MXPA99001433A - Metodo para la lixiviar de concentrado de cinc encondiciones atmosfericas - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para lixiviar concentrado de cinc en condiciones atmosféricas en la presencia de fierro trivalente. Es esencial que el concentrado de cinc sea alimentado en condiciones en donde además M fierro trivalente también existan núcleos de jarosita. El contenido deácido sulfúrico de la etapa delixiviación es mantenido dentro de la región de 10 - 40 g/ð, y la temperatura dentro de la región de 80§C - el punto de ebullición de la solución, y dentro de la etapa de lixiviación se alimenta oxígeno, para que el concentrado de cinc sea disuelto y el fierro sea precipitado como jarosita.

Description

MÉTODO PARA LIXIVIAR CONCENTRADO DE CINC EN CONDICIONES ATMOSFÉRICAS Campo de la Invención La presente invención se refiere a un método para lixiviar concentrado de cinc en condiciones atmosféricas, de manera que el producto final obtenido es una solución de sulfato de cinc, la cual es adicionalmente conducida a electrólisis y precipitación de fierro, el cual es ventajosamente precipitado de jarosita.

Antecedentes de la Invención En la técnica anterior, se conoce un método descrito en la publicación de patente Europea No. 451 ,456, de acuerdo con la cual concentrado de cinc es tostado mediante métodos convencionales y conducido hacia lixiviación neutra. La ferrita que permanece sin disolver es conducida dentro de una lixiviación con ácido fuerte y dentro de la etapa de lixiviación corí ácido fuerte también se alimenta concentrado a granel, el cual contiene, además de sulfuro de cinc, también plomo y metales preciosos. En la etapa de lixiviación neutra, el óxido de cinc del calcinado se disuelve en sulfato de cinc y es conducido a electrólisis después de las etapas de purificación. En la etapa de lixiviación con ácido fuerte se crea un precipitado que contiene metales preciosos y plomo, el cual es conducido yá sea a tratamiento pirometalúrgico o a flotación con el objeto de recuperar los metales preciosos y el plomo. La solución creada en la etapa de lixiviación con ácido fuerte también contiene el fierro disuelto en la forma ferrosa, por lo cual la solución es conducida hacia la remoción del fierro, lo cual de acuerdo con la invención es llevado a cabo en una autoclave y en condiciones de oxidación, y el fierro es precipitado como hematita. La solución de la cual se separa el fierro es entonces conducida a una etapa de lixiviación neutra. Este método es particularmente aplicable cuando el concentrado de cinc contiene metales preciosos y plomo.

En la técnica anterior también se conoce el método descrito en la publicació de la patente de los E.U.A. No. 4,676,828, en donde parte del concentrado e tostado y parte es sometido a lixiviación directa. La parte tostada del concentrado e disuelta en una lixiviación neutra directa de dos etapas, y las ferritas no disuelta son conducidas a una lixiviación directa de etapas múltiples del concentrado de cinc Cuando menos una etapa de la lixiviación directa tiene lugar a presión y temperatur elevadas, lo cual incrementa los costos del proceso. Los metales valiosos de concentrado son separados del precipitado de la lixiviación directa, y el fierr disuelto es precipitado de la solución de sulfato de cinc por medio de una adición d calcinado. El fierro es precipitado como goetita. De la publicación de patente de los E.U.A. No. 4,274,931 se conoce l recuperación de cinc a partir de concentrado de sulfuro de cinc; el concentrado d cinc es lixiviado en condiciones en donde la temperatura está dentro de la región d 70 - 119 °C, la cantidad de fierro y de otras impurezas es de 5 - 50 g/l y la cantida de ácido sulfúrico es de 20 g/l cuando más. La lixiviación tiene lugar en dos etapa en la primera de la cuales el concentrado es lixiviado con solución obtenida de l segunda etapa de lixiviación, de manera que ocurre una lixiviación simultánea d cinc contenido en el concentrado y una precipitación parcial del fierro contenido e la solución, y en la segunda etapa ocurre una lixiviación simultánea del precipitad de fierro y del concentrado que se quedó sin disolver en la primer etapa. De l primer etapa de lixiviación se obtiene una solución de sulfato conteniendo cinc fierro. Esta solución es conducida al circuito de lixiviación de calcinado de cinc, e donde el fierro es precipitado neutralizándolo con el calcinado de cinc, después d lo cual el resto de las impurezas son eliminadas y la solución conducida electrólisis. El precipitado de lixiviación de la primer etapa, el cual contiene algo d fierro precipitado y concentrado sin disolver, es en la segunda etapa sometido lixiviación con el ácido de retorno procedente de la electrólisis. Más aún, se alimen oxígeno a esta etapa. Del precipitado remanente de la lixiviación de la segun etapa, se separa azufre elemental y sulfuro sin disolver por medio de flotación.

