Procedimiento para la lixiviación ácida mejorada de minerales de laterita.

Procedimiento para la recuperación de níquel y cobalto a partir de un mineral de laterita niquelífera que incluye lasetapas siguientes:

a) proporcionar una fracción de limonita con un contenido bajo de magnesio y una fracción de saprolita con uncontenido elevado de magnesio de un mineral de laterita niquelífera;

b) tratar la fracción de limonita con ácido en una etapa de lixiviación primaria a presión elevada para producir unasuspensión de lixiviación primaria;

c) añadir la fracción de saprolita a la suspensión de lixiviación primaria a fin de iniciar la precipitación de hierrocomo goetita y/o hematita, liberando mientras simultáneamente ácido adicional a partir de la precipitación dehierro para realizar una etapa de lixiviación secundaria a presión atmosférica, produciendo una suspensión delixiviación secundaria;

en el que toda el agua utilizada para preparar todas las suspensiones de mineral y las soluciones de ácido presentauna composición iónica que contiene niveles suficientemente bajos de iones metálicos alcalinos, sodio, potasio yamonio, a fin de evitar la formación de jarosita.

Procedimiento para la lixiviación ácida mejorada de minerales de laterita.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento para la lixiviación de minerales de laterita niquelífera mediante el tratamiento hidrometalúrgico de las fracciones de “limonita” y “saprolita” del mineral de un modo secuencial a fin de recuperar el níquel y el cobalto. En particular, la invención se refiere a un procedimiento que combina la lixiviación ácida a presión elevada de la fracción de limonita del mineral con la lixiviación ácida a presión atmosférica de la fracción de saprolita del mineral en un medio que evita sustancialmente la precipitación del hierro como jarosita, y la recuperación del níquel y el cobalto a la vez que se desecha el hierro en forma de goetita y/o hematita.

Antecedentes de la invención Una masa mineral de laterita es un mineral oxidado y consiste habitualmente en una capa superior (del perfil del mineral) de limonita y una capa inferior de saprolita. Los estudios geológicos han demostrado que el mineral principal que contiene níquel en la capa superior de laterita es la limonita con un contenido bajo de magnesio, y el mineral principal de cobalto es la asbolana. Los minerales principales que contienen níquel en la capa inferior de saprolita son las especies con un contenido elevado de magnesio serpentina, clorita, esmectita y nontronita. El contenido de cobalto de la capa de saprolita es despreciable. Cabe señalar que, en general, no existe una delimitación clara entre las capas superior e inferior del mineral de laterita y, a veces, existe una capa intermedia que se denomina zona de transición.

A fin de establecer un tratamiento razonable y rentable de la masa mineral de laterita, todos los tipos de minerales que contienen níquel y cobalto se deben tratar de modo que se recuperen los valores máximos de metal en un procedimiento simple y único sin desechar materiales perjudiciales para el medio ambiente. En este sentido, una consideración importante con respecto a los problemas medioambientales es la naturaleza del compuesto de hierro contenido en los desechos minerales. Una consideración importante con respecto a la recuperación rentable de metales es la cantidad y, por lo tanto, el coste del ácido utilizado en el proceso de lixiviación.

La lixiviación ácida de los sólidos del mineral de laterita por tratamiento a presión en un autoclave o por lixiviación a presión atmosférica y temperaturas elevadas da lugar a una descarga ácida que se debe neutralizar parcialmente antes de que se puedan recuperar los valores de metal. A las altas temperaturas aplicadas en las digestiones en autoclave, por lo general comprendidas entre aproximadamente 250ºC y 275ºC, el consumo de ácido para disolver los metales se duplica o se triplica debido a la formación de ión bisulfato (HSO4) y un protón (H) . Este hecho se ilustra en las siguientes ecuaciones:

MeO + 2H2SO4 Me (HSO4) 2 + H2O 40 Me2O3 + 6H2SO4 2 Me (HSO4) 3 + 3H2O

Al enfriarse la suspensión, se produce la reversión del ion bisulfato a ion sulfato, con lo que se libera un protón adicional; por lo tanto, la suspensión enfriada contiene inevitablemente un exceso de ácido que se debe neutralizar.

La patente US nº 4.548.794 (Californian Nickel Corporation) describe la utilización de la fracción de saprolita del mineral para neutralizar la acidez del material de lixiviación a presión de limonita. Sin embargo, la temperatura de la neutralización era elevada y la recuperación de níquel y cobalto fue baja.

