BRPI0412693B1 - método para processamento de minérios baseados em sulfeto de cobre contendo nìquel e metais preciosos. - Google Patents
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Description
"MÉTODO PARA. PROCESSAMENTO DE MINÉRIOS BASEADOS EM SULFETO DE COBRE CONTENDO NÍQUEL E METAIS PRECIOSOS"
A presente invenção refere-se a um método para processamento de minérios de sulfeto contendo metais preciosos, tais como, minérios de cobre contendo níquel.
Atualmente, os minérios de cobre contendo níquel são processados mediante flotação, de modo que são direta e seletivamente produzidos os concentrados separados de cobre e níquel ou então o concentrado de níquel é produzido mediante redução de um concentrado misturado de cobre- níquel. Os metais preciosos, tais como, ouro, platina e paládio, contidos nas matérias-primas, são posteriormente separados nos outros processos de cobre e níquel. Quase que sem exceção, a separação do cobre-níquel inclui sub-etapas conhecidas que reduzem a recuperação e aumentam as despesas, tal como, na repetição da etapa do concentrado de cobre para aumentar o teor de cobre e reduzir o teor de níquel. Normalmente, os metais preciosos são levados dos concentrados misturados, em conexão com a fusão do minério, diretamente para o resíduo metálico de cobre ou níquel, especialmente se as quantidades de cobre e níquel foram relativamente pequenas com relação aos metais preciosos.
Alguns processos, diferentes daqueles mencionados acima, estão sendo desenvolvidos. 0 mais típico destes é o processo desenvolvido por Lakefield, baseado no uso combinado de ácido sulfúrico (H2SO4) e ácido clorídrico (HCl) e condições de autoclave para a lixiviação direta dos concentrados contendo platina-paládio-ouro-cobre e níquel, de tal modo que todos os componentes valiosos devam se dirigir para a solução. A temperatura empregada no processo é de 210-230°C. As ditas condições significam que, por exemplo, todo o enxofre sulfidico é oxidado em sulfato. A aplicação comercial desse tipo de processo é limitada, por exemplo, pelo alto potencial de oxidação necessário na lixiviação de metais preciosos, pela forte tendência, algumas vezes, dos ditos minerais serem passivados, pela tendência de serem adsorvidos nos minerais de refugo em separações de soluções de sólidos, pela tendência de permanecer em precipitações, em conexão com a lixiviação, e de serem cimentados devido ao efeito da permanência na forma de não-sulfato ou na forma de correspondentes
compostos de enxofre.
Quando também a matéria-prima, um concentrado de platina-paládio-cobre-niquel é normalmente pobre de teores, e a faixa de temperatura acima de 200°C é economicamente dispendiosa, o processo total de lixiviação se torna impraticável para as matérias-primas acima mencionadas.
Um terceiro tipo de processo conhecido é representado pelo método hidrometalúrgico que conta com a presença de cloreto, o qual é descrito na Patente U.S. No.5.902.474. Embora o método, isto é, um sistema de processo que utiliza principalmente lixiviação em duas etapas (lixiviação em autoclave + lixiviação atmosférica) e extração de líquido-líquido, signifique a recuperação de cobre e zinco, se leva também em conta, de maneira limitada, algumas exigências estabelecidas pelos metais preciosos.
O objetivo do método de acordo com a invenção é de aliviar os inconvenientes dos mencionados processos conhecidos de minérios que contêm metais preciosos, como minérios de cobre contendo níquel, correlacionado à separação de cobre-niquel e às separações de ferro (cobre + níquel), mais particularmente, à recuperação dos metais preciosos, tais como, platina, paládio e ouro, assim como, para aliviar os inconvenientes correlacionados às despesas do processo. O método utiliza, nas diversas etapas do processo começando pela concentração, os princípios descritos, por exemplo, nas Patentes U.S. Nos. 5.108.495 e4.561.970, para controlar o processo em termos das condições estabelecidas pelos minerais, de modo que a etapa de lixiviação ou a etapa de conversão sejam pelo menos parcialmente controladas por meio de potenciais específicos de minerais, valores de impedância ou valores de teores. Como tal, o método não se dirige para a tentativa de lixiviação de metais preciosos. No caso dos metais preciosos serem obtidos na solução, os mesmos são cementados no sedimento, por exemplo, por meio de sulfetos no final da lixiviação. As características essenciais da invenção são relacionadas nas reivindicações anexas.
