ES2212782T3 - Procedimiento de lixiviacion atmosferica para la recuperacion de niquel y cobalto a partir de minerales de limonita y saprolita. - Google Patents

Procedimiento de lixiviacion atmosferica para la recuperacion de niquel y cobalto a partir de minerales de limonita y saprolita.

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ES2212782T3 ES00989696T ES00989696T ES2212782T3 ES 2212782 T3 ES2212782 T3 ES 2212782T3 ES 00989696 T ES00989696 T ES 00989696T ES 00989696 T ES00989696 T ES 00989696T ES 2212782 T3 ES2212782 T3 ES 2212782T3
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Abstract

Procedimiento hidrometalúrgico para extraer níquel y cobalto de un mineral de laterita que incluye al menos un mineral de limonita y un mineral de saprolita, cuyo procedimiento comprende: a. producir una pulpa de mineral de limonita en agua, en donde la pulpa tiene una concentración de sólidos comprendida entre 5 y 35% en peso y en donde el mineral de limonita contiene menos de alrededor de 6% en peso de Mg; b. lixiviar la pulpa a una temperatura por debajo del punto de ebullición y a presión atmosférica, mezclándola con ácido sulfúrico para formar una suspensión espesa de lixiviación, en donde el hierro, el cobalto y el níquel se disuelven en solución y prácticamente se consume la totalidad del ácido sulfúrico; c. añadir la pulpa o a la suspensión espesa de lixiviación un agente precipitante de hierro seleccionado del grupo consistente en iones sodio, potasio, amonio y mezclas de los mismos; y d. mantener la temperatura de la suspensión espesa de lixiviación entre aproximadamente 85º C y el punto de ebullición de la suspensión espesa de lixiviación y mantener la concentración de ácido libre en la suspensión espesa de lixiviación entre 5 y 15 gpl aproximadamente por medio de la adición de mineral de saprolita para neutralizar al menos una porción del ácido generado por la precipitación de jarosita, en donde el magnesio, el cobalto y el níquel se disuelven simultáneamente del mineral de saprolita para formar una suspensión espesa de lixiviación final y en donde la concentración final de hierro en un componente líquido de la suspensión espesa de lixiviación final es menor de 3 gpl debido a que el hierro precipita como un compuesto de jarosita.

Description

Procedimiento de lixiviación atmosférica para la recuperación de níquel y cobalto a partir de minerales de limonita y saprolita.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento hidrometalúrgico para recuperar níquel y cobalto a partir de minerales niquelíferos de laterita y, en particular, a la lixiviación atmosférica de minerales tanto de limonita como de saprolita con un ácido mineral para disolver níquel y cobalto y en donde el hierro se rechaza como
jarosita.
Las reservas conocidas de níquel y cobalto en minerales de óxidos niquelíferos, por ejemplo, aquellos conocidos como lateritas que comprenden mineral de limonita y saprolita, son bastante más grandes que las correspondientes reservas en los minerales sulfurados. Sin embargo, un inconveniente importante que surge en el tratamiento de minerales de laterita es la imposibilidad de beneficiarse de estos minerales a través de las técnicas
convencionales.
Está siendo desarrollado un número de nuevos procedimientos hidrometalúrgicos para la extracción de níquel y cobalto a partir de minerales niquelíferos de laterita. Muchos de estos procedimientos requieren la disolución de los contenidos metálicos con ácido sulfúrico a elevada temperatura (245-270ºC) y elevada presión (525-785 psig), seguido por la separación sólido-líquido y neutralización del ácido libre residual presente a presión ambiental. Esto constituye el "Moa Bay Process" básico descrito por J.R.Boldt y P.E.Queneau en "The Winning of Nickel", Methuen, London, 1967. En este procedimiento, el mineral niquelífero se prepara primeramente en forma de una pulpa que tiene un contenido en sólidos de alrededor del 40% antes de la lixiviación a elevada temperatura y presión. Durante la lixiviación a presión se disuelven la mayoría de los metales y el hierro y el aluminio son rechazados por hidrólisis en forma de hematita y alunita, respectivamente. Después de la lixiviación, la pulpa se enfría y se lava por decantación en contracorriente y los sólidos son dirigidos al tratamiento de las colas. Se neutraliza el ácido en exceso y el hierro y aluminio restantes se precipitan como hidróxidos por la adición de lodo coralino. El níquel y el cobalto se recuperan posteriormente mediante precipitación con sulfuros.
