ES2530785B2 - Procedimiento de lixiviación de menas sulfuradas - Google Patents

Abstract

La presente invención describe un procedimiento nuevo para lixiviar minerales sulfurados que consiste en la lixiviación de mena triturada en un reactor de cuba, en donde la solución de lixiviación se alimenta con un valor de ORP cercano al límite superior adecuado para la lixiviación y la solución de lixiviación de salida sale del reactor con un ORP mayor que el límite superior adecuado para la lixiviación de la mena. La solución de lixiviación de salida que sale del reactor de lixiviación pasa por una etapa de oxidación de hierro fuera del reactor de lixiviación, produciendo la oxidación del hierro sulfato férrico soluble que se mezcla con una parte recirculada de la solución de lixiviación de salida, para aumentar su ORP hasta un valor cercano al límite superior del intervalo del potencial rédox que es adecuado para la lixiviación de la mena.

Description

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de concentrados usando reactores de tipo tanque en condiciones atmosfericas, normalmente con tamano de molienda fina (Hourn et al. 1995), o aprovechando el efecto galvanico de la pirita para mejorar la extension de la lixiviacion de la calcopirita (Dixon et al. 2005) o a alta presion y temperatura (Dempsey et al. 1999) donde se ensancha la ventana de trabajo del ORP.

La lixiviacion de ORP controlado de concentrado tambien se ha descrito en reactores de tanque agitado en condiciones atmosfericas donde se usa oxidacion bacteriana para controlar la relacion de ferrico a ferroso (y por lo tanto el ORP) sea dentro del recipiente de reaccion o en un recipiente separado (van der Merwe et al. 1998).

Aunque los procedimientos mencionados antes logran la lixiviacion de calcopirita, el coste de operation de estos reactores de lixiviacion de tanque agitado es muy alto, haciendolo prohibitivo para el tratamiento de menas de baja ley, y ademas, serla necesario usar un tamano de partlculas mucho menor que las partlculas usadas en lixiviacion en pilas. La necesidad de partlculas mas pequenas a su vez aumentarla los costes de molienda. Por lo tanto, el procedimiento se harla insostenible para minerales de baja ley y por lo tanto se usa principalmente para concentrados.

El principio de la lixiviacion de ORP controlado tambien se ha intentado en pilas (Mintek). La lixiviacion en pilas se podrla considerar la alternativa mas viable para tratar las menas de cobre de baja ley, porque permite el tratamiento de material mas grueso, evitando los costes asociados con la molienda. La lixiviacion en pilas de calcopirita no ha encontrado aplicacion comercial debido a su dificultad para lograr y mantener las condiciones correctas para la lixiviacion de la calcopirita (control de temperatura y ORP) en un sistema en pilas, que son:

- Condiciones de alta temperatura requieren fuentes de mineral de azufre o calentamiento externo. Se sabe que la combination de alta temperatura y alto ORP produce la lixiviacion en pilas eficaz de calcopirita. Estas condiciones de ORP alto (> 500 mV) se logran facilmente en pilas aireadas, donde la oxidacion del hierro se produce por las bacterias que residen en las pilas, y no requiere mecanismos de control especializados. La alta temperatura requerida para la lixiviacion eficaz de calcopirita, requiere la presencia de suficientes sulfuros (normalmente, mas de 3% de contenido de azufre con respecto a la masa de mena) y oxidacion del sulfuro suficientemente rapida (lo cual puede requerir el suplemento de dioxido de carbono, en el sistema de aireacion, como fuente de carbono con el fin de lograr concentraciones celulares microbianas suficientes para la oxidacion del azufre). La oxidacion de minerales de azufre o sulfuro, da como resultando la liberation de

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calor que puede elevar la temperatura de lixiviacion, si se controla adecuadamente. Sin embargo, en la mena de baja ley, el contenido de sulfuro a menudo no es suficiente para generar el calor requerido para la lixiviacion en pilas de calcopirita.

- El calentamiento externo tlpicamente es caro. Una de las opciones para recuperar calcopirita de la lixiviacion en pilas es calentar la solucion de lixiviacion externamente usando una fuente artificial de calentamiento, en lugar de basarse en el calentamiento por oxidacion de sulfuros en la mena. Sin embargo, la extension de la perdida de calor de las pilas, combinado con los periodos de tiempo de lixiviacion prolongados, en general hacen que el calentamiento externo sea poco rentable. Esto es cierto en especial en el caso de lugares con climas de baja temperatura.

- La lixiviacion con ORP alto a temperatura ambiente produce pasivacion: aunque los niveles altos de ORP (es decir, oxidacion completa de todo el hierro soluble) se logran facilmente en las pilas a temperatura ambiente (20 - 35°C), el ORP alto a dichas temperaturas produce efectos de pasivacion en las superficies de minerales de calcopirita, evitando que el cobre sea lixiviado eficazmente.

