ES2258667T3 - Metodo para purificar la disolucion en el tratamiento hidrometalurgico del cobre. - Google Patents

Metodo para purificar la disolucion en el tratamiento hidrometalurgico del cobre.

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Abstract

Método para la eliminación de cloruro de cobre (II) de una disolución de cloruro de cobre que tiene principalmente cloruro de cobre (I), disolución que se forma mediante la lixiviación de un material de partida de cobre sulfuroso a contracorriente de una lixiviación de cloruro, caracterizado porque el cloruro de cobre (II) contenido en la disolución de cloruro de cobre se elimina mediante precipitación, al menos parcialmente, como cloruro de cobre (II) alcalino (Cu2Cl(OH)3) en condiciones atmosféricas; la disolución que tiene cloruro de cobre (I) se conduce hacia un tratamiento adicional para la producción de cobre metálico, el cloruro de cobre (II) alcalino se lixivia y la disolución de cloruro de cobre (II) formada se conduce hacia la lixiviación del material de partida de cobre.

Description

Método para purificar la disolución en el tratamiento hidrometalúrgico del cobre.
La invención se refiere a la eliminación de cobre bivalente de disolución de cloruro de cobre en relación con la producción hidrometalúrgica de cobre. En el proceso de producción de cobre, se lixivia un material de partida que tiene cobre en una disolución que tiene cloruro. La disolución de cloruro de cobre formada en la lixiviación, que contiene cobre tanto mono como bivalente, se somete a una eliminación de cobre bivalente al menos en parte mediante precipitación, y la disolución de cloruro de cobre (I) se conduce hacia un tratamiento adicional. La precipitación del cobre bivalente tiene lugar como precipitación de cloruro de cobre alcalino. El cloruro de cobre alcalino formado se lixivia como cloruro de cobre (II) o bien por separado o bien junto con la lixiviación del material de partida, y se usa en la lixiviación del material de partida de cobre.
En la publicación de patente de los EE.UU. 6.007.600 se describe un método para la producción hidrometalúrgica de cobre a partir de material de partida que tiene cobre tal como un concentrado de sulfuro de cobre. Según el método, el material de partida se lixivia como lixiviación a contracorriente de una disolución de cloruro de cobre-cloruro de sodio, en varias fases, para obtener la disolución de cloruro de cobre (I) monovalente. Dado que siempre queda una cantidad tanto de cloruro de cobre bivalente como de impurezas compuestas por otros metales, la disolución se somete a una reducción del cobre bivalente y a purificación de la disolución. La disolución de cloruro cuproso pura se precipita con ayuda de hidróxido de sodio en oxidulo (mezcla de óxidos) de cobre, y el oxidulo se reduce adicionalmente a cobre elemental. La disolución de cloruro de sodio formada junto con la precipitación de oxidulo de cobre se trata adicionalmente mediante electrolisis cloro-álcali, de la que el gas cloro y/o disolución cloruro obtenidos se usan en la lixiviación del material de partida, el hidróxido de sodio producido en la electrolisis se usa en la precipitación del oxidulo, y el hidrógeno producido se usa en la reducción del cobre elemental.
En el método descrito anteriormente, la disolución de cloruro de cobre producida como resultado de la lixiviación del material de partida también contiene algo de cloruro de cobre (II), o cloruro cúprico. El cloruro cúprico se reduce a cloruro cuproso monovalente con la ayuda de cobre granular. El método puede ponerse en práctica a menudo, pero la eliminación de impurezas no tiene lugar sustancialmente junto con la reducción.
El método ahora desarrollado se refiere al tratamiento adicional de disolución de cloruro de cobre producida en la lixiviación de cloruro de un material de partida de cobre, tal como concentrado de sulfuro de cobre. Según este método, al menos parte del cloruro de cobre bivalente (CuCl_{2}) contenido en la disolución de cloruro de cobre se elimina de la disolución mediante precipitación del cobre con ayuda de un reactivo adecuado tal como cloruro de cobre (II) alcalino u oxicloruro de cobre (II) en condiciones atmosféricas. El hidróxido de sodio y la piedra caliza son al menos reactivos preferidos. El cloruro de cobre alcalino precipitado se lixivia o bien por separado o bien junto con la lixiviación del material de partida, y la disolución de cloruro de cobre (II) producida se usa en la lixiviación del material de partida. La disolución de cloruro de cobre (I) (CuCl), de la que se ha eliminado el cobre bivalente, se conduce mediante purificación de la disolución hacia un tratamiento adicional para la producción de cobre elemental.
El cloruro de cobre (II) contenido en la disolución de cloruro de cobre puede precipitarse de la disolución, por ejemplo con ayuda de hidróxido de sodio. La precipitación tiene lugar según la siguiente reacción:
(1)2 CuCl_{2} + 3 \ NaOH => Cu_{2}Cl(OH)_{3} + 3 NaCl
El oxicloruro de cobre (II) producido se lixivia como cloruro de cobre (II), CuCl_{2}.
La siguiente reacción tiene lugar en la lixiviación:
(2)Cu_{2}Cl(OH)_{3} + 3 \ HCl => 2 \ CuCl_{2} + 3 \ H_{2}O
Resulta claro que la lixiviación no requiere necesariamente su propia etapa de tratamiento, sino que puede realizarse junto con la lixiviación del material de partida de cobre.
