WO2020041914A1 - Sistema y método para solubilizar en un medio acuoso elementos contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro. - Google Patents

Sistema y método para solubilizar en un medio acuoso elementos contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro. Download PDF

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Definitions

  • the present invention in general terms, refers to a system and method for solubilizing in an aqueous medium, the elements contained in a mineral concentrate of the metal-bearing sulfide type, such as Iron, Cobalt, Nickel, Copper, those corresponding to the group of Platinum and other valuable metals and commercial interest, associated with their respective groups and periods established in the periodic table of chemical elements, of universal knowledge.
  • a mineral concentrate of the metal-bearing sulfide type such as Iron, Cobalt, Nickel, Copper
  • bioleaching allow the iron sulfide present in a concentrated mineral to be solubilized by the action of specific bacteria, which oxidize metal sulphides to their corresponding soluble sulfates in an aqueous medium.
  • specific bacteria which oxidize metal sulphides to their corresponding soluble sulfates in an aqueous medium.
  • patent EP0041841 presents the result of laboratory experiences to study the effect of microwaves on chemical reactions, testing samples weight ranges between 25 to 120 grams.
  • This patent does not relate any type of novelty regarding the way of applying sulfuric acid and microwave energy in a high efficiency concept oriented to competitive industrial uses.
  • Another patent, US 5,091,160 reports the use of microwaves as radiation to eliminate the formation of foams in mineral leaching, not having any relation to the present application.
  • US Patent 5,154,899 presents a method to recover plutonium from its presence in a matrix which is induced by porosity by incineration, being subsequently leached with tetrahydrofluoric acid and nitric acid, and using microwaves in a sealed reactor that operates at 690 [kPa] pressure and 200 Q C, in small quantities. Said patent departs from the present application.
  • WO 89/04379 discloses the use of particulate carbon and concentrated minerals of tin, chromium, iron and ilmenite, duly dried and arranged inside a vertical column that is subjected to a field of domestic microwaves (2,450 megahertz of electromagnetic frequency), to produce drops of metal, which are subsequently collected.
  • a field of domestic microwaves (2,450 megahertz of electromagnetic frequency)
  • the present invention consists of a system and method for rapidly granting chemical solubility in an aqueous medium to the elements contained in a mineral concentrate of the sulfide type bearing Iron, Cobalt, Nickel, Copper, platinum group metals and other metallic elements of commercial interest.
  • the invention consists of a system and a method that applies industrial microwave energy of 915 MHz frequency, as a catalyst for chemical reactions and concentrated sulfuric acid mixed with oxygen under pressure, which It enhances the oxidative power of sulfuric acid as a chemical oxidant, and facilitates solubilization in an aqueous medium, to the elements contained in a mineral concentrate of the sulphide type, container of the previously indicated metals, which is established as raw material.
  • a mineral concentrate of the sulphide type, container of the previously indicated metals which is established as raw material.
  • preferably copper such raw material presents the possibility of containing in its generic mineralogy, metals such as Iron, Cobalt, Nickel, Copper, Platinum group metals and other metallic elements of commercial interest, which they are identified in their respective groups established in the periodic table of chemical elements, of universal knowledge.
  • the system for granting solubility in an aqueous medium to the elements contained in a mineral concentrate of the sulfide type carrying Iron, Cobalt, Nickel, Copper, platinum group metals and other valuable elements comprises: a) A mixing apparatus composed of:
  • first mineral concentrate container mailbox (1) a first mineral concentrate container mailbox (2), a second carbon carrier container mailbox (2), where each mailbox contains an “endless screw” to be discharged (3), a first mixer enclosure for mixing solids (4) ,
  • each multimodal camera has one or more conveyor belts (9),
  • each multimodal chamber has one or more apparatus for modifying the positioning of solid particles (10);
  • suitable mixer that provides a mixture formed by concentrated sulfuric acid with a minimum purity of 96%, and gaseous oxygen applied to stoichiometric pressure, equipped with accessories for control of its internal behavior such as pressure and temperature sensors, designed with opening devices to arrange in its interior elements that facilitate acid-oxygen contact, and other elements that facilitate the entry and exit of the materials associated with the preparation of this mixture, which is applied as drizzle to the material discharged by external disintegrators (12) ;
  • metal container such as Iron, Cobalt, Nickel, Copper, Platinum group metals and other valuable metals and commercial interest, which are identified in their respective groups and periods established in the periodic system of chemical elements of general knowledge. This includes a series of activities organized in sequence and which must operate continuously, and are the following:
  • Figure 1 the scheme of the method for solubilizing in an aqueous medium, the metals contained in a mineral concentrate of the iron sulfide type are shown. The following describes the system components:
  • the present invention consists of a system and method that applies industrial microwave energy.
  • the microwave power applied is absorbed by the particles of the dough, mainly those that have dielectric properties, and that dissipates in its interior raising its temperature.
  • the preparation of the mass of particles in the manner indicated previously which consists in the creation of a larger specific surface for the mass of particles, facilitates the absorption of the microwave power that finally acts as a catalyst agent.
  • the dielectric properties of the mineral concentrate components of the mineral concentrate also participate in said absorption.
  • Sulfate crystals formed during the reaction grow in size dragging the material that still does not react and must be reduced in size in order to maintain a specific surface of appropriate reaction (we migrate from particulate material in reaction) for its contact with a drizzle of powdered sulfuric acid as a mixture with oxygen under pressure.
  • the final product of the reaction is a mass of solid and dry particulate material, which is mixed with water to create an aqueous pulp that is sent to a clarifying apparatus from which, by physical separation, an electrolyte with dissolved metals is obtained of commercial interest, and a cake that is discarded by the download of said clarifier.
  • the method and process for separating the various dissolved metals is not a matter of the present invention.
  • the electromagnetic energy used in the 915 MHz frequency is known as industrial microwaves.
  • the transformation of electrical energy into energy of this class is carried out with a conversion efficiency of the order of 85% (Thermex Thermatron INC., USA 1 ).
  • the microwave power is transferred from its generation source to the multimodal chamber containing the reaction apparatus, by means of a rectangular rectangular metal conduit called “waveguide”.
  • the structural and operational design of the microwave power generating apparatus as a catalyst agent is certified by the OSHA (Occupational Safety and Health Administration) and guarantees the operational viability of:
  • the microwave power is expressed in kilowatts and the value applied is a function of the properties and quantity of the material to be treated, in this case, the mass of irregularly agglomerated particles, which establishes the concept of specific power and expresses in kilowatts of microwave power per kilogram of concentrated ore to be treated.
  • Figure 1 shows the process diagram, which begins with the preparation of the mass of agglomerated particles to be leached, and concludes with the delivery of a electrolyte containing dissolved metals.
  • the “mixing apparatus” has the function of mixing the mineral pyrite concentrate with the fine activated carbon to be used as an additive in the chemical reaction of the process, and then agglomerating the homogenized mixture with a drizzle of concentrated sulfuric acid giving this preparation to the following process.
