cobre extraído con proceso de electroganancia

Medios de filtro doble para extracción electrolítica de extracción por solvente

Uno de los principales métodos para extraer metales como el cobre de sus minerales es extracción de disolventes y electro-ganador (SXEW). Este proceso se puede mejorar mediante el uso de medios de filtro dual granate-antracita antes del paso electroganador, lo que permite obtener resultados significativamente mejorados del proceso electroquímico final.

Descripción general de SXEW

SXEW es el electrodepositon de metales (electroganado) de sus minerales extraídos que han sido colocados en solución acuosa por un proceso de lixiviación, que ha sido purificado nominalmente mediante un proceso de extracción de disolventes. En una sencilla configuración de electrólisis, la solución de lixiviación que contiene metales es el electrolito.

solución acuosa de mineral que se utilizaría con la extracción de disolvente de doble medio de filtro electroganancia

¿Qué es la extracción con solvente?

La extracción de disolventes es el proceso químico de aplicar soluciones acuosas y/o orgánicas secuenciales a otra solución para eliminar las impurezas no deseadas, y garantizar que el producto deseado se encuentra en una solución claramente definida, en el caso de extracción de disolvente antes de la electroganancia, esta será la fase acuosa.

El proceso de lixiviación da como resultado una solución de iones metálicos y otras impurezas del mineral en una solución acuosa débilmente ácida, produciendo una "lixiviación embarazada". Esta solución extractante se emulsiona con una fase orgánica ('diluyente') - normalmente aceite a base de aceite en aplicaciones metalúrgicas, a menudo con alto contenido aromático, aunque se han utilizado diluyentes alifáticos - y los iones metálicos deseados se mueven en el ahora 'cargado' orgánico orgánico Fase. La antigua fase acuosa ('raffinate') se elimina, tomando algunos indeseables con ella, y se puede reutilizar para lixiviación.

Como el futuro proceso electroganador requiere iones metálicos en solución acuosa, la fase orgánica 'cargada' se emulsiona a continuación con una nueva fase acuosa fuertemente ácida (un 'electrolito magro', ácido típicamente sulfúrico) en el que pasan los iones metálicos deseados. La fase orgánica ahora despojada se puede descartar, pero normalmente se reutiliza. La fase acuosa puede pasar a la siguiente fase, y se conoce como el "electrolito embarazada".

planta de extracción de disolventes

¿Qué es electrowinning?

Utilizado por primera vez por Davy para extraer metal sódico del hidróxido de sodio fundido, y luego por Maximilian para extraer cobre, electroganado es un proceso electroquímico que emplea electricidad para extraer metales de la solución(1). Una corriente se pasa de un ánodo inerte a través del 'electrolito embarazada' (que ha sido adquirido del tratamiento por extracción solvente del lixiviado, como se ha arriba) del mineral, y el metal deseado se deposita en el cátodo, que se puede recoger manualmente. Electrowinning se asocia a menudo con una extracción mucho más pura en comparación con la de la fundición. Después de un proceso de electroganancia, el electrolito "gastado" se puede reutilizar para extraer más iones metálicos de la fase orgánica "cargada" de la fase orgánica "cargada" de antes.

La filtración puede mejorar el proceso SXEW

Con cualquier proceso químico, pequeñas cantidades de sólidos residuales pueden prevalecer a través de un proceso de extracción de disolventes, especialmente a escala. Otros contaminantes pueden incluir cantidades residuales de la fase orgánica, y por lo tanto los compuestos se disuelven dentro. Un proceso de filtración elimina cualquiera de estos materiales no deseados, proporcionando un electrolito más limpio y puro para el proceso de electroganancia, aumentando así la eficiencia de ese proceso y reduciendo la probabilidad de cualquier subproducto. Una característica común en los minerales de cobre y cobalto del este de Africa, y las rocas en las que se encuentran, son los compuestos de tipo silicato. Sin un tratamiento adecuado, los compuestos de silicato/sílice (coloidales, de tipo gel o disueltos) pueden causar problemas graves en el proceso SXEW, como la formación de 'crud', dificultad y/o ralentización durante la separación de fase y pérdidas en el balofato. Sin tratar, los compuestos de sílice pueden alcanzar el sistema de electroganancia y, debido a la naturaleza altamente ácida del electrolito, la polimerización y potencialmente depositar en los electrodos - reduciendo significativamente la eficiencia del sistema(2).

planta de medios de filtración dual

¿Como y por qué?

En el proceso industrial SXEW, la filtración se produce entre la extracción de disolventes y la electroganancia y es un paso clave para garantizar una electroganancia óptima. En toda la industria, se utilizan muchas vías de filtración diferentes, principalmente basadas en la exclusión de tamaño. Un enfoque secuencial de la filtración es común, por el que la fase acuosa se reduce a que sólo contiene contaminantes en la escala de micrones de gama baja. Esto tiene ventajas inherentes en sí mismo - un proceso reductor es más eficaz que un solo paso de filtración.