La publicación de patente de los E.U.A. 3,959,437 describe un método extremadamente económico para recuperar cinc a partir de concentrado de cinc tostado. El óxido de cinc del calcinado es lixiviado en una etapa de lixiviación neutra, y las ferritas que permanecen sin disolver en esta etapa son lixiviadas en una etapa de conversión separada, en donde se lleva a cabo simultáneamente tanto la lixiviación de la ferrita como la precipitación del fierro como jarosita. Como ya se mencionó en las referencias anteriores, la disolución del concentrado de sulfuro de cinc en una solución de ácido sulfúrico ocurre a través de la intermediación de fierro trivalente de acuerdo con las siguientes ecuaciones químicas.

ZnS + Fe2(SO4)3 - ZnS04 + FeS04 + S° d) El fierro bivalente creado es regenerado por medio del oxígeno: 2FeSO4 + H2SO4 + V-- O2 -> Fe2(SO4)3 + H2O (2) el FeS, que está en el sglfuro de cinc, reacciona en una forma similar como sulfuro de cinc: FeS + Fe2(SO4 )3 -> 3FeSO + S° (3) El fierro ferroso obtenido en la solución debe ser precipitado y esto puede ser llevado a cabo ya sea como goetita, jarosita o hematita. Si el fierro fuese precipitado como goetita, como se describe en la patente de ios E.U.A. No. 4,274,931 , el pH debe ser elevado con respecto a las condiciones de precipitación del fierro, y en tales condiciones el cinc es disuelto muy lentamente. Esto significa que el fierro debe ser precipitado en una etapa separada usando por ejemplo calcinado de cinc como agente de precipitación, como se hace en el punto 8 de dicha patente de los E.U.A.

La hematita puede ser precipitada en un contenido de ácido más elevado que el de la goetita, y de esta forma ese sulfuro de cinc se disuelve efectivamente y sirve como el agente de neutralización, como se descpbe en la patente EP No. 451 ,456, pero entonces deben aplicarse condiciones de autoclave. . La precipitación del fierro como jarosita puede tener lugar en condiciones atmosféricas con un contenido de ácido que es tan elevado que el sulfuro de cinc es disuelto, si el resto de las condiciones son dispuestas en una forma favorable. Como se conoce bien, el fierro es precipitado como jarosita en condiciones atmosféricas (temperaturas bajas) muy lentamente, y la precipitación es activada en superficie. Con el objeto de lograr una velocidad de precipitación suficiente, es ventajoso, particularmente con contenidos de ácido más elevados, que exista una concentración de jarosita adecuadamente alta en la situación de precipitación. Esto es logrado por ejemplo mediante la recírculación de jarosita, como se descpbe por ejemplo en la patente Canadiense No. 1 ,094,819. La presente invención se refiere a un método para lixiviar concentrado de cinc en condiciones atmosféricas en la presencia de fierro trivalente. Es esencial que el concentrado de cinc sea alimentado en condiciones en donde además del fierro trivalente, también estén presente núcleos de jarosita, en donde el contenido de ácido sulfúrico de la etapa de lixiviación sea mantenido en la región de 10 - 40 g/l y la temperatura en la región de 80 °C - el punto de ebullición de la solución, y en donde dentro de la etapa de lixiviación se alimente oxígeno, a fin de que el concentrado de cinc sea disuelto y el fierro sea precipitado como jarosita. Las características esencialmente novedosas de la invención serán más claras a partir de las reivindicaciones anexas. Nosotros ahora hemos probado que es ventajoso alimentar el concentrado de cinc a un proceso de conversión, en donde el cinc contenido en el concentrado es lixiviado y el fierro es precipitado simultáneamente. En ese caso el concentrado es alimentado directamente a la etapa de conversión. Desde el punto de vista de la recuperación del cinc, este método es una mejora enorme, porque ahora la lixiviación puede ser combinada con la etapa de conversión, y no se requiere para nada de un proceso complicado. El método es tan sencillo como el método de conversión y la recuperación es muy buena. Este método también hace posible una recuperación mejorada del cinc procedente de la ferrita, debido a que en el nuevo método el nivel de ácido de la parte final de la etapa de conversión puede ser elevado, porque la precipitación del fierro no requiere ser llevada tan lejos como en un proceso de conversión convencional, debido a que el resto del fierro puede ser precipitado en relación con la lixiviación del concentrado de cinc. El azufre elemental creado en la lixiviación del concentrado de cinc es ya sea conducido hacia el residuo de jarosita o recuperado como una etapa separada del proceso.

