Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales base a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila y productos que contienen níquel, cobalto y otros metales procedentes de menas de laterita.

Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila,

caracterizado por que comprende una trituración (I) que obtiene un tamaño del grano máximo de entre aproximadamente 25,0 mm y aproximadamente 50,0 mm en una trituración secundaria, y un tamaño del grano máximo entre aproximadamente 12,5 mm y aproximadamente 6,30 mm en etapas de trituración terciaria, aglomeración (II), apilamiento (III) y lixiviado en pila (IV), siendo esta última etapa un sistema de lixiviado en pila continuo en contracorriente con dos o más etapas, que presenta dos fases, una de las cuales está compuesta por la mena (soluto) y la otra compuesta por la solución de lixiviado, o disolvente, que se suministran en extremos opuestos de la serie de etapas y fluyen en direcciones opuestas hasta que, al finalizar el lixiviado en la última etapa, su soluto se retira y se introduce una nueva etapa en la primera posición que comprende mena nueva (soluto) a lixiviar mediante la solución disolvente que se introduce desde la última etapa, percolando o fluyendo a través de todas las etapas anteriores hasta que alcanza la primera etapa, que se separa si está cargada con metales diana (PLS).

Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales base a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila y productos que contienen níquel, cobalto y otros metales procedentes de menas de laterita La presente invención comprende un procedimiento para la extracción de níquel, cobalto, cinc, hierro, y cobre, entre otros metales, a partir de menas de laterita, con menos inversión y costes operativos que los procedimientos conocidos de la persona experta en la materia. El procedimiento de acuerdo con la invención usa el lixiviado en pila, que es un proceso de extracción de componentes solubles a partir de una mezcla de laterita sólida apilada mediante percolación con soluciones ácidas.

Estado de la técnica

En general, la metalurgia extractiva se define como la ciencia y el arte de extraer metales de minerales y/o de los materiales que los contienen mediante procedimientos físicos y químicos. La metalurgia extractiva se puede dividir en tres ramas principales: hidrometalurgia, pirometalurgia, y electrometalurgia.

La hidrometalurgia es la técnica de extracción de metales mediante procedimientos fisicoquímicos por vía húmeda; la pirometalurgia implica el uso de procedimientos fisicoquímicos por vía seca a temperaturas elevadas; y la electrometalurgia se refiere al uso de procedimientos electrolíticos. Normalmente, la electrometalurgia se integra en los otros dos procedimientos, donde la electrolisis en medio acuoso se usa en la hidrometalurgia, y la electrolisis en medios fundidos se usa en la pirometalurgia.

La metalurgia extractiva también se basa en diversas operaciones unitarias para facilitar y potenciar la concentración y/o la separación de metales, que incluyen, entre otras: procedimientos de dilaceración (trituración y molienda) ,

procedimientos de concentración física (separación magnética, por gravedad, y electrostática) , procedimientos de concentración fisicoquímicos (flotación) , y procedimientos de separación sólido-líquido (espesamiento, filtración y secado) .

La hidrometalurgia se lleva a cabo en tres etapas fisicoquímicas diferenciadas y secuenciales: (a) disolución selectiva de metales contenidos en la fase sólida (lixiviado) ; (b) purificación y/o concentración de las soluciones acuosas que comprenden los metales diana (precipitación, cementación, intercambio iónico, o extracción con disolventes) ; y (c) recuperación selectiva de metales (electrodeposición, electrorrefinado, y reducción de hidrógeno) .

La aplicación de rutas hidrometalúrgicas en la recuperación de metales ha aumentado de forma significativa en los últimos cincuenta años, y este aumento está fuertemente vinculado al hecho de que los depósitos de alta calidad ya están siendo explorados, y como resultado, las calidades son cada vez peores y los minerales incluso más complejos, lo que necesita etapas de preconcentración. Además, esta alternativa tiene un impacto ambiental inferior y es menos intensivo en requisitos de coste de capital cuando se compara con los tradicionales procedimientos pirometalúrgicos.

La extracción de una fracción soluble de un componente sólido insoluble mediante un disolvente se denomina por lo general lixiviado, y es un proceso de transferencia de materia. Taggart apud Arbiter, en Copper Hydrometallurgy

Evolution and milestones, Hydrometallurgy -Fundamentals, Technology and Innovation, 1993, pp. 549-565, la definen como la operación en la que existe un contacto eficaz entre la mena a lixiviar y el disolvente.

