MXPA00012343A - Tratamiento de minerales de sulfuro de metales calcinados y ferritas mediante lixiviacion con acido peroxisulfurico. - Google Patents

Abstract

Un proceso para el tratamiento de un mineral de sulfuro de metal calcinado, para la separacion de metales del mismo. El proceso comprende lixiviar el mineral calcinado con oxido peroxisulfurico, opcionalmente en la presencia de cloro, y separar una solucion conteniendo metales. El proceso es particularmente util para separar cobre y cinc de minerales de azufre de esos metales, en particular cuando el mineral ha sido sometido a una calcinacion completa o a una calcinacion por sulfatacion y el mineral calcinado contiene entonces ferritas metalicas, las cuales requieren de otra manera altas concentraciones de acido y altas temperaturas de lixiviacion para recuperar metal de las mismas.

Description

TRATAM I E NTO DE M I N ERALES DE S U LF U RO DE M ETALES CALCINADOS Y FERRITAS M EDIANTE LIXIVIACIÓ N CON AC I DO PEROXISU LFU RICO La presente invención se refiere a un proceso para el tratamiento de minerales de sulfuro de metal calcinado, y especialmente a un proceso para el tratam iento de minerales calcinados conteniendo su lfuros de cobre y cinc para la separación de cobre, cinc y otros valores metálicos de los mismos. La presente invención también se refiere a un proceso para el tratamiento de ferritas (como se define en la presente) en minerales de sulfuro de metal calcinado y de otras fuentes para separación de metales (valores metálicos) de las mismas. Los métodos industriales actuales para la separación de metales de base y metales preciosos de sulfuros de metal, generalmente emplean fundición. Sin em bargo, los fundidores de sulfuro de metal son una fuente mayor de contaminación industrial y de seria preocupación ambiental. Tales preocupaciones han conducido a la clausura de proyectos de desarrollo de metales de base que dependen de técnicas de fundición para la recuperación de metales de base y metales preciosos. La extracción y refinación de metales de base de minerales de azufre pueden realizarse mediante fundición, un proceso pirometalúrgico, el cual usualmente es seguido por extracción electrolítica de metal y refinación de metal. Los sulfuros de metal de base generalmente se tuestan, es decir, se calcinan en aire, para producir un óxido metálico que es fundido para producir metal crudo, por ejemplo, n íquel de burbuja. El metal crudo es re-fundido subsecuentemente , y vaciado en ánodos que se usan como material de alimentación para procesos de extracción electrol ítica de metal . Los metales preciosos y raros , por ejem plo, selenio y telerio, no se disuelven en el electrolito q ue se usa y caen al fondo de la celda de electrolito como fango m inera l de ánodo. El fango mineral puede ser digerido con ácido sulfúrico para remover los metales de base residuales. El licor obtenido es adicionado entonces a una etapa para la recuperación de metales de base secundarios. El arsénico usualmente permanece en el electrolito y provoca problemas ambientales en el estado acuoso. El fango mineral residual se funde para producir una barra de metal precioso (dorado) , el cual puede contener un residuo de metales de base más antimonio, bism uto, telerio y algunos metales de tierras raras. La barra dorada usualmente contiene entre 1 0-50 porciento en peso de oro, y usualmente es embarcada a la mina para extracción de oro y refinación . La refinación de tales barras doradas, usualmente es costosa usando, por ejemplo, los procesos de cloruro y cianuración que se usan en muchas refinerías de metales preciosos para la separación de metales del oro. Am bos procesos tienden a ser •ambientalmente m uy peligrosos, debido al desecho que es emitido. En otros procesos, puede recuperarse el cinc mediante calcinado, lixiviación y extracción electrol ítica. El plomo, que frecuentemente está asociado con el cinc, se procesa mediante oxidación de sulfuro de plomo a óxido, el cual es reducido entonces a plomo metálico. El material resultante es calentado y se elimina el cobre impuro en la forma de escoria de cobre de la parte superior del material calentado. Además de cinc se produce plata ¡ntermetálica insoluble. La plata , oro y otros metales preciosos usualmente son recuperados por licuación dorada , es decir, la adición de bórax o cloruro como materiales de fluidif icación seguido por destilación a vacío y tratamiento de copela (oxígeno) para obtener los dorados