- En la lixiviacion en pilas, es diflcil mantener el ORP dentro de un intervalo de potencial bajo: mantener el ORP de la solucion de percolacion en una pila dentro de una ventana estrecha de potencial de reduction bajo (de 380 a 450 mV, es decir, donde una parte, en lugar de todo, el hierro se oxida) necesaria para lixiviar calcopirita a temperaturas ambiente (de 20 a 45°C) es diflcil por varias razones:

- El primer punto es el control inexacto de la transferencia de masa de oxlgeno, que resulta de la aireacion inferior de las pilas y los efectos de gradiente que genera;

- Un segundo punto esta relacionado con el hecho de que el hierro ferrico (o cualquier otro oxidante) percola en la pila en un modo de flujo piston (la conductividad hidraulica en las pilas se produce en una pellcula fina de solucion de percolacion en la superficie de algunas partlculas de mena), siendo consumido rapidamente por la oxidacion de sulfuros, produciendo gradientes de ORP en la pila (es decir, ORP alto en la parte superior y potencial bajo en la inferior);

- El tercer punto se refiere al hecho de que la aireacion como medio para inducir la oxidacion bacteriana del hierro ferrico dentro de las pilas, no proporciona el nivel de control requerido para mantener el ORP dentro de un intervalo estrecho.

Ademas de los sistemas de lixiviacion de sulfato mencionados antes, tambien se ha descrito

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la lixiviacion de calcopirita en sistemas de cloruro (Jones, 2002, Streltsova, 2006). Aunque se sabe que el cloruro ayuda a la lixiviacion de la calcopirita, el uso de cloruro produce una serie de problemas y desventajas del procedimiento:

- La elimination de soluciones de cloruro en el procesamiento aguas abajo es problematica debido a la alta solubilidad del cloruro; y el cloruro en solution produce una mayor corrosion del equipamiento de la instalacion.

Frente a los problemas mencionados antes, la presente invention proporciona un procedimiento de lixiviacion para recuperar cobre de menas sulfuradas, donde las caracterlsticas fisicoqulmicas del lixiviante (temperatura, ORP, pH, aditivos) son controladas estrechamente dentro de una ventana de operation que produce una cinetica de lixiviacion que es mas eficaz y mas rentable que la conocida en la tecnica.

Esta invencion tambien se dirige a proporcionar un procedimiento de lixiviacion para usar en un material no molido de modo que el orden de magnitud del tamano de la alimentation es similar al de la lixiviacion en pilas.

La presente invencion tambien proporciona un procedimiento de lixiviacion que presenta tasas de lixiviacion mayores que las logradas en las condiciones de lixiviacion en pilas, siendo al mismo tiempo un procedimiento que no depende de la oxidation de sulfuro dentro de la mena como fuente de calentamiento.

Sumario de la invencion

A la luz de los problemas descritos antes y las necesidades no satisfechas, la presente invencion describe un procedimiento de lixiviacion de ORP controlado, ventajoso y eficaz, para menas sulfuradas, que es mas eficaz y rentable que el conocido en la tecnica, comprendiendo dicho procedimiento:

lixiviacion de mena triturada en un reactor de cuba en el que se alimenta una solucion de lixiviacion de entrada con una solucion que contiene un ORP (gobernado por la relation de hierro ferrico a ferroso) cercano al llmite superior del intervalo de ORP optimo adecuado para la lixiviacion de la mena, donde el hierro ferrico actua como el oxidante durante la reaccion de lixiviacion con calcopirita (ecuacion 1, tabla 1) y se reduce a hierro ferroso en el procedimiento (segun la ecuacion mas adelante), y de donde sale la solucion de lixiviacion de salida con un ORP por encima del llmite inferior del intervalo de ORP adecuado para la lixiviacion de la mena en cuestion;

donde una parte de la solucion de lixiviacion de salida que sale del reactor de lixiviacion

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pasa por una etapa de oxidacion de hierro (ecuacion 2, tabla 1) (du Plessis et al. 2011) en un medio fuera del reactor de lixiviacion, la oxidacion del hierro que produce sulfato ferrico soluble que se mezcla con una parte recirculada de la solucion de lixiviacion de salida para aumentar su ORP a un valor cercano al llmite superior del intervalo de ORP adecuado para lixiviar la mena.

En una realization preferida de esta invention, la mena triturada tiene partlculas en el intervalo de 2 mm a 120 mm y la mena dentro del reactor de lixiviacion esta sustancialmente sumergida en la solucion de lixiviacion, de modo que los huecos entre partlculas de mena triturada estan saturados y rellenos con la solucion de lixiviacion.

