Procedimiento para producir una solucin de sulfato de cobreEE.UU. 4251489 AResumenUn proceso para la extraccin de cobre a partir de una masa compacta, como cobre metlico a granel y / o cobre altamente contaminados con sustancias insolubles, en el que la masa de cobre metlico se lixivia con un licor que contiene Cu 2 + iones y SO 4 2 iones, los licor que se oxida por separado de la etapa de lixiviacin, por ejemplo con agentes oxidantes incluyendo gases que contienen oxgeno tales como el aire. Al menos parte del licor oxidado se recicla a la etapa de lixiviacin para el cobre metlico. Se recupera la solucin de sulfato de cobre, que por lo tanto resulta.Imgenes(1)

DescripcinCAMPO DE LA INVENCIN La presente invencin se refiere principalmente a un proceso para producir una solucin de sulfato de cobre y, ms particularmente, a la produccin de solucin de sulfato de cobre de cobre metlico, cobre metlico a granel especialmente compacto y / o materiales de cobre metlicos que son altamente contaminada con sustancias insolubles.Antecedentes de la invencin Soluciones de sulfato de cobre pueden ser producidos a partir de, por ejemplo, xido de cobre que se disuelve en cido sulfrico (patente alemana N 1.007.307) o por lixiviacin de cobre metlico con una solucin de cido sulfrico en presencia de oxgeno (patente alemana n 1.036.240 y de Ullmann Enzyklopdie . der Techn Chemie, 3 Edicin, vol 11, p 249;.. 1960).El cobre metlico tambin puede ser lixiviado pasando sulfato de cobre y cido sulfrico junto con el aire a travs de cobre metlico mayor. Al menos parte de la solucin que atraviesa el material a granel se somete a la temperatura de equilibrio y luego se recicla al material a granel, mientras que parte de la solucin se retira como el producto, si se desea (vase la patente US. No. 2.533.245).Procesos en los que el xido de cobre se utiliza como material de partida tienen la desventaja significativa de que el xido de cobre debe ser producido por un paso de proceso separado, por ejemplo, la atomizacin y la oxidacin simultnea del cobre metlico.Procesos que implican la lixiviacin de cobre metlico con cido sulfrico o un sulfato de cobre solucin de cido sulfrico que contiene tienen la desventaja de que es difcil proporcionar y mantener dentro del material a granel el suministro uniforme de oxgeno que es esencial para la oxidacin.Las dificultades aumentan a medida que el tamao de partcula de las disminuciones de cobre metlico.Cada vez ms, la atencin se ha dirigido a la utilizacin de secciones de alambre o partculas obtenidos de trituradoras de papel como el material de partida. Cuando se utilizan tales secciones, piezas y partculas de alambre, es virtualmente imposible asegurar un flujo uniforme de gas a su travs, aumentando con ello los problemas que se han encontrado cuando se requiere oxidacin con oxgeno gaseoso en el cuerpo de material a granel metlico.OBJETOS DE LA INVENCIN Es el objeto principal de la presente invencin proporcionar un proceso que est libre de las desventajas de los sistemas anteriores, especialmente los mencionados anteriormente, y que sin embargo proporciona un procedimiento econmico y controlado fcilmente para la produccin de solucin de sulfato de cobre y / o lixiviacin del cobre a partir de una masa compacta de cobre metlico o una masa de cobre metlico que contiene un alto nivel de impurezas insolubles.Otro objeto de la invencin es proporcionar un mtodo para producir una solucin de sulfato de cobre que no implica alto costo, tanto con respecto a equipos y tecnologa de procesamiento, es eficiente en energa y se controla fcilmente.Un objeto adicional de esta invencin es proporcionar un procedimiento mejorado para la produccin de sulfato de cobre que puede llevarse a cabo en un equipo a un coste mnimo.RESUMEN DE LA INVENCIN Estos objetos se consiguen, de acuerdo con la presente invencin, en un proceso para la produccin de solucin de sulfato