Em um método de acordo com a invenção, pelo menos parte do minério contendo metais preciosos e, possivelmente, algum outro material contendo componentes valiosos (níquel, cobalto, cobre) é vantajosamente lixiviado numa etapa de lixiviação à base de sulfato ou cloreto ou numa etapa de lixiviação baseada numa combinação destas, como lixiviação atmosférica, numa faixa de temperatura de 50-105°C. A lixiviação pode também ser realizada em uma autoclave. Como resultado da lixiviaçâo, se obtém uma solução contendo ferro, cobre, niquel e cobalto, assim como, possivelmente, parte de metais preciosos e um resíduo de lixiviaçâo. O sulfeto de cobre e os metais preciosos contidos pelo sulfeto de cobre podem permanecer parcialmente não-dissolvidos. A solução e pelo menos parte do resíduo de lixiviaçâo, é conduzido para pelo menos uma etapa de conversão, isto é, para cementação por sulfetização. Na conversão, o cobre e possíveis metais preciosos contidos pela solução são cementados por um sulfeto contendo ferro, vantajosamente, por um concentrado de CuFeS2-(Ni, Fe, Co) 9S8 (Fei_xS) , contendo a máxima quantidade possível de metais preciosos e diferentes sulfetos, na faixa de temperatura de 90-200°C, preferencialmente, na faixa de temperatura de 150-190°C, se necessário, de acordo com os princípios definidos nas Patentes U.S. Nos.5.108.495 e 4.561.970, eletroquimicamente ajustados. O material de sulfeto usado na conversão pode ser o mesmo material ou um material diferente do material que se dirige para a lixiviaçâo.
Como resultado da conversão, se obtém um concentrado de CuxS rico em cobre e uma solução contendo níquel, cobalto e ferro. Esta solução, na qual, se desejado, pode ser também adicionado parte do resíduo da lixiviaçâo proveniente da etapa de lixiviaçâo, é conduzida para a etapa de recuperação de níquel e cobalto, por exemplo, para a produção de níquel ou é precipitada, pelo menos em uma etapa de conversão, por meio de sulfetos de ferro, tais como, Fei-xS ou FeS, em sulfeto de níquel ou sulfeto de cobalto ou uma combinação destes. 0 ferro é removido como precipitado de jarosita ou precipitado de óxido. O método também proporciona a possibilidade de um tratamento efetivo de pirrotita contendo níquel e cobalto, Fei-xS. O concentrado de CuxS rico em cobre, contendo os metais preciosos, é posteriormente conduzido para a produção de cobre, em conexão com a qual os metais preciosos são recuperados.
De acordo com o método, o processamento de matérias-primas mistas de níquel e cobre é vantajosamente controlado. Isso se deve ao fato de que no presente método, as recuperações de cobre e níquel são acentuadamente aumentadas quando não se faz necessário separar o níquel mediante redução do concentrado de cobre, caso a etapa de concentração seja necessária antes da etapa de lixiviação. Uma vantagem similar é também correlacionada aos sulfetos de ferro, especialmente a pirrotita (Fei_xS) . Devido às outras fases de precipitação e às impurezas contidas na pirrotita, as recuperações dos minérios de sulfeto de ferro, por exemplo, com relação ao cobre, platina e paládio, são radicalmente reduzidas, se a pirrotita for reduzida, por exemplo, na flotação, como é o caso da cadeia de processo convencional. Se necessário, a retirada de toda a pirrotita durante a lixiviação não resulta em um lote de precipitado de óxido de ferro e enxofre elementar como produto da lixiviação. O precipitado de óxido de ferro e enxofre elementar pode ser processado de uma forma não- prejudicial, tal como, mediante uso de diversos métodos conhecidos incluindo diferentes etapas. De acordo com a invenção, para o material a ser tratado, é suficiente que, vantajosamente, apenas os silicatos sejam separados dos componentes valiosos na etapa de concentração. Ainda, geralmente apropriado, é se criar o concentrado em separado mediante gravitação, pelo fato de que na moagem, parte dos minerais no grupo de platina- paládio permanecem grossos e as recuperações da etapa de flotação são baixas para esses minerais pesados e grossos. Pelo menos, o sulfeto de ferro (Fei_xS) que é o mais rico em níquel e cobalto, é tomado do concentrado combinado a ser tratado.
