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La extracción de cobalto se refiere a las técnicas utilizadas para extraer cobalto de sus menas y otros minerales compuestos. Existen varios métodos para separar el cobalto del cobre y el níquel . Dependen de la concentración de cobalto y de la composición exacta de la mena utilizada.
Recuperación de concentrados de sulfuro de cobre y cobalto
Los minerales se tratan mediante un proceso de sulfatación en un horno de lecho fluidizado para convertir los sulfuros de cobre y cobalto en sulfatos solubles y el hierro en hematita insoluble . Posteriormente, el calcinado se lixivia con ácido sulfúrico del electrolito de recuperación de cobre gastado . En este paso de lixiviación se introducen concentrados de óxido para mantener el equilibrio ácido en el circuito. El hierro y el aluminio se eliminan de la solución de lixiviación mediante la adición de cal , y el cobre se obtiene por electroextracción en cátodos de cobre . Una parte del electrolito gastado entra en el circuito de recuperación de cobalto y se purifica mediante la eliminación de hierro, cobre, níquel y zinc antes de la precipitación del cobalto como su hidróxido . Esto se logra mediante la adición de más cal para elevar el pH hasta que el cobre restante precipite. Este cobre se envía de vuelta al circuito de cobre. A medida que se añade más cal, precipita una cobaltita de cobre y se devuelve al proceso de lixiviación. Se añade hidrosulfuro de sodio (NaHS) (junto con algo de cobalto metálico como catalizador ) para precipitar sulfuro de níquel (NiS). Luego se añaden sulfuro de hidrógeno (H2S ) y carbonato de sodio (Na2CO3 ) para precipitar sulfuro de cinc (ZnS). Luego se añade cal hasta la saturación para precipitar hidróxido de cobalto(II) (Co(OH) 2 ). En las etapas finales, este hidróxido de cobalto se vuelve a disolver y el metal se refina por electrólisis . Los cátodos de cobalto resultantes se trituran y se desgasifican al vacío para obtener un metal de cobalto puro.
Recuperación de concentrados de sulfuro de níquel y cobalto (proceso Sherritt)
El proceso Sherritt es un proceso hidrometalúrgico que lleva el nombre de Sherritt Gordon Mines Ltd. (ahora Sherritt International ) de Sherridon y Lynn Lake Manitoba, Canadá , basado en el antiguo proceso Forward desarrollado por el Dr. Frank Forward para la recuperación de cobre y níquel de esas mismas minas. Los concentrados de sulfuro de níquel se pueden tratar mediante tostación o fundición instantánea para producir mata de la que se puede recuperar níquel y cobalto hidrometalúrgicamente, o se pueden tratar mediante una lixiviación a presión con solución de amoníaco . Se elimina el residuo. Una alimentación de concentrado de mata y sulfuro que contiene aproximadamente 0,4% de cobalto y 30% de azufre se lixivia a presión a temperatura y presión elevadas en una solución amoniacal para producir una solución de níquel, cobre y cobalto. Al hervir el amoníaco, el cobre se precipita como sulfuro y se envía a una fundición. Se añade sulfuro de hidrógeno al autoclave para eliminar el sulfuro de níquel y el sulfuro de cobre , que se devuelven al proceso de lixiviación. Luego, se hace pasar aire a través de la solución en el autoclave para la oxihidrólisis . Luego, la solución se reduce con hidrógeno, nuevamente a alta temperatura y presión, para precipitar polvo de níquel (>99%). Luego, la solución restante (que contiene proporciones aproximadamente iguales de sulfuros de níquel y cobalto) se ajusta (a una temperatura y presión más bajas) para precipitar los sulfuros mixtos y el fluido se concentra y cristaliza en sulfato de amonio ((NH 4 ) 2 SO 4 ). Los sulfuros mixtos se lixivian a presión con aire y ácido sulfúrico. Luego, se agrega amoníaco para eliminar el potasio y el hierro como jarosita (KFe3+
3(OH) 6 (SO 4 ) 2 ). Se añade más amoniaco y aire para la oxidación . La solución se retira del autoclave y se añade ácido sulfúrico para eliminar el níquel como sulfato de níquel (II) - sulfato de amonio hexahidrato ([NiSO 4 ]•[(NH 4 ) 2 SO 4 ]•6H 2 O) que luego se envía para recuperar su níquel. Luego, la solución se reduce aún más con más ácido sulfúrico y se agrega polvo de metal de cobalto para ayudar en la nucleación de precipitantes ( siembra ). La adición de gas hidrógeno hasta la saturación precipita el polvo de cobalto con una pureza de aproximadamente el 99,6%.
