MX2007009600A

MX2007009600A - Metodo para el tratamiento de materiales que contienen cobre.

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Publication number: MX2007009600A
Application number: MX2007009600A
Authority: MX
Inventors: Stig-Erik Hultholm; Mikko Ruonala; Seppo Heimala; Teemu Ritasalo
Original assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2007-09-25
Also published as: EP1848834A4; KR20070096026A; EP1848834A1; BRPI0607850A2; CA2597354C; FI20050160A0; FI20050160A; WO2006084950A1; FI118648B; JP2008530358A; CN100469908C; EA200701458A1; ZA200706113B; EA011250B1; US7811534B2; KR100929521B1; PE20061020A1; US20080152558A1; AU2006212146A1; AU2006212146B2

Abstract

La presente invencion con un metodo para el tratamiento de materiales que contienen cobre, tales como concentrados de cobre, de forma que las impurezas y los minerales de ganga que se encuentran en los materiales, tales como silicatos, son en efecto removidos completamente.

Description

MÉTODO PARA EL TRATAMIENTO DE MATERIALES QUE CONTIENEN COBRE Campo de la Invención La presente invención se relaciona con un método para el tratamiento de materiales que contienen cobre, tales como concentrados de cobre, de forma que las impurezas y los minerales de la ganga en los materiales, tales como los silicatos, son efectivamente eliminados de manera completa.

Antecedentes de la Invención Se conocen métodos a partir de las solicitudes de patente WO 2005/007905, 2005/007902 y 2005/007901, en las cuales el cobre, níquel y metales preciosos son efectivamente convertidos en productos intermedios sulfurosos con un elevado contenido de cobre y un valor calorífico suficiente usando métodos hidrometalúrgicos y de concentración. Esto ocurre en solución de acuerdo con la reacción del ejemplo (1) xCu2+ + yCuFeS2 ? zCuxS + yFeSO4 + (y-z)H2SO4 (1), en donde el cobre en solución es convertido en una forma de sulfuro de cobre por medio de conversión que usa materiales sulfurosos que contienen fiepo. Se utiliza una reacción de conversión que ocurre con la misma especie de materiales sulfuroso que contienen fierro, por ejemplo, para recuperar el níquel y los materiales preciosos a partir de la solución así como en la lixiviación de mata de cobre-níquel. Al explotar los métodos conocidos y descritos en las solicitudes de patente WO 2005/007905, 2005/007902 y 2005/007901 mencionadas anteriormente, el contenido de fiepo por ejemplo del concentrado de cobre puede ser efectivamente reducido. Sin embargo, surgen algunos problemas en estos métodos de vez en vez, debido a que el concentrado de cobre obtenido en la conversión aún contiene minerales de ganga, tales como silicatos. Si esta especie de concentrado de cobre sin hiepo es usada, por ejemplo, en la fundición del cobre, estos silicatos requieren de la adición de fiepo, de forma que la escoria pueda ser suficientemente líquida para sacar la escoria del horno de fundición a la temperatura deseada. Como resultado, la cantidad de escoria de la fundición del cobre aumenta.

Objetivo de la Invención El propósito de la presente invención es el de eliminar las desventajas de la técnica anterior y lograr un método mejorado para el tratamiento de materiales que contienen cobre, tales como concentrados de cobre, de forma que las impurezas y los minerales de ganga en los materiales, tales como silicatos, puedan en efecto ser removidos completamente. Las características esenciales de la invención se harán más claras en las reivindicaciones anexas.

Breve Descripción de los Dibujos La invención se describe más adelante con más detalle y con referencia a los dibujos anexos, en los cuales La Figura 1 presenta un diagrama de flujo de una modalidad preferida de la invención aplicada a la fundición de cobre, La Figura 2 presenta los resultados de la copelación del rendimiento de cobre y la fracción de SiO2 en la flotación post-conversión, y La Figura 3 muestra los resultados de la proporción del contenido de la fracción de SiO2 y el cobre en la flotación post-conversión.

