ES2257382T3 - Metodo de lixiviacion de concentrado de cobre. - Google Patents
Metodo de lixiviacion de concentrado de cobre.Info
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Abstract
Método para la lixiviación de concentrado de cobre que lleva hierro, sulfuroso en un medio de cloruro con el fin de obtener una disolución de cloruro alcalino ¿ cloruro de cobre esencialmente sin hierro, y la recuperación de hierro y azufre elemental como precipitado de materia sólida, en el que la lixiviación del concentrado se lleva a cabo de manera continua con el principio de contracorriente y en diversas fases con ayuda de cobre bivalente y gas que lleva oxígeno, caracterizado porque se lixivia el concentrado de cobre en condiciones atmosféricas a una temperatura que como mucho corresponde al punto de ebullición de la disolución, y porque se dispone un retardo mayor para la materia sólida que para el flujo a través de la disolución mediante el retorno de parte de dicha materia sólida que va a lixiviarse en contra del flujo principal de materia sólida, en el que el hierro precipita a partir del concentrado principalmente como hematites.
Description
Método de lixiviación de concentrado de
cobre.
Esta invención se refiere a un método en el que
se lixivia concentrado de cobre que lleva hierro sulfuroso con el
principio de contracorriente, en un entorno de cloruro. La
lixiviación tiene lugar con ayuda de cobre bivalente y un gas que
lleva oxígeno como un procedimiento continuo de múltiples fases, a
presión normal, a una temperatura que como mucho corresponde a la
temperatura de ebullición de la disolución. Parte de la materia
sólida insoluble se retorna, contra el flujo principal de materia
sólida a una de las fases o reactores de lixiviación anteriores en
los que, como resultado del tiempo de lixiviación extendido, el
hierro de desecho de lixiviación se recupera principalmente como
hematites.
La lixiviación a contracorriente de material de
partida que lleva cobre, tal como un concentrado sulfuroso, se
describe en la técnica anterior, por ejemplo en la patente de los
EE.UU. 5.4887.819. La reacción global de la lixiviación de pirita
de cobre / calcopirita se facilita en la publicación como sigue:
(1)CuFeS_{2}
+ Cu^{2+} + ^{3}/_{4} O_{2} + ^{1}/_{2} H_{2}O = FeOOH
+ 2Cu^{1+} + + 2
S^{0}
A partir de la reacción puede observarse que el
hierro se retira del lixiviado como precipitado de goetita.
Posteriormente, en un artículo referente al mismo procedimiento;
P.K. Everett: "Development of the Intec Copper Process by an
International Consortium, Hydrometallurgy 1994,
IMM-SCI, Cambridge, Inglaterra,
11-15 de julio de 1994", se informa de que la
lixiviación tiene lugar en tres fases a una temperatura de
aproximadamente 80-85ºC y la goetita obtenida es
akaganeita, o beta-goetita
(\beta-goetita). Además, en el artículo que
describe el mismo procedimiento; A.J. Moyes et al:
``Operation of the Intec Copper ``One'' TPD Demonstration Plant,
Alta 1998 Copper Sulphides Symposium, Brisbane, Australia, 19 de
octubre de 1998'', hay un diagrama de flujo del procedimiento en la
página 19. Según este diagrama de flujo, la lixiviación a
contracorriente tiene lugar en tres fases, en cada una de las
cuales hay tres reactores, y se lleva a cabo precipitación entre las
fases.
Según la bibliografía básica de química,
akaganeita es goetita en su forma metaestable, la cual en esta base
no es una forma especialmente beneficiosa para el desecho. Se conoce
en la hidrometalurgia del zinc, que el precipitado de hierro puede
tomar tres formas: jarosita, goetita o hematites. También se conoce
que el hematites es el compuesto más estable y es por tanto el
medio correcto para la eliminación a largo plazo. La desventaja del
hematites ha sido, sin embargo, el hecho de que es la más cara de
fabricar, dado que el hematites requiere condiciones de autoclave
para su formación. En la página 223 del artículo de F. W. Schweitzer
et al: "Duval’s CLEAR Hydrometallurgical Process, Chloride
Electrometallurgy, AIME, 1982, Nueva York", se menciona que el
hematites se forma a una temperatura superior a 150ºC.