Uma vantagem do método de acordo com a invenção, em comparação com o processo de fusão de cobre convencional, por exemplo, é que um alto teor de níquel no concentrado de cobre pode ser tecnicamente controlado, ao mesmo tempo em que os metais preciosos são vantajosamente recuperados do concentrado de cobre. Como produto do método de acordo com a invenção, se obtém uma matéria-prima sulfídica com um alto teor de cobre, cuja matéria-prima pode ser alimentada, por exemplo, a um forno de fusão a arco, a um forno produtor de cobre vesiculado ou a processos hidrometalúrgicos. Como outro produto do método de acordo com a invenção, se obtém, por exemplo, uma solução de sulfato contendo níquel, a qual pode ser tratada como tal, ou ser precipitada como sulfeto, hidróxido ou um sal correspondente, que pode, depois, ser alimentado aos processos de produção de níquel já existentes.
Diversas e diferentes alternativas de lixiviação podem ser aplicadas no método de acordo com a invenção: a lixiviação pode ser baseada, por exemplo, na lixiviação de sulfato, lixiviação de cloreto ou uma combinação destas. Se a solução contiver maiores quantidades de cloreto, por exemplo, então o produto de sulfeto de cobre (CuxS) obtido do processo é lavado, após a filtração sob potencial catódico, que é criado eletricamente ou por meio químico, no caso do produto rico em CuxS se dirigir para a etapa de fusão do minério. 0 mesmo se aplica a outros tais produtos do método da presente invenção que são alimentados para outros processos pirometalúrgicos. Outra modalidade preferida da invenção é aquela onde os metais preciosos contendo resíduo da lixiviação são levados para a etapa de produção de níquel. Nesse caso, o níquel contido na solução de recirculação de um processo de níquel é submetido à conversão pelo sulfeto de ferro, tal como, Fei_xS ou FeS, de acordo com a seguinte reação (1):
Ni2+ + FeS NiS + Fe2+ (1)
O sulfeto de níquel obtido, nesse caso, pode ser pobre de teor com relação à platina e paládio ou pode conter um resíduo de lixiviação que é rico em platina, paládio e ouro. Quando no presente método, o níquel e o cobalto são principalmente contidos na solução, o cobalto pode ser separado do níquel se assim for desejado, por exemplo, mediante extração líquido-líquido ou mediante precipitação do cobalto seletivamente pelo ozônio, como
composto de CoOOH.
A invenção será descrita em maiores detalhes
abaixo, com referência ao desenho anexo, em que a figura representa um fluxograma ilustrando uma modalidade preferida da invenção.
De acordo com a figura, parte do minério ou concentrado (1), baseado em sulfeto de cobre e contendo níquel e metais preciosos, é levada para a etapa de lixiviação (2), onde também é alimentado gás contendo oxigênio (3) e ácido sulfúrico (4), como parte da alimentação do método de acordo com a invenção, üma parte do material de alimentação do método de acordo com a invenção é conduzida para uma etapa de conversão (5), após a etapa de lixiviação (2) .
Vantajosamente, o material (9) alimentado na etapa de conversão (5) é o mesmo minério ou concentrado (1) que é alimentado à etapa de lixiviação (2) . À etapa de lixiviação (2) , também é levada pelo menos uma parte da solução de sulfato (6) obtida da etapa de conversão (5) e contendo níquel.
Na etapa de lixiviação (2) , o minério ou concentrado (1) baseado em sulfeto de cobre, contendo níquel e metais preciosos é lixiviado e neutralizado, de modo que na etapa de lixiviação (2) o ferro é obtido no precipitado (7) . A solução (8) obtida da etapa de lixiviação (2) é conduzida junto com a parte que não foi dissolvida, para a etapa de conversão (5) , onde o cobre é retornado para a forma de sulfeto contendo os metais preciosos, por meio do material de sulfeto (9) alimentado na etapa de conversão (5) . O sulfeto de cobre (10) contendo os metais preciosos é removido da etapa de conversão (5) e conduzido para ser processado posteriormente. Parte da solução de sulfato (6) da etapa de conversão (5) é retornada para a etapa de lixiviação (2), enquanto parte da solução de sulfato (6) é vantajosamente conduzida, por exemplo, para uma nova etapa de conversão (11), onde o sulfeto de ferro (12) é alimentado para converter o níquel e, possivelmente, o cobalto em um produto contendo sulfeto (13), o qual pode ser processado posteriormente, por exemplo, a fim de produzir níquel puro. A solução obtida da etapa de conversão (11) é combinada com a solução (6) obtida da etapa de conversão (5) e retornada para a etapa de lixiviação (2).