  • This device is composed of two mailboxes (1 and 2) receivers of each of the mentioned products.
  • Each mailbox has, in its lower part, feeders of the "screw type" (3) suitable for unloading in a controlled way, the material of each storage.
  • this apparatus is of the continuous type, in which the discharged products enter the mixer itself, to a first stage (4) provided with mechanical agitation composed of a horizontal axis and metal rods arranged radially, which rotates at speed on the products until homogenized.
  • the homogeneous mixture is transferred by overflow to a second stage (5) of the mixing apparatus, provided with the same mechanical agitation system, where an injector (6) applies a shower of concentrated sulfuric acid from its storage tank (7) in the form controlled in order to produce a mass of agglomerated and irregular particles whose size must be in the range 5 to 8 mm.
  • the percentage by weight of sulfuric acid to be used in this operation must not exceed 55% of the weight of the solid mixture to be sent to the process.
  • agglomerated particles thus obtained is transferred to a first multimodal chamber (14) that admits industrial microwave power of 915 MHz frequency from a generator (8) continuously.
  • This mass is deposited on the surface of a segmented horizontal belt made of Teflon pieces (9), presenting as an option the manufacture of flexible Teflon tape, if the supplier manufacturer offers. It circulates inside it inside said multimodal chamber.
  • the microwave power applied in a continuous way allows to raise the incoming temperature of the mass of agglomerated particles, to the reaction temperature, located in the range 180 ° C and 200 ° C.
  • Said chamber is provided with 2 segmented belts (9) similar to that mentioned in the first multimodal chamber, arranged in parallel, where the industrial microwave power is applied with a specific profile in order to maintain the reaction temperature at a thermal level not exceeding 200 ° C. e)
  • a particle path modifying apparatus 10 designed according to what was previously indicated.
  • the particulate material that leaves the first segmented belt of the second multimodal chamber is transferred to the outside of said chamber to a "disintegrator-reaglomerator" apparatus to subject its granulated component to a fine disintegration in rollers and then supply a third aliquot of 96% concentrated sulfuric acid mixture of minimum purity mixed with oxygen under pressure applied in the form of fine drizzle, as explained in the preceding section.
  • the disintegrator-reaglomerator apparatus (1 1) is composed of a mailbox receiving the mass discharged by the segmented belt, in whose lower part there is a pair of Teflon rollers, arranged horizontally, identical and parallel, separated between yes no more than 2 mm and they rotate in contrasense.
  • the mass of disintegrated particles enters an enclosure provided with a mechanical stirring system that combines the disintegrated material with an additional aliquot of 96% concentrated sulfuric acid mixture. minimum purity mixed with oxygen under pressure applied in the form of fine drizzle, similar to that described in the preceding section.
  • a mechanical stirring system that combines the disintegrated material with an additional aliquot of 96% concentrated sulfuric acid mixture. minimum purity mixed with oxygen under pressure applied in the form of fine drizzle, similar to that described in the preceding section.
  • Both microwave power receiving multimodal cameras are internally designed with an upper cover (16) suitable for the extraction of sulfur gases to an elemental sulfur collection system (17),
  • Both multimodal cameras are equipped with accessories such as thermal sensors, sulfuric acid flow sensors and oxygen pressure, whose signals converge to an operation board for the control of chemical reactions inside each of the chambers (26).
  • a pond 22) provided with mechanical agitation and aqueous supply (21) and interior and surrounding vertical plates to prevent the rotation of the mixture and facilitate the dissolution of the metals of interest.
  • Its agitator is of the helical type and is motor driven.
  • Its discharge has a conical design with controllable opening valve.
  • the present invention also describes a method for granting solubility in an aqueous medium to metals contained in a mineral concentrate of the sulphide-type metal carrier of the platinum group and other valuable elements through the system described above, where the steps comprise:
  • the method although applicable to all mineralogy of the metal sulphide type, whether copper or iron, has used as a raw material a concentrate of high mineralogical purity, of the order of 96%, a carrier material of carbon, a device that mixing concentrated sulfuric acid with oxygen under pressure, a mixing and homogenizing apparatus for solid components, an apparatus that allows the products to be processed into a mass of particulate material and a 2,450 Megahertz microwave oven with an internal power of 1, 1 kW
  • the operations are started with a mixing apparatus that delivers a homogeneous mass of the solid components and then added a drizzle of sulfuric acid of 96% minimum concentration, in order to produce a mass of particulate material.
  • a mixing apparatus that delivers a homogeneous mass of the solid components and then added a drizzle of sulfuric acid of 96% minimum concentration, in order to produce a mass of particulate material.
  • the order of 120 grams of the mineral concentrate was used, which were mixed and homogenized with a dose with fine organic solid carriers of carbon, the amount of which ranged from 70 to 90 grams of fine carbon content. Both materials were presented with a humidity of less than 0.5%.
  • the homogenized mixture was subjected to a drizzle of concentrated sulfuric acid greater than 96%, in sufficient quantity to produce a mass of fine agglomerated particles with a size in the range 5 to 8 mm.
  • the amount of concentrated sulfuric acid to obtain said agglomerated mass varied between 100 to 110 grams. It was observed that this application increases the original temperature of the mixture from the original 18 ° C to 23 °, to a temperature slightly higher than 80 ° C.
  • the mass of particulate material thus obtained entered the second process of the method in which microwave energy is applied continuously and with a power of 1.1 kW.
  • the use of this kind of energy is because two of its properties are applicable in the metallurgy of processes.
  • the first of these is the dielectric property of sulphides subjected to microwave action.
  • the sulphide type mineralogy in general is of very low electrical conductivity, but in turn, they have the property of forming electrical dipoles when exposed to the application of a microwave field. Such dipoles oscillate at the same frequency of the applied microwave, and consequently the microwave energy dissipates as heat.
  • the second of the properties is the interaction of microwaves with liquid dipole structures.
  • the water molecule is dipolar
  • sulfuric acid is dipolar by incorporating the polarity of water in its formation. Consequently, the microwave power applied is a catalyst for chemical reactions for research mineralogy.
  • the agglomerated mass described previously was subjected to the microwave action. After an initial 8 to 10 minutes, the process stops to observe the changes produced. It is verified that the acid used in the agglomeration has been consumed and consequently the pleasantness and hardening of the original particles is observed, which was necessary to disintegrate them.
  • the disintegrated masses were again dosed with sulfuric acid in the form of fine drizzle, driven by oxygen pressure (3 bar), by means of a liquid atomization gun with a stainless steel nozzle. Each time the material was re-baked, checking its temperatures every 4 minutes for 3 times, which were maintained between 172 and 190 ° C. At the end of the 12 minutes established by the method, what was done at the end of the first 8 minutes was prohibited, and the dosage of sulfuric acid provided in 100% was fulfilled, which was calculated considering the stoichiometry of the main reaction, plus additional consumption given the interaction of sulfuric acid with elemental sulfur formed during the reaction.
