WO2020142856A1 - Proceso de obtención de sulfato de cobre pentahidratado - Google Patents
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Definitions
- Copper Sulfate Pentahydrate is generically the most important chemical compound of copper at industrial level. It has been known since ancient times as "blue vitriol". Most of the other copper salts used for special industrial purposes are prepared from it, such as: other sulfates, oxides, carbonates, chlorides and oxychlorides.
- the method described in the 1943 patent claims a manufacturing process for copper sulfate, from the previous roasting of the sulphides, for their transformation into oxides with air stream and red-hot heating, then they are crushed and subsequently treated with hot or cold sulfuric acid.
- ES156342, 01- i 04-1943 Manufacturing procedure for copper sulfate, Enrique Rivas Hiera.
- the prior roasting of the sulphurized mineral at high temperatures and the reduction in size to later leach the oxidized mineral are relevant.
- the method described in the 1950 American patent to produce copper sulfate first comprises forming a copper mass that is substantially porous throughout, forming said mass of copper particles having a maximum size of approximately 10 inches, keeping said mass submerged at a temperature between 65 and 100 ° C in an aerated solution of copper sulfate and sulfuric acid, the air being continuously introduced into the lower part of the mass.
- the method consists of a hydrometallurgical procedure applied to copper metal, pretreated to decrease its size and improve its provision for transformation to sulfate, the extraction or recovery of copper sulfate is subsequently carried out through the use of liquid solutions.
- the most common purification methods include: distillation, crystallization, extraction, chromatography. In some cases volatile impurities and others can be removed simply by heating.
- the material is dissolved in a suitable solvent, by vigorous stirring and heated to a temperature close to the boiling point, to form a solution close to saturation.
- Copper sulfate production is a widespread technology from oxidized minerals and acidic solutions of mine water; In order for copper sulfate to reach the characteristics of the respective technical standard, it is usually made by purifying and concentrating the leaching solutions by: extraction and re-extraction with organic solvents; As is generally known, this technology is expensive.
- the recirculation process and achievement of the saturated solution can take 3 to 4 hours to reach the Copper content close to 100 gCu / l, between 85.6 and 120.4 gCu / l and therefore the condition required for the maximum generation of the Possible crystals of copper sulfate pentahydrate, at an average temperature between 80 and 100 ° C
- Table N ° 2 shows the chemical analysis carried out on the same head samples that reinforces what has already been indicated, such as the fact that Copper is mostly in an oxidized state (over 90% is Cu ”S” (soluble copper )) for the heads of Medium and High grade. Perhaps, the most worrying situation is the Calcium content, if its concentration is 2.81% in the head mineral, where it could be constituting Calcium carbonate (CaC03), a strongly acid consuming species, but it should be controlled with pH regulation.
- CaC03 Calcium carbonate
- a saturated copper solution is obtained (close to 107 gCu / l and 200 gH2S04 / l, between 85.6 and 120.4gCu / l, and 180 and 220 200 gH2S04 / l).
- Said process of copper dissolution and saturation of the entered solution is carried out at a temperature between 80 and 100 ° C.
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Abstract
La presente,patente considera un procedimiento en régimen de Obtención en dos etapas de Sulfato de Cobre Pentahidratado, a partir de minerales oxidados de cobre, con contenido promedio de 20%Cu, con especies mineralógicas predominantes en óxidos de Cobre. La primera etapa de formación de la Solución Madre mediante lixiviación por Agitación del 40 al 50% del mineral a procesar y la concentración para la formación de la solución madre. La segunda etapa del proceso, la etapa de saturación de la solución y Cristalización del Sulfato de Cobre, en la cual se procesa durante el proceso de saturación el 50 al 60% del mineral a tratar. El proceso de cristalización se lleva a cabo en estanques con enfriamiento de sus paredes laterales encamisadas y en su interior por un serpentín sumergido, por todos los cuales circulará agua refrigerada. El sistema de agitación interior genera un movimiento circulatorio de la solución saturada tanto vertical como horizontal, en función de generar un enfriamiento controlado de ella desde los 80 a 100°C hasta lograr la temperatura final de entre 5 y 15°C, en beneficio de la formación adecuada de tamaño de los cristales. Cuando la solución saturada alcanza ya una temperatura cercana a los 45°C se puede visualizar el inicio de generación de los cristales y su crecimiento al disminuir paulatinamente la temperatura de ella.
