Metodo hidrometalúrgico para la recuperación de zinc en medio sulfúrico a partir de concentrados...

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Metodo hidrometalrgico para la recuperacin de zinc en medio sulfrico a partir de concentrados de zinc sulfuradosWO 2012140284 A1RESUMENEl concentrado de zinc es sometido a las siguientes etapas: a. Tostacion de al menos una parte del concentrado de zinc. b. Lixiviacion neutra donde se disuelve el oxido de zinc. c. Lixiviacion cida donde se lixivian las ferritas de zinc. d. Reduccion del Fe+++contenido en la solucion a Fe++mediante la adicion de concentrado de zinc. e. Neutralizacion de la acidez de la solucion con calcine. h. Oxidacion de hierro y precipitacion de jarosita, libre de slidos contaminantes, por medio de la inyeccion de oxgeno o aire enriquecido con oxgeno y la adicion de un alcali una sal alcalina. Adicionalmente, tras la etapa de neutralizacion (e), puede llevar una etapa (f) de relixiviacion del residuo para la precipitacion del arsenico e impurezas afines, y una etapa (g) de cementacion de Cu, y tras la etapa (c) una etapa (i) de reduccion de hierro y lixiviacion directa.RECLAMACIONES(El texto procesado por OCR puede contener errores)vindicaciones1 . Mtodo hidrometalrgico para la recuperacin de zinc en medio sulfrico a partir de concentrados de zinc sulfurados caracterizado porque el concentrado de zinc es sometido a las siguientes etapas a. Tostacin de al menos una parte del concentrado de zinc b. Lixiviacin neutra donde se disuelve el xido de zinc c. Lixiviacin cida donde se lixivian las ferritas de zinc por medio de cido sulfrico en forma de electrolito agotado y cido sulfrico concentrado, generando un residuo donde se concentran el plomo, la plata y el oro contenidos en los concentrados y una solucin rica en zinc y hierro d. Reduccin del Fe+++contenido en la solucin resultante de la etapa (c) a Fe++mediante la adicin de concentrado de zinc, e. Neutralizacin de la acidez en la solucin resultante de la etapa (d) con calcine h. Oxidacin de hierro y precipitacin de jarosita de la solucin resultante de la etapa (e), libre de slidos contaminantes, por medio de la inyeccin de oxgeno o aire enriquecido con oxgeno y la adicin de un lcali una sal alcalina.2. El mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado por comprender una etapa (f) de lixiviacin del residuo de la etapa de neutralizacin (e) con electrolito agotado a la temperatura de la reaccin, reduccin del Fe+++a Fe++con concentrado de zinc y precipitacin de arsnico y otras impurezas afines de la solucin.3. El mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado por comprender una etapa (g) de cementacin de Cu de la solucin resultante de la etapa (e) mediante la adicin de polvo de zinc.. El mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado por comprender una etapa (i) de reduccin de hierro y lixiviacin directa, en aquellos procesos donde coexisten los procesos RLE y de lixiviacin directa, donde la solucin procedente de la etapa cida (c) se trata con concentrados de zinc y electrolito agotado al mismo tiempo que se inyecta oxgeno o aire enriquecido con oxgeno a una temperatura no menor que 80C y no mayor que el punto de ebullicin de la solucin manteniendo la acidez suficientemente alta para evitar la precipitacin de jarosita, unindose los slidos no reaccionados al residuo de plomo plata de la lixiviacin cida (c), si bien alternativamente se pueden someter previamente a un proceso de flotacin para separar azufre elemental, mientras que la solucin pasara directamente a la etapa de neutralizacin (e)El mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado porque la solucin resultante de la etapa (c) contiene entre 5 y 25 g/l de Fe+++y entre 10 y 70 g/l de acidez sulfricaEl mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado porque la solucin resultante de la etapa (d) contiene entre 5 y 25 g/l de Fe++y entre 10 y 70 g/l de acidez sulfricaEl mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado porque la solucin resultante de la etapa (e) contiene entre 5 y 25 g/l de Fe++y una acidez entre pH 5.2 y 10 g/lEl mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado porque en la etapa (h) se inyecta oxgeno o aire enriquecido con oxgeno en la cantidad requerida para oxidar el Fe++presente en solucin a Fe+++hasta reducir el contenido de Fe++en solucin por debajo de 2 g/l.9. El mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado porque en la etapa (c) se mantiene la temperatura entre 80C y el punto de ebullicin de la solucin10. El mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado porque en la etapa (h) se mantiene la temperatura entre 80C y el punto de ebullicin de la solucin1 1 . El mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado porque en la etapa (h) la acidez final se mantiene entre pH 2 y 15 g/l12. El mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado porque en la etapa (h) se alimenta la cantidad estequiomtrica de lcali, de acuerdo con la reaccin (9)(9) 3Fe2(SO4)3+ 2MeOH + 10H2O = 2[Fe3(SO4)2(OH)6]Me + 5H2SO4Donde Me puede ser Na+o NH4+.13. El mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado porque en la etapa (h) el lcali utilizado puede ser NaOH o NH3.14. El mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado porque en la etapa (h) se alimenta la cantidad estequiomtrica de una sal alcalina, de acuerdo con la reaccin (10)(10) 3Fe2(SO4)3+ Me2SO4+ 12H2O = 2[Fe3(SO4)2(OH)6]Me + 6H2SO4Donde Me puede ser indistintamente Na+o NH4+.15. El mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado porque en la etapa (h) la sal alcalina utilizada puede ser Na2SO4 NH4SO416. El mtodo de la reivindicacin 1 caracterizado porque todas las etapas (b) a (h) trabajan a presin atmosfrica.DESCRIPCIN(El texto procesado por OCR puede contener errores)METODO HIDROMETALRGICO PARA LA RECUPERACIN DE ZINC EN MEDIO SULFRICO A PARTIR DE CONCENTRADOS DE ZINCSULFURADOSLa presente invencin describe un mtodo hidrometalrgico para la recuperacin de zinc y otros metales valiosos, con alta tasa de extraccin, y la generacin de residuos limpios durante la produccin de zinc electroltico a partir de concentrados de zinc sulfurados. El mtodo es particularmente apropiado para el tratamiento de diferentes tipos de concentrados de zinc y se adapta muy bien a aquellas plantas que utilizan los procesos conocidos como de jarosita, goetita o lixiviacin directa, mejorando los resultados, tanto en lo que se refiere a eficiencia en la recuperacin de metales como a la calidad de los residuos generados.Antecedentes de la Invencin Para la obtencin de zinc metal a partir de sus materias primas, fundamentalmente concentrados de zinc base sulfuro, se utiliza tanto la va pirometalrgica como la hidrometalrgica, si bien la primera est en franco retroceso debido a los altos costes operativos, as como los problemas medioambientales. Los procesos hidrometalrgicos siguen mayoritariamente la lnea RLE (Roasting, Leaching, Electrowinning), si bien existe alguna planta, muy pocas, que evitan la tostacin de los concentrados, bien porque utilizan la lixiviacin directa de concentrados a presin en autoclaves, o bien mediante lixiviacin directa a presin atmosfrica. Hasta mediados de la dcada de los aos 60, las plantas de zinc electroltico utilizaban en el rea de lixiviacin una etapa de lixiviacin neutra y una cida dbil. De esta manera conseguan extraer el zinc contenido como xido en la calcine, producto resultante de la tostacin, mientras que el zinc combinado con el hierro en forma de ferritas de zinc no era lixiviado. Con este procedimiento se conseguan recuperaciones de zinc entre 85 y 90%, quedando un residuo en el que se concentraban las ferritas de zinc, con un contenido en zinc de 17-20%.A partir de 1965 comenz la utilizacin a nivel industrial del denominado proceso jarosita tal como se describe en los documentos ES 34601 , ES 385575, y NO 108047 que supuso un paso muy importante al conseguir aumentar la recuperacin de zinc por encima del 90%. El proceso contempla, adems de la lixiviacin neutra, dos o ms etapas de lixiviacin cida donde se produce la solubilizacin del zinc y del hierro contenidos en las ferritas de zinc, en forma de sulfato de zinc (SO Zn) y sulfato frrico ((SO4)sFe2), al mismo tiempo que se puede separar un residuo conteniendo el plomo y la plata contenidos en la calcine. Posteriormente esta solucin conteniendo el Fe+++en forma de sulfato y una acidez residual necesaria para mantener el Fe+++en solucin, se trata en presencia de un catin tal como Na+, K+, 1/2Pb++, NH+o H3O+con calcine bajo unas determinadas condiciones para bajar la acidez y as precipitar el hierro en forma de jarosita, un sulfato bsico con la frmula Me(SO4)2Fe3(OH)6, donde Me puede ser uno de los cationes antes mencionados. Posteriormente, la incorporacin de una etapa de lavado cido de la jarosita, permiti alcanzar valores de recuperacin de hasta 97%. Este proceso es eficiente y su coste operacional resulta muy competitivo.Una variante del proceso jarosita es el denominado conversin process descrito en el documento CA 1094819, que se diferencia del anterior en que tanto la lixiviacin de ferritas como la precipitacin de hierro como jarosita tienen lugar de forma simultnea sin que sea posible separar en este caso el residuo de plomo-plata, obteniendo al final un residuo nico que contiene todo el hierro en forma de jarosita as como el plomo, plata y slice contenidos en la calcine.Otro proceso desarrollado un poco ms tarde que el de la jarosita es el denominado proceso goetita descrito en el documento CA 873262. Este proceso consta, lo mismo que en el caso del proceso jarosita, de una etapa de lixiviacin neutra y dos o ms etapas de lixiviacin cida que trabajan en contracorriente, y donde se lixivian las ferritas al mismo tiempo que se puede separar un residuo de plomo-plata. La solucin resultante de la lixiviacin cida se trata con concentrado de zinc para reducir el hierro frrico (Fe+++) a hierro ferroso (Fe++). Posteriormente hay una etapa de pre- neutralizacin, donde se neutraliza una parte de la acidez existente con calcine y, posteriormente una etapa de precipitacin del hierro en forma de goetita (FeO(OH)), utilizando tambin calcine para neutralizar la acidez generada en la formacin de goetita y oxgeno para oxidar el Fe++a Fe+++. Este proceso produce un residuo algo ms rico en hierro, entre 30 y 40%, mientras que en el caso de la jarosita, el residuo suele contener entre 28 y 32% de hierro. Sin embargo la recuperacin de zinc mediante este proceso es menor que en el caso de la jarosita, pues, mientras