ES2270031T3 - Extraccion hidrometalurgica de metales en presencia de cloruros. - Google Patents

Extraccion hidrometalurgica de metales en presencia de cloruros. Download PDF

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Abstract

Un proceso para la extracción de un metal básico de valor a partir de un mineral o un concentrado que contiene cobre y el metal básico, incluyendo los pasos de: someter el mineral o el concentrado a oxidación a presión a una temperatura aproximada de 115° C a 175° C en presencia de oxígeno y una solución ácida conteniendo iones haluros e iones sulfatos para producir una solución de producto conteniendo cobre y el metal básico; someter la solución de producto a un proceso de extracción de cobre para recuperar cobre de la solución; y reciclar la solución de producto conteniendo dicho metal básico a oxidación a presión, después de dicha recuperación de cobre; con lo cual se lleva a cabo la acumulación del metal básico en la solución de producto para producir una solución de producto cargada; y recuperar el metal básico de dicha solución de producto cargada.

Description

Extracción hidrometalúrgica de metales en presencia de cloruros.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a un proceso para la extracción de un metal básico de valor a partir de un mineral o concentrado, que contiene cobre y el metal básico.
Un artículo de Internet titulado "Un proceso para la lixiviación y recuperación simultánea de oro, metales del grupo del platino y metales básicos a partir de minerales y concentrados" por Fleming, Ferrón, Dreisinger y O'Kane, fechado el 16 de marzo de 2000, expone un proceso de lixiviación a presión para materias primas metálicas del grupo del platino por medio del cual el concentrado se somete a presión oxidación en presencia de oxígeno y de una solución ácida que contiene iones cloruro e iones sulfato en una autoclave a una temperatura de 220ºC.
Sumario de la invención
De acuerdo con la invención se proporciona un proceso para la extracción de metales básicos de valor a partir de un mineral o concentrado que contiene cobre y el metal básico, incluyendo los pasos de someter el mineral o concentrado a oxidación a presión a una temperatura aproximada de 115ºC a 175ºC en presencia de oxígeno y de una solución ácida conteniendo iones haluros e iones sulfato para producir una solución de producto conteniendo cobre y el metal básico; sometiendo la solución de producto a un proceso de extracción de cobre para recuperar cobre de la solución; y reciclando la solución de producto conteniendo dicho metal básico después de dicha recuperación de cobre, a la oxidación a presión; con lo cual se lleva a cabo la acumulación del metal básico en la solución de producto para producir una solución de producto cargada; y recuperar el metal básico de dicha solución cargada. El metal básico puede recuperarse de una partida de flujo tomada de la solución de producto.
El concentrado puede contener uno o más metales básicos tales como níquel, cobalto o cinc. El concentrado puede contener cobre y níquel en una relación aproximada de 7:1 a 5:1. Sin embargo, el concentrado puede contener cantidades menores o mayores de Ni, según la relación de cobre a níquel sea aproximadamente de 20:1 a 2:1.
El concentrado puede ser un concentrado de sulfuro de cobre el cual es bajo en algunos metales básicos, como Ni (inferior a cerca de 0,1%), Co (inferior a cerca de 0,03%) y Zn (inferior a cerca del 1%).
El haluro puede ser cloruro o bromuro.
Los objetivos adicionales y ventajas de la invención se harán evidentes de la descripción de realizaciones preferidas de la invención más abajo.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama de flujo de un proceso hidrometalúrgico para la extracción de metales a partir de un mineral o concentrado de sulfuro;
La Figura 2 es un diagrama de flujo de otra realización del proceso de la Figura 1; y
La Figura 3 es un diagrama de flujo más de otra realización del proceso de la Figura 1.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
En la Figura 1, el número de referencia 10 generalmente indica un proceso hidrometalúrgico para la extracción de metales básicos a partir de un mineral o concentrado de sulfuro. El proceso 10 comprende una etapa de oxidación a presión 12, una etapa de extracción por solvente del cobre 14, una etapa de evaporación 16, y una etapa de electro - extracción de cobre 18.