Description
Proceso de obtención de Sulfato de Cobre Pentahidratado
MEMORIA DESCRIPTIVA.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente solicitud considera un procedimiento de Obtención, en dos etapas, de Sulfato de Cobre Pentahidratado a partir de minerales oxidados de cobre, con contenido promedio de 20%Cu, con especies mineralógicas predominantes en óxidos de Cobre,
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El Sulfato de Cobre pentahidratado es genéricamente el compuesto químico de cobre más importante a nivel industrial. Se le conoce desde épocas remotas como“vitriolo azul”. A partir de él se preparan la mayor parte de todas las demás sales de cobres usadas para fines industriales especiales, tales como: otros sulfatos, óxidos, carbonatos, cloruros y oxicloruros.
Las formas comerciales más importantes de sulfato de cobre son:
(1) Sulfato de Cobre Anhidro, CuS04
(2) Sulfato de Cobre monohidratado, CuS04 * H20
(3) Sulfato de Cobre pentahidratado, CuS04 * 5H20
Este último puede cristalizar con facilidad, desde soluciones acuosas formando grandes cristales azules de estructura triclinica, o bien, controlando la granulometría, como pequeños cristales celestes, conocidos como sulfato“tipo nieve”. Aplicándole calor a los 110°C, pierde moléculas de agua para formar un monohidrato de color blanco verdoso y, posteriormente a 250°C la correspondiente sal anhidra, que es absolutamente blanca.
El método descrito en la patente de 1943 reivindica un procedimiento de fabricación del sulfato de cobre, a partir de la tostación previa de los sulfuros, para su transformación en óxidos con corriente de aire y calentamiento al rojo, después se trituran y posteriormente se tratan con ácido sulfúrico en frió o caliente. (ES156342, 01- i
04- 1943, Procedimiento de fabricación del sulfato de cobre, Enrique Rivas Hiera). Como se puede apreciar de la patente citada es relevante la tostación previa a altas temperaturas del mineral sulfurado y la reducción de tamaño para luego lixiviar el mineral oxidado.
El método descrito en la patente americana de 1950 para producir sulfato de cobre, comprende primero formar una masa de cobre que este sustancialmente porosa en todo, formando dicha masa de partículas de cobre que tienen un tamaño máximo de aproximadamente 10 pulgadas, manteniendo dicha masa sumergida a una temperatura entre 65 y 100°C en uña solución aireada de sulfato de cobre y ácido sulfúrico, siendo el aire, continuamente Introducido en la parte inferior de la masa. (US2533245, 12-12-1950, Method of producingcopper sulfate, TENNESSEE COPPER COMPANY, George Harike) Como se puede apreciar de la patente citada anteriormente el método consiste en un procedimiento hidrometalúrgico aplicado al metal cobre, pretratado para disminuir su tamaño y mejorar su disposición para la transformación a sulfato, se efectúa posteriormente la extracción o recuperación del sulfato de cobre a través del uso de soluciones líquidas.
El método descrito en la patente de 1978 reivindica un procedimiento para la obtención de sulfato de cobre de calidad comercial, a partir de precipitados de cobre que se lavan con agua acidulada, se pelletizan y secan, se someten posteriormente a un proceso de tostación y oxidación en hornos especiales, obteniéndose Oxido Cúprico y Oxido Férrico, este material se disgrega y muele.