Se han desarrollado diversas variaciones del método de lixiviación ácida a elevada presión (HPAL) con el objetivo de mejorar los aspectos tanto del procedimiento como los económicos. Por ejemplo, la Patente US 4.044.096 ofrece pautas para optimizar la lixiviación ácida a elevada presión de minerales lateríticos niquelíferos a través de una combinación de etapas operativas para mejorar la economía y eficacia de la lixiviación. Las etapas incluyen el escalpado del mineral de laterita para separar la fracción basta (alto contenido en magnesio) y disminuir así el consumo de
ácido.
El procedimiento HPAL resulta de lo más apropiado para minerales de alto contenido en hierro que contienen 40% en peso de hierro o más. Los minerales lateríticos con un contenido en hierro menor del 40% en peso contienen en general una cantidad más elevada de magnesio consumidor de ácido y, por tanto, no resultan económicamente adecuados para su lixiviación directa a elevada presión. La Patente US 3.804.613 describe un método de lixiviación ácida a elevada presión de mineral de saprolita en relaciones ácido/mineral relativamente bajas mediante el acondicionamiento previo de la saprolita con licor de lixiviación procedente de la etapa de lixiviación ácida a elevada presión. Para nada se menciona la lixiviación simultánea de limonita.
La Patente US 3.991.159 describe el uso de mineral de saprolita para neutralizar el ácido resultante de la lixiviación ácida a elevada presión de mineral de limonita. La lixiviación de la fracción de saprolita se efectúa a elevada temperatura (150-250ºC) y alta presión para lograr un rechazo eficaz del hierro y del aluminio, pero con una extracción de níquel relativamente baja del mineral de saprolita. Según otro procedimiento, la Patente US 4.097.575 describe la tostación de mineral de saprolita a 500-750ºC bajo condiciones oxidantes para aumentar su capacidad de neutralización antes de la neutralización de los licores HPAL. Este procedimiento padece del elevado coste de capital derivado de las instalaciones de tostación.
Aunque los métodos HPAL del estado de la técnica consiguen una alta extracción de níquel y cobalto, los mismos requieren el uso de una instalación costosa y de materiales de construcción sofisticados para soportar el uso de ácido concentrado a las altas temperaturas que son necesarias (200-300ºC). Además, parte del hierro y del aluminio rechazados se encuentran en forma de hidróxidos, los cuales son de difícil tratamiento. Se han propuesto varias alternativas al procedimiento HPAL para recuperar níquel y cobalto a partir de laterita.
Por ejemplo, la Patente US 4.062.924 describe un método de lixiviación de minerales de limonita en medios ácidos a temperaturas de hasta 110ºC y en presencia de sulfuro de hidrógeno gaseoso para precipitar níquel y cobalto disueltos. Sin embargo, la mayor parte del hierro disuelto se reduce también al estado de oxidación divalente, consumiendo cantidades muy elevadas del gas reductor además de un alto consumo de ácido. La Patente US 4.065.542 describe un método similar. En este procedimiento, el hierro ferroso producido por el método antes descrito se emplea para lixiviar contenidos metálicos a partir de nódulos marinos manganíferos. La Patente US 4.511.540 ilustra un modo de recuperar níquel y cobalto a partir de minerales con una matriz manganífera mediante la lixiviación con ácido sulfúrico en presencia de dióxido de azufre gaseoso a temperaturas por debajo del punto de ebullición de la solución líquida. Ninguno de estos procedimientos incluye el tratamiento de minerales saprolíticos.
