Recuperación de metales valiosos desde muestras de relaves mineros del país mediante procesos hidrometalúrgicos

Abstract

En esta Memoria de Título se evaluó, a escala de laboratorio, la recuperación de Cu, Co y Ni desde muestras reales de relaves nacionales mediante un proceso hidrometalúrgico secuencial. La muestra fue homogenizada y caracterizada y posteriormente lixiviada con soluciones acuosas en medios ácido sulfúrico y ácido clorhídrico. Seguidamente, las soluciones obtenidas en esta etapa de lixiviación se sometieron en primer término a extracción por solventes para recuperar los contenidos de Cu (II) utilizando el extractante quelante 5-nonilsalicilaldoxima (LIX 860 N-IC). El refino obtenido en esta etapa se trató a continuación para separar el hierro no extraído por la oxima, el cual, si bien no es de interés económico, podría afectar la recuperación de Co y Ni. Se intentó remover los contenidos de hierro total con el extractante alquilfosfínico Mextral 272P (ácido Bis(2,4,4-trimetilpentil) fosfínico), sin embargo, la extracción de Fe fue incompleta. Se probó una segunda remoción de Fe mediante precipitación con NaOH a pH controlado, alcanzándose una completa extracción de este metal, tal como se evidencia en los resultados de análisis de este metal mediante EAA. Finalmente, Co y Ni fueron extraídos y separados de la solución resultante de la remoción de Fe, mediante extracción por solventes empleando el compuesto alquilfosfínico, un extractante del tipo ácido débil que actúa mediante intercambio de catiónico. Sin embargo, dado que la extracción de Co(II) y Ni(II) es efectiva por sobre pH 5,5, y que durante la extracción el extractante Mextral 272P libera protones al refino, fue necesario saponificar el extractante con NaOH en diferentes proporciones, generándose así la sal de sodio del extractante organofosforado. De esta forma se evita la disminución del pH durante la extracción de cobalto y níquel. Finalmente, la separación de ambos metales se logró controlando, además de la acidez de la fase acuosa, el contenido del extractante en la fase orgánica. El estudio termina con la proposición de un diagrama de flujo del proceso que considera cada una de las etapas revisadas y a considerar a futuro. Como conclusión global podemos establecer que fue posible recuperar los contenidos de Cu, Co y Ni de las muestras de relaves recibidas, mediante el proceso hidrometalúrgico aquí propuesto.

This thesis evaluates, at laboratory scale, the recovery of Cu, Co, and Ni from real samples of national tailings using a sequential hydrometallurgical process. The sample was homogenized and characterized, and subsequently leached with aqueous solutions in sulfuric and hydrochloric acid media. The solutions obtained in this leaching stage were then subjected to solvent extraction to recover the Cu(II) content using the chelating agent 5-nonylsalicyldoxime (LIX 860 N-IC). The raffinate obtained in this stage was then treated to separate the iron not extracted by the oxime, which, although not of economic interest, could affect the recovery of Co and Ni. An attempt was made to remove the total iron content with the alkylphosphine extractant Mextral 272P (bis(2,4,4-trimethylpentyl) phosphinic acid); however, the Fe extraction was incomplete. A second iron removal method was tested using precipitation with NaOH at a controlled pH, achieving complete extraction of this metal. Finally, cobalt and nickel were extracted and separated from the resulting iron-removal solution by solvent extraction using the alkylphosphinic acid, a weak acid extractant that acts through cation exchange. However, since the extraction of Co(II) and Ni(II) is effective above pH 5.0, and since the extractant Mextral 272P releases protons into the raffinate during extraction, it was necessary to saponify the extractant with NaOH in different proportions, thus generating the sodium salt of the organophosphorus extractant. This prevents a decrease in pH during the extraction of cobalt and nickel. Finally, the separation of both metals was achieved by controlling not only the acidity of the aqueous phase but also the extractant content in the organic phase. The study concludes with a proposed process flow diagram that considers each of the reviewed stages and those to be considered in the future. As a general conclusion, we can establish that it was possible to recover the Cu, Co, and Ni contents from the tailings samples received, through the hydrometallurgical process proposed here.