ES2597428T3 - Método para la producción de polvo de metal - Google Patents

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Abstract

Método para la formación de polvo fino de metal valioso mediante un método de lixiviación-precipitación de un material que contiene un metal valioso, caracterizado porque el material que contiene un metal valioso es lixiviado y el metal valioso se precipita por medio de un anolito direccionado desde regeneración electrolítica, que contiene al menos un metal intermediario a un grado de oxidación alto, y la precipitación del metal valioso como polvo metálico se lleva a cabo con la solución de catolito de la misma electrólisis, en el que el grado de oxidación de al menos un metal intermediario es menor que en la etapa de lixiviación, utilizando así los diferentes valores del potencial electroquímico en la lixiviación y la precipitación del metal valioso, por lo que el potencial electroquímico del metal intermediario se cambia por medio de la regeneración electrolítica.

Description

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DESCRIPCION
Metodo para la produccion de polvo de metal
CAMPO DE LA INVENCION
La invencion se refiere a un metodo para la lixiviacion de un material que contiene un metal valioso y el precipitado de dicho metal valioso como un polvo fino cambiando el potencial electromecanico de un metal intermediary en la solucion. En el metodo, una materia prima que contiene un metal valioso es lixiviada y el metal valioso se precipita por medio de soluciones de electrolito, que contiene al menos un metal intermediario o sustancia, cuyo potencial de reduccion de la oxidacion se explota en la lixiviacion y precipitacion del metal valioso. En la etapa de lixiviacion el metal intermediario de la solucion de electrolito se encuentra a alto grado de oxidacion con el fin de lixiviar la materia prima. Con el fin de precipitar el metal valioso disuelto, otra solucion de electrolito se anade a la solucion en la etapa de precipitacion, donde el metal intermediario o sustancia esta a bajo grado de oxidacion. Despues de la etapa de precipitacion, la solucion que contiene el intermediario se lleva a la regeneracion electrolftica, en la que parte del metal intermediario se oxida de nuevo en el espacio anodico a un alto valor potencial y parte se reduce en el espacio catodico a un valor bajo. El tamano y las caractensticas del polvo fino que se genera se controlan en particular mediante el ajuste de las condiciones de precipitacion
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
La produccion de metales no ferrosos tales como el cobre y el mquel a partir de concentrado se produce por lo general en la primera etapa por pirometalurgia. El procesamiento de la mata de cobre formado en la primera etapa del tratamiento se continua generalmente mediante mas pirometalurgia hasta que el producto es un anodo de cobre fundido, con un contenido en Cu del 99,9%, que se lleva a la refinacion electrolftica para producir catodos de cobre puro. La fabricacion de productos de cobre se inicia con la fundicion de un catodo, despues de lo cual el cobre fundido se puede moldear en la forma deseada, dependiendo el posterior procesamiento de los productos que vayan a ser fabricados. El procesamiento posterior de la mata de mquel generada en tratamiento pirometalurgico es por lo general un tratamiento hidrometalurgico. En este caso se muele la mata de mquel, una vez lixiviado, la purificacion de la solucion se lleva a cabo en la solucion y, finalmente, la solucion acuosa de mquel se dirige a la recuperacion electrolftica con el fin de formar catodos de mquel puro. Los minerales de cobalto a menudo aparecen en la misma mena como minerales de mquel, en particular los sulfuros, y por tanto su metodo de produccion es basicamente el mismo. El producto final es a menudo cobalto metalico en forma de catodo.
El producto final de los metodos de produccion de metal descritos anteriormente es un metal en forma de catodo. Sin embargo, a menudo formas que no sean un catodo en forma de placa resultanan mas practicas para el posterior procesamiento del metal.
Un metodo de oxidacion-reduccion para la produccion de polvo de cobre se conoce en el estado de la tecnica anterior, por ejemplo como se describe en la solicitud de patente JP 2002327289, en la que una solucion acuosa de acido sulfurico, que contiene titanio, se lleva a un tanque de electrolisis. El anodo de la electrolisis es de cobre puro y hay un diafragma entre el anodo y el catodo. El electrolito se encamina desde el catodo al interior de la camara de anodo con lo cual el titanio trivalente de la solucion del catodo reduce el cobre en la solucion en polvo metalico, que precipita en la camara anodica y se recupera de la solucion.
