MÉTODO PARA PRODUCIR CONCENTRADOS.

Un método para procesar concentrados producidos a partir de menas basadas en sulfuro de cobre,

en el que el concentrado (4) a procesarse, obtenido a partir de la concentración de mena, se divide en dos concentrados de azufre de diferentes tipos, a un concentrado (7) que contiene principalmente componentes escasamente solubles tales como los metales preciosos contenidos en la mena y a un concentrado (8) que contiene principalmente componentes con buena solubilidad y que el concentrado (8) que contiene componentes solubles se conduce a una etapa de lixiviación (9) y la solución (13) obtenida de dicha etapa de lixiviación se conduce al menos a una etapa de conversión (11, 16) y que en al menos una etapa de conversión (11) localizada en primer lugar en la dirección de flujo, se suministra el concentrado (7) que contiene componentes escasamente solubles y que en al menos una etapa de conversión (11) que se localiza en primer lugar en la dirección de flujo, al menos el cobre contenido en la solución se convierte en forma de azufre por medio del hierro con forma de sulfuro del concentrado (7) que contiene componentes escasamente solubles y que al menos parte de la solución (12) obtenida a partir de al menos una etapa de conversión (11, 16) se hace retornar a la etapa de lixiviación (9)

La presente invención se refiere a un método para procesar concentrados producidos a partir de menas basadas en sulfuro de cobre.

Para el tratamiento primario de materias primas de cobre, existen dos líneas principales. Una es la línea de concentración - fundición - refinado electrolítico y la otra es lixiviación, tal como la lixiviación por acumulación extracción líquido-líquido y línea de recuperación electrolítica. Con respecto a las razones vinculadas a la calidad de las materias primas, la protección ambiental, la geografía y la economía de ambas líneas de procesamiento encuentran dificultades crecientes.

Cuando se comienza a concentrar las materias primas basadas en cobre, normalmente afrontamos una situación en la que una gran parte de la mineralización se oxida y posiblemente dificulta que flote. Entre éstas son particularmente depósitos de mena de cobre que contienen silicatos de cobre y óxidos de hierro. También, los granos mezclados con sulfuro de cobre y pirita pueden ser casi imposibles con respecto a la flotación. Un grupo específico de problemas se representa mediante depósitos de mena a menudo piríticos de cobre-cinc-plomo finamente divididos. El tratamiento de dichos depósitos de mena mediante métodos tradicionales normalmente proporciona un resultado bastante débil con respecto a los rendimientos y los contenidos de concentrado. Cuando los costes de transporte al fundidor son normalmente muy elevados con respecto a la competencia, incluso con un concentrado de alta calidad, son incluso mayores que con un concentrado de baja calidad. Lo que es más, en el caso de riesgos ambientales se aumentan en dos ubicaciones separadas, por ejemplo debido al arsénico. El proceso de fundición en sí mismo incluye típicamente varias etapas, entre ellas la fundición, por ejemplo, en un horno de fundición instantáneo, conversión, tratamiento de horno por ánodo; producción de ácido sulfúrico para gases y horno eléctrico o proceso de concentración para escorificar. Normalmente, la razón para los procesos de fundición multietapa que no son económicamente eficaces es la escasa calidad del suministro, es decir, el concentrado.

Respecto al segundo método predominante - procesamiento basado en lixiviación por acumulación - se enfrenta así mismo a tiempos más difíciles. Mientras que la mena no contenga cantidades destacables de metales preciosos ni cantidades destacables de cobre como calcopirita, CuFeS2, o como otro compuesto que sea difícil de disolver, la situación es bastante buena. Sin embargo, como regla, una parte creciente de las materias primas incluso en minas que ya funcionan está formada particularmente de minerales de cobre que se disuelven lentamente. Esto se traduce en un aumento de gastos. Otros inconvenientes del método basado en la extracción líquido-líquido es la vida útil restringida de casi todas las minas. Si la cadena del proceso completo de la mina respecto al cobre de cátodo se basa solamente en un depósito, la planta generalmente afronta una situación problemática, ya que el volumen del cuerpo de la mena se consume gradualmente. Como resultado, el índice de beneficio para el capital invertido no es óptimo.