  • the particulate material released elemental sulfur by reacting the sulfur dioxide with the carbon carrier material.
  • the catalyst or technical accelerator of this reaction is the application of microwave power on the reactant mass, which has been empirically proven.
  • the sulphate crystals formed during the reaction grow in size by dragging the material that still does not react and must be reduced in size in order to maintain a specific surface of appropriate reaction (we migrate from particulate material in reaction) for its contact with the drizzle of sulfuric acid driven with oxygen pressure.
  • the reaction product is a mass of solid particulate material, which, when mixed with water, allows the dissolution of various sulphated and potentially extractable metals by processes of extraction by solvents already known.
  • the chemical head analyzes corresponding to metals such as Platinum, Palladium, Iridium and Gold, in the head sample, were detected in the order of parts per billion (ppb).

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Abstract

La presente invención se refiere a un sistema para otorgar solubilidad en un medio acuoso a los elementos químicos contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro portador de Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, metales del grupo platino y otros metales considerados valiosos y de interés comercial. Además, se describe un método para otorgar solubilidad en un medio acuoso a dichos elementos.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA SOLUBILIZAR EN UN MEDIO ACUOSO ELEMENTOS CONTENIDOS EN UN CONCENTRADO MINERAL DEL TIPO SULFURO
ÁMBITO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, en términos generales, se refiere a un sistema y método para solubilizar en un medio acuoso, los elementos contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro portador de metales, tales como Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, los correspondientes al grupo del Platino y otros metales valiosos y de interés comercial, asociados a sus respectivos grupos y períodos establecidos en la tabla periódica de elementos químicos, de conocimiento universal.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Se tiene conocimiento que otras tecnologías para extraer metales valiosos desde sus minerales concentrados, utilizan materiales oxidantes enérgicos, altas presiones de oxígeno y altas temperaturas a expensas de aplicar fuentes energéticas tradicionales. Para el logro de tal objetivo, ha sido preciso construir reactores complejos, de operación discontinua, con blindaje especial para seguridad operacional y exención de riesgos ante el uso de altas presiones y corrosión química.
Adicionalmente, otros procesos denominados “biolixiviación”, permiten solubilizar el sulfuro de hierro presente en un mineral concentrado mediante la acción de bacterias específicas, que oxidan sulfuros metálicos a sus correspondientes sulfatos solubles en un medio acuoso. Sin embargo, para proteger y mantener una concentración bacteriana activa y estable, es preciso adoptar condiciones operacionales adecuadas para la zona industrial donde se aplica, siendo la calidad del agua industrial y sus nutrientes, factores de relevante importancia.
En los últimos años, se ha investigado también el uso de microondas en reacciones químicas vinculadas a la metalurgia. En este contexto, la patente EP0041841 , presenta el resultado de experiencias de laboratorio para estudiar el efecto de microondas sobre las reacciones químicas, ensayando rangos de peso de las muestras entre 25 a 120 gramos. Dicha patente no relata ningún tipo de novedad respecto a la forma de aplicar el ácido sulfúrico y energía de microondas en un concepto de alta eficiencia orientado a usos industriales competitivos. Otra patente, la US 5.091.160, da cuenta del uso de microondas como radiación para eliminar la formación de espumas en la lixiviación de mineral, no guardando relación alguna con la presente solicitud.
En similar concepto, la patente US 5.154.899, presenta un método para recuperar plutonio a partir de su presencia en una matriz a la cual se le induce porosidad mediante incineración, siendo posteriormente lixiviada con ácido tetrahidrofluórico y ácido nítrico, y empleo de microondas en un reactor sellado que opera a 690 [kPa] de presión y 200Q C, en pequeñas cantidades. Dicha patente se aparta de la presente solicitud.
Por otra parte, la patente WO 89/04379 revela el uso de carbón particulado y minerales concentrados de estaño, cromo, hierro e ilmenita, debidamente secos y dispuestos en el interior de una columna vertical que es sometida a un campo de microondas domésticas (2.450 megahertzios de frecuencia electromagnética), hasta producir gotas del metal, las que son colectadas posteriormente. En todos los casos señalados, la información publicada respecto de estos desarrollos de laboratorio, es de carácter académico y posee orientación referida a una posible aplicación industrial.
Finalmente, entre las patentes vinculadas con la actual solicitud, se tiene la patente CL1650-98 denominada “Método para acelerar la sulfatación de cobre contenido en un mineral concentrado’’. Dicha publicación hace referencia a un método que utiliza concentrado de cobre calcopirítico, ácido sulfúrico concentrado industrial y potencia de microondas industriales. Adicionalmente, tal método no emplea oxígeno, opera con una plataforma de reacción inclinada, emplea una masa de material cuyas partículas deben ser esferas pequeñas a entregar por un equipo peletizador y no posee etapas complementarias para reducir en línea el tamaño de partículas.
La presente invención consiste en un sistema y método para otorgar con rapidez, solubilidad química en un medio acuoso a los elementos contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro portador de Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, metales del grupo platino y otros elementos metálicos de interés comercial. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN
La invención consiste en un sistema y un método que aplica energía de microondas industriales de frecuencia 915 MHz, como catalizador de las reacciones químicas y ácido sulfúrico concentrado mezclado con oxígeno a presión, lo cual realza el poder de oxidación del ácido sulfúrico como oxidante químico, y facilita la solubilización en un medio acuoso, a los elementos contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro, contenedor de los metales previamente indicados, lo que se establece como materia prima. Dependiendo de la locación de la empresa minera, preferentemente cuprífera, tal materia prima presenta la posibilidad de contener en su mineralogía genérica, metales tales como Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, metales del grupo del Platino y otros elementos metálicos de interés comercial, que se identifican en sus respectivos grupos establecidos en la tabla periódica de elementos químicos, de conocimiento universal.
El sistema para otorgar solubilidad en un medio acuoso a los elementos contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro portador de Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, metales del grupo platino y otros elementos valiosos, comprende: a) Un aparato mezclador compuesto por:
un primer buzón contenedor de concentrado mineral (1 ), un segundo buzón contenedor de portador de carbono (2), donde cada buzón contiene un“tornillo sin fin” para ser descargado (3), un primer recinto mezclador para mezclar sólidos (4),
un segundo recinto agitador para adición de ácido sulfúrico (5), un depósito de ácido sulfúrico concentrado 96% mín. (7), y un inyector para aplicar llovizna de ácido sulfúrico a mezcla sólida (6); b) un aparato para reacciones químicas compuesto por:
un primer generador de potencia de microondas (8),
conteniendo sensores (26) de flujo, presión y temperatura un segundo generador de potencia de microondas (13),
una primera cámara multimodal (14), y
una segunda cámara multimodal (15),
donde cada cámara multimodal posee una o más correas transportadoras (9),
y además cada cámara multimodal posee uno o más aparatos modificadores del posicionamiento de las partículas sólidas (10);
c) disgregador externos (1 1 ) para reducir el tamaño de las partículas sólidas sulfatadas;
d) mezclador apto que provee una mezcla formada por Ácido Sulfúrico concentrado con pureza mínima de 96%, y Oxígeno gaseoso aplicado a presión estequiométrica, provisto de accesorios para control de su comportamiento interno tales como sensores de presión y temperatura, diseñado con dispositivos de apertura para disponer en su interior elementos que facilitan el contacto ácido-oxígeno, y otros elementos que facilitan en ingreso y salida de los materiales asociados a la preparación de esta mezcla, la que es aplicada como llovizna al material descargado por los disgregadores externos (12);
e) aparato captador de gases azufrosos que comprende
campana de extracción de gases azufrosos (16), y
trampa de agua para gases azufrosos (17), que contiene agua industrial (27);
f) aparato recuperador del azufre elemental (18); g) estanque con agitación (22); y
h) estanque clarificador (23).
