ES2209189T3 - Un metodo para islar y preparar productos basados en magnesio. - Google Patents
Un metodo para islar y preparar productos basados en magnesio.Info
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Abstract
Un método para el aislamiento y producción de compuestos de magnesio a partir de la lixiviación de material de laterita con ácido, caracterizado por comprender las etapas de: a) formar el compuesto de magnesio por tratamiento corriente abajo de la corriente de lixiviado, después de que los compuestos naturales de magnesio en la laterita natural han sido disueltos causando que todos los componentes en el material, incluyendo los compuestos de magnesio, se disuelvan, y b) proporcionar el compuesto de magnesio como magnesita añadiendo Na2CO3 y/o CaCO3.
Description
Un método para aislar y preparar productos
basados en magnesio.
La presente invención se refiere a un método para
el aislamiento y producción de productos basados en magnesio a
partir de la lixiviación de material de laterita, al uso de un
método para la lixiviación de material de laterita para aislar
productos basados en magnesio, y a productos basados en magnesio que
se aíslan según el método mencionado anteriormente.
Por lo tanto, se proporciona un método que
produce diversos productos basados en magnesio a partir de la
lixiviación de materiales de laterita.
El documento JP 54155999 describe un método para
introducir un gas que contiene CO_{2} en una suspensión de mineral
que contiene níquel, con el fin de extraer óxido de magnesio de
ella. La mejora comprende la adición de NaCl a la suspensión para
facilitar la extracción de óxido de magnesio. La suspensión se
obtiene por (1) calcinación del mineral que contiene níquel a
500-800ºC o calcinación-reducción
selectiva del níquel contenido en él con el fin de obtener mineral
calcinado, y la adición del mineral calcinado a agua, o (2) calentar
el mineral hasta 500-800ºC para la
calcinación-reducción selectiva del níquel
contenido en él con el fin de obtener mineral calcinado, poner en
contacto el mineral calcinado con una disolución acuosa de amoniaco
que contiene azufre libre con el fin de extraer de él metales
útiles tales como el níquel, y la adición del residuo extraído
resultante al agua. En un ejemplo, el mineral de níquel se calcinó
a 500-700ºC durante una hora. El mineral calcinado
resultante se añadió a una disolución acuosa de 1 g/l de NaCl con
el fin de obtener una suspensión. El gas residual, que contenía 10%
de CO_{2}, se introdujo en la suspensión para extraer óxido de
magnesio de ella.
El documento WO 81/02153 describe la producción
de óxido de magnesio de alta pureza y alta área superficial. Se
describe un método para la producción de MgO a partir de una
disolución de sulfatos metálicos que incluye MgSO_{4}, que
comprende precipitar los metales distintos al Mg de la disolución,
por ejemplo como hidróxidos, separar la disolución del precipitado,
concentrar la disolución separada a una gravedad específica de
alrededor de 1,35 a 1,5 para que las impurezas que incluyen sulfato
de calcio precipiten, separar la disolución concentrada del
precipitado, aislar los cristales de MgSO_{4} deshidratado de la
disolución concentrada y descomponer los cristales de MgSO_{4}
deshidratado con el fin de formar MgO. Por lo tanto, se describe un
método para refinar mineral que contiene magnesio y níquel que
comprende pulverizar el mineral, preparar una disolución de mineral
pulverizado en ácido sulfúrico que contiene menos de 10% de agua,
añadir agua a la suspensión de ácido-mineral en una
cantidad eficaz para iniciar una reacción de sulfatación, usar el
calor en la reacción de sulfatación para calentar la suspensión de
ácido-mineral, de lo cual se forman sulfatos
metálicos solubles en agua y residuo insoluble. Lixiviar el
producto de la sulfatación con agua para extraer los sulfatos
meálicos solubles en agua en disolución, seguido de la separación
de la disolución de sulfatos metálicos del residuo insoluble. Los
metales distintos al Mg se precipitan entonces como hidróxidos. La
disolución se separa del precipitado de hidróxidos metálicos, y loa
disolución se concentra suficientemente para precipitar el
CaSO_{4}. La disolución concentrada se separa después del
precipitado y los cristales de MgSO_{4} deshidratado se aíslan de
la disolución concentrada. Los cristales de MgSO_{4} deshidratado
se descomponen para formar MgO que tiene un área superficial
controlada.