El precipitado oxidado se lixivia a pH débilmente ácido, mezclado con solución de recirculación y agua, mediante el tratamiento con ácido sulfúrico concentrado, para elevar la temperatura a 90-95° C. Las impurezas y sólidos se eliminan mediante floculación y decantación (floculante - rango ácido como magna-fluor)(ES460108 , 01- 05-1978, Procedimiento para la obtención de sulfato de cobre de calidad comercial, Incomet S.A. .Miguel Campo Rodríguez). Como se puede apreciar, de la patente citada anteriormente el mineral requiere un tratamiento previo a la lixiviación, no solo la tostación y reducción de tamaño, es importante considerar también la eliminación de impurezas después de lixiviar las sales de cobre, en este caso vía una floculación, para obtener un producto comercialmente atractivo
En la literatura( 2005) se han descrito varios métodos de obtención de sulfato de cobre, de manera general el sulfato de cobre se puede obtener a partir de la adición del ácido sulfúrico diluido sobre el cobre u óxido de cobre en grandes cantidades, seguida de evaporación y cristalización.
Uno de los primeros métodos de obtención del sulfato de cobre fue desarrollado por Okers basado en la reacción de:
2Cu + 2H2S04 + 02 2 CuS04 + 2H20
Los mejores resultados se obtuvieron a 25 °C y utilizando un exceso de aire, y con una concentración de ácido sulfúrico de 25 %. Con posterioridad se reemplazó el oxígeno por el aire, lo cual dio una productividad de sulfato de cobre por encima de un 28%, ocurriendo la cristalización cuando la temperatura de la solución se eleva a 30 °C con un exceso de aire y por debajo de las condiciones óptimas.
En el proceso desarrollado por Okers, a partir del cobre, se obtiene el vitriolo azul, el cual debe volverse a cristalizar para su purificación. En ácido sulfúrico al 50% se disuelve con las aguas madres del vitriolo hasta llegar a una densidad de 1 ,2 g/ml y esta solución después de clarificada es cristalizada.
La escoria de calcopirita es pulverizada con agua y una solución débil de sulfato de cobre, el hierro es tratado para precipitar el cobre, el cual es calentado a 400 - 500 °C y disuelto en un estanque de ácido sulfúrico, posteriormente la solución es. concentrada para obtener cristales de sulfato de cobre.
La firma Rusa KyshtymmElectrolytícCopper Works produce el sulfato de cobre a partir de una escoria básica de cobre, la cual se pulveriza y con un posterior tratamiento se obtiene una solución ácida de sulfato de cobre. Este producto es además purificado mediante recristalización.
La obtención de sulfato de cobre a partir de la calcopirita, se basa en la desulfonación y posterior tratamiento con ácido sulfúrico de concentración 1.07-1.09 g/ml, donde el aire es burbujeado a través de la mezcla a una temperatura de 80-90 °C y la solución es concentrada a 1.30-1.31 g/ml al vacío a una temperatura de 25-28 °C, la cantidad de ácido sulfúrico y cobre se calculan estequiométricamente teniendo en cuenta el cobre presente en el mineral.
El sulfato de cobre se puede producir a partir de un material de cobre que se obtiene en la fundición de metales, para lo cual el material es molido y lixiviado con una solución de ácido sulfúrico de 5-10% a una temperatura de 60-70 °C. La solución se filtra, se decanta y se evapora obteniendo cristales con un 50% de sulfato de cobre.
Los métodos más comunes de purificación comprenden: destilación, cristalización, extracción, cromatografía. En algunos casos las impurezas volátiles y otras, pueden ser eliminadas simplemente por calentamiento.
El método de purificación más empleado en el caso de compuestos inorgánicos es la cristalización y recristalización, mediante la cual se eliminan la mayor cantidad de impurezas presentes.
