BR102020016623A2 - Extração de cobre de minérios sulfetados por via hidroquímica com uso de mno2 como catalizador de oxidação - Google Patents
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Abstract
Esta patente relata o processamento direto de concentrados de sulfeto de cobre, por processo hidrometalúrgico, onde o enxofre (S) do complexo sulfetado é prioritariamente oxidado e usado como fonte de sulfato depois de passar por processos intermediários de oxidação. Minérios com 1-a-2% de Cu são concentrados por flotação e atingem concentrações finais médias de 20-30% de Cu. Estes concentrados são submetidos a oxidação seletiva do elemento enxofre, via ação catalítica de MnO2, que transfere oxigênio para o enxofre, via formação de complexos de alta oxidação do manganês seja na forma Mn+7, Mn+6 e Mn+5 (permanganato, manganato, etc). O processo descrito nessa patente permite o processamento de cobre sem necessidade da etapa de ustulação e produção de SO2, bem como a concentração de metais preciosos tais como ouro, prata e paládio que serão ao final do processo de extração do cobre, lixiviados e extraídos.
Description
[001] Refere-se a presente patente de invenção a um filtro para processo de desaguamento contínuo, separando água dos sólidos, com aplicação especial em polpas de minério. Inserido no campo técnico de filtros formados pela fixação de vários elementos filtrantes. O produto dessa patente possui baixo custo de fabricação, operação e manutenção, aliado a uma grande versatilidade de aplicações.
[002] Minérios de cobre aparecem na natureza nas formas de óxidos e sulfetado. Raramente observa-se cobre metálico, sendo que nas formas sulfetado, o cobre aparece em concentrações média de 1-a-2% associado a outros metais básicos, principalmente o ferro e á ppm de ouro (Au), prata (Ag) bem como metais do grupo platinoide (PGM).
[003] Os principais minerais de sulfetos de cobre são calcopirita (CuFeS2), calcocita (Cu2S), malaquita (Cu2CO3(OH)2) bornita (Cu5FeS4). A maior fonte de cobre é a partir de depósitos de minério de pórfiro em que ocorre combinações dos minerais descritos acima. O minério típico de sulfeto de cobre contém também vários tipos de sulfeto de ferro, que geralmente incluem a pirita (FeS2) e pirrotita (Fe1-xS). Ouro e prata estão frequentemente presentes nesses minérios, podendo estar livres ou em associação com sulfetos.
[004] Minérios de cobre sulfetados são sabidamente conhecidos por não responderem por lixiviação direta com ácidos inorgânicos. Esta é uma das razões para se ustular (calcinar) os sulfetos convertendo-os em óxidos. Reações de ustulação são processos termoquímicos nos quais minérios sulfetados são submetidos a combustão na presença de ar dentro de reatores chamados ustuladores. Neste método, o cobre é transformado em óxido, lixiviado e uma vez solubilizado em solução de lixiviação, é extraído com o uso de um solvente orgânico. Em posterior processo eletrolítico cobre metálico é obtido através de eletrólise. Ácido sulfúrico é
[005] o lixiviante típico usado para a hidrometalurgia do cobre oxidado, mas não é efetivo junto aos sulfetados. Desta forma, minérios-alvo tratados com processos hidrometalúrgicos têm sido limitados aos minérios de óxido de cobre que são facilmente dissolvidos em ácidos minerais. Assim, considerando haver mais reservas de sulfetado que de óxido, grande parte dos minérios de cobre passam por etapa de cominuição, concentração e ustulação (calcinação) sendo os vapores de dióxido de enxofre (SO2) convertidos em ácido sulfúrico, o que eleva substancialmente os custos (CAPEX E OPEX) de planta para processamento de sulfetados principalmente de metais básicos.
