Proceso de lixiviación para concentrados de cobre que contienen compuestos de arsénico y antimonio.

Un método para la recuperación de cobre de un concentrado de sulfuro de cobre que comprende una sulfosal de arsénico de cobre o una sulfosal de antimonio de cobre,

utilizando pirita como un catalizador. El concentrado y la pirita se agregan a una solución de lixiviación de sulfato ácido. El cobre se lixivia a partir del concentrado, en la presencia de un gas que contiene oxígeno, bajo condiciones mediante las cuales la pirita sustancialmente no se oxida. La relación de pirita: sulfuro de cobre de la pirita que se agrega al sulfuro de cobre presente en el concentrado que se agrega es de al menos 1:3. La pirita puede mantenerse a una concentración en la solución de lixiviación de al menos 9 gramos por litro. El cobre lixiviado se recupera de la solución por medio de métodos convencionales.

PROCESO DE LIXIVIACIÓN PARA CONCENTRADOS DE COBRE QUE CONTIENEN COMPUESTOS DE ARSÉNICO Y ANTIMONIO

DESCRIPCIÓN

Campo Técnico

La invención se refiere a métodos para lixiviar cobre de concentrados que contienen minerales de sulfosal de arsénico de cobre y sulfosal de antimonio de cobre.

Antecedentes de la invención

Los sulfuros de cobre que contienen arsénico o antimonio son minerales comúnmente presentes. Los sulfuros de cobre que contienen arsénico incluyen sulfarsenitos, tales como enargita

(Cu3AsS4) , y sulfarsenatos, tales como tennantita (Cu12As4S13) .

Los sulfuros de cobre que contienen antimonio incluyen sulfantimonitos, tales como famatinita

y

sulfantimonatos, tales como tetraedrita (Cu12Sb4S13) . Es difícil

recuperar el cobre de tales minerales. Por ejemplo, la enargita ha probado ser resistente virtualmente a cada proceso de lixiviación aparte de la oxidación a alta presión en autoclaves con oxígeno a temperaturas que exceden los 200°C, el cual no es un proceso económico. Las minas que procesan mena en fundidores frecuentemente pagan penalizaciones si la mena que embarcan al fundidor contiene enargita, debido a los altos niveles de arsénico.

Sería deseable permitir recuperar cobre de concentrados minerales que contienen minerales de sulfosal de arsénico de cobre y sulfosal de antimonio de cobre mediante un proceso hidrometalúrgico, económicamente viable.

Breve Descripción de la Invención

La invención proporciona un método hidrometalúrgico para extraer cobre de concentrados de cobre que contienen minerales de sulfosal de arsénico de cobre o sulfosal de antimonio de cobre mediante un proceso de lixiviación que utiliza pirita

(FeS2 ) como un catalizador para la reacción de lixiviación. La etapa de lixiviación se lleva a cabo en una solución de lixiviación de sulfato ácido, por ejemplo un medio de sulfato férrico, bajo condiciones mediante las cuales la pirita no se oxida materialmente. El proceso incluye la aplicación de un agente oxidante, por ejemplo oxígeno en la forma de aire o gas oxígeno.

Una vez que el cobre se lixivia del concentrado, el mismo se puede recuperar por medio de métodos convencionales, tales como separación sólido-líquido, extracción de solventes

(SX) y electro-extracción o extracción por vía electrolítica

(EW)

concentrado y la pirita se agregan a una solución de lixiviación de sulfato ácido, el concentrado y la pirita están en forma de partículas. El cobre se lixivia a partir del concentrado en la solución de lixiviación, en la presencia de un gas que contiene oxígeno, bajo condiciones mediante las cuales la pirita sustancialmente no se oxida, para producir una solución que contiene iones de cobre. El cobre lixiviado se recupera entonces de la solución.

En una modalidad de la invención, la relación de pirita:sulfuro de cobre de la pirita que se agrega al sulfuro de cobre presente en el concentrado que se agrega es de al menos 1:3, o alternativamente en el rango de 1:3 a 20:1, ó alternativamente en el rango de 1:1 a 10:1, o alternativamente en el rango de 3:1 a 5:1.

De acuerdo con otra modalidad, la pirita se mantiene a una concentración en la solución de lixiviación de al menos gramos por litro, o alternativamente a una concentración un poco más alta.

Estos y otros aspectos de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción y dibujos de las modalidades preferidas. Breve Descripción de 1ºs Dibujos

La Fig. 2 es una gráfica que muestra la recuperación de

cobre versus tiempo de lixiviación para enargita con pirita y para enargita sola.

La Fig. 3 es una gráfica que muestra la recuperación de cobre versus tiempo de lixiviación para un concentrado que contiene tennantita, calcopirita y pirita.

