MX2011007454A - Recuperacion de metales a partir de desechos metalurgicos por cloracion. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para la recuperación de un cloruro de metal o cloruros de metales mezclados a partir de un material de desecho sólido que comprende constituyentes que contienen metales recuperables producidos por los procesos de fundición y refinación del plomo, cobre o cinc, el proceso comprende las etapas de: (i) calentar el material de desecho sólido; (ii) tratar el material calentado de la etapa (i) con un cloruro gaseoso para formar un producto que contiene un cloruro de metal gaseoso; y (iii) tratar el producto que contiene un cloruro de metal gaseoso de la etapa (ii) para recuperar el cloruro de metal o los cloruros de metales mezclados. El cloruro de metal puede ser tratado adicionalmente para extrae el propio metal.

Description

RECUPERACION DE METALES A PARTIR DE DESECHOS METALURGICOS POR CLORACION Campo de la Invención La presente invención se refiere a un proceso para la recuperación de un metal a partir de los desechos metalúrgicos tales como los desechos de las escorias del proceso producidos durante los procesos de fundición y refinación. En particular, la invención se refiere a un proceso para la recuperación de un metal de interés en la forma de un cloruro del metal a partir de los materiales de los desechos de escorias producidos en los procesos de fundición y refinación de los metales base y opcionalmente extraer subsiguientemente de manera opcional el metal a partir del cloruro del metal.

Antecedentes de la Invención Cuando los depósitos de minerales metalíferos son formados en la corteza de la tierra, ellos raramente están compuestos de solo un elemento metalífero; realmente está bien documentado que ciertas combinaciones de metales están presentes conjuntamente de manera común. Por ejemplo, los depósitos de plomo están asociados comúnmente con el zinc y así cuando el concentrado de plomo es formado en la planta de procesamiento de la mina, el zinc está presente inherentemente en el concentrado como una impureza. No es REF.221953 sino hasta que el metal primario es obtenido del concentrado en un fundidor que las impurezas son removidas.

Muchos métodos ya son conocidos para extraer metales y sus compuestos de los minerales, incluyendo los métodos que involucran la liberación del metal en la forma de su cloruro. Tales métodos no han sido aplicados previamente a la recuperación de los metales tales como el zinc de los desechos de las escorias, que reflejan la naturaleza muy diferente de estos materiales.

Debido a la naturaleza de energía elevada de su formación, los dersechos de las escorias generalmente son muy estables y por esto no liberan fácilmente los constituyentes metálicos presentes. En general, por lo tanto, las impurezas metálicas atrapadas dentro de los desechos de las escorias desde el fundidor son raramente considerados como un producto básico y solamente las técnicas de procesamiento de capital bajo, tales como los procesos hidrometalúrgicos , han sido explotados para lograr su valor. Sin embargo, estos procesos no son selectivos y esta disolución indiscriminada de la totalidad de los desechos frecuentemente crea complicaciones adicionales para obtener el beneficio del valor del material. Un problema particular es la fácil lixiviación del hierro que ocurre comúnmente en un volumen mucho más grande que los otros metales de interés .

Por lo tanto, permanece como una necesidad continua el desarrollo de métodos viables comercialmente , mejorados, adicionales, para la recuperación de los metales de interés a partir del material de desecho de las escorias.

Breve Descripción de la Invención De acuerdo con un primer aspecto, la presente invención proporciona un proceso para la recuperación de un cloruro de metal o cloruros de metales mezclados a partir de un material de desecho sólido que comprende constituyentes que contienen metales recuperables producidos por los procesos de fundición y refinación del plomo, cobre o cinc, el proceso comprende las etapas de: (i) calentar el material de desecho sólido; (ii) tratar el material calentado de la etapa (i) con un cloruro gaseoso para formar un producto que contiene un cloruro de metal gaseoso; y (iii) tratar el producto que contiene un cloruro de metal gaseoso de la etapa (ii) para recuperar el cloruro de metal o los cloruros de metales mezclados.

La invención también proporciona un proceso para recuperar un metal a partir de un material de desecho sólido que comprende la recuperación del metal en la forma de un cloruro de metal o cloruros de metales mezclados a partir de un material de desecho sólido de acuerdo con el primer aspecto de la invención y extraer el metal a partir del cloruro o de los cloruros metálicos.

