Método para extraer metal de materiales que contienen metal, que comprende las siguientes etapas de proceso:

(1a) suministro de un material, opcionalmente molido, que contiene metal,

(1b) suministro de una composición que contiene ácido sulfúrico y al menos un surfactante de una de las siguientes fórmulas

Fórmula (I)

(I)R1-O(CH2CHR5-O)r(CH2-CH2-O-)n(CH2-CHR6-O-)s(CH2-CHR2-O-)mH

Con los significados:

R1 es alquilo- o alquilfenol de C4-22 al menos una vez ramificado,

R2 es alquilo de C3-4

R5 es alquilo de C1-4

R6 es metilo o etilo

n es un valor medio de 1 a 50

m es un valor medio de 0 a 20, preferentemente 0,5 a 20

r es un valor medio de 0 a 50

s es un valor medio de 0 a 50,

donde m es al menos 0,5 cuando R5 es metilo o etilo o r tiene el valor 0, o

Fórmula (II)

(II)R3-O-(CH2-CH2-O)p(CH2-CHR4-O-)qH

con los significados

R3 es alquilo o alquilfenol de C4-22 ramificado o no ramificado

R4 es alquilo de C3-4

p es un valor medio de 1 a 50, preferentemente 4 a 15

q es un valor medio de 0,5 a 20, preferible 0,5 a 4, más preferido 0,5 a 2

o alcoxilados que contienen mezclas de alcoxilados de la fórmula (III)

(III)C5H11CH(C3H7)CH2O(B)p(A)n(B)m(A)qH

con los significados

A es etilenoxi

B es de manera respectiva independientemente alquilenoxi de C3-10, preferentemente propilenoxi, butilenoxi, pentilenoxi o mezclas de los mismos,

y los grupos A y B están presentes en forma de bloques en la sucesión indicada,

p es un número de 0 a 10,

n es un número mayor que 0 a 20,

m es un número mayor que 0 a 20,

q es un número mayor que 0 a 10,

p + n + m + q al menos 1,

donde

70 a 99% en peso de alcoxilados A1 en los cuales C5H11 tiene el significado de n-C5H11, y

1 a 30% en peso de alcoxilados A2 en los que C5H11 tiene el significado de C2H5CH(CH3)CH2 y/o CH3CH(CH3)CH2CH2, se encuentran en la mezcla

Fórmula (V)

(V)R-O-(CmH2mO)x-(CnH2nO)y-H

en la cual

R designa un residuo de iso-tridecilo,

m representa el número 2 y simultáneamente n representa el número 3 ó 4 o

m representa el número 3 ó 4 y simultáneamente n representa el número 2 y

x e y significan, independientemente uno de otro números de 1 a 20,

y en el caso de que m = 2/n = 3 o 4 la variable x es mayor o igual a y

o

Fórmula (VI)

(VI)R1-O-(CH2-CHRII-O)m(CH2-CHRIIIO)n RIV

en la cual

R1 es hidrógeno o alquilo de C1-C20,

RII y RIII son iguales o diferentes y son, respectivamente, de manera independiente uno de otro, hidrógeno, metilo o etilo y

RIV es alquilo de C1-C10, preferentemente alquilo de C1-C4, ciclohexilo o fenilo, y

m'' y n'' son iguales o diferentes y mayores o iguales a 0,

con la condición de que la suma de m'' y n'' sea de 3 a 300 o N-alquilclucamidas de las estructuras generales (IX) y (X)

Uso de surfactantes en la extracción de metal.

La presente invención se refiere a un método para obtener metales a partir de materiales que contienen metal con la ayuda de una composición acuosa, con contenido de ácido sulfúrico, que contiene al menos un surfactante.

La presente invención es adecuada, por ejemplo, para obtener cobre.

Como un metal noble, el cobre (Cu) está presente en cantidades más pequeñas en forma pura en Norte América, Chile y Australia. En estado enlazado, esto ocurre sólo catiónicamente en la forma de óxidos, sulfuros, arseniuros, cloruros y carbonatos de acuerdo con su carácter metálico. Las menas sulfúricas de cobre más importantes son: calcopirita CuFeS₂ (= "Cu₂S • Fe₂S₃"), mena de pavón (bornita) Cu₃FeS₃ (= "3Cu₂S • Fe₂S₃"), cubanita CuFe₂S₃ y copper glance (calcocita) Cu₂S. Entre las menas oxídicas, menas de cobre rojo (cuprita) Cu₂O, la malaquita verde Cu₂(OH)₂ (CO₃) (= "CuCO₃ Cu(OH)₂") y menas de cobre azul (azurita) Cu₃(OH); (CO₃)₂ (= "2CuCO₃• Cu(OH)₂") pueden mencionarse. Depósitos particularmente ricos de menas de cobre se encuentran en Estados Unidos, en Canadá, en Rusia Asiática, en Chile, en la región del Congo y en Zimbabue.

