BRPI0708420A2 - processo para digestão ácida de compostos contendo metal, e, meio aquoso de lixiviação - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA DIGESTãO áCIDA DE COMPOSTOS CONTENDO METAL, E, MEIO AQUOSO DE LIXIVIAçãO A presente invenção refere-se a um processo para digestão ácida de compostos contendo metal por lixiviação com meio aquoso de lixiviação contendo i) um ácido alcanossulfónico e, se apropriado, ácido sulfúrico e/ou tensoativo e/ou ii) uma mistura de um sal de ácido alcanossulfónico com ácido sulfúrico bem como, se apropriado, tensoativo. é também objeto desta invenção um meio aquoso de lixiviação contendo um ou mais ácidos alcanossulfónicos e, se apropriado, ácido sulfúrico e/ou um tensoativo, bem como um meio aquoso de lixiviação contendo um ou mais sais de ácidos alcanossulfónicos, ácido sulfúrico e, se apropriado, um tensoativo.
Description
"PROCESSO PARA DIGESTÃO ÁCIDA DE COMPOSTOS CONTENDOMETAL, E, MEIO AQUOSO DE LDOVIAÇÃO"
A presente invenção refere-se a um processo para digestãoácida de compostos contendo metais, por lixiviação com meio aquoso delixiviação contendo i) um ácido alcanossulfônico e, se apropriado, ácidosulfurico e/ou ii) uma mistura de um ou mais sais de ácidos alcanossulfônicos.
É também objeto desta invenção um meio aquoso de lixiviação contendo umou mais ácidos alcanossulfônicos e, se apropriado, ácido sulfurico e/ou umtensoativo bem como um meio aquoso de lixiviação contendo um ou mais saisde ácidos alcanossulfônicos, ácido sulfurico e, se apropriado, um tensoativo.
O processo da invenção serve por exemplo para extração decobre, fabricação de TiO2 ou tratamento de fluorita (CaF2) para fabricação deácido fluorídrico.
Muito poucos metais ocorrem na natureza em forma pura. Amaioria é encontrada como cátions em óxidos, sulfetos, arsenietos,halogenetos, carbonatos, fosfonatos, sulfatos, etc. Eles ocorrem comominerais ou misturas de minerais contendo metais que estão em maior oumenor quantidade conglomerados com rochas que são designadas comominérios se tiverem significado econômico.
Para obter os elementos puros, os minerais e minériosprecisam ser processados para deles extrair os metais. Uma possibilidade detratamento consiste no "processo de lixiviação" no qual os íons metálicos sãodiretamente extraídos do minério por meio de soluções aquosas ácidas oubásicas. O meio de lixiviação utilizado depende do tipo de minério e daocorrência na jazida em questão. Em muitos casos o uso de ácido sulfuricodiluído (la 5% em peso) é adequado.
Este processo pode ser vantajosamente empregado, porexemplo, em minérios de cobre de baixo teor e produtos residuais com teor decobre inferior a 2% em peso, por exemplo resíduos contendo cobre obtidos naqueima de pinta na fabricação de ácido sulfurico. Estas matérias primas sãotratadas, se necessário após ustulação prévia, com ácido sulfurico diluído e dasolução de sulfato de cobre obtida o cobre é extraído por etapas de processosubseqüentes.
O método usual de extração do cobre é fazer uma pilha domaterial contendo cobre, sendo sua parte superior pulverizada com ácidosulfurico diluído que pode se espalhar ou percolar através do materialcontendo cobre. O licor-mãe enriquecido com cobre acumula-se no fundo dapilha e é conduzido para o processamento posterior.
O ácido sulfurico diluído, no entanto, deve atuar durante váriassemanas sobre o minério de cobre para dissolver quantidades satisfatórias deíons metálicos do minério. Em geral os rendimentos da produção de cobre poreste processo são pequenos.
Um processo para digestão ácida de minérios de cobre debaixo teor de cobre está descrito na patente US 4.120.935. Nela o minério decobre é molhado com ácido sulfurico concentrado e mantido molhado durantepelo menos 3 dias antes da lavagem com uma quantidade 5 a 10 vezes maiorde ácido sulfurico de baixa concentração.
