PATENT
PROCESS FOR RECOVERY OF COPPER AND ARSENIC FROM "STRIPPING CELLS MUD" OF COPPER REFINERIES.
A. Field of this invention
This invention relates to a process for the recovery of copper and arsenic from the "stripping cells mud" of copper refineries. In particular, this invention provides for a metallurgical process for the recovery of copper as copper and cuprous oxide and arsenic as insoluble calcium arsenate.
B. Description of the Related Art
Copper refineries usually treat copper metal containing different amounts of arsenic. This arsenic is afterwards removed in the so called "stripping cells". In these a mud is obtained which contains from 7% to 27% Arsenic and 40% to 60% copper . These muds are disposed as such or previously dried and stocked, being a potential source of environmental contamination.
SUMMARY
In view of the lack of an economical procedure for the treatment of "stripping cells mud" residues and the growing concern about their potential environmental risk, it is an object of the present invention to provide a process for the recovery of copper and arsenic from the "stripping cells mud" of copper refineries without the creation of ecologically harmful by-products.
It is a further object of the present invention to provide for the recovery of copper from these "stripping cells mud" rendering at the same time the contaminant arsenic as an insoluble compound harmless to the environment and useful as a source of arsenic metal and/or other arsenic compounds.
It is a further object of the present invention to reduce the cost and complexity of by-product disposal associated with a process for the recovery of copper and arsenic from the "stripping cells mud"of copper refineries.
Briefly, the present invention is directed to a process for recovering copper and arsenic metals from "stripping cells mud" of copper refineries, comprising the steps of leaching or fusing the copper-arsenic mud, obtaining copper metal and cuprous oxide and a solution of arsenic which will be precipitated afterwards to obtain an insoluble salt of this element. The process eliminates most of the arsenic contained in the mud as an insoluble arsenic compound.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Figure 1 is a schematic representation of a preferred embodiment of the process of the present invention.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the present invention, a charge of "stripping cells mud" is fed in a reactor to which an alkali hydroxide, in an amount equal or more than the stoichiometric requirement is added. The mix is agitated and the charge is leached for approximately two hours ( 120 minutes ) at a constant temperature of +90?C. The ratio of solids to liquids is conveniently adjusted. In the case of fusion, the mix is fused for approximately half an hour at the alkali hydroxide melting temperature.
In the case of the leaching procedure the solution of alkali hydroxide added to this first step is the solution that returns from the second leaching step. In the case of fusion procedure the alkali hydroxide recovered is used again in this first step.
After leaching or fusing with an alkali the "stripping cells mud" is obtained a product which is a mix of metallic copper and cuprous oxide, referred to herein as copper mix.
The pulp of copper mix and alkali arsenate solution exits the leaching reactor and it is filtered to separate the copper mix from the alkali arsenate solution. In the case of fusion procedure the copper mix and alkali arsenate mix is afterwards leached with water to remove the soluble alkali arsenic salt.
The copper pulp mix is fed into a second leaching vessel where a recently regenerated alkali hydroxide solution is added to leach all or almost all the remaining arsenic from the copper mix.
The alkali arsenate solution is diverted to a tank with agitator, where calcium oxide (lime) is added to precipitate arsenic as the insoluble compound calcium arsenate, and where , as result of this operation the leaching or fusion agent alkali hydroxide is regenerated. The pulp of calcium arsenate and alkali hydroxide is filtered, where the alkali hydroxide solution is recovered and directed to the second step leaching vessel. At this point, if fusion procedure is followed, the alkali hydroxide is reconcentrated to be fed into step one reactor.
The copper mix and alkali hydroxide, from the second leaching step, are filtered and the alkali hydroxide solution will act as the leaching agent of the "stripping cells mud" in the first step leaching.
The copper mix is afterwards thoroughly washed with water to remove the rest of alkali arsenate.
Typical Chemical reactions
2Cu3(AsO4)2 + 12NaOH+Agua dis.+Cu?= 4Na3AsO3+ 3Cu2O+6H2O+Agua dis.+3.5O2+Cu?