En el procedimiento de la Patente US 3.793.432, se lixivia mineral de limonita con ácido sulfúrico a un pH por debajo de 1,5, mientras se añaden simultáneamente agentes alcalinos para la precipitación del hierro. El procedimiento se efectúa a presiones atmosféricas, pero requiere tiempos de lixiviación superiores a 40 horas y normalmente de 60 a 100 horas para conseguir una extracción del níquel y una precipitación del hierro eficaces. En este procedimiento no se utiliza saprolita. La Patente US 4.410.498 describe un método para lixiviar mineral de saprolita con ácido sulfúrico a presión atmosférica, mientras se añade un agente reductor para mantener el potencial redox entre 400 y 600 mV. En otro procedimiento, descrito en la Patente US 5.571.308, se lixivian níquel y cobalto a partir de mineral de saprolita mediante contacto con un ácido mineral a temperatura ambiente o en un intervalo de temperatura de 60-80ºC. El modo de lixiviación puede ser efectuado mediante lixiviación en montones, en cuba o con agitación.
Se ha encontrado ahora un método eficaz y económico para lixiviar minerales tanto de limonita como de saprolita en un único procedimiento a presión atmosférica, para obtener un alto porcentaje de disolución de níquel y cobalto y al mismo tiempo rechazar el hierro del licor de lixiviación como un compuesto de jarosita. El método evita los altos costes de capital asociados con el uso de autoclaves sofisticados.
Resumen de la invención
De este modo, un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento hidrometalúrgico para disolver de manera importante níquel y cobalto a partir de minerales de limonita y saprolita a temperaturas por debajo del punto de ebullición a presión atmosférica.
Otro objeto de esta invención consiste en proporcionar un procedimiento para rechazar el hierro como jarosita a partir de los licores madre de laterita. Estos objetos se consiguen mediante un procedimiento como el definido en la reivindicación 1. Estos y otros objetos resultarán más claros a partir de la siguiente descripción y dibujos
anexos.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra un diagrama de flujos esquemático para la lixiviación atmosférica de mineral de limonita con un ácido mineral y un agente reductor. El hierro se rechaza posteriormente de la solución de lixiviación como jarosita insoluble mediante la adición de iones de metales alcalinos o de amonio y el mineral de saprolita se lixivia con el ácido producido por la formación de jarosita.
La figura 2 es una variación del diagrama de flujos de la figura 1 en donde se utiliza agua de mar para formar la pulpa de los minerales tanto de limonita como de saprolita antes de la lixiviación atmosférica con ácido sulfúrico. La disolución de cobalto durante la lixiviación de limonita se mejora por medio de adiciones de dióxido de azufre gaseoso. El sodio presente en el agua de mar llega a constituir la principal fuente de agente de precipitación del
hierro.
La figura 3 ilustra el efecto del potencial de oxidación sobre la disolución de cobalto y reducción del hierro desde el estado de oxidación trivalente al divalente durante la lixiviación atmosférica de limonita.
Descripción detallada de la invención
La presente invención proporciona un procedimiento único para efectuar la disolución de níquel y cobalto a partir de lateritas niquelíferas, concretamente minerales de limonita y saprolita. El término "limonita" se refiere a la fracción de alto contenido en hierro (al menos 25% en peso de Fe) y de bajo contenido en magnesio (0,5 a 6% en peso de Mg) contenida dentro de los minerales niquelíferos de laterita. Similarmente, el término "saprolita" representa la fracción de bajo contenido en hierro (5-20% en peso de Fe) y de alto contenido en magnesio (al menos 8% en peso de Mg) contenida dentro de los minerales niquelíferos de laterita. Ha de recalcarse que dichos intervalos de composición no son de manera alguna limitativos, sino que representan los intervalos más convenientemente utilizados en este procedimiento.
Con referencia ahora a la figura 1, en primer lugar los minerales de limonita y saprolita son separados o clasificados 10. Por ejemplo, los minerales pueden ser clasificados mediante pulpación y tamizado, o bien pueden ser extraídos de la mina de manera selectiva con el fin de terminar con dos composiciones de mineral distintivas (limonita y saprolita) como antes se ha descrito. El mineral de limonita se reduce primeramente a pulpa con agua hasta una concentración en sólidos comprendida entre 5 y 35% en peso aproximadamente y, de forma más conveniente, hasta un contenido en sólidos de alrededor del 25% en peso, y luego se pone en contacto con ácido sulfúrico (H_{2}SO_{4}) 20 a una temperatura por debajo del punto de ebullición de la pulpa a presión atmosférica, mientras se mantiene el potencial redox por debajo de 1000 mV versus electrodo de hidrógeno estándar ("SHE") y más convenientemente por encima de 900 mV por adición de un agente reductor para mejorar la disolución del cobalto.