Tal proceso puede ser referido como un proceso pirometalúrgico y de copelación . En la refinación de plomo, la adición de calcio o magnesio (metales alcalino tórreos) usualmente resulta en la formación de u n compuesto intermetálico con bism uto y escoria de oxidación conten iendo arsénico o antimonio. Tal proceso también involucra procedimientos pirometalúrgicos. Un proceso para la recuperación de, en particular, cobre y cinc de minerales de sulfuro de metal q ue no involucra la fundición de los minerales sería útil, especialmente para eliminar los peligros ambientales resultantes asociados con la fundición y otros procesos. Muchos minterales contienen cantidades significativas de hierro. En procesos que involucran la aplicación de calor, especialmente bajo condiciones oxidantes , se forman óxidos múltiples complejos de óxido férrico, los cuales pueden ser referidos como ferritas y ferratos; como se usa en la presente, todos los óxidos múltiples complejos de óxido férrico son referidos como ferritas, siendo referidos complejos o compuestos adicionales con otros metales como ferritas metálicas. En particular, los procesos q ue involucran el calcinado de sulfatación o completa, seguidos por tratamiento con ácido sulfúrico para recuperar, por ejemplo, cinc, como sulfatos solubles, generalmente resultan en fallas para recuperar valores metálicos de ferritas en la ausencia de cond iciones de lixiviación severas subsecuentes adicionales con altas concentraciones de ácido y temperatura elevada . Por ejemplo, la lixiviación de ácido débil normal para recuperar valores de cinc a partir de óxido de cinc formado durante la calcinación , no recupera va lores de cinc de ferritas de cinc. Los últimos valores de cinc deben ser recuperados bajo condiciones de lixiviación más severas, con concentración de ácido más alta y mayores temperaturas. Sin embargo, bajo las condiciones de lixiviación severas, los va lores de h ierro no solo son recuperados de ferrita de cinc, sino también de otros óxidos de hierro en el mineral calcinado. En consecuencia, las soluciones conteniendo cinc contienen mayores concentraciones de hierro, lo cua l afecta pasos subsecuentes para recuperar cinc y otros valores metál icos disueltos. Además, las concentraciones de ácido más altas deben ser neutralizadas, requiriendo por el lo el uso de mayores cantidades de cal u otras bases , lo cual afecta los pasos para recuperar valores metálicos de restos y en otros procesos corriente abajo. Se usan varias ferritas en las industrias de cerámica y electrónica, por ejemplo, las así llamadas ferritas cerámicas y se requieren métodos para reciclado de metales de las mismas. GB 1 594 851 describe el uso de ácido sulfúrico conteniendo ácido peroxisulfúrico en la extracción de minerales de sulfuro de cinc no calcinados. EP 0 039 837 describe la remoción selectiva de hierro a partir de una solución de lixiviación de sulfato mediante la adición de ácido peroxisulfúrico a la solución de lixiviación para oxidar iones férricos. US 4 452 706 describe la oxidación de hierro y arsén ico en una solución de lixiviación a iones férricos y arsénicos usando ácido peroxisulfúrico. Se requieren procesos con el potencial para la recuperación de valores metálicos a partir de m inerales de sulfuro en una manera más eficiente, con menos impacto ambiental potencial, y para la recu peración de valores de metal de ferritas y el uso potencial de tales ferritas Tal proceso ha sido encontrado ahora. De acuerdo con esto, un aspecto de la presente invención proporciona un proceso para el tratamiento de una ferrita para la separación de metales a partir de la misma, que comprende: (a) lixiviar dicha ferrita con ácido peroxisulfúrico; y (b) separar una solución conteniendo metales de la misma. Otro aspecto de la presente ¡nvención proporciona un proceso para el tratamiento de un mineral de sulfuro de metal calcinado, para la separación de metales del mismo, que comprende: (a) lixiviar dicho mineral calcinado con ácido peroxisulfúrico ; y (b) separar una solución conteniendo metales del mismo. En modalidades preferidas de los procesos de la presente invención, el mineral ha sido sometido a calcinación completa o a una calcinación de sulfatación . En modalidades adicionales, el mineral calcinado contiene ferrita. En otra modalidad, una ferrita es adicionada al m ineral, antes o después de la calcinación . En una modalidad adicional, se obtiene una solución que contiene cobre y cinc.

