Procedimiento de lixiviación de menas sulfuradas.

La presente invención describe un procedimiento nuevo para lixiviar minerales sulfurados que consiste en la lixiviación de mena triturada en un reactor de cuba

, en donde la solución de lixiviación se alimenta con un valor de ORP cercano al límite superior adecuado para la lixiviación y la solución de lixiviación de salida sale del reactor con un ORP mayor que el límite superior adecuado para la lixiviación de la mena. La solución de lixiviación de salida que sale del reactor de lixiviación pasa por una etapa de oxidación de hierro fuera del reactor de lixiviación, produciendo la oxidación del hierro sulfato férrico soluble que se mezcla con una parte recirculada de la solución de lixiviación de salida, para aumentar su ORP hasta un valor cercano al límite superior del intervalo del potencial rédox que es adecuado para la lixiviación de la mena.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/BR2013/000149.

Solicitante: VALE S.A.

Nacionalidad solicitante: Brasil.

Dirección: Avenida Graça Aranha, 26 Centro 20030-000 Río de Janeiro BRASIL.

Inventor/es: DU PLESSIS,CHRIS,ANDRE, MORA-HUERTAS,Nelson Eduardo, GUIMARAES,Felipe Hilario, BOWES,Keith Graham.

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... > C22B15/00 (Obtención de cobre)
  • 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)
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Procedimiento de lixiviación de menas sulfuradas.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento de lixiviación de menas sulfuradas

Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente de EE.UU. n° 61/643.42, titulada "Procedimiento de lixiviación de menas sulfuradas," presentada el 4 de mayo, 212, y que se incorpora en la presente memoria por referencia en su totalidad.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para lixiviar menas sulfuradas y, en particular, a un procedimiento para lixiviar mena de calcopirita para recuperar el cobre.

Descripción de la técnica relacionada

La lixiviación de menas sulfuradas de baja ley ha sido un reto, en particular a partir de sulfuras primarios. Aunque los sulfuras secundarios (por ejemplo, calcosina) se pueden tratar por lixiviación (al igual que las menas oxidadas), los sulfuras primarios (por ejemplo, calcopirita) son relativamente refractarios. En sistemas de sulfatos, los sulfuras secundarios requieren, además de ácido, un oxidante para la lixiviación, el cual normalmente está en forma de hierro férrico. Sin embargo, la presencia de hierro férrico y ácido no es suficiente para lograr la lixiviación eficaz de menas de sulfuras primarios tales como la calcopirita. Normalmente, la lixiviación de calcopirita requiere:

- alto potencial de oxidación-reducción (ORP) (>5 mV frente a Ag/AgCI KCI 3 M) y alta temperatura (es decir, mayor que 6°C), o

- bajo ORP controlado dentro de una ventana de ORP de lixiviación (normalmente de 38 a 45 mV) a temperatura ambiente (de 2 a 35°C).

El control del ORP cuando se trabaja a bajas temperaturas es particularmente importante para evitar la pasivación de la calcopirita (Third et al., 22; van der Merwe et al., 1998; Hiroyoshi et al., 21) puesto que este efecto es irreversible. Se ha sabido que el control de la cantidad de iones ferroso en disolución (donde la relación de hierro ferroso a férrico es el factor de control principal del ORP) mejora la extracción de cobre por lixiviación de mena de calcopirita y concentrado (Hiroshi et al., 1997) y también están documentados informes previos relacionados con el control del ORP alto por medios microbiológicos (Muñoz et al.

1995, Ahonem et al. 1985, Muñoz et al. 1995) o métodos electroquímicos (Gómez et al.

1996, Wanetal. 1984).

Lo anterior es bien conocido para los expertos en la técnica y se ha usado en la lixiviación

de concentrados usando reactores de tipo tanque en condiciones atmosféricas, normalmente con tamaño de molienda fina (Hourn et al. 1995), o aprovechando el efecto galvánico de la pirita para mejorar la extensión de la lixiviación de la calcopirita (Dixon et al. 25) o a alta presión y temperatura (Dempsey et al. 1999) donde se ensancha la ventana de trabajo del ORP.

La lixiviación de ORP controlado de concentrado también se ha descrito en reactores de tanque agitado en condiciones atmosféricas donde se usa oxidación bacteriana para controlar la relación de férrico a ferroso (y por lo tanto el ORP) sea dentro del recipiente de reacción o en un recipiente separado (van der Merwe et al. 1998).

Aunque los procedimientos mencionados antes logran la lixiviación de calcopirita, el coste de operación de estos reactores de lixiviación de tanque agitado es muy alto, haciéndolo prohibitivo para el tratamiento de menas de baja ley, y además, sería necesario usar un tamaño de partículas mucho menor que las partículas usadas en lixiviación en pilas. La necesidad de partículas más pequeñas a su vez aumentaría los costes de molienda. Por lo tanto, el procedimiento se haría insostenible para minerales de baja ley y por lo tanto se usa principalmente para concentrados.