Previo a la etapa de oxidación a presión 12, el concentrado de metal básico se somete primero a una remolienda 22 para reducir el tamaño de partícula. Durante la molienda, el concentrado se mezcla con agua para producir una mezcla pastosa de concentrado la cual se alimenta a la etapa oxidación a presión 12.
El concentrado se somete a la oxidación a presión 12 en una autoclave en presencia de una solución ácida que contiene sulfato, cloruro.
La cantidad de H_{2}SO_{4} introducido en la oxidación a presión 12 es suficiente para permitir al pH de la solución en la autoclave disminuir por debajo de un valor de 2, preferiblemente 1 o menor. A pH bajo, el cobre, níquel, cinc y cobalto (y otros metales básicos, si están presentes en el concentrado) se lixivian en la fase líquida durante la oxidación a presión 12 y prácticamente nada entra en la fase sólida en la forma de sales sólidas básicas, tal como el sulfato básico de cobre.
Se ha encontrado que permitiendo que el pH de la solución en la oxidación a presión 12 baje a un valor menor de 2 (o, preferentemente, por debajo de 1) aumenta la extracción total del cobre y los otros metales básicos.
La oxidación a presión 12 se lleva a cabo a una temperatura aproximada de 115ºC a 175ºC, preferentemente cerca de 130ºC a 155ºC.
La oxidación a presión 12 se lleva a cabo a una presión de vapor y oxígeno combinada aproximada de 100 a 300 psig, ó 700 a 2100 kPa, con presión parcial de oxígeno de aproximadamente 50 a 250 psi, ó 350 kPa a 1750 kPa.
La concentración del ion cloruro en la solución dentro de la autoclave se mantiene cerca de 8 a 20 g/l, preferentemente sobre 12 g/l.
El tiempo de retención en la autoclave es aproximadamente 0,5 a 2,5 horas, preferentemente, sobre 1 hora, y el proceso se lleva a cabo normalmente en la autoclave de modo continuo. Sin embargo, el proceso puede también realizarse en forma de baches apropiados, si se desea.
El contenido de sólidos dentro de la autoclave se mantiene próximo a 12-25%, es decir, 150-300 g/l de sólidos, según se determinó por el balance calórico y las limitaciones de viscosidad.
En algunos ejemplos (ciertos concentrados) se ha encontrado que es beneficioso añadir concentraciones pequeñas de ciertos agentes tensioactivos los cuales cambian las características físicas y químicas del azufre elemental líquido (Sº) en la autoclave durante la etapa de oxidación a presión 12. Los agentes tensioactivos tales como sulfonato de lignina y quebracho añadidos en cantidades pequeñas, es decir 0,1 a 3 g/L pueden reducir la viscosidad del azufre líquido y también cambiar la química en la autoclave. El propósito es prevenir la aglomeración de azufre líquido en la autoclave a la temperatura de operación con sulfuros no reaccionados. Esto en general no es necesario, pero si hay un componente grande de sulfuros no reactivos, por ejemplo pirita, puede ser un problema, requiriendo por eso la adición del agente tensioactivo como una medida correctiva.
Las adiciones de agentes tensioactivos pueden reducir la oxidación de azufre a formas que no son bien comprendidas, pero son beneficiosas al proceso. Se cree que esto es debido a la viscosidad más baja, resultando en una menor tendencia para azufre líquido y a los sólidos ser mantenidos dentro de la autoclave, reduciendo así el tiempo de retención para estos materiales, y por lo tanto una menor tendencia a ocurrir la oxidación de azufre.
La mezcla pastosa producida en la autoclave se descarga a través de una serie de uno o más tanques reductores instantáneos 24 para reducir la presión a la presión atmosférica y la temperatura a 90ºC-100ºC. El vapor se libera desde el tanque reductor instantáneo 24 como se indica en 23. La parte líquida de la mezcla pastosa se refiere igualmente a la autoclave o al licor lixiviado de la oxidación a presión 36.
La mezcla pastosa enfriada se pasa del tanque reductor instantáneo 24 a un espesante 26 para la separación líquido/sólido. El rebose del espesante 26, que es el licor lixiviado de la autoclave 36, se enfría adicionalmente a cerca de 40ºC por métodos conocidos tales como en torres de enfriamiento (no mostrada). El licor 36 se somete entonces a extracción del cobre por solvente 14 para la recuperación del cobre, como se describirá más abajo.