La solicitud de patente US 2005/0023151 (Phelps Dodge) describe un metodo para la produccion de cobre, en el que la explotacion de la reaccion anodica ferrosa/ferrica se combina con la recuperacion de cobre electrolftica convencional a partir de una solucion de sulfato de cobre. Segun el metodo, la solucion que entra en la electrolisis contiene hierro divalente, ademas de cobre divalente. En este caso, la reaccion catodica es la reduccion del cobre en el metal y la reaccion anodica es la oxidacion de hierro divalente a trivalente (ferroso/ferrico). El hierro ferrico se regenera por medio de SO2 en hierro ferroso y es enviado de vuelta a la electrolisis. Puesto que en la regeneracion se forma acido sulfurico, este debe ser neutralizado de la solucion. En el metodo, se produce cobre como un catodo convencional, pero un desarrollo adicional del metodo se describe en la solicitud de patente US 2006/0016684, donde una celula de conductividad se utiliza como celula de electrolisis y el cobre se produce en forma de polvo. Cuando, ademas de la electrolisis convencional, el potencial redox alcanzado a partir de los diferentes grados de oxidacion del hierro se utiliza en los metodos, el consumo de energfa es menor que en la electrolisis EW convencional. Ademas, la formacion de niebla de acido es menor.
Hay algunas deficiencias en los metodos descritos anteriormente. Un metodo descrito en la publicacion japonesa 2002327289, en el que el cobre puro se utiliza para producir polvo de Cu, da como resultado factores tradicionales poco practicos, por ejemplo problemas de chatarra de anodo, problemas de contacto de electrolisis y el hecho de que el Cu en polvo tiene numerosos puntos de generacion, provocando tendencia a defectos de calidad y dificultades de control.
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La recuperacion electrolftica de cobre mediante la utilizacion de las reacciones ferroso/ferricas del anodo tambien da lugar a diversos problemas: a pesar del hecho de que la gran mayona del polvo de Cu se desprende del catodo, al menos una pequena parte permanece unida, con lo cual la seccion de catodo se obstruira causando graves interrupciones en el proceso. En una escala ligeramente mayor, hay decenas o cientos de puntos de generacion de polvo, lo que conlleva costosas inversiones y costes operativos elevados (costes de mantenimiento). Es diffcil controlar la calidad del polvo metalico con respecto al tamano y la morfologfa del grano, y tambien hay dificultades en la consecucion de una calidad uniforme en diferentes celulas. El SO2 utilizado en el proceso es un problema y un factor de riesgo en la higiene de trabajo. A fin de que se genere el polvo, se requiere una relativamente alta densidad de corriente y esto casi siempre conduce a problemas de pureza del polvo metalico. Ademas, la separacion de polvo de Cu de diferentes celulas es laboriosa.
OBJETO DE LA INVENCION
El objeto de la presente invencion es eliminar las deficiencias de los metodos descritos anteriormente y divulgar un metodo mas simple que los anteriores, y que permita la produccion de un polvo de grano fino.
SUMARIO DE LA INVENCION
La invencion reivindicada se divulga en la reivindicacion independiente 1.
La invencion se refiere a un metodo para la formacion de polvo metalico fino con un metodo de lixiviacion- precipitacion sobre un material que contiene un metal valioso. En el metodo segun la invencion se lixivia el material que contiene un metal valioso, y el metal valioso se precipita por medio de soluciones de electrolito, que contienen al menos un metal intermediario, utilizandose los diferentes valores de su potencial electroqmmico en la lixiviacion y precipitacion del metal valioso.
La lixiviacion y precipitacion de la materia prima se basa en el hecho de que la solucion utilizada en la lixiviacion y precipitacion contiene uno o mas metales intermediarios, cuyo potencial electroqmmico se modifica por medio de la regeneracion electrolftica. La solucion utilizada en la etapa de lixiviacion del material que contiene un metal valioso es el anolito que se trae desde la electrolisis de un metal intermediario en el que el intermediario se encuentra en un alto grado de oxidacion, y la precipitacion del metal valioso se lleva a cabo con la solucion de catolito de electrolisis, en el que el grado de oxidacion del metal intermediario es menor que en la etapa de lixiviacion.
Despues de la etapa de precipitacion, la solucion que contiene el metal intermediario se lleva a la regeneracion electrolftica, en la que se vuelve a oxidar parte del metal intermediario en el espacio de anodo a un alto valor potencial y otra parte se reduce en el espacio de catodo a un valor bajo.
El polvo generado en la precipitacion se separa de la solucion por medio de algun metodo conocido. El tamano de grano del polvo puede ser controlado mediante la regulacion de las condiciones de precipitacion. El metodo permite la formacion de polvos micro y nanocristalinos puros.