Los procedimientos más utilizados para la purificación de un producto sólido por recristalización de una solución incluyen los siguientes pasos:
1. El material se disuelve en un solvente adecuado, mediante agitación vigorosa y se caliente a una temperatura cercana hasta el punto de ebullición, para formar una solución cercana a la saturación.
2. La solución caliente se filtra para eliminar las partículas insolubles. Para prevenir la cristalización durante la filtración, puede emplearse un embudo filtrante enchaquetado y la solución puede ser diluida con más solvente.
3. La solución se enfría hasta que las sustancias disueltas cristalicen.
4. Los cristales son separados del licor madre, ya sea por centrifugación o por filtrado al vacío, a través de un vidrio sinterizado o Buchner.
Usualmente la centrifugación es la más usada debido a la mayor eficiencia en la separación de los cristales del licor madre y el ahorro de tiempo, particularmente cuando los cristales son muy pequeños y finos.
Los cristales son lavados con una pequeña cantidad de solvente fresco y se separan del licor madre, posteriormente se secan(Síntesis y purificación de sulfato de cobre calidad farmacéutica, Perdomo Lorenzo, Revista Cubana de Química, vol. XVII, núm. 2, 2005, pp. 122-128). Como se puede apreciar en esta publicación del 2005 la lixiviación es una parte del proceso común a la mayoría de los procesos industriales empleados y las variaciones dependen mucho del material de partida (composición del mineral) y las impurezas que se deben eliminar, para lograr un producto comercialmente aceptable.
La producción de sulfato de cobre es una tecnología muy difundida a partir de minerales oxidados y de soluciones ácidas de agua de mina; para que el sulfato de cobre alcance las características de la norma técnica respectiva, usualmente se hace mediante purificación y concentración de las soluciones de lixiviación mediante: extracción y reextracción con solventes orgánicos; como es de conocimiento general, esta tecnología es costosa .
Producir sulfato de cobre directamente de la solución que viene de la lixiviación del mineraloxidado da un sulfato de cobre que escasamente alcanza la ley mínima requerida en cobre, pero los contaminantes Fe+++ y Cl- son altos, lo que se agravará conforme se recirculen las soluciones, deteriorando progresivamente la calidad del producto. (Producción de sulfato de cobre pentahidratado a partir de cemento de cobre, Ángel Azañero Ortiz, Revista del Instituto de Investigación FIGMMG, Vol. 8, N.° 15, 9- 13 (2005)). Como se puede apreciar en esta publicación la lixiviación es el método de elección para obtener Sulfato de cobre, pero el proceso varía según la ley del mineral y los contaminantes que son parte del material de partida. La purificación para tener un producto comercial aceptable es una limitante por los costos asociados.
El Sulfato de Cobre cristalino que se comercializa en la generalidad de los casos, se produce a partir de soluciones acuosas de sulfato de cobre, principalmente en cristalizadores por enfriamiento, o en bateas. Típicamente las soluciones se preparan comercialmente haciendo circular una solución de ácido sulfúrico por una torre que contiene gránulos metálicos de cobre secundario (recortes de alambrea chatarra y otros despuntes industriales) de hasta 5,08 [cm] de diámetro, mientras que en forma simultánea circula aire en contracorriente para oxidar gradualmente el cobre metálico a ion cúprico. ( Memoria para optar al Título de Ingeniero Civil de Minas, Proyecto Anico, Universidad de Chile, Francisca Ignacia Tabilo, Junio 2012).
Como se puede apreciar de la Tesis Publicada el 2012 la mayor parte del Sulfato de Cobre producido industrialmente proviene de la oxidación del cobre metálico, de un determinado tamaño, a ion Cúprico por tratamiento con Ácido Sulfúrico y suministro de aire al sistema de reacción.
La patente publicada en el 2014 se refiere a la producción de sulfato de cobre y / o cobalto a partir de concentrados de sulfuro de cobre y / o cobalto con bajo contenido de azufre.