No pedido de patente alemão de número DE 10 2004 063500.5 é descrita a adição de tensoativos ao ácido sulfurico diluído paraaumentar o rendimento. Os tensoativos são selecionados de maneira quequando presentes em uma concentração de 0,01 a 0,3% em peso em umasolução aquosa de H2SO4 a 2% em 23°C levem a um abaixamento do ângulode contato com vidro após 1 segundo de pelo menos 10
EP 0 536 914 descreve o uso de tensoativos fluoroalifáticos defórmula geral (Rf)n(Q)xZ, no qual Rf é um resíduo fluoroalifático, Q umaunidade de ligação e Z um grupo solúvel em água (n é 1 ou 2 e χ é 0 ou 1 ), naextração de cobre por lixiviação com um meio aquoso contendo ácidosulfurico.Estes processos conhecidos apresentam, entretanto, osinconvenientes de necessitar de grandes quantidades de ácido sulfurico paraseparar o cobre das matérias primas contendo cobre e do rendimento em cobreda extração em geral insatisfatório (usualmente inferior a 80%). Além disso, aextração tem duração elevada exigindo de alguns dias a alguns meses.
É objetivo da presente invenção tornar disponível um processoalternativo para digestão ácida de compostos contendo metal com um meioaquoso de lixiviação com o qual, entre outros itens, em comparação com osprocessos acima descritos, pode ser obtido um melhor rendimento em íonsmetálicos.
O objetivo é atingido por meio de um processo para digestãoácida de compostos contendo metal por lixiviação com um meio aquoso delixiviação contendo i) um ou mais ácidos alcanossulfônicos e/ou ii) umamistura de um ou mais sais de ácidos alcanossulfônicos com ácido sulfurico.
Em outro modo de realização o meio de lixiviação contém no caso de i)juntamente com um ou mais ácidos alcanossulfônicos, também ácidosulfurico.
Uma vantagem do processo da invenção é que a extração decompostos contendo metais por meio de uma solução aquosa contendo ácidoalcanossulfônico e ácido sulfurico e/ou uma mistura de sal de ácidoalcanossulfônico e ácido sulfurico leva a rendimentos nitidamente mais altosem íons metálicos do que os encontrados na extração com ácido sulfuricoaquoso sem adição de ácido alcanossulfônico e/ou sal de ácidoalcanossulfônico. O tratamento pode ser feito em tempo mais curto e/ou comquantidades menores de meio de lixiviação. Outra vantagem consiste daaplicabilidade muito ampla do processo da invenção. O processo da invençãopode ser empregado para produção além de metais, de compostos contendometal como TiO2, bem como no tratamento de materiais, por exemplo,contendo CaF2 visando a fabricação de ácido fluorídrico. O uso de sais deácidos alcanossulfônicos em mistura com ácido sulfurico apresenta também avantagem de que os sais de ácidos alcanossulfônicos, que são produzidoscomo produtos residuais em outros processos químicos, podem encontraraplicação útil.
O processo da invenção é adequado, em princípio, paralixiviação de quaisquer compostos contendo metal, nos quais um metal,submetido a digestão por ácido sulfurico, pode ser liberado de materiais a queestá ligado como minérios, rochas, minerais. Entre os compostos contendometal que podem ser tratados pelos processos acima indicados estão, porexemplo, óxidos, sulfetos, arsenietos, cloretos, carbonatos, fosfatos oufluoretos.
Entre os minérios oxidados de cobre estão, por exemplo,cuprita Cu2O (vermelha), malaquita Cu2(OH)2(CO3) (= CuCO3-Cu(OH)2)(verde) e azurita Cu3(OH)2(CO3)2 (= 2CuC03. Cu(OH)2) (azul); minériossulfetados de cobre são, por exemplo, calcopirita CuFeS2 (= Cu2S. Fe2 S3),bornita Cu3FeS3 (= 3Cu2S. Fe2 S3), cubanita CuFe2S3 e calcosita Cu2S. Outrosmetais que podem ser recuperados de seus minérios por extração ácida sãozinco, chumbo, molibdênio, antimônio, bismuto, mercúrio, cobalto e níquel.
Para extração de zinco, minérios de zinco como esfalerita(blenda de zinco) ou smithsonita (espato de zinco) são ustulados antes dalixiviação.
Lantânio e lantanídeos podem ser obtidos através do digestãoácida da invenção a partir de cerita, monazita, turnerita e ortita.
Sulfato de uranila pode ser obtido através do processo dainvenção a partir de minérios de urânio e em seguida convertido em urânio.
São preferencialmente tratados com o processo da invençãomateriais com compostos contendo metal contendo cobre, titânio, CaF2,zinco, chumbo, molibdênio, antimônio, bismuto, mercúrio, cobalto, níquel,alumínio, lantânio, lantanídeos ou urânio.O metal contido no composto metálico pode ocorrer emqualquer grau de oxidação possível para o metal em questão.
