MX2008003602A - Proceso de lixiviacion y recuperacion de plata y oro con soluciones de tiosulfato amoniacales de cobre. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso mejorado para la lixiviación y recuperación de metales preciosos de materiales y minerales que los contengan, basado en el uso de soluciones de tiosulfato amoniacal de cobre con EDTA añadido y la electroseparación directa selectiva de ellos a partir de dichas soluciones. La solución remanente puede recircularse a la etapa de lixiviación, obteniendo desempeños similares a los producidos con soluciones frescas, implicando que la composición de la solución no se alteró de manera significativa durante el proceso de electroseparación. El proceso mejorado ofrece una eficiencia y rendimiento superiores en la recuperación de metales, a los procesos conocidos.

Description

PROCESO DE LIXIVIACIÓN Y RECUPERACIÓN DE PLATA Y ORO CON SOLUCIONES DE TIOSULFATO AMONIACALES DE COBRE CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención está relacionada con la industria minera y de tratamiento de minerales. Específicamente se relaciona con un proceso para disolver el oro y la plata de minerales y materiales que los contengan y la recuperación electrolítica de dichos metales en un mismo proceso, a partir de soluciones de tiosulfato amoniacal de cobre y utilizando ácido etilendiaminotetraacético (EDTA).

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la actualidad el beneficio de minerales de plata y oro depende fundamentalmente de la forma en que se encuentren estos minerales en la materia prima, utilizándose para su recuperación alguna de varias técnicas tales como la flotación, la amalgamación, o bien, la lixiviación. En esta última, la naturaleza de las sustancias empleadas en el baño juega un papel de gran importancia en la eficiencia del proceso de recuperación y en el impacto ecológico del proceso.

La técnica de lixiviación más utilizada, la cianuración, produce altos rendimientos en la mayoría de los casos, sin embargo, tiene el problema de producir residuos tóxicos y rendir baja eficiencia cuando la materia de partida es del tipo de minerales refractarios (aquellos que contienen material orgánico, arsénico ó manganeso) ó bien con elevados contenidos de sulfuros de metales base. El uso de tiosulfato amoniacal de cobre resulta mucho menos tóxico que las soluciones de cianuro.

Uno de los grandes obstáculos a la industrialización del proceso de tiosulfato para extraer plata y oro es la inestabilidad del mismo tiosulfato. En la presencia del ion cúprico, el tiosulfato se oxida irreversiblemente a una especie que no es activa para complejar el oro y la plata. Se ha intentado sustituir el ion cúprico por otros sistemas oxidantes/complejante, como FeEDTA con tiourea, como se describe en la sollicitud de patente de los Estados Unidos 2007/0266827A1 (Zhang et al, 2007), pero los oxidantes son difíciles de regenerar y no se ha demostrado su aplicabilidad para lixiviar las fases mineralógicas de la plata. El problema de la agresi-vidad del ion cúprico ha sido resuelto en buena medida mediante la adición de agentes complejante débiles ó fuertes, tales como amoniaco (cfr Aylmore, M. G., 2001. Treatment of a refractory gold — copper sulfide concéntrate by copper ammoniacal thiosulfate leaching. Min. Eng., 14, 615-637) y, más recientemente, el ácido etilendiaminotetraacético (EDTA, por sus siglas en inglés) ó sus sales, a las soluciones que complejan el ion cúprico, estabilizándolo para que no reaccione con el tiosulfato, como se describe en la solicitud de patente Mexicana PA/a/2001/013061 (Lapidus-Lavine et al., 2001 ).

Otro impedimento relacionado al uso de tiosulfato, es el método empleado para recuperar los metales preciosos de las soluciones lixiviantes, como por ejemplo, la cementación, la cual resulta en una reducción del ion cúprico, limitando la posibilidad de reciclar la solución resultante (pobre) a la etapa de lixiviación. Para minimizar dicho efecto, se puede considerar la separación electroquímica directa y selectiva como una alternativa posible a la cementación. Sin embargo, un inconveniente de esta técnica es su baja eficiencia, considerando que los metales preciosos se encuentran en bajas concentraciones. El problema es aún más grave en estas soluciones de tiosulfato debido a que las altas concentraciones de cobre pueden afectar seriamente la selectividad de la depositación metálica.

