capitulo 10 - metalurgia extractiva del niquel

8/10/2019 Capitulo 10 - Metalurgia Extractiva Del Niquel

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EXTRACCION Y REFINACION DE METALES NO FERROSOS

CAPITULO X

METALURGIA DEL NIQUEL

Universidad de Concepcin2012


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METALURGIA EXTRACTIVA DEL NIQUEL

1.0 ANTECEDENTES

El nquel es un elemento muy abundante en el planeta tierra (el ncleo de sta es

una aleacin hierro-nquel) sin embargo, no lo es en la corteza terrestre ya que la

concentracin de nquel en sta es de slo 0.008% siendo el elemento que ocupa el

puesto 24 en orden de abundancia.

El nquel es un metal blanco-grisceo, brillante, duro, maleable y dctil, presentandopropiedades magnticas hasta 353C. En la Tabla 1 se presentan sus propiedades

fsicas ms importantes y en la Tabla 2 sus propiedades fsicoqumicas.

Tabla N 1. Propiedades fsicas del nquelPropiedades Unidades Valores

P. especfico (20C) g/cm 3 8.9

Punto de fusin C 1453

Punto de ebullicin C 2723

Calor especfico (25C) JC -1g -1 0.468

Conductividad trmica (25C) Wm -1K-1 87.3

Resistividad elctrica (20C) cm 7.2

Tabla N 2. Propiedades fsico-qumicas del nquel

Propiedades ValorMasa atmica 59.69

Configuracin electrnica 3s 23p 63d 84s 2

Grupo S.P.E. VIII

Valencia 2 y 3

Electronegatividad 1.8

Nmero atmico 28

Potencial de reducc. Ni +2 a Ni -0.23 V


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El nquel no se oxida al aire a temperatura ambiente pero s lo hace superficialmente

por sobre 800C. Su comportamiento noble se debe a su capacidad de

autopasivacin debido a la formacin de una densa capa de NiO, propiedad que

tambin se transmite a los metales con los que se alea, en especial el hierro.

Tiene menor afinidad por el azufre que el hierro y el cobre, pero como la afinidad del

hierro por el oxgeno (FeO) es mayor que la del nquel, se puede convertir un eje de

nquel (S-Fe-Ni) por oxidacin eliminando casi todo el hierro hasta la obtencin del

Ni3S 2 virtualmente puro. Sin embargo, la oxidacin posterior del Ni 3S 2 a nquel metal

no es posible por la gran cantidad de nquel que pasara a la escoria ya que la

autoreduccin no es termodinmicamente favorable bajo 1400C. El NiO formadotiene menor tendencia a reaccionar con el Ni 3S 2 para producir nquel metlico que el

xido de cobre con su sulfuro para producir cobre, (como ocurre en la metalurgia de

este metal), en donde es posible soplar hasta obtener cobre blister. Adems, el alto

punto de fusin del nquel (1453C) dificulta la operacin del convertidor.

El nquel resiste muy bien ambientes acuosos incluso el agua de mar, que produce

un ataque muy lento. El ataque por cidos sulfrico, clorhdrico y fluorhdrico aconcentraciones bajo 10% y en fro, tambin son lentos. En caliente y en presencia

de oxgeno, la corrosin aumenta. El cido ntrico por su carcter oxidante ataca al

nquel. El nquel es resistente a los lcalis tanto en estado fundido como en solucin.

Las sales en solucin no atacan al nquel a excepcin de oxidantes como FeCl 3. A

temperatura sobre 650C el SO 2 y otros gases sulfurados atacan el nquel metal

produciendo sulfuro de nquel, formando un eutctico entre el nquel y el Ni 3S 2 que

produce corrosin intergranular.

El CO reacciona con el nquel entre 50 y 150C, formando carbonilo de nquel

Ni(CO)4 gaseoso. Esta reaccin es la base del proceso de refinacin de nquel por

carbonilo (proceso Mond). El cloro y otros halgenos atacan al nquel slo a

elevadas temperaturas.