No obstante, en la realizacion preferida, la calcopirita es el mineral sulfurado presente en la mena, la solucion de lixiviacion tiene un ORP en el llmite superior de la ventana de lixiviacion ilustrado en la figura 1, y el tiempo de contacto de la solucion con la mena se gestiona por el tiempo de retention hidraulico con respecto al tiempo de retention de solidos, de modo que el ORP de la solucion permanece dentro de la ventana de lixiviacion optima indicada en la figura 1 (es decir, de ~380 a 450 mV a temperaturas de 25-45°C o >500 mV a temperaturas > 60°C.

En otra realizacion de la invencion, la oxidacion del hierro por biooxidacion (du Plessis et al. 2011) permite la precipitation de jarosita (ecuacion 2, en la tabla 1) y as! la elimination de una parte del hierro de la solucion, y la coprecipitacion y eliminacion de impurezas (por ejemplo, arsenico, aluminio, cromo, fluoruro y uranio) de la solucion de lixiviacion. A su vez, la precipitacion de la jarosita proporciona acido para facilitar la oxidacion del hierro ferroso. La reaction de oxidacion del hierro se puede suplementar con azufre o pirita para proporcionar acido adicional (ecuaciones 4 y 5, tabla 1). Es importante, que el efecto combinado de la oxidacion del hierro con la generacion de acido, sea del azufre de la jarosita o pirita, genera calor (ecuaciones 6-8). Las proporciones relativas de las tres reacciones (ecuaciones 6-8) son controladas por la adicion de azufre o pirita y son optimizadas para lograr el hierro deseado optimo y equilibrio termico en el circuito de lixiviacion como se indica en la figura 1. Tambien se puede anadir acido sulfurico de una instalacion de acido directamente al reactor, para facilitar la reaccion de oxidacion de hierro que consume acido.

Cuando la concentration de metal (p. ej., cobre) de la solucion de lixiviacion alcanza un valor adecuado para la recuperation, se retira una purga del circuito de la solucion y se somete al tratamiento para recuperar el metal en cuestion.

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Se expondran ventajas adicionales y caracterlsticas nuevas de estos aspectos de la invention en parte en la siguiente description, y en parte seran mas evidentes para los expertos en la tecnica tras examinar lo siguiente o por aprendizaje mediante la practica de la invencion.

Breve descripcion de los dibujos

Se describiran diferentes aspectos de ejemplo de los sistemas y metodos en detalle, con referencia a las siguientes figuras, pero no limitados, en donde:

La figura 1 es una grafica que ilustra el ORP optimo de la solution para la lixiviacion para el cobre a partir de calcopirita en funcion de la temperatura;

La figura 2 es un diagrama de flujo de una realization preferida del procedimiento de lixiviacion segun esta invencion;

La figura 3 es una representation esquematica de un reactor de lixiviacion usado en la realizacion preferida del procedimiento de lixiviacion de esta invencion;

La figura 4 ilustra resultados de ejemplo usando un conjunto de diferentes condiciones de ORP de lixiviacion a pH 1,5 y 45°C y

La figura 5 ilustra resultados de ejemplo de lixiviacion de calcopirita a un ORP de 650 mV, pH 1,5 y 70°C.

Descripcion detallada de la invencion

La siguiente descripcion detallada no pretende limitar de ninguna forma el alcance, la aplicabilidad o configuration de la invencion. Mas exactamente, la siguiente descripcion proporciona el entendimiento necesario para implementar las modalidades de ejemplo. Cuando se usan las ensenanzas proporcionadas en la presente memoria, los expertos en la tecnica reconoceran alternativas adecuadas que se pueden usar, sin extrapolar el alcance de la presente invencion.

La figura 2 es un diagrama de flujo que muestra las etapas principales de ejecucion de una realizacion preferida del procedimiento de esta invencion.

Aunque la figura 2 representa un procedimiento de lixiviacion dirigido a recuperar el cobre de mena de calcopirita, debe entenderse que este procedimiento de la presente invencion se puede aplicar a cualquier otra mena de mineral sulfurado o concentrado.

Al inicio del procedimiento, la mena se alimenta en un reactor de lixiviacion (indication S1 en

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el diagrama de flujo). La mena preferiblemente se alimenta triturada, con tamanos de partlcuias en el intervalo de 2 mm a 120 mm.

La eleccion del tamano de partlculas preferiblemente se determina mediante investigation previa donde la liberation de mineral se determina en funcion del tamano de trituration (es decir, tamano de partlculas). La extension de la liberacion de mineral (es decir, exposition a la solution de lixiviacion), a su vez dirige la cantidad maxima de metal que se puede lixiviar.