La presente invención está basada en el descubrimiento de que los constituyentes que contienen metales valiosos contenidos en los desechos de las escorias que de otra manera no podrían ser recuperables de una manera efectiva en cuanto al costo o a niveles viables comercialmente , pueden ser obtenidos por la conversión de los constituyentes en cloruros de metales volátiles que entonces pueden ser recuperados y tratados adicionalmente para extraer el propio metal. Una ventaja de convertir el constituyente metálico en un cloruro de metal en el proceso de recuperación del metal es que como los cloruros de metales generalmente tienen temperaturas de vaporización inferiores que otros compuestos metálicos tales como óxidos y los metales puros, menos energía será requerida para volatilizarlos, haciendo al proceso de recuperación total más atractivo económicamente.

Breve Descripción de la Figura La figura 1 muestra un reactor de lecho fluidizado dentro del cual las escorias del fundidor pueden ser alimentadas .

Descripción Detallada de la Invención El método de la invención es aplicable a la recuperación de los cloruros de metales de una variedad de los desechos de las escorias de un fundidor y puede ser aplicado adecuadamente a cualquier desecho de escorias de los procesos de fundición o refinación del plomo, cobre o zinc que tienen niveles suficientemente elevados de los constituyentes que contienen el metal de interés cuya recuperación vale la pena económicamente.

Se apreciará, por supuesto, que la composición y los niveles de los constituyentes que contienen el metal potencialmente recuperable variarán considerablemente dependiendo del origen de los desechos de las escorias . Como se describió anteriormente, los desechos de las escorias de los procesos de fundición del plomo comúnmente comprenden constituyentes que contienen cinc, típicamente en la forma de óxidos y silicatos por ejemplo. Otros metales valiosos que son encontrados comúnmente en las escorias del fundidor de plomo incluyen el hierro, cobre, plata, indio, oro, molibdeno, estaño, galio y germanio. Como los depósitos de cobre están asociados comúnmente con el níquel, las escorias del fundidor de cobre son una fuente potencial útil de los compuestos de níquel . El método de la presente invención produce por lo tanto la posibilidad de recuperar una amplia variedad de metales valiosos de interés.

El calentamiento del material de desechos sólidos en el proceso de acuerdo con la invención puede ser efectuado convenientemente en un reactor de lecho fluidizado. El reactor de lecho fluidizado será provisto deseablemente con el aislamiento del calor para mantener fundido al material sólido. Se apreciará que el material de alimentación sólido debe ser de un tamaño apropiado para permitir la fluidización con el lecho del reactor; las partículas grandes pueden requerir la tamización y trituración, mientras que los materiales más finos pueden requerir la aglomeración. Típicamente, el lecho fluidizado será mantenido con aire comprimido para asegurar un lecho homogéneo.

En una modalidad, el material de alimentación sólido comprende adicionalmente una proporción pequeña de los minerales que contienen sulfuro, generalmente no mayor que 20 % en peso/peso del material sólido, típicamente del orden de 10 % hasta 20 % en peso/peso.

Durante el calentamiento, los sulfuros son oxidados hasta los sulfatos, liberando energía calorífica que puede ser utilizada para calentar el lecho fluidizado. Los minerales que contienen sulfuro actúan por lo tanto como una fuente de combustible para ayudar a mantener la temperatura dentro del reactor de lecho fluidizado, proporcionando por esto ahorros en los costos del calentamiento. Debido a que la mayoría de los metales base de las minas alrededor del mundo se derivan de los depósitos de sulfuro y realmente la mayoría de las materias primas de alimentación del fundidor son a base de sulfuro, proporcionar un suministro de sulfuro al sitio del fundidor no presenta generalmente dificultades operativas .

El gas de dióxido de azufre generado por la oxidación de los minerales de sulfuro puede ser recuperado del recipiente del reactor y este puede ser convertido entonces en ácido sulfúrico utilizando las técnicas convencionales. El dióxido de azufre y el ácido sulfúrico representan por lo tanto subproductos valiosos comercialmente del proceso de la presente invención y su preparación constituye otro aspecto de la invención.