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2.0 MINERALES DE NIQUEL

Los principales minerales de nquel son dos: a) sulfurados y b) oxidados. En los

yacimientos sulfurados, los principales minerales son la pentlandita, (Ni, Fe) 9S 8,

millerita, NiS y la linnaeita, (Fe, Co, Ni) 3S 4. Frecuentemente estn acompaados de

pirita, pirrotita y calcopirita. El cobalto tambin puede estar presente.

Los yacimientos sulfurados representan sobre el 55% de la produccin mundial de

nquel. Los contenidos de metal varan desde 0.2 al 3% y contienen frecuentemente

otros metales como cobre, cobalto y metales preciosos. Los principales yacimientos

de tipo sulfurado son los de Sudbury, en Ontario, Canad, los de Norilsk al noroestede Siberia en Rusia y los yacimientos de Pechenga, en la pennsula de Kola tambin

en Rusia. Australia tiene varios yacimientos de este tipo, como los de Queensland y

China el yacimiento de Kinchaun. Otros pases productores menores de nquel de

minerales sulfurados son Africa del Sur, Finlandia y Noruega.

Los yacimientos de tipo oxidados existen en pases tropicales sobre rocas peridotitas

madres, formando rocas silicatadas de magnesio con aluminio y hierro que tienen portrmino medio 0.2% Ni y donde el metal original de estas rocas se ha disuelto junto

con la slice precipitando en zonas bajas del yacimiento en forma de silicatos de

nquel hidratados que se denomina garnieritas. Si la accin del clima slo ha

destruido la roca madre con disolucin de la slice, las masas terrosas se denomina

lateritas. El primer tipo de yacimientos se llama garnierticos y el segundo laterticos,

donde el nquel se encuentra en cantidades variables asociado a minerales de hierro.

Otra fuente posible de nquel lo constituyen los ndulos marinos, con contenidos que

oscilan entre el 0.3 y el 0.9% Ni.

Los minerales sulfurados de nquel se concentran por flotacin selectiva para obtener

concentrados mixtos de nquel y otros metales. Esto se hace para obtener una

buena recuperacin de los metales ya que concentrados muy limpios generalmente

implican bajas recuperaciones individuales de cada metal.


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4.0 TRATAMIENTO DE CONCENTRADOS SULFURADOS

La mayor parte de los yacimientos en explotacin de minerales sulfurados contienen

pentlandita, con cantidades variables de cobalto, calcopirita y pirrotita y metales

preciosos. Los sulfuros de nquel contienen generalmente cobalto en forma

sustitucional y menos frecuentemente como mineral separado, (carrolita, CoS).

Las tecnologas de obtencin de nquel a partir de concentrados sulfurados son

diversas y dependen de las condiciones locales (costos de energa), impurezas y

producto de nquel deseado. Los procesos llevan el nombre de las empresas que los

han desarrollado y entre las principales (y mayor productor mundial de nquel) est laInternational Nickel Company (INCO) de Canad.

4.1 Procesos de fusin a eje de nquel

Las leyes de los concentrados de nquel de bajo contenido de cobre tienen rangos de

composicin entre 15- 20% Ni, 1-2% Cu, 0.5-2% Co, 45-50% Fe y 20-25% S total.Concentrados de nquel altos en cobre pueden tener entre 5 a 10% Cu y se tratan en

forma diferente a concentrados de bajo contenido de cobre.

4.1.2 Obtencin de nquel a partir de concentrados de bajo

contenido de cobre

La obtencin de nquel metal a partir de concentrados de sulfuro de nquel con

menos de 2% Cu se puede hacer mediante procesos de tostacin (para el ajuste del

azufre a fusin), fusin a eje, conversin y electrorefinacin. La etapa de conversin

sin embargo es compleja y se han desarrollado varias alternativas en las cuales el

eje se oxida (tuesta) y la calcina luego se trata de diferentes formas.

El eje producido tiene alto contenido de hierro (~50%) y el producto final (metal

blanco de nquel) tiene 74-76% Ni, 20-23% S y 0.8-1-2% Fe con 1-2% Cu. (Si se


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tratan concentrados mixtos nquel-cobre el eje puede tener 60-65% de Ni y 10-20%

Cu, 20-23% de S.