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas

El proceso de la invención se describe más adelante con respecto de la recuperación del cobre de la enargita, como un ejemplo de los minerales de sulfuro de cobre al cual se puede aplicar el proceso.

La Reacción de Lixiviación

En una modalidad del método de recuperación de cobre, se agrega pirita en partículas y concentrado de enargita en partículas a una solución de lixiviación de sulfato ácido. La relación en peso de la pirita respecto a la enargita presente en el concentrado de enargita es de al menos 1:3. El cobre se lixivia en la presencia de un gas que contiene oxígeno, bajo condiciones mediante las cuales la pirita no se oxida sustancialmente, produciendo una solución que contiene iones de cobre. El cobre lixiviado se recupera entonces de la solución.

agrega a la solución de lixiviación, el método puede incluir la etapa de mantener la pirita en la solución de lixiviación a una concentración adecuada, mediante la adición de pirita cuando procede la reacción de lixiviación. En esta modalidad del método, el concentrado de enargita en partículas y la pirita en partículas se agregan a una solución de lixiviación de sulfato ácido. El cobre se lixivia del concentrado de enargita, en la presencia de un gas que contiene oxígeno, bajo condiciones mediante las cuales la pirita no se oxida sustancialmente, al mismo tiempo que se mantiene la pirita a una concentración de al menos 9 gramos por litro de la solución de lixiviación, alternativamente de al menos 1O, 16, 31, 40, 44, 47, 63 ó 78 gramos por litro. El cobre se recupera entonces de la solución lixiviada.

El proceso de lixiviación se lleva a cabo utilizando una mezcla que comprende concentrado de enargita en partículas y pirita en partículas. En la presente la referencia a tal "mezcla" incluye ambas composiciones en las cuales la pirita se agrega específicamente al concentrado y aquéllas donde la misma ya está presente en el concentrado a un nivel suficiente y por lo tanto no tiene que agregarse. Cuando la pirita debe agregarse, la mezcla de concentrado de enargita y pirita se puede preparar y luego agregarse a la solución de lixiviación,

solución de lixiviación.

En el método de la invención, se cree que la pirita actúa como un proveedor de una superficie alternativa para la

reducción férrica. La pirita es más efectiva como un catalizador galvánico cuando la misma se comporta

estrictamente como un cátodo. De ahí que, el proceso de lixiviación se lleva a cabo bajo condiciones en las cuales la pirita no se oxida a cualquier grado sustancial, es decir no a una medida que sea esencial para el funcionamiento eficaz del proceso, y preferiblemente de ningún modo. Esto se puede hacer manteniendo el potencial de la solución por debajo de un cierto nivel. El máximo potencial de la solución de operación

(es decir el potencial al cual se lleva a cabo el proceso) es menor de aproximadamente 500 mV versus Ag/AgCl (todos los potenciales de la solución establecidos en la presente se expresan en relación al electrodo de referencia de Ag /AgCl estándar) Preferiblemente, el potencial de la solución de operación está entre aproximadamente 400 mV y 550 mV y de manera más preferible entre aproximadamente 460 mV y 500 mV.

2 Cu3AsS4 (s) + 9 Fe2 (S04h (ac) + 6 H20 (1) ___. 6 CuS04 (ac) S0

+ 2 H3As03 (ac)...

1. Un método de recuperación de cobre de un concentrado de sulfuro de cobre que comprende uno de una sulfosal de arsénico de cobre y una sulfosal de antimonio de cobre, caracterizado porque comprende las etapas de:

(a) agregar el concentrado y la pirita a una solución de lixiviación de sulfato ácido, el concentrado y la pirita están en forma de partículas, en donde la relación en peso de pirita:sulfuro de cobre de la pirita que se agrega al sulfuro de cobre presente en el concentrado que se agrega es de al menos 1:1;

(b) lixiviar el cobre del concentrado en la solución de lixiviación, en la presencia de un gas que contiene oxígeno, bajo condiciones por lo cual la pirita está sustancialmente sin oxidar, para producir una solución que contiene iones de cobre; y

(e) recuperar el cobre lixiviado de la solución.

2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el concentrado de sulfuro de cobre comprende una sulfosal de arsénico de cobre seleccionada de uno de un sulfarsenito y un sulfarsenato.

3. Un método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el concentrado de sulfuro de cobre comprende enargita.

4. Un método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el concentrado de sulfuro de cobre comprende tennantita.

5. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la pirita se mantiene a una concentración en la solución de lixiviación de al menos 9 g/L.

6. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la pirita se mantiene a una concentración en la solución de lixiviación que es al menos tan alta corno una de 10, 16, 31, 40, 44, 47, 63 y 78 g/L.

7. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la relación en peso de pirita:sulfuro de cobre está en el rango de 1:1 a 20: l.

8. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la relación en peso de pirita:sulfuro de cobre está en el rango de 1:1 a 10:1.

9. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la relación en peso de pirita:sulfuro de cobre está en el rango de 3:1 a 5:1.

11. Un método de conformidad con cualquiera de las

reivindicaciones 2 a 10, caracterizado porque al menos un poco de la pirita que se agrega es pirita reciclada obtenida de la solución de lixiviación después de una etapa de separación sólido-líquido.

12. Un método de conformidad con cualquiera de las

13. Un método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el potencial de operación es de 500 mV o menos versus Ag/AgCl.

14. Un método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el potencial de operación está entre 400 y 550 mV versus Ag/AgCl.

15. Un método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el potencial de operación está entre 460 y 500 mV versus Ag/AgCl.

16. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque la mantenencia del potencial de operación se lleva a cabo por medio de la selección de uno o más de:

(ii) el tamaño de partícula del concentrado y la pirita;

(iii) la concentración del ácido; y

(iv) la temperatura de la solución de lixiviación.

17. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque además comprende la etapa de seleccionar uno o más de:

(i) nivel de la densidad de pulpa,

(ii) relación de flujo del oxígeno, e

(iii) intensidad de agitación de la solución de lixiviación, para controlar el potencial de operación.

18. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 17, caracterizado porque la etapa de lixiviación se lleva a cabo a presión atmosférica.

19. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 17, caracterizado porque la etapa de lixiviación se lleva a cabo a por arriba de la presión atmosférica.

20. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 19, caracterizado porque la etapa de lixiviación se lleva a cabo a una densidad de pulpa del 9% de sólidos o más alta.

recuperar cobre lixiviado comprende extracción de solventes y electroextracción o extracción por vía electrolítica.

22. Un método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque los iones ferrosos en una corriente de refinado de la etapa de extracción de solventes, se oxidan a iones férricos mediante gas oxígeno y se precipitan como una sal férrica estable.

23. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 22, caracterizado porque la pirita está presente en un mineral o mena a partir del cual se prepara el concentrado.

24. Un método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el concentrado de sulfuro de cobre comprende una sulfosal de antimonio de cobre seleccionada de uno de un sulfantimonito y un sulfantimonato.

25. Un método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el concentrado de sulfuro de cobre comprende famatinita.

26. Un método de conformidad con la reivindicación 24,

al menos 9 g/1.

28. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 4 a 2 6, caracterizado porque la pirita se mantiene a una concentración en la solución de lixiviación que es al menos tan al alta como una de 10, 16, 31, 40, 44, 47, 63 y 78 g/1.

29. Un método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la relación en peso de pirita:sulfuro de cobre está en el rango de 1:1 a 20: l.

30. Un método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la relación en peso de pirita:sulfuro de cobre está en el rango de 1:1 a 10:1.

31. Un método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la relación en peso de pirita:sulfuro de cobre está en el rango de 3:1 a 5:1.

32. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 31, caracterizado porque el concentrado y la pirita se agregan en la forma de una mezcla.

33. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 32, caracterizado porque al menos un poco de la pirita que se agrega es pirita reciclada obtenida de la solución de lixiviación después de una etapa de separación sólido-líquido.

reivindicaciones 24 a 33, caracterizado porque las condiciones comprenden mantener un potencial de operación de la solución de lixiviación de tal manera que la pirita esté sustancialmente sin oxidar.

35. Un método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el potencial de operación es de 500 mV o menos versus Ag/AgCl.

36. Un método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el potencial de operación está entre 400 mV y 550 mV versus Ag/AgCl.

37. Un método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el potencial de operación está entre 460 mV y 500 mV versus Ag/AgCl.

38. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 34 a 37, caracterizado porque la mantenencia del potencial de operación se lleva a cabo por medio de la selección de uno o más de:

(i) la relación del concentrado respecto a la pirita;

(ii) el tamaño de partícula del concentrado y la pirita;

(iii) la concentración del ácido; y

(iv) la temperatura de la solución de lixiviación.

(i) nivel de la densidad de pulpa,

(ii) relación de flujo del oxígeno, e

(iii) intensidad de agitación de la solución de lixiviación, para controlar el potencial de operación.

40. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 39, caracterizado porque la etapa de lixiviación se lleva a cabo a presión atmosférica.

41. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 4 a 39, caracterizado porque la etapa de lixiviación se lleva a cabo por arriba de la presión atmosférica.

42. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 39, caracterizado porque la etapa de lixiviación se lleva a cabo a una densidad de pulpa del 9% de sólidos o más alta.

43. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 4 a 42, caracterizado porque la etapa de recuperación del cobre lixiviado comprende extracción de solventes y electroextracción.

44. Un método de conformidad con la reivindicación 43, caracterizado porque los iones ferrosos en una corriente de