También se ha observado que, en la lixiviación a
contracorriente según la técnica anterior descrita anteriormente,
la capacidad de los reactores de lixiviación no se utiliza al
completo. En el método, la materia sólida se desplaza de manera
directa a través del equipo de lixiviación, pero en relación con la
lixiviación de la materia sólida, esta velocidad de propagación no
es la óptima. Desde un punto de vista de la lixiviación de materia
sólida, es preferible tener un retardo tan largo como sea
posible.
El método desarrollado se refiere a la
lixiviación de un concentrado de cobre, que lleva hierro, sulfuroso
en un medio de cloruro, para obtener una disolución de cloruro
alcalino - cloruro de cobre esencialmente sin hierro, y para
recuperar el hierro como precipitado. La lixiviación se lleva a cabo
de manera continua con el principio de contracorriente y en
diversas fases. El concentrado de cobre se lixivia en condiciones
atmosféricas a una temperatura que como mucho corresponde al punto
de ebullición de la disolución, y el hierro en el concentrado
precipita principalmente como hematites. Las características
esenciales de la invención se presentan en las reivindicaciones de
la patente adjuntas.
Es característico de la presente invención, que
se lixivie el concentrado mediante un largo retardo. Mediante largo
retardo se pretende decir que el tiempo de lixiviación de la materia
sólida es claramente superior al tiempo de flujo a través de la
disolución del procedimiento en la dirección opuesta. Es posible un
tiempo de lixiviación de materia sólida largo para alcanzar
mediante recirculación, o retorno, de la materia sólida desde la
fase de lixiviación, en contra de la dirección de propagación del
flujo principal de la otra materia sólida, o mediante
recirculación, o retorno, de la materia sólida dentro de cualquier
fase de lixiviación. Retornar la materia sólida a la lixiviación
permite la formación de hematites, dado que se ha observado que el
hierro precipita como hematites en condiciones atmosféricas, si el
tiempo de lixiviación de la materia sólida es lo suficientemente
largo y el contenido en materia sólida es lo suficientemente
elevado. El tiempo de lixiviación prolongado resultante de la
recirculación de materia sólida también permite la utilización más
completa posible de la capacidad de los reactores de
lixiviación.
Por tanto, según el método desarrollado, la
materia sólida se recircula en el procedimiento mediante su retorno
desde el final del procedimiento hasta el comienzo. Por tanto,
dentro de cualquier fase del procedimiento que comprende diversos
reactores, la materia sólida se retorna desde los reactores del
extremo final de la fase a un reactor al comienzo, o la
recirculación puede realizarse incluso en un único reactor. Al final
de cada fase, o tras el reactor, tiene lugar la separación de
materia líquida y sólida, generalmente por medio de un espesador.
La disolución, el flujo superior, producida entre las fases a partir
de la separación, se conduce a la fase anterior con respecto a la
dirección del flujo de la materia sólida y el precipitado de
materia sólida, el flujo inferior, mayoritariamente a la siguiente
fase de lixiviación. Ahora, según la invención, parte del flujo
inferior de una o todas las fases se retorna a cualquier fase de
lixiviación anterior o a la misma a cualquier reactor,
preferiblemente al primer reactor.
Según la experiencia, cuando se usan concentrados
comerciales (Cu al 25%), es preferible que el contenido en materia
sólida en el primer reactor de la fase sea de al menos 250 g/l. La
recirculación de la materia sólida crea condiciones favorables para
la nucleación y el crecimiento de cristales de hematites. Según la
invención, la materia sólida se recircula de tal manera que el
tiempo de lixiviación de la materia sólida es de al menos dos
veces, preferiblemente tres veces el de la lixiviación cuando no se
recircula la materia sólida, ni retorna. En la experiencia, la
formación de hematites requiere un tiempo de lixiviación de al menos
10 horas.
Cuando se lixivia concentrado de cobre en un
medio de cloruro, el hierro contenido en el concentrado se disuelve
en primer lugar como bivalente, pero un gas que lleva oxígeno, tal
como el aire, se inyecta en los reactores de lixiviación, de modo
que el hierro lixiviado se oxida en trivalente y precipita a partir
de la disolución. Además, el precipitado contiene azufre del
material de partida como elemental. Tal como se citó anteriormente,
el hierro puede precipitar como hematites incluso en condiciones
atmosféricas, cuando el tiempo de lixiviación es lo suficientemente
largo y están presentes suficientes núcleos de precipitación. El
hematites y la goetita difieren en el color (la goetita es gris y el
hematites rojo), de modo que son claramente identificables
basándose en el color.