La pulpa se remueve (por ejemplo, por agitación) durante un período de tiempo a la temperatura especificada para efectuar de manera importante la disolución de níquel, cobalto e hierro a partir del mineral. Al término del primer período de lixiviación, se introduce un agente precipitante en la pulpa 30 para precipitar todo el hierro. El agente precipitante se elige del grupo consistente en iones de metales alcalinos (Na o K), amonio y mezclas de los mismos. El hierro se precipita como una jarosita. La cantidad de agente precipitante es al menos la cantidad estequiométrica necesaria para precipitar todo el hierro. Opcionalmente, una parte de la jarosita precipitada puede ser reciclada añadiéndola con el agente precipitante de hierro para que actúe como agente nucleante.
La pulpa se mantiene a una temperatura por encima de 90ºC y preferentemente en el punto de ebullición para promover la precipitación de hierro como jarosita, en donde el ácido resultante se neutraliza con adiciones de mineral de saprolita para mantener la concentración de ácido libre en el intervalo comprendido entre 5 y 15 gpl y disolver magnesio y níquel del mineral de saprolita. La reacción de precipitación de jarosita se puede describir como
sigue:
1,5Fe_{2}(SO_{4})_{3} + 0,5 M_{2}SO_{4} + 6H_{2}O = MFe_{3}(SO_{4})_{2}(OH)_{6} + 3H_{2}SO_{4}
en donde M es Na, Li, K o NH_{4}. La pulpa puede ser tratada entonces de acuerdo con métodos convencionales 50 para recuperar níquel y cobalto de la solución agotada en hierro.
La figura 2 muestra otra modalidad de la presente invención. En esta modalidad, la limonita se reduce a pulpa en agua de mar en la etapa de separación del mineral o después de su extracción selectiva en la mina 10 a una densidad de sólidos de 20% en peso. La suspensión espesa de limonita se lixivia 20 a presión atmosférica con una cantidad de ácido sulfúrico para disolver la mayoría o la totalidad del hierro, níquel, cobalto y magnesio presentes en el mineral. Se inyecta dióxido de azufre gaseoso, como agente reductor, en la pulpa durante el curso de la lixiviación de limonita para mantener el potencial redox por debajo de 1000 mV y más convenientemente por encima de 900 mV, para mejorar la disolución del cobalto al mismo tiempo que se reduce al mínimo la reducción de hierro férrico a hierro ferroso. El contenido en sodio del agua de mar llega a ser la principal fuente de agente precipitante de hierro, necesitándose solo una pequeña cantidad de agente precipitante adicional en la posterior etapa 30 de precipitación de jarosita y de forma simultánea de lixiviación de saprolita. La precipitación de jarosita se favorece manteniendo la temperatura en o cerca del punto de ebullición de la pulpa y reciclando los cristales de jarosita previamente producidos de la misma manera para que actúen como una superficie de nucleación. La pulpa puede ser tratada entonces con métodos convencionales 50 para recuperar el níquel y el cobalto.
Los siguientes ejemplos ilustran, pero no limitan, la presente invención. Salvo que se indique lo contrario, todas las partes y porcentajes son en peso. En todos los experimentos, se utilizó la misma instalación, la cual consistía en un reactor de vidrio equipado con deflectores, motor de agitador con controlador de la velocidad y propulsor marino, manto de calentamiento y termostato, termómetro y condensador. Las muestras fueron extraídas con una jeringa de 10 cc según fuese necesario y el líquido se valoró después de la filtración para determinar la concentración de ácido libre. Las muestras sólidas fueron retornadas normalmente al reactor. En la mayoría de los casos, el dióxido de azufre gaseoso fue dispensado desde un cilindro por vía de una válvula de solenoide y de una frita de vidrio en el interior del reactor. El potencial redox en la solución se midió con una sonda de platino versus electrodo de referencia de Ag/AgCl, pero todos los valores anotados son versus el electrodo de hidrógeno estándar.