que en el caso de la jarosita el residuo final contiene normalmente un 3-4% de zinc, en el caso de la goetita, el residuo final contiene hasta un 8-10% de zinc.Una variante del proceso goetita es el de la paragoetita que resulta similar al anterior.Hoy en da existe un cierto nmero de plantas de zinc electroltico que combinan el proceso tradicional (RLE) con la lixiviacin directa de concentrados. Lo normal en estas plantas es obtener un residuo final que contiene tanto el hierro (en la mayor parte de los casos en forma de jarosita) como el plomo, plata y slice contenidos en las materias primas tratadas.Los inconvenientes principales de estos procesos se pueden resumir a continuacin: La recuperacin de zinc, siendo aceptable, no pasa, en el mejor de los casos, del 97%, mientras que en la mayor parte de las plantas utilizando estos procesos la recuperacin global oscila entre el 94 y el 96,5%. El porcentaje de plomo y plata que se recupera con el residuo de plomo-plata no sobrepasa por lo general el 60-70% del total de estos metales contenido en la calcine en el mejor de los casos; es frecuente que en estas plantas la recuperacin de estos metales sea del orden del 50%. El resto se pierde junto con el residuo de hierro. La recuperacin de cobre no sobrepasa el 80%, ya que el residuo de hierro contiene cantidades apreciables de este metal. El contenido de impurezas que acompaan al residuo de hierro, jarosita, goetita o paragoetita (las ya mencionadas zinc y plomo, as como tambin arsnico y/o cobre en el caso de tratar concentrados de zinc con contenidos apreciables de estos elementos) hacen que el residuo no pueda ser utilizado para ningn otro proceso, por lo que tiene que ser almacenado en depsitos de seguridad, constituyendo un pasivo medioambiental importante. En el caso de la jarosita, la normativa medioambiental no permite su almacenamiento tal como se genera en el proceso de fabricacin de zinc, por lo que tiene que ser previamente inertizado a base de mezclarlo con cal y cemento (proceso jarofix), antes de poder ser almacenado en depsitos de seguridad. Hoy en da existen ya ciertos pases que prohiben el almacenamiento de este tipo de residuos (Pases Bajos, Japn, Australia), mientras que otro grupo de pases permiten almacenarlos en los depsitos existentes pero ya no permiten la construccin de nuevos depsitos de almacenamiento (Francia, Blgica, Alemania). Esta situacin se est volviendo ms restrictiva a medida que crece la presin medioambiental, exigiendo tecnologas ms limpias y eficientes para la produccin de zinc electroltico.Como consecuencia de lo anteriormente descrito cualquier nueva tecnologa que pretenda ser aplicada en este campo debera de cumplir con los requisitos de conseguir, con un coste competitivo, la mxima recuperacin de metales y de generar residuos medioambientalmente aceptables, que puedan ser utilizados favorablemente en otros procesos industriales sin necesidad de requerir un almacenamiento permanente, algo que como ya hemos comentado, no se permite en ciertos pases y es de esperar que esta prohibicin se transmita a ms pases en un futuro no muy lejano. En este sentido, durante los ltimos 30 aos se llevaron a cabo intensos trabajos de investigacin en el mundo del zinc para buscar un proceso que evite el almacenamiento de residuos de hierro mediante un proceso fcil de manejar, econmicamente competitivo y que tenga un alto rendimiento de recuperacin de metales, sin que hasta ahora se hubiese encontrado una solucin satisfactoria. Uno de los mltiples ejemplos que se pueden citar de estos trabajos se describe en el documento US 4305914 que trata de conseguir un precipitado de jarosita con bajo contenido de metales no frreos que permita transformar posteriormente dicha jarosita en un producto comercializable. Prueba del escaso xito alcanzado es que hoy en da no se utiliza ninguno de estos procesos que trataban de mejorar la calidad del residuo de hierro y el mismo contina almacenndose en depsitos de seguridad, con la excepcin de una planta que genera hematita y aquellas que utilizan procesos pirometalrgicos para el tratamiento de los residuos.En consecuencia, es un objetivo de la presente invencin el disponer de un mtodo hidrometalrgico para la recuperacin de zinc en medio sulfrico a partir de concentrados de zinc sulfurados que permita conseguir altas tasas de recuperacin de metales. Es otro objetivo de la presente invencin el disponer de un mtodo hidrometalrgico para la recuperacin de zinc en medio sulfrico a partir de concentrados de zinc sulfurados en el que se obtenga un residuo de hierro medioambientalmente aceptable que pueda ser utilizado en otros procesos industriales, evitando su almacenamiento en depsitos de seguridad. Descripcin de la Invencin La presente invencin cumple con los requisitos antes mencionados para una nueva tecnologa que pretenda desplazar a las existentes: coste competitivo, alta tasa de recuperacin de metales y generacin de residuos limpios, capaces de ser reutilizados en otros procesos industriales.El proceso se basa en que primeramente en la solucin resultante de la lixiviacin cida se reduce el Fe+++a Fe++para posteriormente volver a oxidarlo a Fe+++antes de ser precipitado como jarosita. Esto permite neutralizar la acidez que acompaa al Fe en la solucin antes de