Además, se describe un método para otorgar solubilidad en un medio acuoso, a los elementos contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro, contenedor de metales tales como Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, metales del grupo del Platino y otros metales valiosos y de interés comercial, que se identifican en sus respectivos grupos y períodos establecidos en el sistema periódico de elementos químicos de conocimiento general. Esto comprende una serie de actividades organizadas en secuencia y que deben operar en forma continua, y son las siguientes:
a) Introducir el concentrado mineral seco (humedad no superior al 0,5%) en el primer buzón e introducir el carbón vegetal en el segundo buzón; b) Mezclar los productos hasta homogeneizarlos, lo que ocurre en un tiempo de residencia a establecer;
c) A la mezcla resultante, aplicar una dosis de llovizna de ácido sulfúrico para producir una masa de partículas suficientemente aglomeradas e irregulares cuyo tamaño comprende entre 5 a 8 mm;
d) Depositar la masa de partículas aglomeradas sobre el aparato transportador para hacer circular dicho producto hacia el interior de las cámaras multimodales;
e) En el primer grupo generador-cámara multimodal, aplicar potencia de Microondas Industriales (915 MHz de frecuencia) en forma continua para incrementar la temperatura desde su valor inicial hasta el rango 180 - 200°C;
f) Mediante el segundo grupo generador-cámara multi modal, aplicar potencia de Microondas Industriales en forma discontinua y de acuerdo a un perfil térmico programado para mantener la temperatura de reacción en el rango previsto 180 - 200°C;
g) Disgregar el material saliente de las reacciones de los pasos anteriores, para reducir el tamaño de los gránulos formados;
h) Aglomerar nuevamente el producto disgregado, mediante la aplicación de una llovizna fina de ácido sulfúrico concentrado al 96% pureza como mínimo, mezclado con presión de oxígeno, cuya cantidad está basada en la estequiometria química del proceso.
i) Modificar la trayectoria y posición de los gránulos de la masa reactante; j) Evacuar los gases azufrosos resultantes de las reacciones químicas del proceso,
k) Transportar los gases azufrosos hacia una columna que opera con una lluvia de agua en contracorriente con el flujo de gas azufroso;
I) Mezclar el material sulfatado saliente de la etapa de reacción con agua industrial en el estanque con agitación equipado en su interior con álabes y placas verticales;
m) Obtener un electrolito con los metales disueltos y considerados de interés comercial; y
n) Clarificar el electrolito portador de los metales disueltos de interés comercia DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
En la Figura 1 : se muestra el esquema del método para solubilizar en un medio acuoso, los metales contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro de hierro. A continuación se describen los componentes del sistema:
1 : Buzón almacenador de Concentrado Mineral
2: Buzón almacenador de material portador de Carbono.
3: Alimentador Tornillo Sinfín
4: Mezclador Sector Homogeneización
5: Mezclador Sector Aglomeración
6: Inyector llovizna Ácido Sulfúrico concentrado
7: Depósito Ácido Sulfúrico Concentrado
8: Generador #1 Potencia de Microondas
9: Correa segmentada o continua de transporte
10: Aparato modificador de trayectoria de partículas
1 1 : Aparato disgregador y re-aglomerador externo
12: Inyector para aplicación de llovizna de mezcla Ácido Sulfúrico concentrado 96% mínimo, y Oxígeno gaseoso a presión.
13: Generador #2 Potencia de Microondas
14: Cámara Multimodal #1 :
15: Cámara Multimodal #2
16: Campana extracción gases azufrosos
17: Trampa de agua para gases azufrosos
18: Extractor de aire para circulación gases azufrosos 19: Depósito de Oxígeno gaseoso a presión.
20: Producto sólido sulfatado resultante del proceso LOXS/MW/MOXS
21 : Agua industrial reciclada para lixiviación acuosa
22: Estanque de agitación mecánica
23: Estanque clarificador separador Líquido-Sólido
24: Electrolito clarificado con productos comerciales disueltos
25: Queque de sólidos remanentes
26: Sensores de flujos, presiones y temperaturas del proceso
27: Agua industrial para lavado de gases azufrosos
28: Aire exento de material particulado.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención consiste en un sistema y un método que aplica energía de microondas industriales. La potencia de microondas aplicada es absorbida por las partículas de la masa, principalmente aquellas que poseen propiedades dieléctricas, y que se disipa en su interior elevando su temperatura. La preparación de la masa de partículas en la forma indicada previamente, que consiste en la creación de una mayor superficie específica para la masa de partículas, facilita la absorción de la potencia de microondas que finalmente actúa como agente catalizador. Además de la forma irregular de las partículas a ser tratadas, también las propiedades dieléctricas de las mineralogías componentes del concentrado mineral participan en dicha absorción.
Los cristales de sulfatos formados durante la reacción, crecen en tamaño arrastrando el material que aún no reacciona y deben ser reducidos en tamaño a fin de mantener una superficie específica de reacción apropiada (emigramos de material particulado en reacción) para su contacto con una llovizna de ácido sulfúrico pulverizado como mezcla con oxígeno a presión.
El producto final de la reacción es una masa de material particulado sólido y seco, que se mezcla con agua para crear una pulpa acuosa que se envía a un aparato clarificador desde el cual, mediante una separación física, se obtiene un electrolito con los metales disueltos de interés comercial, y un queque que se descarta por la descarga de dicho clarificador. El método y proceso para separar de los distintos metales disueltos, no es materia de la presente invención.
En lo referente al agente catalizador utilizado en esta invención, cabe destacar que la energía electromagnética empleada en la frecuencia de 915 MHz es conocida como microondas industriales. La transformación de energía eléctrica en energía de esta clase, se efectúa con una eficiencia de conversión del orden de 85% (Thermex Thermatron INC., U.S. A.1). La potencia de microondas es transferida desde su fuente de generación a la cámara multimodal contenedora del aparato de reacción, mediante una conducción metálica de sección rectangular denominada “guía de ondas”.