4 Na3AsO3 + 6 CaO + 10H2O = 2Ca3(AsO4)2 + 12 NaOH + 4 H2
What is claimed is
1.A process for the removal of copper and arsenic from the "stripping cells mud" of copper refineries, comprising the steps of:
Leaching the "stripping cells mud" with an alkali hydroxide solution at a temperature where arsenic passes into the alkali hydroxide solution as alkali arsenate and copper is separated as metallic copper and cuprous oxide and obtaining an insoluble precipitate of calcium arsenate. Or fusing the "stripping cells mud" with an alkali hydroxide at the melting temperature of the alkali, where afterwards the melt is leached with water and arsenic passes into the alkali hydroxide solution as alkali arsenate and copper is separated as metallic copper and cuprous oxide and obtaining an insoluble precipitate of calcium arsenate.
2.The process of claim 1 wherein the "stripping cells mud" is leached or fused with an alkali compound at a temperature in the range from room temperature to 500?centigrade.
3.The process of claim 1 where the copper metal is selected from the group of copper and arsenic.
4.The process of claim 1 where the arsenic metal is selected from the group of copper and arsenic.
5.The process of claim 1 further comprising the recovering of copper and/or arsenic metal from the "stripping cells mud" residues of copper refineries, through the leaching or alkaline fusion of these with any alkali.
6.A process for the recovery of copper and arsenic from the "stripping cells mud", comprising the steps of:
-charging a reactor with "stripping cells mud" containing copper and arsenic to be recovered with the aid of an alkaline agent.
-leaching or fusion of the charge in the reactor.
-obtaining copper and cuprous oxide and a solution of an alkali arsenate and feeding it to a filter to be separated, obtaining copper, cuprous oxide and a solution of an alkali arsenate.
-the process of claim 6 wherein the copper and arsenic are selected from the group consisting of mix and/or combined copper and arsenic.
-a process for the recovery of copper and arsenic from "stripping cells mud", comprising the steps of:
-creating a charge containing copper and arsenic, an alkali with or without water.
-feeding the charge to a leach or fusion reactor.
-leaching or fusing the charge under highly alkaline conditions in the reactor.
-obtaining copper and cuprous oxide and a solution of an alkali arsenate.
-feeding the solution of alkali arsenate to a reactor where calcium is added under the form of oxide or other to precipitate calcium arsenate and where the alkali hydroxide is regenerated.
-feeding the copper and cuprous oxide to a second leaching step, where copper and cuprous oxide is removed of almost all its arsenic content, by means of a regenerated alkali solution and fresh alkali hydroxide reposition solution to compensate process losses.
-directing the alkali hydroxide solution from the second step leaching to the first leaching or fusion step.
-separating the copper and cuprous oxide from the second step leach solution and washing the copper and cuprous oxide mix product with water.
ABSTRACT
A process for recovering copper and arsenic from "stripping cells mud" of copper refineries. The process involves the leaching or fusion with an alkali or alkali hydroxide, obtaining copper, cuprous oxide and insoluble calcium arsenate as final products.
The process eliminates the environmental danger of the stockpiling and disposal of these muds containing ecological contaminants.
Adolfo Rios Pita Giurfa
FIGURE 1
LEACHING METHOD FUSION METHOD (back)
MÉTODO DE LIXIVIACIÓN MÉTODO DE FUSIÓN (regreso)
1.0 Adolfo Ríos Píta Giurfa, Los Ruiseñores 249, San Isidro,Telf. 422-7544, et. Al.
2.0
2.1 Esta invención se refiere a un proceso para la recuperación del cobre y arsénico del ¨lodo de celdas liberadoras¨(¨stripping cells¨). En particular, esta invención provée un método químico-metalúrgico para la recuperación del cobre como Cobre y como óxido cuproso y del arsénico como sal insoluble de arseniato de calcio.
2.2 Las refinerías de cobre usualmente tratan cobre metálico que contiene cantidades diferentes de arsénico. Este arsénico es luego extraído en las así llamadas ¨celdas liberadoras¨ (ó ¨stripping cells¨, en el idioma inglés). En estas se obtiene un lodo el cual contiene usualmente de 7 % a 27% de arsénico y de 40% a 60% de Cobre. Estos lodos son dispuestos como tales o son previamente lavados, secados y almacenados, lo que implica que estos representen una fuente potencial de contaminación ambiental.