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas de Sa Invención En el método de acuerdo con la invención, se aplican condiciones al material que contiene cobre y que va ser tratado, tal como el concentrado de cobre, en la presencia de primeramente un ácido, tal como ácido sulfúrico, ácido clorhídrico o un ácido equivalente, y un gas que contiene oxígeno tal como oxígeno, aire o aire enriquecido con oxígeno, en el cual el cobre obtenido en solución es cambiado por medio de conversión con un material que contiene sulfuro de fíepo en una forma de sulfuro de cobre, usando el principio de la reacción (1) presentado anteriormente. La solución de sulfato feposo - ácido sulfúrico de este modo generada también contiene las impurezas del material lixiviado que contiene cobre, tal como contenidos de arsénico, antimonio, bismuto, uranio, zinc, níquel y cobalto. Con el sulfuro de cobre formado por medio de la conversión de los minerales de ganga, por ejemplo, silicatos, pueden hacerse que se separen de acuerdo con la invención por medio de flotación y/o un método basado en las diferencias en el peso específico.

En la flotación del material que contiene sulfuro de cobre obtenido por medio de la conversión de acuerdo con la invención, el proceso de flotación es preferiblemente llevado a cabo de forma que se espumen los sulfuros de cobre y los metales preciosos que se encuentran con estos en el material que contiene sulfuro de cobre sean espumados, de forma que los minerales ganga, tales como silicatos, se hagan entrar al residuo del proceso de flotación por medio de productos químicos depresores. El proceso de flotación también puede ser llevado a cabo de manera que se espumen los materiales de ganga, tales como los silicatos, y el material de sulfuro que contiene cobre conjuntamente con los materiales preciosos se recupera en el residuo del proceso de flotación por medio de productos químicos depresores. Cuando se continúa de cualquier forma, pueden explotarse de manera ventajosa en el proceso de flotación métodos espectroscópicos de copiente alterna electroquímica o de potencial electroquímico especificado, usando electrodos minerales. La separación de los minerales de ganga se mejora y el contenido de fiepo del producto de sulfuro de cobre de la conversión se reduce benéficamente cuando la temperatura de conversión se mantiene en un rango de entre 170 y 260 °C, preferiblemente de entre 200 y 220 °C. Si hay una cantidad importante de cloruros y/o fluoruros en el agua usada en la lixiviación u otro tratamiento del material que contiene cobre, no solo minerales de ganga tales como silicatos, sino también haluros, tales como cloruros y/o fluoruros por ejemplo, pueden ser separados efectivamente a partir del material de sulfuro de cobre usualmente grueso, obtenido en la conversión, la mayoría preferiblemente aún durante la separación del agua del material de sulfuro de cobre obtenido en la conversión. Esto es posible debido a lo grueso y de este modo a la excelente filtrabilidad y baja humedad residual del producto de conversión del sulfuro de cobre. La separación del material de sulfuro de cobre y los haluros pueden intensificarse mediante la realización de filtración y/o lavado del material de sulfuro de cobre en condiciones reductoras, las cuales se logran usando productos químicos y/o una comente eléctrica. El método de acuerdo con la invención es muy susceptible de ser llevado a la práctica para varios materiales que contienen cobre y muchas fuentes de agua localizadas y problemas de calidad de agua. El método de acuerdo con la invención puede ser usado cuando se tratan desechos de cobre, polvos de hornos de fundición y minerales de cobre- zinc-plomo en adición a los minerales que contienen cobre. Los minerales mencionados al último por lo general incluyen minerales que contienen metales preciosos tales como arsenopirita o pirita, la cual puede ser convertida en minerales de sulfuro de cobre, los cuales contienen dichos metales preciosos de acuerdo con el método. Además, el método de acuerdo con la invención permite el uso de agua que contiene sal, por ejemplo, agua de mar, como agua de proceso. Esto presupone que los parámetros del proceso obtenidos usando métodos conocidos como tales son explotados cuando se regula el proceso, por ejemplo, mediante el uso de electrodos de mineral y catalizadores en la optimización del proceso y el uso de varias etapas de lixiviación, tales como la lixiviación de vertedero, por ejemplo para regular el equilibrio de ácido y cobre en el proceso general. De este modo el objetivo de la invención, esto es, la separación del sulfuro de cobre y los minerales de ganga puede ser intensificada. Aún hay algún grado de cobre y otros componentes valiosos en la fracción que contiene silicatos, rica en SiO2, obtenida del proceso de separación llevada a cabo después de la conversión preferiblemente por medio de flotación. El cobre y otros componentes valiosos en la fracción rica en SiO2 pueden ser recuperados por medio de la lixiviación de la fracción separadamente o durante una etapa de lixiviación relacionada a algún otro proceso general de material que contiene cobre. La fracción rica en SiO2 también puede ser regresada a la flotación del mineral que contiene cobre original. Adicionalmente puede realizarse una separación parcial de los sulfuros gruesos si es necesario en la fracción rica en SiO2, a partir de la etapa de separación post-conversión, antes del tratamiento adicional. Además, el producto del mineral de ganga obtenido de la etapa de separación postconversión, la remoción de los minerales de ganga, puede ser guiada por medio de electrodos de mineral hacia un proceso adicional controlado electro químicamente, tal como por ejemplo la lixiviación o flotación. Cuando el método de la invención se aplica, por ejemplo, a escoria procedente del proceso de fundición de cobre, el contenido de cobre de la escoria es primero convertido en forma de sulfuro por medio de conversión y el contenido de mineral de ganga, por ejemplo, el contenido de dióxido de sílice (SiO2) de la escoria disminuye en la flotación del producto de sulfuro obtenido por medio de la conversión. Cuando se alimenta al producto de la flotación que contiene el sulfuro de cobre con un bajo contenido de SiO2 obtenido de este modo de regreso a un horno de fundición que usa el materia prima de cobre sulfuroso, la cantidad de escoria que sale del horno de fundición es en efecto reducida por esta cantidad. Debido al bajo contenido de SiO2, la escoria obtenida de la fundición del material que contiene sulfuro de cobre puede ser tratada de diversas maneras. La escoria puede ser ventajosamente granulada por ejemplo y lixiviada separadamente o conjuntamente con el polvo de la fundición del material que contiene cobre y la fracción rica en SiO2 obtenida en la flotación post-conversión con sulfuro que