Un intento para solucionar esta dificultad se describe en la solicitud de patente de los Estados Unidos 2003/0051581 A1 , (Zhang et al., 2003) al separar y/o concentrar los metales preciosos mediante métodos que utilizan etapas adicionales, como su adsorción en resinas de intercambio iónico y posterior despojo. Sin embargo, di-chas etapas complican innecesariamente el proceso y, generalmen- te son poco selectivas, removiendo cantidades elevadas de cobre de la solución, lo cual reduce la capacidad lixiviante de la misma.

OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN En vista de los problemas y limitantes encontrados en los procesos de purificación actuales, es un objetivo de la presente invención, proveer de un proceso para la recuperación de oro y plata, con una mayor eficiencia de recuperación de los metales a partir de minerales y materiales que los contengan, en relación a la mostrada por los procesos convencionales.

Es otro objetivo de la presente invención, que en el proceso el in-cremento de eficiencia en la recuperación de metales se realice mediante la reducción selectiva de sus iones contenidos en soluciones lixiviantes de tiosulfato amoniacal de cobre.

Es otro objetivo de la presente invención, que en el proceso para la recuperación de oro y plata se mantenga la capacidad lixiviante de las soluciones de tiosulfato después de la recuperación de los metales preciosos.

Es aún otro objetivo de la presente invención, proveer de un pro-ceso para la recuperación de oro y plata por medio del empleo de soluciones lixiviantes de tiosulfato amoniacal de cobre en el cual la recuperación se realice por medio de una técnica electroquímica de separación posterior a la lixiviación.

Un objetivo adicional de la presente invención es que en el proceso de recuperación de oro y plata mediante lixiviado con soluciones de tiosulfato amoniacal de cobre, el oro y plata se reduzcan a su estado metálico.

Otro objetivo consiste en recuperar el oro y la plata en su estado metálico, una vez extraídos del mineral ó material, de tal manera que se utilice la energía eléctrica de manera óptima.

Otros objetivos y ventajas de la presente invención podrán ser aparentes a partir del estudio de la siguiente descripción y los dibujos que se acompañan con fines exclusivamente ilustrativos y no limitativos.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a solucionar los inconvenientes de inestabilidad del tiosulfato de una solución lixiviante en presencia del ion cúprico en el proceso de recuperación de los valores metá-lieos a partir de minerales que los contengan, proporcionando una mejora en la disolución de lixiviación de plata y oro a partir de minerales u otros materiales que la contengan usando soluciones de tiosulfato, caracterizada dicha mejora por el empleo de soluciones de tiosulfato amoniacal de cobre con EDTA, añadido en una pro-porción de 0.1 a 1 veces el peso del ion cúprico originalmente en la solución, para lixiviar los metales preciosos de los minerales y materiales que los contengan, y la electro-deposición directa del oro y de la plata a partir de dicha disolución; para esto, la celda electroquímica se compone de compartimientos anódicos y catódi-eos, separados por una membrana, en cuya sección catódica se reducen los metales y se recuperan en forma metálica.

Para comprender mejor las características de la invención, se acompaña a la presente descripción, como parte integrante de la misma, dibujos con carácter ilustrativo más no limitativo, mismos que se describen a continuación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 ¡lustra el diagrama de bloques del proceso objeto de la presente solicitud.

La Figura 2a muestran un representación esquemática de la celda electroquímica empleada en el proceso de la presente invención.

La Figura 2b es un diagrama esquemático del sistema de electro-depósito, que se emplea en el proceso de la presente invención.

La Figura 3 es una representación esquemática de un sistema de recirculación de la solución lixiviante empleado en el ejemplo de aplicación.

La Figura 4 es una representación esquemática mediante diagrama de bloques, de un ejemplo de aplicación de la presente invención.

La Figura 5 es una gráfica donde se ilustran los resultados de extracciones de plata en las etapas de lixiviación del ejemplo.

La Figura 6 es una gráfica que ilustra el cambio de concentracio-nes de iones en la etapa de electro-separación del ejemplo.