Recuperación de concentrados de óxido de cobre y cobalto
El mineral se tritura y los óxidos ricos en cobalto se separan mediante flotación por espuma . Luego, el concentrado que contiene cobalto se mezcla con cal y carbón y luego se funde en una atmósfera reductora . El hierro y las impurezas más ligeras flotan en la superficie como escoria sólida o se expulsan de la masa fundida como gas. El líquido restante está compuesto de una fundición de cobre más pesada que contiene aproximadamente un 5 % de cobalto que se procesa para obtener su cobre y una escoria más ligera que contiene aproximadamente un 40 % de cobalto que se refina aún más mediante procesamiento hidrometalúrgico y electrolítico. Las concentraciones de óxido de cobalto (Co 3 O 4 ) también se pueden reducir mediante la reacción aluminotérmica o con carbono en un alto horno . [1]
Recuperación de minerales de laterita
Los minerales lateríticos de níquel y cobalto pueden tratarse mediante procesos hidrometalúrgicos o pirometalúrgicos , como la fundición de mata o ferroníquel , que requieren que se funda todo el mineral y que se separen los valores metálicos de los componentes residuales del mineral. El proceso hidrometalúrgico para el mineral laterítico puede utilizar soluciones de lixiviación de ácido sulfúrico o amoníaco. [2]
Recuperación de minerales de arseniuro
Los concentrados que contienen arsénico se tuestan en un lecho fluidizado para eliminar del 60% al 70% del arsénico presente como óxido de arsénico ( As2O5 ) . Los minerales tostados se pueden tratar con ácido clorhídrico y cloro o con ácido sulfúrico para dar una solución de lixiviación que se puede purificar por métodos hidrometalúrgicos y de la cual se puede recuperar el cobalto por electrorrefinación o por precipitación de carbonato . [3] Si se utiliza ácido clorhídrico, el cobalto se puede extraer utilizando alamina 336 en metaxileno . [4] El cobalto también se puede extraer utilizando ácido dialquilfosfínico . Cuando el carbonato de cobalto (CoCO3 ) se calienta (calcina) por encima de 400 °C, se descompone en dióxido de carbono (CO2 ) y óxido de cobalto (II) (CoO) y se puede refinar como un concentrado de óxido (véase más arriba).
Refinación electrolítica
Al purificar por electrólisis, se utiliza típicamente una solución acuosa de sulfato a 50 a 70 °C con un ánodo de plomo (cuyos productos de corrosión no contaminarán la solución electrolítica de oxihidróxido de cobalto (CoOOH)) y un cátodo de acero inoxidable que permitirá la fácil eliminación del cobalto depositado. [5] La electrorrefinación en un medio de cloruro o sulfato a -0,3 V producirá un recubrimiento de cátodo de 99,98 % de cobalto.
Véase también
- Categoría:Minerales de cobalto
- Metalurgia extractiva
- Metalurgia
Notas
- ^ Holleman, AF, Wiberg, E., Wiberg, N. (2007). "Cobalto" (en alemán). Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102.ª ed. de Gruyter. págs. 1146-1152. ISBN 978-3-11-017770-1 .
- ^ Joseph R. Davis (2000). Manual de especialidades de ASM: níquel, cobalto y sus aleaciones. ASM International. pág. 346. ISBN 0-87170-685-7.
- ^ Joseph R. Davis (2000). Manual de especialidades de ASM: níquel, cobalto y sus aleaciones. ASM International. pág. 347. ISBN 0-87170-685-7.
- ^ M. Filiz, NA Sayar y AA Sayar, Hidrometalurgia , 2006, 81 , 167-173.
- ^ RR Moskalyk, AM Alfantazi, Revisión de las prácticas actuales de recuperación de cobalto, Minerals & Metallurgical Processing, vol 17, 4, 2000, págs. 205-216.