Ejemplo 1
Este ejemplo ilustra la lixiviación atmosférica de mineral de limonita con ácido sulfúrico a presión atmosférica. Una muestra de mineral de limonita, que tiene la composición mostrada en la Tabla 1, fue reducida a pulpa a un contenido en sólidos del 15% en peso en agua desionizada y lixiviada con ácido sulfúrico a temperaturas entre 90 y 95ºC, mientras se agitaba a 800 rpm. Al comienzo de la lixiviación, se anotó el potencial redox de la solución y se utilizó dióxido de azufre gaseoso para controlar el potencial en el valor especificado.
TABLA 1 Composición química de la muestra de mineral de limonita (% en peso)
Ni Fe Mg Co Al Cr Si Mn Zn
1,85 35,23 4,1 0,096 3,40 1,52 6,67 0,73 0,05
TABLA 2 Resultados de la lixiviación atmosférica de mineral de limonita
1
Estos resultados demuestran que el mineral de limonita es lixiviado de un modo eficaz con ácido sulfúrico a una temperatura próxima al punto de ebullición de la solución a presión atmosférica. La diferencia en la disolución final de níquel entre el ensayo 1 y el ensayo 2 obedece a la cantidad más pequeña añadida de ácido en el ensayo 1 (1,05 g ácido/g mineral) con respecto al ensayo 2 (1,15 g ácido/g mineral). Este dato ilustra también el efecto del dióxido de azufre a la hora de mantener el potencial redox por debajo de 1000mV en la disolución de cobalto. En el ensayo 1, el potencial redox fue el medido en solución sin adición de dióxido de azufre gaseoso y la disolución final de cobalto fue del orden de 37%. En el ensayo 2, el potencial redox se controló en alrededor de 900 mV con adiciones de dióxido de azufre, resultando ello en una disolución de cobalto mayor del 90%. Se pueden calcular números de disolución de manganeso muy similares a partir de los datos de este ejemplo de acuerdo con el hecho de que el cobalto está asociado principalmente con minerales de manganeso (IV) (asbolita). La reducción de Mn(IV) a Mn(II) es necesaria para disolver asbolita de un modo eficaz.
Ejemplo 2
Este ejemplo demuestra la lixiviación de mineral de limonita seguido por precipitación de jarosita y lixiviación de saprolita de manera simultánea, todo ello bajo condiciones de presión atmosférica. El mineral de limonita (286 g) se mezcló primeramente con agua de mar sintética que contiene 24,5 gpl NaCl y 4,7 gpl MgCl_{2} para formar una pulpa al 20% en peso de sólidos. La pulpa fue posteriormente lixiviada con ácido sulfúrico (relación ácido/mineral de 1,2) durante 3 horas a 95ºC, mientras se agitaba a 800 rpm. En este ensayo no se añadió dióxido de azufre gaseoso y el potencial redox medido fue de alrededor de 1200 mV. Al término de la lixiviación de limonita, cuando la concentración de ácido sulfúrico libre era del orden de 10 gpl, se añadieron a la pulpa 40 g de sólidos conteniendo jarosita (utilizados como agente de nucleación) y 37 g de sulfato sódico anhidro (agente de precipitación de reposición a base de sodio). Los sólidos conteniendo jarosita se obtuvieron previamente en un ensayo similar y consistían en cristales de natro-jarosita así como en residuos de lixiviación de limonita y de saprolita. La concentración de ácido sulfúrico libre en solución se controló entre 5 y 15 gpl por medio de adiciones manuales de mineral de saprolita seco. En la Tabla 3 se muestran las composiciones químicas medias del mineral de limonita, del mineral de saprolita y del agente de nucleación a base de jarosita, utilizadas en este ensayo. Las adiciones de saprolita continuaron hasta que la concentración de ácido libre en solución permaneció en un valor de alrededor de 5 gpl para un total de 235 g.