Se conoce bien que el cobre bivalente es un buen agente oxidante, y el cloruro de cobre (II) puede por tanto usarse, junto con cloruro de sodio, en la lixiviación del material de partida. El uso de cobre bivalente en la lixiviación del material de partida de sulfuro se describe, por ejemplo, en la patente de los EE.UU. 5.487.819. De manera similar, en relación con la patente de los EE.UU. 6.007.600, figura 3, también se sugiere que parte de la disolución de cloruro de cobre (I) se oxide con ayuda de gas cloro en cloruro de cobre (II) y se conduzca de regreso hacia la lixiviación. En el método según esta invención, el cloruro de cobre (II) no se reduce en primer lugar como monovalente y luego se vuelve a oxidar, sino que el cobre bivalente se extrae mediante precipitación de una disolución que contiene principalmente cloruro de cobre y después se lixivia como cloruro de cobre (II) de modo que puede utilizarse en la lixiviación del material de partida de cobre.
Si la precipitación del cloruro de cobre (II) se realiza en un proceso de fabricación hidrometalúrgica de cobre al que está conectada la electrolisis álcali, el hidróxido de sodio requerido se obtendrá como el producto de electrolisis. El ácido clorhídrico necesario para la lixiviación también puede producirse a partir de hidrógeno y cloro generados en la electrolisis álcali. Sin embargo, el hidróxido de sodio y el ácido clorhídrico no son reactivos caros y pueden usarse aunque no se produjeran en el proceso.
La precipitación de oxicloruro de cobre (II) puede llevarse a cabo no sólo con ayuda de hidróxido de sodio: también es posible (y barato) realizarla con ayuda de piedra caliza, CaCO_{3}. Tal como se conoce bien, la piedra caliza es un reactivo barato. Entonces, en lugar de la reacción (1), tiene lugar la siguiente reacción:
(3)2 CuCl_{2} + 1.5 \ CaCO_{3} + 1.5 \ H_{2}O => Cu_{2}Cl(OH)_{3} + 1.5 \ CaCl_{2} + 1.5 \ CO_{2}
Cuando el material de partida de cobre es un material sulfuroso tal como concentrado de sulfuro, el producto final será un precipitado que tenga hierro, que contiene también el azufre contenido en el concentrado, principalmente como azufre elemental. Sin embargo, parte del azufre puede oxidarse, y formar sulfatos en la disolución. Cuando la precipitación de oxicloruro de cobre (II) se realiza con ayuda de piedra caliza, el cloruro de calcio producido en la precipitación elimina los sulfatos de la disolución de cloruro de cobre (I) según la siguiente reacción:
(4)Ca^{2+} + SO_{4}{}^{2-} + nH_{2}O => CaSO_{4}-H_{2}O
En las pruebas prácticas, se ha encontrado que, además de la precipitación de cobre bivalente, también tiene lugar precipitación de hierro. Por tanto, por medio de precipitación de cloruro de cobre alcalino, es posible eliminar los sulfatos y el hierro, así como el cobre bivalente, de la disolución de cloruro de cobre (I). La precipitación de oxicloruro de cobre (II), o precipitación de cloruro de cobre (II) alcalino, puede llevarse a cabo en dos fases, en las que el hidróxido de sodio se usa como reactivo en una fase y la piedra caliza en la otra. Cuando el hierro y los sulfatos ya se han eliminado en esta fase, no entorpecen la purificación de la disolución, en la que la disolución de cloruro de cobre (I)
se purifica de otros metales con el fin de obtener cobre metálico que tiene una pureza tan elevada como sea posible.
Cuando un material de partida de cobre tal como concentrado sulfuroso se lixivia con una disolución de cloruro, que forma una disolución de cloruro de cobre cuyo tratamiento adicional se basa en un tratamiento de cloruro de cobre monovalente, es preferible eliminar el cobre bivalente de la disolución tan completamente como sea posible. Un medio para la reducción de cobre bivalente se ha presentado previamente, y anteriormente se describe la precipitación de cobre bivalente. Sin embargo, en algunos casos es preferible combinar estos dos métodos de separación de tal manera que parte del cobre bivalente se elimina, por ejemplo con ayuda de cobre de deshecho, y el resto se elimina mediante precipitación de la manera descrita anteriormente.
La invención se describe adicionalmente por medio del ejemplo adjunto:
Ejemplo
Se llevó a cabo la precipitación de oxicloruro de cobre (II) en una disposición de funcionamiento continuo, a escala de laboratorio. El equipo incluía dos reactores de mezclado consecutivos, R1 y R2. La temperatura de funcionamiento fue de 80ºC y el retraso de 2h/reactor.
Se condujo la disolución de alimentación, los contenidos de la cual pueden observarse en la tabla 1, hacia el primer reactor, R1. El contenido en NaCl de la disolución de alimentación fue de 300 g/l. Se alimentó un reactivo de precipitación que contenía 250 g/l de CaCO_{3} y 150 g/l de NaCl, dentro del reactor R1. La cantidad de piedra caliza estaba de acuerdo con la estequiometría de la reacción (3). Se alimentó un reactivo de precipitación que contenía 160 g/l de NaOH y 150 g/l de NaCl dentro del reactor R2, de manera que el pH del reactor se mantuvo a un valor de 4.
Las concentraciones de la disolución de producto obtenida a partir del último reactor, R2, pueden observarse en la tabla 1. Puede observarse a partir de los resultados que la precipitación de oxicloruro de cobre (II) eliminó totalmente el cobre bivalente y el hierro y también el 80% de los sulfatos de la disolución de cloruro de cobre. El zinc, por otro lado, no precipitó esencialmente en absoluto, y debía eliminarse junto con la purificación de la disolución.
TABLA 1
pH Cu g/l Cu^{1+} g/l Cu^{2+} g/l Fe g/l Zn g/l SO_{4} g/l
Disolución de alimentación 2 76,6 56,2 20,4 4,3 5,5 17,0
Disolución de producto 4 59,0 58,9 0,1 0,03 4,7 3,3
Se identificaron el cloruro de cobre alcalino y el yeso mediante difracción de rayos X del depósito obtenido a partir del reactor R2. Se recuperó el sedimento de oxicloruro de cobre (II) como un lodo espesado. Se lixivió el lodo a una temperatura de 25ºC en disolución de HCl, de modo que se mantuvo el pH a un valor de 0,7 durante aproximadamente una hora. Fue fácil disolver el lodo, y el deshecho de lixiviación contenía aproximadamente el 0,5% de cobre.

