ES2209189T3

ES2209189T3 - Un metodo para islar y preparar productos basados en magnesio.

Info

Publication number: ES2209189T3
Application number: ES98939833T
Authority: ES
Inventors: Brian J. Ballou
Original assignee: Crew Development Corp
Current assignee: Crew Development Corp
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1998-08-14
Publication date: 2004-06-16
Anticipated expiration: 2018-08-14
Also published as: AP2001002044A0; NO983150L; EP1097247A1; JP2002520483A; ID28096A; AU764739B2; EP1097247B1; ATE255644T1; OA11630A; CU23054A3; US6692710B1; AU8820798A; WO2000003044A1; BR9815934A; DE69820304D1; AP1355A; JP4142848B2; NO313244B1; CA2336652A1; DE69820304T2

Abstract

Un método para el aislamiento y producción de compuestos de magnesio a partir de la lixiviación de material de laterita con ácido, caracterizado por comprender las etapas de: a) formar el compuesto de magnesio por tratamiento corriente abajo de la corriente de lixiviado, después de que los compuestos naturales de magnesio en la laterita natural han sido disueltos causando que todos los componentes en el material, incluyendo los compuestos de magnesio, se disuelvan, y b) proporcionar el compuesto de magnesio como magnesita añadiendo Na2CO3 y/o CaCO3.

Description

Un método para aislar y preparar productos basados en magnesio.

La presente invención se refiere a un método para el aislamiento y producción de productos basados en magnesio a partir de la lixiviación de material de laterita, al uso de un método para la lixiviación de material de laterita para aislar productos basados en magnesio, y a productos basados en magnesio que se aíslan según el método mencionado anteriormente.

Por lo tanto, se proporciona un método que produce diversos productos basados en magnesio a partir de la lixiviación de materiales de laterita.

El documento JP 54155999 describe un método para introducir un gas que contiene CO_{2} en una suspensión de mineral que contiene níquel, con el fin de extraer óxido de magnesio de ella. La mejora comprende la adición de NaCl a la suspensión para facilitar la extracción de óxido de magnesio. La suspensión se obtiene por (1) calcinación del mineral que contiene níquel a 500-800ºC o calcinación-reducción selectiva del níquel contenido en él con el fin de obtener mineral calcinado, y la adición del mineral calcinado a agua, o (2) calentar el mineral hasta 500-800ºC para la calcinación-reducción selectiva del níquel contenido en él con el fin de obtener mineral calcinado, poner en contacto el mineral calcinado con una disolución acuosa de amoniaco que contiene azufre libre con el fin de extraer de él metales útiles tales como el níquel, y la adición del residuo extraído resultante al agua. En un ejemplo, el mineral de níquel se calcinó a 500-700ºC durante una hora. El mineral calcinado resultante se añadió a una disolución acuosa de 1 g/l de NaCl con el fin de obtener una suspensión. El gas residual, que contenía 10% de CO_{2}, se introdujo en la suspensión para extraer óxido de magnesio de ella.

El documento WO 81/02153 describe la producción de óxido de magnesio de alta pureza y alta área superficial. Se describe un método para la producción de MgO a partir de una disolución de sulfatos metálicos que incluye MgSO_{4}, que comprende precipitar los metales distintos al Mg de la disolución, por ejemplo como hidróxidos, separar la disolución del precipitado, concentrar la disolución separada a una gravedad específica de alrededor de 1,35 a 1,5 para que las impurezas que incluyen sulfato de calcio precipiten, separar la disolución concentrada del precipitado, aislar los cristales de MgSO_{4} deshidratado de la disolución concentrada y descomponer los cristales de MgSO_{4} deshidratado con el fin de formar MgO. Por lo tanto, se describe un método para refinar mineral que contiene magnesio y níquel que comprende pulverizar el mineral, preparar una disolución de mineral pulverizado en ácido sulfúrico que contiene menos de 10% de agua, añadir agua a la suspensión de ácido-mineral en una cantidad eficaz para iniciar una reacción de sulfatación, usar el calor en la reacción de sulfatación para calentar la suspensión de ácido-mineral, de lo cual se forman sulfatos metálicos solubles en agua y residuo insoluble. Lixiviar el producto de la sulfatación con agua para extraer los sulfatos meálicos solubles en agua en disolución, seguido de la separación de la disolución de sulfatos metálicos del residuo insoluble. Los metales distintos al Mg se precipitan entonces como hidróxidos. La disolución se separa del precipitado de hidróxidos metálicos, y loa disolución se concentra suficientemente para precipitar el CaSO_{4}. La disolución concentrada se separa después del precipitado y los cristales de MgSO_{4} deshidratado se aíslan de la disolución concentrada. Los cristales de MgSO_{4} deshidratado se descomponen para formar MgO que tiene un área superficial controlada.