El uso de trituracion que da como resultado partlculas gruesas (>1 mm), en lugar de molienda (<1 mm), da como resultado menores costes de pulverization.

En una realization de la invention, la mena se puede alimentar y recuperar del reactor de lixiviacion en un modo continuo. Alternativamente, el reactor se puede hacer trabajar en un modo discontinuo, en cuyo caso la mena permanece en el reactor tanto tiempo como sea necesario para lograr la extraccion de metal deseado.

La figura 3 ilustra una realizacion preferida del reactor de lixiviacion usado en la presente invencion. Como puede verse en esta figura, la mena triturada se mantiene sumergida en una solucion de lixiviacion dentro de un deposito o recipiente construido en condiciones de presion ambiente.

Los huecos entre partlculas estan saturados y rellenos con la solucion de lixiviacion, asegurando as! la conductividad hidraulica maxima.

Dicha solucion de lixiviacion consiste en una solucion de sulfato ferrico y ferroso a un pH entre 0,5 y 2,5 y un ORP adecuado a las condiciones de temperatura (es decir, de 380 a 450 mV a temperaturas de 25-45°C o >500 mV a temperaturas >60°C). Dicha solucion de lixiviacion tambien puede contener aditivos solidos tales como carbon, magnetita o aditivos llquidos tales como disolventes organicos polares. Dicha solucion tambien puede contener una biomasa activa de bacterias ferroxidantes o arqueas y un densidad celular >1 x 104 celulas/ml y preferiblemente >1 x 106 celulas/ml.

En la realizacion preferida, que usa el reactor de lixiviacion de cuba semicontinuo, la mena fluye por gravedad desde la alimentation de la mena en la parte superior de la cuba al punto de recuperacion de la mena, sin ser agitada durante este procedimiento. La mena se recupera independientemente en relation con las propiedades flsicas de la mena (es decir, en el caso de que la mena sea un material triturado o polvo fino). Para este fin, se puede usar un sistema de recuperation de mena, tal como descarga por gravedad en un transportador, un dispositivo de recarga mecanica o bomba de lodos.

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La solucion de lixiviacion se alimenta en el reactor (indication S2 en el diagrama de flujo) con un ORP cercano al limite superior de la ventana optima de ORP de lixiviacion adecuada para la lixiviacion de la mena de interes, mientras que la solucion sale del reactor (indicacion S3 en el diagrama de flujo) con un ORP mayor que el limite inferior de la ventana de ORP de lixiviacion. Por lo tanto, en el caso de la mena que contiene calcopirita, la solucion de lixiviacion se alimenta en el intervalo de 380 - 450 mV, y preferiblemente sale del reactor antes de que el ORP alcance el limite inferior de, por ejemplo, 380 mV a temperaturas de 25-45°C. El ORP de la alimentation equivalente y solucion de salida preferido es 500 y 700 mV a temperaturas mayores que 60°C.

La lixiviacion optima se consigue manteniendo el ORP de la solucion de lixiviacion dentro de los limites como se ilustra en la figura 1. Esto se logra con un flujo de solucion alto a traves de la mena, que a su vez se logra debido a los caudales hidraulicos altos a traves de la mena dentro del contexto de lixiviacion en cuba descrito, donde los huecos participan en el flujo de la solucion.

De esta forma, el tiempo de permanencia de la solucion de lixiviacion se mantiene bajo control de modo que la solucion sale del reactor de lixiviacion antes de que el ORP de la solucion disminuya por debajo del limite inferior del ORP, con el fin de asegurar la lixiviacion eficaz (en el caso de calcopirita, aproximadamente 380 mV a temperaturas de 25-45°C o 500 mV a temperaturas superiores a 60°C).

Ademas del efecto de lixiviacion quimica del hierro ferrico, se conocen microbios (es decir, bacterias y arqueas) que aceleran y catalizan el efecto de lixiviacion de la calcopirita (Li and Huang, 2011; Gautier et al. 2008). El efecto de lixiviacion acelerado depende de una alta concentracion celular en el reactor de lixiviacion.

El diagrama de flujo de lixiviacion ilustrado en la figura 2 esta disenado para potenciar la concentration celular de microbios de biolixiviacion adecuados. Una caracteristica clave de la invention se basa en el uso de catalizadores de biolixiviacion automultiplicadores. Esto se logra por la integration de la unidad de proceso de oxidation de hierro, con el reactor de cuba de lixiviacion. Las concentraciones celulares altas (preferiblemente >109 celulas por ml) se logran en el reactor de oxidacion y precipitacion de hierro por metodos conocidos en la tecnica (du Plessis et al. 2011).

Las altas concentraciones celulares se ponen en contacto con los minerales de calcopirita por la solucion de recirculation.