La temperatura a la cual el material sólido es calentado en el proceso de acuerdo con la invención dependerá del material de desecho particular que va a ser tratado y los cloruros de metal deseados que van a ser recuperados. Se apreciará que el material de alimentación sólido debe ser calentado a una temperatura que sea suficientemente elevada para asegurar que la reacción de los constituyentes que contienen el metal presentes para formar cloruros de metales volátiles, se puede llevar a cabo a una velocidad practicable. En general, esto será logrado manteniendo la temperatura del material sólido a una temperatura que está en o arriba de la temperatura de vaporización del cloruro del metal que va a ser recuperado. En donde el material de desecho sólido comprende más de un metal para la recuperación, entonces el mismo debe ser calentado, por supuesto, a una temperatura en o arriba de la temperatura de vaporización de al menos el cloruro de metal volátil que va a ser recuperado. Típicamente, las temperaturas en la región de 700 °C hasta 1600 °C son requeridas, generalmente 700 °C hasta 900 °C.

El cloruro gaseoso para su uso en el proceso de acuerdo con la invención puede ser adecuadamente un cloruro que está presente ordinariamente en la forma gaseosa, tal como el cloruro de hidrógeno, o uno que es fácilmente volatilizado, tal como el cloruro de amonio. En una modalidad, el cloruro gaseoso es el gas de cloruro de hidrógeno .

El gas de cloruro de hidrógeno para su uso en el proceso de la invención puede ser preparado convenientemente por los métodos convencionales, por ejemplo por electrólisis de una solución de salmuera para producir gases de hidrógeno y cloro que son combinados entonces para producir el gas de cloruro de hidrógeno. Un subproducto útil comercialmente de este proceso es el hidróxido de sodio, la preparación del cual representa otro aspecto de la invención.

En una modalidad, los gases de hidrógeno y cloro son combinados para producir el gas de cloruro de hidrógeno para tratar el material sólido calentado. En otra modalidad, los gases de hidrógeno son llevados en contacto durante el tratamiento del material sólido calentado.

El tratamiento del material sólido con el cloruro gaseoso es llevado a cabo ventajosamente poniendo en contacto el material sólido calentado con una corriente del cloruro gaseoso. Dependiendo de la eficiencia de la reacción para formar el producto de cloruro del metal gaseoso, puede ser apropiado reciclar la corriente del cloruro gaseoso dentro del recipiente de la reacción, para optimizar la cantidad del producto que contiene el cloruro del metal gaseoso formado por unidad del cloruro gaseoso consumido.

La formación del producto que contiene un cloruro de un metal gaseoso puede ser llevada a cabo continuamente, por ejemplo rellenando continuamente el suministro del cloruro gaseoso y el suministro del material sólido en el recipiente de reacción.

En una modalidad, el material sólido es calentado en un reactor de lecho fluidizado y el cloruro gaseoso es alimentado en la base del reactor. Para optimizar el uso de gas de extracción y para mantener el lecho fluidizado, el gas puede ser reciclado opcionalmente dentro del recipiente del reactor .

Dependiendo de la composición del material sólido y la temperatura a la cual la misma es calentada, uno o más productos de un cloruro de metal gaseoso serán producidos después del tratamiento con el cloruro gaseoso.

El producto que contiene el cloruro del metal gaseoso producido por el tratamiento del material de desecho sólido calentado con el cloruro gaseoso es tratado entonces adicionalmente para recuperar el cloruro del metal o los cloruros de metales mezclados. El cloruro del metal recuperado o los cloruros de metales mezclados pueden ser entonces opcionalmente refinados por sí mismos adicionalmente para extraer el propio metal.

En una modalidad, el producto que contiene el cloruro del metal gaseoso es tratado para recuperar el cloruro o los cloruros de metales por el apagado con agua, formando por esto una solución acuosa del cloruro o los cloruros de metales .

Convenientemente, un lavador Venturi u otra de tales tecnologías convencionales semejantes pueden ser utilizados en conjunción con una torre de cascada empacada para maximizar la disolución de los cloruros del metal en el agua .

Los cloruros del metal con solubilidades bajas, tales como el cloruro de plomo, se precipitarán naturalmente durante el proceso de apagado con agua. Por la elevación del pH de la solución del cloruro del metal acuoso de una manera controlada, la precipitación por fases de los compuestos del metal básico tales como los hidróxidos metálicos puede ser obtenida. Los hidróxidos metálicos así obtenidos pueden ser secados subsiguientemente para proporcionar los óxidos metálicos correspondientes.