El documento DE 2906808 describe un método para
aislar níquel de mineral laterita, que tiene especialmente un alto
contenido en magnesio. Esto se hace lixiviando con ácido sulfúrico,
después lo cual la disolución de lixiviación separada se neutraliza
y los metales pesados se separan de la disolución. La disolución,
que contiene sulfato de magnesio, se evapora al menos en parte y se
separa el sulfato de magnesio cristalizado. El sulfato de magnesio
separado se calienta en una atmósfera reducida durante la formación
de dióxido de azufre, vapor de agua y óxido de magnesio, y se
produce ácido sulfúrico a partir del dióxido de azufre derivado y
se realimenta a la etapa de lixiviación.
El documento US 5.571.308 describe un método para
aislar níquel de mineral laterita que contiene grandes cantidades de
magnesio y hierro. El mineral se denomina mineral saprolítico y se
somete a lixiviación con un ácido mineral del grupo consistente en
HCl, H_{2}SO_{4} y HNO_{3}. Después de lixiviar con HCl, la
disolución se separa de las sustancias sólidas no disueltas y el
níquel se aísla preferiblemente poniendo en contacto la disolución
con una resina selectiva a la absorción del níquel. El residuo
contiene cloruro de hierro y de magnesio, que se pueden someter a
pirohidrólisis con el fin de producir sus respectivos óxidos y HCl
libre para la recirculación al sistema de lixiviación. El níquel se
extrae de la resina usando una disolución separadora de dicho
ácido, y el níquel se extrae después de la disolución separadora
cargada con níquel.
El documento DE 3140380 describe un método para
aislar níquel por una lixiviación con ácido sulfúrico de una materia
prima oxídica que contiene níquel, que también contiene magnesio y
hierro, con la producción simultánea de óxido de magnesio y
cemento. El método comprende hacer reaccionar el refinado que
contiene sulfato de magnesio, a un pH de entre 7 y 8,5, una
temperatura de menos de 100ºC y una concentración de sulfato de
magnesio de menos de 25%, con dióxido de carbono y amoniaco, en
donde el carbonato de magnesio o carbonato básico de magnesio,
según sea el caso, precipita y se forma una disolución de sulfato
amónico. El producto precipitado se separa de la disolución de
sulfato amónico y se calcina a óxido de magnesio, formándose
dióxido de carbono. El dióxido de carbono se realimenta a la etapa
de precipitación. Mientras se añaden los aditivos, la suspensión
yesosa se seca y se quema para dar clinker de cemento. El gas que
contiene azufre que se genera mediante la quema del cemento se
convierte en una fábrica de azufre en ácido sulfúrico, el cual, al
menos en parte, se realimenta a la lixiviación de la materia
prima.
En consecuencia, la lixiviación de material de
laterita con el fin de aislar metales no es un procedimiento nuevo.
Sin embargo, donde están involucradas las lateritas que contienen
níquel, los metales objetivo de los materiales de laterita
lixiviados han sido hasta la fecha el níquel y el cobalto. El
procedimiento de lixiviación usado para aislar níquel y/o cobalto a
partir de mineral de laterita que contiene níquel también disuelve
otros iones metálicos. Uno de estos iones es el magnesio, que se
usa, entre otros, en aleaciones con aluminio. Con la tecnología
conocida hoy, la producción de magnesio es un proceso de alta
energía.
Por lo tanto, la presente invención se refiere a
un método para el aislamiento y producción de compuestos de
magnesio, a partir de la lixiviación de material de laterita con
ácido de acuerdo con la reivindicación 1.
Según el método de la presente invención, se
aísla cloruro de magnesio y magnesita después de que se han disuelto
los compuestos naturales de magnesio de la laterita natural.
El método acorde con la presente invención se
caracteriza además porque se produce magnesita en cualquier etapa en
la lixiviación del material de laterita añadiendo NaCO_{3} y/o
CaCO_{3} a la disolución de lixiviado, después de que se han
disuelto los compuestos naturales de magnesio de la laterita
natural. También se describe el uso de un método para la
lixiviación de material de laterita para aislar productos basados
en magnesio.
En los procedimientos de lixiviación de laterita
conocidos, el óxido de magnesio en el material de laterita se
mantiene a un nivel tan bajo como sea posible, porque se considera
que es un elemento que incrementa el coste en el proceso y también
se considera como un desecho. Usando el presente método, se producen
valiosos subproductos basados en magnesio en cualquier etapa del
proceso de lixiviación de la laterita. La característica esencial
es añadir ácido suficiente para causar que todos los componentes en
el material, incluyendo los compuestos de magnesio, se disuelvan,
para que los minerales de la mena se extraigan después de esta
disolución. Los productos basados en magnesio se pueden producir a
partir de cualquier procedimiento de lixiviación de la laterita. En
consecuencia, la presente invención hace posible aislar metal
magnesio y otros productos basados en magnesio que anteriormente han
sido desechados en los procedimientos conocidos para la lixiviación
del material de laterita. Debido al hecho de que el MgO se
considera que es un consumidor de ácido en el procedimiento de
lixiviación y, en consecuencia, conduce a costes incrementados en
la producción de níquel y cobalto según los métodos conocidos para
lixiviar materiales de laterita, en el presente se mantiene a un
nivel tan bajo como sea posible. En la producción de metal magnesio
a partir de mineral de laterita, será posible que el mineral
contenga mayores cantidades de MgO, lo por su parte produce
cantidades más altas de níquel.