Freqüentemente a lixiviação é apenas uma etapa intermediáriana extração do metal em que o metal desejado é separado da rocha em formasolúvel que é então submetida a outras etapas de purificação e tratamento.
Em muitos casos entretanto o metal puro não é o produto finaldesejado. Por exemplo são tratados minerais de titânio como ilmenita(FeTiO3) para produção de TiO2, bauxita para produção de alume ouhidróxido de alumínio para produção de sulfato de alumínio.
Podem ser tratados com o processo da invenção não sóminérios e minerais diretamente minerados mas também produtos residuaisou intermediários de outros processos como resíduos contendo cobreprovenientes da queima de pirita em processo de fabricação de ácido sulfuricoou pós de filtro ou cinzas volantes provenientes de limpeza de ar de exaustãopara recuperação de metais pesados neles contidos.
A extração dos cátions contidos no mineral ou minério nemsempre é o objetivo do processo, sendo visada a extração do contra-íon. Porexemplo, o tratamento de fluorita (CaF2) é usado para produção de ácidofluorídrico ou o de apatita Ca5(P04)3(F, OH, Cl) para produção de ácidofosfórico. Também nestes casos os compostos contendo metal contendo oânion desejado como contra-íon podem ser tratados com o processo dainvenção.
O meio aquoso de lixiviação empregado no processo dainvenção contém i) de 0,001 a 50% em peso de um ou mais ácidosalcanossulfônicos, preferivelmente de 0,01 a 10% em peso. Se apropriado, oácido alcanossulfônico pode também ser concentrado acima de 50% em peso.É preferível empregar um ácido alcanossulfônico.
O meio aquoso de lixiviação empregado no processo dainvenção contém ii) de 1 a 10% em peso de um ou mais sais de ácidosalcanossulfônicos, de 90 a 99% em peso de ácido sulfurico e, se apropriado,de 0 a 5% em peso de tensoativo.
Como ácidos alcanossulfônicos podem ser empregados napresente invenção ácidos alcanossulfônicos cíclicos, lineares e ramificados,cujo radical alquila tenha de 1 a 40 átomos de carbono. Eles podem serpreparados por métodos conhecidos pelos especialistas da área, por exemplopor sulfoxidação dos alcanos correspondentes. São preferidos ácidosalcanossulfônicos tendo radicais alquila de cadeia curta como propila, etila oumetila, sendo especialmente preferido para uso ácido metanossulfônico.
De acordo com a invenção, os sais de amônio, metais alcalinose alcalino terrosos dos ácidos alcanossulfônicos acima descritos são usadoscomo sais de ácidos alcanossulfônicos. São preferidos os sais de amônio e ossais alcalinos, sendo especialmente preferidos os sais de amônio e sódio deácido metanossulfônico, tendo máxima preferência o sal de sódio de ácidometanossulfônico (metanossulfonato de sódio).
Em um modo de realização preferido o meio aquoso delixiviação contém além de ácido alcanossulfônico, ácido sulfurico. Aconcentração de ácido sulfurico fica entre 0 e 50% em peso, preferivelmenteentre Oel 0% em peso.
Em um modo de realização preferido o ácido sulfuricoempregado é ácido sulfurico diluído com um teor de 1 a 80 g/l de H2SO4,sendo especialmente preferido de 2 a 60 g/l H2SO4, em particular de 5 a 40 g/lH2SO4.
A relação entre ácido sulfurico e ácido alcanossulfônico nomeio aquoso de lixiviação da presente invenção fica entre 1 000: 1 e 1:1,preferivelmente entre 100: 1 e 10: 1.
De acordo com a invenção a relação entre sal de ácidoalcanossulfônico e ácido sulfurico pode variar de 1: 9 a 1: 99. Tipicamente asmisturas de sal de ácido alcanossulfônico e ácido sulfurico contêm 1 a 10%em peso de sal de ácido alcanossulfônico e 90 a 99% em peso de ácidosulfurico.