contiene fiepo de acuerdo con la invención. De esta forma el cobre y otros componentes valiosos que permanecen en relación con la fracción SiO2 se hace que se disuelvan, cuando menos parcialmente, y de este modo están disponibles para el procesamiento adicional sin el cobre que requiere de tratamiento de escoria adicional. La escoria obtenida a partir de la fundición del material que contiene cobre también puede ser tratada pirometalúrgicamente, preferiblemente por ejemplo por medio de fundición en un horno eléctrico. De esta forma cualquier deficiencia potencial en el cobre soluble que entra a la conversión de cobre es llenada por medio de lixiviación adicional de otras materias primas que contienen cobre para mantener en un punto benéfico la conversión de cobre y el balance del cobre. Cuando se explota el material que contiene cobre tratado con el método de acuerdo con la invención en la fundición de cobre, las proporciones de Cu/Fe/SiO2 del cobre que entra a la fundición y del producto de conversión rico en cobre obtenido por medio de conversión son vitalmente importantes con relación al resultado final de la fundición, y estas relaciones de Cu/Fe/Si?2 pueden preferiblemente ser ajustadas en la conversión y en la separación del mineral de ganga relacionado independientemente de materias primas esencialmente diferentes que contienen cobre, con mediciones de electrodo de mineral, por ejemplo usando potencial electroquímico. El balance de azufre que prevalece en el proceso total también debe ser tomado en cuenta en las mediciones del electrodo de mineral, en donde los sub-componentes incluyen notablemente iones de S2~, azufre elemental S° y azufre de sulfato SO 2". Cuando se usa el método de la invención, por medio del cual la fase de cobre esencialmente libre de sulfuro de los minerales de ganga puede ser alimentada hacia adelante a la, por ejemplo, fundición de cobre, y la fracción que contiene SiO2 de minerales de ganga, tales como silicatos, puede ser tratada para remover efectivamente el cobre que permanece en la fracción que contiene SiO2, el rendimiento de cobre del proceso general puede ser hacerse que sea extremadamente alto en el producto final que contiene cobre tal como cobre en bruto, óptimamente apiba de 99%. Cuando el método de la invención se aplica a la fundición del material que contiene cobre, la lixiviación del material que está siendo procesado, la conversión del cobre en sulfuro, y la separación de minerales de ganga tales como silicatos a partir del producto de conversión sulfuroso, también puede ser llevadas a cabo completa y separadamente del proceso de fundición, aún en términos geográficos. Aquello que es transportado en este caso entre la separación de mineral de ganga y la recuperación del cobre es usualmente concentrado de sulfuro de cobre que contiene 65-77% de cobre. De acuerdo con la Figura 1, el mineral 1 que con tiene sulfuro de cobre y posiblemente otros componentes valiosos es guiado a la flotación 2 para obtener concentrado 3 de sulfuro de cobre que contiene los componentes valiosos. El concentrado del sulfuro de cobre obtenido a partir de la flotación es guiado hacia delante a la lixiviación 4. La lixiviación 4 es llevada a cabo en la presencia de ácido sulfúrico 5 y un reactivo oxidante, tal como oxígeno 6, preferiblemente a una temperatura de 220 °C, y el cobre que se encuentra en el concentrado del sulfuro de cobre se disuelve en la lixiviación 4 en iones Cu+/Cu . Después de la lixiviación 4, el cobre disuelto es sometido a una conversión 7 a una temperatura de 220 °C en la presencia de material que contiene sulfuro de fiepo 31 de acuerdo con la reacción principal (1) con el fin de obtener un producto de sulfuro de cobre, sulfato feposo y ácido sulfúrico. Esta solución de ácido sulfúrico y sulfato feposo también contiene las impurezas en el concentrado de sulfato de cobre lixiviado, tal como contenidos de arsénico, uranio, zinc, níquel y cobalto. El diagrama de flujo mostrado en la Figura 1 también describe el paso del residuo de flotación 8 obtenido a partir de la etapa de flotación 2 del mineral que contiene cobre al tratamiento hidrometalúrgico 9, en donde la lixiviación en la presencia de un reactivo que contiene oxígeno 11 es llevada a cabo en el residuo de flotación, seguida de la extracción y la desorción de la solución obtenida con ácido sulfúrico 10. Debido a que la solución 25 de sal feposa-oxígeno procedente de la conversión 7 que contiene impurezas puede ser ventajosamente guiada a este tratamiento hidrometalúrgico 9, este tratamiento 9 puede funcionar como una base para la recuperación o remoción de impurezas en materia prima que contiene cobre, tal como arsénico que entra en el desecho 28, y otros productos 30, tales como uranio, zinc, plomo, níquel y cobalto. Además, las soluciones de sulfato de cobre 26 y 27 que contienen ácido sulfúrico obtenido a partir de la lixiviación y la etapa de extracción del tratamiento hidrometalúrgico 9 también pueden ser alimentadas a la etapa de lixiviación 4 en adición a la etapa de conversión 7. El producto de sulfuro de cobre 12 obtenido en la conversión 7 usando sulfato de cobre y ácido sulfúrico es guiado de acuerdo con la invención a la remoción de materiales de ganga, tales como silicatos, por medio de flotación 13. El producto del sulfuro de cobre 14 obtenido a partir de la flotación 13 es llevado al horno de función ultra rápida 15 para la fabricación de cobre en bruto. El residuo de flotación 16 obtenido de la flotación 13, el cual contiene materiales de ganga, tales como silicatos, es regresado a la flotación original 2 del mineral 1 que contiene cobre. La materia prima 33 obtenida del horno de fundición ultra rápida 15 es guiado en estado fundido al horno 17 de ánodo y también para ser colado a partir de cobre en bruto depetido como ánodos adecuados para el refinamiento electrolítico 18 del cobre. La solución 19 de sulfato del cobre impuro que contiene ácido sulfúrico, obtenida a partir del refinamiento electrolítico 18, es recirculada de regreso a la lixiviación 4 del concentrado de sulfuro de cobre, mientras que los cátodos son formados a partir del cobre, y son usados como materia prima para el procesamiento adicional de cobre. El polvo 32 del horno de fundición ultra rápida puede ser regresado por ejemplo al tratamiento hidrometalúrgico 9, dentro del cual también se pueden alimentar otras materias primas que contienen cobre 34, si es necesario. La escoria 20 obtenida a partir del horno de fundición ultra rápida 15 es guiada a un horno eléctrico 21 y a una concentración de escoria, desde donde la fase 24 rica en cobre obtenida es regresada al horno de fundición 15 para ser re-fundida. Los gases de escape 22 del horno de fundición 15 son guiados a la planta de ácido sulfúrico 23, y el ácido sulfúrico procedente de ahí puede ser usado en la lixiviación 4 del concentrado de cobre.

