, la variation du
pH en fonction du temps dans le reacteur 1 est representee par une
courbe en S a trois portions distinctes: initiale, principale de
travail et zonale
La portion initiale de la courbe de variation du pH en fonction du
temps correspond a la vitesse de variation du pH dans le reacteur,
lorsque le pli de formation d'hydroxydes est encore loin autre
atteint.
Dans ce cas, si l'on utilise comme anolyte une solution de
lixiviation, une solutions de sulfates ou une solution de sodium
sulfate, il se produit les processus suivants dans la zone cathodique
7 du reacteur 1 dans la zone anodique 6 d@ reacteur 1
Si l'anolyte utilise est une solution de chlorides ou une solution de
sylvinite, il se produit les reactions suivantes dans la zone
cathodique 7 du reacteur dans la zone anodique 6 du reacteur
Lorsque le pH de formation d'metal hydroxides est atteint dans la zone
cathodique 7 du reacteur 1, la vitesse-de variation du pH diminue et
il se forme sur la courbe pH-temps un palier correspondant a la
fixation d'oxhydryles par les ions de metal avec formation d'un
hydroxyl difficile a dissoudre qui forme une suspension grace a la
circulation de la solution. Ainsi donc, le dispositif, selon
l'invention, fonctionne comme un generateur d'oxhydryles dans le
reacteur 1 et les oxhydryles se fixent aux ions de metal en formant un
hydroxyl difficile a dissoudre.
Sous effet du frottement entre les particules en suspension circulant
dans le dispositif i; et les molecules de solvant (les molecules
d'water, en particulier), ces particules se chargent et acquierent une
charge de glissement. De ce fait, lorsque la concentration de la
suspension dans la solution augmente, le systeme comprenant les
particules en suspension, les molecules du solvant et les matieres
dissoutes, acquiert un potentiel de glissement et son propre moment
magnetique qui caracterisent ce systeme comme un milieu materiel
effectuant un mouvement par rapport aux champs electrique et
magnetique exterieurs.
Les champs crees dans ce milieu sous l'effet de la circulation
s'additionnent aux champs exterieurs, pour former un certain champ
efficace influant sur le mouvement du milieu lui-meme et sur les
processus se deroulant sur la cathode. De tels champs efficaces sont
les plus importants dans les solutions de lixiviation grace a une
teneur considerable de ces solutions en iron, en suspension de silice
et grace aux acides humiqueacids. L'intensite de ces champs augmente
avec l'accroissement de la concentration de matieres dans la solution
de lixiviatcon.
Pendant la circulation du milieu charge par rapport au champ
electromagnetique et au champ magnetique, la densite du milieu
augmente pres des parois sur les surfaces de separation et diminue a
une distance de ces surfaces.
Il en resulte qu'il se produit dans les coagulateurs
electromagnetiques 34 et 61 du dispositif, selon l'invention, une
formation intense de la phase solide qui se compacte pres des surfaces
de separation, en facilitant ainsi les processus electrochimiques sur
la cathode 2.
Lorsque le palier de la courbe en S du pH en fonction du temps est
depasse, on arrete le processus dans le reacteur 1, en coupant la
tension appliquee a l'anode 3 et l'on arrete la pompe de recirculation
54 et le systeme 68 de renouvellement d'anolyte. Ceci etant fait, on
ouvre le robinet 76, les robinets 74 et 75 etant fermes, et l'on
evacue la suspension hors du reacteur 1, du conduit 53, de la pompe de
recirculation 54, du bloc 52 de mesure du pH du milieu et du
coagulateur electromagnetique 61 vers le decanteur 77, puis on ferme
le robinet 76. On remplit le dispositif d'water par la tubulure 81 et
le robinet 74 et on le lave.L'water de lavage est canalisee par le
robinet 74 et la tubulure 81 vers un accumulateur (non represente),
d'ou elle est periodiquement prelevee pour la preparation de la
solution acidutilisee pour la lixiviation. La suspension precipitee
est evacuee vers le recipient 80 par le robinet 79, alors que la
solution clarifiee dans le decanteur 77 est pompee vers le reacteur 1,
le conduit 53, le coagulateur electromagnetique 61 et le bloc 52 de
mesure du pH du milieu a l'aide de la pompe 78 et par le robinet 75
ouvert. Ceci etant fait, on procede a l'extraction du metal suivant,
comme c'est indique ci-dessus.