El diseño estructural y operacional del aparato generador de la potencia de microondas como agente catalizador, está certificado por la OSHA (Occupational Safety and Health Administration) y garantiza la viabilidad operacional de:
1 https://www.thermex-thermatron.com/industrial-microwave-systems/
2 Chem.Eng.Dept.Univ.of Wyoming, Cha Corporation and U.S. Department of Energy, 1992 a) La entrada y salida de materiales hacia y desde el aparato de reacción, b) La operación de instrumentos de medición de temperatura interior, y c) La iluminación interior y dispositivos de observación al interior de la cámara de reacción.
Es así como las reacciones químicas del proceso se desarrollan inmersas en el campo de microondas, pero confinadas adecuadamente, en forma estable y sin ningún riesgo para las personas e instalaciones colindantes. Esta tecnología es de dominio público y no se encuentra incluida en las reivindicaciones de la presente solicitud.
La potencia de microondas se expresa en kilowatts y el valor aplicado es función de las propiedades y cantidad del material a tratar, en este caso, la masa de partículas aglomeradas de forma irregular, con lo que se establece el concepto de potencia específica y se expresa en kilowatts de potencia de microondas por kilogramo de mineral concentrado a tratar.
Las principales reacciones de sulfatación de los principales metales contenidos en los concentrados minerales que caracterizan a la minería nacional, además del uso de ácido sulfúrico concentrado, oxígeno gaseoso y de la reactividad del SO2 frente al carbono, activada por la aplicación de potencia de microondas, son las siguientes:
Para el caso Cobre (Ejemplo: Mineralogía base Calcopirita)
En Resumen:
2CuFeS2 + 3H2SO4 + 5, 502(g) = 2CuS04 + Fe2(S04)3 + 2S(g) + 3H20(g)
Para el caso Hierro (Ejemplo: Mineralogía base Pirita) 2FeS2 + 2H2SO4 + 602(g) = Fe2(S04)3 + 3S02 (g) + 2H20
3C + 3S02 (g) = 3C02 + 3S /*4
6H2SO4 +3S = 9S02 (g) + 6H2O
En resumen:
2FeS2 + 8H2S04 + 602(g) + 12C = Fe2(S04)3 + 12C02 (g) + 9S + 8H20
En la Figura 1 se presenta el diagrama del proceso, que se inicia con la preparación de la masa de partículas aglomeradas a lixiviar, y concluye con la entrega de un electrolito contenedor de los metales disueltos.
DESCRIPCION DETALLADA DEL APARATO MEZCLADOR DE PRODUCTOS SÓLIDOS
El “Aparato mezclador” tiene por función mezclar el concentrado de pirita mineral con el carbón activado fino a emplear como aditivo en la reacción química del proceso, y a continuación aglomerar la mezcla homogeneizada con una llovizna de ácido sulfúrico concentrado entregando esta preparación al proceso siguiente.
Este aparato está compuesto por dos buzones (1 y 2) receptores de cada uno de los productos mencionados. Cada buzón posee en su parte inferior, alimentadores del tipo“tornillo sinfín” (3) aptos para descargar en forma controlada, el material de cada almacenador.
La operación de este aparato es del tipo continuo, en que los productos descargados ingresan al mezclador propiamente tal, a una primera etapa (4) provista de agitación mecánica compuesta por un eje horizontal y varillas metálicas dispuestas en forma radial, que gira a velocidad sobre los productos hasta homogeneizarlos.
La mezcla homogénea es traspasada por rebose a una segunda etapa (5) del aparato mezclador, provista del mismo sistema de agitación mecánica, donde un inyector (6) aplica una llovizna de ácido sulfúrico concentrado proveniente de su depósito de almacenamiento (7) en forma controlada fin de producir una masa de partículas aglomeradas e irregulares cuyo tamaño debe encontrarse en el rango 5 a 8 mm. El porcentaje en peso de ácido sulfúrico a emplear en esta operación, no debe ser superior al 55% del peso de la mezcla sólida a enviar al proceso.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL APARATO DE REACCIÓN
a) La masa de partículas aglomeradas así obtenida, es transferida a una primera cámara multimodal (14) que admite potencia de microondas industriales de frecuencia 915 MHz proveniente de un generador (8) en forma continua. Esta masa es depositada sobre la superficie de una correa horizontal segmentada fabricada en piezas de teflón (9), presentándose como opción la fabricación de cinta de teflón flexible, si el fabricante proveedor ofrece. Esta circula en su interior en el interior de dicha cámara multimodal. La potencia de microondas aplicada en forma continua, permite subir la temperatura entrante de la masa de partículas aglomeradas, hasta la temperatura de reacción, situada en el rango 180°C y 200°C.
b) Dada la necesidad de modificar continuamente la posición de las partículas de la masa, a fin de mejorar la absorción de energía de microondas, se ha dispuesto sobre la correa segmentada, un aparato (10) que permite y regula tal acción. Este aparato se encuentra diseñado de tal forma poder ajustar la trayectoria, posición y rotación de mayor conveniencia de la masa de partículas reactantes. Su instalación es sobre todas las correas segmentadas de las 2 cámaras multimodales que componen el proceso. c) Una vez alcanzado el rango térmico indicado, y comprobado que el ácido sulfúrico empleado en la aglomeración, ha sido consumido (cambios en el color y estado disgregable del material particulado), el material es traspasado al exterior de la cámara multimodal a un aparato“disgregador-reaglomerador”
(1 1 ) para someter su componente granulado a una disgregación fina en rodillos y a continuación aplicarle una segunda alícuota de llovizna constituida por una mezcla de ácido sulfúrico de pureza mínima de 96%, mezclado con oxígeno a presión, producto que se obtiene al emplear un mezclador apto y seguro, que combina ambos materiales en una proporción estequiométrica acorde con las reacciones químicas de este proceso. d) El producto disgregado y re-aglomerado de la primera cámara es ingresado una segunda cámara multimodal alimentada con potencia de microondas provista por un segundo generador (13). Dicha cámara está provista es 2 correas segmentadas (9) similares a la mencionada en la primera cámara multimodal, dispuestas en forma paralela, donde la potencia de microondas industriales es aplicada con un perfil específico a fin de mantener la temperatura de reacción en un nivel térmico no superior a los 200°C. e) De acuerdo a lo mencionado para la primera cámara multimodal, es preciso cambiar la trayectoria y posición de las partículas de la masa en forma continua a fin de mejorar la absorción de energía de microondas, para lo cual también se coloca sobre la correa segmentada, un aparato modificador de la trayectoria de partículas (10) diseñado de acuerdo a lo indicado previamente. f) El material particulado que abandona la primera correa segmentada de la segunda cámara multimodal, es traspasado al exterior de dicha cámara a un aparato“disgregador - reaglomerador” para someter su componente granulado a una disgregación fina en rodillos y a continuación suministrarle una tercera alícuota de mezcla de ácido sulfúrico concentrado de 96% de pureza mínima mezclado con oxígeno a presión aplicada en forma de llovizna fina, tal como se explicó en el acápite precedente. g) El aparato disgregador-reaglomerador (1 1 ) se compone de un buzón receptor de la masa descargada por la correa segmentada, en cuya parte inferior se encuentra un par de rodillos de teflón, dispuestos en forma horizontal, idénticos y paralelos, separados entre sí no más de 2 mm y que giran en contrasentido. La masa de partículas disgregadas ingresa a un recinto provisto de un sistema de agitación mecánica que combina el material disgregado con una alícuota adicional de mezcla de ácido sulfúrico concentrado de 96% de pureza mínima mezclado con oxígeno a presión aplicada en forma de llovizna fina, similar a lo descrito en el acápite precedente. h) Ambas cámaras multimodales receptoras de potencia de microondas, se encuentran diseñadas interiormente con una cubierta superior (16) apta para la extracción de gases azufrosos a un sistema de captación de azufre elemental (17), i) Ambas cámaras multimodales se encuentran con accesorios tales como sensores térmicos, sensores de flujos de ácido sulfúrico y presión de oxígeno, cuyas señales convergen a un tablero de operaciones para el control de las reacciones químicas en el interior de cada una de las cámaras (26).