No processo de acordo com a invenção podem ser adicionadostensoativos ao meio aquoso de lixiviação. Os tensoativos usados podem seraniônicos, catiônicos, não-iônicos ou anfotéricos. Podem também serempregadas misturas das classes de tensoativos citadas. São preferidos ostensoativos que após extração do metal do material que o continha nãointerfira no processamento adicional do metal extraído na solução de ácidosulfurico. Assim5 por exemplo, a passagem de cobre da fase aquosa deextração para uma fase orgânica não deve ser desfavoravelmente influenciada.Sistemas tensoativos adequados devem assim ser bons agentes demolhamento, mas maus emulsificadores. Em um modo de realizaçãopreferido da presente invenção é assim empregado um tensoativo, que durantea extração da fase aquosa: com uma fase orgânica não prolonguesensivelmente o tempo necessário para a separação de fases em comparaçãocom a separação de fases sem tensoativo.
Tensoativos adequados devem, além disso, de preferência, serestáveis nas condições ácidas causadas pelo ácido alcanossulfônico e, sepresente, ácido sulfurico numa fase aquosa e preferivelmente biodegradáveis,com especial preferência facilmente biodegradáveis.
É dada preferência particular ao uso de tensoativos que, emuma concentração de 0,01 a 0,3% em peso, preferivelmente de 0,05 a 0,25%em peso, em especial de 0,1 a 0,2% em peso em uma solução aquosa a 2% deH2SO4 a 23 0C provoque uma redução do ângulo de contato com o vidro após1 segundo, preferivelmente após 0,5 segundo, em especial após 0,1 segundode pelo menos 10 com particular preferência pelo menos 20 em particularpelo menos 30 especialmente pelo menos 40
São especialmente adequados os tensoativos descritos nopedido de patente alemã número. DE 10 2004 063 500.5. Por exemplo,otensoativo pode ser escolhido
- no grupo dos tensoativos não-iônicos, preferivelmente nogrupo que consiste de álcool alcoxilatos, alquilfenol alcoxilatos,alquilpoliglicosídeos, N-alquilpoliglicosídeos, N-alquilglucamidas,alcoxilatos de ácidos graxos, poliglicolésteres de ácidos graxos, aminaalcoxilatos de ácidos graxos, amida alcoxilatos de ácidos graxos,alcanolamida alcoxilatos de ácidos graxos, N-alcoxipoliidroxiamidas deácidos graxos, N-ariloxipoliidroxiamidas de ácidos graxos, copolímeros embloco de óxido de etileno, oxido de propileno e/ou oxido de butileno,poliisobuteno alcoxilatos, derivados de poliisobuteno-anidrido de ácidomaleico, glicerídeos de ácidos graxos, ésteres de sorbitano, derivados de poli-hidróxi ácido graxo, derivados de polialcóxi ácido graxo e bisglicerídeos;
- no grupo dos tensoativos aniônicos, preferivelmente no grupoque consiste de sulfatos de álcool graxo, álcoois alcoxilados sulfatados,alcanossulfonatos, N-acilsarcosinatos, alquilbenzenossulfonatos, sulfonatos edissulfonatos de olefina, alquil éster sulfonatos, ácidos policarboxílicossulfonados, alquilglicerol sulfonatos, glicerol éster sulfonatos de ácidosgraxos, sulfatos de alquilfenol poliglicol éteres, sulfonatos de parafina,alquilfosfatos, acilisotionatos, aciltauratos, acilmetiltauratos, ácidosalquilsuccínicos, ácidos alquenilsuccínicos ou seus mono-ésteres oumonoamidas, ácidos alquilsulfosuccínicos ou suas amidas, mono e diésteresde ácidos sulfossuccínicos, alquilpoliglicosídeos sulfatados, alquilpoliglicolcarboxilatos e hidroxialquil sarcosinatos;
- no grupo dos tensoativos catiônicos, preferivelmente nogrupo que consiste de sais de tetraalquilamônio, sais de imidazolínio e óxidosde amina;
-no grupo dos tensoativos anfotéricos, preferivelmente nogrupo que consiste de tensoativos, contendo ácidos carboxílicos eadicionalmente pelo menos uma unidade monomérica etilenicamenteinsaturada de fórmula geral (I)
R1(R2)C=C(R3)R4 (I),em que R1aR4 são, independentemente um do outro, -H, -CH3, radical alquilasaturado de cadeia reta ou ramificada com 2 a 12 átomos de carbono, radicalalquenila mono ou poliinsaturado de cadeia reta ou ramificada, com 2 a 12átomos de carbono, radicais alquila ou alquenila como definidos acimasubstituídos com -NH2, -OH ou -COOH, grupo com heteroátomo com pelomenos um grupo carregado positivamente, um átomo de nitrogênioquaternizado ou pelo menos um grupo amino com carga positiva em faixa depH entre 2 e 11 ou -COOH ou -COOR5, sendo R5 um radical hidrocarbônicosaturado ou insaturado, de cadeia reta ou ramificada com 1 a 12 átomos decarbono.