Mediante el ajuste del pH de la solución al intervalo de pH de 2 a 4 típicamente, cualquier hierro que haya sido extraído puede ser removido de la solución. Cualquier cobre presente puede ser cementado entonces desde la solución como un precipitado del metal de cobre puro por la adición de cinc elemental. El cinc disuelve preferentemente al cobre y así el cobre es removido de la solución. Finalmente, el cinc puede ser ya sea precipitado de la solución por la elevación del pH hasta arriba de 9 para formar un óxido de cinc u obtenido por electroganancia de la solución para formar un cátodo de cinc.

En otra modalidad, el producto que contiene el cloruro del metal gaseoso es tratado para recuperar el cloruro o los cloruros de metales por un proceso de condensación .

En esta modalidad, el producto que contiene el cloruro del metal gaseoso que sale del reactor se hace pasar hasta un condensador y se enfría hasta abajo de la temperatura de vaporización del cloruro del metal que va a ser recuperado. En una modalidad, se proporciona una serie de condensadores, cada uno operando dentro de un intervalo de temperatura definido para hacer posible la condensación fraccionada de diferentes cloruros de metales producidos por el tratamiento de los desechos de las escorias con el cloruro gaseoso. Típicamente, los condensadores operan en serie con un gradiente de temperatura decreciente a través de ellos. De esta manera, los gases no condensados del primer condensador se hacen pasar a un segundo condensador enfriado hasta una temperatura inferior que el primer condensador para que condense un cloruro de metal diferente y etcétera.

Después de la condensación de los cloruros del metal volátil, la corriente del gas de desecho que deja el condensador o los condensadores será limpiado deseablemente para recuperar los metales adicionales a través de una unidad de condensación por rociado previo a la descarga a la atmósfera. Deseablemente, el gas de dióxido de azufre generado por la oxidación de los minerales de sulfuro es recuperado en el primer reactor y este puede ser convertido en ácido sulfúrico como un subproducto valioso comercialmente .

En una modalidad, el producto o productos del cloruro del metal condensado del proceso de recuperación pueden ser refinados adicionalmente para extraer el propio metal. Adecuadamente, el cloruro del metal condensado será solubilizado y el metal recuperado por precipitación directa, le electro-ganancia por extracción con solventes o la electrólisis con el agente de cloruro gaseoso que es regenerado para su reutilización.

Un aparato para su uso de acuerdo con una modalidad del proceso de la invención es ilustrado esquemáticamente en la figura 1. La figura 1 muestra un reactor de lecho fluidizado (2) dentro del cual las escorias del fundidor pueden ser alimentadas. El cloruro gaseoso es introducido al lecho fluidizado a través de una entrada (5) en la base del reactor de lecho fluidizado y el gas reciclado a través del reactor de lecho fluidizado por medio de una bomba de circulación (1) . El cloruro del metal gaseoso producido haciendo pasar el vapor de cloruro gaseoso a través del lecho fluidizado se hace pasar a un condensador (3) y es colectado. Los gases de salida son expulsados desde el condensador a través de una salida (4) y pueden ser limpiados previo a la descarga a la atmósfera.

De principio a fin de la descripción y las reivindicaciones de esta especificación, las palabras "comprende" y "contiene" y las variaciones de las palabras, por ejemplo "que comprende" y "comprende", significan "que incluyen pero no están limitados a", y no excluyen otras porciones, aditivos, componentes, número enteros o etapas. El singular abarca el plural a menos que el contexto lo requiera de otra manera. En particular, en donde se utilice el artículo indefinido, la especificación va a ser entendida que contempla la pluralidad así como la singularidad, a menos que el contexto lo requiera de otra manera.

Las características preferidas de cada aspecto de la invención pueden ser como se describen con relación a cualquiera de los otros aspectos .

En general, la invención se extiende a cualquiera que sea novedosa, o a cualquier combinación novedosa, de las características descritas en esta especificación (incluyendo cualesquiera reivindicaciones y figuras que se anexan) . Por consiguiente, las características, números enteros, particularidades, compuestos, porciones o grupos químicos descritos en conjunción con un aspecto, modalidad o ejemplo de la invención, particulares, se va a entender que van a ser aplicables en cualquier otro aspecto, modalidad o ejemplo descrito aquí, a menos que sea incompatible con la misma. Además, a menos que se establezca de otra manera, cualquier característica descrita aquí puede ser reemplazada por una característica alternativa que sirve para el mismo propósito o para un propósito semejante.

El proceso de la invención es ilustrado además por el siguiente ejemplo no limitativo.