Exemplo
Um método de acordo com a invenção foi aplicado a um minério de sulfeto de cobre-níquel que continha como concentrado 14,7% em peso de cobre, 2,6% em peso de níquel, 30,5% em peso de enxofre e 138 ppm de paládio e 39 ppm de platina. Uma quantidade total de 230 t de concentrado foi alimentada à etapa de lixiviação. A lixiviação foi realizada na forma de lixiviação atmosférica, na temperatura de 80°C. Da etapa de lixiviação, foram obtidas 95 t de sólidos que se dirigiram para a etapa de conversão, assim como, uma solução tendo um teor de cobre de 32 t e um teor de níquel de 6 t. Uma quantidade de 16 t de concentrado de calcopirita (CuFeS2) foi alimentada para a etapa de conversão para converter o cobre na forma de sulfeto. Através de conversão, foram obtidas 50 t de concentrado de CuxS que continham os metais preciosos, 9 kg de platina e 32 kg de paládio, como também 0,1 t de níquel. O restante do níquel foi contido na solução, a qual foi parcialmente retornada para a etapa de lixiviação e parcialmente conduzida para a etapa de recuperação de níquel em uma nova etapa de conversão. Dessa forma, o minério que originalmente continha um lote de níquel na forma de sulfeto foi concentrado em um concentrado contendo um lote de cobre, cujo concentrado pode ser usado como material de alimentação no posterior refino do cobre.
Claims (14)
1. Método para processamento de minérios baseados em sulfeto de cobre contendo níquel e metais preciosos, caracterizado pelo fato de que o minério ou concentrado (1) contendo os metais preciosos é lixiviado (2) e o ferro contido na solução é neutralizado em condições oxidantes por meio de uma solução de recirculação ferrosa (6), que é recirculada para ser lixiviada e que a solução (8) da etapa de lixiviação e pelo menos parte do resíduo da solução são conduzidos para uma etapa de conversão (5) , onde o sulfeto contendo ferro (9) é alimentado para converter o cobre contido na etapa de conversão em concentrado de sulfeto de cobre (10) contendo os metais preciosos e que a solução (6) obtida da etapa de conversão é parcialmente recirculada para a etapa precedente de lixiviação (2) e parcialmente conduzida para uma posterior etapa de conversão (11) dos componentes contidos na solução.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um solvente baseado em sulfato é usado na etapa de lixiviação (2).
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um solvente baseado em cloreto é usado na etapa de lixiviação (2).
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma combinação de um solvente baseado em sulfato e cloreto é usada na etapa de lixiviação (2) .
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a etapa de lixiviação (2) é realizada na forma de lixiviação atmosférica, na faixa de temperatura de 50-105°C.
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-4, caracterizado pelo fato de que a etapa de lixiviação (2) é realizada na forma de uma lixiviação de autoclave.
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a etapa de conversão (5) é realizada na faixa de temperatura de 90-200°C.
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a etapa de conversão (5) é realizada na faixa de temperatura de 150-190°C.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que parte da solução (6) obtida da etapa de conversão (5) é conduzida para pelo menos uma posterior etapa de conversão (11) , para converter os componentes contidos na solução para a forma sulfidica, na presença de um sulfeto contendo ferro.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que parte da solução (6) obtida da etapa de conversão (5) é conduzida para uma outra nova etapa de conversão, na qual é realizada a sulfetização do niquel.
11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que parte da solução (6) obtida da etapa de conversão (5) é conduzida para uma outra nova etapa de conversão, na qual é realizada a sulfetização do cobalto.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material de sulfeto usado na etapa de conversão (5) é o mesmo material que o material dirigido para a lixiviação.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material de sulfeto usado na etapa de conversão (5) é um material diferente do material dirigido para a lixiviação.
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a etapa de lixiviação (2) e a etapa de conversão (5) são controladas pelo menos parcialmente por meio de potenciais específicos de minerais, valores de impedância ou valores de teores.
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