LISTA DE DIBUJOS
La Figura 1 presenta un diagrama de flujo de un metodo segun la invencion.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Convencionalmente, la recuperacion de un metal valioso como un metal se lleva a cabo por electrolisis, en la que el metal valioso se precipita sobre el catodo. En el metodo segun la presente invencion, la solucion que contiene un metal valioso no se lleva a la electrolisis sino que, en lugar de esto, la solucion de electrolito que contiene uno o mas metales intermediarios se procesa en la electrolisis, es decir, en la etapa de regeneracion electrolftica. Por consiguiente, el metodo podna ser denominado electrolisis indirecta. La lixiviacion del material que contiene un metal valioso se lleva a cabo con la ayuda del anolito producido en la electrolisis, en el que el grado de oxidacion del metal intermediario es alto y por lo tanto se oxida el metal valioso en el material. Si el material de partida que contiene un metal valioso es, por ejemplo, un concentrado, se puede utilizar aire u oxfgeno como oxidante ademas del anolito. El metal valioso se disuelve en forma de sal soluble del acido que esta contenido en el electrolito circulante. El metal valioso disuelto se precipita en forma de un polvo fino por medio del catolito circulante de electrolisis, en el que el grado de oxidacion del metal intermediario es bajo y que por lo tanto reduce el metal valioso a metal.
El material que contiene un metal valioso a suministrar a la lixiviacion es normalmente el producto de un proceso pirometalurgico o hidrometalurgico o material de desecho similar, pero tambien un concentrado, por ejemplo, es adecuado como materia prima para lixiviacion. Un material de partida adecuado para el metodo es el producto intermedio producido por la conversion, por ejemplo, MexS. La fabricacion de un producto intermedio por conversion se describe, por ejemplo, en la publicacion WO 2005 007905, 2005 007902 y 2O05 007901. Una parte significativa de las impurezas se elimina durante la conversion y, por ejemplo metales preciosos se han enriquecido en los MexS. Cuando el metal valioso es el cobre, la materia prima puede ser mineral de Cu, concentrado de Cu, un producto CuxS que contiene un metal precioso producido por conversion, cobre blister, chatarra de Cu, etc. En el caso de
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otros metales, se requiere que la materia prima sea soluble en el anolito. La medicion directa y continua de los potenciales y estructuras electroqmmicos intervinientes es crucial para el uso del metodo en las diferentes etapas del proceso, por ejemplo de acuerdo con la patente US 5,108,495.
De acuerdo con el metodo, el metal a ser precipitado se recupera en el tamano de partfcula deseado, que puede variar de la escala de milfmetros a la escala de nanometros.
La oxidacion del metal intermediario se lleva a cabo en una celula de electrolisis, que esta equipada con un diafragma posicionado entre el anodo y el catodo. El equipo de electrolisis requerido es bastante compacto, ya que los solidos no se disuelven en el anodo ni son solidos precipitados en el catodo. En la electrolisis, que se realiza en la solucion de circulacion que contiene el intermediario, el voltaje de la celula se mantiene bastante bajo, ya que la intencion no es producir oxfgeno, cloro u otro gas equivalente en el anodo ni hidrogeno en el catodo. El voltaje de la celula es tfpicamente bastante bajo, por debajo de 2.0 V, dependiendo de la calidad de los electrodos, la distancia, el electrolito, la densidad de corriente, la temperatura, etc. A modo de ejemplo de la utilizacion de un diafragma, se puede afirmar que aumenta el voltaje de la celula, por ejemplo, en alrededor 50 - 100 mV en la electrolisis de mquel. El voltaje de la celula se mantiene bajo porque el espacio entre el anodo y el catodo es pequeno, ya que solo fluye electrolito circulante en la celula, que forma anolito oxidante y catolito reductor a medida que se regenera.
En relacion con esto, intermediario o metal intermediario significa uno o mas metales, de los cuales al menos uno de sus grados de oxidacion en la etapa de lixiviacion del material que contiene metal valioso es alto con el fin de lixiviar el metal valioso y al menos un grado de oxidacion del intermediario en la etapa de precipitacion del metal valioso disuelto es bajo con el fin de precipitar el metal valioso como polvo metalico. En algunos casos el intermediario tambien puede ser una sustancia que posee propiedades redox correspondientes.
El electrolito en sf mismo, es decir, la solucion circulante utilizada en la lixiviacion y la precipitacion, en principio puede ser cualquier electrolito basado en agua, organico o de sal fundida. Cuando el metal valioso es el cobre, mquel, cobalto o estano, la solucion circulante es preferiblemente o bien una solucion acuosa a base de sulfato o bien a base de cloruro. El electrolito tambien puede ser por ejemplo un borofluoruro o fluoruro de silicio. En particular, cuando se trata de la produccion de metales relativamente basicos en forma de polvo, algun tipo de electrolito que no sea a base de agua es mas practico. Hay una gama suficientemente amplia de funcionamiento en electrolitos de sales fundidas a baja temperatura para reacciones de anodo y catodo. El punto de fusion de la sal fundida es preferiblemente de entre 0-800 °C. Tambien se pueden utilizar lfquidos ionicos de baja temperatura en la adaptacion del metodo.