Hoy, la tecnología de lixiviación ácida se hace
funcionar a diferentes presiones y temperaturas. En algunos casos,
se usan temperaturas y presiones atmosféricas, mientras que en otros
procedimientos se usan presiones y temperaturas elevadas.
Cuando el magnesio está en disolución a partir de
cualquiera de los diversos procedimientos de lixiviación, se puede
llevar a cabo la producción, según la presente invención, de
productos identificados de magnesio.
Cuando el magnesio está en disolución, según la
invención se añade carbonato sódico ("ceniza de sosa") y esto
produce magnesita
MgCO_{3} + H_{2}SO_{4}
+ H_{2}O \rightarrow MgSO_{4} + 2H_{2}O +
CO_{2}
MgSO_{4} + Na_{2}CO_{3}
\rightarrow MgCO_{3} +
Na_{2}SO_{4}
Más adelante hay ejemplos de realizaciones que
muestran ejemplos de métodos para aislar productos basados en
magnesio a partir de la lixiviación de material de laterita según
la presente invención.
Se mezcla y se seca una muestra voluminosa de
mineral en un horno a 100ºC. Después se mezcla en un barril. De
este, se saca 1 kg del mineral de laterita seco y se lixivia a
presión atmosférica en H_{2}SO_{4} a temperatura de ebullición,
100ºC, durante ocho horas. Se añade agua a 500 g de H_{2}SO_{4}
para obtener un volumen total de suspensión de cuatro litros. La
disolución de lixiviado se filtra en un filtro Buchner para que el
líquido se separe por filtración del material sólido. El líquido
ácido se ajusta después a un pH de 2,5-3,5 usando
NaOH y las impurezas precipitan. El Ni, Co y Mg están ahora en
disolución. El líquido se separa por filtración otra vez del
material sólido. Se hacen pasar 500 ml de líquido a un matraz y se
agita con un agitador magnético. Se pipetea Na_{2}S 25 g/l por
debajo de la superficie del líquido. Esto da como resultado la
precipitación del Ni y el Co de la disolución con sulfuro sódico
como fuente de sulfuro de hidrógeno, y la formación de una mezcla
de sulfuros de Ni y de Co. El líquido se separa por filtración una
vez más del material sólido. El pH se incrementa a 4,5 añadiendo
Na_{2}O_{2}. Esto precipita las impurezas menores y el Mg está
ahora en la disolución. Después se separa por filtración el líquido
del material sólido. Para la precipitación del MgCO_{3}, se añade
Na_{2}CO_{3} y el pH está por debajo de 6,0. El MgCO_{3} se
filtra y se seca. Para una purificación adicional, se añade
H_{2}SO_{4} otra vez y el MgCO_{3} se precipita de nuevo con
Na_{2}CO_{3}.
El MgCO_{3} se calcina en un horno a alrededor
de 900ºC. Se libera CO_{2} y se usa otra vez para la
precipitación de MgCO_{3} con Na_{2}CO_{3}. Esto da como
resultado la precipitación de MgO.
El MgO se disuelve en HCl con el fin de formar
una disolución al 35% de MgCl_{2}. El MgCl_{2} hidratado
cristaliza de la disolución usando sobresaturación o reducción de
volumen debido a la ebullición.
