Método para el tratamiento de intermediarios de fundición no ferrosos que contienen arsénico.

Un método para procesar intermediarios de fundición no ferrosos que contienen arsénico,

que comprende:

una etapa de lixiviación para realizar la lixiviación por oxidación de una mezcla en suspensión en una región ácida para obtener una solución de lixiviación, siendo la mezcla en suspensión una mezcla de un intermediario de fundición no ferroso que contiene arsénico en forma de sulfuro y un intermediario de fundición no ferroso que contiene arsénico y cobre como metal;

una etapa de ajuste de solución para añadir un agente de oxidación a la solución de lixiviación para oxidar arsénico trivalente a arsénico pentavalente y obtener una solución ajustada; y una etapa de cristalización para convertir el arsénico en la solución ajustada en cristales de escorodita, en el que dicha etapa de lixiviación comprende:

una primera etapa de lixiviación para realizar la lixiviación manteniendo al mismo tiempo un pH en un intervalo de 1, 0 a 2, 0 a una temperatura de 80º C o inferior, inyectando al mismo tiempo aire, oxígeno, o una mezcla gaseosa de aire y oxígeno a la mezcla en suspensión del intermediario de fundición no ferroso que contiene arsénico en forma de sulfuro y el intermediario de fundición no ferroso que contiene arsénico y cobre como metal;

una segunda etapa de lixiviación, después de dicha primera etapa de lixiviación, para añadir hidróxido de sodio para llevar el pH a no menos de 2, 0, y realizar la lixiviación durante 30 minutos o más a una temperatura de 80º C o inferior inyectando al mismo tiempo aire, oxígeno, o una mezcla gaseosa de aire y oxígeno a la mezcla en suspensión, sin mantener el pH; y una tercera etapa de lixiviación, después de dicha segunda etapa de lixiviación, para realizar la lixiviación durante 30 minutos o más a una temperatura de 80º C o mayor.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2008/062617.

Solicitante: DOWA METALS & MINING CO., LTD.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 14-1, SOTOKANDA 4-CHOME CHIYODA-KU TOKYO 101-0021 JAPON.

Inventor/es: MATSUMOTO, MASAYOSHI, FUJITA,Tetsuo, ABUMIYA,Mitsuo, SATO,Yusuke, MIKAMI,Hironobu, OOUCHI,Masami.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C01G28/02 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C01 QUIMICA INORGANICA.C01G COMPUESTOS QUE CONTIENEN METALES NO CUBIERTOS POR LAS SUBCLASES C01D O C01F (hidruros metálicos C01B 6/00; sales de oxácidos de halógenos C01B 11/00; peróxidos, sales de los perácidos C01B 15/00; tiosulfatos, ditionitos, politionatos C01B 17/64; compuestos que contienen selenio o teluro C01B 19/00; compuestos binarios del nitrógeno con metales C01B 21/06; azidas C01B 21/08; amidas metálicas C01B 21/092; nitritos C01B 21/50; fosfuros C01B 25/08; sales de los oxácidos del fósforo C01B 25/16; carburos C01B 31/30; compuestos que contienen silicio C01B 33/00; compuestos que contienen boro C01B 35/00; compuestos que tienen propiedades de tamices moleculares pero que no tienen propiedades de cambiadores de base C01B 37/00; compuestos que tienen propiedades de tamices moleculares y de cambiadores de base, p. ej. zeolitas cristalinas, C01B 39/00; cianuros C01C 3/08; sales del ácido ciánico C01C 3/14; sales de cianamida C01C 3/16; tiocianatos C01C 3/20; procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; obtención a partir de mezclas, p. ej. a partir de minerales, de compuestos metálicos que son los compuestos intermedios de un proceso metalúrgico para la obtención de un metal libre C21B, C22B; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01G 28/00 Compuestos de arsénico. › Arseniatos; Arsenitos.
  • C01G3/12 C01G […] › C01G 3/00 Compuestos de cobre. › Sulfuros.
  • C22B15/06 C […] › C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS.C22B PRODUCCION O AFINADO DE METALES (fabricación de polvos metálicos o sus suspensiones B22F 9/00; producción de metales por electrólisis o electroforesis  C25 ); PRETRATAMIENTO DE MATERIAS PRIMAS. › C22B 15/00 Obtención de cobre. › en convertidores.
  • C22B3/20 C22B […] › C22B 3/00 Extracción de compuestos metálicos por vía húmeda a partir de minerales o de concentrados. › Tratamiento o purificación de soluciones, p. ej. de soluciones obtenidas por lixiviación (C22B 3/18 tiene prioridad).
  • C22B30/04 C22B […] › C22B 30/00 Obtención de antimonio, arsénico o bismuto. › Obtención de arsénico.
  • C22B7/00 C22B […] › Tratamiento de materias primas distintas a los minerales, p. ej. residuos, para producir metales no ferrosos o sus compuestos.

