PRODUCTION OF CATHODE COPPER FROM ATMOSPHERIC ACID LEACH LIQUOUR BY SELECTIVE ELECTROWINNING PROCESS


Ulutaş E. , Yazğan Z. H. , Uzun Kart E.

2. INTERNATIONAL TURKISH WORLD ENGINEERING AND SCIENCE CONGRESS, Antalya, Turkey, 7 - 10 November 2019, vol.2, pp.815-822

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Volume: 2
  • City: Antalya
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.815-822

Abstract

This work is aimed to have a direct Cu extraction from leach solution of chalcopyrite concentrate as an alternative to conventional smelting, refining and electrorefining methods. First of all, main aspects of kinetics of chalcopyrite leaching in sulphuric acid solution and transformation reactions of chalcopyrite at high temperatures were reviewed in detail, as well as processing and beneficiation of sulphide (chalcopyrite) copper ores. Consequently, the classic atmospheric acid leaching experiments was applied to oxidative roasted concentrate with a copper grade 21,1 under agitation by stirring. Therefore, the formation of a passive layer of sulphur on the chalcopyrite surface was concluded to be the main reason of the blocked reactions in the leach solution. The supply of elemental sulphur, sulphides in the solution should be removed in order to increase the dissolution rate. Therfore, the sulphides in the chalcopyrite were transformed into sulphates and oxides by heat treatment at 500 °C prior to leaching process. Furthermore, Cu extraction was resulted in very high yields of 99,82. At the end of the leaching, the electrowinning experiments were carried out for 10 hours at 2.5 V to leach liquor with a high Cu and low Fe content and a 99.999 purity cathode copper (A Grade Plate) was obtained and all iron ions remained in the solution.

Bu çalışmanın amacı geleneksel ergitme, arıtma ve elektro-arıtma yöntemine alternatif olarak, kalkopirit konsantresi liç çözeltisinden doğrudan katot Cu elde etmektir. Öncelikle, sülfürlü (kalkopirit) bakır cevherlerinin zenginleştirilmesi ve değerlendirilmesi yanında H2SO4 ortamında kalkopirit liç kinetiğinin başlıca özellikleri ve yüksek sıcaklıklarda kalkopiritin dönüşüm reaksiyonları ayrıntılı olarak gözden geçirilmiştir. Yaklaşık 21,1 Cu tenör değerine sahip kalkopirit konsantresine oksitleyici kavurma uygulandıktan sonra klasik atmosferik  H2SO4 liçi yapılmıştır. Kalkopirit yüzeyinde oluşan pasif yüzeyin etkisinin azaltılabilmesi için konsantre içindeki sülfitler 500 °C sıcaklık altında atmosferik koşullarda ön ısıl işleme tabi tutularak sülfatlarına ve oksitlerine dönüştürülmüştür. Bu bağlamda, deneysel sonuçlara bakıldığında bakırın en yüksek verimde kazanıldığı koşullarda demir düşük oranda çözeltiye geçmiştir. Asit derişimi, sıcaklık ve seçimlilik bir arada düşünüldüğünde optimum liç koşulları 65 C sıcaklıkta, 120g/L asit derişiminde ve 180 dakika olarak belirlenmiştir. Liç sonrası Cu kazanımı 99,82 gibi çok yüksek verim ile sonuçlanmıştır. Liç sonunda elde edilen Cu içeriği yüksek Fe içeriği düşük liç likörüne elektro-kazanım deneyleri uygulanmıştır. Bu deneyler paslanmaz çelik katot ve grafit anot kullanılarak farklı akım yoğunluklarında ve farklı sürelerde A sınıfı (99,999) levha katot üretimi için gerçekleştirilmiştir. Elektro-kazanım deneyleri sonucunda 2,5 V değerinde 10 saat süresince seçimli elektrokazanım deneyleri ile 99,999 saflıkta levha katot bakır eldesi sağlanırken, tüm demir iyonlarının çözeltide kaldığı saptanmıştır.