Lixiviación de apilamientos de cloruro.

Un método hidrometalúrgico de recuperación de cobre a partir de un material,

en un apilamiento, que contiene un mineral de sulfuro de cobre que incluye los pasos de lixiviar el material en un cloruro ácido o en una solución mixta de cloruro/sulfato en presencia de oxígeno disuelto y de iones cúprico como oxidantes, mantener el potencial en la superficie del material por debajo de 600 mV (frente al SHE) para originar la disolución del sulfuro de cobre, y recuperar el cobre a partir de la solución.

Lixiviación en apilamientos de cloruro Esta invención se refiere a un método hidrometalúrgico para la recuperación de cobre a partir de minerales de sulfuro de cobre, tales como bornita, calcosina, calcopirita, covelina y enargita.

La calcopirita es uno de los minerales de sulfuro de cobre más rebeldes en cuanto a la lixiviación en sistemas de cloruro férrico ácido y sulfato férrico a bajas temperaturas. Esto se demuestra mediante las bajas cinéticas de lixiviación del mineral, que se estabilizan con el tiempo. Esto se ha atribuido a un proceso de "pasivación", pero todavía persiste la incertidumbre respecto al mecanismo.

Se ha demostrado que la disolución oxidante de la calcopirita es un proceso dependiente del potencial, y que el comienzo de la "pasivación" parece que tiene lugar a un potencial en la superficie (potencial mixto) por encima de aproximadamente 0, 6 V (frente al SHE (electrodo estándar de hidrógeno) ) . Los estudios han demostrado también que bajo las condiciones habituales de lixiviación férrica, tales como la biolixiviación y la lixiviación atmosférica en sistemas de cloruro férrico y sulfato férrico, el potencial mixto del mineral se fija normalmente en la denominada "región pasiva" del proceso de oxidación anódica, a potenciales convencionales de solución en la región de 800 mV (frente al SHE) a 900 mV (frente al SHE) , comparado con un electrodo inerte de platino. En esta región de potencial, el mineral es sometido al proceso de "pasivación", que está tipificado por la estabilización de las cinéticas de lixiviación. Esto define el problema fundamental de la disolución oxidante de la calcopirita en estos sistemas.

Se han sugerido muchos métodos para mitigar el problema de la "pasivación", uno de los cuales es la lixiviación termófila a elevadas temperaturas. En una propuesta, la biolixiviación se lleva a cabo en un apilamiento de menas que llevan calcopirita de ley baja. El proceso se opera de forma que la temperatura del apilamiento se eleva, de forma secuencial, desde la temperatura atmosférica a niveles termófilos o termófilos moderados para conseguir tasas mejoradas de disolución de la calcopirita. El éxito de esta estrategia depende en gran medida de los niveles suficientes de pirita disponible presente en la mena y de su satisfactoria oxidación para conseguir la generación de calor requerido.

Se ha propuesto un número de técnicas de la práctica anterior para la recuperación de cobre a partir de la calcopirita. Estas incluyen los métodos descritos en:

(a) el documento US6277341, en el que se usa sulfato férrico como oxidante, y el potencial en la superficie de la calcopirita se controla en la región de 350 - 450 mV (frente al SCE (electrodo de calomelanos saturado) ) ;

(b) el documento WO03038137A, que describe un proceso reductor seguido de un proceso oxidante, que usa al menos un medio férrico y oxígeno para oxidar el azufre en la calcopirita;

(c) una patente a UBC, que describe un proceso de lixiviación de un concentrado de calcopirita, con pirita como catalizador en un sulfato lixiviante, a una temperatura por encima de 50º C;

(d) una patente a CYPRUS, que describe la reacción del sulfato de cobre con un concentrado de calcopirita, a temperaturas elevadas, para formar sulfuro de cobre insoluble, sulfato de hierro soluble y ácido sulfúrico, y la lixiviación del sulfuro de cobre con oxígeno y un medio ácido, o con cloruro férrico o cúprico, o en una solución amoniacal; y

(e) el documento CL 40891 que se refiere a un proceso de aglomeración, adecuado para menas supergénicas, con la adición de cloruro de calcio y cantidades estequiométricas de ácido. El nivel de cloruro es alto y la solución es altamente ácida.

En los documentos US-A-5316567, EP-A-0214324 y US-A-2005/0118081, se describen más procesos en los que se lixivian minerales de cobre con el fin de recuperar cobre.

Las reseñas anteriores están principalmente en el contexto de la calcopirita, pero pueden ser aplicables, en mayor o menor extensión, a otros minerales de sulfuro de cobre.

La recuperación del cobre a partir de una mena hipogénica y de transición, que contiene insuficiente pirita para generar una temperatura del apilamiento para una biolixiviación termófila o termófila moderada, sigue siendo problemática.

La invención tiene por objeto dirigirse, al menos parcialmente, a esta situación. El uso de la invención no está confinado, sin embargo, a estas circunstancias y puede extenderse a la lixiviación de concentrados de ley alta, a elevadas temperaturas.

La invención proporciona un método hidrometalúrgico de recuperación de cobre a partir de un material, en un apilamiento, que contiene un mineral de sulfuro de cobre, que incluye los pasos de lixiviar el mineral en cloruro ácido o en una suspensión mixta de cloruro/sulfato, en presencia de oxígeno disuelto y de iones cúpricos como oxidantes, manteniéndose el potencial en la superficie del mineral por debajo de 600 mV (frente al SHE) , para dar lugar a la disolución del sulfuro de cobre, y recuperar el cobre a partir de la solución.