El documento DE 2906808 describe un método para aislar níquel de mineral laterita, que tiene especialmente un alto contenido en magnesio. Esto se hace lixiviando con ácido sulfúrico, después lo cual la disolución de lixiviación separada se neutraliza y los metales pesados se separan de la disolución. La disolución, que contiene sulfato de magnesio, se evapora al menos en parte y se separa el sulfato de magnesio cristalizado. El sulfato de magnesio separado se calienta en una atmósfera reducida durante la formación de dióxido de azufre, vapor de agua y óxido de magnesio, y se produce ácido sulfúrico a partir del dióxido de azufre derivado y se realimenta a la etapa de lixiviación.

El documento US 5.571.308 describe un método para aislar níquel de mineral laterita que contiene grandes cantidades de magnesio y hierro. El mineral se denomina mineral saprolítico y se somete a lixiviación con un ácido mineral del grupo consistente en HCl, H_{2}SO_{4} y HNO_{3}. Después de lixiviar con HCl, la disolución se separa de las sustancias sólidas no disueltas y el níquel se aísla preferiblemente poniendo en contacto la disolución con una resina selectiva a la absorción del níquel. El residuo contiene cloruro de hierro y de magnesio, que se pueden someter a pirohidrólisis con el fin de producir sus respectivos óxidos y HCl libre para la recirculación al sistema de lixiviación. El níquel se extrae de la resina usando una disolución separadora de dicho ácido, y el níquel se extrae después de la disolución separadora cargada con níquel.

El documento DE 3140380 describe un método para aislar níquel por una lixiviación con ácido sulfúrico de una materia prima oxídica que contiene níquel, que también contiene magnesio y hierro, con la producción simultánea de óxido de magnesio y cemento. El método comprende hacer reaccionar el refinado que contiene sulfato de magnesio, a un pH de entre 7 y 8,5, una temperatura de menos de 100ºC y una concentración de sulfato de magnesio de menos de 25%, con dióxido de carbono y amoniaco, en donde el carbonato de magnesio o carbonato básico de magnesio, según sea el caso, precipita y se forma una disolución de sulfato amónico. El producto precipitado se separa de la disolución de sulfato amónico y se calcina a óxido de magnesio, formándose dióxido de carbono. El dióxido de carbono se realimenta a la etapa de precipitación. Mientras se añaden los aditivos, la suspensión yesosa se seca y se quema para dar clinker de cemento. El gas que contiene azufre que se genera mediante la quema del cemento se convierte en una fábrica de azufre en ácido sulfúrico, el cual, al menos en parte, se realimenta a la lixiviación de la materia prima.

En consecuencia, la lixiviación de material de laterita con el fin de aislar metales no es un procedimiento nuevo. Sin embargo, donde están involucradas las lateritas que contienen níquel, los metales objetivo de los materiales de laterita lixiviados han sido hasta la fecha el níquel y el cobalto. El procedimiento de lixiviación usado para aislar níquel y/o cobalto a partir de mineral de laterita que contiene níquel también disuelve otros iones metálicos. Uno de estos iones es el magnesio, que se usa, entre otros, en aleaciones con aluminio. Con la tecnología conocida hoy, la producción de magnesio es un proceso de alta energía.

Por lo tanto, la presente invención se refiere a un método para el aislamiento y producción de compuestos de magnesio, a partir de la lixiviación de material de laterita con ácido de acuerdo con la reivindicación 1.

Según el método de la presente invención, se aísla cloruro de magnesio y magnesita después de que se han disuelto los compuestos naturales de magnesio de la laterita natural.

El método acorde con la presente invención se caracteriza además porque se produce magnesita en cualquier etapa en la lixiviación del material de laterita añadiendo NaCO_{3} y/o CaCO_{3} a la disolución de lixiviado, después de que se han disuelto los compuestos naturales de magnesio de la laterita natural. También se describe el uso de un método para la lixiviación de material de laterita para aislar productos basados en magnesio.