PDF original: ES-2380996_T3.pdf

 

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Método para el tratamiento de intermediarios de fundición no ferrosos que contienen arsénico.

Fragmento de la descripción:

Método para el tratamiento de intermediarios de fundición no ferrosos que contienen arsénico.

La presente invención se refiere a un método de procesamiento de intermediarios de fundición no ferrosos para extraer arsénico de intermediarios de fundición no ferrosos que contienen arsénico, y convertir el arsénico en un compuesto de arsénico estable.

Están disponibles los siguientes documentos relacionados con la estabilidad de compuestos, que contienen arsénico. El documento patente 1 presenta un método para producir escorodita a partir del arsénico contenido en humo y ceniza de fundición.

El documento patente 2 presenta un método para lixiviar sulfuro de arsénico donde se inyecta aire en una suspensión que contiene sulfuro de arsénico añadiendo al mismo tiempo un álcali, para extraer por lixiviación arsénico manteniendo al mismo tiempo el pH entre 5 y 8.

Los documentos patentes 3 y 4 se refieren a técnicas para disolver sulfuro de arsénico en una región ácida, y describen un método para producir trióxido de diarsénico (As2O3) a partir de un residuo de sulfuro de arsénico y la posterior disolución de sulfuro de arsénico en una región ácida.

El documento no patente 1 informa acerca del producto de solubilidad del arseniato de hierro, arseniato de calcio y arseniato de magnesio. De acuerdo con este documento, el arseniato de calcio y el arseniato de magnesio son estables solamente en la región alcalina, pero el arseniato de hierro es estable desde la región neutra hasta la región ácida, y se informó que la solubilidad mínima en un pH de 3, 2 era 20 mg/l.

El documento no patente 2 divulga la solubilidad del arseniato de hierro y la escorodita. Este documento muestra que la solubilidad del arsénico de la escorodita en la región débilmente ácida es dos órdenes de magnitud menor que la del arseniato de hierro no cristalino, y divulga que la escorodita es un compuesto de arsénico estable.

El documento no patente 3 presenta un método para producir escorodita a partir de arsénico contenido en agua de desecho de planta de ácido sulfúrico y agua de desecho de horno de fundición.

Documento patente 1: Solicitud de Patente Japonesa en Trámite No. 2005-161123

Documento patente 2: Publicación de Patente Japonesa No. S61-29329

Documento patente 3: Publicación de Patente Japonesa No. S58-24378

Documento patente 4: Solicitud de Patente Japonesa en Trámite No. 2003-137552

Documento no patente 1: Tadahisa Nishimura y Kazumitsu Tozawa, Res. Inst. of Mineral Dressing and Metallurgy, Tohoku University, No. 764, Volumen 34, Edición 1, Reimpresión junio de 1978.

Documento no patente 2: Krause y V. A. Ettel, "Solubilities and Stabilities of Ferric Arsenate Compounds" Hydrometallurgy, 22, 311-337, (1989)

Documento no patente 3: Dimitrios Filippou y George P. Demopoulos, "Arsenic Immobilization by Controlled Scorodite Precipitation" JOM diciembre, 52-55, (1997)

En los últimos años, el medioambiente mundial para asegurar mineral como materia prima para su uso en fundición de materiales no ferrosos se ha vuelto extremadamente difícil. En el campo de la fundición de cobre en particular, el suministro es extremadamente difícil debido a que la oligopolización por parte de los principales fabricantes de materiales no ferrosos está avanzando, y están apareciendo nuevos países consumidores principales tales como los países en desarrollo. En estas condiciones, las regulaciones ambientales se están volviendo más estrictas y más obligatorias en todos los países. Los presentes inventores creen que las minas y hornos de fundición que pueden coexistir con el medio ambiente serán industrialmente importantes en el futuro.