[006] Vários processos hidrometalúrgicos estão descritos objetivando a lixiviação de sulfetados de cobre (MULLIGAN ET AL, 2107, PRASSAD e PANDEY,1998). Em sua maioria, usam oxidantes em sistemas ácidos, principalmente ácido sulfúrico, tanto em reatores de tanque de agitação quando em lixiviação em pilhas (heap leach). Entretanto, problemas como passivação, longo tempo de residência e baixa taxa de extração fazem com que, apesar das melhorias, estes métodos ainda tenham dificuldades na avaliação final de viabilidade de projetos. Em recente publicação (Hernandez et al,2019), examinou todos os percalços da hidrometalurgia em meio ácido e concluiu que adição de sais tais como nitrato de sódio, cloreto de sódio e cloreto férrico, aceleram extração de cobre em lixiviação de pilha de chalcopirita. Entretanto, nada foi proposto para reações em bateladas, em reatores de agitação. Os tempos de residência para tais experimentos são grandes considerando períodos de preparação e condicionamento do minério.
[007] Esta patente relata o processamento direto de concentrados de sulfeto de cobre, por processo hidrometalúrgico, onde o enxofre (S) do complexo sulfetado é prioritariamente oxidado e usado como fonte de sulfato depois de passar por processos intermediários de oxidação. O processo descrito permite o processamento de cobre sem necessidade das etapas de ustulação e produção de SO2, bem como a concentração de metais preciosos tais como ouro, prata e paládio que serão, ao final do processo de extração do cobre, lixiviados e extraídos. Material de partida são minérios com 1-a-2% de Cu que são concentrados por flotação e atingem concentrações finais médias de 20-30% de Cu. Estes concentrados são submetidos a oxidação seletiva do elemento enxofre pela ação catalítica de MnO2. A função do catalisador é transferir oxigênio para o enxofre através da formação de complexos de alta oxidação do manganês seja na forma Mn7+ , Mn6+ e Mn4+ (permanganato, manganato, etc).
[008] Nesse processo, objeto dessa patente, concentrados de sulfetado de cobre, preferencialmente os de calcopirita (CuSFe) são submetidos a oxidação seletiva do elemento enxofre, via ação catalítica de MnO2, em meio básico de hipoclorito de sódio. Nesse ambiente, Mn é oxidado a Mn6+ e Mn7+ com a incorporação de quatro oxigênios. Processo similar ocorre também com o ferro (Fe) presente no concentrado. Parte deste é ativado durante a redução com ácido fórmico e o ferro liberado e oxidado a ferrato (Fe4+, Fe5+ e Fe6+) que também induzirão a oxidação de sulfetos a sulfato. Durante o processo, as espécies oxidadas de Mn e Fe transferem oxigênio para o enxofre, levando este a sulfato. Vários exemplos são dados abaixo com os respectivos rendimentos
[009] Na figura 1A, observa-se as concentrações inicias de ferro e cobre no material de partida (concentrado de flotação). Os valores médios situam-se na faixa de 30% de cobre e entre Cu e 20% Fe, porem este processo não é restrito a concentração maiores ou menores de Cu ou Fe. Na Figura 1B, observa-se que após quinze minutos de processo, obtém-se extrações da ordem de 20% de cobre. Na Figura 1C demonstra que o processo se finaliza em aproximadamente 60min, com extração em processo direto de mais de 90% do cobre contido.
[0010] 20g de concentrado de sulfetado de cobre com composição de Cu 27,8% e Fe 12,4% são misturado a 0,5g de MnO2, homogeneizados e adicionados com 30 ml NaClO (10%). A mistura é aquecida á 80oC por 20 min sob agitação e então adicionada com uma solução de 7,5ml H2SO4 concentrado + 7,5ml de H2O2 (140v/v). A solução é mantida a 80oC por mais 20 min. O pH deve estar ao final sempre a faixa de 2, Caso contrário, adiciona-se solução de 2M de ácido sulfúrico para correção. Após este tempo, a filtra-se e faz-se analise de x-ray do solido para verificação do conteúdo remanescente de Cu (cobre). Repete-se o procedimento para obter-se um mínimo de 90% de extração de cobre.