Breve Descripción de los Dibujos La invención es descrita detalladamente con referencia a los dibujos anexos, en donde La Figura 1 ilustra una modalidad preferida de la invención, en donde la lixiviación directa del concentrado es combinada con el proceso de conversión; La Figura 2 ilustra como el método de conformidad con la invención es combinado con la precipitación de la jarosita de la etapa de conversión; y La Figura 3 ilustra otra modalidad preferida de la invención.

Descripción Detallada de la Modalidad Preferida De la Figura 1 se puede apreciar que parte del concentrado es todavía tostado, y el calcinado resultante es conducido dentro de una lixiviación neutra, en donde el calcinado es lixiviado con el ácido de retorno de la electrólisis. La solución creada en la lixiviación neutra y el precipitado son conducidos a la separación, y la solución de sulfato de cinc obtenida es conducida, después de purificación, a electrólisis. La parte que permaneció sin disolver en la lixiviación neutra, esto es, las ferritas, son conducidas dentro de una etapa de conversión, en donde el precipitado es lixiviado con una solución de ácido obtenida de la electrólisis o de algún otro lugar apropiado, dicha solución de ácido típicamente conteniendo 200 g/l de H2SO4. Con esta solución acida, el contenido de ácido sulfúrico de la etapa de conversión es típicamente ajustado para que esté dentro de la región de 10 - 40 g/l, ventajosamente 20 - 30 g/l. Normalmente la etapa de conversión es llevada a cabo en varios diferentes reactores, pero con el objeto de poder conducir concentrado de cinc sin tostar dentro de le etapa de conversión, resulta ventajoso agregar a esta etapa reactores a los cuales se alimenta concentrado de cinc y oxígeno entre el precipitado de ferrita-jarosita. El concentrado puede ser alimentado a la primera parte de la etapa, pero más ventajosamente es alimentada en la parte media de ésta, en una situación en donde la ferrita está disuelta y la jarosita ha comenzado a precipitar. La separación de los sólidos de la solución tiene lugar al final de la etapa, en forma similar que como en el método de conversión convencional. La alimentación del concentrado dentro de la etapa de conversión puede ser realizada en la forma descrita anteriormente, independientemente del hecho de qué etapas fueron incluidas en la lixiviación del calcinado de cinc antes de la etapa de conversión. Así la lixiviación neutra puede tener lugar en varias etapas, o la lixiviación también puede incluir algún tipo de lixiviación con ácido fuerte antes de la etapa de conversión, como se describió con referencia a la figura 4 de la patente de los E.U.A. No. 3,959,437. Últimamente la tendencia ha sido más y más hacia la lixiviación directa del concentrado de cinc, debido a que el ácido sulfúrico producido a partir del óxido sulfúrico creado en el tostado no es particularmente económico de fabricar: tiene un mercado pobre y no tiene un gran valor de venta. La lixiviación directa del concentrado de cinc puede ser ventajosamente combinada con el proceso de conversión. Cuando es así combinada, el método no requiere de nuevas etapas, pero naturalmente deben agregarse a la etapa de conversión nuevos reactores. Esto es descrito en la Figura 2. Un método basado en el uso de calcinado no requiere de oxígeno, pero se requiere de oxígeno en la lixiviación del concentrado. Así, la etapa requiere de nuevos reactores, en donde tenga lugar la dispersión del oxígeno hacia la lechada. El método de conformidad con la invención es más sencillo y económico que los métodos de la técnica anterior descritos más arriba. En la descripción anterior, nosotros hemos introducido una modalidad preferida de la invención, en donde la lixiviación directa es combinada con un proceso de conversión, pero la lixiviación directa también puede ser combinada con un proceso de jarosita, por ejemplo, después de los reactores en la precipitación de la jarosita. En un proceso de jarosita convencional, la lixiviación de las ferritas y la precipitación del fierro como jarosita se llevan a cabo en etapas de proceso separadas. La Figura 3 ilustra un arreglo de acuerdo con el cual el proceso en su más sencilla forma puede ser completamente desprovisto del tratamiento de precipitación y las etapas de lixiviación relacionadas, y el concentrado de cinc puede ser lixiviado por ejemplo con el ácido de retorno de la electrólisis, y puede alimentarse oxígeno a la lixiviación. La solución creada y el precipitado son concentrados y filtrados. Parte del precipitado es reciclado de regreso a la etapa de lixiviación/precipitación, en donde éste sirve como núcleos de jarosita, pero la mayor parte del precipitado es precipitado de jarosita a ser eliminado de la circulación. La solución de sulfato de cinc obtenida es conducida, después de neutralización y purificación de la solución, hacia electrólisis. La invención es descrita con mayor detalle con referencia al ejemplo anexo, aunque es natural que el método de acuerdo con la invención también puede ser realizado por medio de otras modalidades preferidas que la que es descrita en el ejemplo siguiente. Por ejemplo un método de acuerdo con la Figura 3 es ventajoso cuando el proceso no está acoplado a un proceso de conversión. En este caso la jarosita requerida en el proceso es regresada del rebosadero del agente espesante.