El flujo inferior del espesante 26 se filtra, como se muestra en 28, y la torta del filtro resultante se lava completamente para recuperar tanto como sea posible los metales básicos arrastrados. El filtrado del filtro 28 se recicla al espesante 26, dejando un residuo 30, que contiene principalmente hematita y azufre elemental, los que pueden ser desechados o sometidos a un tratamiento adicional para la recuperación de metales preciosos.
Como se estableció anteriormente, el licor lixiviado de la autoclave 36 se somete a extracción del cobre por solvente 14 para producir un refinado agotado en cobre 38. La porción mayor del refinado 38 (aproximadamente 80-85%) se recircula al evaporador 16, y posteriormente a la oxidación a presión 12. El resto, aproximadamente 15-20% del flujo total, representando una corriente de purga, se trata adicionalmente para la recuperación de metales básicos, como se describirá más abajo.
La extracción de cobre por solvente 14 se lleva a cabo combinando el licor lixiviado de la autoclave 36 con un solvente extractor de cobre apropiado. El cobre se carga hacia el extractor el cual posteriormente se lava con agua dulce 40 y se recircula al electrólito removido 44 desde la electro-extracción 18. El cobre en el lavado orgánico se pone en contacto entonces con una solución ácida, referida como electrólito 44, en la etapa de despojo 42 por medio de la cual el cobre se transfiere desde la sustancia orgánica hacia el electrólito 44. La sustancia orgánica despojada se recicla luego a la etapa de extracción 14. El electrólito 44 de la etapa de despojo 42 se somete a electro-extracción 18 para producir un producto de cátodo de cobre 46.
Cualquier extractor de cobre apropiado puede ser usado el cual es capaz de remover de forma selectiva el cobre desde una solución ácida conteniendo también níquel/cobalto/cinc/hierro/magnesio/
manganeso/cadmio. Un extractor que se encontró apropiado fue un hidroxioxima, tales como los reactivos LIX 84™ o LIX 860™ de la Cognis Corporation, o una combinación de ellos.
Como se estableció anteriormente, la mayor porción del refinado 38 desde la extracción de cobre por solvente 14, se recicla a la oxidación a presión 12 a través del evaporador 16 el cual reduce el volumen de agua, concentrando así la solución de ácido sulfúrico que está siendo reciclada.
El otro metal básico o metales básicos que están presentes permanecen en solución después de la extracción de cobre por solvente 14, y son recirculados o reciclados en el refinado 38 a la oxidación a presión 12. La concentración de estos metales básicos se permite que aumente a niveles suficientes (por ejemplo nivel de equilibrio) tal que un mínimo de partida de flujo puede ser tomada para recuperar el metal básico, como se describirá más adelante. El volumen de la partida de flujo se optimiza de forma tal que la mayoría del ácido en el refinado de la extracción por solvente del cobre puede ser reciclado a la oxidación a presión 12.
Como se dijo anteriormente, la corriente de purga del refinado 38 se trata adicionalmente para la recuperación de los metales básicos presentes en el concentrado (es decir Ni, Co o Zn). La corriente de purga se somete a purificación (esto es, el retiro de impurezas, tales como magnesio, manganeso y cadmio, por ejemplo por precipitación) y luego es tratada para la recuperación del metal o metales básicos por medio de un proceso apropiado, que puede incluir neutralización, como se indica en 20, para producir productos del metal básico 48. Subproductos del yeso 50 también pueden producirse como un resultado de este proceso.
Para algunos concentrados, notablemente aquellos con contenidos altos de pirita, las condiciones de la oxidación a presión 12 pueden resultar en una oxidación excesiva del azufre. Bajo algunas circunstancias, la autoclave que lixivia el licor puede contener > 15 g/L de ácido libre; el cual puede necesitar ser neutralizado 32 previo a la extracción por solvente. Esto se muestra en la Figura 2.
Podría ser también necesario neutralizar 32 una parte del refinado 38 de la extracción por solvente del cobre después del evaporador 16 previo a la recirculación a la oxidación a presión 12, para controlar la concentración de ácido en la autoclave. Esto se muestra en la Figura 3.
La neutralización 32 involucra reaccionar el flujo de ácido (36, 38) con piedra caliza con el fin de aumentar el pH a cerca de 2 para producir un líquido neutral y yeso sólido 34. La separación líquido sólido se lleva a cabo por espesamiento y/o filtración. El yeso sólido 34 se lava para recuperar los metales valiosos arrastrados, y después puede desecharse.