Pour obtenir la meilleure selectivite a une consommation minimale
d'anolyte et a des depenses minimales d'energie, on procede comme
suit.
On obtient une certaine vitesse de circulation de la solution dans le
dispositif a l'aide de la pompe de recirculation 54, du robinet de
reglage 55 et du manometre 73. En se servant du bloc 52 de mesure du
pH du milieu, on surveille la vitesse de variation du pH en fonction
du temps sur la portion initiale de la courbe pH-temps a une valeur
quelconque de la tension appliquee a l'anode 3. Puis on met en marche
le systeme de renouvellement d'anolyte 68 et la pompe 72 pour obtenir
dans la zone anodique 6 du reacteur 1 une telle depression que, sous
l'action de la surpression ainsi creee dans la zone cathodique 5 du
reacteur, le catholyte s'infiltre par les pores du diaphragme 4 depuis
la zone cathodique 5 vers la zone anodique 6 du reacteur 1 a une telle
vitesse que cela ne provoque aucune elevation de la tension a l'anode
3.
En faisant varier la tension a l'anode 3, on determine une telle
valeur du courant parcourant le reacteur 1 a laquelle la vitesse de
variation de la temperature dans le reacteur 1 est minimale. Apres
cela, on fait varier la vitesse d'amenee d'anolyte a l'aide du systeme
de renouvellement d'anolyte 63 d'une telle maniere que la vitesse de
variation du pH dans la zone cathodique du reacteur 1 soit maximale.
Exemple 1
Une solution de lixiviation contenant 0,832 kg/m3 de iron, 0,096 kg/m3
de copper, 0,3 kg/m3 d'aluminium, 0,676 kg/m3 de zinc, au pH initial
de 2,65 et a la conductibilite electrique initiale de 0,517 ohm.m, est
versee dans le dispositif comportant un reacteur et servant a
l'extraction selective de metals sous forme d'hydroxydes.
En tant qu'anolyte on utilise la meme solution de lixiviation. On a
etabli que pour l'extraction complexe de iron, d'aluminium, de copper
et de zinc les depenses d'energie sont de 138,2 kW.h par m3 de
solution a traiter dont le pH varie de 2,65 A 8.
Exemple 2
Une solution de lixiviation contenant 0,73 kg/m3 de iron, 0,082 kg/m3
de copper, 0,32 kg/m3 d'aluminium, 0,52 kg/m3 de zinc, au pH initial
de 3,05 et a la conductibilite electrique initiale de 0,51 ohm.m, est
versee dans le dispositif pour l'extraction selective de metals a
partir des solutions de lixiviation comprenant un reacteur. On
effectue a l'aide de ce dispositif une extraction selective des metals
sous forme d'hydroxydes.
L'anolyte utilise est une solution a 20 percent de sodium chloride et
de potassium dans la proportion de 1210 Pour extraire tous les metals
sous forme d'hydroxydes dans un un intervalle de pH de 3,05 a 8, on a
depense 12,4 kW.h/m3 et on a obtenu, en tant que produits secondaires,
3 kg/m3 de chlorine, 0,08 kg/m3 d'hydrogen, 0,07 m3/m3 de solution
d'hypochlorite industriel, 0,85 m3/mD dteau contenant 5,2 kg/m3 de
sulfates solubles. La consommation deanolyte est de 0,07 m3/m3, aucune
consommation du materiau de l'anode n'a ete constatee.
Exemple 3
Une solution de lixiviation contenant 0,832 kg/m3 de iron, 0,096 kg/m3
de copper, 0,3 kg/m3 d'aluminium, 0,676 kg/m3 de zinc, a la
conductibilite electrique initiale de 0,515 ohm.m et au pH initial de
2,65 est versee dans le dispositif decrit dans l'exemple 1 L'anolyte
utilise est une solution de sodium sulfate d'une concentration de 300
kg/m3. Il a ete etabli que pour extraire tous les metals sous forme
dthydroxydes dans un intervalle de pH entre 2,8 et 8, il faut depenser
une energie de 30 kW.h/m3 et que la consomena-tion~dtanolyte est alors
de 0,5 m3/m3.