Las producciones de cobre se obtienen de los materiales de partida ricos en cobre, preferiblemente por flotación. En contraste, la flotación no es adecuada para los materiales de partida que tienen pequeñas porciones de cobre.

El cobre crudo se obtiene de menas escasas en cobre y de productos de desechos (contenido de Cu < 2%), por ejemplo de los productos de calcinación de pirita que contienen cobre y que se obtienen en la producción de ácido sulfúrico, convenientemente por un método húmedo, tratando estos materiales de partida - si es necesario después del calcinado previo - con ácido sulfúrico diluido, y extrayendo el cobre a partir de la solución de sulfato de cobre resultante mediante etapas adicionales de procesamiento.

Usualmente, la extracción del cobre se efectúa en tal forma que el material que contiene cobre se rellena y luego se asperge desde arriba con ácido sulfúrico diluido de manera que el ácido sulfúrico diluido pueda filtrarse o gotear a través del material que contiene cobre. El licor madre enriquecido con cobre se recolecta en el fondo del material acumulado y se conduce hacia una etapa más de procesamiento.

El procesamiento del licor madre que contiene cobre acuoso, obtenido de este modo, se efectúa en general extrayendo el cobre de la solución acuosa en una solución orgánica, con extracción adicional subsecuente mediante ácido sulfúrico y deposición electrolítica.

Independientemente del contenido de cobre, usualmente bajo en los materiales de partida, los rendimientos en este proceso para la extracción de cobre son generalmente bajos. Para incrementar el rendimiento en la extracción de cobre, la técnica anterior describe la adición de surfactantes al ácido sulfúrico diluido.

La Patente Norteamericana 4,045,084 describe un proceso para la extracción in situ de cobre y níquel a partir de menas subterráneas que contienen sulfuro, en el que se usa licor de dos fases que comprende una fase acuosa y una fase gaseosa. La fase gaseosa del licor se forma de las burbujas que contienen oxígeno mientras la fase acuosa contiene un surfactante en adición al amoniaco y el sulfato de amonio. Utilizando el surfactante en el licor de dos fases debe garantizarse que las burbujas que contienen oxígeno permanecen estables en las condiciones de la extracción y al mismo tiempo se minimiza la coalescencia de las burbujas que contienen oxígeno. Dowfax® 2Al se menciona, por ejemplo, como un surfactante preferido y se trata de un surfactante de sulfonato aniónico.

EP 0 536 914 describe el uso, en la extracción de cobre, de surfactantes fluoro-alifáticos de la fórmula general (Rf)_n(Q)_xZ, donde R_f corresponde a un residuo fluoroalifático, Q corresponde a una unidad de unión y Z corresponde a un grupo soluble en agua (n es igual a 1 ó 2 y x es igual a 0 ó 1). Además, en la patente europea se describe que, aparte de los surfactantes fluoro-alifáticos, ningún otro surfactante es adecuado para la extracción de cobre ya que otros surfactantes que contienen hidrocarburo podrían no tener un efecto suficiente o ser inestables en condiciones ácidas de la extracción.

Sin embargo, en estos métodos conocidos las grandes cantidades de ácido sulfúrico que se requieren para separar el cobre del material que contiene cobre y el rendimiento generalmente insatisfactorio del cobre durante la extracción, que usualmente no es más de 80%, son desventajosos. Adicionalmente, la extracción requiere una cantidad considerable de tiempo desde unos cuantos días a unos cuantos meses.

Por lo tanto, la tarea consiste en proporcionar un proceso para extraer metales a partir de materiales correspondientes que contienen metal, que preferiblemente hagan posible incrementar los rendimientos de metal respecto del material utilizado que contiene metal. Además, el método debe conducir a disminuir la duración requerida para la extracción así como la cantidad de ácido sulfúrico necesaria para la extracción. Además, la composición preferiblemente no debe comprender ninguna sustancia que pueda interferir en el procesamiento del extracto que contiene el metal.

La tarea se resuelve mediante un método según la reivindicación 1.