Claims (12)

1. Un proceso para la extracción de un metal básico de valor a partir de un mineral o un concentrado que contiene cobre y el metal básico, incluyendo los pasos de:
someter el mineral o el concentrado a oxidación a presión a una temperatura aproximada de 115ºC a 175ºC en presencia de oxígeno y una solución ácida conteniendo iones haluros e iones sulfatos para producir una solución de producto conteniendo cobre y el metal básico;
someter la solución de producto a un proceso de extracción de cobre para recuperar cobre de la solución; y
reciclar la solución de producto conteniendo dicho metal básico a oxidación a presión, después de dicha recuperación de cobre;
con lo cual se lleva a cabo la acumulación del metal básico en la solución de producto para producir una solución de producto cargada; y
recuperar el metal básico de dicha solución de producto cargada.
2. El proceso de la reivindicación 1, por medio del cual el metal básico se selecciona del grupo que consta de Ni, Co, y Zn.
3. El proceso de la reivindicación 1, donde el proceso de extracción de cobre incluye el someter la solución de producto a una extracción de cobre por solvente para producir una solución de cobre concentrada y un refinado que contiene dicho metal básico y donde la solución de producto que está siendo reciclada a la oxidación a presión contiene dicho refinado.
4. El proceso de la reivindicación 1, donde el haluro es cloruro o bromuro.
5. El proceso de la reivindicación 1, donde el metal básico se recupera de una partida de flujo tomada de dicha solución de producto cargada.
6. El proceso de acuerdo con la reivindicación 5, donde la recuperación del metal básico a partir de dicha partida de flujo comprende el someter la partida de flujo a neutralización.
7. El proceso de la reivindicación 1, donde dicha acumulación de metal básico en la solución de producto se lleva a cabo hasta que dicho metal básico ha alcanzado una concentración de equilibrio.
8. El proceso de la reivindicación 1 donde el concentrado contiene Cu y Ni en una relación aproximada de 20:1 a 2:1.
9. El proceso de la reivindicación 1 donde el concentrado contiene Cu y Ni en una relación aproximada de 7:1 a 5:1.
10. El proceso de la reivindicación 1, incluyendo además el paso de provocar que el pH de la solución ácida disminuya a un valor inferior de 2 durante la oxidación a presión.
11. El proceso de la reivindicación 1, incluyendo además el paso de provocar que el pH de la solución ácida disminuya a un valor cerca de 1 o menor durante la oxidación a presión.
12. El proceso de la reivindicación 1, donde la oxidación a presión se lleva a cabo en presencia de un agente tensioactivo para reducir la viscosidad del azufre elemental líquido formado durante la oxidación a presión.
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