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La concentration y diversidad celular se potencian mas por la adicion de azufre o pirita (S21) al reactor de oxidation de hierro, como se conoce en la tecnica. Dichas adiciones facilitan la proliferation de cultivos microbianos oxidantes de azufre, ademas de los cultivos oxidantes de hierro donde aceleran la oxidation de las especies de azufre reducidas previniendo asl que produzcan la pasivacion de la calcopirita.

En realizaciones alternativas de la presente invention, la solution de lixiviacion tambien puede contener otros elementos conocidos dirigidos a acelerar la lixiviacion de calcopirita, incluyendo cloruro, plata, carbon activado o nanosllice, que tambien pueden ser incluidos en la solution de lixiviacion o estar presentes como resultado de ser lixiviados de la mena. Estos aditivos se pueden recuperar de la solucion de lixiviacion que sale de las cubas (indicado por S5 en la figura 2) y ser devueltos a la lixiviacion (indicado por S7 en la figura 2). Sin embargo, la presencia de estos elementos no debe entenderse como un requisito necesario.

Dentro del reactor de lixiviacion, el hierro ferrico en la solucion reacciona con los minerales de sulfuro de cobre, produciendo la disolucion del mineral (ecuacion 1, tabla 1), como conocen los expertos en la tecnica.

Por lo tanto, en la realization preferida de la invention, donde la mena que se va a lixiviar es calcopirita, el control del ORP (basado en la relation ferroso/ferrico) dentro de un intervalo en el que la calcopirita no es pasivada de forma significativa, permite una eficaz recuperation del cobre de su mineral de sulfuro.

La figura 4 ilustra el efecto de diferentes potenciales de oxidation reduction en la extension relativa de la extraction de cobre a pH 1,5 y 45°C. Esta grafica ilustra la importancia de mantener la composition de la solution dentro de una ventana estrecha de ORP a 45°C con el fin de lograr la extraction optima del cobre. Es importante indicar que la pasivacion irreversible de la calcopirita se produce a un ORP superior a 450 mV a esta temperatura.

Preferiblemente, el pH de la solution de lixiviacion de entrada se ajusta anadiendo acido sulfurico (indicado por S4) para asl alcanzar un pH predeterminado en la solution de salida, preferiblemente entre 0,8 y 2,0. El acido se puede producir en una instalacion de acido convencional o en un reactor de oxidacion de azufre microbiano, los cuales son ambos conocidos en la tecnica y consumen tanto aire (S23) como azufre (S23). El calor generado de dicha oxidation del azufre y generation de acido, se puede usar para aumentar la temperatura de la solucion en circulacion.

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El tiempo de permanencia de la solucion en el reactor de lixiviacion es mas corto que el tiempo de permanencia de la mena. El caudal de la solucion a traves de la mena debe asegurar que los gradientes de acido y ORP seran superados para permitir el control suficiente del procedimiento dentro de los intervalos deseados de pH y ORP, siendo este el principal parametro de control.

El flujo de solucion puede ser ascendente, desde una tuberla de distribution o valvula de distribution en la parte inferior del reactor como se muestra en la figura 3, asegurando que el aire es expulsado de los huecos entre partlculas y son rellenados con solucion.

En una realization de la presente invention, la lixiviacion se puede llevar a cabo en fases multiples, en un modo en contracorriente.

Como se muestra en el diagrama de flujo de la figura 2, basado en una realizacion preferida de la presente invencion, el flujo de la solucion de lixiviacion de salida se divide (indicado por S5), dirigiendose la primera parte a una unidad de oxidation y precipitation de hierro (indicada por S6) y siendo recirculada la segunda parte que contiene el hierro ferrico soluble (indicado por S7). Despues, la solucion de lixiviacion rica PLS es sometida a un circuito tlpico de recuperation de cobre aguas abajo, es decir, extraction con disolvente - electroobtencion (indicado por S8).

La parte de flujo que se dirige a la oxidacion de hierro se determina por la relation y la concentracion total de hierro ferroso y ferrico en la solucion de lixiviacion de salida (S3), y tambien por el ORP requerido de la solucion de lixiviacion de entrada (S2).

En el procedimiento de la presente invencion, la oxidacion del hierro se consigue externamente en relacion con el reactor de lixiviacion. Llevandose a cabo la oxidacion del hierro externamente en relacion al reactor, se puede usar este procedimiento para controlar el ORP de la solucion de lixiviacion al punto de ajuste superior (valor cercano al llmite superior) seleccionado del intervalo de ORP de lixiviacion que se usara en el reactor de lixiviacion.

