Disolución y recuperación de al menos un elemento Nb o Ta y de al menos otro elemento u o elementos de tierras raras a partir de minerales y concentrados.

Un procedimiento para la disolución de al menos un elemento elegido entre niobio y tantalio y de al menos otro elemento elegido entre uranio y elementos de tierras raras

, ventajosamente para la disolución de niobio, tantalio, uranio y elementos de tierras raras, contenidos en un mineral o un concentrado de minerales,

caracterizado porque comprende:

- la calcinación de un material, que comprende dichos elementos, de manera que este material se mezcla, en seco o en presencia de agua, con un agente de calcinación ácido con el fin de obtener un calcinado; consistiendo dicho material en dicho mineral o concentrado o habiéndose obtenido a partir de dicho mineral o dicho concentrado y proporcionando dicho agente de calcinación ácido para calcinación en un medio de sulfato; y

- la disolución en una solución acuosa del calcinado obtenido con el fin de obtener una suspensión espesa, en la que la fracción líquida incluye hierro, en estado férrico, a una concentración de al menos 50 g/l, ventajosamente de al menos 70 g/l y muy ventajosamente de al menos 120 g/l.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/050188.

Solicitante: Areva Mines.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 33 rue La Fayette 75009 Paris FRANCIA.

Inventor/es: AGIN,JÉRÔME, DURUPT,NICOLAS, GRECO,ANTOINE, HAMMY,FATIMA, LAROCHE,GUILLAUME, THIRY,JACQUES.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > PRODUCCION O AFINADO DE METALES (fabricación de... > Extracción de compuestos metálicos por vía húmeda... > C22B3/08 (Acido sulfúrico)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > PRODUCCION O AFINADO DE METALES (fabricación de... > Extracción de compuestos metálicos por vía húmeda... > C22B3/06 (en soluciones minerales ácidas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > PRODUCCION O AFINADO DE METALES (fabricación de... > Obtención de metales que tienen un número atómico... > C22B60/02 (Obtención de torio, uranio u otros actínidos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > PRODUCCION O AFINADO DE METALES (fabricación de... > Tratamiento preliminar de minerales o residuos metálicos > C22B1/06 (Tostación sulfatante)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > PRODUCCION O AFINADO DE METALES (fabricación de... > Obtención de metales refractarios > C22B34/24 (Obtención de niobio o tántalo)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > PRODUCCION O AFINADO DE METALES (fabricación de... > C22B59/00 (Obtención de los metales de las tierras raras)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > PRODUCCION O AFINADO DE METALES (fabricación de... > Tratamiento preliminar de minerales o residuos metálicos > C22B1/02 (Procesos de tostación (C22B 1/16 tiene prioridad))

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Ilustración 1 de Disolución y recuperación de al menos un elemento Nb o Ta y de al menos otro elemento u o elementos de tierras raras a partir de minerales y concentrados.
Ilustración 2 de Disolución y recuperación de al menos un elemento Nb o Ta y de al menos otro elemento u o elementos de tierras raras a partir de minerales y concentrados.
Ilustración 3 de Disolución y recuperación de al menos un elemento Nb o Ta y de al menos otro elemento u o elementos de tierras raras a partir de minerales y concentrados.
Ilustración 4 de Disolución y recuperación de al menos un elemento Nb o Ta y de al menos otro elemento u o elementos de tierras raras a partir de minerales y concentrados.
Ilustración 5 de Disolución y recuperación de al menos un elemento Nb o Ta y de al menos otro elemento u o elementos de tierras raras a partir de minerales y concentrados.
Disolución y recuperación de al menos un elemento Nb o Ta y de al menos otro elemento u o elementos de tierras raras a partir de minerales y concentrados.

Fragmento de la descripción:

Disolución y recuperación de al menos un elemento Nb o Ta y de al menos otro elemento u o elementos de tierras raras a partir de minerales y concentrados La presente invención se refiere al tratamiento de minerales y concentrados de minerales con el fin de extraer cuantitativamente, a partir de dichos minerales o concentrados, los elementos típicos: niobio (Nb) , tantalio (Ta) , uranio (U) y elementos de tierras raras (TR) .

Un objeto de la presente invención más en particular es:

- un procedimiento para la disolución de al menos un elemento elegido entre niobio y tantalio y de al menos otro elemento elegido entre uranio y elementos de tierras raras presente en un mineral o un concentrado de minerales; y

- un procedimiento para la recuperación de dichos elementos disueltos.