El cobre y el cobalto tienen en común que en los casos naturales no se presentan en forma pura, sino junto con una multitud de otros metales. Los metales acompañantes
en los minerales que contienen cobre y / o cobalto son principalmente el hierro y el níquel. Los metales cobre y cobalto, además, están presentes en los minerales como sulfuros u óxidos. Para recuperar los metales de los compuestos sulfídicos y además separar los otros metales acompañantes mediante un proceso de tostado. Para este propósito, una corriente de alimentación que contiene cobre y cobalto en forma sulfidica se introduce en un proceso de tostado.
En tiempos de creciente escasez de materias primas, se debe extraer el cobalto y el cobre, que tienen un contenido de azufre más bajo, ya que normalmente se utiliza para el proceso de tostado con sulfatación. Como resultado, ya no se dispone de suficiente azufre (S) o dióxido de azufre (S02) para mantener el proceso con su control de proceso convencional. Hoy en día, los concentrados típicos de cobre y cobalto tienen un contenido de azufre entre 8 y 20% en peso.
Debido al bajo contenido de S02, se debe reconsiderar el tratamiento posterior de la corriente de gas residual obtenida durante el tostado. Mientras que en el pasado el S02 se ha utilizado para producir ácido sulfúrico (H2S04), esto ya no es económicamente conveniente o incluso técnicamente factible para ciertas fracciones, ya que el contenido de S02 es inferior al 4,5% en volumen. El dióxido de azufre se debe eliminar de la corriente de gas residual de otra manera.
De acuerdo con la invención descrita, este objeto se resuelve mediante un proceso con las características reivindicadas. Para este propósito, una corriente de alimentación que contiene sulfuro de cobre y / o cobalto se suministra a una etapa de tostado en la que la corriente de alimentación se expone a temperaturas entre 600 y 730 ° C en una atmósfera oxidante y se convierte en sulfato de cobre y / o cobalto. Durante el tostado, también se obtiene una corriente total de gas residual que contiene S02. Según la invención, la energía térmica y / o un gas que contiene azufre se suministran a la etapa de tostado como portador de energía a través de la corriente de alimentación y / o el gas de fluidización, por ejemplo para un lecho fluidizado o similar proporcionado en la etapa de tostado.( WO2014127808, 28-08-2014, Process and plantforproducingcopper and/orcobalt sulfate , OutotecFinlandOY , JochenGüntner).
Como se puede apreciar, de la patente citada anteriormente un mineral rico en derivados sulfurados de cobre se debe someter a elevadas temperaturas ( 600 y 730 0
C ) en un proceso de tostación con atmósfera oxidante para transformar los derivados
sulfídicos en sulfatos, etapa necesaria previa, de un alto consumo de energía, para posteriormente continuar con la lixiviación.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
El Procedimiento de Obtención reivindicado por nosotros para la obtención Sulfato de Cobre Pentahidratado (CuS04*5H20) a partir de minerales oxidados de cobre con contenido promedio de 20%Cu, con especies mineralógicas predominantes en óxidos de Cobre, cuyas leyes de cabeza están entre 2 y 3%Cu se describe a continuación. El contenido de impurezas al nivel de cabezas que pudieran afectar la calidad del producto a obtener en Grado Técnico es bastante bajo, teniendo presente además que el mineral a alimentar al presente procedimiento será sometido a una concentración mayor. Por otra parte, la existencia de Azufre a nivel de 1 ,59%, debida a la presencia probable de especies sulfuradas asociadas a elementos como Plomo(Pb) (PbS), Zinc(Zn) (ZnS), Hierro(Fe) (FeS2), e incluso de Cobre(Cu) entre otros, no es relevante dado que sus concentraciones son reducidas. Lo anterior se confirma con el análisis químico realizado a las muestras de cabeza, aún más cuando el Cobre en su mayoría se encuentra en estado oxidado (sobre el 90% es Cu”S" (cobre soluble)) para las cabezas de Media y Alta ley. Quizás, la situación más preocupante es el contenido de Calcio, si su concentración es de 2,81 % en el mineral de cabeza, donde podría estar constituyendo carbonato de Calcio (CaC03), es una especie fuertemente consumidora de ácido, pero controlable con regulación del pH.