Dependiendo de la ubicación del proceso, la escala y el metal aislado deseado, se utilizan diferentes medios de filtración. Además, como la extracción de disolventes se produce en una interfaz acuosa-orgánica, la presencia de cualquier material extraño podría afectar e interferir con el rendimiento químico y físico de la transferencia de fase. Como el proceso SXEW se ejecuta comúnmente utilizando un proceso que reutiliza soluciones acuosas y orgánicas "gastadas" o "despojadas", la eliminación de contaminantes es crucial antes de la reutilización de la solución. Cada vez más popular -especialmente para la extracción de cobre- es una antracita dual y medio de filtración granate, se trata de un medio de filtro de extracción de disolventes. Un diseño de filtro típico se conoce como una "columna", donde una capa densa de medios de filtración se embala en un tubo grande y el filtrado se bombea a través de él desde la parte superior. En el caso de los medios de filtración dual, las capas de medios están separadas por una banda delgada de arena, con el medio más grueso hacia la parte superior de la columna.

maquinaria para electroganado

¿Por qué antracita y granate como medio de filtro dual para extracción con solvente?

Antracita para extracción de disolventes y granate para la extracción de disolventes se utilizan a menudo juntos como medios de filtro dual es para la extracción de disolventes. Ambos son productos naturales comunes.

Los medios de filtro granate se encuentran en la naturaleza sin casi ningún caso de impureza; como medio de filtración, se utiliza en forma triturada. Resistente a los tratamientos químicos, la abrasión y la expansión debido al calor, es un medio de filtración confiable para aplicaciones a largo plazo y de alto rendimiento. La filtración de granates se ha demostrado tan eficaz como 10 micras. Esto hace granate para la extracción de disolventes para ser un medio muy apropiado de usar.

Los medios filtrantes de antracita son un tipo de carbón con los niveles más altos de contenido de carbono y el menor número de impurezas entre sus pares. Como más de 479 kilotoneladas se produjeron en 2016, la antracita es un medio de filtración rentable, con antracita de alto grado y ultra alto grado que se utiliza ampliamente en aplicaciones metalúrgicas. Para obtener una mayor superficie, la antracita para la extracción de disolventes se muele finamente antes de ser utilizada en un filtro.

En una configuración de serie, se utilizan varios lechos desionizados que contienen antracita y granate. La antracita se utiliza como un medio filtrante más grueso de capa superior, eliminando la gran mayoría de los residuos orgánicos. Le sigue el granate finamente molido, que actúa para eliminar contaminantes sólidos hasta la escala de micras. Este medio de filtro dual para extracción de disolventes es altamente eficaz, económico y escalable.

tuberías de cobre

Ciertas instalaciones de producción en Zambia han empleado seis columnas de filtro de medios duales de antracita/garnet en paralelo, antes del paso electroganador, produciendo hasta 800 m3 por hora de electrolito limpio y avanzado(4). Según algunos estudios, las modernas instalaciones que emplean un proceso SXEW para la realización de cobre de su mineral logran más de 90 de eficiencia actual cuando también se utiliza la filtración de medios duales(5,6), con tasas de producción anuales en 2014 de casi 200 kT y 15 kT de cobre y cobalto de alta pureza respectivamente.

En las instalaciones de filtración que utilizan antracita de tierra y granate, se utilizan tamaños de partículas de entre 3 y 100 mallas en un rango de carga de 0,5 a 2,4 m3 porm2 de medios filtrantes, y se pueden alcanzar caudales de 3,5 a 189 litros por minuto(7).

Además del cobre y el cobalto, SXEW ha sido útil para la extracción de zinc, hierro(8) y níquel(9) de sus minerales en alta pureza, o cuando han sido co-ubicados con cobre o cobalto.

Resumen

  • Los medios de filtración dobles para el intercambio de disolventes mejoran el proceso de electroganancia al evitar que los residuos orgánicos y los sólidos indeseables lleguen a la etapa de electroganancia
  • El intercambio de disolventes es el método de utilizar disolventes orgánicos y acuosos secuenciales para garantizar que los iones metálicos estén altamente concentrados en una solución adecuada a la electrólisis, y otros compuestos se descarten
  • Electrowinning es el proceso electroquímico donde el metal sólido se deposita en un electrodo tras la aplicación de corriente en un electrolito
  • Los medios filtrantes SX se utilizan en filtración dual utilizando medios filtrantes de antracita y medios de filtro granate como un medio robusto para evitar la contaminación del proceso de electroganancia, y el ciclo SXEW general
  • SXEW utilizando estos medios de filtro duales se puede utilizar para aislar cobre y cobalto, entre otros, de sus minerales en alta pureza
planta de electrowining de extracción de disolventes

Referencias

  1. A. Philip (ed.) The Electro-plating and Electro-refining of Metals, Lockwood, Londres, 1902
  2. K. C. Sole, F. K. Crundwell, N. Dlamini y G. Kruger, 9a Conferenciade Metales Base del Africa Meridional , Livingstone, 2018
  3. K. C. Sole y O. S. Tinkler, J. S. Afr. Inst. Min. Metall., 2016, 116, 553-560
  4. K. C. Suela et al. Hidrometalurgia 2005, 78, 52-78
  5. G. A. Kordosky, J. S. Afr. Inst. Min. Metall., 2002,102, 445-450
  6. Patente de EE. UU. US3842001A, 1973 (expirado)
  7. S. Sandoval et al. J. S. Afr. Inst. Min. Metall., 2016, 116, 497-507
  8. G. Cote, Extr solvente. e Ion Exch., 2000, 18, 703-727
  9. G. Bacon e I. Mihaylov, J. S. Afr. Inst. Inst. Minall., 2002, 102, 435-443
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