Ejemplo Para probar el método de la invención, las cuatro pruebas mencionadas en las Tablas 1 y 2 fueron llevadas a cabo primero, en donde la conversión fue llevada a cabo en materiales que contienen minerales de cobre que contienen cobre, tales como la calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS ) y digenita (Cu2-xS), y minerales de ganga tales como silicatos y óxidos de fiepo, en la presencia de sulfuro que contienen fiepo, tales como por ejemplo pirita (FeS2) o arsenopirita (FeAsS). El contenido total de SÍO2 de los minerales de ganga en los materiales procesados fue de 5.2% en peso. En las pruebas 1-3, la solución de cobre fue llevada a la conversión directamente de la lixiviación del material que contiene cobre y parcialmente concentrada por medio de extracción líquido-líquido del cobre después de la lixiviación de vertedero. En la prueba 4, una prueba combinada de lixiviación y conversión fue llevada a cabo, en la cual el primer intervalo de 0-30 minutos fue la etapa de lixiviación y el intervalo de 30-60 minutos fue la etapa de conversión. Las etapas del proceso fueron monitoreadas y reguladas usando electrodos de mineral y de platino y, por ejemplo, los niveles de energía de los electros en la etapa de conversión fueron mantenidos entre +300 - +370mV vs. AgCl/Ag.