En la presente memoria, la contaminación que es una preocupación para la fundición de materiales no ferrosos incluye la contaminación del aire debido al SO2 gaseoso, así como la contaminación de la tierra y el agua de desecho por el arsénico. Con respecto al arsénico en particular, la cantidad de arsénico incluida en el mineral de cobre aumentará en el futuro, por lo que más que nunca es necesaria una contramedida infalible. Convencionalmente, los hornos de fundición de material no ferroso costeros en Japón han estado operando sin problema utilizando mineral concentrado limpio como materia prima de procesamiento. Sin embargo, se espera que la cantidad de arsénico en el mineral de cobre se incremente en el futuro. Por consiguiente, en alguna forma será necesaria la extracción del arsénico del sistema como intermediario de fundición y la estabilización y almacenamiento del arsénico.

Por consiguiente, los presentes inventores investigaron los documentos antes mencionados.

Por ejemplo, en ambos documentos patente 3 y 4, la reacción fundamental de disolución es la siguiente.

Cu2+ + 1/3As2S3 + 4/3H2O = CuS + 2 /3HAsO2 + 2H+ (Ecuación 1)

Tal como es evidente de la (Ecuación 1) , en la lixiviación de arsénico divulgada en los documentos patente 3 y 4, el arsénico es lixiviado haciendo reaccionar directamente una solución de cobre y sulfuro de arsénico. Además, de acuerdo con los documentos patente 3 y 4, a fin de asegurar los iones cobre, se obtiene una solución de cobre utilizando sulfato de cobre, o se genera una solución de cobre en una etapa separada, y se añade As2S3 a esta solución de cobre (el cobre está en estado iónico) para provocar la reacción, lixiviando de ese modo el arsénico. En dichas reacciones, aparece ácido y se concentra. Por consiguiente, al preparar una solución concentrada de arsénico, la solución también terminará teniendo una alta concentración de ácido.

En consecuencia, todos los métodos descritos en los documentos patente y los documentos no patente tienen problemas como método de procesamiento de arsénico para extraer arsénico de intermediarios de fundición no ferrosos y convertir el arsénico en un compuesto de arsénico estable.

Por otro lado, como el contenido de arsénico en el mineral de cobre se incrementará en el futuro, en la fundición de cobre la cantidad de residuo de sulfuro de arsénico en un sistema de tratamiento de drenaje aumentará, y también aumentará la carga de arsénico en las refinerías de cobre electrolítico. Por consiguiente, la cantidad de intermediarios de fundición con arsénico concentrado que se encuentran en un proceso de purificación de solución de electrolitos de cobre posiblemente aumente, haciendo difícil procesar repetidamente dichos intermediarios en hornos de fundición. En vistas de lo anterior, un objeto de la presente invención es solucionar estos problemas, y proporcionar un método de procesamiento para extraer el arsénico de intermediarios de fundición que contienen arsénico, hacia afuera del sistema en una forma estable.

La presente invención se ha desarrollado en tales circunstancias.

Los presentes inventores condujeron una investigación diligente para solucionar los problemas antes mencionados. Como resultado, los presentes inventores propusieron un concepto revolucionario de procesar simultáneamente dos tipos de intermediarios de fundición no ferrosos que están en forma natural en las operaciones de fundición de materiales no ferrosos, a saber, un intermediario de fundición de materiales no ferrosos que contiene arsénico en forma de sulfuro y un intermediario de fundición de materiales no ferrosos que contiene arsénico y cobre como metal.

Además, los presentes inventores descubrieron que puede realizarse una reacción de oxidación para oxidar arsénico trivalente a arsénico pentavalente en un corto período de tiempo mediante la inyección de un gas oxidado en una solución acuosa que contiene el arsénico trivalente calentando al mismo tiempo la solución acuosa que contiene el arsénico trivalente en presencia de los tres tipos de sustancias, que son sulfuro de cobre, iones cobre y compuestos de arsénico pentavalente y cobre como catalizadores. Además, los presentes inventores confirmaron que el 99% o más del arsénico trivalente se oxida generando una forma pentavalente al finalizar esta reacción de oxidación.