Além disso é possível empregar nas composições da presenteinvenção, tensoativos de classes diferentes, por exemplo tensoativos aniônicoscom tensoativos catiônicos, tensoativos anfotéricos com tensoativos não-iônicos,etc. Podem ser empregados tensoativos de uma, duas, três ou quatroclasses diferentes de tensoativos (não-iônicos, aniônicos, catiônicos eanfotéricos).
Foi também verificado que concentrações muito baixas dossistemas tensoativos descritos melhoram a cinética da extração, aumentam orendimento do metal e tornam possível reduzir mais a quantidade de ácidoalcanossulfônico e/ou ácido sulfurico usado.
Em um modo de realização preferido da presente invenção acomposição aquosa com tensoativo resultante apresenta um ângulo de contatocom vidro inferior a 40 preferivelmente menor que 30 em especial menorque 20°.
O ângulo de contato é medido sobre uma lâmina demicroscópio de vidro extra-branco da Firma Gerhard MenzelGlasbearbeitungswerk GmbH & Co. KG, Braunschweig com espessura de 1mm. A composição aproximada da lâmina de microscópio de vidro é aseguinte:
Composição química aproximada:
Dióxido de silício SiO2 72,20% r Oxido de sódio Na2O 14,30% Óxido de potássio K2O 1,20% Óxido de cálcio CaO 6,40% Oxido de magnésio MgO 4,30% Γ Oxido de alumínio Al2O3 1,20% r Oxido de ferro Fe2O3 0,03% Trióxido de enxofre SO3 0,30%
Outras propriedades do vidro são as seguintes:
Coeficiente médio de dilatação 90,6 χ 10"7/°CPonto de alongamento Iog η 14,5 513°CPontodeLittleton 720°C
Radiação de segunda superfície de espelho
Reflexão solar total (M=2) como uma proporção da reflexãonormal em uma segunda superfície de espelho em uma elevação solar de 30°: 95,3%
Transparência à luz:
Transparência solar total (M = 2) como uma proporção datransparência normal em uma elevação solar de 30°: 91,6%
Indice de refração
<table>table see original document page 11</column></row><table>
A lâmina de microscópio de vidro foi limpa com acetona eseca em estufa a 70°C durante 2 horas antes da medida do ângulo de contato.
A quantidade de tensoativo não-iônico empregada é, com basena experiência, de 1 a 30 ppm, preferencialmente de 1 a 20 ppm, com especialpreferência de 2 a 15 ppm, em especial de 3 a 10 ppm por tonelada métrica dematéria prima. Mostrou-se vantajoso utilizar no início do processo deextração uma concentração mais elevada que a do final da extração
A presente invenção fornece ainda um meio aquoso delixiviação contendo
a) 0,001 - 50% em peso de um ou mais ácidosalcanossulfônicos,
b) 0,1 - 50% em peso de ácido sulfurico, e
c) 0 - 5% em peso de um ou mais tensoativos aniônicos, não-iônicos, catiônicos ou anfotéricos
sendo a soma em peso da água presente com a soma dos componentes a) a c)100%.
A presente invenção fornece também um meio aquoso delixiviação, contendo
a) 1 - 10% em peso de um ou mais sais de ácidosalcanossulfônicos
b) 90 - 99% em peso de ácido sulfurico
c) 0 - 5% em peso de um ou mais tensoativo aniônicos, não-iônicos, catiônicos ou anfotéricos,
sendo a soma em peso da água presente com a soma dos componentes a) a c) 100%.
Em outro modo de realização da presente invenção o meioaquoso de lixiviação pode conter ácido alcanossulfônico, sal de ácidoalcanossulfônico e ácido sulfurico.
Processos de lixiviação para tratamento de compostoscontendo metal são, em princípio, conhecidos pelo especialista da área.
Lixiviação pelo processo da invenção dos compostos contendometal a serem tratados significa preferivelmente que os compostos contendometais, se apropriado, previamente cominuídos, são empilhadas e o meioaquoso de lixiviação, isto é a solução aquosa contendo ácido alcanossulfônicoe, se apropriado, ácido sulfurico e/ou tensoativo, percola ou passa através dapilha. A aspersão dos compostos contendo metais ocorre preferencialmentepor gotejamento. Após separação do metal ou dos ânions desejados do meiode lixiviação, ele é de preferência novamente usado para outros processos deextração.