Sin embargo la presencia de todos estos elementos que pudieran afectar la calidad del producto, en un mineral concentrado al 20%Cu generado por procesos de separación gravitacional u otro semejante, es esperable que su presencia sea reducida y por ende su impacto muy bajo en la calidad del producto. El mineral en cuestión, dada sus características de solubilidad mostrada en sus especies predominantes en cobre pudieran ser Tenorita (CuO) y/o Cuprita (Cu20), especies minerales de alta densidad, 6,1 y 6,45 gr/cm3 hecho que facilita su concentración frente a otras especies presentes en la cabeza, pudiendo asegurar que mediante el presente proceso de Obtención de Sulfato de Cobre Pentahidratado se obtendrá al menos en calidad Grado Técnico de 98,2% de pureza con 25%Cu mínimo.
El proceso reivindicado en la presente patente consiste básicamente en dos Etapas:
- Primera Etapa de Formación de la Solución Madre, mediante Lixiviación por Agitación del 40 al 50% del mineral a procesar, conformada por líneas de operación idénticas con estanques operando instalados en serie, proceso de Agitación y Concentración que da lugar aúna solución madre cercana a 73,4 gCu/l , entre 45 y 80 gCu/l y de ácido cercana a 90,7 gH2S04/l, entre 5 y 100 gH2S04/l ,con densidad promedio de 1.175,3kg/m3.
- Segunda Etapa de Saturación de la Solución y Cristalización del Sulfato de Cobre, en la cual se procesa durante el proceso de saturación el 50 al 60% del mineral a tratar, conformada también por líneas de operación idénticas, constituidas por reactores, estanques mezcladores, estanques cristalizadores , Filtro Centrífugo y sistemas común de envasado y de refrigeración de agua para enfriamiento.
El proceso de recirculación y logro de la solución saturada puede tomar 3 a 4horas para alcanzar el contenido de Cobre cercano a 100 gCu/l, entre 85,6 y 120,4 gCu/l y por ende la condición requerida para la generación máxima de los cristales posible de sulfato de cobre pentahidratado, a una temperatura promedio entre 80 y los 100 °C
Para la generación del Sulfato de Cobre Pentahidratado cristalizado en su forma comercial se procede posteriormente a enfriar en estanque, con enfriamiento de las paredes laterales encamisadas y en su interior, hasta lograr una temperatura final entre los 5 y 15°C
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Se reivindica un Proceso para la obtención de Sulfato de Cobre Pentahidratado (CuS04*5H20) a partir de minerales oxidados de cobre, con un contenido promedio de 20%Cu, con especies mineralógicas predominantes en óxidos de Cobre, cuyas leyes de cabeza están entre 2 y 3%Cu, y cuya calidad es reflejada en el análisis de multielementos mostrado abajo en la Tabla N°1 , realizado a muestras de cabeza de dicho mineral. Las muestras señaladas han sido usadas para efectuar“Pruebas de lixiviación por agitación y cementación de cobre con chatarra de fierro” en varios
laboratorios durante el mes de mayo 2013. Del análisis citado destaca que el contenido de impurezas a nivel de cabezas que pudieran afectar la calidad del producto a obtener en Grado Técnico es bastante bajo, teniendo presente además que el mineral a alimentar el proceso es sometido a una concentración mayor. Por otra parte, la existencia de Azufre a nivel de 1 ,59%, pese a que indica la presencia probable de especies sulfuradas asociadas a elementos como Plomo(Pb) (PbS), Zinc(Zn) (ZnS),Hierro( Fe) (FeS2), e incluso de Cobre(Cu) entre otros, sin embargo la concentración es muy reducida de ellas.