Cuando la solucion deseada que contiene un metal valioso se produce a partir del material de partida por lixiviacion del mismo por medio del anolito, se somete a cementacion y, si es necesario, a alguna otra purificacion de la solucion. Cuando el polvo de metal valioso formado es polvo de cobre, metales suficientemente menos nobles que el cobre, tales como zinc, hierro y manganeso pueden estar presentes en la solucion circulante, pero las sustancias que son mas nobles que el cobre, sustancias que cementan con el cobre se eliminan antes de la precipitacion del polvo de cobre. Las sustancias que deben eliminarse son, por ejemplo, oro, plata, selenio y compuestos que contienen telurio, antimonio y bismuto. La purificacion de la solucion se lleva a cabo utilizando ya sea uno o varios metodos de purificacion en solucion convencionales, tales como cementacion de impurezas, por ejemplo, utilizando polvo de cobre, intercambio de iones o extraccion lfquido-lfquido. Ademas, se pueden utilizar procesos de coprecipitacion, procesos de adsorcion y pre-electrolisis o de cristalizacion. Para mantener un nivel razonable de impurezas en la solucion, algunas de las impurezas se pueden eliminar tomando parte del electrolito en una corriente lateral, donde se lleva a cabo un proceso de la tecnica anterior, tal como electrolisis de pequena escala, por ejemplo, para eliminar zinc, mquel, hierro y cobalto. La corriente lateral normalmente se puede tomar del catolito de metal intermediario por ejemplo.
El anolito producido electroltticamente, que se utiliza como material de partida para la lixiviacion, se debe seleccionar de manera que lixivie el metal valioso deseado, pero sin embargo no lixivie significativamente las impurezas. De esta manera, por ejemplo, el cobre del material de alimentacion se disuelve, pero en principio las impurezas permanecen sin disolver. Al mismo tiempo, en la etapa de precipitacion, la base de solucion del catolito y su metal intermediario deben seleccionarse sobre la base de una potencia de reduccion adecuada, de modo que solo el metal valioso deseado se reduce a metal. Asf, el polvo obtenido como producto se puede separar en forma pura.
Una aplicacion particularmente ventajosa para el metodo es la produccion de polvo de cobre. Otros metales valiosos adecuados son el mquel y el cobalto, por ejemplo.
En la descripcion del metodo, el ejemplo utilizado es el de la fabricacion de polvo de cobre, pero la invencion no se limita simplemente al cobre.
El intermediario utilizado para la lixiviacion del material de inicio cobre y la precipitacion del polvo de cobre puede ser cualquier par de oxidacion-reduccion adecuado, que permita la lixiviacion y precipitacion requerida. Los tipos de intermediarios o pares redox que se pueden utilizar en soluciones acuosas son, por ejemplo, vanadio, cromo y titanio aislados o conjuntamente, o junto con otro par redox como el hierro. Ademas de estos, por ejemplo, manganeso, cobalto, zinc, samario, europio, iterbio, uranio, metales alcalinos y alcalinoterreos se pueden utilizar como
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intermediarios, ya sea por separado o en conjunto. El aumento en el grado de oxidacion de uno o mas intermediarios en la solucion en la electrolisis tiene exito cuando se utiliza un diafragma adecuado entre el anodo y el catodo.
Los metales intermediarios formados en la electrolisis que oxidan el material de cobre se utilizan en la lixiviacion de un material que contiene cobre. Por lo tanto el intermediario en una solucion de anolito es normalmente al menos uno de los siguientes: V4+, V5+, Fe3+, Cr4+, Cr5+, Cr6+, Mn3+ , Mn4+, Mn6+ y Mn7+. En la precipitacion del cobre disuelto se utilizan los metales intermediarios reductores de cobre formados en el catodo, por lo que hay al menos uno de los siguientes en la solucion de catolito: V2+, Cr2+ and Ti3+. El metal que actua como intermediario puede estar activo solo en ya sea el anolito o en el catolito o en ambos.
Los aspectos relacionados con la densidad y la inmutabilidad del diafragma son cruciales para el funcionamiento del proceso. Soluciones de diafragma pre-fabricadas son conocidas en el estado de la tecnica., en las que el diafragma es en su mayona un aislante mecanico o puede poseer propiedades selectivas de iones de diversos grados. Los numerosos metodos de diafragma de sellado que ofrece la solucion del proceso tambien pueden ser utilizados en el metodo, de modo que la solucion del proceso puede contener compuestos que lleven Ti-, Si-, C-, Sb- o Sn-. En su forma mas simple, el diafragma puede ser por ejemplo la tela de terileno utilizada en celulas de electrolisis de mquel y cobalto, que ha demostrado ser factible.