Una composición preferida se caracteriza entonces porque el surfactante, en una concentración desde 0,01 a 0,3% en peso, de manera particularmente preferible de 0,05 a 0,25% en peso, en particular desde 0,1 a 0,2% en peso en una solución H₂SO₄ acuosa resistente al 2%, a 23ºC, conduce a una reducción en el ángulo de contacto en el vidrio después de 1 segundo, de manera particularmente preferible después de 0,5 segundos, en particular después de 0,1 segundo, en al menos 20º, de manera particularmente preferible al menos 20º, en particular en al menos 30º, especialmente en al menos 40º.

De acuerdo con la invención se encontró que los sistemas surfactantes descritos en concentraciones muy bajas favorecen la cinética de la extracción, incrementa el rendimiento de metal y hace posible reducir la cantidad de ácido sulfúrico utilizado.

La composición a usar de acuerdo con la invención es adecuada para extraer cualquier metal que pueda disolverse de los materiales de partida correspondientes, por ejemplo menas, roca o minerales, mediante tratamiento con ácido sulfúrico. Ejemplos de estos son los metales no ferrosos, cobre, níquel, plomo, cinc, cobalto, antimonio, mercurio y bismuto, en particular cobre.

En una modalidad preferida de la presente invención, la composición acuosa resultante con el surfactante tiene un ángulo de contacto en el vidrio de menos de 40º, de manera particularmente preferible menos de 30º, en particular menos de 20º.

El ángulo de contacto se mide en un porta objetos extra-blanco, con un espesor el portaobjetos de 1 mm, de la empresa Gerhard Menzel Glasbearbeitungswerk GmbH & Co. KG, Brunswick, La composición aproximada del portaobjetos es como sigue:

Composición química aproximada

Otras propiedades de los vidrios son como sigue

Radiación de la segunda superficie de espejo

Reflexión solar total (M=2) como una proporción de la reflexión normal de una segunda superficie de espejo en elevación solar de 30º: 95.3%.

Transparencia a la luz

Transparencia solar total (M = 2) como una proporción de la transparencia normal en elevación solar de 30º: 91.6%.

Índice de refracción de la luz

El porta objetos se limpia con acetona y se seca en una estufa de secado a 70ºC durante 2 horas antes de la medición del ángulo de contacto.

El surfactante utilizado en la composición a usar de acuerdo con la invención puede ser aniónico, catiónico, no iónico o anfótero. También pueden utilizarse mezclas de las clases de surfactantes...

1. Método para extraer metal de materiales que contienen metal, que comprende las siguientes etapas de proceso:

(1a) suministro de un material, opcionalmente molido, que contiene metal,

(1b) suministro de una composición que contiene ácido sulfúrico y al menos un surfactante de una de las siguientes fórmulas

Fórmula (I)

(I)R¹-O(CH₂CHR⁵-O)_r(CH₂-CH₂-O-)_n(CH₂-CHR⁶-O-)_s(CH₂-CHR²-O-)_mH

Con los significados:

R¹ es alquilo- o alquilfenol de C_4-22 al menos una vez ramificado,

R² es alquilo de C_3-4

R⁵ es alquilo de C_1-4

R⁶ es metilo o etilo

n es un valor medio de 1 a 50

m es un valor medio de 0 a 20, preferentemente 0,5 a 20

r es un valor medio de 0 a 50

s es un valor medio de 0 a 50,

donde m es al menos 0,5 cuando R⁵ es metilo o etilo o r tiene el valor 0, o

Fórmula (II)

(II)R³-O-(CH₂-CH₂-O)_p(CH₂-CHR⁴-O-)_qH

con los significados

R³ es alquilo o alquilfenol de C_4-22 ramificado o no ramificado

R⁴ es alquilo de C_3-4

p es un valor medio de 1 a 50, preferentemente 4 a 15

q es un valor medio de 0,5 a 20, preferible 0,5 a 4, más preferido 0,5 a 2

o alcoxilados que contienen mezclas de alcoxilados de la fórmula (III)

(III)C₅H₁₁CH(C₃H₇)CH₂O(B)_p(A)_n(B)_m(A)_qH

con los significados

A es etilenoxi

B es de manera respectiva independientemente alquilenoxi de C_3-10, preferentemente propilenoxi, butilenoxi, pentilenoxi o mezclas de los mismos,

y los grupos A y B están presentes en forma de bloques en la sucesión indicada,

p es un número de 0 a 10,

n es un número mayor que 0 a 20,

m es un número mayor que 0 a 20,

q es un número mayor que 0 a 10,

p + n + m + q al menos 1,

donde

70 a 99% en peso de alcoxilados A1 en los cuales C₅H₁₁ tiene el significado de n-C₅H₁₁, y