Tabla 1: Contenido de fiepo como una función de tiempo Tabla 2: Contenido de Cu como una función de tiempo De acuerdo con las Tablas 1 y 2 la temperatura de conversión en las pruebas 1 - 3 fue de 160 °C, 190 °C y 220 °C respectivamente, en tanto que en la prueba 4 tanto la temperatura de lixiviación como la temperatura de conversión fue de 220 °C. La Tabla 1 muestra el cambio en el contenido de fiepo en los sólidos durante la conversión como una función de tiempo y la Tabla 2 muestra el contenido de cobre de la solución como una función del tiempo. En las pruebas 1-3 el contenido de SiO2 de los sólidos permaneció casi constante, en tanto que en la prueba 4 el contenido de SÍO2 final fue casi duplicado. El método de acuerdo con la invención fue aplicado al residuo final de la prueba 3, el cual fue flotado para recuperar el sulfuro de cobre y los contenidos del metal precioso que aun se encontraban en el sedimento final. Los resultados de la flotación son proporcionados en las Figura 2 y 3. La Figura 2 muestra la dependencia del rendimiento de las fracciones de cobre y de SÍO2 y la Figura 3 muestra la proporción del contenido de las fracciones de SÍO2 y cobre. Los términos usados en las Figuras 2 y 3 significan lo siguiente: RC rough concéntrate (concentrado grueso), SC scavenger concéntrate (concentrado de bapedor), CC1 concentrado del primer ciclo y CC2 concentrado del segundo ciclo. La flotación fue llevada a cabo de forma que el material fue primero pre espumado, después se llevo a cabo el bapido en el concentrado grueso. De esta forma la flotación de repetición fue llevada a cabo en el concentrado resultante en dos etapas. En la Figura 2 la dependencia de rendimiento de las fracciones de SiO2 y cobre es descrita en una gráfica, en donde el eje x muestra el rendimiento de cobre (% en peso) y el eje de las y el rendimiento de SÍO2 (% en peso). En la Figura 2 el punto de inicio (alimentación) es aquel en donde el rendimiento de cada fracción es 100% en peso. La gráfica muestra que después de la concentración de grueso y la concentración de bapido el rendimiento de SÍO2 ha caído a aproximadamente 40% del punto de inicio, en tanto que el rendimiento de cobre es de aproximadamente 95% del punto de inicio. Después de dos repeticiones del ciclo de concentración (CC2) hay solo aproximadamente 10% del rendimiento original de SiO2, lo cual significa que aproximadamente 90% del contenido de SÍO2 ha sido removido. Por otra parte, hay aún aproximadamente 63% del contenido de cobre original. En la Figura 3 la dependencia del contenido de las fracciones de SÍO2 y cobre es descrita en una gráfica, en donde el eje de las x muestra el contenido de cobre (% en peso) y el eje de las y el contenido de SÍO2 (% en peso). En el punto de inicio de la flotación (alimentación) el contenido de SiO2 es de 5.2% en peso y el contenido de cobre de aproximadamente 61.7% en peso. Después de las dos repeticiones de la etapa de flotación el contenido de SÍO2 ha caído a un valor de 1.0 % en peso, en tanto que el contenido de cobre ha aumentado a un valor de 67.5% en peso.