En las pruebas realizadas se encontro que la potencia de lixiviacion del anolito y la cinetica de disolucion del material de cobre dependen de la composicion del anolito, tanto de su concentracion de acido como del contenido de elementos de traza de la solucion, tales como, por ejemplo, las concentraciones de oxfgeno, cloruro y antimonio. Es ventajoso para el metodo que las etapas del proceso sean controladas y guiadas por medio de metodos electroqmmicos basados en el uso de electrodos de minerales, que se describen, por ejemplo, en la patente US 5,108,495. Los metodos electroqmmicos incluyen preferentemente las mediciones de concentracion, los niveles redox espedficos de solucion y material y las estructuras superficiales como se especifica por medio de espectroscopia de impedancia (EIS) de los metodos AC sensibles a la fase.
El tamano y la calidad del polvo metalico pueden modificarse por el uso de nucleos y/o aditivos de semillas en la precipitacion. Anteriormente se describe un metodo para la produccion de un polvo de metal puro, por lo que el mismo polvo se recircula como un nucleo de semilla. Sin embargo, si se desea producir un polvo que incluye otros materiales, esto se puede lograr mediante el uso del material en cuestion como nucleo de precipitacion. Asf, carburos, oxidos, nitruros, boruros, plasticos u otros materiales se pueden introducir en la etapa de precipitacion, en funcion de los cuales se precipitara el polvo de metal. Otra alternativa es el tratamiento superficial del polvo de producto que se genera. En particular, cuando el cobre u otra sustancia facilmente oxidable estan involucrados, se debe recordar, sin embargo, que despues de la etapa de precipitacion, el procesamiento debe tener lugar en un entorno de liberacion libre de oxfgeno o de no liberacion de oxfgeno a fin de evitar la oxidacion del polvo.
El metodo se describe en el esquema grafico de la Figura 1 en relacion con la produccion de polvo de cobre. La materia prima para la produccion de polvo de cobre fino puede ser por ejemplo el cobre del anodo, cobre blister, chatarra de cobre, sulfuros de cobre, o bien concentrados de cobre o tambien parcialmente oxidos de cobre. Si el proposito principal es el de obtener un polvo fino a partir de cobre solido por medio del metodo, el material de partida tambien puede ser el cobre catodo.
Un material que contiene cobre 1 se lleva normalmente en forma granular a la etapa de lixiviacion 2, que se lleva a cabo, por ejemplo, como lixiviacion a base de sulfato por medio del anolito 4 que sale de la regeneracion electrolftica 3. La lixiviacion tambien puede ser a base de cloruro. El anolito incluye el metal elegido como intermediario en su alto grado de oxidacion, de modo que el cobre se disuelve. El anolito que contiene vanadio y, posiblemente hierro, se puede utilizar ventajosamente como intermediario oxidante. El vanadio contenido en el anolito esta en este caso en grado de oxidacion V5+ y/o V4+ y se reduce en las reacciones al valor de V3+. El compuesto de acido 5 se puede introducir en la etapa de lixiviacion para regular las condiciones. La lixiviacion se realiza en una o varias etapas y la etapa comprende uno o mas reactores de agitacion. En aras de la simplicidad solo se muestra una etapa en la figura. Las condiciones estan reguladas para que sean tales que los metales y los compuestos metalicos mas nobles que el cobre no se disuelvan, de modo que formen un sedimento que se separe de la solucion en la etapa final de precipitacion 6. La lixiviacion de los metales preciosos tambien es posible, por lo que son eliminados selectivamente de la solucion. La solucion puede ademas ser sometida a una purificacion ordinaria de disolucion para eliminar, por ejemplo mquel, cobalto y zinc disueltos (no se muestra en detalle).
La solucion de sulfato de cobre 7 purificada de metales preciosos se dirige a la etapa de reduccion 8, donde la reduccion se lleva a cabo por medio del catolito 9 trafdo a la solucion. El catolito incluye el metal seleccionado como intermediario en su grado de oxidacion bajo, por lo que precipita el cobre reducido como polvo metalico. El vanadio contenido en el catolito esta en grado de oxidacion V2+ y se oxida a un valor de V3+. La precipitacion tambien se lleva a cabo en una o varias etapas, en uno o varios reactores de agitacion, y se retira el polvo precipitado en su seccion inferior.
El polvo se dirige a un proceso de separacion 10, donde es tratado en un entorno inerte o gas protector, lo que se evita la oxidacion del polvo. La forma del proceso de separacion depende del tamano de partfcula del polvo producido. Con un polvo de tamano de partfcula mas grueso la separacion puede tener lugar mecanicamente
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utilizando al menos uno de los metodos de separacion: filtracion, centrifugacion, cribado o separacion magnetica. Cuando se trata de polvo de clase nano, la extraccion con una solucion organica poco soluble de electrolito o el uso de un centrifugador es mas rentable que la filtracion. La solucion de extraccion se separa del polvo por evaporacion. El uso de un centrifugador para la separacion de polvo y posterior tratamiento, tal como lavado, es ventajoso al ser facil de combinar con la proteccion catodica y el tratamiento de purificacion.