En la Fig. 1 se han trazado las curvas de estabilidades relativas de xidos y sulfuros

de nquel, cobalto, cobre y hierro. Para los xidos, la estabilidad aumenta segn:

Cu 2O


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3NiS (l)eje + xFeS (l)eje + 0.8O 2 = Ni3S 2(l)eje + 0.7 xFeS (l)eje + 0.3 xFeO (l)esc. + (1-0.3 x)SO 2

(1)

Fig. 1. Energa libre estndar de Gibbs para la formacin de algunos xidos ymetales en funcin de la temperatura.

El FeO generado a su vez se escoria con slice para formar fayalita:

2FeO (l)esc. + SiO 2(s) = 2FeOSiO 2(l)esc. (2)

El Fe 3O4 que puede formarse, dependiendo del potencial de oxgeno presente, se

reduce a FeO con el FeS del eje, de acuerdo a la reaccin:

Fe 3O4(s)esc. + 1/3 FeS (l)eje = 10/3FeO (l)esc. + 1/3 SO 2 (3)

Si se ha formado xido de nquel (NiO), ste reacciona con el FeS del eje para

formar nuevamente Ni 3S 2:


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9NiO(l)esc. + 7FeS (l)eje = 3Ni 3S 2(l)eje + 7FeO (l)esc. + SO 2 (4)

La escoria es una mezcla de xido de hierro y slice adicionada en relacin cercanas

a la fayalita, a la que se agrega cal y almina para mejorar la viscosidad y bajar el

punto de fusin. El punto de fusin de esta escoria es cercano a 1150C. En el caso

de que el mineral contenga magnesio, el punto de fusin puede subir a 1300C. El

eje funde a aproximadamente 1000C y el Ni 3S 2 a 806C.

Etapa de conversin

En el diagrama de Ellingham de la Figura 1 se observa que es posible oxidar el hierro

manteniendo el nquel en la fase eje como Ni 3S 2. No obstante, una vez obtenido el

metal blanco o sulfuro de nquel de bajo contenido en hierro (Ni 3S 2) es muy difcil un

posterior soplado a metal, a diferencia de la obtencin del cobre blister en la

metalurgia del cobre. La diferencia de nobleza del cobre respecto del nquel hace

que ste, menos noble, no pueda ser desulfurado por reduccin con su xido sin

oxidarse en gran proporcin. Desde el punto de vista termodinmico se tiene:

Ni3S 2(l)eje + 7/2O 2 = 3NiO (l)eje + 2SO 2 (5)

G T = -1095 + 0.307 T (K)

G C1200 = -642 J/mol = -153.6 Kcal/mol

Ni3S 2(l)eje + 2O 2 = 3Ni (l)blister + 2 SO 2 (6)

GT = -393 0.018 T (K)

G C1200 = -420 J mol = -100.3 kcal/mol

La composicin del metal blanco de nquel obtenido de concentrados de nquel de

bajo contenido de cobre, tiene normalmente 74-76% Ni, 0.8-1% Co, 1-2% Cu, 0.8-1%

Fe y 20-23% S. El metal blanco as obtenido en la conversin parcial se puede tratar

de formas distintas mientras que las escorias (altas en nquel) se deben reciclar a la

etapa de fusin.


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Proceso de tostacin-fusin-conversin parcial-reduccin-refinacin

En este proceso, tambin desarrollado y empleado por INCO, el concentrado de

nquel de baja ley y alto hierro pirtico (7% Ni, 41% Fe, 0.25% Cu, 0.1% Co, 28% S)

se oxida (tuesta) a 800C en lecho fluidizado con aire para reducir el azufre a 12-

16%. La calcina obtenida se funde a eje en un horno elctrico a 1350C para

producir un eje de nquel de baja ley y alto hierro (14% Ni, 50% S) el cual se

convierte a metal blanco de nquel en CPS a 1300C donde se oxida el hierro y parte

del azufre del nquel para as tener un metal blanco de Ni 3S2 con Cu 2S y CoS

disueltos, ms los metales nobles.

Fig.2. Diagrama de procesos del tratamiento de concentrados de nquel bajos

en cobre.