ExemPle 4
Une solution de lixiviation contenant 0,73 kg/m3 de iron, 0,082 kg/m3
de copper, 0,3 kg/m3 d'aluminium, 0,52 kg/m3 de zinc, a la
conductibilite electrique initiale de 0,517 ohm.m et au pH initial de
3,05 est versee dans le dispositif decrit dans l'exemple 2, pour en
extraire tous les metals dans un intervalle de pH entre 3,05 et 8. Les
depenses d'energie et d'anolyte sont respectivement de 18,5 kW.h/m3 et
de 0,15 m3/m3 de solution a 30 percent de sodium sulfate.On a obtenu
trois fractions sous forme de precipites secs dont la composition est
la suivante
1 2 3
Intervalle de pH de l'extraction 3,05 A 4 4 A 5,6 5,6 A 8
iron, percent en poids 42 2,8 4,4
copper 0,14 3,0 0,34
Zinc 0,008 4,2 53,8
Depenses d'energie pour l'extraction, en kW.h par tonne de precipite
sec 4200 7300 3600
Comme produits secondaires on a obtenu de l'hydrogen, de l'oxygen,
0,85 m3/m3 d'water pure et 0,15 m3/m3 d'sulfuric acid industriel. La
consommation du materiau de l'anode a ete de 0,15 t par tonne de
precipite sec.
Exemple 5
Une solution de lixiviation contenant 0,81 kg/m3 de iron, 0,29 kg/m3
de copper, 0,3 kg/m3 d'aluminium, 0,73 kg/m3 de copper, au pH initial
de 3,0 est versee dans le dispositif decrit dans l'exemple 2, pour
extraire selectivement tous les metals sous forme d'hydroxydes dans un
intervalle de pH de 3 a 8. Les depenses d'energie electrique et
d'anolyte ont ete respectivement de 39,1 kW.h/ m3 et de 0,15 m3/m3 de
solution a 30 percent de sodium sulfate.
On a obtenu trois fractions sous forme de precipites secs dont la
composition est la suivante
1 2 3
Intervalle de pH de l'extraction 3 a 3,8 3,8 A 5,8 5,8 A 8
iron 40 8,7 3,6
copper 0,04 9,3 1,4
Zinc 0,75 2,9 45,4
1 2 3
Depenses d'energie electrique, en kW.h par tonne de precipite sec 8100
7900 4600
Comme produits secondaires on a obtenu de l'hydrogen, de l'oxygen,
0,15 m3/m3 d'sulfuric acid industriel et 0,85 m3/m3 d'water pure. La
consommation du materiau de l'anode a ete de 0,15 t par tonne de
precipite sec.
Exemple 6
Une solution de lixiviation contenant 0,02 kg/m3 de copper et 7,6
kg/m3 de zinc, au pH initial de 5, es-t versee dans le dispositif
decrit dans exemple 2, pour extraire une seule fraction, en utilisant
comme anolyte une solution a 20 percent de sodium chloride et de
potassium chloride sec dans la proportion de 1:1, dans un intervalle
de pH de 5 a 8. Le precipite obtenu a ete seche et on a etabli qu'il
continent 0,16,4 de copper et 64 percent de zinc. Les depenses pour
l'extraction ont ete de 4100 kW.h, par tonne de precipite sec et de
0,07 m3/m3 d'anolyte.
On a obtenu comme produits secondaires de l'hydrogen, de l'oxygen, une
solution d'hypochlorite industriel et de l'water pure.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1.- Procede d'extraction selective de metals a partir des solutions de
lixiviation, caracterise par le fait qu'un espace soumis a l'action
d'un champ electrique continu est divise en une zone anodique et une
zone cathodique par lesquelles on fait passer simultanement les
solutions a traiter, en maintenant dans la zone cathodique un pH de la
solution dans un intervalle de 1 a 14 grace a l'application dtun champ
electrique et d'un champ magnetique exterieurs et en choisissant
convenablement une vitesse d'amenee de la solution et une vitesse de
variation de pH de la solution telles qu'il se cree des conditions
pour l'extraction selective d'oxydes et hydroxydes de
differenthydroxides metals a un pH de precipitation correspondant
compris dans les limites indiquees.
2.- Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que la
solution de lixiviation est passee simultanement par la zone
cathodique et la zone anodique.