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA OBTENCIÓN DE LA FASE ACUOSA PORTADORA DE METALES DISUELTOS
j) Diseñado con un estanque (22) provisto de agitación mecánica y suministro acuoso (21 ) y placas verticales interiores y circundantes para evitar la rotación de la mezcla y facilitar la disolución de los metales de interés. Su agitador es del tipo helicoidal y es accionado con motor. Su descarga posee un diseño cónico con válvula de apertura controlable.
k) Diseñado con un estanque clarificador (23), que permite la decantación del material inerte sólido (25) y la obtención del electrolito clarificado, portador de los metales disueltos (24). DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL APARATO DE EXTRACCIÓN DEL AZUFRE ELEMENTAL OBTENIDO DEL PROCESO.
I) Diseñado con un extractor centrífugo (18) que aspira el aire azufroso del proceso y lo hace circular por el interior de una torre de lavado de gases (17) provista interiormente de un suministro acuoso (27) que produce una lluvia fina en su interior, apta para entregar al exterior aire exento de material particulado (28). La presente invención, también describe un método para otorgar solubilidad en un medio acuoso a los metales contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro portador de metales del grupo platino y otros elementos valiosos a través del sistema descrito con anterioridad, donde las etapas comprenden:
a) Introducir el concentrado mineral en el primer buzón (1 ) e introducir el carbón vegetal en el segundo buzón (2);
b) Mezclar los productos hasta homogeneizarlos ;
c) A la mezcla resultante, aplicar una dosis de llovizna de ácido para producir una masa de partículas aglomeradas e irregulares cuyo tamaño comprende entre 5 a 8 mm;
d) Depositar la masa de partículas aglomeradas sobre el aparato transportador para hacer circular dicho producto hacia el interior de las cámaras multimodales;
e) En el primer grupo generador-cámara multimodal (14), aplicar potencia de 915 MHz de frecuencia de microondas industriales en forma continua para incrementar la temperatura hasta el rango 180 - 200°C;
f) Mediante el segundo grupo generador-cámara multimodal (15), aplicar potencia de microondas Industriales en forma discontinua de acuerdo a un perfil térmico programado para mantener la temperatura de reacción en el rango previsto 180
- 200°C,;
g) Disgregar el material saliente de las reacciones de los pasos anteriores para reducir el tamaño de los gránulos formados;
h) Aglomerar nuevamente el producto disgregado, mediante la aplicación de una llovizna fina de ácido sulfúrico concentrado al 96% mezclado con oxígeno a presión en una proporción estequiométrica acorde con las reacciones químicas de este proceso (12);
i) Modificar la trayectoria y posición de los gránulos de la masa reactante;
j) Evacuar los gases azufrosos resultantes de las reacciones químicas del proceso ;
k) Transportar los gases azufrosos hacia una columna que opera con una lluvia de agua en contracorriente con el flujo de gas azufroso;
L) Mezclar con agua industrial el material sulfatado saliente de la etapa de reacción), en el estanque con agitación equipado en su interior con álabes y placas verticales;
m) Obtener un electrolito con los metales disueltos y considerados de interés comercial (24); y
n) Clarificar el electrolito portador de los metales disueltos de interés comercial. EJEMPLOS
El método, aunque aplicable a toda mineralogía del tipo sulfuro metálico, ya sea éste de cobre o de Hierro, ha empleado como materia prima un concentrado de alta pureza mineralógica, del orden de 96%, un material portador de carbono vegetal, un dispositivo que mezcla ácido sulfúrico concentrado con oxígeno a presión, un aparato mezclador y homogeneizador de los componentes sólidos, un aparato que permite transformar los productos a tratar en una masa de material particulado y un horno de microondas de 2.450 Megahertz con una potencia interior de 1 ,1 kW.
Como primera parte del método, las operaciones se inician con un aparato mezclador que entrega una masa homogénea de los componentes sólidos para luego agregar sobre ella una llovizna de ácido sulfúrico de 96% concentración mínima, a fin de producir una masa de material particulado. En la serie de pruebas efectuadas se empleó del orden de 120 gramos del concentrado mineral que fueron mezclados y homogeneizados con una dosis con portadores finos sólidos orgánicos vegetales de carbono, cuya cantidad fue del rango 70 a 90 gramos de carbono fino contenido. Ambos materiales se presentaron con una humedad inferior al 0,5%. La mezcla homogeneizada fue sometida a una llovizna de ácido sulfúrico concentrado mayor de 96%, en cantidad suficiente para producir una masa de partículas aglomeradas finas con un tamaño en el rango 5 a 8 mm.
La cantidad de ácido sulfúrico concentrado para la obtención de dicha masa aglomerada, varió entre 100 a 110 gramos. Se observó que esta aplicación, incrementa la temperatura original de la mezcla desde los 18°C a 23° originales, a una temperatura ligeramente superior a los 80°C.
La masa de material particulado así obtenida, ingresó al segundo proceso del método en el cual se aplica energía de microondas en forma continua y con una potencia de 1 ,1 kW.
Como antecedente para facilitar la explicación del método, el uso de esta clase de energía, se debe a que dos de sus propiedades se encuentran aplicables en la metalurgia de procesos. La primera de ellas, es la propiedad dieléctrica de los sulfuros sometidos a la acción de microondas. Esto indica que la mineralogía del tipo sulfuros en general, es de muy baja conductividad eléctrica, pero a su vez, tienen la propiedad de formar dipolos eléctricos al ser expuestos a la aplicación de un campo de microondas. Tales dipolos oscilan a la misma frecuencia de la microonda aplicada, y en consecuencia la energía de microondas se disipa en forma de calor. La segunda de las propiedades, es la interacción de microondas con estructuras dipolares líquidas. La molécula de agua es dipolar, el ácido sulfúrico es dipolar por incorporar la polaridad del agua en su formación. En consecuencia, la potencia de microondas aplicada, es un catalizador de reacciones químicas para la mineralogía en investigación.