El procedimiento de disolución de la invención proporciona la disolución cuantitativa de niobio y/o tantalio y de uranio y/o de al menos un metal de tierras raras (en general están presentes varios elementos de tierras raras y se disuelven según el procedimiento de la invención) sin el uso de ácido fluorhídrico, con el uso de ácido sulfúrico en condiciones específicas. Dicho procedimiento de disolución es ventajoso en particular porque es adecuado en concreto para tratar minerales que no pueden beneficiarse o pueden beneficiarse sólo en cierta medida o con dificultad de un tratamiento físico (por ejemplo minerales de pirocloro finos y/o sometidos a meteorización, en particular los de alto contenido en hierro) .

El procedimiento de disolución de la invención es adecuado para la disolución de todos los elementos identificados anteriormente, suponiendo, de forma muy evidente, que están presentes en el mineral o el concentrado de minerales tratado. Es posible hablar de la disolución de NTUTR (N de niobio, T de tantalio, U de uranio y TR de metal o metales de tierras raras) o de un procedimiento para el tratamiento de minerales o concentrados de minerales de NTUTR.

En estado natural, el niobio y el tantalio están combinados a menudo en minerales complejos, tales como pirocloro, colombita, tantalita, colombita-tantalita (coltán) y loparita. Los minerales o concentrados de minerales que comprenden estos minerales son también capaces de incluir uranio y elementos de tierras raras.

En la actualidad, el niobio es producido principalmente por un procedimiento de tratamiento de flotación de pirocloro, combinado con un tratamiento pirometalúrgico en un horno aluminotérmico (Minerals Engineering, Volume 14, número 1, enero de 2001, pág. 99-105 (7) : "Kinetics of Pyrochlore Flotation from Araxa Mineral Deposits" de Oliveira J.F., Saraiva S.M., Pimenta J.S. y Oliveira A.P.A.; Mining Magazine, febrero de 1982: "Araxa niobium mine") . Las alternativas a este procedimiento, para la producción de niobio y tantalio, consiste esencialmente en procedimientos de ataque mediante la acción de ácido fluorhídrico en concentrados que contienen fases minerales químicamente refractarias, tales como tantalita y colombita-tantalita ("Extractive Metallurgy of Niobium (Chapter 2: Sources and their treatment procedures" de C.K. Gupta y A.K. Suri, CRC Press, Londres, páginas 49-62) ) . En la bibliografía se han descrito también procesos que no recurren al ácido fluorhídrico, basados en el uso de ácido sulfúrico. En general requieren generalmente un ácido o calcinación con sulfatación, combinado con disolución del niobio y/o el tantalio en un medio altamente ácido (H2SO4 > 35% peso/peso) (patente US-3.087.809; Annual General Meeting, 45 Montreal, abril de 1964: "The production of high-purity niobium óxido from pyrochlore-perovskite concentrate", de F.J. Kelly y W.A. Gow) , o un medio que comprende ácidos carboxílicos (solicitud de patente CN-1.904.907; patente US

2.841.584 ) , o iones amonio (Tsvetnye Metally/non-ferrous metals, 1986, Vol. 27, No. 11, páginas 61-62: "Industrial tests and introduction of the sulfphate extraction technology for the processing of low-grade tantalum-niobium concentrates", de A.I. Karpukhin, G.I. Il'ina, V.G. Kharlov, A.I. Usenko y Yu. G. Popov) .

En lo que respecta al uranio, se extrae generalmente de los minerales o concentrados de minerales por ataque químico (ácido) , opcionalmente realizado a presión.

En lo que respecta a los elementos de tierras raras, se producen en general a partir de minerales de monazita,

bastnaesita, xenotima o loparita producidos por tratamiento físico y después sometidos a ataque químico. Una parte de la producción actual de elementos de tierras raras se obtiene así por calcinación de concentrados de bastnaesita y loparita con ácido sulfúrico. Se ha descrito un procedimiento alternativo en la solicitud de patente CN-1.721.559 para la recuperación específicamente de elementos de tierras raras y torio. Dicho procedimiento comprende a) una calcinación de un metal de mineral de tierras raras y/o un metal de concentrado de tierras raras en presencia de

ácido sulfúrico concentrado y hierro, en el que dicho hierro tiene un papel que favorece dicha calcinación, en la conversión de los elementos de tierras raras y torio en sustancias que son solubles en agua o en una solución ácida diluida, y b) una lixiviación con agua o con ácido diluido del calcinado obtenido. Este documento de la técnica anterior no contiene indicaciones relativas al tratamiento de minerales o concentrados de minerales con el fin de extraer el niobio y/o el tantalio de los mismos. Tampoco describe un lixiviado que incluya altas concentraciones de hierro con referencia a la extracción de niobio y/o tantalio.