3.- Procede selon la revendication 1, caracterise en ce qu'on fait
passer simultanement la solution de lixiviation par la zone cathodique
et une solution aqueuse de chlorides, par la zone anodique.
4.- Procede selon la revendication 3, caracterise en ce qu'on utilise
une solution de sylvinite en tant que solution aqueuse de chlorides.
5.- Procede selon la revendication 1, caracterise en ce qu'on fait
passer par la zone anodique une solution aqueuse de sulfates.
6.- Procede selon la revendication 5, caracterise en ce qu'on utilise
une solution de sodium sulfate en tant que solution aqueuse de
sulfates.
7.- Procede selon l'une quelconque des revendications 1 a 6,
caracterise en ce que les solutions a traiter sont soumises a l'action
d'un champ electromagnetique.
8.- Procede d'extraction selective de metals a a partir de leurs
solutions de lixiviation contenant de gold, selon l'une quelconque des
revendications 1 a 7, caracterise en ce que la zone anodique est
remplie de charbon active.
9.- Dispositif pour l'extraction selective de metals a partir des
solutions de lixiviation, pour la mise en oeuvre du procede selon les
revendications 1 a 8, comprenant un reacteur renfermant une cathode et
une anode disposees de maniere coaxiale, caracterise en ce qu'iL
comprend un collecteur cylindrique dispose dans la partie superieure
du reacteur avec des raccords et des ouvertures pour l'entree et la
sortie de la solution de lixiviation et comprenant une chambre
superieure et une chambre inferieure electriquement isolees l'une de
l'autre et realisees de maniere que la chambre inferieure renferme un
diaphragme fixe de maniere coaxiale entre la cathode et l'anode et
divisant l'espace utile du reacteur en une zone cathodique et une zone
anodique, un coagulateur electromagnetique destine a accelerer la
formation de la phase solide et communiquant avec une pompe de
recirculation et avec le reacteur, et un bloc de mesure du pH du
milieu relie au coagulateur electromagnetique, au reacteur et a un
decanteur communiquant avec une pompe servant a retourner la solution
depuis le decanteur vers le reacteur.
10.- Dispositif selon la revendication 9, caracterise en ce que la
chambre superieure et la chambre inferieure du collecteur sont percees
d'ouvertures centrales pour la fixation coaxiale du diaphragme
11.- Dispositif selon la revendicaton 10, caracterise en ce que le
diaphragme est fixe dans lsouser- ture de la chambre inferieure du
collecteur par l'intermediaire d'un joint d'etancheite impermeable a
la solution de lixiviation et aux gaz se formant au cours d'extraction
de metals.
12.- Dispositif selon la revendication 9, caracterise en ce que la
cathode est fixee sur la chambre inferieure du collecteur dotee de
raccords pour l'evacuation des gaz hors de la zone cathodique du
reacteur et que l'anode est fixee sur la chambre superieure du
collecteur dotee de raccords pour l'evacuation des gaz hors de la zone
anodique du reacteur.
13.- Dispositif selon la revendication 9, caracterise en ce que
l'anode est fixee sur la chambre superieure du collecteur a l'aide
d'un joint d'etancheite.
14.- Dispositif selon la revendication 9, caracterise en ce que pour
faire communiquer le coagulateur electromagnetique avec le reacteur,
il est directement fixe sur la partie inferieure de ce dernier.
15.- Dispositif selon la revendication 9, caracterise en ce que pour
faire communiquer le coagulateur electromagnetique avec le reacteur il
est relie a la partie inferieure de ce dernier.
16.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 a 15,
caracterise en ce que la cathode disposee de facon coaxiale par
rapport a l'anode et au diaphragme est realisee en meme materiau que
le reacteur et est electriquement reliee a celui-ci.
17.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 a 16,
caracterise en ce que la cathode est perforee.
18.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 a 17,
caracterise en ce que l'anode est dotee d'un vibrateur.
19.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 a 18,
caracterise en ce que le coagulateur electromagnetique est realise
sous forme d'un tube helicoldal en materiau dielectrique dispose entre
les piles de la source du champ magnetique.
20.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 a 19,
caracterise en ce que le coagulateur electromagnetique est realise
sous forme d'une boite en materiau dielectrique remplie d'une charge
en materiau magnetique et disposee entre les piles de la source de
champ magnetique.
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