La patente US nº 6.379.636 (BHP-Billiton) describe un procedimiento que comprende la lixiviación a presión con ácido de limonita seguida de lixiviación de saprolita a presión atmosférica utilizando la suspensión de descarga del autoclave en combinación con iones metálicos alcalinos seleccionados para formar jarosita, M (Fe3 (SO4) 2 (OH) 6) , M= Na, K o NH4, en cuya forma el hierro se descarga a las presas de cola.

Sin embargo, el hierro descargado como jarosita da lugar a un elevado consumo de ácido, ya que se sabe que, de los 1, 5 moles de ácido sulfúrico necesarios para disolver 1 mol de hierro férrico, únicamente 1 mol de ácido sulfúrico se libera durante la precipitación de jarosita para ayudar a la lixiviación de la fracción de saprolita. La jarosita no es un compuesto estable y libera ácido lentamente bajo la acción de la intemperie, lo que podría tener un impacto medioambiental negativo. La patente Us nº 6.391.089 (Curlook) describe un procedimiento de lixiviación en el que la 60 solución de descarga ácida del autoclave se recicla hacia la etapa de preparación de la alimentación de mineral, con lo que se produce una reducción significativa del consumo de ácido. Sin embargo, se producen complicaciones con el reciclaje del magnesio disuelto y se necesita un exceso de ácido sulfúrico para la formación de bisulfato de magnesio Mg (HSO4) 2 a la temperatura de lixiviación del autoclave.

Por consiguiente, resulta muy deseable un procedimiento que combine los beneficios de una recuperación elevada de metal por mol de ácido consumido a partir de la masa mineral completa y la descarga de desechos sólidos aceptables desde el punto de vista medioambiental.

La presente invención tiene como objetivo dar a conocer un procedimiento que supera o minimiza las dificultades asociadas con la técnica anterior.

En la presente memoria, la mención de documentos, actas, materiales, dispositivos, artículos y similares se incluye únicamente con el propósito de proporcionar un contexto para la presente invención. No se sugiere ni se pretende representar que alguno o todos estos aspectos formaban parte de la base de la técnica anterior o constituían un conocimiento general común en el sector relevante para la presente invención tal como existía antes de la fecha de prioridad de la presente solicitud.

Características de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento para la lixiviación de minerales de laterita niquelífera por tratamiento hidrometalúrgico de las fracciones limonítica y saprolítica del mineral de modo secuencial a fin de recuperar el níquel y el cobalto a la vez que se descarta el hierro como goetita, hematita y/o cualquier otra forma de óxido o hidróxido de hierro con bajo contenido en sulfato.

Toda el agua u otros medios utilizados para formar las suspensiones y/o soluciones ácidas que forman parte del procedimiento según la presente invención tienen una composición iónica que evita sustancialmente la precipitación del hierro como jarosita. Es decir, el agua utilizada en el procedimiento debe tener una composición iónica sustancialmente desprovista de iones sodio, potasio y amonio. Estos iones en particular son los componentes de la jarosita. La ausencia de dichos iones evita la formación de la misma y provoca la precipitación de hierro como goetita y/o hematita. Por conveniencia, se hace referencia en la presente memoria a desechar el hierro como goetita y/o hematita, pero se puede desechar en una o varias otras formas de óxido o hidróxido de hierro con un contenido bajo de sulfato.

Por consiguiente, la presente invención se refiere a un procedimiento para la recuperación de níquel y cobalto a partir de un mineral de laterita niquelífera, que incluye las siguientes etapas:

a) proporcionar una fracción de limonita con un contenido bajo de magnesio y una fracción de saprolita con un contenido elevado de magnesio de un mineral de laterita niquelífera;

b) tratar la fracción de limonita con ácido en una etapa de lixiviación primaria a presión elevada a fin de obtener una suspensión de lixiviación primaria;

c) incorporar la fracción de saprolita a la suspensión de lixiviación primaria a fin de iniciar la precipitación de hierro en forma de goetita y/o hematita, a la vez que se libera una cantidad complementaria de ácido a partir de la precipitación de hierro a fin de llevar a cabo una etapa de lixiviación secundaria a presión atmosférica, obteniéndose una suspensión de lixiviación secundaria;

en el que toda el agua utilizada para preparar todas las suspensiones de mineral y las soluciones de ácido tiene una composición iónica que contiene cantidades suficientemente bajas de iones metálicos alcalinos sodio, potasio y amonio, a fin de evitar la formación de jarosita.