de cobre y / o lixiviacin del cobre a partir de un material que contiene cobre, especialmente compacto cobre metlico a granel y cobre metlico altamente contaminados con sustancias insolubles, en el que la lixiviacin se lleva a cabo por un licor que contiene Cu 2 + iones y SO 4 2 iones y que requiere la oxidacin por un gas que contiene oxgeno. Segn la invencin, el proceso se lleva a cabo por lixiviacin del cobre metlico en una primera etapa y la oxidacin del licor resultante en una segunda etapa, las dos etapas estando separadas y al menos parte del licor oxidado se recicla a la etapa de lixiviacin para el cobre metlico.En la primera etapa del proceso, el cobre metlico se hace reaccionar de acuerdo con la ecuacin:Cu 2 + + Cu 2Cu + IEn el segundo paso, en el que la oxidacin se lleva a cabo, el ion de cobre (I) se hace reaccionar de acuerdo con la ecuacin:Cu 30 Cu 2 + + e - II(E - = electrn)A pesar de la baja estabilidad del Cu + formada en la ecuacin I, la lixiviacin y tratamiento de oxidacin puede llevarse a cabo en etapas separadas. Este sorprendente resultado es contrario a las caractersticas conocidos hasta ahora de la Cu + o iones de cobre monovalente y se utiliza en la presente invencin para permitir la oxidacin se efecta en una segunda etapa espacial y temporalmente retirado de la primera etapa.Segn una caracterstica de la invencin, la masa de cobre metlico est atravesada por una solucin que contiene Cu 2 + de iones y SO 4 2 iones en la forma de cido sulfrico unido qumicamente y preferiblemente tambin libre.Este flujo de licor a travs del cobre metlico se efecta, de acuerdo con la realizacin de mejor modo de la invencin, haciendo pasar el licor desde la parte inferior a la parte superior o desde la parte superior a la parte inferior a travs de una masa estacionaria del cobre metlico mayor a la que material que contiene cobre adicional se puede aadir como cobre se lixivia de la misma.Alternativamente, el cobre metlico se puede mover mientras se est atravesada por el licor, por ejemplo, el licor puede pasar a travs del material a granel a una velocidad tal que la agitacin puede resultar o el cobre metlico puede ser lixiviada con el licor en un tambor giratorio.El licor resultante de la etapa de lixiviacin se somete despus al tratamiento oxidante con un gas que contiene oxgeno-, a saber, aire, aire enriquecido en oxgeno u oxgeno puro. Este tratamiento se efecta, en la realizacin de mejor modo de la invencin, en un recipiente de agitacin o un mezclador de gas suministrado o en un depsito revestido con bloques de boquilla a travs de la cual el aire es forzado a burbujear o por inyeccin por chorros en el lquido.Estas dos etapas de proceso pueden llevarse a cabo en dos recipientes de reactor totalmente separadas. Alternativamente, los dos reactores se pueden combinar en una sola unidad estructural, aunque las dos etapas son espacial y temporalmente separados en el mismo. En este ltimo caso, una rejilla se puede instalar en un reactor que tiene cualquier seccin transversal deseada y el cobre metlico se pueden recibir en cestas colocados sobre la rejilla. El licor est dispuesto debajo de la rejilla y se lleva a cabo por encima de la bandas de cobre a granel. El tratamiento oxidante se efecta a continuacin en el espacio debajo de la rejilla y / o en las bandas. Si el tratamiento oxidante se efecta en las bandas, el gas que contiene oxgeno puede tambin ser utilizado para desplazar o reciclar el licor a la etapa de lixiviacin por el principio de bomba de aire comprimido o el principio de la bomba mamut.Los mejores resultados se han obtenido de acuerdo con nuestra invencin, cuando la solucin de partida contiene cido sulfrico libre y Cu 2 + iones en concentraciones comparativamente pequeas. La solucin oxidada puede ser completamente reciclado para aumentar la concentracin de cobre a un valor deseado en la solucin de sulfato de cobre retirado o