Para cada una de las pruebas efectuadas, la masa aglomerada descrita previamente fue sometida a la acción de microondas. Al cabo de 8 a 10 minutos iniciales, se detiene el proceso para observar los cambios producidos. Se comprueba que el ácido empleado en la aglomeración se ha consumido y en consecuencia se observa el agradamiento y endurecimiento de las partículas originales, lo que fue necesario disgregarlas. La temperatura alcanzada al término de dicho período, varió en el rango 165 a 203°C, medidos con pistola térmica al material dispuesto sobre el plato del horno.
A las masas disgregadas, se le dosificó nuevamente ácido sulfúrico en forma de llovizna fina, impulsada por presión de oxígeno (3 bar), mediante una pistola de atomización de líquidos con boquilla de acero inoxidable. En cada oportunidad se reingresó el material al horno, revisando sus temperaturas cada 4 minutos por 3 veces, las que se mantuvieron entre 172 y 190°C. Al término de los 12 minutos establecidos por el método, se rehízo lo efectuado al término de los primeros 8 minutos, y se cumplió con la dosificación de ácido sulfúrica prevista en un 100%, la que fue calculada considerando la estequiometria de la reacción principal, más el consumo adicional dada la interacción del ácido sulfúrico con el azufre elemental formado durante la reacción.
Para cada prueba, una vez alcanzado el rango térmico ya indicado, fue preciso mantenerlo mediante una aplicación discreta de la energía de microondas basada en el empleo de un sensor infrarrojo manual que entregaba la temperatura del proceso en forma digital. La aplicación discreta de esta energía de microondas consistió en encender cuando la temperatura bajó de 180°C y apagar cuando sobrepasó los 200°C.
Junto con medir la temperatura del proceso, debió ser observada la apariencia física de la masa de partículas, apreciando si corresponde aplicar nuevas alícuotas de ácido sulfúrico, esta vez como lloviznas impulsadas con presión de oxígeno. Al mismo tiempo, también debió ser evaluada físicamente, el tamaño promedio de las partículas de la masa, decidir sobre su reducción de tamaño y proceder.
Durante el transcurso de la reacción, el material particulado liberó azufre elemental al reaccionar el anhídrido sulfuroso con el material portador de carbono. El catalizador o acelerador técnico de esta reacción, es la aplicación de potencia de microondas sobre la masa reactante, lo que se ha comprobado empíricamente.
Los cristales de sulfatos formados durante la reacción, crecen en tamaño arrastrando el material que aún no reacciona y deben ser reducidos en tamaño a fin de mantener una superficie específica de reacción apropiada (emigramos de material particulado en reacción) para su contacto con la llovizna de ácido sulfúrico impulsada con presión de oxígeno.
El producto de la reacción es una masa de material particulado sólido, que al ser mezclada con agua, permite la disolución de distintos metales sulfatados y potencialmente extraíbles por procesos de extracción por solventes ya conocidos.
Los análisis químicos empleados (Informe SERNAGEOMIN N° 2017-027) para el cálculo de la extracción de Rodio metálico, fueron obtenidos a partir de las 4 experiencias realizadas. Para esto, se consideró una concentración de 10 partes por millón de Rodio en la muestra original de cabeza empleada en las experiencias. Los análisis químicos de las muestras sólidas residuales resultantes del proceso y sus respectivos balances másicos, se detallan en la tabla NQ 1. Tabla NQ1 : Análisis químicos de las muestras sólidas residuales resultantes del proceso:
Figure imgf000025_0001
Los análisis químicos en cabeza, correspondientes a metales tales como Platino, Paladio, Iridio y Oro, en la muestra de cabeza, fueron detectados en el orden de partes por billón (ppb).

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un sistema para otorgar solubilidad en un medio acuoso a los elementos contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro portador de Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, metales del grupo platino y otros metales considerados valiosos y de interés comercial, CARACTERIZADO porque comprende:
a) Un aparato mezclador compuesto por:
un primer buzón contenedor del concentrado mineral (1 ), un segundo buzón contenedor de material portador de carbono (2), donde cada buzón contiene un“tornillo sin fin” (3) para ser descargado, un primer recinto mezclador (4) para mezclar sólidos,
un segundo recinto agitador (5) para adición de ácido sulfúrico, un depósito de ácido sulfúrico concentrado (7), y
un inyector (6) para aplicar llovizna de ácido sulfúrico a la mezcla solida;
b) un aparato para reacciones químicas compuesto por:
un primer generador de potencia de microondas (8),
conteniendo sensores (26) de flujo, presión y temperatura un segundo generador de potencia de microondas (13),
una primera cámara multimodal (14), y
una segunda cámara multimodal (15),
donde cada cámara multimodal posee una o más correas transportadoras (9),
y además cada cámara multimodal posee uno o más aparatos modificadores del posicionamiento de las partículas sólidas (10); c) disgregadores externos (1 1 );
d) Mezclador apto que provee una mezcla formada por Ácido Sulfúrico concentrado con pureza mínima de 96%, y Oxígeno gaseoso aplicado a presión estequiométrica, provisto de accesorios para control de su comportamiento interno tales como sensores de presión y temperatura, diseñado con dispositivos de apertura para disponer en su interior elementos que facilitan el contacto ácido-oxígeno, y otros elementos que facilitan en ingreso y salida de los materiales asociados a la preparación de esta mezcla, la que es aplicada como llovizna al material descargado por los disgregadores externos (12);
e) aparato captador de gases azufrosos que comprende:
campana de extracción de gases azufrosos (16), y
trampa de agua para gases azufrosos (17), que contiene agua industrial (27); f) aparato de extracción del azufre elemental
(18);
g) estanque con agitación (22); y
h) estanque clarificador (23).
2. El sistema según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el aparato mezclador a) comprende un primer buzón (1 ) para admitir concentrado mineral y un segundo buzón (2) para admitir un material portador de carbón vegetal, ambos diseñados con cobertores para evitar la contaminación por material particulado en suspensión aérea. Cada buzón posee en su parte inferior, un aparato del tipo “tornillo sin fin” (3) apto para descargar en forma controlada, el material de cada buzón a un primer recinto del mezclador (4, 5) provisto de agitación mecánica compuesta por un eje horizontal y varillas metálicas dispuestas en forma radial, que gira a velocidad sobre los productos a fin de mezclarlos y homogeneizarlos. Cumplida esta etapa, la mezcla homogénea es traspasada a la segunda parte del aparato mezclador (5) donde se aplica una llovizna de ácido sulfúrico concentrado a fin de producir una masa de partículas aglomeradas y de forma irregular, cuyo tamaño debe encontrarse en el rango 5 a 8 mm. 3. El sistema según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el aparato para reacciones químicas b) comprende 2 generadores de potencia de Microondas Industriales (8, 13) de 915 MHz de frecuencia y 2 cámaras multimodales (14, 15) receptoras de la potencia de Microondas, denominadas “primaria” (14) y “secundaria” (15), equipadas con dispositivos que realzan el efecto catalítico de la potencia de Microondas aplicada sobre las reacciones químicas del proceso.