El tamano de partfcula y la forma del polvo que ha de ser precipitado pueden ser regulados mediante el ajuste de las variables de proceso tales como la concentracion, la temperatura, los niveles de redox y las condiciones de mezclado. Ademas, la nucleacion y aditivos pueden ser utilizados.
La solucion de electrolito 11 que sale de la etapa de precipitacion, en la que el vanadio que actua como intermediario esta en el valor V3+, y que consiste tanto del anolito suministrado en la etapa de lixiviacion y del catolito suministrado a la precipitacion, se lleva a la regeneracion electrolttica 3, parte en el espacio del anodo y parte en el espacio del catodo. Durante la regeneracion, parte del vanadio trivalente en la solucion se oxida en el anodo a cuatro y/o cinco valencias y parte se reduce en el catodo a divalente. Es muy importante en la regeneracion electrolttica que los rendimientos de corriente de las reacciones anodica y catodica esten en equilibrio. En la practica esto significa que el nivel de oxidacion y/o el poder de oxidacion del anolito puedan si es necesario ser elevados mediante el suministro al sistema de un gas que contiene oxfgeno, y que el poder de reduccion del catolito se pueda incrementar mediante la realizacion de una reduccion adicional en relacion con la purificacion de la solucion o por separado. Como se ha indicado anteriormente, la solucion de electrolito tambien puede incluir varios metales intermedios, que o bien funcionan como oxidantes o reductores o solo estan activos en la otra fase del metodo.
El equilibrio del rendimiento de corriente catodica implica que una cantidad suficiente de iones reductores se genere en el catodo. El rendimiento de corriente de anodo afecta principalmente al voltaje de la celula y no tanto a las posibilidades de lixiviacion de la materia prima, ya que, ademas de los productos de anodo, el aire u oxfgeno, etc. tambien puede ser explotados en lixiviacion en los casos en que no sean sustancias valiosas las sustancias que deban ser oxidadas a partir del material de origen. Este tipo de caso es relevante cuando la materia prima es, por ejemplo un concentrado, tal como concentrado CuFeS2 o concentrado (Ni, Fe, CO)gS8.
EJEMPLOS Ejemplo 1
El material de origen utilizado en las pruebas realizadas fue cobre crudo granulado fabricado por el metodo blister directo, y el analisis de los componentes de la mezcla fue el siguiente:
Ni
1120 ppm
As
1030 ppm
Bi
115 ppm
Sb
195 ppm
Pb
282 ppm
Ag
314 ppm
Au
35 ppm
Se
278 ppm
Te
94 ppm
Pt
2.1 ppm
Pd
3.4 ppm
S
0.89 %
Fe
0.05 %
Zn
0.15 %
Granulo de Cu-blister y desechos de Cu (en una proporcion de 82:18) se lixiviaron a una temperatura de 85 °C en dos etapas en un anolito a base de sulfato. El anolito era la solucion de circulacion desde el espacio de anodo de la electrolisis de metal intermediario, en la que habfa 150 g/l H2SO4J5 g/l V 4+ y 10 g/l V 5+, 3,2 g/l de Ni2+, 1,7 g/l de Fe3+ y 1,1 g/l de Zn2+. Los elementos mas nobles que el cobre se cementaron a partir de la solucion obtenida a un nivel por debajo de 1 mg / l mediante el control electroqmmico usando polvo de cobre y otros reactivos conocidos. As, Sb, Bi y Sn fueron tambien coprecipitados con metodos conocidos a concentraciones por debajo de 1 mg / l. Polvo de Cu se precipito de la solucion obtenida de Cu V Fe Ni Zn y H2SO4 con un catolito, es decir, V - solucion de sulfato. Polvo fino de cobre se uso como nucleo en la precipitacion, de manera que se obtuvo como resultado polvo de cobre esencialmente esferico con un tamano de grano de 0,8-1,5 micras. El nivel redox de reduccion fue de -460-- 410 mV, Cu vs. AgCI/Ag.
El polvo de cobre obtenido se separo con una centrifugadora y un poco de polvo fino de cobre se devolvio como un nucleo de precipitacion. El producto real se lavo con proteccion catodica en un gas protector utilizando una centrifugadora. Con respecto a la pureza, el producto en polvo de cobre, seco y completamente libre de oxfgeno fue
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del tipo de producto catodo generado en la purificacion electrolftica convencional. El producto en polvo de cobre tiene propiedades super plasticas y por lo tanto se puede utilizar directamente para la conformacion.