La solicitud de patente CN-101.492.771 describe un procedimiento para el tratamiento de un concentrado de minerales de xinganita con el fin de extraer lantano, berilio, tantalio y niobio del mismo. Dicho procedimiento comprende la calcinación del concentrado en presencia de ácido sulfúrico y la disolución en agua del calcinado obtenido. Este documento no comprende enseñanzas con respecto a la presencia oportuna de un alto contenido de hierro férrico disuelto en la suspensión espesa obtenida. Los ejemplos proporcionados ilustran la presencia de hierro férrico disuelto en dicha suspensión espesa en un contenido de 11, 6 g/l (Ejemplo 1) y 1, 1 g/l (Ejemplo 2) respectivamente (estos valores se calcularon a partir de las relaciones en peso mostradas: Fe/ (Nb + Ta) ) .

En este contexto, los autores de la invención han buscado y encontrado un procedimiento de ataque (disolución) :

a) que use reactivos convencional, que incluyen ácido sulfúrico (y que, por tanto, no usan ácido fluorhídrico) ; y b) que sea de alto rendimiento (la disolución de los elementos, en particular niobio y/o tantalio, se lleva a cabo cuantitativamente) , que incluye cuando se lleva a cabo en minerales que no pueden tratarse o que pueden tratarse sólo en escasa medida o con dificultad mediante un tratamiento físico anterior.

Dicho procedimiento se basa en la intervención beneficiosa de los iones férricos en la disolución de al menos uno de los elementos elegidos entre niobio y tantalio.

Según su primer objeto, la presente invención se refiere así a un procedimiento para la disolución de al menos un elemento elegido entre niobio y tantalio y de al menos otro elemento elegido entre uranio y elementos de tierras raras, estando dichos elementos presentes en un mineral o un concentrado de minerales. Dicho procedimiento se emplea ventajosamente para la disolución de niobio, tantalio, uranio y elementos de tierras raras (en general están presentes de forma conjunta varios elementos de tierras raras pero no puede descartarse la presencia de un elemento de tierras raras en particular) , presentes conjuntamente en el mineral o el concentrado de minerales en cuestión. Sin embargo, se entiende... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para la disolución de al menos un elemento elegido entre niobio y tantalio y de al menos otro elemento elegido entre uranio y elementos de tierras raras, ventajosamente para la disolución de niobio, tantalio, uranio y elementos de tierras raras, contenidos en un mineral o un concentrado de minerales, caracterizado porque comprende:

- la calcinación de un material, que comprende dichos elementos, de manera que este material se mezcla, en seco o en presencia de agua, con un agente de calcinación ácido con el fin de obtener un calcinado; consistiendo dicho 10 material en dicho mineral o concentrado o habiéndose obtenido a partir de dicho mineral o dicho concentrado y proporcionando dicho agente de calcinación ácido para calcinación en un medio de sulfato; y -la disolución en una solución acuosa del calcinado obtenido con el fin de obtener una suspensión espesa, en la que la fracción líquida incluye hierro, en estado férrico, a una concentración de al menos 50 g/l, ventajosamente de al 15 menos 70 g/l y muy ventajosamente de al menos 120 g/l.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el hierro presente en dicha suspensión espesa estaba presente en dicho calcinado y/o se añadió, al menos en parte, en forma líquida y/o sólida, a dicho calcinado.

3. El procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la disolución del calcinado se lleva a cabo sin adición de ácido sulfúrico.

4. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la 25 disolución del calcinado se lleva a cabo con adición de un agente reductor, tal como SO2.

5. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la calcinación, una reacción sólido/líquido, es una calcinación ácida.

6. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la calcinación, una reacción gas/sólido, es una calcinación con sulfatación.

7. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicha calcinación se lleva a cabo en presencia de hierro, en forma férrica, presente ventajosamente en una fracción molar de Fe/ (Nb +Ta) superior a 2, muy ventajosamente superior a 3, 5 y preferentemente superior a 6; estando dicho hierro ya presente en el material que se someterá a calcinación y/o habiéndose añadido, al menos en parte, en forma líquida y/o sólida, a dicho material que se someterá a calcinación.

8. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la calcinación se lleva a cabo en presencia de fosfato, presente ventajosamente en una fracción molar de PO4/ (Nb + Ta) superior a 2 y muy ventajosamente superior a 6; estando dicho fosfato ya presente en el material que se someterá a calcinación y/o habiéndose añadido, al menos en parte, en forma líquida y/o sólida, a dicho material que se someterá a calcinación.

9. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque comprende además, corriente arriba de dicha calcinación:

- un enriquecimiento físico y/o un tratamiento químico del mineral o el concentrado.

10. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque comprende además, corriente arriba de dicha calcinación:

- una lixiviación ácida, ventajosamente una lixiviación atmosférica con ácido sulfúrico; realizándose dicha lixiviación en un mineral o concentrado, opcionalmente enriquecida físicamente. 55

11. El procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende además, corriente arriba de la calcinación:

A) una lixiviación, en una sola fase, a favor de corriente, en presencia de ácido sulfúrico, seguida por una separación

sólido/líquido que produce un lixiviado y un residuo de lixiviación que se someterá a calcinación; o B) una lixiviación, en dos fases, en contracorriente, que comprende una primera fase de lixiviación, seguida por una separación sólido/líquido que produce un lixiviado y un primer residuo de lixiviación, y una segunda fase de lixiviación realizada en dicho primer residuo de lixiviación, en presencia de ácido sulfúrico, seguida por una separación sólido/líquido que produce un segundo residuo de lixiviación que se someterá a calcinación y un líquido que se reciclará ventajosamente en dicha primera fase de lixiviación.

12. El procedimiento según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque comprende además, 10 corriente arriba de la calcinación:

A1) una lixiviación, en una sola fase, a favor de corriente, a un potencial superior a 500 mV Ag/AgCl y ventajosamente superior o igual a 600 mV Ag/AgCl, en presencia de H2SO4 y opcionalmente de una aportación de al menos un agente reductor, seguida por una separación sólido/líquido que produce un lixiviado férrico y un residuo de lixiviación que se someterá a calcinación;

A2) una lixiviación, en una sola fase, a favor de corriente, a un potencial inferior a 500 mV Ag/AgCl y ventajosamente inferior o igual a 450 mV Ag/AgCl, en presencia de H2SO4 y de al menos un agente reductor, seguida por una separación sólido/líquido que produce un lixiviado ferroso y un residuo de lixiviación enriquecido en niobio y/o tantalio que se someterá a calcinación;

B1) una lixiviación, en dos fases, en contracorriente, que comprende una primera fase de lixiviación, a un potencial superior a 500 mV Ag/AgCl y ventajosamente superior o igual a 600 mV Ag/AgCl, en presencia de H2SO4 y opcionalmente de una aportación de al menos un agente reductor, seguida por una separación sólido/líquido que 25 produce un lixiviado férrico y un primer residuo de lixiviación, y una segunda fase de lixiviación realizada en dicho primer residuo de lixiviación, a un potencial superior a 500 mV Ag/AgCo y ventajosamente superior o igual a 600 mV Ag/AgCl, en presencia de H2SO4 y opcionalmente de una aportación de al menos un agente reductor, o a un potencial inferior a 500 mV Ag/AgCl y ventajosamente inferior o igual a 450 mV Ag/AgCl, en presencia de H2SO4 y de al menos un agente reductor, seguida por una separación sólido/líquido que produce un segundo residuo de lixiviación que se someterá a calcinación y un líquido con acidez residual que se reciclará ventajosamente en dicha primera fase de lixiviación;

B2) una lixiviación, en dos fases, en contracorriente, que comprende una primera fase de lixiviación, a un potencial inferior a 500 mV Ag/AgCl y ventajosamente inferior a 450 mV Ag/AgCl, en presencia de H2SO4 y de al menos un 35 agente reductor, seguida por una separación sólido/líquido que produce un lixiviado ferroso y un primer residuo de lixiviación, y una segunda fase de lixiviación realizada en dicho primer residuo de lixiviación, a un potencial superior a 500 mV Ag/AgCl y ventajosamente superior o igual a 600 mV Ag/AgCl, en presencia de H2SO4 y opcionalmente de una aportación de al menos un agente reductor, o a un potencial inferior a 500 mV Ag/AgCl y ventajosamente inferior o igual a 450 mV Ag/AgCl, en presencia de H2SO4 y de al menos un agente reductor, seguida por una separación sólido/líquido que produce un segundo residuo de lixiviación enriquecido en niobio y/o tantalio que se someterá a calcinación y un líquido que se reciclará ventajosamente en dicha primera fase de lixiviación; reciclándose ventajosamente dicho líquido tal cual o después de separación, al menos parcial, a partir del niobio y/o el tantalio presente en la misma.