4. El sistema según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque las correas transportadoras operan en el interior de cada cámara multimodal (14, 15), y está compuesto por niveles de transporte horizontal fabricados en teflón flexible (9), sobre los cuales es depositada la masa de material particulado a ser sometido a las reacciones químicas del proceso, y cuya función es desplazar dicho material en su interior. La cámara primaria (14), posee sólo 1 juego de transportador, en cambio la cámara secundaria (15), posee 2 juegos de transportadores.
5. El sistema según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque los generadores cámara multimodal comprenden 2 grupos operacionales, donde el primer grupo (8), aplica potencia de Microondas en forma continua y tiene por función elevar la temperatura de la masa de partículas reactantes, desde su valor inicial hasta el rango 180 - 200°C, valor a ser registrado por sensores térmicos instalados en dicha cámara (26), y donde en el segundo grupo (13), la potencia de Microondas es aplicada de acuerdo a un perfil térmico programado de tal forma sea posible mantener la temperatura de reacción en el rango previsto (180 - 200°C). En este caso, la aplicación de potencia de Microondas, es discontinua y su perfil de aplicación se rige por los sensores térmicos instalados para este propósito.
6. El sistema según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque los disgregadores (1 1 ) externos c) están ubicados en las salidas de producto de las cámaras multimodales (14, 15), que tienen por función disgregar el material saliente de las reacciones, reducir el tamaño de los gránulos formados al hacerlos pasar entre 2 rodillos de teflón que giran en contrasentido, y a continuación re-aglomerar el producto disgregado mediante la aplicación de una llovizna fina aplicada por un inyector que aplica una mezcla de ácido sulfúrico concentrado de 96% de pureza mínima y Oxígeno gaseoso, provisto por el depósito indicado (19), a una presión calculada por estequiometría química. 7. El sistema según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO por un aparato mezclador apto en cuanto a su estructura metálica de fabricación y seguro para soportar una alta presión de seguridad del orden de 35 bar, una mezcla de alto poder oxidante, tal como Ácido sulfúrico concentrado con un mínimo de 96% de pureza y Oxígeno gaseoso a presión, ambos mezclados en forma estequiométrica, en la que la presión de Oxígeno varía en el rango 9 a 15 bar. Este aparato se encuentra provisto de accesorios para el control de su comportamiento interno tales como sensores de presión y temperatura, diseñado mecánicamente con dispositivos de apertura para disponer en su interior elementos que facilitan el contacto ácido- oxígeno, y otros elementos que facilitan en ingreso y salida de los materiales asociados a la preparación de esta mezcla, la que es aplicada como llovizna al material descargado por los disgregadores externos (12).
8. El sistema según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el accesorio para modificar la posición, trayectoria y rotación de las partículas componentes de la masa a ser sometida al proceso (10) posee componentes ajustables para tal propósito (9), aplicables para cada cámara (14, 15) lo que permite una mejor absorción global de la potencia de Microondas aplicada.
9. El sistema según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el aparato captador de gases azufrosos e) comprende una cubierta de teflón dispuesta en el interior de cada cámara (14, 15), cuya conexión con un extractor de aire externo (16), permite la evacuación de los gases azufrosos formados durante las reacciones químicas del proceso.
10. El sistema según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el aparato de extracción del azufre elemental f) comprende un ducto que transporta los gases azufrosos a una columna que opera con una lluvia de agua en contracorriente con el flujo de gas azufroso, una torre de lavado de gases (17) que contiene suministro acuoso (27), el cual permite recolectar el azufre recuperado, y un extractor centrífugo (18), que aspira los gases azufrosos desde cada una de las cámaras multimodales (14, 15), emitiendo aire exento de material particulado (28). 1 1. El sistema según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el producto sulfatado resultante (20) es recibido por el estanque con agitación (22) g), el cual comprende álabes para el control de turbulencias y agua industrial controlada (21 ) y acorde con la cantidad de masa entrante, a fin de obtener la disolución de los metales de interés comercial.
12. El sistema según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el estanque clarificador (23), h) está equipado con opciones de agregar floculantes para acelerar la clarificación y diseñado para decantar productos o materiales insolubles inertes al proceso de sulfatación, tales como electrolitos (24) que contienen metales de interés, y/o sólidos remanentes (25).
13. Un método para otorgar solubilidad en un medio acuoso a los metales contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro portador de metales tales como Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, los correspondientes al grupo del Platino y otros metales valiosos y de interés comercial asociados a sus respectivos grupos y períodos establecidos en la tabla periódica de elementos químicos, a través del sistema de la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque comprende las etapas de: a) Introducir el concentrado mineral seco en el primer buzón (1 ) e introducir el carbón vegetal en el segundo buzón (2);
b) Mezclar los productos hasta homogeneizarlos ;
c) A la mezcla resultante, aplicar una dosis de llovizna de ácido sulfúrico para producir una masa de partículas aglomeradas e irregulares cuyo tamaño comprende entre 5 a 8 mm;
d) Depositar la masa de partículas aglomeradas sobre el aparato transportador para hacer circular dicho producto hacia el interior de las cámaras multimodales;
e) En el primer grupo generador-cámara multimodal (14), aplicar potencia de 915 MHz de frecuencia de microondas industriales en forma continua para incrementar la temperatura hasta el rango 180 - 200°C;
f) Mediante el segundo grupo generador-cámara multimodal (15), aplicar potencia de microondas Industriales en forma discontinua y de acuerdo a un perfil térmico programado para mantener la temperatura de reacción en el rango previsto 180 - 200°C;
g) Disgregar el material saliente de las reacciones de los pasos anteriores, para reducir el tamaño de los gránulos formados;
h) Aglomerar nuevamente el producto disgregado, mediante la aplicación de una llovizna fina de ácido sulfúrico concentrado al 96%, mezclado con oxígeno a presión en una proporción estequiométrica acorde con las reacciones químicas de este proceso (12).
i) Modificar la trayectoria y posición de los gránulos de la masa reactante;
j) Evacuar los gases azufrosos resultantes de las reacciones químicas del proceso;
k) Transportar los gases azufrosos hacia una columna que opera con una lluvia de agua en contracorriente con el flujo de gas azufroso;
I) Mezclar con agua industrial el material sulfatado saliente de la etapa de reacción, en el estanque con agitación equipado en su interior con álabes y placas verticales;
m) Obtener un electrolito con los metales disueltos y considerados de interés comercial (24); y
n) Clarificar el electrolito portador de los metales disueltos de interés comercial
(23).
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