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Este metal blanco se muele bajo 65 mallas y oxida (tuesta) a 800C en lecho

fluidizado para tener finalmente una calcina oxidada de NiO, CuO y Co 2O3 la cual se

reduce a metal (esponja de nquel) con gas de craking de metano

( 224 H2+CO=O+CH 21

) en otro reactor de lecho fluidizado a 800C.

La esponja de nquel se refina posteriormente por el mtodo del carbonilo u otro. En

la Fig. 2 se observa el diagrama de procesos.

Conversin del metal blanco de nquel a alta temperatura

Si bien a 1250-1350C el valor de la energa libre de la reaccin (7) es positiva, al

subir la temperatura a 1600C la energa libre de esta reaccin se vuelve negativa,

( G C1600 = -28.0 Kcal/mol) lo cual permite efectuar el soplado a nquel segn:

Ni3S 2(l)eje + NiO (l)eje = Ni(l) + SO 2 (7)

Este proceso fue desarrollado por la empresa INCO en Canad, donde el eje (metal

blanco) de nquel se sopla en un convertidor rotativo (TBRC) con una lanza

refrigerada similar a los empleados en la refinacin de acero. Calor adicional se

agrega a la lanza quemando gas natural para llegar a 1600C. En la Fig. 3 se

observa un convertidor rotativo de soplado (Top Blowing Rotary Converter) en

operacin en Subdbury, Ontario.

El nquel metlico obtenido se refina posteriormente para recuperar el cobre y

cobalto contenidos, principalmente.


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Fig. 3. Convertidor rotativo de eje de nquel de soplado por lanza para la

conversin de metal blanco de nquel a metal. (Planta de INCO en Ontario).

4.1.3 Tratamiento de concentrados de nquel-cobre

Los concentrados de sulfuro de nquel (pentlandita) que contienen sobre 5% de

cobre (como calcopirita generalmente) se pueden tratar en una primera etapa por

fusin en hornos flash Outokumpu o INCO, similar a los empleados para la fusin de

cobre a eje o metal blanco. El eje producido de estos concentrados tiene una razn

Ni/Cu (como Ni 3S 2 /Cu 2S) cercana a 2.

Como se indic anteriormente, la etapa siguiente, que para el cobre consiste en la

oxireduccin del Cu 2O formado con el Cu 2S del eje a cobre metal, no es posible para

el nquel ya que la reaccin:

Ni3S 2(l)(eje) + 4NiO (l)(eje) = 7Ni (l)blister + 2SO 2 (8)

tiene un valor de la energa libre estndar de Gibbs de +5 kcal a 1200C. Esto

requiere que la conversin del eje se detenga despus de soplar (oxidar) el hierro y

el metal blanco de nquel-cobre obtenido sea tratado por otro proceso.


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Proceso INCO

El proceso INCO considera la oxidacin (tostacin) del metal blanco de nquel

molido a 65 mallas con aire en un lecho fluidizado a 800-850C para obtener una

calcina completamente oxidada segn:

Ni3S 2(s) + 3.5O 2 = 3NiO (s) + 2SO 2 (9)

Cu 2S (s) + 2O 2 = 2CuO (s) + SO 2 (10)

Fig. 4. Tratamiento de concentrados de nquel-cobre (Procesos INCO y

Falconbridge).


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La calcina de NiO-CuO se reduce seguidamente con coke en un horno elctrico a

1350C para generar una aleacin Ni-Cu de aproximadamente 67% Ni 33% Cu

llamada Monel la cual se puede emplear directamente ya que tiene aplicacin por

tener caractersticas similares al acero inoxidable 316.

Proceso Falconbridge

El proceso Falconbridge consiste en tostar el metal blanco de Ni-Cu en lecho

fluidizado a 850C y luego lixiviar la calcina con cido sulfrico diluido (30-40 gpl,

40C) lo cual disuelve el CuO pero no el NiO. Despus de separar la solucin de

CuSO 4 del residuo slido con NiO ste se reduce a 1400C con coke en un hornoelctrico para tener nquel metlico crudo para posterior refinacin. El cobre se

recupera por electroobtencin de la solucin de sulfato, previa purificacin del

electrolito.