En geología, se descubrió que ya hace al menos cien años que los sulfuros de metal tienden a transformarse, por ejemplo, cuando precipitan a partir de una solución, iones de otros elementos en sulfuros. Las observaciones acumuladas gradualmente en el conocimiento actual de las razones de este fenómeno, en la medida que hace aproximadamente 50 años, la patente US 2.568.963 se publicó sobre la materia. De acuerdo con dicha patente de Estados Unidos, el concentrado de cobre se divide en una fracción que se va a lixiviar y en una fracción usada en la precipitación de sulfuro de cobre (CuS). El CuS obtenido se lixivia en sulfato para producir cobre. Los componentes secundarios sólidos y solubles se retiraron simplemente del proceso. Después, en 1956, los mismos inventores publicaron una nueva patente, US 2.755.172, en la que los iones metálicos de la solución, es decir, cobre, cobalto, níquel y cinc, precipitan sucesivamente como sulfuros, en el orden CuS, CoS, NiS, ZnS, usando un sulfuro metálico del tipo MeS que es más soluble que el elemento que va a precipitar. En el proceso de precipitación, el pH aumenta gradualmente, por lo que, por ejemplo, en la precipitación de sulfuro de cinc (ZnS), el pH de la solución de sulfato está dentro del intervalo 6,2-7.

Debido a que el punto de partida en el método de la patente de Estados Unidos 2.755.172 es la lixiviación de la materia prima que resulta de la producción de ácido sulfúrico, el intervalo de pH utilizado 6,2-7 significa que existe una etapa de neutralización económicamente exigente. Este hecho se enfatiza incluso adicionalmente, cuando los reactivos de neutralización sugeridos son, entre otros, amoníaco, lejía o Ca(OH)2, o cuando una sub-etapa sugerida del proceso es una reacción en la que Fe3+ se reduce mediante sulfuro de hidrógeno (H2S), produciendo azufre, Fe2+ y H2SO4.

La debilidad en los conocimientos de los procesos descritos en las patentes de Estados Unidos 2.568.963 y

2.755.172 que se han mencionado anteriormente, así como ambos enfoques químicamente y económicamente no realistas, son ahora, casi 50 años después, puestos de manifiesto mediante diversas características de las patentes de Estados Unidos que se han mencionado anteriormente. En primer lugar, en realidad los minerales de sulfuro naturales no son principalmente sólo del tipo MeS, pero su proporción metal/azufre (proporción Me/S) fluctúa dentro de un amplio intervalo. Diversos sulfuros metálicos son sulfuros aleados en el significado en que el metal (Me) se reemplaza parcialmente por otros sulfuros, por ejemplo el azufre se reemplaza por arsénico y antimonio, sin mención a los granos de precipitación y otras impurezas estructurales, en comparación con los minerales del modelo del tipo MeS puro. Como consecuencia de los hechos que se han mencionado anteriormente, el método de acuerdo con la patente de Estados Unidos 2.755.172 no trabaja simplemente con materias primas actuales. El método de acuerdo con la patente de Estados Unidos 2.568.963 tiene mayores probabilidades de funcionar, pero no ofrece una solución para, por ejemplo, cómo manipular los equilibrios de hierro y equilibrios de ácido. Además, la patente de Estados Unidos 2.568.963 establece que el concentrado de cobre es necesario en el proceso de lixiviación, debido a que otros concentrados son muy escasos para la lixiviación. Lo que es más, un producto de cobre metálico de calidad comercial no puede conseguirse mediante el método de acuerdo con la patente de Estados Unidos 2.568.963.

Un tipo de reacción en la producción de concentrado con alto contenido en cobre es:

CuFeS2 + Cu2+ = CuXS + Fe2+ (1)

Se ha descubierto que la reacción (1) normalmente es lenta. Por consiguiente, se ha buscado una solución en la dirección de reducir las condiciones. Los reductores utilizados han sido, por ejemplo, cobre (Cuº), cromo (Crº), cinc (Znº), cobalto (Coº), níquel (Niº) o hierro (Feº) elemental, óxido de azufre (SO2) o reductores orgánicos. En condiciones de laboratorio, el tiempo de reacción obtenido para la reacción

CuFeS2 + Meº + Cu2+ -> CuXS + Fe2+ + … (2)

es una hora, pero se entiende que en realidad, un contacto por ejemplo entre polvo de Feº y grano de CuFeS2 no se mantiene fácilmente. Así, el principio fundamental en sí mismo para el uso de polvo de metal es imposible, por razones económicas, en los procesos comerciales. Así como para el uso de SO2, da como resultado un exceso de ácido H2SO4 que se genera en el proceso.