La Figura 7 es una gráfica que ilustra las concentraciones de plata recuperada del ejemplo.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN El proceso objeto de la presente solicitud se lleva a cabo de la manera ilustrada esquemáticamente en la Figura 1: una solución de t ¡o sulfato amoniacal de cobre con EDTA (110) se alimenta al reactor de lixiviación (100), • la solución (110) se mezcla con una corriente de mineral ó materiales, ricos en valores metálicos (120), durante un periodo suficiente para la disolución de oro y plata, entre 6 y 72 horas, · una vez terminada la lixiviación, la mezcla de solución (130) rica en metales preciosos y el residuo mineral (ganga) se alimenta a una etapa de separación líquido-sólido [L/S] (200). • el residuo sólido (140) se desecha de manera convencional, por ejemplo mediante presa de jales, · la solución rica en metales (150) se alimenta al compartimiento catódico (310) de una celda electrolítica (300), donde los metales preciosos o valores son reducidos y electrodepositados, • periódicamente se remueve el cátodo (320) de la celda (300) para recuperar los valores, raspándolos de su superficie, · de la corriente de salida (170) se purga de 0 al 30 % (180) para retirar impurezas, tales como plomo y hierro, entre otros, ahora con bajo contenido de metales preciosos, • finalmente se agregan los reactivos (190) necesarios para restablecer las concentraciones a las concentraciones iniciales (110), pincipalmente para compensar las pérdidas debidas a la purga, la ligera degradación del tiosulfato en el proceso y la evaporación de amoniaco.

Cuando se remueven selectivamente los metales preciosos por electrólisis, la solución pobre conserva su capacidad oxidativa y puede reciclarse a la etapa de lixiviación.

Para implementar un proceso óptimo de separación electroquímica directa acoplado a la lixiviación, es necesario emplear un reactor electroquímico con características específicas, tal que minimice el consumo de energía y al mismo tiempo maximice la eficiencia de corriente para el depósito de oro y plata.

Una de las configuraciones preferidas que ha mostrado resultados excelentes en el electrodepósito a partir de soluciones diluidas, utiliza un electrodo de cilindro rotatorio, RCE, por sus siglas en inglés (Low, C.T., Ponce de León, C. y Walsh F.C., 2005, The Ro-tating Cylinder Electrode (RCE) and its Application to the Electro-deposition of Metals. Australian Journal of Chemistry, 58, 246-262.; Walsh, F.C. y Pletcher, D., 1990, Industrial Electrochemistry, Chapman Hall, London).

El reactor de cilindro rotatorio (RCR) (500) ilustrado en las Figuras 2a y 2b, que se ha empleado para el desarrollo del ejemplo ilustra-tivo que sigue, utiliza, como el electrodo de trabajo, un cilindro de titanio (510), que tiene un área superficial de aproximadamente 90 cm2 y un arreglo de seis placas de acero inoxidable (520), cada una tiene un área de 25 cm2, como electrodo auxiliar. En las Figuras, los elementos (530) son el electrodo de referencia y la alimen-tación y salida de la solución de tiosulfato del compartimiento ca- tódico se denotan por (550) y (560), respectivamente. La velocidad de rotación del cilindro, preferentemente entre 50 y 300 revoluciones por minuto, se controla con un agitador mecánico M (570). Los compartimientos anódico y catódico se separan mediante una mem-brana reforzada (540) lonac® MA-7500. En el compartimiento anódico se puede emplear cualquier anolito, tal como una solución de 0.1 a 2 mol/L Na2S04, que facilita la oxidación del agua. Se aplica una corriente de tal forma que se mantenga el potencial del cátodo entre -135 y -400 mV vs NHE, el intervalo de la depósito selectivo de plata y oro.

Para una mejor comprensión del invento, se anexa el siguiente ejemplo de la recuperación de plata a partir de una solución rica (después de lixiviar), en donde con fines ilustrativos se colocó al reactor en un sistema de recirculación (600) ilustrado de manera esquemática en la Figura 3, donde (610) es el depósito de la solución de tiosulfato, (620) es una bomba, (630) es el reactor de cilindro rotatorio y (640) representa un punto de muestreo. Después de cada etapa de lixiviación, la solución resultante se filtra para separar los sólidos (650) de la solución rica en metales, la que se alimenta al reactor (630). Al inicio de cada lote de prueba se alimenta la materia prima (660) al taque de lixiviación (610). La solución de tiosulfato se mantiene en recirculación mediante una bomba de tipo peristáltico (620) y se toman muestras líquidas del de-pósito de solución (640).

Ejemplo 5 En la Figura 4 se muestra el esquema experimental mediante una serie de bloques, donde las referencias numéricas se interpretan como sigue: (710) solución lixiviante fresca de tiosulfato amoniacal de cobre (701) concentrado mineral (712) primera etapa de lixiviación (713) separación sólido/liquido (filtración) (714) desecho del residuo de la lixiviación (715) primera etapa de electroseparación , con periodo de 15 circuito abierto (720) concentrado mineral (materia prima) (721) segunda etapa de lixiviación (722) separación sólido/liquido (filtración) (723) desecho del residuo de la lixiviación (2(24) segunda etapa de electroseparación (730) concentrado mineral (materia prima) (731) tercera etapa de lixiviación Se realizó una lixiviación con la fracción de -100 + 200 mallas de concentrado de sulfuros con la siguiente composición: Tabla 1. Composición del concentrado mineral empleado como ma teria prima del ejemplo En la primera etapa de lixiviación (712), se empleó una solución fresca (710) con la siguiente composición: Tabla 2. Composición de la solución lixiviante de tiosulfato amoniacal de cobre Se lixivió con agitación el concentrado durante 22 horas, después de las cuales se disolvió el 77% de la plata. Se filtró (713) la solución resultante para eliminar todos los sólidos, que fueron desechados (714).