4.1.4 Electrlisis directa de metal blanco de nquel de bajo contenido en

cobre

Anodos de metal blanco de nquel con bajos contenidos de cobre se pueden

electrolizar para obtener nquel electroltico, proceso desarrollado tambin por INCO.

Para ello, el eje se vacia en nodos de 250 kg. los que se rodean de fibra sinttica

para recoger los lodos, azufre y metales preciosos. Los ctodos son permanentes,

de acero inoxidable niquelados (Fig. 5).

El electrolito es una solucin de 90 gpl de sulfato de nquel y 60 gpl de cloruro de

nquel con 16 gpl de cido brico. La electrlisis se realiza en celdas con el

compartimento catdico aislado del andico por un diafragma, donde la continuidad

del electrolito se produce a travs del diafragma semi-permeable. El electrolito debe

ser purificado debido al relativamente alto potencial de reduccin del nquel (E=-0.25

V).


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El electrolito gastado (que contiene cobre, hierro, azufre elemental y otros metales)

se enva desde el compartimento andico a un circuito externo para su purificacin.

La plata precipita como AgCl por la presencia de cloruro. El electrolito purificado se

recircula a EW.

Fig. 5. Esquema de una celda de electrlisis de metal blanco de nquel bajo en

cobre.

Los parmetros de la electrlisis son los siguientes:

Peso de los nodos : 250 kg.

Composicin tpica de los nodos : 72% Ni, 5% Cu y 21% SDensidad de corriente : 170 240 Am 2


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4.2 Refinacin por volatilizacin descomposicin

El nquel metlico obtenido por reduccin con coke en horno elctrico y por reduccin

de calcinas de NiO es de baja ley (75-95% Ni) y requiere una etapa posterior de

refinacin.

4.2.1 Refinacin de nquel metlico por formacin de carbonilo de

nquel (Proceso Mond)

La separacin del nquel del hierro (y otros metales) se realiza por tratamiento con

CO a alta presin (10-20 atm) y a temperatura de 160C mediante el proceso Mond

de carbonilo. El CO forma con el nquel un complejo voltil, (tetracarbonilo de nquel)de acuerdo a la reaccin:

Ni(s) + 4CO = Ni(CO) 4(g) (11)

El tetracarbonilo de nquel no es el nico compuesto voltil que puede formarse ya

que el hierro forma tambin pentacarbonilo de hierro, segn la reaccin:

Fe (s) + 5CO = Fe(CO) 5(g) (12)

Fig. 6. Energas libres de formacin estndar de carbonilos de nquel y hierro.


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Las energas libres de las reacciones (8) y (9) son bastante diferentes entre s.

Como lo demuestra la Figura 6, el carbonilo de nquel es ms estable que el

carbonilo de hierro. Variando la temperatura y la presin es posible entonces

separar los dos metales y obtener as nquel puro. La Tabla N 3 deducida de las

curvas de la Figura (4), indica para diferentes temperaturas y presiones los

porcentajes de Ni(CO) 4 y Fe(CO) 5 en la fase gaseosa en equilibrio con los metales

puros. Operando a 200 atm y a temperatura inferior a 500K prcticamente todo el

CO se transforma a Ni(CO) 4 con un gas que contiene muy poco Fe(CO) 5. Bajando

la presin hasta la presin atmosfrica y subiendo la temperatura a ms de 500K,

los iniciales (semillas) de nquel agitadas mecnicamente y que sirven de cristales

de crecimiento donde se va depositando el nquel en forma de esferas de nquel dealta pureza. En la Fig. 7 se observan las curvas de presin de vapor para varios

carbonilos metlicos. Se observa que la mayor presin la tiene el carbonilo de nquel.

En la Figura 9 se observa un esquema del reactor de descomposicin de Ni(CO) 4

para obtener pellets de nquel puros mediante el sistema de carbonilo.

Fig. 7. Curvas de presin de vapor de carbonilos metlicos de nquel, hierro,

cromo, molibdeno, tungsteno y manganeso en funcin de la temperatura.


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Fig. 8. Reactor de descomposicin de carbonilo de nquel para obtener nquel

metlico (Proceso Mond).