Además, se ha encontrado que para producir sulfuro de cobre con alto contenido en cobre (CuxS), existen, en principio, dos formas, es decir, un método basado en la conversión de acuerdo con la reacción (1) y una ruta de lixiviación selectiva usando un reactivo ácido. Lo último puede ilustrarse, por ejemplo, mediante la reacción (3):

1,8 CuFeS2 + 4,8 O2 + 0,8 H2O = Cu1,8S + 1,8 FeSO4 + 0,8 H2SO4 (3).

Por tanto, un proceso típico basado en procedimientos de lixiviación selectiva producen una cantidad destacable de ácido sulfúrico y una solución de FeSO4 problemática, sin aumentar básicamente el valor del uso del producto de sulfuro de cobre, debido a que contiene ingredientes nocivos, tales como FeS2 y silicatos.

De acuerdo con la solicitud de patente DE 2.207.382, el concentrado de CuFeS2 se trata en presencia de sulfato... [Seguir leyendo]

1. Un método para procesar concentrados producidos a partir de menas basadas en sulfuro de cobre, en el que el concentrado (4) a procesarse, obtenido a partir de la concentración de mena, se divide en dos concentrados de azufre de diferentes tipos, a un concentrado (7) que contiene principalmente componentes escasamente solubles tales como los metales preciosos contenidos en la mena y a un concentrado (8) que contiene principalmente componentes con buena solubilidad y que el concentrado (8) que contiene componentes solubles se conduce a una etapa de lixiviación (9) y la solución (13) obtenida de dicha etapa de lixiviación se conduce al menos a una etapa de conversión (11, 16) y que en al menos una etapa de conversión (11) localizada en primer lugar en la dirección de flujo, se suministra el concentrado (7) que contiene componentes escasamente solubles y que en al menos una etapa de conversión (11) que se localiza en primer lugar en la dirección de flujo, al menos el cobre contenido en la solución se convierte en forma de azufre por medio del hierro con forma de sulfuro del concentrado (7) que contiene componentes escasamente solubles y que al menos parte de la solución (12) obtenida a partir de al menos una etapa de conversión (11, 16) se hace retornar a la etapa de lixiviación (9).

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que en las etapas de conversión (16) después de la etapa de conversión que se localiza en primer lugar en la dirección de flujo, los diferentes componentes metálicos se convierten en forma de azufre por medio de hierro con forma de sulfuro (17) suministrado en dicha etapa de conversión.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que la lixiviación (9) se realiza como una lixiviación atmosférica a la temperatura de 50-105ºC.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que la lixiviación (9) se realiza como una lixiviación en autoclave.

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa de conversión (11, 16) se realiza a la temperatura de 90-200ºC.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que la etapa de conversión (11, 16) se realiza a la temperatura de 150-190ºC.

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el hierro añadido en la primera etapa de conversión (11) en la dirección de flujo es calcopirita (CuFeS2).

8. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el hierro añadido en la etapa de conversión (16) que sigue después de la primera etapa de conversión es troilita (FeS).

9. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-6, caracterizado por que el hierro añadido en la etapa de conversión (16) que sigue después de la primera etapa de conversión es pirrotita (Fe1-xS).

10. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el proceso de flotación (19) usado para la producción de concentrados se controla por medio de las medidas electroquímicas específicas del mineral.

11. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa de lixiviación (9) usada en el tratamiento del concentrado se controla por medio de medidas electroquímicas específicas del mineral.

12. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa de conversión (11, 16) usada en el tratamiento del concentrado se controla por medio de medidas electroquímicas específicas del mineral.

13. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la etapa de conversión (11) que se localiza en primer lugar en la dirección de flujo, los metales preciosos contenidos en los concentrados se recuperan.