En otra modalidad , la ferrita está siendo recuperada de ferritas cerámicas o de la industria electrónica . En modal idades particularmente preferidas de los procesos de la invención, la lixiviación o tratamiento es realizado con ácido peroxisulfúrico (ácido de Caro) en la presencia de cloro gaseoso. En un aspecto, la presente invención se refiere a un proceso para el tratamiento de minerales de sulfuro de metal , y en particular a un proceso para el tratamiento de minerales de su lfuro de metal q ue contienen proporciones substanciales de sulfuros de cobre y cinc. Se entiende que los m inerales también probablemente contendrán sulfuros de hierro, y tam bién pueden contener al menos cantidades menores de una gran variedad de otros compuestos metálicos , especialmente en la forma de sulfuros. Por ejemplo, el mineral podría contener aluminio , arsénico, bismuto, bario, calcio, cadmio, potasio, magnesio, manganeso, sodio, níquel , fósforo, plomo, titanio, telurio y vanadio, as í como otros metales. Muchos de tales m inerales también contienen oro. El proceso de lixiviación es operable en mineral o concentrado de mineral formado a partir de un minera l , el cual ha sido sometido previamente a un proceso de calcinación . El mineral o concentrado calcinado debería estar en una forma particulada, especialmente partículas de un tamaño adecuado para usarse en un proceso de lecho fluidizado, horno rotatorio o turbado para tratamiento de masas turbu lentas de material, como es sabido. Así, el mineral o concentrado puede haber sido sometido a un proceso de molienda.

Los métodos para calcinar minerales son conocid os . En un método, conocido como calcinación completa, el m ineral particu lado es calcinado en la presencia de aire, estando presente suficiente aire para la oxidación del sulfuro al óxido correspond iente y la formación de d ióxido de azufre. Se cree q ue la buena circulación de aire a través del particulado durante el proceso de calcinación es importante, tanto para facilitar la calcinación del sulfuro al óxido como para prevenir la formación de manchas calientes locales dentro del mineral durante el proceso de ca lcinación . Pueden usarse un lecho fluidízado u otras técnicas para la calci nación del m ineral como es sabido. La calcinación del mineral es conducida a una temperatura para efectuar la oxidación del sulfuro de metal al óxido de metal correspondiente, particularmente sulfuro de cobre y sulfuro de cinc a los óxidos correspondientes, sin aglomeración del particulado. Se sabe que los óxidos se forman a temperaturas de calcinación relativamente bajas, por ejemplo , 700°C o mayores, pero que la ferrita también se forma , si está presente hierro como es normalmente el caso, a temperaturas similares. As í, las ferritas normalmente estarán presentes en mineral calcinado, aún en aquellos casos donde se toman pasos para intentar reducir la formación de ferritas. Como una alternativa a la calcinación completa del mineral en la presencia de aire, puede introducirse dióxido de azufre en la cámara de calcinación para provocar la formación de sulfatos de metal durante el proceso de calcinación . Los sulfatos de metal son solubles en agua y, por lo tanto, el material de calcinación debería requirir menor cantidad de ácido con el fin de solubilizar especies de metal, es decir, solubil izar óxidos de metal , durante el paso de lixiviación . El uso de calcinación por sulfatación resultará en una temperatura de operación menor que la requerida para una calcinación por oxidación. La calcinación puede ser realizada en la presencia tanto de oxígeno como dióxido de azufre, tal como una mezcla de gases, resultará en la conversión de óxidos de metal al sulfato correspondiente por reacción con trióxido de azufre, y la conversión de sulfuros de metal a los sulfatos de metal correspondientes mediante la reacción con oxígeno. La primera reacción tiende a ser endotérmica y la segunda reacción exotérmica, permitiendo con ello el control de la temperatura en el proceso. Tanto la calcinación completa como la calcinación por sulfatación son conocidas per se, y no son parte del proceso de la presente invención.