La oxidacion del hierro se puede llevar a cabo por cualquier medio adecuado tal como un reactor especlfico. La oxidacion ferrosa biocatalizada (mediante bacterias o arqueas), como conocen los expertos en la tecnica, es un metodo preferido de oxidacion de hierro ya que solo necesita aire y tambien porque la velocidad es mayor de lo que se logra mediante la oxidacion ferrosa abiotica a pH predominante bajo (es decir, pH<2).

Un beneficio adicional es que la precipitacion de hierro como jarosita produce la

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coprecipitacion de una serie de elementos cuya elimination de la solution de lixiviacion puede ser deseable, incluyendo arsenico, aluminio, cromo y fluoruro.

El sulfato ferrico soluble, como resultado del procedimiento de oxidation del hierro (S6) se combina con la solution de lixiviacion de entrada (S3) en una camara de mezcla (S11) dirigida a alcanzar el ORP deseado en la solution de lixiviacion de entrada (S2). El control combinado de la concentration total de hierro, ORP y el flujo hidraulico (y tiempo de permanencia en el reactor de lixiviacion) de la solution de lixiviacion (S2), permite el control del ORP dentro del reactor de lixiviacion, incluso en un intervalo estrecho de lixiviacion para la calcopirita.

La solution de recirculation (S7) se puede calentar por cualquier fuente de calentamiento adecuada (S9) (por ejemplo, calentamiento solar, calor de la production de acido sulfurico, oxidation de azufre, oxidation de pirita u otras fuentes de energla, como se conocen en la tecnica). La perdida de calor se puede minimizar por el circuito de lixiviacion y otras operaciones individuales dentro del diagrama de flujo. Por lo tanto, cuando sea posible, tambien se usaran los procedimientos conocidos para los expertos en la tecnica para minimizar la perdida de calor.

Debido a que la mena se mantiene sumergida en el reactor de lixiviacion, se facilita la retention de calor. El uso de temperaturas de lixiviacion altas (mayores de 60°C), da como resultado cineticas de lixiviacion mejoradas y reactores de lixiviacion mas pequenos. Los reactores mas pequenos, a su vez, producen menor coste del reactor. Ademas, un reactor de lixiviacion mas pequeno reduce la energla requerida para el calentamiento. El equilibrio economico entre la energla de calentamiento y mayores tasas de lixiviacion debe determinarse para cada contexto de aplicacion especlfico. Las temperaturas superiores a 60°C tambien permiten usar soluciones de lixiviacion con ORP alto, mayor que 500 mV, para mejorar las cineticas de lixiviacion del cobre, sin producir sustancialmente pasivacion de calcopirita.

La solution de lixiviacion rica (S8) se somete a extraction con disolvente (S14) y electroobtencion de una forma que es conocida para los expertos en la tecnica. El cobre se separa (S15) de la solution organica cargada usando electrolito acido gastado y acido complementario, produciendo electrolito rico en cobre, que despues se toma para la electroobtencion (S16), donde se produce catodo de cobre (S17).

El procedimiento de lixiviacion en cuba facilita el uso de agentes para superar el efecto de pasivacion de la calcopirita que se lixivia, tales como el uso de plata, carbon activado,

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bacterias, arqueas, y nanosliice (el uso de dichos agentes para superar la pasivacion de la calcopirita se conoce en la tecnica y no se detallara mas en la presente memoria). El alto fiujo hidraulico de solucion a traves de la mena, y el hecho de que todos los huecos estan rellenos con solucion, permite la recuperacion y reutilizacion de dichos agentes (o catalizadores).

En realizaciones alternativas de la presente invention, el procedimiento puede comprender la precipitation de sulfuro metalico (por ejemplo, precipitando cobre como CuS usando sulfuro de hidrogeno) en lugar de metodos basados en disolvente y reduction que producen catodo de cobre.

Dependiendo del consumo de la mena de acido y de la cantidad de elementos solubles eliminados con el residuo de lixiviacion (S18), hay la posibilidad de que parte del refino tenga que ser separado (S19) y sometido a tratamiento de neutralization y precipitacion (S20) dirigido a la elimination de impurezas tlpicas tales como sulfatos de magnesio y aluminio (si es necesario).

Por lo tanto, este procedimiento de la presente invencion permite el control de las condiciones de la solucion con el fin de asegurar la lixiviacion del cobre de la mena de calcopirita, sin molienda. Este metodo puede permitir ademas el control del ORP y temperaturas mayores, facilitando asl la recuperacion de cobre de la mena de calcopirita de baja ley.

La invencion tambien permite trabajar a temperatura elevada (>60°C) y con un ORP alto >500 mV con el fin de conseguir la lixiviacion eficaz de la calcopirita.

Para este efecto, el procedimiento de la presente invencion tambien se puede usar para lixiviar menas de sulfuros secundarios (p. ej., calcosina), a los cuales se puede aplicar condiciones de lixiviacion de ORP alto (>500 mV) incluso a temperaturas ambiente.