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Tabla 3. Fracciones de carbonilos de nquel y hierro en fase gaseosa en

equilibrio con nquel y hierro, a diferentes temperaturas y presiones

Temperatura K

Presin 300 400 500

(Bar)* Ni(CO) 4 Fe(CO) 5 Ni(CO) 5 Fe(CO) 5 Ni(CO) 4 Fe(CO) 5

1 81.6 25.2 0.05 4 x10 -4 9x10 -6 1x10 -10

10 96.6 84.9 19.7 0.04 0.009 1. 3x10 -4

20 98.0 91.2 42.3 0.59 0.07 2.1 x10 -4

100 99.4 97.5 79.8 37.2 6.9 0.013

200 99.6 98.6 87.7 60.3 24.2 0.204

(*) 1 Bar = 0.987 atm

4.2.2 Proceso Mond de carbonilo aplicado a eje de nquel

(Proceso INCO-IPC)

El proceso Mond del carbonilo se aplica tambin directamente a ejes de alta ley de

nquel-cobre (eje de convertidor con 50% Ni y 25% Cu) o bien a la fase nquel-cobre-metales preciosos que se puede generar por enfriamiento lento del eje y que

despus de moler se separa en forma magntica, (Proceso INCO-IPC).

Este concentrado de Ni-Cu-metales preciosos se procesa a 1600C en un

convertidor rotativo con soplado con lanza similar al de refinacin de acero BOF (ver

Fig. 3) en el que se oxida parcialmente el eje a metal blanco de nquel, el que luego

se enfra y granula. El metal blanco obtenido tiene 80% Ni, 12% Cu, 2% Co, 2% Fe y

3% S y los grnulos metalizados se hacen reaccionar en un reactor de carbonilacin

con CO a 10 atm de presin y 160C.

La fase metlica reacciona con CO producindose carbonilo de nquel, Ni(CO) 4 y

carbonilo de hierro, Fe(CO) 5, que una vez condensados, se pueden separar por

destilacin fraccionada. Del carbonilo de nquel se obtiene nquel metlico por

vaporizacin/descomposicin del Ni(CO) 4 y del residuo de carbonilo de hierro-nquel

se obtiene ferronquel.


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El resido de la carbonilacin del metal blanco contiene cobre, el que se trata en una

planta de lixiviacin a presin y el cobre se recupera electrolticamente.

4.3 Tratamiento hidrometalrgico de concentrados sulfurados nquel

Los procesos hidrometalrgicos para tratar concentrados son de base sulfato y base

cloruro. Por ambas vas se consigue solubilizar el nquel y recuperarlo de la

disolucin.

4.3.1 Procesos de base sulfato

La composicin de los ejes de nquel varan desde 75% Ni y 5% Cu a 40% Ni y 52%

Cu y 20-22% S. Los ejes con hasta 7% Cu se pueden lixiviar con cloruro frrico. Los

ejes con mayores contenidos en Cu se tratan por lixiviacin sulfrica atmosfrica o a

presin y por cloruracin en medio cido. Este proceso est poco aplicado.

4.3.2 Lixiviacin amoniacal a presin

El proceso Sherritt-Gordon desarrollado en Canad permite tratar concentrados, ejes

o ambos. El diagrama de procesos se observa en la Fig. 9. Las condiciones de

lixiviacin son: 85C, 8-10 atm de presin en solucin de sulfato de amonio. En

estas condiciones se solubilizan el nquel, cobalto y cobre en forma de complejos

amoniacales y tiosales amoniacales. El hierro queda insoluble en forma de Fe 2O3

(hematita). Las reacciones son:

SO+)NH(Ni=NH6+O2+NiS -2 .)aq(4+2

.)aq(6332)s( (13)

SO4+NH8+OFe2=OH4+NH8+O9+FeS4 -2 .)aq(4+

.)aq(4)s(32232)s( (14)


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H2+Ni=H+Ni + .)aq()s(22+

.)aq( (15)

En estas condiciones precipita el 80-90% del nquel lo que evita se contamine concobalto. El resto de ambos metales se precipita con H 2S. Una vez redisueltos con

cido sulfrico los sulfuros precipitados, se reprecipita el nquel en medio amoniacal

como NH 4NiSO 4 que se filtra y recircula. El resto del nquel se precipita con polvo de

cobalto. El cobalto residual se precipita en una autoclave con hidrgeno a alta

presin. Tambin se puede extraer el cobalto con solventes orgnicos y precipitarlo

una vez extrado.