Ante la necesidad de efectuar una concentración ya sea gravitacional o de otro tipo, para aumentar el contenido de cobre a alimentar al proceso y reducir el impacto de las impurezas mencionadas, el mineral a alimentar es sometido a un proceso de molienda con condiciones que permitan disponer de un mineral molido en el cual el D8o, tamaño de partículas bajo el cual se encuentra el 80% en peso del material, sea igual o menor de 1mm.
En la Tabla N°2 se aprecia el análisis químico realizado a las mismas muestras de cabeza que refuerza lo ya indicado, como es que el Cobre en su mayoría se encuentra en estado oxidado (sobre el 90% es Cu”S” (cobre soluble)) para las cabezas de Media y Alta ley. Quizás, la situación más preocupante es el contenido de Calcio, si su concentración es de 2,81 % en el mineral de cabeza, donde podría estar constituyendo carbonato de Calcio (CaC03), especie fuertemente consumidora de ácido, pero debería poder ser controlada con regulación del pH.
Sin embargo la presencia de todos estos elementos que pudieran afectar la calidad del producto, en un mineral concentrado a 20%Cu generado por procesos de separación gravitacional o de otro tipo, es esperable que su presencia sea reducida y por ende su impacto en la calidad del producto.
El mineral en cuestión, dada sus características de solubilidad mostrada en la Tabla N°2, sus especies predominantes en cobre pudieran ser Tenorita (CuO) y/o Cuprita (Cu20), especies minerales de alta densidad, 6,1 y 6,45 gr/cm3 hecho que facilita su concentración frente a otras especies presentes en la cabeza, pudiendo así asegurar que mediante el presente proceso de Obtención de Sulfato de Cobre Pentahidratado se obtendrá al menos en calidad Grado Técnico de 98,2% de pureza con 25%Cu mínimo.
TABLA N° 1. ANALISIS MULTIELEMENTOS
TABLA N° 2. CARACTERIZACION QUIMICA DE LA CABEZA MINERAL
El proceso diseñado consiste básicamente en dos etapas y son las siguientes:
Primera etapa de Lixiviación por Agitación y Formación de Solución Madre
La etapa de Formación de la Solución Madre mediante Lixiviación por agitación del 40 al 50% del mineral a procesar, conformada por varias líneas de operación idénticas con numerosos estanques operando instalados en serie encada una, proceso de Agitación y Concentración que da lugar a una solución madre de cobre cercana a 73,4 gCu/l, entre 45 y 80 gCu/l y de ácido cercana a 90,7 gH2S04/l, entre 5 y 100 gH2S04/l ,con densidad promedio de 1.175,3 kg/m3.
Segunda etapa de Saturación de la Solución y Cristalización del Sulfato de Cobre.
En esta etapa, en la cual se procesa durante el proceso de saturación el 50 al 60% del mineral restante a tratar, conformada también por líneas de operación idénticas, constituidas por reactores, estanques mezcladores, estanques cristalizadores, Filtros Centrífugos y un sistema común de envasado.
Al final de este proceso se obtiene una solución saturada en cobre (cercana a 107 gCu/l y 200 gH2S04/l, entre 85,6 y 120,4gCu/l, y 180 y 220 200 gH2S04/l). Dicho proceso de disolución de cobre y de saturación de la solución ingresada se lleva a cabo a una temperatura entre 80 y 100°C.
La limpieza de la solución saturada en Hidrociclones (HCI-n) es fundamental para asegurar la calidad del producto final (Sulfato de Cobre Pentahidratado, CuS04*5H20) ante la posibilidad de la existencia de partículas finas originadas en la molienda, y que serán retiradas por este equipo.