Em um modo de realização preferido os compostos contendometal são inicialmente cominuídos até obtenção de partículas de cerca de 10cm de diâmetro antes da lixiviação. As partículas cominuídas são entãoempilhadas formando pilhas contendo usualmente 100.000 a 500.000toneladas de material de partida. Estas pilhas são então submetidas aoprocesso de extração da presente invenção.
Pode ser expressamente declarado que de acordo com ainvenção o meio de lixiviação pode ter diferentes concentrações em ácidoalcanossulfônico e, se apropriado, ácido sulfurico e/ou tensoativo (operaçãoem gradiente) durante o processo de extração. Além disso, os tensoativospodem ser total ou parcialmente adicionados ao material de partida ou rochaantes do começo do processo de extração, por exemplo durante a cominuiçãodo material.
Dependendo do material de partida a ser extraído podetambém ser preferido que o material de partida seja previamente submetido aum pré-tratamento por molhamento com ácido sulfurico concentrado e emseguida lavado com uma grande quantidade de ácido sulfurico de baixaconcentração como descrito na patente US 4.120.935. De acordo com ummodo de realização da invenção o composto contendo metal pode ter o pré-tratamento feito com ácido sulfurico concentrado e em seguida ser submetidoa extração dos ânions ou cátions desejados por um meio aquoso de lixiviaçãocontendo ácido alcanossulfônico e, se apropriado, ácido sulfurico e/outensoativo e/ou uma mistura de um ou mais sais de ácidos alcanossulfônicos eácido sulfurico bem como, se apropriado, tensoativo. E também possívelacrescentar ácido alcanossulfônico e/ou tensoativo e/ou sal de ácidoalcanossulfônico ao ácido sulfürico concentrado usado para o pré-tratamento.
Quando é usado um ácido sulfurico concentrado para o pré-tratamento (molhamento), sua concentração é preferivelmente de 25 a 500 g/lH2SO4, sendo especialmente preferida a de 50 a 400 g/l H2SO4, em especial75 a 300 g/l H2SO4.
De acordo com a invenção, o meio de lixiviação usado para aextração pode, se apropriado, conter outros aditivos para extração de metaisque são em si conhecidos pelos especialistas da área. Um exemplo são íonsferro (111) para a recuperação de cobre, preferivelmente em uma concentraçãode 5 a 50 g/l, baseada na composição da invenção. Os íons ferro (111) sãopreferivelmente empregados em forma de sulfato férrico na composição deacordo com a invenção. Outros aditivos adequados são, por exemplo,estabilizadores de íons Ca2+, que muitas vezes ocorrem juntos com cobre.Exemplos são poliacrilatos de sódio. Outros aditivos adequados são íons dealumínio.
A lixiviação do material de partida contendo metal é em geralefetuada até que o teor do metal extraído fique abaixo de 1 g/l. Para isso, sãousuais, dependendo do tipo de material a ser extraído e de sua quantidade,intervalos de tempo de 5 dias a vários meses.
Se cobre é o material a ser recuperado, um outro pré-tratamento adequado para o material de partida contendo cobre a ser extraídode acordo com a presente invenção, é a ustulação. Ela é feita, preferivelmente,pelo aquecimento em fornos de ustulação, por exemplo fornos rotativos,,fornos de soleiras múltiplas ou fornos de leito fluidizado com adição de ar.Durante a ustulação sulfetos, arsenietos e antimonietos de cobre e metais queo acompanham são geralmente convertidos nos óxidos correspondentes.
Em um modo de realização preferido o metal pode serseparado do licor-mãe aquoso resultante, por extração com um agentecomplexante solúvel em meio orgânico. Para isso é possível usar, porexemplo, agentes complexantes solúveis em orgânicos da Cognis (marcasLixw ) e Cytec. É dada preferência a 2-hidróxi-5-nonilacetofenona oxima,que é usada em uma solução orgânica (Shellsolw). O cobre pode ser, emseguida, transferido da solução orgânica, preferencialmente por meio de ácidosulfurico aquoso, para uma fase aquosa preferivelmente fortemente ácida daqual é isolado por meios eletroquímicos. Estes procedimentos são em siconhecidos pelos especialistas e são, por exemplo, descritos em EP O 536 914Al.
Na recuperação do cobre, o cobre extraído podealternativamente ser precipitado do licor-mãe obtido no processo da invençãopor meio de sucata de ferro. Este procedimento, geralmente designado comocementação, é em si conhecido pelos especialistas. Cementação é usualmenteseguida por fusão do cobre obtido e purificação eletrolítica.