En este ultimo caso, se puede llevar a cabo una primera etapa de lixiviacion con un regimen de control del ORP que se adecue a la calcopirita y despues moverse a un control de ORP diferente que se adecue a la calcosina o covelita.

El procedimiento de la presente invencion se puede usar ademas para la extraction de otros metales, incluyendo nlquel, cobalto, manganeso, oro y uranio.

Basandose en la description ilustrada en lo que antecede, esta claro que el procedimiento

de la presente invencion controla las condiciones de la solucion de lixiviacion con el fin de

conseguir la lixiviacion de cobre de la calcopirita contenida en mena triturada, sin que sea

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necesaria la molienda. Por lo tanto, este procedimiento de la presente invention comprende un reactor de lixiviacion, en el que la mena se sumerge y el ORP se mantiene bajo control dentro del intervalo ideal para la lixiviacion de calcopirita, siendo controlada la solution que entra en el reactor por el llmite superior del intervalo ideal. El diseno del reactor permite un 5 flujo hidraulico que se mueve rapido a traves de la mena para facilitar la alta velocidad de suministro del hierro ferrico oxidante requerido para la lixiviacion. El alto caudal hidraulico a traves de la mena permite que la solucion de lixiviacion salga del reactor de lixiviacion antes de que el potencial de la solucion alcance un valor que este por debajo del llmite inferior del intervalo ideal del ORP de lixiviacion para la calcopirita. Ademas, el diseno del reactor y la 10 configuration del procedimiento estan dirigidos a reducir la perdida de calor y prevenir la entrada de oxlgeno. La oxidation del hierro se inicia despues externamente en relation con el reactor de lixiviacion, aumentando as! el ORP de la solucion de lixiviacion en recirculation de vuelta al valor cercano al llmite superior del intervalo ideal del ORP. Los minerales que contienen azufre o sulfuro tales como pirita, se anaden directamente en la etapa de 15 oxidacion del hierro con el fin de generar tanto calor como acido en la solucion de lixiviacion. El hierro y azufre reducidos se oxidan por las propiedades biocatallticas de los microbios. Estos microbios, que pueden ser bacterias o arqueas, se usan y tratan como biocatalizadores que se automultiplican para potenciar la tasa de lixiviacion de la calcopirita.

Finalmente, debe entenderse que las figuras muestran realizaciones ilustrativas de la 20 presente invencion, definiendose el alcance real del objeto de la invencion solo en las reivindicaciones adjuntas.

N°

Reaccion AG* kJ AH* kJ AH* kJ/mol O2

Reaction de lixiviacion de calcopirita que consume hierro ferrico

1.

CuFeS2 + 4Fe3+ ^ Cu2+ + 5Fe2+ + 2S0 -144 -6

Reaccion de oxidacion de hierro ferroso que consume acido

2.

Fe2+ + H+ + 0,25 O2 ^ Fe3+ + 0,5 H2O -40 -101 -402

Reacciones de generation de acido

3.

K+ + 3Fe3+ + 2SO42- + 6H2O ^ KFe3(SO4)2(OH)6 + 6H+ 5 236

4.

S0 + 1,5 O2 + H2O ^ SO42- + 2H+ -497 -633 -422

5.

FeS2 + 3,75O2 + 0,5H2O ^ Fe3+ + 2SO42- + H+ - 1192 -1566 -418

Reacciones de generacion de acido y oxidacion de hierro combinado acido

neutro

N°

Reaccion AG* AH* AH*

kJ kJ kJ/mol O2

6.

6Fe2+ + 1,5O2 + K+ + 2SO42- + 3H2O ^ KFe3(SO4)2(OH)a + 3Fe3+ -231 -366 -245

7.

2Fe2+ + S0 + 2O2 ^ 2Fe3+ + SO42" -576 -834 -417

8.

Fe2+ + FeS2 + 4O2 ^ 2Fe3+ + 2SO42' -1232 -1667 -417

Tabla 01 -* Parametros termodinamicos a 50oC

REFERENCIAS

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5

10

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25

30

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para la lixiviacion de minerales sulfurados que comprende:

lixiviar mena triturada en un reactor de cuba en el que se alimenta una solucion de lixiviacion de entrada (S2) con un potencial de oxidacion-reduccion, ORP, cercano al llmite superior de un intervalo de ORP adecuado para lixiviar la mena y de donde la solucion de lixiviacion de salida sale con un ORP mayor que el llmite inferior del intervalo de ORP y menor que el ORP de la solucion de lixiviacion de entrada, donde el intervalo de ORP es aproximadamente 380 a 450 mV a una temperatura de 25 a 45°C o 500 a 700 mV a una temperatura mayor que 60°; y

donde parte de la solucion de lixiviacion de salida que sale del reactor de cuba pasa a traves de una etapa de oxidacion del hierro, externa al reactor de cuba, produciendo la oxidacion del hierro sulfato ferrico soluble (S11) que se mezcla con una parte recirculada (S7) de la solucion de lixiviacion de salida (S3) para aumentar su ORP hasta un valor cercano al llmite superior del intervalo de potencial redox que es adecuado para la lixiviacion de la mena.