entrar en la etapa de jarosita separando los slidos generados durante la neutralizacin para ser reciclados a la etapa de lixiviacin cida, y por otra parte en la propia etapa de oxidacin de hierro y precipitacin de jarosita se aporta un elemento neutralizante, el oxgeno, que al oxidar Fe++a Fe+++consume la cantidad suficiente del cido generado durante la precipitacin de jarosita para permitir que dicha etapa de jarosita trabaje bajo condiciones de acidez aceptables, tal como se demuestra ms adelante.En la presente invencin se describe un mtodo hidrometalrgico para la recuperacin de zinc en medio sulfrico a partir de concentrados de zinc sulfurados que, en su caso ms general, comprende las siguientes etapas: a. Tostacin, donde se transforman los sulfuras en xidos b. Lixiviacin neutra donde se disuelve el xido de zinc (calcine) con cido sulfrico en forma de electrolito agotado para obtener una solucin de sulfato de zinc que se enva a la etapa de purificacin c. Lixiviacin cida donde se lixivian las ferritas de zinc por medio de cido sulfrico en forma de electrolito agotado y cido sulfrico concentrado, generando un residuo donde se concentran el plomo, la plata y el oro contenidos en los concentrados y una solucin rica en sulfato de zinc y sulfato frrico d. Reduccin del Fe contenido en la solucin resultante de la etapa (c) a Fe++mediante la adicin de concentrado de zinc, a una temperatura entre 80C y el punto de ebullicin de la solucin, donde el residuo conteniendo el azufre elemental formado segn la reaccin (5) y el sulfuro de zinc no reaccionado se reciclan al horno de tostacin, mientras que la solucin conteniendo principalmente sulfato de zinc y sulfato ferroso pasa a la etapa (e) e. Neutralizacin de la acidez en la solucin resultante de la etapa de reduccin de Fe+++a Fe++con calcine f. Relixiviacin del residuo de la Neutralizacin (e) con electrolito agotado a la temperatura de la reaccin manteniendo una acidez entre 4 y 10 g/l, reduccin del Fe+++a Fe++con concentrado de zinc y precipitacin de arsnico y otras impurezas afines de la solucin. g. Cementacin de Cu de la solucin resultante de la etapa (e) mediante la adicin de polvo de zinc h. Oxidacin de hierro y precipitacin de jarosita de la solucin libre de slidos contaminantes resultante de la etapa (g) por medio de la inyeccin de oxgeno o aire enriquecido con oxgeno y la adicin de un lcali una sal alcalinai. Reduccin de hierro y lixiviacin directa, en aquellos procesos donde coexisten los procesos RLE y de lixiviacin directa, donde la solucin procedente de la etapa cida (c) se trata con concentrados de zinc y electrolito agotado al mismo tiempo que se inyecta oxgeno o aire enriquecido con oxgeno a una temperatura no menor que 80C y no mayor que el punto de ebullicin de la solucin manteniendo la acidez suficientemente alta para evitar la precipitacin de jarosita. Los slidos no reaccionados se unen al residuo de plomo plata de la lixiviacin cida, si bien alternativamente se pueden someter previamente a un proceso de flotacin para separar azufre elemental, mientras que la solucin pasara directamente a la etapa de neutralizacin (e). Esta etapa se puede aplicar igualmente tanto a aquellos procesos que utilizan autoclaves a presin como a los que trabajan a presin atmosfrica para la lixiviacin directa de una parte de los concentrados Las etapas (f) y (g) solo para concentrados con elevados contenidos de arsnico y cobre. La etapa (i) solo cuando se combina el proceso RLE con lixiviacin directaDado que en la presente invencin el hierro se elimina en forma de jarosita, en principio parece un contrasentido la ruta seguida, pero sorprendentemente es precisamente esta ruta la que nos permite lograr el objetivo final de generar un residuo de jarosita libre de impurezas apto para su utilizacin posterior, al mismo tiempo que logra una alta tasa de recuperacin de la gran mayora de metales valiosos que acompaan al zinc en sus concentrados.En efecto, la solucin resultante de las etapas cidas, conteniendo la mayor parte del hierro en forma frrica (normalmente entre 5 y 25 g/l de Fe total, del que solamente 1 -2 g/l estn como Fe++y el resto como Fe+++), as como una cierta acidez (entre 10 y 70 g/l) necesaria para mantener el Fe+++en solucin, se trata inicialmente con concentrado de zinc para transformar el Fe+++en Fe++. En una etapa posterior se neutraliza la acidez con calcine y a continuacin se cementa el cobre con polvo de zinc, obteniendo una solucin neutra y libre de slidos contaminantes que contiene fundamentalmente sulfato de zinc y sulfato ferroso. Finalmente tiene lugar de forma simultanea la oxidacin del Fe++a Fe+++y precipitacin de jarosita mediante la inyeccin de oxgeno y la adicin de la cantidad de lcali (NaOH, Na2Co3, NH3) necesaria para la formacin de jarosita en funcin de la cantidad de hierro precipitado. El funcionamiento correcto de la etapa (h) solo es posible por la existencia de las etapas (d) y (e) previas. El nuevo proceso que aqu se presenta da una solucin satisfactoria a todos los problemas antes mencionados, logrando los siguientes objetivos: Se consiguen unas altas tasas de recuperacin de zinc, plomo, plata y oro superiores al 99% para cada uno de estos metales, lo que nunca se haba conseguido con ninguno de los procesos hasta ahora existentes. La