El lixiviado puede llevarse a cabo en condiciones ambientales, o a temperaturas elevadas y/o bajo presión. Las condiciones del procedimiento dependen de las reacciones químicas que se producen. En todos los casos, el objetivo es producir iones o complejos metálicos que se pueden extraer de forma selectiva desde la solución.

En un procedimiento de lixiviado, cualquier reactivo que se utilice como disolvente deberá cumplir al menos las siguientes cualidades, tal como describen Gupta y col. en Hydrometallurgy in Extraction Processes, vol I, p. 39,

• Deberá disolver los minerales lo suficientemente rápido para que el procedimiento sea económicamente factible, y preferiblemente debe ser químicamente inerte para los minerales de la ganga.

• Debe ser barato y fácilmente disponible en grandes cantidades. 45 • Si es posible, deberá regenerarse en procedimientos posteriores a la etapa de lixiviado.

Además del agua, que se usa para lixiviar cloruros o sulfatos solubles, se han usado disolventes muy distintos en diferentes aplicaciones de lixiviado, tal como se muestra en los ejemplos de la Tabla 1 siguiente.

Clasificación de los agentes de lixiviado TABLA 1

Categoría Reactivo Aplicación

H2SO4 diluido Óxidos de cobre, óxido de cinc, níquel laterítico

H2SO4 diluido con oxidante Sulfuros de Cu, Ni y Zn, mena de uranio oxidado

Ácidos H2SO4 concentrado Cobre sulfurado concentrado, lateritas,

Ácido nítrico Sulfuros de Cu, Ni y Mo, concentrados de uranio, óxido de circonio

Ácido fluorhídrico Mineral de columbita-tantalio

Ácido clorhídrico, Minerales de titanio, mata de níquel, casiterita reducida

Álcalis Hidróxido de sodio, Bauxita

Carbonato de sodio Óxido de uranio, scheelita

Hidróxido de amonio Sulfuro de níquel, sulfuro de cobre, laterita reducida

Sulfato/cloruro férrico Concentrados de sulfuros metálicos base

Sales Cloruro de cobre Concentrados de sulfuros metálicos base

Cianuro de sodio o potasio Minerales de oro y plata

Cloruro ferroso Sulfuro de níquel

Agua Agua Sulfuros y cloruros, vanadato de sodio, molibdato de sodio, tungstanato de sodio

Ácidos tales como el ácido sulfúrico, clorhídrico, y nítrico son los ácidos más usados en los procedimientos de 5 disolución tales como el lixiviado. De estos, el ácido sulfúrico es el de mayor uso y el de menor coste.

Como sabe la persona experta en la materia., de acuerdo con Perr y y Chilton en el Chemical Engineer's Handbook, los sistemas de lixiviado se pueden clasificar en según el ciclo de lixiviado (discontinuo, continuo, o multilote intermitente) ; según la dirección del flujo (en corriente paralela, contracorriente, o híbrido) ; por el tipo de etapas (una sola etapa, multietapa, o etapa diferencial) ; y por el procedimiento de contacto (percolación o sólidos dispersos) .

En un procedimiento multietapa, sistema contracorriente (Foust y col., Principles of Unit Operations, 1960, pp. 4349) , las dos fases entran por los extremos opuestos de una serie de etapas de equilibrio, tal como se muestra en el ESQUEMA 1 siguiente. Las fases fluyen en direcciones opuestas entre sí. De esta forma, la concentración de soluto en la fase L producto puede aumentar, y es posible una mayor recuperación de soluto con menor cantidad de disolvente.

Con respecto al método de contacto, el lixiviado se puede agrupar en lixiviado in-situ, lixiviado en pila o lixiviado en escombrera, (lixiviado por percolación) y lixiviación con agitación (a presión atmosférica y bajo presión) .

EN EL DIAGRAMA DE FLUJO 1 siguiente, se puede verificar, por lo general, cuantas operaciones unitarias se pueden asociar a los procedimientos de lixiviado principales actualmente disponibles para el tratamiento de menas y 20 concentrados de acuerdo con Esteban Domic en Hidrometalurgia -Fundamentos, procesos y aplicaciones, 2001.

El lixiviado in situ consiste en aplicar una solución de lixiviado directamente en el lugar donde la mena está ubicada en el interior del propio depósito, sin necesidad de extraerla.