El método de la presente invención se describe
adicionalmente con referencia al ejemplo adjunto.
Se realizó una comparación entre el método de la
presente invención y la tecnología tradicional, y se llevaron a
cabo dos campañas de prueba. En ambas campañas de prueba, se probó
el método en un procedimiento de tres fases. En las primera y
última fases había un reactor y en la segunda había dos reactores,
en otras palabras, cuatro reactores en total. Entre todas las fases
había un espesador, a partir del cual se condujo la materia sólida
a la siguiente fase y se condujo la disolución obtenida como flujo
superior del espesador a la fase anterior. Se numeraron los
reactores y fases según la dirección del flujo de la materia sólida.
En la campaña de prueba, se alimentó una disolución de
NaCl-CuCl en el último reactor, R4, y el concentrado
de calcopirita en el primer reactor, R1. Los resultados se
presentan en la tabla 1.
La campaña 1 de prueba fue una lixiviación a
contracorriente según la técnica anterior, que se llevó a cabo en
los reactores, todos los cuales eran de 10 litros. No se recirculó
la materia sólida ni entre fases ni dentro de ellas. Se mantuvo la
temperatura de los reactores a 95ºC.
La campaña 2 de prueba es un ejemplo de una
adaptación del método según la invención en lixiviación a
contracorriente. En la campaña 2 de prueba también había cuatro
reactores, y la capacidad de todos los reactores era de 5 litros.
La temperatura de los reactores en la campaña 2 de prueba se mantuvo
a 85ºC. En esta campaña de prueba, se recirculó la materia sólida
dentro de la misma fase de modo que se recirculó el flujo inferior
del espesador de cada fase al primer reactor de la misma fase. Tal
como puede observarse en la tabla 1, el contenido en materia sólida
era de dos - tres veces el de la campaña 1 de prueba. De ahí un
aumento del retardo para la materia sólida, que fue de casi tres
veces más largo en comparación con el retardo en la campaña 1 de
prueba.
A partir de las campañas de prueba, puede
observarse que se consiguió más o menos una recuperación igual de
buena en todas las series, pero la primera campaña requirió
reactores que eran un 100% mayores y una temperatura de 10ºC
superior. También puede concluirse a partir de la campaña 1 de
prueba que la temperatura superior afectó a la lixiviación de una
mayor parte del azufre en el concentrado que la temperatura inferior
de la campaña 2.
Basándose en el color del precipitado de los
reactores, fue posible deducir que en la campaña 2 de prueba empezó
a aparecer hematites en la materia sólida a partir del segundo
reactor (R2) en adelante, y en el último reactor (R4) el hierro
estaba mayoritariamente en forma de hematites. En la campaña 1 de
prueba, el hierro estaba mayoritariamente en forma de goetita
incluso en el último reactor. También se confirmaron las
aproximaciones mediante análisis de difracción por rayos X.