final, es decir, al valor necesario para su posterior procesamiento, por ejemplo, en la formacin de sulfato de cobre cristalino.Dado que el cido sulfrico se consume en el proceso general, el cido sulfrico libre debe ser suministrada de forma continua o en cantidades apropiadas, es decir, la solucin o el licor debe ser repuesta con cido sulfrico de vez en cuando.La reaccin en la etapa de lixiviacin es promovido por la diferencia entre el Cu + de concentracin en la capa lmite de unirse al cobre metlico y el Cu + constante de equilibrio que aumenta con la temperatura y con el Cu 2 + de concentracin. Por esta razn, el Cu 2 + concentracin se ajusta preferiblemente a un valor superior a 5 g / l al comienzo de la etapa de lixiviacin.Sustancialmente el mismo propsito se sirve por otras caractersticas preferidas de la invencin. Por ejemplo, el cobre metlico debe ser lixiviado a una temperatura por encima de 40 C y hasta el punto de ebullicin del licor.El licor se recicla preferiblemente a la etapa de laching a una velocidad tal que el tiempo de contacto con el cobre metlico es inferior a 5 minutos, preferiblemente menos de 60 segundos (es decir, el tiempo de residencia del licor en la fase de lixiviacin es menos de 5 minutos y preferiblemente menos de 60 segundos).Finalmente, el licor debe ser reciclado a la etapa de lixiviacin a una velocidad tal que el Cu + concentracin en el efluente de la etapa de lixiviacin es mucho menor que la concentracin de equilibrio.Las dos ltimas caractersticas requieren que la velocidad de flujo del licor a travs del cobre metlico debe ser tan alta como sea posible. Si el licor fluye a travs del cobre metlico mayor de arriba a abajo, una velocidad suficientemente alta de flujo a travs del material a granel se puede conseguir proporcionando una cabeza o el nivel de la columna de lquido por encima del material a granel a una altura suficiente que la voluntad lquida ser conducido a travs del material a granel a la velocidad deseada. Alternativamente, la altura de la columna o el cuerpo del material a granel puede reducirse para disminuir la resistencia al flujo del lquido.Se ha encontrado que es deseable aumentar la Cu 2 + concentracin de iones a los valores que son tan alto como sea posible y para controlar el tratamiento oxidante de modo que el licor reciclado es prcticamente libre de Cu + iones. Otra desiderata importante de la presente invencin es el uso de cobre metlico que tiene un rea de superficie alta por unidad de volumen si es posible controlar esta superficie, por ejemplo, por el grado de trituracin de los slidos que contienen cobre.Cuando el Cu 2 + se ha alcanzado la concentracin que se desea para su posterior procesamiento, una corriente parcial en una cantidad correspondiente a la cantidad de metal de cobre disuelto se retira continuamente o peridicamente y es reemplazado por el cido sulfrico. El licor que ha sido retirada podr ser aclarado, si se desea, y se puede tratar por tcnicas convencionales para cristalizar el sulfato de cobre. El licor madre de la etapa de cristalizacin puede entonces ser reciclado al proceso de lixiviacin.Alternativamente, el licor de sulfato de cobre puede ser utilizado para cualquier proceso deseado en el que se emplean por lo general soluciones de sulfato de cobre. Por ejemplo, puede ser utilizado en la produccin de caldo bordels para la proteccin de plantas mediante la adicin de la solucin de sulfato de cobre a una solucin de hidrxido de calcio.La ventaja ms importante ofrecida por el proceso de la presente invencin es que el cobre metlico ya no necesitan ser contactado directamente con el oxgeno, porque la reaccin global se divide en dos etapas espacial y temporalmente separada.Por la razn el proceso es particularmente valioso cuando los materiales de partida se forman materiales a granel compactos y / o estn fuertemente contaminados con sustancias insolubles que en los procesos