La solución saturada en Sulfato de Cobre Pentahidratado y limpia de partículas ingresa a una temperatura promedio entre 80 y 100°C a los Estanques Cristalizadores, la que permanece en agitación durante todo el proceso de Cristalización, donde es sometida a enfriamiento, mediante la circulación de agua refrigerada (alrededor de entre 5 y 15°C) por serpentines instalados en su interior y al mismo tiempo por la refrigeración de su manto encamisado. Este enfriamiento da origen a la formación de los cristales de Sulfato de Cobre Pentahidratado de alta pureza.
El Sulfato de Cobre cristalizado y una vez decantado es retirado y alimentado a un proceso de Centrifugación y Filtración.
Con este proceso relativamente sencillo se logran obtener cristales de Sulfato de cobre de gran pureza, sobre un 98,2% con 25%Cu mínimo, con alto valor comercial y a un costo competitivo en los mercados Internacionales.
REFERENCIAS
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COPPER COMPANY, GEORGE HARIKE.
3. ES460108 , 01-05-1978, PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCION DE SULFATO DE COBRE DE CALI-DAD COMERCIAL, INCOMET S A .MIGUEL CAMPO RODRIGUEZ.
4. MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL DE MINAS ,
PROYECTO ANICO, UNIVERSIDAD DE CHILE, FRANCISCA IGNACIA TABILO, JUNIO 2012
5. SINTESIS Y PURIFICACION DE SULFATO DE COBRE. CALIDAD FARMACEUTICA, Perdomo Lorenzo, Revista Cubana de Química, vol. XVII, núm. 2, 2005, pp. 122-128.
6. PRODUCCIÓN DE SULFATO DE COBRE PENTAHIDRATADO A PARTIR DE CEMENTO DE COBRE, Ángel Azañero Ortiz, Revista del Instituto de Investigación FIGMMG, Vol. 8, N.° 15, 9-13 (2005).
7. WO2014127808, 28-08- 2014, PROCESS AND PLANT FOR PRODUCING COPPER AND/OR COBALT SULFATE , OUTOTEC FINLAND OY , JOCHEN GÜNTNER
Claims
1. Procedimiento de Obtención de Sulfato de Cobre Pentahidratado a partir de un mineral predominante en Tenorita (CuO) y/o Cuprita (Cu20)CARACTERIZAD0 por dos etapas: a. Agitación y Concentración en Régimen
Formación de la Solución Madre mediante Lixiviación con Agitación, a temperatura ambiente del 40 al 50% del mineral a procesar. b. Saturación y Cristalización en Régimen
Saturación de la solución madre generada en la Primera Fase, al procesar el 50 al60 % del mineral restante a una temperatura entre 70 y 100 °C, y generar la solución saturada que por un posterior enfriamiento, dará origen a la cristalización del sulfato de cobre pentahidratado.
2. El proceso de obtención de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la molienda del mineral inicial considerada a un tamaño de Dso igual o menor a 1 mm, permite aplicar un proceso de separación gravimétrica o de otro tipo con el objeto de reducir la presencia de impurezas y por ende su impacto en la calidad del producto.
3. El proceso de obtención de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la primera etapa (a) de lixiviación en régimen se inicia con una solución con contenidos de cobre iónico en solución y de ácido sulfúrico entre 28 y 42 g/l de Cu y entre160 y 200g/l de ácido respectivamente.
4. El proceso de obtención de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la segunda etapa (b) de saturación se inicia con una solución con contenidos de cobre iónico en solución y de ácido sulfúrico entre 45 y 80gr/l de Cu y entre 5 y 100 gr/l de ácido respectivamente.
5. El proceso de obtención de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque en la segunda etapa (b)la cristalización se inicia con una solución con contenidos de cobre iónico en solución y de ácido sulfúrico entre 85,6 y 128,4gr/l de Cu y 180 y 220 gr/l de ácido respectivamente.
6. El proceso de obtención de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque en la segunda etapa (b)la cristalización se inicia con una limpieza de la solución, para posteriormente obtener los cristales a una temperatura ente los 5 y 15°C
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