En los procedimientos de lixiviación de laterita conocidos, el óxido de magnesio en el material de laterita se mantiene a un nivel tan bajo como sea posible, porque se considera que es un elemento que incrementa el coste en el proceso y también se considera como un desecho. Usando el presente método, se producen valiosos subproductos basados en magnesio en cualquier etapa del proceso de lixiviación de la laterita. La característica esencial es añadir ácido suficiente para causar que todos los componentes en el material, incluyendo los compuestos de magnesio, se disuelvan, para que los minerales de la mena se extraigan después de esta disolución. Los productos basados en magnesio se pueden producir a partir de cualquier procedimiento de lixiviación de la laterita. En consecuencia, la presente invención hace posible aislar metal magnesio y otros productos basados en magnesio que anteriormente han sido desechados en los procedimientos conocidos para la lixiviación del material de laterita. Debido al hecho de que el MgO se considera que es un consumidor de ácido en el procedimiento de lixiviación y, en consecuencia, conduce a costes incrementados en la producción de níquel y cobalto según los métodos conocidos para lixiviar materiales de laterita, en el presente se mantiene a un nivel tan bajo como sea posible. En la producción de metal magnesio a partir de mineral de laterita, será posible que el mineral contenga mayores cantidades de MgO, lo por su parte produce cantidades más altas de níquel.

Hoy, la tecnología de lixiviación ácida se hace funcionar a diferentes presiones y temperaturas. En algunos casos, se usan temperaturas y presiones atmosféricas, mientras que en otros procedimientos se usan presiones y temperaturas elevadas.

Cuando el magnesio está en disolución a partir de cualquiera de los diversos procedimientos de lixiviación, se puede llevar a cabo la producción, según la presente invención, de productos identificados de magnesio.

Cuando el magnesio está en disolución, según la invención se añade carbonato sódico ("ceniza de sosa") y esto produce magnesita

MgCO_{3} + H_{2}SO_{4} + H_{2}O \rightarrow MgSO_{4} + 2H_{2}O + CO_{2}

MgSO_{4} + Na_{2}CO_{3} \rightarrow MgCO_{3} + Na_{2}SO_{4}

Más adelante hay ejemplos de realizaciones que muestran ejemplos de métodos para aislar productos basados en magnesio a partir de la lixiviación de material de laterita según la presente invención.

Ejemplo 1

Se mezcla y se seca una muestra voluminosa de mineral en un horno a 100ºC. Después se mezcla en un barril. De este, se saca 1 kg del mineral de laterita seco y se lixivia a presión atmosférica en H_{2}SO_{4} a temperatura de ebullición, 100ºC, durante ocho horas. Se añade agua a 500 g de H_{2}SO_{4} para obtener un volumen total de suspensión de cuatro litros. La disolución de lixiviado se filtra en un filtro Buchner para que el líquido se separe por filtración del material sólido. El líquido ácido se ajusta después a un pH de 2,5-3,5 usando NaOH y las impurezas precipitan. El Ni, Co y Mg están ahora en disolución. El líquido se separa por filtración otra vez del material sólido. Se hacen pasar 500 ml de líquido a un matraz y se agita con un agitador magnético. Se pipetea Na_{2}S 25 g/l por debajo de la superficie del líquido. Esto da como resultado la precipitación del Ni y el Co de la disolución con sulfuro sódico como fuente de sulfuro de hidrógeno, y la formación de una mezcla de sulfuros de Ni y de Co. El líquido se separa por filtración una vez más del material sólido. El pH se incrementa a 4,5 añadiendo Na_{2}O_{2}. Esto precipita las impurezas menores y el Mg está ahora en la disolución. Después se separa por filtración el líquido del material sólido. Para la precipitación del MgCO_{3}, se añade Na_{2}CO_{3} y el pH está por debajo de 6,0. El MgCO_{3} se filtra y se seca. Para una purificación adicional, se añade H_{2}SO_{4} otra vez y el MgCO_{3} se precipita de nuevo con Na_{2}CO_{3}.

Producción de MgO

El MgCO_{3} se calcina en un horno a alrededor de 900ºC. Se libera CO_{2} y se usa otra vez para la precipitación de MgCO_{3} con Na_{2}CO_{3}. Esto da como resultado la precipitación de MgO.

Producción de MgCl_{2}

El MgO se disuelve en HCl con el fin de formar una disolución al 35% de MgCl_{2}. El MgCl_{2} hidratado cristaliza de la disolución usando sobresaturación o reducción de volumen debido a la ebullición.