El lixiviado en pila es posiblemente uno de los procedimientos más antiguos, siendo el más antiguo el usado en la recuperación de cobre. En España se ha usado desde el siglo XVI para la recuperación de cobre. En este procedimiento de lixiviado, la mena, que normalmente se ha aglomerado antes con ácido sulfúrico concentrado, se apila, y la solución de lixiviado se aplica a la parte superior de la pila, por la que percola por gravedad, recogiéndose al pie de la pila. La aplicación y distribución de la solución de lixiviado se lleva a cabo en la parte superior de la pila mediante goteros o rociadores de tipo oscilante. El sistema de irrigación se define en función de la evaporación y la disponibilidad de agua. La solución que contiene el metal objetivo se envía a etapas de purificación/extracción posteriores. El lixiviado en pila se usa para menas trituradas, mientras que el lixiviado en escombrera se usa para el ROM (por sus siglas en inglés run on mine, ejecución en la mina) . El lixiviado en escombrera, que es muy similar a los procedimientos anteriormente descritos,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila, caracterizado por que comprende una trituración (I) que obtiene un tamaño del grano máximo de entre aproximadamente 25, 0 mm y aproximadamente 50, 0 mm en una trituración secundaria, y un tamaño del grano máximo entre aproximadamente 12, 5 mm y aproximadamente 6, 30 mm en etapas de trituración terciaria, aglomeración (II) , apilamiento (III) y lixiviado en pila (IV) , siendo esta última etapa un sistema de lixiviado en pila continuo en contracorriente con dos o más etapas, que presenta dos fases, una de las cuales está compuesta por la mena (soluto) y la otra compuesta por la solución de lixiviado, o disolvente, que se suministran en extremos opuestos de la serie de etapas y fluyen en direcciones opuestas hasta que, al finalizar el lixiviado en la última etapa, su soluto se retira y se introduce una nueva etapa en la primera posición que comprende mena nueva (soluto) a lixiviar mediante la solución disolvente que se introduce desde la última etapa, percolando o fluyendo a través de todas las etapas anteriores hasta que alcanza la primera etapa, que se separa si está cargada con metales diana (PLS) .

2. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que la trituración (I) se puede llevar a cabo con tantas etapas como sean necesarias para conseguir el tamaño del grano adecuado para el procedimiento.

3. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que, opcionalmente, se puede añadir agua al producto triturado antes de enviarse a la etapa de aglomeración (II) .

4. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que, durante la etapa de aglomeración (II) , hay adición de agua y, de manera opcional, de ácido u otros aditivos, tales como agentes aglutinantes, entre otros.

5. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizado por el hecho de que el ácido sulfúrico, concentrado o en solución, y el agua se añaden en dosificaciones que son suficientes para conseguir la humedad de aglomeración.

6. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizado por el hecho de que el agente aglutinante puede ser orgánico o inorgánico, natural o sintético, o incluso de origen mineral, tal como bentonita.

7. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con cualquiera de la reivindicación 1 o la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que en el producto aglomerado no están presentes finos libres que afecte negativamente al proceso de percolación.

8. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que las pilas son preferiblemente del tipo dinámico u “on-off”.

9. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con cualquiera de la reivindicación 1 o la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que la mena (III) apilada constituye pilas con alturas comprendidas entre aproximadamente 2 m y aproximadamente 7 m.

10. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que el sistema de lixiviado en pila

(IV) comprende tres etapas.

11. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que la nueva solución de lixiviado comprende solución de ácido sulfúrico.

12. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con la reivindicación 11 caracterizado por el hecho de que su concentración está comprendida entre 50 g/l y 200 g/l.

13. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que la nueva solución de lixiviado se introduce en la cara superior, o en la parte superior, de la última etapa.

14. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que las soluciones percoladas de cada etapa (ILS) se recogen por separado y se usan en la siguiente etapa, de acuerdo con la dirección de flujo.

15. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que la solución de lixiviado madre

(PLS) tiene una acidez residual de entre aproximadamente 10 g/l y aproximadamente 30 g/l.

16. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que al final del proceso de lixiviado en la última etapa, la mena lixiviada se lava bien con agua nueva o con agua de proceso, y a continuación

se considera como residuo.

17. Procedimiento para la extracción de níquel, cobalto y otros metales a partir de menas de laterita mediante lixiviado en pila de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que la solución obtenida con metales (PLS) se puede someter a un proceso posterior para separar metales tales como níquel, cobalto, cinc, aluminio y hierro, entre otros.

FIGURA 1

Solución de (Solución de