En otras palabras, el primer medio para resolver los problemas antes mencionados es un método para procesar intermediarios de fundición no ferrosos que contienen arsénico, que comprende:

una etapa de lixiviación para realizar la lixiviación por oxidación de una mezcla en suspensión... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para procesar intermediarios de fundición no ferrosos que contienen arsénico, que comprende:

una etapa de lixiviación para realizar la lixiviación por oxidación de una mezcla en suspensión en una región ácida para obtener una solución de lixiviación, siendo la mezcla en suspensión una mezcla de un intermediario de fundición no ferroso que contiene arsénico en forma de sulfuro y un intermediario de fundición no ferroso que contiene arsénico y cobre como metal;

una etapa de ajuste de solución para añadir un agente de oxidación a la solución de lixiviación para oxidar arsénico trivalente a arsénico pentavalente y obtener una solución ajustada; y una etapa de cristalización para convertir el arsénico en la solución ajustada en cristales de escorodita, en el que dicha etapa de lixiviación comprende:

una primera etapa de lixiviación para realizar la lixiviación manteniendo al mismo tiempo un pH en un intervalo de 1, 0 a 2, 0 a una temperatura de 80º C o inferior, inyectando al mismo tiempo aire, oxígeno, o una mezcla gaseosa de aire y oxígeno a la mezcla en suspensión del intermediario de fundición no ferroso que contiene arsénico en forma de sulfuro y el intermediario de fundición no ferroso que contiene arsénico y cobre como metal;

una segunda etapa de lixiviación, después de dicha primera etapa de lixiviación, para añadir hidróxido de sodio para llevar el pH a no menos de 2, 0, y realizar la lixiviación durante 30 minutos o más a una temperatura de 80º C o inferior inyectando al mismo tiempo aire, oxígeno, o una mezcla gaseosa de aire y oxígeno a la mezcla en suspensión, sin mantener el pH; y una tercera etapa de lixiviación, después de dicha segunda etapa de lixiviación, para realizar la lixiviación durante 30 minutos o más a una temperatura de 80º C o mayor.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha etapa de lixiviación además comprende: una cuarta etapa de lixiviación, después de dicha tercera etapa de lixiviación, para interrumpir la inyección de la

mezcla gaseosa y realizar además el mezclado durante 10 minutos o más.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el intermediario de fundición no ferroso que contiene arsénico y cobre como metal es lodo electrolítico descobrizado.

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,

en el que dicha etapa de ajuste de solución es una etapa de ajuste de solución para añadir peróxido de hidrógeno a la solución de lixiviación a una temperatura de 40º C o mayor para oxidar el arsénico trivalente a arsénico pentavalente, y después poner en contacto la solución de reacción con cobre metálico para eliminar el peróxido de hidrógeno residual.

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,

en el que dicha etapa de cristalización es una etapa de cristalización para añadir y disolver sal ferrosa (Fe2+) en la solución ajustada, y provocar una reacción de oxidación.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la reacción de oxidación se realiza en un intervalo de pH de entre 1 y menor que 1.

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la reacción de oxidación se realiza a una temperatura de solución de 50º C o mayor.

8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,

en el que la reacción de oxidación se realiza por inyección de aire, oxígeno, o una mezcla gaseosa de aire y oxígeno.

9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8,

en el que, en la etapa de ajuste de solución, se inyecta aire y/u oxígeno en una solución para oxidar arsénico trivalente en la solución a arsénico pentavalente, la solución que contiene trióxido de diarsénico (As2O3) y/o iones del ácido arsenioso, se calienta hasta 50º C o más, con un pH no menor que 1 en una región neutra, y comprende sulfuro de cobre, iones cobre y un compuesto pentavalente de arsénico y cobre.

10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8,

en el que, en la etapa de ajuste de solución, mediante la inyección de aire y/u oxígeno en una solución que contiene trióxido de diarsénico (As203) y/o iones del ácido arsenioso, se calienta hasta 50º C o más, con un pH no menor que 2 en una región neutra, y comprende sulfuro de cobre, el arsénico trivalente de la solución se oxida a arsénico pentavalente, generando al mismo tiempo el compuesto pentavalente de arsénico y cobre mediante la disolución de una porción del sulfuro de cobre.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, en el que el pH no es menor que 2 cuando comienza la inyección de aire y/u oxígeno, y menor que 2 cuando la inyección de aire y/u oxígeno finaliza.

12. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que después de que el arsénico trivalente en la solución se oxida a arsénico pentavalente, la solución producida por empastado se filtra y se recupera un residuo de filtrado, y el residuo de filtrado se utiliza como sustituto para el sulfuro de cobre.

13. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que después de que el arsénico trivalente de la solución se oxida a arsénico pentavalente, la solución producida por empastado se neutraliza para llevar el pH a no menos de 3 y de ese modo cristalizar los iones cobre de la solución como el compuesto pentavalente de arsénico y cobre, y después se realiza el filtrado para recuperar un filtrado y un residuo de filtrado, y el residuo de filtrado se utiliza como sustituto para el sulfuro de cobre.


 

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