recuperacin de cobre resulta ser superior al El coste operacional compite favorablemente con el proceso jarosita, el de ms bajo coste hasta este momento. Las plantas de zinc existentes pueden adaptarse muy fcilmente y en un periodo corto de tiempo para utilizar este nuevo proceso. Debido a las altas tasas de recuperacin de los metales valiosos presentes y al elevado precio actual de las materias primas, sera incluso posible tratar algunos de los depsitos de almacenamiento existentes de estos residuos obteniendo algn beneficio econmico, al mismo tiempo que se remedia un pasivo medioambiental consecuencia de pasadas prcticas industriales. Finalmente, y lo que resulta ms importante, se genera un residuo de jarosita limpia, libre de cualquier impureza que pudiera impedir su utilizacin en otros procesos industriales como por ejemplo la fabricacin de cemento, donde existe suficiente capacidad para poder tratar la jarosita generada en las plantas de zinc. De esta manera se suprime un pasivo medioambiental que hasta ahora supone el mayor lastre de los procesos hidrometalrgicos habitualmente utilizados en la produccin de zinc electroltico.Breve descripcin de los dibujos La figura 1 muestra un diagrama de flujo del proceso objeto de la invencin.La figura 2 muestra un diagrama de flujo del proceso objeto de la invencin cuando los concentrados de zinc tienen contenidos bajos de cobre. La figura 3 muestra un diagrama de flujo del proceso objeto de la invencin cuando los concentrados de zinc tienen contenidos bajos de cobre y arsnico.Descripcin detallada de una realizacin preferida En el caso mas general, para concentrados con alto contenido en arsnico y cobre, el mtodo hidrometalrgico de la invencin comprende las siguientes etapas. Ver figura 1 . a) Tostacin del concentrado de zinc sulfurado para la obtencin de concentrado de zinc tostado (calcine) y anhdrido sulfuroso, el cual se transforma posteriormente en cido sulfrico. Las principales reacciones que tienen lugar en el horno de tostacin son:(1 ) 2ZnS + 3O2= 2ZnO + 2SO2(2) ZnO + Fe2O3= ZnFe2O4b) Lixiviacin neutra, donde la calcine se lixivia con cido sulfrico, concretamente el electrolito agotado que retorna de las celdas de electrlisis. En esta etapa se lixivia el xido de zinc contenido en la calcine con electrolito agotado, formando una solucin de sulfato de zinc que pasa a la etapa de purificacin, mientras que las ferritas de zinc (Fe2O3.ZnO) insolubles generadas en la etapa de tostacin permanecen en los lodos y pasan a la siguiente etapa. La principal reaccin en esta etapa es:(3) ZnO + H2SO4= ZnSO4+ H2Oc) Lixiviacin cida, que consta de una o varias etapas trabajando en contracorriente, donde se procede a la lixiviacin de las ferritas de zinc a presin atmosfrica con electrolito agotado y cido sulfrico en condiciones de temperatura entre 80C y el punto de ebullicin, y manteniendo una acidez entre 10 y 140 g/l. En esta etapa(s) se genera un residuo donde se concentran todo el plomo, plata y oro contenidos en la calcine, que puede ser utilizado para la recuperacin de estos metales. La solucin resultante, conteniendo 10-70 g/l de acidez y 5-25 g/l Fe+++, pasa a la etapa siguiente. La principal reaccin que tiene lugar en esta etapa es:Fe2O3.ZnO + 4H2SO4= ZnSO4+ Fe2(SO4)3+ 4H2Od) Reduccin de hierro, donde tiene lugar la reduccin del in frrico a in ferroso, mediante tratamiento a presin atmosfrica de la solucin procedente de la etapa anterior (c) con concentrado de zinc a temperaturas comprendidas entre 80C y el punto de ebullicin de la solucin. La principal reaccin en esta etapa es:(5) Fe2(SO4)3+ ZnS = 2FeSO4+ ZnSO4+ SEn esta etapa la acidez permanece prcticamente igual, pues en la reaccin (5) no se consume cido.El residuo resultante de esta etapa (d), conteniendo el azufre elemental formado segn la reaccin (5) y el exceso de ZnS no reaccionado puede ser reciclado al horno de tostacin, mientras que la solucin, conteniendo principalmente ZnSO , FeSO y H2SO adems de una pequea cantidad de Fe2(SO4)3(entre 0.5 y 1 g/l de Fe+++), pasa a la etapa siguiente. e) Neutralizacin, donde la solucin cida procedente de la etapa anterior se neutraliza con calcine segn la reaccin (3), manteniendo al final de la misma una acidez entre 10 g/l y pH 5.2 a la temperatura propia de la reaccin.Las principales reacciones que tienen lugar en esta etapa son:(3) H2SO4+ ZnO = ZnSO4+ H2O(6) Fe2(SO4)3+ 6H2O = 2Fe(OH)3+ 3H2SO4La mayor parte del hierro en solucin, en forma de Fe++producido en la etapa (d) segn la reaccin (5), no precipita y se mantiene en solucin, mientras que el hierro presente como Fe+++precipita como hidrxido frrico segn la reaccin (6).De esta manera, al neutralizar con calcine en esta etapa la acidez presente en la solucin que viene de las etapas (c) y (d), se evita el uso de calcine en la etapa (h) de oxidacin de hierro y precipitacin de jarosita.El residuo de esta etapa se retorna a la lixiviacin cida (c) cuando se tratan concentrados con bajos contenidos de arsnico que no influyen de forma significativa en la composicin final de la jarosita, o bien a la siguiente etapa (f) cuando los concentrados tienen contenidos de arsnico que puedan afectar a la calidad de la jarosita generada. En este ltimo caso, se puede dividir la etapa de neutralizacin en dos fases: en una primera fase se