Ejemplo 2

Se mezclan 450 g de material de laterita seco que contiene 2,4% de Mg con 225 g de ácido sulfúrico concentrado y se añade agua con el fin de dar un volumen total de 1,5 litros. Esta suspensión se lixivia bajo presión durante tres horas a 255ºC. Una vez que la reacción finaliza, el autoclave de presión se enfría a temperatura ambiente y la suspensión reaccionada se retira. La suspensión se filtra después en un filtro Buchner para separar el material sólido del líquido. Se ponen 500 ml del líquido filtrado en un recipiente de vidrio y se agita. Para simular los parámetros de recirculación/neutralización, el líquido se dopa con alrededor de 100 g de sulfato de magnesio sólido para producir un nivel equivalente consistente en 20 g/l de Mg. El pH se incrementa a 2,0 usando una disolución de NaOH. Se añade entonces disolución de sulfuro sódico para separar el Ni y el Co como sulfuros. Se filtra la suspensión resultante. La disolución de la etapa de precipitación de los sulfuros se trata después con 5 g de MgO sólido para incrementar el pH hasta 4,5 e incrementar el contenido en Mg de la disolución. Se añaden después 30 g de peróxido sódico a la disolución, mientras el pH se mantiene al mismo nivel añadiendo pequeñas cantidades de ácido sulfúrico. Esto incrementa el POR de la disolución a alrededor de 655 mV en relación al AgCl y permite la precipitación eficaz de impurezas tales como el hierro. Se filtra la suspensión resultante.

El líquido de la etapa precedente se trata después con 670 ml de una disolución consistente en carbonato sódico 100 g/l. Ésta se añade hasta que se alcanza un pH de 9,0-9,5. El magnesio precipita eficazmente del líquido como carbonato de magnesio (magnesita). La suspensión resultante se filtra para separar el material sólido del líquido. Se produjeron alrededor de 30 g de carbonato de magnesio seco usando este procedimiento.

Para producir óxido de magnesio, se añaden 5 g de carbonato de magnesio a un crisol de escorificación. Este material se transfiere después a un horno a 900ºC durante dos horas. El dióxido de carbono se retira y la sustancia sólida remanente es óxido de magnesio. Como resultado, se produjeron alrededor de 2,40 g de óxido de magnesio.

En consecuencia, la presente invención describe un método para producir productos basados en magnesio a partir del procesado del mineral de níquel laterita. En el procesado del mineral de níquel laterita, el magnesio está en disolución, y la precipitación según la presente invención puede dar como resultado entonces la producción de productos basados en magnesio. Esto representa un considerable avance e implica grandes ahorros en los costes, en comparación con otros métodos para la producción de magnesio. El metal magnesio se produce entre otros a partir de magnesita nativa o de agua de mar. Los altos costes implicados en la producción de metal magnesio se deben al hecho de que cualquier procedimiento requiere que el ión magnesio sea liberado de la matriz y a menudo requiere que sea disuelto. El hecho de que se disuelva el magnesio en los procedimientos conocidos para lixiviar materiales de laterita significa que la producción de magnesio según la presente invención a partir de sustancias de desecho es muy favorable económicamente hablando. Después de que el magnesio ha sido disuelto según cualquier procedimiento de lixiviación convencional, se precipita añadiendo Na_{2}CO_{3} y/o CaCO_{3}, según la presente invención. La magnesita se usa, entre otros, como aditivo en el cemento, y el ladrillo de magnesita se usa en la mayoría de los hornos industriales. En los procedimientos de lixiviación conocidos, se hace un intento de evitar el MgO en la materia prima porque incrementa los costes de producción de níquel y cobalto. Los cambios en la tecnología, principalmente en la parte del autoclave del proceso, han hecho al proceso de lixiviación más favorable, económicamente hablando, para la producción de níquel y cobalto, y en consecuencia también para la producción de metal magnesio, cloruro de magnesio, magnesita y productos basados en magnesio.

Claims

1. Un método para el aislamiento y producción de compuestos de magnesio a partir de la lixiviación de material de laterita con ácido, caracterizado por comprender las etapas de:

a) formar el compuesto de magnesio por tratamiento corriente abajo de la corriente de lixiviado, después de que los compuestos naturales de magnesio en la laterita natural han sido disueltos causando que todos los componentes en el material, incluyendo los compuestos de magnesio, se disuelvan, y

b) proporcionar el compuesto de magnesio como magnesita añadiendo Na_{2}CO_{3} y/o CaCO_{3}.

2. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque además de la etapa b, comprende la etapa de convertir la magnesita en cloruro de magnesio añadiendo ácido, donde el ácido puede ser HCl, o según cualquier otra reacción con cloro.

3. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque además de la etapa b, comprende la etapa de convertir la magnesita en magnesia calcinando a altas temperaturas, que convierten la magnesita en magnesia, convirtiendo el MgCO_{3} en MgO.

4. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque el cloruro de magnesio o la magnesita se aíslan después de que el níquel y el cobalto han sido retirados de la disolución.