TABLA 3 Composición química de limonita, saprolita y residuo conteniendo jarosita utilizado como agente de nucleación (% en peso)
2
TABLA 4 Resultados de la lixiviación atmosférica de limonita seguido por precipitación de jarosita y lixiviación de saprolita de forma simultánea
3
Los resultados de este ensayo, ofrecidos en la Tabla 4, demuestran que estaban presentes 82 gpl de hierro aproximadamente en solución al término de la lixiviación de limonita, confirmando ello que el mineral de limonita fue lixiviado de un modo eficaz. Las concentraciones de hierro y sodio disminuyeron a 0,25 y 7,3 gpl aproximadamente, respectivamente al término del ensayo debido a la precipitación de natro-jarosita. El ácido liberado por la hidrólisis de hierro a jarosita se utilizó para disolver magnesio y níquel del mineral de saprolita. Por tanto, la disolución total de níquel y de cobalto del mineral tanto de limonita como de saprolita, al término del ensayo, fue de 80% y 55%, respectivamente. La cantidad usada de sodio en el ensayo para la precipitación de jarosita correspondía aproximadamente a una relación molar de sodio a hierro de 0,6 o ligeramente menor del doble de la cantidad estequiométrica de sodio necesaria para una precipitación completa del hierro. El ensayo de difracción por rayos X, realizado en el residuo final, confirmó la presencia de natro-jarosita. El tiempo total para la formación de jarosita en este ensayo fue del orden de 15 horas.
Ejemplo 3
En primer lugar se mezcló el mineral de limonita (284 g) con agua de mar sintética conteniendo 24,5 gpl NaCl y 4,7 gpl MgCl_{2} para formar una pulpa con un contenido en sólidos del 20% en peso. La pulpa fue lixiviada posteriormente con ácido sulfúrico (relación ácido/mineral de 1,2) durante 3 horas a 95ºC, mientras se agitaba a 800 rpm. El potencial redox en solución se controló entre 900 y 830 mV con adiciones de dióxido de azufre gaseoso. Al término de la lixiviación de limonita, cuando la concentración de ácido sulfúrico libre era del orden de 10 gpl, se añadieron a la pulpa 40 g de sólidos conteniendo jarosita (usados como agente de nucleación) y 5 g de cloruro sódico (agente precipitante de reposición a base de sodio). Los sólidos conteniendo jarosita fueron obtenidos previamente en un ensayo similar y consistían en cristales de natro-jarosita así como en residuos de lixiviación de limonita y de saprolita. La concentración de ácido sulfúrico libre en solución se controló entre 5 y 15 gpl con adiciones manuales de mineral de saprolita seco. En la Tabla 3 se muestran las composiciones químicas en promedio de mineral de limonita, de mineral de saprolita y de agente de nucleación a base de jarosita, utilizados en este ensayo. Las adiciones de saprolita continuaron hasta que la concentración de ácido libre en solución permaneció en un valor de alrededor de 5 gpl para un total de
236 g.
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(Tabla pasa a página siguiente)
TABLA 5 Resultados de la lixiviación atmosférica de limonita seguido por precipitación de jarosita y lixiviación de saprolita de forma simultánea
4
Estos resultados (véase Tabla 5) demuestran que el hierro producido durante la lixiviación atmosférica de mineral de limonita se hidrolizó en la segunda parte del ensayo, en donde el ácido producido en la hidrólisis se utilizó para disolver níquel y magnesio del mineral de saprolita. La disolución total de níquel y cobalto de los minerales de limonita y de saprolita fue del orden de 83% y 90%, respectivamente, debiéndose la alta disolución de cobalto en este ensayo a la adición de dióxido de azufre gaseoso durante la lixiviación de limonita. Las concentraciones de hierro y de sodio descendieron a valores de alrededor de 3,8 y 0,06 gpl, respectivamente, al término del ensayo, debido a la precipitación de natro-jarosita. El hierro obtenido después de la lixiviación atmosférica de mineral de limonita se precipitó en este ensayo con aproximadamente la cantidad estequiométrica de sodio necesaria para completar la precipitación del hierro. La única fuente de sodio en este ensayo fue sal de cloruro sódico y el tiempo total para la precipitación de jarosita fue de 18 horas. Aunque al término del ensayo permaneció en solución una concentración de hierro total relativamente alta, la mayor parte de este hierro estaba presente en estado divalente, el cual no puede precipitar como
jarosita.