2. El procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que la mena triturada tiene tamanos de partlculas en el intervalo de 2 mm a 120 mm.

3. El procedimiento segun la reivindicacion 1, donde la mena dentro del reactor de cuba se mantiene sustancialmente sumergida en la solucion de lixiviacion de modo que los huecos entre las partlculas de mena triturada estan saturados y rellenos con la solucion de lixiviacion.

4. El procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que la reaccion de oxidacion del hierro se complementa con azufre o pirita para proporcionar acido adicional con el fin de generar calor, siendo controlada la adicion de azufre o pirita para lograr el equilibrio optimo deseado de hierro y calor.

5. El procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que la oxidacion del hierro permite la precipitacion de jarosita y la coprecipitacion de las impurezas de la solucion de lixiviacion.

6. El procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que cuando una mena de interes tiene suficiente concentration para la recuperation, se retira una solucion de lixiviacion enriquecida (S8) del procedimiento y se somete a tratamiento para la recuperacion de la mena de interes.

7. El procedimiento segun la reivindicacion 6, en el que el mineral sulfurado

Claims (5)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   presente en la mena es un sulfuro primario o un sulfuro secundario.
2. 8. El procedimiento segun la reivindicacion 7, en el que el sulfuro primario es calcopirita.
3. 9. El procedimiento segun la reivindicacion 7, en el que el sulfuro secundario es calcosina.
4. 10. Un procedimiento para la lixiviacion de minerales sulfurados que comprende:

   lixiviar mena triturada en un reactor de cuba en el que se alimenta una solucion de lixiviacion de entrada con un potencial de oxidacion-reduccion, ORP, cercano a un llmite superior de un intervalo de ORP adecuado para lixiviar la mena y de donde una solucion de lixiviacion de salida sale con un ORP mayor que un llmite inferior del intervalo de ORP, donde el intervalo de ORP es aproximadamente 380 a 450 mV a una temperatura de 25 a 45°C o 500 a 700 mV a una temperatura mayor que 60°; donde la mena triturada tiene tamanos de partlcula en el intervalo de 2 mm a 120 mm; y

   donde parte de la solucion de lixiviacion de salida que sale del reactor de cuba pasa a traves de una etapa de oxidacion del hierro, externa al reactor de cuba, produciendo la oxidacion del hierro sulfato ferrico soluble que se mezcla con una parte recirculada de la solucion de lixiviacion de salida para aumentar su ORP hasta un valor cercano al llmite superior del intervalo de potencial redox que es adecuado para la lixiviacion de la mena.
5. 11. Un procedimiento para la lixiviacion de minerales sulfurados que comprende:

   lixiviar mena triturada en un reactor de cuba en el que se alimenta una solucion de lixiviacion de entrada con un potencial de oxidacion-reduccion, ORP, cercano a un llmite superior de un intervalo de ORP adecuado para lixiviar la mena y de donde una solucion de lixiviacion de salida sale con un ORP mayor que el llmite inferior del intervalo de ORP, donde el intervalo de ORP es aproximadamente 380 a 450 mV a una temperatura de 25 a 45°C o 500 a 700 mV a una temperatura mayor que 60°; y

   donde parte de la solucion de lixiviacion de salida que sale del reactor de cuba pasa a traves de una etapa de oxidacion del hierro, externa al reactor de cuba, produciendo la oxidacion del hierro sulfato ferrico soluble que se mezcla con una parte recirculada de la solucion de lixiviacion de salida para aumentar su ORP hasta un valor cercano al llmite superior del intervalo de potencial redox que es adecuado para la lixiviacion de la mena,

   donde la reaccion de oxidacion del hierro se suplementa con azufre o pirita para

   proporcionar acido adicional con el fin de generar calor, controlandose el azufre o pirita adicional para lograr el equilibrio de hierro y calor deseado.

   imagen1

   tentana

   Sin pasivacion porencima de 60°C

   de

   Iixivi

   acion mas ancha

   Sin

   lixiviacion olenta

   Pasivacion

   Ventana de ixiviacion estrecha

   300

   350

   4on

   450

   500

   550

   GOO

   Potencial de oxidacion reduccion (mV frente a Ag/AgCI)

   FIG. 1