La presente invención puede ser aplicada a un m ineral calcinado de ambos procesos, pero en apariencia, también se aplica a com binaciones de calcinación y lixiviación como se describen en la presente. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, el mineral calcinado es sometido a lixiviación con ácido peroxisulfúrico. El ácido de Caro es ácido peroxisulfúrico, también conocido como ácido persulfúrico, el cual tiene la fórm ula H2SO5 o HOS02OOH . Tal ácido es tanto altamente ácido como un agente oxidante fuerte. En modalidades de la presente invención , la lixiviación es realizada en pasos múltiples, estando relativamente diluida la concentración de ácido en el primer paso comparada con la concentración en un paso subsecuente.

El proceso proporciona una solución de lixiviación , la cual es una solución de metales lixiviados. Los meta les están en una forma soluble , la cual normalmente estaría en la forma de un sulfato del metal . El ácido peroxisulfúrico es convertido a ácido sulfúrico durante el proceso de lixiviación , y muchos sulfatos de metal especialmente aq uéllos de cobre y cinc, son solubles en la solución. Las soluciones de lixiviación pueden ser dilu idas , si es necesario o deseable, y entonces son tratadas para recuperación de valores metálicos en las mismas. En particular, las soluciones de lixiviación son tratadas para recuperación de cobre y cinc. Las técnicas para la recuperación de cobre y cinc de soluciones acidas, especialmente soluciones de ácido sulfúrico, son conocidas. Se anticipará que las soluciones de lixiviación contendrán concentraciones relativamente altas de uno o más meta les , y que tales metales normalmente serían los primeros en ser recuperados de la solución de lixiviación . La solución de lixiviación subsecuentemente restante, normalmente sería tratada entonces de manera adicional para la recuperación de otros valores metálicos. Las técn icas para la recuperación de esos otros valores metálicos de tales soluciones son conocidas. En el proceso de calcinación, la presencia tanto de hierro como de cinc en un mineral de sulfuro metálico, conduce a la formación de compuestos de ferrita de cinc hierro, los cuales generalmente son resistentes a condiciones de lixiviación de ácido débil . También se conocen otras ferritas. Sin embargo, las ferritas son lixiviables en el proceso de la presente i nvención En modal idades particulares de la invención , pueden adicionarse ferptas a mineral calcinado o tratado por separado, de acuerdo con la invención Las ferptas son óxidos múltiples de óxido férrico con otro óxido Una variedad de técnicas son conocidas para la formación de ferptas, incluyendo calentamiento de óxidos de metales con óxido férrico Esto ocurre de manera natural en la calcinación de minerales, ya que la calcinación tiende a formar óxidos de metales, por ejemplo , los sulfuros de metal son convertidos a los óxidos correspondientes Muchos minerales contienen cantidades significativas de hierro, los cuales tienden a ser convertidos a óxido de h ierro, especialmente óxido férrico , durante la calcinación As í, las ferptas tienden a estar formadas durante la