Se introdujo la solución rica al sistema de electroseparación (715), mostrado en la Figura 2a. El anolito fue una solución de 0.2 mol/L de Na2S04. En esta primera electroseparación, se mantuvo constante el potencial en -285 mV versus Hg20/Hg electrodo de refe-rencia (Hg2O/Hg/1.0 mol/L KOH, -115 mV vs NHE), durante los primeros 45 minutos, después de los cuales se dejó abierto el circuito para monitorear el cambio en la concentración debido al proceso de redisolución del depósito previamente formado. Inmediatamente después, se reaplicó el potencial (-285 mV) hasta completar tres horas.

Una vez electrodepositada la plata, se contactó (721) la misma solución con un lote fresco de concentrado (720) durante 10 horas. Después de filtrar (722) (los sólidos (723) se desechan), se some-tió la solución a una electroseparación (724), esta vez de forma continua, a -285 mV durante tres horas (724).

Finalmente, se utilizó la misma solución para una tercera lixiviación (731 ) con un lote fresco de concentrado (730) durante 22 horas.

Antes de ambas electroseparaciones (715), (724), se pulió el cátodo cilindrico de titanio con papel abrasivo de 400 granos por pulgada. Durante cada lixiviación (712), (721 ), (731 ) y electrosepara-ción (715), (724), se determinaron los cambios en las concentra- ciones de plata, cobre, hierro, plomo y zinc mediante espectrometría de absorción atómica.

En la Figura 5, se muestran de manera gráfica los resultados de las mediciones de las extracciones de plata para las tres lixiviaciones, donde los puntos correspondientes se señalan como: ¦ Lixiviación 1, • Lixiviación 2, A Lixiviación 3 La plata y el plomo (no ilustrado) presentan velocidades similares, alcanzando concentraciones de casi 200 ppm, debido a que ambos metales se complejan fuertemente con el tiosulfato y el EDTA. Sin embargo, el hierro y el zinc (no ilustrados), cuyos complejos son más débiles, permanecen por debajo de los 15 ppm durante el tiempo de la lixiviación.

Durante la electroseparación 2, el cambio en las concentraciones normalizadas de plomo y cobre fueron despreciables, como se muestra en la Figura 6 por las lineas (o) y (A ), igual que en la primera electrólisis. En contraste, la concentración normalizada de plata, línea ¦, muestra un descenso suave y continuo. Un resultado similar se obtiene cuando la materia prima es una solución preparada en el laboratorio, como se ilustra por la línea 0 para plata en la misma figura 6.

Los análisis químicos de los depósitos obtenidos de las electrose-paraciones 1 y 2 muestran que la plata representa más del 90% en peso de los depósitos, mientras que el cobre y el plomo contribu-yen con alrededor del 4.3%; los porcentajes de hierro y zinc son menores del 1%. Las composiciones de los depósitos son consistentes con la eficiencia de corriente lograda para la plata, mostrada para la electroseparación 2 en la Figura 7; la eficiencia alcanzó aproximadamente el 100% después de los primeros 20 minutos y descendió lentamente hasta 65%, aún con concentraciones de plata menores de 40 ppm.

Tanto la proporción menor de impurezas en el depósito de plata como en las elevados valores de eficiencia logrados, confirman que la presencia de otros iones metálicos en la solución, no afecta significativamente la separación selectiva de plata. En experimentos similares se comprobó que el proceso es igualmente efectivo para el oro y para mezclas de ambos metales preciosos.

Se ha descrito con suficiencia la invención de tal forma que una persona con conocimientos en el campo técnico puede reproducirlo y obtener los resultados mencionados en la presente. Será evidente que cualquier persona competente en el campo de la presente invención es capaz de hacer modificaciones no descritos en la pre-senté, sin embargo, si la aplicación de dichas modificaciones, uti- lizando cualquier material o en el proceso de manufactura del mismo, requiere alguna parte del proceso mencionado en las siguientes reivindicaciones, el material y el proceso deben considerarse incluidos dentro del alcance de la invención descrita con grado de habilitación, en la presente solicitud.