| Cantidad | Campaña 1 de prueba | Campaña 2 de prueba | |
| Alimentación del concentrado en el reactor R1 | g/h | 260 | 240 |
| Contenido en Cu del concentrado | % | 23,10 | 24,2 |
| Contenido en Fe del concentrado | % | 30,4 | 30,9 |
| Contenido en S del concentrado | % | 37,0 | 34,5 |
| Alimentación de la disolución en el reactor R4 | l/h | 2,11 | 1,49 |
| Contenido en Cu de la disolución alimentada | g/l | 39,2 | 41,1 |
| Contenido en Fe de la disolución alimentada | g/l | 0,41 | 0,0 |
| Contenido en Na de la disolución alimentada | g/l | 105 | 107 |
| Contenido en SO_{4} de la disolución alimentada | g/l | 4,5 | 0,0 |
| Alimentación de aire en el reactor R1 | l/min | 0,0 | 1,9 |
| Alimentación de aire en el reactor R2 | l/min | 8,9 | 5,0 |
| Alimentación de aire en el reactor R3 | l/min | 0,9 | 1,7 |
| Alimentación de aire en el reactor R4 | l/min | 0,7 | 1,2 |
| Alimentación de aire total | l/min | 10,5 | 9,9 |
| Temperatura en el reactor R1 | ºC | 95 | 85 |
| Temperatura en el reactor R2 | ºC | 95 | 85 |
| Temperatura en el reactor R3 | ºC | 95 | 85 |
| Temperatura en el reactor R4 | ºC | 95 | 85 |
| Temperatura media | ºC | 95 | 85 |
| Contenido en materia sólida en el reactor R1 | g/l | 116 | 363 |
| Contenido en materia sólida en el reactor R2 | g/l | 106 | 251 |
| Contenido en materia sólida en el reactor R3 | g/l | 71 | 219 |
| Contenido en materia sólida en el reactor R4 | g/l | 41 | 105 |
| Contenido medio en materia sólida | g/l | 84 | 235 |
| Contenido en Cu de la materia sólida en R4 | % | 0,87 | 1,08 |
| Contenido en Fe de la materia sólida en R4 | % | 431 | 45,1 |
| Contenido en S de la materia sólida en R4 | % | 13,5 | 21,6 |
| Cu(kok) en disolución producida en R1 | g/l | 66,3 | 78,1 |
| Cu(^{2+}) en disolución producida en R1 | g/l | 14,6 | 19,7 |
| Fe en disolución producida en R1 | g/l | 2,04 | 0,32 |
| SO_{4} en disolución producida en R1 | g/l | 18,3 | 10,5 |
| Cu recuperado en disolución | % | 97,3 | 96,9 |
Claims (10)
1. Método para la lixiviación de
concentrado de cobre que lleva hierro, sulfuroso en un medio de
cloruro con el fin de obtener una disolución de cloruro alcalino -
cloruro de cobre esencialmente sin hierro, y la recuperación de
hierro y azufre elemental como precipitado de materia sólida, en el
que la lixiviación del concentrado se lleva a cabo de manera
continua con el principio de contracorriente y en diversas fases
con ayuda de cobre bivalente y gas que lleva oxígeno,
caracterizado porque se lixivia el concentrado de cobre en
condiciones atmosféricas a una temperatura que como mucho
corresponde al punto de ebullición de la disolución, y porque se
dispone un retardo mayor para la materia sólida que para el flujo a
través de la disolución mediante el retorno de parte de dicha
materia sólida que va a lixiviarse en contra del flujo principal de
materia sólida, en el que el hierro precipita a partir del
concentrado principalmente como hematites.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la materia sólida se retorna, con
respecto a la dirección del flujo de la materia sólida, a reactores
de cualquier fase anterior, de modo que el tiempo de lixiviación la
materia sólida se prolonga en al menos el doble comparado con el
tiempo de lixiviación sin recirculación.
3. Método según la reivindicación 2,
caracterizado porque al final de cada fase hay una separación
de materia líquida-sólida, de la que el precipitado
de materia sólida obtenido como flujo inferior se recircula a un
reactor de cualquier fase anterior.
4. Método según la reivindicación 2,
caracterizado porque al final de cada fase hay una separación
de materia líquida-sólida, de la que el precipitado
de materia sólida obtenido como flujo inferior se recircula al
primer reactor de cualquier fase anterior.
5. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la materia sólida se retorna dentro de
la misma fase, con respecto a la dirección del flujo de materia
sólida, a los reactores anteriores, de modo que el tiempo de
lixiviación de la materia sólida se prolonga en al menos el doble,
comparado con el tiempo de lixiviación sin recirculación.
6. Método según la reivindicación 5,
caracterizado porque al final de cada fase hay una separación
de materia líquida-sólida, de la que el precipitado
de materia sólida obtenido como flujo inferior se recircula a un
reactor de la misma fase.
7. Método según la reivindicación 5,
caracterizado porque al final de cada fase hay una separación
de materia líquida-sólida, de la que el precipitado
de materia sólida obtenido como flujo inferior se recircula al
primer reactor de la misma fase.
8. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la materia sólida se recircula en el
reactor único.
9. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la cantidad de materia sólida en el
primer reactor de la fase es de al menos 250 g/l.
10. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el tiempo de lixiviación de la materia
sólida es de al menos 10 h.
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