[0011] 20g de concentrado com composição de Cu 27,8% e Fe 12,4% são misturado a 0,5g de MnO2, homogeneizados e adicionados com 15 ml acido fórmico (98%). A mistura é aquecida á 80oC por 10 min sob agitação e então adicionada com uma 20ml de NaClO (10%). Uma nova alíquota de hipoclorito é adicionada ao final dos
[0012] 30 minutos e então uma solução de 7,5l H2SO4 concentrado + 7,5 de H2O2 (140v/v) e adicionada em alíquotas de 5 ml. A solução é aquecida por mais 15 min a temperatura de 80oC. O pH deve estar ao final sempre a faixa de 3 a 4, o que evita a solubilização de Fe3+, Caso contrário, faz-se a adequada correção. Após este tempo, a filtra-se e faz-se analise de x-ray do solido para verificação do conteúdo remanescente de Cu (cobre).
[0013] A solução filtrada de ambos exemplos serão analisadas por AA (absorção atômica) ou ICP (inductively coupled plasma) para verificado de conteúdo de Cu e Fe extraídos. Repete-se o procedimento, se necessário para obter-se um mínimo de 90% de extração de cobre.
Claims (6)
- EXTRAÇÃO DE COBRE DE MINÉRIOS SULFETADOS POR VIA HIDROQUÍMICA COM USO DE MnO2 COMO CATALIZADOR DE OXIDAÇÃO, caracterizado pelo uso de materiais a partir de sulfetos de cobre, principalmente as calcopiritas, calcocitas e malaquitas e bornitas, onde o sulfeto será oxidado, liberando o cobre para solubilização seja como sulfato ou cloreto.
- EXTRAÇÃO DE COBRE DE MINÉRIOS SULFETADOS POR VIA HIDROQUÍMICA COM USO DE MnO2 COMO CATALIZADOR DE OXIDAÇÃO, caracterizado pela extração direta de cobre de sulfetados, onde uma redução inicial com uso de ácido fórmico e hipoclorito, ativam o sulfetado, facilitando sua posterior oxidação.
- EXTRAÇÃO DE COBRE DE MINÉRIOS SULFETADOS POR VIA HIDROQUÍMICA COM USO DE MnO2 COMO CATALIZADOR DE OXIDAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo usar ácido fórmico como gerador de CO e H2, dois potentes redutores que ativarão o sulfetado, após contato do ácido fórmico com H2SO4 ou hipoclorito.
- EXTRAÇÃO DE COBRE DE MINÉRIOS SULFETADOS POR VIA HIDROQUÍMICA COM USO DE MnO2 COMO CATALIZADOR DE OXIDAÇÃO, caracterizado pela oxidação do enxofre reduzido e consequente quebra da ligação Cu-S, importante para o processo de oxidação do enxofre ocorrerem pela reação com espécies oxidantes oriundas da oxidação do manganês in situ.
- EXTRAÇÃO DE COBRE DE MINÉRIOS SULFETADOS POR VIA HIDROQUÍMICA COM USO DE MnO2 COMO CATALIZADOR DE OXIDAÇÃO, caracterizado pelo catalisador do processo oxidativo ser formado in situ, pela ação do hipoclorito com óxido de manganês (MnO2), formando espécies oxidante tais como permanganato e manganato.
- EXTRAÇÃO DE COBRE DE MINÉRIOS SULFETADOS POR VIA HIDROQUÍMICA COM USO DE MnO2 COMO CATALIZADOR DE OXIDAÇÃO, caracterizado pela transferência de oxigênio para as diferentes forma de enxofre geradas ocorre pela complexação das formas oxidante do Mn, ou seja MnO- , MnO- , e do Fe nas formas de ferrato (FeO4 -2 ) com formação final de sulfato.
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| BR102020016623A BR102020016623A8 (pt) | 2020-08-14 | 2020-08-14 | Extração de cobre de minérios sulfetados por via hidroquímica com uso de mno2 como catalizador de oxidação |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BR102020016623A BR102020016623A8 (pt) | 2020-08-14 | 2020-08-14 | Extração de cobre de minérios sulfetados por via hidroquímica com uso de mno2 como catalizador de oxidação |
Publications (2)
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Family
ID=80742343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
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-
2020
- 2020-08-14 BR BR102020016623A patent/BR102020016623A8/pt not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Publication date |
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| BR102020016623A8 (pt) | 2022-06-28 |
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