calcinación aún bajo condiciones de temperatura controlada Como se nota antes, las temperaturas usadas en la calcinación son sim ilares a aquél las para la formación de ferptas Se conocen otras fuentes de ferptas Por ejemplo, ferptas cerámicas son obtenidas mediante sintepzado o cocción de mezclas de los óxidos Las ferptas se usan en rectificadores, cintas de registro, magnetos permanentes, semiconductores, materiales aislantes y dieléctricos, por ejemplo, en computadoras, televisión , radio , radar y otras industrias, especialmente industrias electrónicas En el tratamiento de ferptas con ácido de Caro, se cree que el hierro es convertido a estados de oxidación mayores, tales como, el estado Fe6+, en el cual es u n agente oxidante fuerte En particular, se cree que oxida ferptas para efectuar la separación del valor metálico del hierro, facilitando con ello la recuperación del valor metálico. Aunque se cree que la formación y uso de Fe+6 es importante en la lixiviación de ferritas de una variedad de fuentes, se cree que es particularmente así en la lixiviación de valores metálicos de minerales de sulfuro calcinados. En modalidades preferidas de la invención, se realiza la lixiviación o tratamiento usando tanto ácido de Caro como cloro gaseoso. Como se ejemplifica en la presente, el uso de combinaciones de ácido de Caro y cloro puede proporcionar mejoras adicionales en el grado de extracción. Los óxidos de arsénico tienden a evaporarse y a ser removidos de la cámara de calcinación. Se cree que es ventajoso remover el arsénicos durante la calcinación y prevenir que el arsénico entre a la fase acuosa durante el paso de lixiviación. Existe una dificultad para controlar la presencia de arsénico en soluciones acuosas, con el consecuente peligro ambiental. Los restos obtenidos de la solución de lixiviación pueden ser tratados por separación de oro y otros metales de los restos. Un método preferido para lixiviar el oro de los restos es someter los restos a tratamiento con ácido de Caro, como se describe en WO 97/05294 de Protium Metals Inc., publicada el 13 de febrero de 1997. El proceso de la presente ¡nvención proporciona un método para recuperar una variedad de valores metálicos, incluyendo cobre y cinc, de minerales de sulfuro calcinados sin requerir la fundición del mineral. Esto tiene ventajas substanciales para reducir los peligros ambientales asociados con los procesos de fundición. La presente invención también proporciona un proceso versátil para recuperar cobre, cinc y otros metales, incl uyendo metales preciosos, de minera les de su lfuro de metal calcinados y concentrados. Además , la presente invención proporciona la recuperación de metales de ferritas obten idas de una variedad de fuentes, incluyendo minerales calcinados y ferptas recicladas usadas en otras industrias. Se cree que el proceso de la presente invención conducirá a menos consumo de ácido cf. uso de lixiviación de ácido débil/ácido fuerte en secuencia, menos base para neutralizar el ácido, menos fango mineral y/o menos material enviado a estanques de asentam iento. El proceso de la presente invención es ilustrado por los sig uientes ejemplos.