Despues de la separacion del Cu en polvo, la solucion de libre de Cu fue dirigida a la regeneracion electrolftica en una celula de electrolisis equipada con un diafragma, a una temperatura operativa de 60 °C. En el espacio de anodo V3+ fue oxidado a V4+ y V5+ y en el espacio de catodo V3+ se redujo a V2+ cuando el voltaje de la celula estaba en un valor de 1,85 V y la densidad de corriente en un valor de 750 A/m2 El lodo del anodo generado en la lixiviacion de granulo era esencialmente de la misma clase que en la electrolisis de refinado convencional y fue procesado en productos de la manera convencional.
Ejemplo 2
En la prueba realizada el material de origen era un concentrado CuxS conteniendo metales preciosos (x~1.85) proveniente de lixiviacion y flotacion y producido por la conversion con un contenido de Cu de 68,4%. Los otros componentes en el concentrado CuxS eran silicatos SiO2 3.7%, siendo el resto FeS2 y otros minerales tfpicos en concentrados de cobre.
El concentrado CuxS fue lixiviado a una temperatura de aproximadamente 95 °C en un anolito, que era una solucion
3+ 3+ + 2+ 2+ 3+
de sulfato de Fe -Cr -NH4 . La solucion Fe -Cu -Cr formada en la lixiviacion, con un pH en el rango de 1,6 a 2,0, se purifico de la misma manera que en el ejemplo 1 usando la cementacion y coprecipitacion.
Las sustancias valiosas del residuo de lixiviacion y la cementacion se recuperaron mediante metodos conocidos. La solucion de Cu2+, purificada de sustancias mas nobles que el cobre y de las sustancias que se han tratado de reducir junto con el cobre, fue llevada junto con el catolito que se alimentara desde la electrolisis, con lo cual el Cu2+ se redujo en la presencia del nucleo. La reduccion de cobre se produjo como resultado de la reaccion Cu2+ + 2Cr2+ ^ Cu + Cr 3+ en polvo metalico y fue separada del electrolito como en el ejemplo 1.
Despues de la precipitacion, el electrolito se regenero en la electrolisis en una solucion de sulfato de Fe3+-Cr3+ -NH4+ que contiene H2SO4 (anolito) y un catolito que contiene Cr2+ a una temperatura de 55 °C. En la regeneracion, el pH de la solucion intermediaria estaba en el rango de 2.25 - 2.5, el voltaje de la celula 2,5 V y el Cr3++e=Cr2+ rendimiento de corriente 92,5%. El anolito se llevo a la lixiviacion electroqmmicamente controlada de la materia prima CuxS que contiene un metal noble y el catolito se llevo a la precipitacion de cobre del electrolito Cu electroqmmicamente controlado y purificado.
Ejemplo 3
Un ejemplo de la materia prima utilizada en el ensayo fue un concentrado de Cu, analizado del siguiente modo:
Cu
27.5%
Fe
28.4%
S
33.4%
Zn
11.0%
Ni
0.04%
Co
0.01%
Pb
0.08%
As
0.07%
Sb
0.01%
Bi
0.025%
SiO2
3.7%
Au
9.5 ppm
El cobre en el concentrado estaba presente principalmente como CuFeS2.
Una solucion alcalino-terrea de hierro-cromo haluro alcalina fue seleccionada como electrolito circulacion, en la que el metal intermediario que actuo como oxidante era Fe3+ regenerado en la seccion de anodo de electrolisis y el metal intermediario utilizado para actuar como reductor fue Cr2+, el cual se formo electrolfticamente en el catodo. La lixiviacion del concentrado de cobre se produjo en contracorriente a una temperatura de 95-105 °C en condiciones atmosfericas. El tiempo de retencion de los solidos fue de 10,5 horas y el rendimiento de lixiviacion del cobre fue 99,3% y para el oro 87.8%. Dado que el producto anodo Fe3+ no era suficiente para oxidar la totalidad del concentrado de Cu, se uso gas de oxfgeno en la lixiviacion como una ayuda que utiliza el Cu2+/Cu+ par redox. La parte final de la lixiviacion fue una etapa de reduccion de Cu2+ + MexS ^ Cu+, que se llevo a cabo principalmente por medio del mineral CuFeS2 y aproximadamente el 10% se realizo con CuxS producido por conversion. Puesto que el electrolito fue una solucion de haluro fuerte, la solubilidad del Cu+ resulto conocida por ser alta. La purificacion de la disolucion de las impurezas que precipitaron con el polvo de cobre se realizo elevando el pH ligeramente, por cementacion, coprecipitacion y una pre-electrolisis corta (<0,2% de equivalente de Cu).