Ejemplo 4
Se mezcló primeramente mineral de limonita (281 g) con agua desionizada para formar una pulpa con un contenido en sólidos del 20% en peso. La pulpa fue luego lixiviada con ácido sulfúrico (relación ácido/mineral de 1,2) durante 3 horas a 95ºC, mientras se agitaba a 800 rpm. El potencial redox en solución se controló en 900 mV por adiciones de dióxido de azufre gaseoso. Al término de la lixiviación de limonita, cuando la concentración de ácido sulfúrico libre era del orden de 10 gpl, se añadieron a la pulpa 40 g de sólidos conteniendo jarosita (usados como agente de nucleación) y 44 g de agente precipitante a base de sulfato sódico. Los sólidos conteniendo jarosita se obtuvieron previamente en un ensayo similar y consistían en cristales de natro-jarosita así como residuos de la lixiviación de limonita y de saprolita. La concentración de ácido sulfúrico libre en solución se controló entre 5 y 15 gpl por adiciones manuales de mineral de saprolita seco. En la Tabla 3 se muestran las composiciones químicas en promedio del mineral de limonita, del mineral de saprolita y del agente de nucleación a base de jarosita, usados en este ensayo. Las adiciones de saprolita continuaron hasta que la concentración de ácido libre en solución permaneció en un valor de alrededor de 5 gpl para un total de
236 g.
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(Tabla pasa a página siguiente)
TABLA 6 Resultados de la lixiviación atmosférica de limonita seguido por precipitación de jarosita y lixiviación de saprolita de forma simultánea
5
Los resultados de este ensayo demuestran que el procedimiento es igualmente eficaz en agua desionizada nueva y que la precipitación de jarosita se puede efectuar con sulfato sódico como única fuente de sodio. Las concentraciones de hierro y sodio descendieron a valores de alrededor de 1,43 y 3,2 gpl, respectivamente, al término del ensayo, debido a la precipitación de natro-jarosita. El hierro obtenido después de la lixiviación atmosférica de mineral de limonita fue precipitado en este ensayo con una cantidad solo ligeramente mayor de la cantidad estequiométrica de sodio necesaria para la precipitación completa del hierro. El tiempo total para la precipitación de jarosita fue de 17 horas. La disolución final de níquel y cobalto a partir de ambos minerales de limonita y saprolita fue de 82% y 89%, respectivamente. El motivo de la alta disolución de cobalto residió en la adición de dióxido de azufre gaseoso durante la lixiviación de limonita. La mayor parte del hierro que permanece en solución al término del ensayo se encontraba en el estado de oxidación divalente.
Ejemplo 5
Se lixiviaron lotes de mineral de limonita (280 g) con ácido sulfúrico suficiente a 90ºC y 800 rpm, para disolver la totalidad del hierro, magnesio y níquel contenidos dentro del mineral. La composición del mineral de alimentación se ofrece en la Tabla 1. La pulpa fue lixiviada durante 3 horas y el potencial redox en solución se controló y ajustó a diferentes valores por adición de dióxido de azufre gaseoso. Al término del tiempo de lixiviación, los residuos sólidos fueron analizados químicamente para determinar su respectiva composición.
El porcentaje de extracción de cobalto, calculado a partir de la composición química de los residuos sólidos, fue trazado gráficamente como una función del potencial redox medio en los ensayos. El grado de disolución de cobalto del mineral de limonita aumentó fuertemente cuando el potencial redox descendió por debajo de 1000 mV, como se muestra en la figura 3. El porcentaje de extracción de cobalto (ext Co) no aumentó de manera importante por debajo de 1000 mV. Se retiraron muestras de líquido durante los experimentos cuando se presentaron variaciones en el potencial redox y en la figura 3 se muestra también la concentración de hierro ferroso en estas muestras como una función del potencial. Como puede verse a partir del gráfico, el hierro disuelto en solución comenzó a ser reducido por dióxido de azufre gaseoso por debajo de alrededor de 900 mV. Por tanto, es preferible mantener el potencial redox durante la lixiviación de limonita entre 900 y 1000 mV aproximadamente para lograr la máxima disolución de cobalto sin reducir el hierro al estado de oxidación divalente, el cual consume innecesariamente dióxido de azufre gaseoso e impide la precipitación del hierro como jarosita en la etapa posterior.