13. El procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque dicha lixiviación es de tipo A2) o B2) , ventajosamente de tipo B2) .

14. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque comprende además, corriente arriba de dicha calcinación:

-una pulverización ultrafina del material que se someterá a calcinación, para la producción de dicho material en un tamaño de partícula 30 m, ventajosamente 15 m y muy ventajosamente 10 m.

15. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque 55 comprende además, corriente abajo de dicha disolución:

- una separación sólido/líquido realizada directamente en la suspensión espesa o después de una fase adicional de dilución de dicha suspensión espesa por un factor limitado, ventajosamente 5, con el fin de evitar el precipitado de los elementos disueltos; produciendo dicha separación sólido/líquido un residuo de ataque sólido y un lixiviado de

calcinación que incluye dichos elementos disueltos.

16. El procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque comprende además, corriente abajo de dicha disolución:

- la separación del niobio y/o el tantalio a partir de dicho lixiviado de calcinación y ventajosamente el reciclado de dicho lixiviado, del que se separó dicho niobio y/o tantalio, opcionalmente diluido, para la implementación de una lixiviación atmosférica con ácido sulfúrico según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13.

17. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizado porque comprende:

- una lixiviación de tipo A1, A2, B1 o B2 según la reivindicación 12 y la recuperación de un lixiviado y de un residuo de lixiviación;

- una pulverización ultrafina opcional de dicho residuo de lixiviación;

- la calcinación de dicho residuo de lixiviación opcionalmente pulverizado;

-la disolución del calcinado obtenido tras la conclusión de dicha calcinación, con el fin de obtener una suspensión espesa;

- una separación de líquido/sólido, realizada directamente en dicha suspensión espesa o en dicha suspensión espesa diluida por un factor limitado, que produce un residuo de ataque sólido y un lixiviado de calcinación que 25 incluye los elementos deseados;

- la separación del niobio y/o el tantalio a partir de dicho lixiviado de calcinación y el reciclado del lixiviado, a partir del cual se separó previamente dicho niobio y/o tantalio, que está diluido opcionalmente, para la implementación de dicha lixiviación.

18. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizado porque comprende:

- un desenlodado de un mineral o concentrado de minerales, que está opcionalmente enriquecido físicamente, para la recuperación, por una parte, de limos que incluyen hierro y, por otra parte, del mineral o el concentrado desenlodado;

- una lixiviación de tipo A1, A2, B1 o B2 según la reivindicación 12 realizada en dicho mineral o concentrado desenlodado, opcionalmente con adición de una parte de los limos recuperados en la etapa 1 anterior, y la 40 recuperación de un lixiviado y de un residuo de lixiviación;

- una pulverización ultrafina opcional del residuo de lixiviación;

- la calcinación de dicho residuo de lixiviación opcionalmente pulverizado, realizada con adición de hierro por medio 45 de otra parte de los limos recuperados en la etapa 1 anterior; -la disolución del calcinado obtenido tras la conclusión de dicha calcinación, con el fin de obtener una suspensión espesa;

- una separación de líquido/sólido, realizada directamente en dicha suspensión espesa o en dicha suspensión 50 espesa diluida por un factor limitado, que produce un residuo de ataque y un lixiviado de calcinación que incluye los elementos deseados;

- la separación del niobio y/o el tantalio a partir de dicho lixiviado de calcinación y el reciclado de dicho lixiviado de calcinación, a partir del cual se separó anteriormente dicho niobio y tantalio, que está diluido opcionalmente, para la 55 implementación de dicha lixiviación.

19. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque se lleva a cabo con un mineral o concentrado de minerales; eligiéndose el mineral en cuestión elegido entre los minerales de los grupos pirocloro, euxenita, samarskita, perovskita y fergusonita y mezclas de los mismos.

20. Un procedimiento para la recuperación de al menos un elemento elegido entre niobio y tantalio y de al menos otro elemento elegido entre uranio y los elementos de tierras raras, ventajosamente para la recuperación de niobio, tantalio, uranio y elementos de tierras raras, presente en un mineral o un concentrado de minerales,

caracterizado porque comprende:

- la disolución de dichos elementos según el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19; y -la separación de dichos elementos.