Despues de purificacion de la disolucion, la reduccion de cobre a polvo de cobre metalico se llevo a cabo por medio de Cr2+. El polvo de cobre producido era mas puro que el del catodo de cobre ordinario. El tratamiento posterior del polvo se produjo de la misma manera que en el ejemplo 1.
5 La regeneracion del electrolito por electrolisis, produciendo Fe3+ y Cr 2+ se llevo a cabo a un voltaje de celula de 1,34 V.

Claims (23)

  1. 5
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    Reivindicaciones
    1. Metodo para la formacion de polvo fino de metal valioso mediante un metodo de lixiviacion-precipitacion de un material que contiene un metal valioso, caracterizado porque el material que contiene un metal valioso es lixiviado y el metal valioso se precipita por medio de un anolito direccionado desde regeneracion electrolftica, que contiene al menos un metal intermediario a un grado de oxidacion alto, y la precipitacion del metal valioso como polvo metalico se lleva a cabo con la solucion de catolito de la misma electrolisis, en el que el grado de oxidacion de al menos un metal intermediario es menor que en la etapa de lixiviacion, utilizando asf los diferentes valores del potencial electroqmmico en la lixiviacion y la precipitacion del metal valioso, por lo que el potencial electroqmmico del metal intermediario se cambia por medio de la regeneracion electrolftica.
  2. 2. Metodo segun la reivindicacion 1 caracterizado porque despues de la etapa de precipitacion, una solucion que contiene uno o mas metales intermediarios es llevada a la regeneracion electrolftica, en la que una parte de la solucion que contiene un metal o metales intermediarios se oxida en el espacio de anodo de nuevo con un valor potencial alto y la otra parte se reduce en el espacio catodico a un valor de potencial bajo.
  3. 3. Metodo segun la reivindicacion 2, caracterizado porque se utiliza un diafragma en la regeneracion electrolftica entre el anodo y el catodo.
  4. 4. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la solucion que contiene un metal valioso se purifica antes de la etapa de precipitacion por cementacion de los metales mas nobles que los metales valiosos y la realizacion de purificacion de la disolucion.
  5. 5. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el metal valioso es el cobre.
  6. 6. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el metal valioso es uno de entre mquel, cobalto o estano.
  7. 7. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 - 2, caracterizado porque el metal intermediario es uno de los siguientes: vanadio, titanio, cromo o hierro.
  8. 8. Metodo segun las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque el metal intermediario es uno o mas de los siguientes: manganeso, cobalto (excepto cuando el cobalto es el metal valioso), zinc, samario, europio, iterbio, uranio, un metal alcalino o alcalino terreo.
  9. 9. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 - 2, caracterizado porque en una solucion que contiene varios metales intermediarias un intermediario esta activo en el anolito y otro metal intermediario esta activo en el catolito.
  10. 10. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el material que contiene un metal valioso es un producto de un proceso pirometalurgico.
  11. 11. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el material que contiene el metal valioso es un producto de una tecnica de enriquecimiento o de un proceso hidrometalurgico o un producto intermedio fabricado por conversion.
  12. 12. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el material que contiene el metal valioso es del tipo chatarra.
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  13. 13. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el metal valioso se disuelve como una sal soluble del acido contenido en la solucion de electrolito.
  14. 14. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la solucion de electrolito es una solucion acuosa a base de sulfato o cloruro.
  15. 15. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la solucion de electrolito es una solucion de sales fundidas, cuyo punto de fusion es 0- 800 °C o un ion-lfquido o un electrolito organico.
  16. 16. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que los nucleos se utilizan en la precipitacion del metal valioso.
  17. 17. Metodo segun la reivindicacion 16, caracterizado porque los nucleos son el polvo metalico del metal valioso.
  18. 18. Metodo segun la reivindicacion 16, caracterizado porque los nucleos son al menos uno de los siguientes grupos: carburos, oxidos, nitruros, boruros, plastico o algun otro material organico, en los que se precipita el polvo de metal valioso.
  19. 19. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque se forma un recubrimiento en la parte superior del polvo de metal valioso.
  20. 20. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el polvo de metal valioso precipitado se procesa en un medio ambiente libre de oxfgeno o no liberador de oxfgeno y en la separacion se utiliza el potencial de proteccion catodica.
  21. 21. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el polvo fino de metal valioso se separa de la solucion de electrolito usando mecanicamente al menos uno de los siguientes metodos: filtracion, centrifugacion, cribado o separacion magnetica.
  22. 22. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el polvo fino de metal valioso se separa de la solucion de electrolito por medio de una solucion de extraccion poco soluble en el electrolito, separandose del polvo la solucion de extraccion por evaporacion.
  23. 23. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque los metodos de medicion y de control electroqmmicos se utilizan para el control de las diversas etapas del metodo.
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