Q processo da invenção possui uma faixa ampla de usos.Como exemplo, podem ser mencionados os seguintes processos para extraçãode várias matérias-primas dos compostos contendo metais correspondentes.
Cerca de 80% do zinco produzido atualmente é zincoeletrolítico. Este é obtido por ustulação dos minérios de zinco (conversão dosminérios de zinco como blenda de zinco e smithsonita (espato de zinco) emóxido de zinco) seguido por uma lixiviação com ácido sulfurico e precipitaçãodos metais mais nobres presentes (Pb, Ni, Cd, Co, Ag, etc.) por adição de póde zinco. Em um modo de realização do processo da invenção é empregadapara lixiviação dos minérios de zinco ustulados uma solução aquosa de ácidoalcanossulfônico e, se apropriado, ácido sulfurico e/ou tensoativo.
O processo da invenção pode também ser usado narecuperação de lantânio. A principal matéria prima para isolamento delantânio é areia monazítica. O tratamento desta com ácido sulfurico é seguidopor precipitação de lantânio junto com outros materiais terras raras na formade oxalato; uma combinação de processos de precipitação, troca iônica eextração (separação de lantanídeo) leva a soluções puras de lantânio, dasquais é precipitado oxalato de lantânio (III), que é queimado para forneceróxido de lantânio (III), sendo o último aquecido junto com carbono em umacorrente de cloro para formar cloreto de lantânio (III) ou é convertido emfluoreto de lantânio (III) por reação com ácido fluorídrico em um fornotubular rotativo. O metal é finalmente obtido por eletrólise de fundido decloreto de lantânio (III) ou redução de fluoreto de lantânio (III) com cálcio /magnésio. Em um modo de realização do processo da invenção o tratamentoda areia monazítica é realizado usando um meio aquoso de lixiviação, queinclui ácido alcanossulfônico e, se apropriado, ácido sulfurico e/ou tensoativo.
O processo da invenção pode também ser usado narecuperação de urânio. Para recuperar urânio, o minério é usualmenteescolhido de acordo com a intensidade da radioatividade e moído. Sulfato deuranila (UO2SO4) é subseqüentemente obtido por lixiviação ácida. Osprocessos ácidos também incluem lixiviação bacteriana por meio deThiobacilllus ferrooxidans. O urânio é obtido das soluções resultantes porprocessos de troca iônica ou por extração com solventes orgânicos. O urânio éfinalmente precipitado e seco para fornecer o bolo amarelo (Yellow Cake)(diuranato de amônio e/ou magnésio). Em um modo de realização da presenteinvenção, um meio de lixiviação aquoso contendo ácido alcanossulfônico e,se apropriado, ácido sulfurico e/ou tensoativo pode, ser usado para extraçãode urânio de seu minério.
O processo da invenção pode também ser usado na preparaçãode TiO2. No processo sulfato, as escórias metálicas de titânio, que podem serobtidas de ilmenita (FeTiOs) por redução com coque são usualmente tratadascom ácido sulfurico concentrado e as tortas obtidas são dissolvidas em águaquente ou solução de hidróxido de sódio, resultando na precipitação dedióxido de titânio hidratado, que é calcinado em fornos rotativos tubulares emtemperaturas de 800 a 1OOO0C para fornecer anatase finamente particulada oua > IOOO0C para fornecer rutilo grosseiramente particulado Em um modo derealização da presente invenção, a escória metálica de titânio é, na produçãoT1O2 tratada com um meio aquoso de lixiviação que inclui ácidoalcanossulfônico e, se apropriado, ácido sulfurico e/ou tensoativo.
Uma outra possível aplicação do processo da invenção é apreparação de ácido fluorídrico. Este é usualmente preparado por tratamentode fluorita (CaF2) com ácido sulfurico concentrado. Em um outro modo derealização da presente invenção o tratamento pode ser realizado com um meioaquoso de lixiviação, que inclui ácido alcanossulfônico, e, se desejado, ácidosulfurico e/ou tensoativo.
O processo da invenção pode, assim, ser empregado notratamento de muitos compostos contendo metal. É preferível o uso decompostos contendo cobre, compostos contendo TiO2 e compostos contendoCaF2 como os compostos contendo metal a serem tratados. E dada particularpreferência a recuperação de cobre com o auxílio do processo da invenção.