EJ EM P LO I Se somete un concentrado de mineral de sulfuro metálico conten iendo cobre, cinc y hierro a un paso de calcinación a una temperatura de aproximadamente 950°C. Las muestras del mineral calcinado obtenido son sometidas a lixiviación con soluciones acuosas de ácido sulfúrico o ácido de Caro a temperaturas de 25°C o 90°C. Los detalles del m ineral calcinado y condiciones de lixiviación están dados en la Tabla 1 . Otras condiciones de lixiviación , especialmente tiempo de lixiviación, fueron iguales para todos los pasos de lixiviación. Los resultados obtenidos están dados en la Tabla 1 .

Tabla 1 Peso Cu (%) Zn (%) Fe (%) Corrida A: Lixiviación con H2SO4 a pH 1.5, 25°C Concentrado 100 17.35 18.65 22.9 Residuo 63.5 18.9 7.99 36.6 Extracción (%) 49.4 83.7 11.4 Corrida B: Lixiviación con H2SO4 a pH 1.0, 90°C Concentrado 100 17.7 19.1 24.2 Residuo 49.3 11.9 7.5 38.1 Extracción (%) 67.3 80.9 23.1 Corrida C: Lixiviación con ácido de Caro, 90°C Concentrado 100 17.7 19.1 24.2 Residuo 27.8 2.9 7.5 34.1 Extracción (%) 96.3 90.2 70.7 Corrida D: Lixiviación con ácido de Caro más cloro, 90°C Concentrado 100 17.7 19.1 24.2 Residuo 25.2 1.9 6.7 32.5 Extracción (%) 97.2 93.3 73.5 Los resultados muestran que la lixiviación con ácido de Caro, a 90°C, fueron substancialmente más efectivos en la separación de valores de cobre, cinc y hierro del concentrado que la lixiviación con ácido sulfúrico fuerte a un pH de 1.0 a la misma temperatura o con ácido más débil a 25°C. Por ejemplo, la extracción de cobre se incrementó de 67.3% a 96.3% disminuyendo el residuo de cobre de 11.9% a 2.9%. La extracción de cobre se incrementó de manera ad icional a 97.2% y el residuo dism inuyó a solamente 1 .9% a l usar el ácido de Caro en la presencia de cloro. Los resultados tanto pa ra cobre como hierro indican que los complejos de óxidos de hierro con cobre, por ejemplo, ferritas de cobre, son extra ídos en el proceso y/o que el uso de ácido de Caro está provocando la formación de Fe+ 6 u otros estados altamente oxidados de hierro, los cuales actúan como agentes oxidantes y aumentan adicionalmente la extracción de cobre. Se obtienen resu ltados similares para cinc.

Claims (19)

REIVI N DI CACION ES

1 . Un proceso para el tratamiento de u na ferrita para la separación de metales de la m isma , que comprende: 5 (a) lixiviar dicha ferrita con ácido peroxisulfúrico; y (b) separar una solución conteniendo metales de la misma.

2. El proceso de la reivindicación 1 , en el cual la ferrita es una ferrita de metal

3. El proceso de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual la 10 ferrita es un óxido múltiples de óxido férrico.

4. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 -3 en el cual, en el paso de lixiviación, la ferrita es lixiviada con ácido peroxisu lfúrico en la presencia de cloro gaseoso.

5. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 -4 , en el cual la 15 solución obtenida es tratada para la recuperación de valores metálicos.

6. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 -5, en el cual se obtiene una solución conteniendo cobre y cinc.

7. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 -6, en el cual se usa Fe+ 6 obtenido por tratamiento de ferrita con ácido peroxisulfúrico como un 20 oxidante.

8. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 -7, en el cual la ferrita es ferrita sintética.

9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 -7, en el cual la ferrita está en un mineral , siendo sometido dicho mineral conteniendo "¡ ferrita a lixiviación con ácido peroxisulfúrico en el paso (a) .

10. El proceso de la reivindicación 9, en el cual el mineral es mineral de sulfuro de metal calcinado.

11. El proceso de la reivindicación 10, en el cual el mineral calcinado es mineral que ha sido sometido a una calcinación completa.

12. El proceso de la reivindicación 10, en el cual el mineral calcinado es mineral que ha sido sometido a una calcinación por sulfatación.

13. El proceso de cualquiera de las reivindicación 9-12, en el cual la ferrita esta en un mineral de sulfuro de metal calcinado y en el cual, los restos obtenidos en el proceso contienen oro o plata, el paso de someter a tales restos a tratamiento para recuperación del oro o plata en los mismos.

14. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 9-12, en el cual la ferrita está en un mineral de sulfuro de metal calcinado, comprendiendo dicho proceso el paso adicional de someter dicho mineral de sulfuro de metal a un paso de calcinación antes del paso de lixiviación, con el fin de formar ferrita en dicho mineral calcinado.

15. Un proceso para el tratamiento de un mineral de sulfuro de metal calcinado, para la separación de metales del mismo, que comprende: (a) lixiviar dicho mineral calcinado con ácido peroxisulfúrico; y (b) separar una solución conteniendo metales del mismo.

16. El proceso de la reivindicación 15, en el cual el mineral calcinado es mineral que ha sido sometido a una calcinación completa.

17. El proceso de la reivindicación 15, en el cual el mineral calcinado es mineral que ha sido sometido a una calcinación de sulfatación.

18. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 15-17, en el cual se obtiene una solución que contiene cobre y cinc.

19. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 5-1 8 en el cual, en el paso de lixiviación , el mineral calcinado es lixiviado con ácido peroxisulfúrico en la presencia de cloro gaseoso.