Ejemplo A escala piloto, se corrió un proceso correspondiente a la Figura 2. Dentro del reactor piloto se llevaron 75 m3 de lechada procedente de la lechada obtenida de la etapa de conversión de una planta a escala producción, cuya lechada avanzaba hacia una etapa de espesamiento y hacia la separación de los sólidos de la solución, después de lo cual los sólidos son eliminados del proceso. Dentro del reactor se agregaron 5.0 t de concentrado de cinc, con un análisis de 52% de Zn, 4.5% de Fe y 32% de S. El reactor fue mezclado y se alimentó oxígeno en forma de gas. La temperatura se mantuvo a aproximadamente 95 °C y la solución contenía aproximadamente 5 g/l de NH4. El avance del experimento es mostrado con los resultados proporcionados en la Tabla 1. Tabla 1 EXPERIMENTO t SOLUCIÓN g/l % PRECIPITADO h Zn Fe3+ Fe.ot H2SO4 Zn rß Sßlßm Lechada de conversión + H2S04 0 79.0 13.3 13.4 73.8 2.4 20.5 Lechada de conversión + concentrado de Zn 2 85.0 5.6 1.1 62.7 20.3 14.2 5 91.0 3.6 22.7 47.0 26.8 10.7 8 95.0 5.7 22.0 34.8 18.6 11.4 12 103.0 6.7 17.5 20.7 8.2 15.7 16 107.0 5.1 9.5 19.9 8.4 17.3 20 110.0 3.7 7.6 21.1 1.4 22.0 24 113.0 3.0 4.1 21.0 1.4 22.0 28 115.0 3.4 3.2 21.7 1.2 22.0 21.0 Los sólidos en la lechada de conversión contenían 2.4% de Zn, el cual se pierde en un proceso de conversión normal debido a que éste es el residuo de la lechada final. El precipitado final de la corrida del proceso piloto en el ejemplo contenía solamente 1.2% de Zn, lo cual indica que el concentrado de cinc está disuelto, y también que el cinc es disuelto del precipitado de jarosita original, también. Otra características típica del método es que la cantidad de fierro en las soluciones es dramáticamente reducido. Esto es muy ventajosos para la etapa de lixiviación neutra, la cual solo tolera un número limitado de fierro reciclado desde la etapa de conversión. Como la carga de fierro está ahora reducida, la producción de cinc puede ser incrementada lixiviando el concentrado de cinc sin tener que hacer cambios en la etapa de lixiviación neutra.

Claims (4)

1. Novedad de la Invención 1. Un método para lixiviar concentrado de cinc en condiciones atmosféricas en la presencia de fierro trivalente, caracterizado porque el concentrado de cinc es alimentado en condiciones en donde además del fierro trivalente, también existen núcleos de jarosita, en donde el contenido de ácido sulfúrico de la etapa de lixiviación es mantenido dentro de la región de 10 - 40 g/l, y la temperatura dentro de la región de 80 °C - el punto de ebullición de la solución, y en donde a la etapa de lixiviación se alimenta oxígeno, para que el concentrado de cinc sea disuelto y el fierro sea precipitado como jarosita.
2. 2. Un método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el concentrado de cinc es alimentado a la parte final de una etapa en donde existe simultáneamente calcinado de cinc lixiviado, ferritas y fierro disuelto precipitado como jarosita.
3. 3. Un método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el concentrado de cinc es alimentado dentro de un método en donde del residuo de lixiviación neutra del calcinado de cinc, primeramente son lixiviadas las ferritas, y posteriormente el fierro es precipitado como jarosita en una etapa de proceso separada, de manera que el concentrado de cinc es alimentado al final de la etapa de precipitación de la jarosita.
4. 4. Un método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la jarosita es reciclada desde el final de la etapa de lixiviación/precipitación hacia el comienzo.