neutraliza parcialmente la acidez contenida en la solucin proveniente de la etapa (d) hasta un rango de 5-15 g/l; a continuacin se separa el slido que retorna a la etapa de lixiviacin cida (c), mientras que la solucin resultante se neutraliza de nuevo con calcine hasta alcanzar un pH entre 3.8 y 5.2. El slido se enva a la etapa (f) de separacin de arsnico, mientras que la solucin se enva bien directamente a la etapa (h) de jarosita o bien a la etapa (g) en caso que sea preciso separar cobre de la solucin para evitar la contaminacin del residuo final de jarosita. f) Separacin de arsnico, cuando se tratan concentrados con alto contenido de As, el residuo de la etapa (e) se trata con electrolito agotado a baja acidez (4-10 g/l) y baja temperatura (30-70C) y en la solucin resultante se reduce el Fe+++a Fe++con concentrado de zinc para posteriormente, despus de separar los slidos no reaccionados, precipitar arsnico y otras impurezas afines, por ejemplo con Ca(OH)2, CaCO3, NaSH. En el contexto de este documento se consideraran como impurezas afines aquellas que presentan un comportamiento qumico similar al del arsnico, como por ejemplo antimonio y germanio que se disuelven y precipitan bajo condiciones de pH similares. El residuo de la lixiviacin retorna a la etapa (c) y el de la reduccin de hierro a la etapa (d), mientras que la solucin, despus de la precipitacin de arsnico, se enva a la etapa (h). El precipitado de As, conteniendo As y Cu como elementos de valor, puede ser enviado a una fundicin de cobre para su procesamiento posterior. g) Cementacin de cobre con polvo de zinc, solo cuando se tratan concentrados con altos contenidos en cobre. Para ello se trata la solucin procedente de la etapa (e) con polvo de zinc para cementar el cobre en forma de cemento metlico de acuerdo con la siguiente reaccin:(7) CuSO4+ Zn = Cu0+ ZnSO4La reaccin (7) tiene lugar por defecto, de forma que siempre queda una cierta presencia de cobre en solucin (del orden de 100-200 mg/l), que resulte suficiente para favorecer la reaccin de oxidacin(8) en la siguiente etapa (h) sin que por ello se contamine significativamente el residuo final de jarosita. El residuo de cementos metlicos se enva a la etapa de tratamiento de cementos de purificacin, donde tiene lugar la recuperacin de cobre. La solucin, libre de slidos contaminantes, pasa a la etapa siguiente (h). Oxidacin de hierro y precipitacin de jarosita, donde tienen lugar simultneamente la oxidacin de Fe++a Fe+++y la precipitacin de jarosita. Para ello, la solucin neutralizada y libre de slidos procedente de la etapa (e) (f) se trata a presin atmosfrica y a una temperatura entre 80C y el punto de ebullicin de la solucin, inyectando oxgeno o aire enriquecido con oxgeno (el necesario para facilitar la oxidacin del Fe++a Fe+++y aadiendo un lcali (NaOH, Na2CO3 NH3) en la proporcin requerida para la formacin de jarosita de acuerdo con la estequiometra de la reaccin (9), manteniendo una acidez entre pH 2 y 15 g/l. De esta manera tiene lugar de forma simultnea la oxidacin de Fe++a Fe+++y la precipitacin de Fe+++como jarosita, de acuerdo con las siguientes reacciones:(8) 4FeSO4+ O2+ 2H2SO4= 2Fe2(SO4)3+ 2H2O(9) 3Fe2(SO4)3+ 2MeOH + 10H2O = 2[Fe3(SO4)2(OH)6]Me + 5H2SO4Donde Me puede ser Na+o NH4+.De acuerdo con estas reacciones, por cada 1 g/l de Fe+++precipitado como jarosita se generan 1 ,46 g/l de cido sulfrico, de los que a su vez se consumen 0,88 g/l por cada g/l de Fe++que se oxida a Fe+++. El balance resultante por tanto es que por cada g/l de Fe++oxidado a Fe+++y precipitado como jarosita, la acidez de la solucin se incrementa en 0,58 g/l. De acuerdo con esto, una solucin conteniendo 5 g/l de Fe++a la entrada de esta etapa tendra como mximo 3 g/l al final de esta etapa, mientras que, en caso de tener 25 g/l de Fe++a la entrada, la solucin final resultante tendra como mximo 15 g/l de acidez (esto en caso que precipitase todo el Fe+++, aunque es conocido que con esta acidez permanecen en solucin al menos 1 ,5 - 2,0 g/l de Fe+++, por lo que la acidez final estar realmente entre 12 y 13 g/l), condiciones ambas favorables para lograr una precipitacin eficiente de jarosita.Si en lugar de utilizar un lcali como los ya mencionados, se utiliza una sal de sodio o amonio (Na2SO4 (NH4)2SO4) para aportar el catin necesario para la formacin de jarosita, entonces la reaccin (9) sera sustituida por la siguiente:(10) 3Fe2(SO4)3+ Me2SO4+ 12H2O = 2[Fe3(SO4)2(OH)6]Me + 6H2SO4Donde Me puede ser indistintamente Na+o NH4+. En este caso, segn la reaccin (10) por cada g/l de Fe se generan1 ,76 g/l de cido sulfrico, mientras que segn la reaccin (8) se consumen 0,88 g/l por cada g/l de Fe++que se oxida a Fe+++. El balance resultante por tanto es que por cada g/l de Fe++oxidado a Fe+++y precipitado como jarosita, la acidez de la solucin se incrementa en 0,88 g/l. De acuerdo con esto, una solucin conteniendo 5 g/l de Fe++a la entrada de esta etapa tendra como mximo 5 g/l al final de esta etapa, mientras que, en caso de tener 20 g/l de Fe++a la entrada, la solucin final resultante tendra como mximo 18 g/l de acidez (esto en caso que precipitase todo el Fe+++, aunque es conocido que con esta acidez permanecen en solucin al menos 2,0 - 3,0 g/l de Fe+++, por lo que la acidez final estar realmente entre 13 y 15 g/l), condiciones