Resúmen
Vista la falta de un procedimiento para el tratamiento de los ¨lodos de celdas liberadoras¨ y la creciente preocupación respecto a su potencial riesgo ambiental, es el objeto de la presente invención el proveer de un proceso para la recuperación del cobre y el arsénico del ¨lodo de celdas liberadoras¨ de las refinerías de cobre sin la creación de subproductos ecológicamente dañinos.
Es objeto adicional de la presente invención disponer la recuperación del cobre de estos ¨lodos de celdas liberadoras¨disponiendo al mismo tiempo el arsénico contaminante como compuesto insoluble inócuo al ambiente y útil como fuente de arsénico metálico u otros compuestos arsenicales.
Es también objeto adicional de la presente invención el reducir el costo y la complejidad de la disposición de subproductos asociada con un proceso para la recuperación de cobre y arsénico de los ¨lodos de celdas liberadoras¨de las refinerías de cobre.
En suma, la presente invención es dirigida a un proceso para la recuperación de los metales cobre y arsénico del ¨lodo de celdas liberadoras¨de las refinerías de cobre, y que comprende las etapas de lixiviación o fusión del lodo cobre-arsénico, obteniendo cobre metálico y óxido cuproso y una solución de arsénico la cual será precipitada ulteriormente como una sal insoluble de este elemento. El proceso elimina la mayor parte del arsénico contenido en el lodo como un compuesto insoluble de arsénico.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una representación esquemática de las disposicion preferida del proceso de la presente invención.
Descripción detallada de la Invención
De acuerdo a la presente invención, una carga de ¨lodo de celdas liberadoras¨es alimentado en un reactor al cual es añadido un hidróxido alcalino, en cantidad igual ó superior a la proporción estequiométrica. La mezcla es agitada y la carga es lixiviada por aproximadamente dos horas (120 minutos) a una temperatura constante de +90?C.La proporción de sólidos a líquidos es convenientemente ajustada. En el caso de la fusión la mezcla es fundida por aproximadamente media hora ( 30 minutos) a la temperatura de fusión del hidróxido alcalino.
En el caso del procedimiento mediante lixiviación la solución de hidróxido alcalino añadido a esta primera etapa es la solución que retorna de la segunda lixiviación. En el caso del procedimiento por fusión el hidróxido alcalino recuperado es usado nuevamente en esta etapa.
Luego de lixiviar o fundir con álcali el ¨lodo de celdas liberadoras¨es obtenido un producto el cual es una mezcla de cobre metálico, óxido cuproso, que se llama aquí mezcla de cobre.
La pulpa de la mezcla de cobre y de la solución de arseniato de álcali sale del reactor y es filtrada para separar la mezcla de cobre de la soución de arseniato alcalino. En el caso del procedimiento de fusión, la mezcla de cobre y arseniato alcalino es posteriormente lixiviada con agua para extraer la sal alcalina soluble de arsénico.
La pulpa de mezcla de cobre es alimentada a un segundo tanque de lixiviación donde es añadida solución fresca recientemente regenerada del hidróxido alcalino para lixiviar todo o la mayor parte del arsénico remanente en la mezcla de cobre. La solución de arseniato alcalino es llevada a un tanque con agitador, donde le es añadida óxido de calcio (cal) para precipitar el compuesto insoluble arseniato de calcio, y donde, como resultado de esta operación el agente lixiviante o de fusión , el hidróxido alcalino, es regenerado. La pulpa de arseniato de calcio e hidróxido alcalino es filtrada, donde se recupera la solución de hidróxido alcalino y es dirigida al tanque de la segunda etapa de lixiviación. En este punto, si se ha seguido el procedimiento de fusión, el hidróxido alcalino es reconcentrado para ser alimentado al reactor de la primera etapa.
La mezcla de cobre e hidróxido alcalino, de la segunda etapa de lixiviación, es filtrada y la solución del hidróxido alcalino actuará como agente lixiviante del ¨lodo de celdas liberadoras¨ en la primera etapa de lixiviación.
La mezcla de cobre es posteriormente completamente lavada con agua para extraerle el resto de arseniato alcalino.
Reacciones químicas típicas
2Cu3(AsO4)2 + 12NaOH+Agua dis.+Cu?= 4Na3AsO3+ 3Cu2O+6H2O+Agua dis.+3.5O2+Cu?