Claims (10)

R E I V I N D I C A C I O N E S Habiendo descrito el invento, se considera como una novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones.

1. Un proceso para la recuperación de oro y plata a partir de materiales y minerales que los contienen, mediante lixiviación con soluciones de tiosulfato amoniacal de cobre, donde a. el material rico en metales preciosos, se pone en contacto con dicha solución de tiosulfato amoniacal de cobre, b. se realiza la lixiviación de los metales en dicha disolución, c. una vez concluido el tiempo de lixiviación, se separa la solución rica, del residuo sólido, d. la solución se somete a un proceso de separación de los metales caracterizado dicho proceso porque la solución lixiviante de tiosulfato amoniacal de cobre está adicionada con ácido etilendiamin-tetraacético (EDTA) y porque para la separación de los metales de la solución rica producto de la lixiviación, se emplea una celda electrolítica que permite su reducción selectiva, sin afectar las propiedades lixiviantes de la solución resultante, que es reciclada a la etapa de lixiviación del proceso.

2. Proceso para la recuperación de oro y plata mediante lixiviación con soluciones de tiosulfato amoniacal de cobre, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la solución contiene entre 0.01 y 0.5 mol/L de tiosulfato, en cualquiera de sus sa-les solubles, entre 0.1 y 1 mol/L de amoniaco, entre 0.02 y 0.1 mol/L de sulfato cúprico con EDTA en la proporción de 0.1 a 1 veces los mol/L del peso del ión cúprico en la solución.

3. Proceso para la recuperación de oro y plata mediante lixivíación con soluciones de tiosulfato amoniacal de cobre, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el pH en la solución lixiviante está en el orden de entre 8.5 y 10.5.

4. Un proceso para la recuperación de oro y plata mediante lixi-viación con soluciones de tiosulfato amoniacal de cobre, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el sólido lixiviado puede ser un mineral, concentrado u otro material que contenga oro y/o plata en sus diferentes fases.

5. Un proceso para la recuperación de oro y plata mediante lixiviación con soluciones de tiosulfato amoniacal de cobre, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la lixiviación se lleva a cabo a temperaturas entre 2 y 50°C, en un recipiente o una pila, con ó sin agitación durante un tiempo de entre 6 y 72 horas.

6. Un proceso para la recuperación de oro y plata mediante lixiviación con soluciones de tiosulfato amoniacal de cobre, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la solución rica en metales se alimenta a la sección catódica de la celda elec-trolítica que tiene compartimientos anódicos y catódicos separados por una membrana.

7. Un proceso para la recuperación de oro y plata mediante lixiviación con soluciones de tiosulfato amoniacal de cobre, de con-formidad con la reivindicación 6, caracterizado porque los metales recuperados son depositados en la superficie del cátodo.

8. Un proceso para la recuperación de oro y plata mediante lixiviación con soluciones de tiosulfato amoniacal de cobre, de con-formidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el cátodo se remueve periódicamente para la recuperación de los metales depositados mediante acción mecánica tal como por raspado de su superficie.

9. Un proceso para la recuperación de oro y plata mediante lixiviación con soluciones de tiosulfato amoniacal de cobre, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se realiza una purga de entre el 0 y 30% de la solución lixiviante resultante de la electrodepositación , para remover impurezas del circuito.

10. Un proceso para la recuperación de oro y plata mediante lixiviación con soluciones de tiosulfato amoniacal de cobre, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque antes de alimentar la corriente de solución lixiviante recirculada a la etapa de lixiviación, se agregan los reactivos necesarios para restablecer las concentraciones a las concentraciones iniciales, para compensar las pérdidas debidas a la purga, la ligera degradación del tiosulfato y la evaporación de amoniaco en el proceso. R E S U M E La presente invención se refiere a un proceso mejorado para la lixiviación y recuperación de metales preciosos de materiales y mi-nerales que los contengan, basado en el uso de soluciones de tio-sulfato amoniacal de cobre con EDTA añadido y la electroseparacion directa selectiva de ellos a partir de dichas soluciones. La solución remanente puede recircularse a la etapa de lixiviación, obteniendo desempeños similares a los producidos coj soluciones frescas, implicando que la composición de la solución no se alteró de manera significativa durante el proceso de electroseparacion. El proceso mejorado ofrece una eficiencia y rendimiento superiores en la recuperación de metales, a los procesos conocidos.