Em seguida será mostrada a eficiência do processo no caso decompostos contendo cobre.
Exemplos
Materiais empregados
<table>table see original document page 17</column></row><table>
Composição da mistura contendo cobre
<table>table see original document page 17</column></row><table>Composição das misturas ácidas
<table>table see original document page 18</column></row><table>
* Ácido metanossulfônico
Procedimento
As misturas contendo cobre são misturadas em temperaturaambiente com as misturas ácidas, agitadas durante 2,5 h com agitadormagnético e deixadas em repouso de um dia para o outro durante 24 horas. Amistura tratada é então filtrada com sucção em um filtro com aberturas de0,45 μηι, o filtrado é completado até 250 ml com água destilada e o teor decobre na solução é determinado.
<table>table see original document page 18</column></row><table>
Materiais Usados
Minério de cobre, EVD Nr. 63280, Cerro Colorado de BHP-Billiton, tamanho do grão < 0,5 mm de ácido sulfürícoácido metanossulfônico
etano sulfonato de sódio, preparado a partir da quantidade
equimolar de ácido metanossulfônico e NaOH
Procedimento
50g de pó de minério são agitados de modo intensivo com 100g de solução de teste ácida aquosa 3% por 150 min e deixadas em repousodurante 24 horas. A solução foi então filtrada quantitativamente a vácuo. Ofiltrado é completado até 250 ml com água destilada e o teor de cobre nasolução é determinado.
<table>table see original document page 18</column></row><table>
Claims (16)
1. Processo para digestão ácida de compostos contendo metalpor lixiviação com um meio aquoso de lixiviação, caracterizado pelo fato deque o meio de lixiviação inclui: i) um ou mais ácidos alcanossulfônicos, e/ouii) uma mistura de um ou mais sais de ácidos alcanossulfônicos.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato que o meio de lixiviação inclui adicionalmente ácido sulfurico.
3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato que a razão ponderai de ácido alcanossulfônico para ácido sulfuricofica entre 1: 1 000 e 1: 1.
4. Processo de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 3,caracterizado pelo fato que a razão ponderai de sal de ácido alcanossulfônicopara ácido sulfurico é de 1: 9 a 1: 99.
5. Processo de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 3,caracterizado pelo fato que a concentração de ácido sulfurico fica entre 0 e-50% em peso.
6. Processo de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 5,caracterizado pelo fato que o meio de lixiviação contém de 0,001 a 50% empeso de ácido alcanossulfônico.
7. Processo de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 6,caracterizado pelo fato que o ácido alcanossulfônico é ácidometanossulfônico.
8. Processo de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 7,caracterizado pelo fato que o sal de ácido alcanossulfônico é um sal deamônio, sal alcalino ou alcalino terroso.
9. Processo de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 8,caracterizado pelo fato que o sal de ácido alcanossulfônico é um sal de ácidometanossulfônico, em particular metanossulfonato de sódio.
10. Processo de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a-9, caracterizado pelo fato que o meio de lixiviação inclui um ou maistensoativos não-iônico(s), aniônico(s), catiônico(s) ou anfótero(s).
11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato que o tensoativo ou tensoativos com concentração total de 0,1 a-0,3% em peso em solução aquosa de H2SO4 a 2%, a 23 °C, leva(m) a umaredução do ângulo de contato com vidro, após 1 segundo, de pelo menos 10°.
12. Processo de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a-11, caracterizado pelo fato que o composto metálico inclui cobre, titânio,CaF2, zinco, chumbo, molibdênio, antimônio, bismuto, mercúrio, cobalto,níquel, alumínio, lantânio, lantanídeos ou urânio.
13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato que o composto metálico inclui cobre, titânio ou CaF2.
14. Processo de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a-13, caracterizado pelo fato que o processo é empregado para a extração decobre.
15. Meio aquoso de lixiviação, caracterizado pelo fato deconter:a) 0,001 - 50% em peso de um ou mais ácidosalcanossulfônicos,b) 0,1 - 50% em peso de ácido sulfórico ec) 0 - 5% em peso de um ou mais tensoativo(s) não iônico(s),aniônico(s), catiônico(s) ou anfótero(s).
16. Meio aquoso de lixiviação, caracterizado pelo fato decontera) 1 - 10% em peso de um ou mais sais de ácidosalcanossulfônicosb) 90 - 99% em peso de ácido sulfurico ec) 0 - 5% em peso de um ou mais tensoativo(s) não iônico(s),aniônico(s), catiônico(s) ou anfótero(s).
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