Preferiblemente, el potencial se mantiene dentro del intervalo de 550 mV (frente al SHE) a 600 mV (frente al SHE) para una lixiviación óptima de la calcopirita. El valor del potencial óptimo depende de la concentración de cloruro.

Dependiendo de la aplicación, el método se puede llevar a cabo a temperatura ambiente o a temperatura elevada.

El mineral de sulfuro de cobre puede incluir bornita, calcosina, calcopirita, covelina y enargita. Estos son ejemplos no limitadores.

El método de la invención se puede aplicar a la lixiviación del sulfuro de cobre en una mena hipogénica y de transición, de ley baja. El uso de la invención no está, sin embargo, confinada a estos tipos de menas, y puede incluir la lixiviación de menas supergénicas de ley baja. En la totalidad de los casos, la lixiviación se puede llevar a cabo en una columna, escombrera, apilamiento o cuba, referidas aquí por conveniencia como "un apilamiento".

El pH de la solución puede ser inferior a 3 y estar, preferiblemente, entre pH 1 y pH 2. El pH se puede controlar de cualquier manera apropiada, por ejemplo mediante la adición de H2SO4, HCl, o HNO3.

Los niveles de oxígeno disuelto están preferiblemente por encima de 1 ppm.

La concentración de cloruro se puede controlar en un nivel de 5 a 100 g/L, añadido mediante HCl o cualquier sal de cloruro adecuada, incluyendo NaCl, MgCl2, agua salina ("salares") , agua del mar o aguas de tratamiento que contengan cloruro.

En términos generales, el potencial en la superficie del mineral se puede controlar manipulando variables dentro del sistema de lixiviación. En una propuesta, se controla la relación de Cu (II) respecto al Cu (I) . Cuando se aplica el método de la invención a una situación de lixiviación en columna, escombrera, apilamiento o cuba, entonces se manipula la relación de Cu (II) respecto a Cu (I) dentro de un lixiviante de la lixiviación.

Se ha observado que las cinéticas de lixivación permanecen notablemente lineales bajo las condiciones definidas por el método de la invención, y que hay pocos, o no hay, indicios de "pasivación". Por eso, la tasa de disolución del mineral que lleva cobre permanece constante y, durante el tiempo, da como resultado una disolución sustancialmente completa.

Se ha observado también que bajo las condiciones definidas, el cobre y el hierro se disuelven en cantidades casi estequiométricas a partir de un mineral de calcopirita.

En el caso de la calcopirita, la disolución puede darse, posiblemente, según el siguiente esquema de reacciones, que comprenden un proceso secuencial no oxidante/oxidante.

Proceso no oxidante CuFeS2 + 4H+ -Cu (ll) + Fe (ll) + 2H2 (1)

o CuFeS2 + 2H+ -CuS + Fe (ll) + H2S (acuoso) (2)

Aunque la ecuación 2 es ligeramente más favorable termodinámicamente que la ecuación 1 en las soluciones de cloruro o soluciones mixtas de cloruro/sulfato, se usan ambas ecuaciones como un punto de partida en un mecanismo de reacción propuesto y que da como resultado la misma reacción de oxidación intermedia, como se refleja en la ecuación 6, y en la misma reacción global, como se expone en la ecuación 9.

Cu (II) + H2S (acuoso) - CuS + 2H+ (3)

Las ecuaciones 2 y 3 se pueden escribir como:

CuFeS2 + Cu (II) -2CuS + Fe (ll) ... [Seguir leyendo]

1. Un método hidrometalúrgico de recuperación de cobre a partir de un material, en un apilamiento, que contiene un mineral de sulfuro de cobre que incluye los pasos de lixiviar el material en un cloruro ácido o en una solución mixta de cloruro/sulfato en presencia de oxígeno disuelto y de iones cúprico como oxidantes, mantener el potencial en la superficie del material por debajo de 600 mV (frente al SHE) para originar la disolución del sulfuro de cobre, y recuperar el cobre a partir de la solución.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que el potencial se mantiene dentro del intervalo de 550 mV (frente al SHE) a 600 mV (frente al SHE) .

3. Un método según la reivindicación 2, en el que el potencial se mantiene en un valor que es dependiente de la concentración de cloruro.

4. Un método según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que el sulfuro de cobre está en una mena hipogénica y de transición, de ley baja.

5. Un método según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que el sulfuro de cobre está en una mena supergénica de ley baja.

6. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el pH de la solución es inferior a 3.

7. Un método según la reivindicación 6, en el que el PH de la solución está entre pH 1 y pH 2.

8. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que incluye los pasos de controlar el pH de la solución mediante la adición de H2SO4, HCl o HNO3.

9. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el nivel de oxígeno disuelto está por encima de 1 ppm.

10. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la concentración de cloruro se controla en un nivel de 5 a 100 g/L.

11. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la concentración de cloruro se controla mediante la adición de al menos uno de los siguientes: HCl, NaCl, MgCl2, agua salina, agua del mar o aguas de tratamiento que contienen cloruro.

12. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que incluye el paso de controlar la relación de Cu (II) respecto a Cu (I) dentro de un lixiviante de la lixiviación.

13. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el mineral de sulfuro de cobre es al menos uno de los siguientes: bornita, calcosina, calcopirita, covelina y enargita.