El principio de la lixiviación de ORP controlado también se ha intentado en pilas (Mintek). La lixiviación en pilas se podría considerar la alternativa más viable para tratar las menas de cobre de baja ley, porque permite el tratamiento de material más grueso, evitando los costes asociados con la molienda. La lixiviación en pilas de calcopirita no ha encontrado aplicación comercial debido a su dificultad para lograr y mantener las condiciones correctas para la lixiviación de la calcopirita (control de temperatura y ORP) en un sistema en pilas, que son:

- Condiciones de alta temperatura requieren fuentes de mineral de azufre o calentamiento externo. Se sabe que la combinación de alta temperatura y alto ORP produce la lixiviación en pilas eficaz de calcopirita. Estas condiciones de ORP alto (> 5 mV) se logran fácilmente en pilas aireadas, donde la oxidación del hierro se produce por las bacterias que residen en las pilas, y no requiere mecanismos de control especializados. La alta temperatura requerida para la lixiviación eficaz de calcopirita, requiere la presencia de suficientes sulfuras (normalmente, más de 3% de contenido de azufre con respecto a la masa de mena) y oxidación del sulfuro suficientemente rápida (lo cual puede requerir el suplemento de dióxido de carbono, en el sistema de aireación, como fuente de carbono con el fin de lograr concentraciones celulares microbianas suficientes para la oxidación del azufre). La oxidación de minerales de azufre o sulfuro, da como resultando la liberación de

calor que puede elevar la temperatura de lixiviación, si se controla adecuadamente. Sin embargo, en la mena de baja ley, el contenido de sulfuro a menudo no es suficiente para generar el calor requerido para la lixiviación en pilas de calcopirita.

- El calentamiento externo típicamente es caro. Una de las opciones para recuperar calcopirita de la lixiviación en pilas es calentar la solución de lixiviación externamente usando una fuente artificial de calentamiento, en lugar de basarse en el calentamiento por oxidación de sulfuras en la mena. Sin embargo, la extensión de la pérdida de calor de las pilas, combinado con los periodos de tiempo de lixiviación prolongados, en general hacen que el calentamiento externo sea poco rentable. Esto es cierto en especial en el caso de lugares con climas de baja temperatura.

- La lixiviación con ORP alto a temperatura ambiente produce pasivación: aunque los niveles altos de ORP (es decir, oxidación completa de todo el hierro soluble) se logran fácilmente en las pilas a temperatura ambiente (2 - 35°C), el ORP alto a dichas temperaturas produce efectos de pasivación en las superficies de minerales de calcopirita, evitando que el cobre sea lixiviado eficazmente.

- En la lixiviación en pilas, es difícil mantener el ORP dentro de un intervalo de potencial bajo: mantener el ORP de la solución de percolación en una pila dentro de una ventana estrecha de potencial de reducción bajo (de 38 a 45 mV, es decir, donde una parte, en lugar de todo, el hierro se oxida) necesaria para lixiviar calcopirita a temperaturas ambiente (de 2 a 45°C) es difícil por varias razones:

- El primer punto es el control inexacto de la transferencia de masa de oxígeno, que resulta de la aireación inferior de las pilas y los efectos de gradiente que genera;

- Un segundo punto está relacionado con el hecho de que el hierro férrico (o cualquier otro oxidante) percola en la pila en un modo de flujo pistón (la conductividad hidráulica en las pilas se produce en una película fina de solución de percolación en la superficie de algunas partículas de mena), siendo consumido rápidamente por la oxidación de sulfuras, produciendo gradientes de ORP en la pila (es decir, ORP alto en la parte superior y potencial bajo en la inferior);

- El tercer punto se refiere al hecho de que la aireación como medio para inducir la oxidación bacteriana del hierro férrico dentro de las pilas, no proporciona el nivel de control requerido para mantener el ORP dentro de un intervalo estrecho.

Además de los sistemas de lixiviación...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la lixiviación de minerales sulfurados, caracterizado por el hecho de que comprende:

lixiviar mena triturada en un reactor de cuba en el que se alimenta una solución de lixiviación de entrada (S2) con un valor de ORP cercano al límite superior de un intervalo de ORP adecuado para lixiviar la mena y de donde la solución de lixiviación de salida sale con un ORP mayor que el límite inferior del intervalo de ORP que es adecuado para lixiviar la mena de interés; y

donde parte de la solución de lixiviación de salida que sale del reactor de lixiviación (S6) pasa a través de un estado de oxidación del hierro, externo al reactor de lixiviación, produciendo la oxidación del hierro sulfato férrico soluble (S11) que se mezcla con una parte recirculada (S7) de la solución de lixiviación de salida (S3) para aumentar su ORP hasta un valor cercano al límite superior del intervalo de potencial rédox que es adecuado para la lixiviación de la mena.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la mena triturada tiene tamaños de partículas en el intervalo de 2 mm a 12 mm.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la mena dentro del reactor de lixiviación se mantiene sustancíalmente sumergida en la solución de lixiviación de modo que los huecos entre las partículas de mena triturada están saturados y rellenos con la solución de lixiviación.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el ORP de la solución permanece dentro de una ventana de lixiviación óptima de ~38 a 45 mV a temperaturas de 25 a 45°C.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el ORP de la solución permanece a >5 mV a temperaturas >6°C.

6. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que la reacción de oxidación del hierro se complementa con azufre o pirita para proporcionar ácido adicional con el fin de generar calor, siendo controlada la adición de azufre o pirita para lograr el equilibrio óptimo deseado de hierro y calor en el circuito de lixiviación.

7. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que la oxidación del hierro permite la precipitación de jarosita y la coprecipitación de las impurezas

de la solución de lixiviación.

8. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que cuando la mena de interés tiene suficiente concentración para la recuperación, se retira una solución de lixiviación rica (S8) del procedimiento y se somete a tratamiento para la

recuperación de la mena de interés.

9. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que el mineral sulfurado presente en la mena es un sulfuro primario o un sulfuro secundario.

1. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de que el sulfuro primario es calcopirita.

11. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 1, caracterizado por el hecho de que

el sulfuro secundario es calcosina.