1 a 30% en peso de alcoxilados A2 en los que C₅H₁₁ tiene el significado de C₂H₅CH(CH₃)CH₂ y/o CH₃CH(CH₃)CH₂CH₂, se encuentran en la mezcla

Fórmula (V)

(V)R-O-(C_mH_2mO)_x-(C_nH_2nO)_y-H

en la cual

R designa un residuo de iso-tridecilo,

m representa el número 2 y simultáneamente n representa el número 3 ó 4 o

m representa el número 3 ó 4 y simultáneamente n representa el número 2 y

x e y significan, independientemente uno de otro números de 1 a 20,

y en el caso de que m = 2/n = 3 o 4 la variable x es mayor o igual a y

o

Fórmula (VI)

(VI)R¹-O-(CH₂-CHR^II-O)_m(CH₂-CHR^IIIO)_n R^IV

en la cual

R¹ es hidrógeno o alquilo de C₁-C₂₀,

R^II y R^III son iguales o diferentes y son, respectivamente, de manera independiente uno de otro, hidrógeno, metilo o etilo y

R^IV es alquilo de C₁-C₁₀, preferentemente alquilo de C₁-C₄, ciclohexilo o fenilo, y

m' y n' son iguales o diferentes y mayores o iguales a 0,

con la condición de que la suma de m' y n' sea de 3 a 300 o N-alquilclucamidas de las estructuras generales (IX) y (X)

donde B¹ es un alquilo de C₆ a C₂₂, preferentemente un alquilo de C₁₀ a C₁₈, B² es hidrógeno o alquilo de C₁ a C₄, preferentemente CH₃, y D es un residuo de polihidroxialquilo con 5 a 12 átomos de C, preferentemente un residuo de C₅ o C₆, y al menos 3 grupos hidroxilo, o

alcoxilados bloquados en los grupos extremos de amidas de ácido graso de la fórmula (XI)

(XI)R¹-CO-NH-(CH₂)_y-O-(A¹O)_x-R²

en la cual

R¹ designa un residuo alquilo o alquenilo de C₅ a C₂₁,

R² significa un grupo alquilo de C₁ a C₄,

A¹ representa un alquileno de C₂ a C₄,

y designa el número 2 ó 3 y

x tiene un valor de 1 a 6, o

un surfactante anfótero seleccionado del grupo de los surfactantes que contienen ácidos carboxílicos así como además, al menos, una unidad monomérica etile'nicamente insaturada de la fórmula general (XII)

(XII),R¹(R²)C=C(R³)R⁴

en la cual R¹ a R⁴ representan, independientemente uno de otro, -H, -CH₃, un residuo de alquilo saturado, de cadena recta o ramificada, con 2 a 12 átomos de carbono, un residuo alquenilo insaturado uno o más veces, de cadena recta o ramificada, con 2 a 12 átomos de carbono, residuos de alquilo o alquenilo, como ya se definieron previamente, sustituidos con NH₂, OH o COOH, un grupo de heteroátomos con al menos un grupo cargado positivamente, un átomo de nitrógeno cuaternario o al menos un grupo amina con una carga positiva en el rango de pH entre 2 y 11 o representan COOH o COOR⁵, donde R⁵ es un residuo de hidrocarburo saturado o insaturado, de cadena recta o ramificada, con 1 a 12 átomos de carbono, y

(1c) poner en contacto el material que contiene metal con la composición, por lo cual se obtiene una lejía madre enriquecida con metal, caracterizado porque el surfactante que está en una concentración de 0,1 a 3% en peso en una solución acuosa de H2SO4 al 2% a 23ºC conduce a una disminución del ángulo de contacto sobre vidrio después de 1 segundo en al menos 10º, y la composición tiene un ángulo de contacto sobre vidrio de menos de 40º.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el método sirve para la extracción de cobre.

3. El proceso de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el cobre se transfiere de la lejía madre acuosa obtenida a una fase orgánica por extracción con un agente formador de complejos soluble en un medio orgánico, y en seguida el cobre se transfiere de la solución orgánica por medio de ácido sulfúrico en una fase acuosa y de esto se obtiene mediante un método electroquímico.

4. Método de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como surfactantes se usa un alcohol alcoxilado, bloqueado o cerrado en los grupos extremos, de las fórmulas (I), (II), (III), (V), donde el bloqueo o cierre de los grupos extremo se efectúa con sulfato de dialquilo, haluro de alquilo de C₁-C₁₀ o haluro de vinilo.