conocidos inhiben el contacto entre el cobre metlico y el oxgeno.Sin embargo, debe hacerse hincapi en que el proceso se puede utilizar con cobre metlico de cualquier tipo y en cualquier forma.Otra ventaja del proceso de la presente invencin es que tiene un rendimiento (alta tasa de lixiviacin por unidad de volumen) de alto espacio-tiempo de manera que un relativamente pequeo reactor de lixiviacin puede ser utilizado y por esta razn puede ser fcilmente vaciado, por ejemplo por la inclinacin.Breve descripcin de los dibujos La Los anteriores y otros objetos, caractersticas y ventajas de la presente invencin sern ms fcilmente evidentes a partir de la siguiente descripcin, haciendo referencia al dibujo adjunto, la nica figura de los cuales es un diagrama de flujo que ilustra las etapas de lixiviacin y de oxidacin llevados a cabo en dos reactores separados entre s.Descripcin especfica El reactor de lixiviacin 1 se muestra aqu como una columna inclinable que est formado con una rejilla de 1 'por encima de un espacio libre de 1 "en el que se recoge el licor y se retira.El reactor de lixiviacin 1 contiene cobre metlico a granel 2 y es atravesado por el licor de lixiviacin 3 formando una cabeza por encima del cobre metlico a una altura que se controla automticamente en funcin de la resistencia del material a granel a fluir y de la velocidad a la que el licor se suministra. El licor se retira continuamente de la cmara 1 "y est dirigido por el conducto 4 a un recipiente de agitacin 5.En la realizacin ilustrada, el licor en el recipiente de agitacin se agita mediante un agitador 6 debajo de la cual se introduce aire a travs de un conducto 7. licor se recicla al reactor de lixiviacin 1 a travs de un conducto 8 y una bomba de reciclaje 8 '. Una corriente parcial del licor se retira peridicamente o continuamente a 9 para su uso posterior para la recristalizacin.EJEMPLO ESPECFICO El reactor de lixiviacin 1 era un reactor en forma de columna con una altura de 2 m y un dimetro interior de 0,107 m. El recipiente de agitacin 5 tiene un dimetro interior de 0,400 m y se proporcion con un impulsor de disco 6 cuyo disco tena un dimetro de 0,150 m.Inicialmente, el reactor de lixiviacin se suministra con 19,5 kg de finos de cobre que forman una pila que tiene una altura de 1,26 m. El recipiente de agitacin 5 se suministra con 70 l de una solucin que contiene 65 g / l de cobre y 196 g / l de H 2 SO 4 . El reactor 5 estaba a una temperatura de 90 C.El impulsor se hizo girar a 720 rpm y el aire a una velocidad de 2 m 3 / hora se aliment a continuacin el impulsor de disco 6 a travs del conducto 7.Solucin a una velocidad de 1,35 m 3 / hora se retira de la parte inferior del recipiente de agitacin y se bombea a travs del conducto 8 en el cobre a granel. Debido a la resistencia del material a granel, la solucin 3 crece hasta una altura total de 2 m.La solucin 3 flua a travs del material a granel con un tiempo de residencia de 30 segundos y en el recipiente de agitacin 5. La temperatura de la solucin 3 se mantuvo a 90 C, y las prdidas debidas a la evaporacin se compens mediante inyeccin directa de vapor.Despus de 8 horas la concentracin de cobre en el licor tena aumento a 180 g / l y la concentracin de cido sulfrico se haba reducido a 18,5 g / l. Durante ese perodo de 7.210 kg de cobre se haban lixiviado a la masa, correspondiente a una lixiviacin de 88 kg de cobre por hora por m 3 de la masa de cobre.Cuando se ha llegado a la ltima concentracin, 10 l de solucin se bifurca por hora y se enfra a 20 C para cristalizar CuSO 4 .5H 2 O en una cantidad de 3.929 kg de material cristalino, correspondiente a 1 kg / hora de cobre disuelto, los cristales se separan.El licor madre, que todava contena 80 g / l de cobre, se rellena con 1,6 kg de H 2 SO 4 (96% en peso) y luego reciclarse al recipiente de agitacin 5. La lixiviacin del reactor 1 se alimenta con 1 kg de cobre por hora.