Claims (16)

1. Procedimiento hidrometalúrgico para extraer níquel y cobalto de un mineral de laterita que incluye al menos un mineral de limonita y un mineral de saprolita, cuyo procedimiento comprende:
a. producir una pulpa de mineral de limonita en agua, en donde la pulpa tiene una concentración de sólidos comprendida entre 5 y 35% en peso y en donde el mineral de limonita contiene menos de alrededor de 6% en peso de Mg;
b. lixiviar la pulpa a una temperatura por debajo del punto de ebullición y a presión atmosférica, mezclándola con ácido sulfúrico para formar una suspensión espesa de lixiviación, en donde el hierro, el cobalto y el níquel se disuelven en solución y prácticamente se consume la totalidad del ácido sulfúrico;
c. añadir la pulpa o a la suspensión espesa de lixiviación un agente precipitante de hierro seleccionado del grupo consistente en iones sodio, potasio, amonio y mezclas de los mismos; y
d. mantener la temperatura de la suspensión espesa de lixiviación entre aproximadamente 85ºC y el punto de ebullición de la suspensión espesa de lixiviación y mantener la concentración de ácido libre en la suspensión espesa de lixiviación entre 5 y 15 gpl aproximadamente por medio de la adición de mineral de saprolita para neutralizar al menos una porción del ácido generado por la precipitación de jarosita, en donde el magnesio, el cobalto y el níquel se disuelven simultáneamente del mineral de saprolita para formar una suspensión espesa de lixiviación final y en donde la concentración final de hierro en un componente líquido de la suspensión espesa de lixiviación final es menor de 3 gpl debido a que el hierro precipita como un compuesto de jarosita.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde la densidad de sólidos de la pulpa de mineral de limonita es de alrededor de 25% en peso de sólidos.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el pH final de la suspensión espesa de lixiviación se mantiene entre 1 y 1,8 aproximadamente por la adición de mineral de saprolita.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde la concentración final de hierro en un componente líquido de la suspensión espesa de lixiviación final es menor de 0,5 gpl.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el mineral de limonita se reduce a pulpa en agua de mar que proporciona una fuente de agente precipitante de hierro.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el mineral de saprolita se reduce a pulpa en agua de mar que proporciona una fuente de agente precipitante de hierro.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el potencial redox en solución durante la etapa de lixiviación de limonita se mantiene por debajo de 1000 mV versus el electrodo de hidrógeno estándar (SHE).
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en donde el potencial redox se controla añadiendo un agente reductor para mejorar la disolución de cobalto.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en donde como agente reductor se emplea dióxido de azufre gaseoso.
10. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el potencial redox en solución se mantiene entre 1000 y 900 mV aproximadamente versus SHE con lo que se evita sustancialmente la reducción de hierro férrico.
11. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde una porción de los compuestos de jarosita se separa y se añade posteriormente a la etapa de precipitación de hierro para que sirva como una superficie de nucleación para mejorar la precipitación del hierro como jarosita.
12. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además someter la suspensión espesa de lixiviación a separación sólido-líquido para formar un licor madre de lixiviación y un residuo de lixiviación final.
13. Procedimiento según la reivindicación 12, en donde la separación sólido-líquido se efectúa mediante un proceso seleccionado del grupo consistente en decantación en contracorriente, filtración o una combinación de los mismos.
14. Procedimiento según la reivindicación 13, que comprende además separar níquel y cobalto del licor madre de lixiviación.
15. Procedimiento según la reivindicación 14, en donde la separación se efectúa mediante un proceso seleccionado del grupo consistente en precipitación con sulfuro de hidrógeno gaseoso, extracción con disolvente, intercambio iónico o una combinación de los mismos.
16. Procedimiento según la reivindicación 15, en donde el níquel y el cobalto se recuperan de la suspensión espesa de lixiviación final mediante un proceso de resina-en-pulpa.
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