De la forma más preferente, las fracciones minerales de limonita y saprolita procesadas en el procedimiento según la presente invención se preparan primeramente como una suspensión mediante la combinación con agua antes de someterse al proceso de lixiviación. El contenido de sólidos de las suspensiones de fracción de limonita... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la recuperación de níquel y cobalto a partir de un mineral de laterita niquelífera que incluye las etapas siguientes:

a) proporcionar una fracción de limonita con un contenido bajo de magnesio y una fracción de saprolita con un contenido elevado de magnesio de un mineral de laterita niquelífera;

b) tratar la fracción de limonita con ácido en una etapa de lixiviación primaria a presión elevada para producir una 10 suspensión de lixiviación primaria;

c) añadir la fracción de saprolita a la suspensión de lixiviación primaria a fin de iniciar la precipitación de hierro como goetita y/o hematita, liberando mientras simultáneamente ácido adicional a partir de la precipitación de hierro para realizar una etapa de lixiviación secundaria a presión atmosférica, produciendo una suspensión de lixiviación secundaria;

en el que toda el agua utilizada para preparar todas las suspensiones de mineral y las soluciones de ácido presenta una composición iónica que contiene niveles suficientemente bajos de iones metálicos alcalinos, sodio, potasio y amonio, a fin de evitar la formación de jarosita.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que las fracciones de mineral son preparadas primero como una suspensión antes de ser sometidas al procedimiento de lixiviación.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, que incluye las etapas adicionales siguientes:

a) neutralizar parcialmente la suspensión de lixiviación secundaria a fin de elevar el pH hasta aproximadamente 1, 5 a 2, 5 para completar sustancialmente la precipitación de hierro como goetita y/o hematita; y

b) elevar el pH de la suspensión de lixiviación secundaria hasta aproximadamente 2, 5 a 4, 5 para precipitar otras 30 impurezas.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que se utiliza una de una suspensión de carbonato o hidróxido de calcio, o una suspensión de carbonato u óxido de magnesio para elevar el pH de la suspensión de lixiviación secundaria.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que el agua utilizada para formar la suspensión utilizada para elevar el pH de la suspensión de lixiviación secundaria contiene niveles bajos de los iones metálicos alcalinos, sodio, potasio y amonio.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que dichos niveles bajos de los iones metálicos alcalinos son suficientemente bajos de manera que tenga lugar una precipitación de jarosita únicamente en niveles insignificantes.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la fracción de limonita contiene una cantidad igual o superior a 15% en peso de hierro, e igual o superior a 6% en peso de magnesio. 45

8. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la fracción de saprolita contiene una cantidad igual o superior a 25% en peso de hierro, e igual o superior a 6% en peso de magnesio.

9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el mineral de laterita niquelífera incluye un mineral de zona de 50 transición que se procesa:

a. con la fracción de limonita en la etapa de lixiviación a presión primaria,

b. añadido junto con la fracción de saprolita a la etapa de lixiviación secundaria, o 55

c. lixiviado por separado a presión atmosférica, en el que la suspensión resultante se combina con la suspensión de lixiviación primaria en la etapa de lixiviación a presión atmosférica secundaria.

10. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la fracción de limonita se somete a una lixiviación ácida a 60 presión en un autoclave a temperaturas de 230ºC a 270ºC, y a una presión de 40 a 50 bar.

11. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la fracción de saprolita se somete primero a una etapa de lixiviación a presión atmosférica preliminar mediante la adición de una solución ácida a fin de producir una suspensión de lixiviación preliminar, que a continuación se combina con la suspensión de lixiviación primaria.

12. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa de lixiviación a presión atmosférica secundaria se lleva a cabo dentro del intervalo de aproximadamente 80ºC a 105ºC.

13. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se añade el ácido sulfúrico adicional durante la etapa de

lixiviación a presión atmosférica secundaria a fin de complementar el ácido liberado durante la precipitación de hierro.

14. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la descarga de la lixiviación a presión contiene una acidez

libre elevada que se pone en contacto con la suspensión de lixiviación de la fracción de saprolita a presión 10 atmosférica y a una temperatura inferior al punto de ebullición del ácido.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que la temperatura de la descarga de la lixiviación a presión se encuentra en el intervalo de 80ºC a 150ºC.

16. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la hematita y/o la goetita formadas se utilizan como fuente de material de siembra fresco concentrado para acelerar la precipitación de hematita y/o goetita a presión atmosférica.

17. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el ácido utilizado en la etapa de lixiviación primaria a presión elevada es el ácido sulfúrico concentrado. 20

18. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la suspensión de lixiviación secundaria contiene níquel y cobalto disueltos, en el que dicha suspensión de lixiviación secundaria es sometida a técnicas de separación líquido/sólido establecidas para recuperar el níquel y el cobalto de la suspensión.