ambas favorables para lograr una precipitacin de jarosita eficiente. Para concentraciones de Fe+++en la solucin de entrada superiores a 20 g/l se necesitara el aporte de un agente neutralizante adicional no contaminante, como podra ser el caso del BZS en caso de generarse este producto en la planta. Es evidente que con la utilizacin de un lcali, que dispone de poder neutralizante por si mismo, se ampla el rango de contenidos de hierro en la solucin de entrada, permitiendo el manejo de soluciones conteniendo hasta 25 g/l de Fe+++sin ningn problema.Cabe destacar que como consecuencia de la utilizacin de este procedimiento tal como se ha descrito, se consigue generar una jarosita limpia, cuyo contenido lmite de impurezas se indica a continuacin:Zn < 0.10% Pb < 0.05% As < 0.10%Cu < 0.10%De esta manera, esta invencin se diferencia de cualquier otra que genere un residuo de jarosita, ya que con la presente invencin no se precisa de ningn agente neutralizante externo que contenga elementos contaminantes (como sera el caso de la calcine), al mismo tiempo que la precipitacin tiene lugar partiendo de una solucin limpia, exenta de slidos que pudieran contaminar el residuo final de jarosita. De la misma manera, al evitar el uso de calcine en esta etapa se reducen significativamente las prdidas de metales valiosos (Zn, Pb, Ag y Au) por lo que aumenta su recuperacin hasta los niveles ya mencionados, por encima del 99% en el caso del zinc y del 100% para el plomo, plata y oro en el conjunto de etapas de lixiviacin. Dado que tanto el oxgeno como el lcali aadido (en este caso NaOH, aunque tambin podra ser Na2CO3 o NH3) no son productos contaminantes, sino componentes que se incorporan a la propia jarosita, resulta evidente que el residuo final de jarosita es un producto limpio y, como tal, puede ser utilizado en otros procesos industriales, como por ejemplo en la fabricacin de cemento. Esto hace que la presente invencin se diferencie de los actuales procesos utilizados de jarosita, goetita, paragoetita o lixiviacin directa, que generan residuos de Fe contaminados con otros metales (zinc y plomo fundamentalmente, y cobre y/o arsnico en ocasiones) que impiden su utilizacin ulterior obligando a un almacenamiento que cada ao que pasa encuentra ms dificultades para obtener los permisos pertinentes o simplemente no se pueden obtener.Por otra parte, al evitar el uso de calcine en la etapa de precipitacin de jarosita, se consigue aumentar la recuperacin de zinc, plomo, plata y oro por encima del 99% en las etapas de lixiviacin.En algunos casos, en plantas donde se genera sulfato bsico de zinc (BZS) mediante la precipitacin de zinc con cal en soluciones diluidas de sulfato de zinc, bien para realizar una purga (bleeding) de magnesio del circuito o simplemente para controlar el balance de agua del mismo, se puede incorporar dicho BZS a la etapa de oxidacin de hierro y precipitacin de jarosita, dado que el zinc contenido en el slido se lixivia de forma inmediata, mientras que el residuo de yeso que se incorporara a la jarosita, no constituye una impureza en caso de utilizar este producto final en la fabricacin de cemento. El residuo de jarosita obtenido constituye un producto limpio que puede ser separado y reutilizado para otros procesos industriales. La solucin resultante de esta etapa, de donde se ha precipitado la mayor parte del hierro, retorna a la lixiviacin neutra (b).Las etapas (a), (b) y (c) son comunes a la gran mayora de procesos industriales (jarosita, goetita, paragoetita). Las etapas (d) y (e) se utilizan en el proceso goetita pero no en el proceso jarosita. La etapa (f) es nueva y se utiliza nicamente cuando se tratan concentrados con contenidos elevados de arsnico. La etapa (g) es tambin nueva pero solo se diferencia de una etapa normal de purificacin en su ubicacin dentro del proceso general. Ver las figuras 2 y 3 para apreciar la marcha del proceso cuando se suprimen estas etapas. La etapa (h) es novedosa y su novedad se fundamenta en el hecho de que la solucin que entra en esta etapa es una solucin de sulfato de zinc y sulfato ferroso neutra y libre de slidos que pudieran contaminar el precipitado final de jarosita; asimismo tambin se fundamenta en el hecho de que los reactivos que se aaden a esta etapa (oxgeno aire enriquecido con oxgeno y un lcali o sal alcalina) son estrictamente los necesarios para que tengan lugar las reacciones (8) y (9).Como una gran parte de la acidez generada por la precipitacin de jarosita segn la reaccin (9), un 60%, se consume en el proceso de oxidacin de Fe++a Fe+++segn la reaccin (8), esto permite que la acidez final se mantenga entre pH 1 .5 y 13 g/l, valores que resultan totalmente compatibles con las condiciones necesarias para la precipitacin eficiente de jarosita, siempre que el contenido de hierro en solucin de la solucin proveniente de la etapa (e) se mantenga en el rango entre 5 y 25 g/l. Lo habitual en cualquier planta de zinc electroltico que utilice los procesos de jarosita o goetita es tener contenidos de Fe en la solucin que proviene de la etapa cida entre 15 y 25 g/l. Contenidos superiores a 25 g/l de hierro en la solucin de entrada a la etapa (h) pueden tolerarse cuando se dispone de BZS como agente neutralizante adicional.No obstante hay que hacer notar que la