Ejemplo Las escorias de un fundidor de plomo, que contienen arriba de 5 % peso/peso, fueron alimentadas sin una preparación adicional a un reactor de lecho fluidizado a 900 °C. El lecho fluidizado fue mantenido con aire comprimido para asegurar un lecho homogéneo y la temperatura fue mantenida por los elementos externos debido a la escala de laboratorio de la prueba. El gas clorhídrico preformado fue alimentado entonces hacia el lecho fluidizado en donde el mismo se hace reaccionar instantáneamente con las escorias.

El gas clorhídrico preferentemente convierte el cinc, el cobre y el plomo residuales, atrapados, en cloruros metálicos que son volatilizados entonces desde el lecho. Las pruebas muestran que en exceso del 90 % del cinc fue extraído y los valores semejantes fueron obtenidos para tanto el cobre como el plomo. Los cloruros de metales volatilizados fueron condensados entonces hasta los sólidos y colectados para la refinación en productos de metales comercializables . La prueba indicó un tiempo de retención de 4 horas y un uso óptimo del gas clorhídrico equivalente al 125 % de la demanda estequiométrica estimada del cinc solo.

Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (22)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un proceso para la recuperación de un cloruro de metal o cloruros de metales mezclados a partir de un material de desecho sólido que comprende constituyentes que contienen metales recuperables producidos por los procesos de fundición y refinación del plomo, cobre o cinc, caracterizado porque comprende las etapas de : (i) calentar el material de desecho sólido; (ii) tratar el material calentado de la etapa (i) con un cloruro gaseoso para formar un producto que contiene un cloruro de metal gaseoso; y (iii) tratar el producto que contiene un cloruro de metal gaseoso de la etapa (ii) para recuperar el cloruro de metal o los cloruros de metales mezclados.

2. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material de la fuente sólida está en la forma de un lecho fluidizado.

3. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el cloruro gaseoso es el cloruro de amonio gaseoso.

4. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el cloruro gaseoso es el gas de cloruro de hidrógeno.

5. Un proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el gas de cloruro de hidrógeno es preparado por la electrólisis de una solución de salmuera para producir gases de hidrógeno y cloro que son combinados entonces .

6. Un proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el hidróxido de sodio es producido como un subproducto.

7. Un proceso de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque el material sólido es calentado a una temperatura de 700-1600 °C.

8. Un proceso de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque en la etapa (ii) el cloruro gaseoso es reciclado arriba del material calentado de la etapa (i) .

9. Un proceso de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque los cloruros de más de un metal son recuperados .

10. Un proceso de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque el material sólido es combinado con un mineral de sulfuro.

11. Un proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el dióxido de azufre es generado como un subproducto durante el calentamiento de los minerales de sulfuro.

12. Un proceso de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque cualquier gas de cloruro de hidrógeno restante después de la etapa (iii) se hace pasar a través de la unidad lavadora del gas .

13. Un proceso de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque el cloruro de metal es un cloruro de un metal seleccionado del cinc, hierro, cobre, plata, oro, níquel, molibdeno, indio, estaño, galio y germanio.

14. Un proceso de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque en la etapa (iii) el cloruro o los cloruros de metales son recuperados por el apagado del producto que contiene el cloruro del metal gaseoso de la etapa (ii) con agua para producir una solución acuosa del cloruro o los cloruros metálicos.

15. Un proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el pH de la solución de cloruro del metal acuoso es ajustado para precipitar el metal en la forma de un compuesto básico.

16. Un proceso de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque cualquier hierro presente es precipitado en la forma de un compuesto básico por el ajuste del pH de la solución acuosa hasta un pH en el intervalo desde 2 hasta 4.

17. Un proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el metal de cobre es precipitado por la adición de cinc a la solución acuosa.

18. Un proceso de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el cinc es precipitado en la forma de un compuesto básico por el ajuste del pH de la solución acuosa a un pH mayor que 9.

19. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque en la etapa (iii) el cloruro o los cloruros de metal son recuperados por la condensación del producto que contiene el cloruro de metal gaseoso de la etapa (ii) .

20. Un proceso de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque los cloruros de metales diferentes son condensados a diferentes temperaturas.

21. Un proceso de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque el cloruro de metal recuperado o el compuesto del metal básico es tratado adicionalmente para extraer el metal.

22. Un proceso de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el metal es extraído por electro-ganancia o electrólisis.