5.0 OBTENCION DE NIQUEL DE LATERITAS

Las lateritas de nquel que son una importante presente de produccin de nquel

tienen contenidos de 1 a 1.5% Ni en forma de silicatos hidratados de frmula general

H2(Ni, Mg) SiO 4nH2O. Las lateritas pueden contener alto magnesio (2 a 8%) y 10 a

15% SiO 2. Dependiendo del contenido de magnesio, se tratan por diferentes

procesos. Prcticamente todas las lateritas tienen adems cobalto, algunas llegandoa una razn Ni/Co de 10/1. El cobalto tiene alto precio (US$8-10/lb), por lo que

siempre se recupera.

5.1 Lateritas altas en magnesio (Proceso Caron)

Lateritas altas en magnesio (>6% Mg) se pueden tratar mediante el Proceso Caron

desarrollado en Cuba en la dcada del '40 por la empresa Nicaro, el que se aplica

an con algunas modificaciones menores. El mineral con 1.4% Ni, 8% Mg y 14%

SiO 2 se muele a 90% -200 mallas y se efecta luego una tostacin reductora a 740-

750C con gas de reforming (CO-H 2) para descomponer las lateritas y reducir el

nquel a nquel metlico, que es soluble en solucin amoniacal.

La etapa de tostacin es crtica en el proceso ya que es necesario mantener la

temperatura bajo 760C y una atmsfera altamente reductora para evitar un


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El mineral con 1.35% Ni, 1.66% Mg y 3.7% SiO 2 se reduce en un horno rotativo a

1300-1350C con CO-H 2 (craking de gas natural). El nquel reducido es una aleacin

de ferronquel y se enfra rpidamente en atmsfera neutra despus de descargar del

horno de reduccin para evitar su reoxidacin (Fig. 10).

La calcina enfriada se lixivia con una solucin de hidrxido de amonio de 6.5%

amoniaco y carbonato de amonio a 20% slido a 25-30C en un sistema de

estanques agitados en serie y aireados, donde el nquel y hierro se solubilizan como

complejos amoniacales. El Fe +2 se oxida posteriormente con aire para llevarlo a Fe +3

y precipitarlo como un gel de Fe(OH) 3:

OH+CO3+Fe+)NH(Ni=CO3+OHNH2+)Ni,Fe( 2=3

2+.)aq(232.)aq(4)s(

3-

222+

.)aq( )OH(Fe4=OH8+OH2+O+Fe4

La descarga del ltimo estanque de lixiviacin se espesa y la descarga del underflow

se lava en contracorriente en espesadores. El lquido concentrado, que contiene 12

gr/lt Ni como complejo amoniacal y el rebalse del primer espesador, van al circuito de

recuperacin de nquel.

La solucin amoniacal de nquel se lleva a una columna de precipitacin vertical de

15 m. de altura y 2 de dimetro provista de platos superpuestos de burbujeo donde

se pasa vapor saturado a 80C en contracorriente el cual descompone el complejo

amoniacal de nquel, precipitando partculas de nquel muy finas y arrastrando el

amoniaco gaseoso el que va a recuperacin. El polvo de nquel se lixivia luego con

cido sulfrico a 150C y 2-3 atm de presin por 1 a 2 hrs., empleando reactoresagitados revestidos de refractarios anticido. La disolucin del nquel es de un 95%.

Tambin se disuelve cobalto, si lo hubiera.


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Fig. 10. El proceso Moa Bay para lateritas bajas en magnesio.

La solucin de lixiviacin se enfra, espesa y filtra y luego neutraliza con caliza

(carbonato de calcio de desechos coralferos). La solucin se vuelve a filtrar y luego

precipita el nquel con H 2S a 120C y una presin de 1.2 atm. para obtener

finalmente un precipitado de NiS-CoS que puede fundirse, tostarse o redisolverse

separadamente para su recuperacin final.


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capitulo 10 - metalurgia extractiva del niquel

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