etapa (h) no podra funcionar de esta forma sin la existencia de las etapas (d) y (e). En efecto, durante la lixiviacin cida (c), la mayor parte del hierro que se ha disuelto como consecuencia de la lixiviacin de las ferritas de zinc se encuentra en forma de Fe+++. Para mantener este hierro frrico en solucin es preciso mantener una cierta acidez en la solucin que normalmente, en los procesos industriales oscila entre 10 y 70 g/l. Posteriormente en la etapa (d) se reduce el Fe+++a Fe++mediante la adicin de concentrado de zinc para que en la siguiente etapa (e) podamos proceder a neutralizar la acidez residual generada en la etapa (c). De esta forma, la neutralizacin de dicha acidez residual en (e), unido al consumo de acido en (h) como consecuencia de la oxidacin del Fe++a Fe+++segn la reaccin (8) para poder ser precipitado como jarosita segn las reacciones (9) (10), hace que todo el proceso funcione de forma armnica, logrando el doble resultado de una muy buena recuperacin de metales y la obtencin de un residuo de hierro limpio.Es cierto que con esta invencin se precisa una mayor inversin en equipos, adems de consumir oxgeno o aire enriquecido con oxgeno que no se precisa en el caso del proceso jarosita, pero solo las ventajas logradas con la mayor recuperacin de metales justifican estos mayores gastos. En cuanto al mayor gasto de inversin, para una planta operando con el proceso jarosita o goetita, el retorno de la inversin tiene lugar en un plazo inferior a un ao, lo que hace un proyecto de este tipo muy atractivo desde el punto de vista econmico.En cuanto a los procesos de lixiviacin directa, o bien precipitan el hierro en presencia del residuo resultante de la lixiviacin de concentrados, con lo que obtienen un residuo nico sin valor comercial donde se mezclan la jarosita con plomo, plata, ferritas de zinc no lixiviadas y azufre elemental, o bien precipitan el hierro en una etapa por separado a presin atmosfrica pero siempre aadiendo calcine como agente neutralizante que contamina el residuo final de hierro tal como se describe en el documento US 6,475,450, o bien utilizan autoclaves para formar un precipitado generalmente de hematita, que hacen el proceso muy costoso y poco competitivo, como en US 5,120,353. Por tanto la presente invencin se distingue tambin de los procesos de lixiviacin directa en que: a) utiliza una solucin libre de slidos que puedan contaminar el residuo final de jarosita, b) no utiliza calcine ni otro agente neutralizante diferente del aire enriquecido en oxgeno necesario para la oxidacin del Fe++a Fe+++o el lcali necesario para la formacin del propio precipitado de jarosita y c) no utiliza autoclaves, dado que todas las etapas del proceso tienen lugar a presin atmosfrica.Esta invencin resulta tambin compatible con aquellos procesos que, adems de disponer de una parte del mismo donde los concentrados de zinc se tuestan para producir calcine que luego se trata por procedimientos habituales, tales como el "conversin process", disponen tambin de otra parte del mismo, donde el concentrado de zinc se procesa mediante lixiviacin directa y haciendo por lo general una combinacin de ambos procesos tal como se describe en el documento WO 98/06879. Pues bien, en este caso se puede utilizar esta invencin de forma ventajosa, pues la solucin que sale de la lixiviacin cida (c) puede entrar en una etapa de lixiviacin directa [etapa (i)], donde se aade concentrado de zinc, electrolito agotado y aire enriquecido con oxgeno a una temperatura entre 80C y el punto de ebullicin de la solucin, manteniendo una acidez suficientemente alta (mayor de 20 g/l), de forma que se evite la precipitacin de hierro en esta etapa. De esta forma el consumo de oxgeno o aire enriquecido con oxgeno ser menor ya que el Fe+++presente en la solucin proveniente de la etapa (c) es capaz por si solo de lixiviar una parte del zinc contenido en el concentrado de zinc, de acuerdo con la reaccin (5):(5) Fe2(SO4)3+ ZnS = FeSO4+ ZnSO4+ SEl residuo resultante de esta etapa (i) podra reunirse con el de la etapa (c), ya que contiene el plomo, plata y oro contenidos en el concentrado de zinc lixiviado, pero tambin contiene el azufre elemental formado segn la reaccin (5), lo que podra causar algn problema para el tratamiento de este residuo, tal como est sucediendo hoy en da, por lo que podra ser sometido a una etapa adicional de flotacin para separar el azufre antes de mezclar ambos residuos.La solucin resultante de esta etapa (i) pasara directamente a la etapa de neutralizacin (e), por lo que no sera precisa en este caso la etapa de reduccin (d). Como se ve esta invencin se adapta tambin perfectamente a aquellos procesos que utilizan conjuntamente la lixiviacin convencional y lixiviacin directaEn el caso de recuperacin de residuos de hierro contaminados con metales valiosos, procedentes de actividades industriales anteriores, se precisara solo instalar una etapa (c') en paralelo a la etapa existente (c) donde se tratasen dichos residuos con electrolito agotado y cido sulfrico para proceder a la disolucin del hierro, el zinc y el cobre, mientras que permanecen insolubles otros metales valiosos como plomo, plata y oro. El residuo de esta etapa se une al de la etapa (c) existente mientras que la solucin pasara de la misma manera a la etapa (d).