Claims (9)

1. Método para la eliminación de cloruro de cobre (II) de una disolución de cloruro de cobre que tiene principalmente cloruro de cobre (I), disolución que se forma mediante la lixiviación de un material de partida de cobre sulfuroso a contracorriente de una lixiviación de cloruro, caracterizado porque el cloruro de cobre (II) contenido en la disolución de cloruro de cobre se elimina mediante precipitación, al menos parcialmente, como cloruro de cobre (II) alcalino (Cu_{2}Cl(OH)_{3}) en condiciones atmosféricas; la disolución que tiene cloruro de cobre (I) se conduce hacia un tratamiento adicional para la producción de cobre metálico, el cloruro de cobre (II) alcalino se lixivia y la disolución de cloruro de cobre (II) formada se conduce hacia la lixiviación del material de partida de cobre.
2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se precipita cloruro de cobre (II) de una disolución de cloruro de cobre como cloruro de cobre (II) alcalino con ayuda de hidróxido de sodio, NaOH.
3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se precipita cloruro de cobre (II) de una disolución de cloruro de cobre como cloruro de cobre (II) alcalino con ayuda de piedra caliza, CaCO_{3}.
4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se elimina el hierro contenido en la disolución de cloruro de cobre.
5. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se elimina mayoritariamente el sulfato contenido en la disolución de cloruro de cobre.
6. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se precipita cloruro de cobre (II) de una disolución de cloruro de cobre como cloruro de cobre (II) alcalino con ayuda de piedra caliza, CaCO_{3}, e hidróxido de sodio, NaOH.
7. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se elimina cobre bivalente mediante reducción de la disolución de cloruro de cobre, en primer lugar con un material que tiene cobre y después mediante precipitación del cobre bivalente restante como cloruro de cobre (II) alcalino.
8. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el cloruro de cobre (II) alcalino formado se lixivia como su propia etapa de tratamiento.
9. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el cloruro de cobre (II) alcalino formado se lixivia junto con la lixiviación del material de partida de cobre.
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