Se mezclan 450 g de material de laterita seco que
contiene 2,4% de Mg con 225 g de ácido sulfúrico concentrado y se
añade agua con el fin de dar un volumen total de 1,5 litros. Esta
suspensión se lixivia bajo presión durante tres horas a 255ºC. Una
vez que la reacción finaliza, el autoclave de presión se enfría a
temperatura ambiente y la suspensión reaccionada se retira. La
suspensión se filtra después en un filtro Buchner para separar el
material sólido del líquido. Se ponen 500 ml del líquido filtrado
en un recipiente de vidrio y se agita. Para simular los parámetros
de recirculación/neutralización, el líquido se dopa con alrededor de
100 g de sulfato de magnesio sólido para producir un nivel
equivalente consistente en 20 g/l de Mg. El pH se incrementa a 2,0
usando una disolución de NaOH. Se añade entonces disolución de
sulfuro sódico para separar el Ni y el Co como sulfuros. Se filtra
la suspensión resultante. La disolución de la etapa de
precipitación de los sulfuros se trata después con 5 g de MgO
sólido para incrementar el pH hasta 4,5 e incrementar el contenido
en Mg de la disolución. Se añaden después 30 g de peróxido sódico a
la disolución, mientras el pH se mantiene al mismo nivel añadiendo
pequeñas cantidades de ácido sulfúrico. Esto incrementa el POR de
la disolución a alrededor de 655 mV en relación al AgCl y permite la
precipitación eficaz de impurezas tales como el hierro. Se filtra
la suspensión resultante.
El líquido de la etapa precedente se trata
después con 670 ml de una disolución consistente en carbonato sódico
100 g/l. Ésta se añade hasta que se alcanza un pH de
9,0-9,5. El magnesio precipita eficazmente del
líquido como carbonato de magnesio (magnesita). La suspensión
resultante se filtra para separar el material sólido del líquido.
Se produjeron alrededor de 30 g de carbonato de magnesio seco
usando este procedimiento.
Para producir óxido de magnesio, se añaden 5 g de
carbonato de magnesio a un crisol de escorificación. Este material
se transfiere después a un horno a 900ºC durante dos horas. El
dióxido de carbono se retira y la sustancia sólida remanente es
óxido de magnesio. Como resultado, se produjeron alrededor de 2,40
g de óxido de magnesio.
En consecuencia, la presente invención describe
un método para producir productos basados en magnesio a partir del
procesado del mineral de níquel laterita. En el procesado del
mineral de níquel laterita, el magnesio está en disolución, y la
precipitación según la presente invención puede dar como resultado
entonces la producción de productos basados en magnesio. Esto
representa un considerable avance e implica grandes ahorros en los
costes, en comparación con otros métodos para la producción de
magnesio. El metal magnesio se produce entre otros a partir de
magnesita nativa o de agua de mar. Los altos costes implicados en
la producción de metal magnesio se deben al hecho de que cualquier
procedimiento requiere que el ión magnesio sea liberado de la matriz
y a menudo requiere que sea disuelto. El hecho de que se disuelva
el magnesio en los procedimientos conocidos para lixiviar
materiales de laterita significa que la producción de magnesio según
la presente invención a partir de sustancias de desecho es muy
favorable económicamente hablando. Después de que el magnesio ha
sido disuelto según cualquier procedimiento de lixiviación
convencional, se precipita añadiendo Na_{2}CO_{3} y/o
CaCO_{3}, según la presente invención. La magnesita se usa, entre
otros, como aditivo en el cemento, y el ladrillo de magnesita se usa
en la mayoría de los hornos industriales. En los procedimientos de
lixiviación conocidos, se hace un intento de evitar el MgO en la
materia prima porque incrementa los costes de producción de níquel
y cobalto. Los cambios en la tecnología, principalmente en la parte
del autoclave del proceso, han hecho al proceso de lixiviación más
favorable, económicamente hablando, para la producción de níquel y
cobalto, y en consecuencia también para la producción de metal
magnesio, cloruro de magnesio, magnesita y productos basados en
magnesio.
Claims (4)
1. Un método para el aislamiento y producción de
compuestos de magnesio a partir de la lixiviación de material de
laterita con ácido, caracterizado por comprender las etapas
de:
a) formar el compuesto de magnesio por
tratamiento corriente abajo de la corriente de lixiviado, después
de que los compuestos naturales de magnesio en la laterita natural
han sido disueltos causando que todos los componentes en el
material, incluyendo los compuestos de magnesio, se disuelvan, y
b) proporcionar el compuesto de magnesio como
magnesita añadiendo Na_{2}CO_{3} y/o CaCO_{3}.
2. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque además de la etapa b, comprende la
etapa de convertir la magnesita en cloruro de magnesio añadiendo
ácido, donde el ácido puede ser HCl, o según cualquier otra reacción
con cloro.
3. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque además de la etapa b, comprende la
etapa de convertir la magnesita en magnesia calcinando a altas
temperaturas, que convierten la magnesita en magnesia, convirtiendo
el MgCO_{3} en MgO.
4. Un método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cloruro de magnesio o la magnesita
se aíslan después de que el níquel y el cobalto han sido retirados
de la disolución.
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