4 Na3AsO3 + 6 CaO + 10H2O = 2Ca3(AsO4)2 + 12 NaOH + 4 H2
2.3Reinvidicaciones
1.Se reinvindica un proceso para la extracción de cobre y arsénico de los ¨lodos de celdas liberadoras¨ de las refinerías de cobre y que comprende los pasos de:
Lixiviar el ¨lodo de celdas liberadoras¨con una solución hidróxido alcalino a una temperatura en donde el arsénico pase a la solución del hidróxido alcalino como arseniato alcalino y donde el cobre es separado como cobre metálico y óxido cuproso y obtener un precipitado insoluble de arseniato de calcio. O fundir el ¨lodo de celdas liberadoras¨con un hidróxido alcalino a la temperatura de fusión del álcali, en donde posteriormente la mezcla fundida es lixiviada con agua y el arsénico pasa a la solución de hidróxido alcalino como arseniato alcalino y el cobre es separado como cobre metálico y óxido cuproso y obteneniendo un precipitado insoluble de arseniato de calcio.
2.El proceso de la reinvindicación 1 en donde el ¨lodo de las celdas liberadoras¨es lixiviado o fundido con un compuesto alcalino a una temperatura en el rango de temperatura ambiente hasta 500?centígrados.
3.El proceso de la reinvindicación 1 en donde el cobre metálico es seleccionado del grupo de cobre y arsénico.
4.El proceso de la reinvindicación 1 en donde el arsénico metálico es seleccionado del grupo del cobre y arsénico.
5.El proceso de la reinvindicación 1 comprendiendo además la recuperación de cobre y/o arsénico de los residuos de refinerías de cobre llamados ¨lodo de celdas liberadoras¨, a través de la lixiviación o fusión alcalinas de estos con cualesquier álcali.
6.El proceso para la recuperación de cobre y arsénico de los¨lodos de celdas liberadoras¨ y que comprende los pasos de:
-cargar un reactor con ¨lodo de celdas liberadoras¨conteniendo cobre y arsénico a ser recuperados con la ayuda de un agente alcalino-
-la lixiviación o fusión de la carga en el reactor.
-la obtención de cobre y óxido cuproso y una solución de un arseniato alcalino y alimentarla a un filtro para ser separados, obteniendo cobre, óxido cuproso y una solución de arseniato alcalino.
-el proceso de la reinvindicación 6 en donde el cobre y el arsénico son seleccionados del grupo que contiene cobre y arsénico mezclados y/o combinados.
-un proceso para la recuperación de cobre y arsénico del ¨lodo de celdas liberadoras¨, que comprende los pasos de:
-crear una carga conteniendo cobre y arsénico, un álcali con o sin agua
-alimentar la carga a un reactor de lixiviación o de fusión.
-lixiviar o fundir la carga bajo condiciones altamente alcalinas en el reactor.
-obtener cobre y óxido cuproso y una solución de arseniato alcalino.
-alimentar la solución del arseniato alcalino a un reactor en donde sea añadido calcio bajo la forma de óxido u otra para precipitar arseniato de calcio y en donde el álcali es regenerado.
-alimentar el óxido cobre y óxido cuproso a una segunda etapa de lixiviación, en donde se extráe el resto de arsénico del cobre y el óxido cuproso, mediante una solución regenerada de hidróxido alcalino y solución del hidróxido alcalino fresca de reposición para compensar las pérdidas del proceso.
-llevar la solución del hidróxido alcalino de la segunda etapa de lixiviación a la primera etapa de lixiviación o fusión.
-separar al cobre y al óxido cuproso de la solución de lixiviación de la segunda etapa y lavar la mezcla de cobre y óxido cuproso con agua.
RESÚMEN
Un proceso para recuperar cobre y arsénico del ¨lodo de celdas liberadoras¨de las refinerías de cobre. El proceso involucra la lixiviación o fusión con un álcali o hidróxido alcalino, obtener cobre, óxido cuproso y arseniato de calcio insoluble como productos finales.
El proceso elimina los peligro ambientales de almacenamiento y disposición de estos lodos que contienen contaminantes ecológicos.