Claims

Reivindicaciones 1. Un método para tratar materiales que contienen cobre, en el cual el material que contiene cobre es lixiviado y la conversión es llevada a cabo en el producto de lixiviación en la presencia del material que contiene sulfuro de fiepo con el fin de obtener sulfuro de cobre, caracterizado en que la separación de mineral de ganga es llevada a cabo en el sulfuro de cobre logrado en la conversión antes del procesamiento adicional de dicho sulfuro de cobre.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que la separación de los minerales de ganga es llevada a cabo por flotación.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado en que los componentes valiosos del sulfuro de cobre son flotados aparte de los minerales de ganga durante la separación del mineral de ganga.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado eim que los minerales de ganga son flotados aparte de los componentes valiosos del sulfuro de cobre durante la separación del mineral de ganga.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que la separación de los minerales de ganga es llevada a cabo en base a la diferencia en el peso específico.
6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que con el fin de mejorar la separación de los minerales de ganga, la conversión del sulfuro de cobre que precede a la remoción del mineral de ganga tiene lugar en un rango de temperatura de 170 a 260 °C.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado en que, con el fin de mejorar la separación de los minerales de ganga, la conversión del sulfuro de cobre que precede a la remoción de los minerales de ganga tiene lugar preferiblemente en un rango de temperatura de 200 a 220 °C.
8. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el producto de mineral de ganga obtenido de la separación del mineral de ganga es guiado a la lixiviación que precede a la conversión.
9. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 7, caracterizado en que el producto de mineral de ganga obtenido de la separación del mineral de ganga es guiado a la concentración del mineral que contiene cobre que precede a la conversión.
10. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 7, caracterizado en que el producto de mineral de ganga obtenido de la separación de mineral de ganga es guiado a un procesamiento adicional controlado electroquímicamente por medio de electrodos de mineral, tal como, por ejemplo, lixiviación o flotación.
11. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el producto del sulfuro de cobre obtenido de la separación del mineral de ganga es guiado a un horno de fundición para la fabricación de cobre en bruto.
12. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la medición del potencial electroquímico con electrodos de mineral es explotado en la separación de los minerales de ganga.
13. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado en que un método espectroscópico de copiente alternante es explotado en la separación de los minerales de ganga.
14. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la separación de haluros, tales como cloruro y/o fluoruro, es llevada a cabo en relación con la separación de agua del material de sulfuro de cobre obtenido en la conversión.