Beneficiamento de minérios de cobre oxidados

Sobre a empresa
O Grupo KENEX foi fundado em 1981 e é uma unidade de produção designada para a fabricação de cimento, materiais de construção e equipamentos de lavagem pelo Ministério da Indústria de Máquinas da República Popular da China e pelo Departamento de Indústria de Máquinas e Eletrônica da província de Henan.
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Beneficiamento de minérios de cobre oxidados

7.2.4 Beneficiamento de Minérios de cobre oxidados

As reservas de minério de cobre oxidado são pequenas, geralmente localizadas na seção de oxidação da parte superior do depósito, e as condições físico-químicas presentes são extremamente complexas; por isso, as propriedades do minério também são extremamente complexas. Nos últimos anos, a separação de minérios de cobre oxidados tem evoluído gradualmente no sentido de lidar com minérios refratários de baixo teor, com alto teor de lodo e alta taxa de oxidação.

7.2.4.1 A flutuabilidade dos minerais de cobre oxidados

Malaquita (Cu₂(OH)₂CO₃) contém 57,5% de Cu e apresenta boa flutuabilidade. Pode ser extraído diretamente por meio de ácidos graxos (como o ácido oleico, etc.) e seus sabões ou pelo ácido hidroxâmico. A malaquita também pode ser tratada por flotação por sulfidação, na qual o mineral é ativado pelo sulfeto de sódio e, em seguida, coletado por xantato de alta pureza. A adição de sulfato de amônio pode promover a sulfidação.

Cuprita (Cu₂O) contém 88,8% de Cu e apresenta flutuabilidade semelhante à da malaquita.

Azurita (Cu₃(CO₃)₂(OH)₂) contém 55,3% de Cu e apresenta flotabilidade semelhante à da malaquita. A única diferença é que ele apresenta melhor flotabilidade do que a malaquita quando coletado por ácidos graxos e seus sabões, mas requer um tempo de ativação mais longo na flotação por sulfidação.

Crisocola ((Cu,Al)₂H₂Si₂O₅(OH)₄·nH₂O) contém 36,2% de Cu e apresenta baixa flutuabilidade devido à sua superfície fortemente hidrofílica. A principal razão é que se trata de minerais coloidais com composição e ocorrência instáveis. A película de adsorção do coletor só pode se formar dentro dos poros da superfície do mineral e é bastante instável.

Sulfato de cobre pentahidratado (CuSO₄·5H₂O) e atacamita (Cu₂(OH)₃Cl) são minerais solúveis, facilmente dissolvem-se na polpa e são completamente perdidos nos rejeitos durante a flotação. A dissolução desses minerais pode aumentar a concentração de íons de cobre na polpa e comprometer a seletividade do processo de flotação, aumentando o consumo de reagentes.

Brochanit (CuSO₄·3Cu(OH)₂) tem baixa solubilidade e é difícil de separar por flotação, ficando retido nos rejeitos.

7.2.4.2 Os métodos de beneficiamento para Minério de cobre oxidado

A flotação é a primeira opção para o beneficiamento de minério de cobre oxidado, processo no qual diversos reagentes de flotação são fundamentais. Como a flotabilidade da maioria dos minerais oxidados é geralmente baixa, é difícil obter bons resultados por meio da flotação direta. Nesse caso, recorre-se à flotação por sulfuração. No entanto, a flotação de alguns minerais, como a azurita, a atacamita e a crisocola, não é satisfatória. Para minerais que não podem ser recuperados por flotação única, utiliza-se principalmente a combinação de beneficiamento químico e flotação. Contudo, esse método causa grande poluição ambiental e alto consumo de energia, o que limita seu desenvolvimento.

Os métodos de beneficiamento do minério de cobre oxidado são descritos a seguir:

(1) Flotação por sulfuração utilizando xantato como coletor
Esse método utiliza sulfeto de sódio ou outros agentes sulfurizantes (como o hidrossulfeto de sódio) para ativar minerais oxidados, e os coletores de xantato são de alta qualidade. Esse método é aplicado a carbonatos de cobre, tais como malachita, azurita, etc., ou cuprita. Crisocola é difícil de ser sulfurizado sem pré-tratamento.

(2) Flotação direta utilizando ácido graxo como coletor
Quando ácidos graxos e sabões são utilizados como coletores, geralmente são necessários agentes redutores de ganga, como vidro líquido e fosfato, e reguladores de pH, como o carbonato de sódio. Esse método só pode ser aplicado a minérios de óxido de cobre cuja ganga não seja carbonato. Quando há uma grande quantidade de minerais de ferro e manganês na ganga, os resultados da flotação se deterioram.

(3) Lixiviação e flotação por precipitação
Esse método utiliza ácido, geralmente ácido sulfúrico, para lixiviar óxidos de cobre, que são difíceis de flutuar, mas fáceis de dissolver. Em seguida, o cobre é substituído por pó de ferro e precipita na forma de metal, sendo então submetido à flotação para a recuperação do cobre. Esse método é aplicado a minerais refratários, como a crisocola, ou outros óxidos de cobre refratários com alto índice de lodo, mas baixo índice de separação.

(4) Segregação e flotação
Este método consiste em misturar o minério triturado com 0,1%-1,0% de sal e 0,5%-2,0% de carvão pulverizado e submetê-los a calcinamento a cerca de 900 ℃, o que resulta na segregação do cobre na forma de metal na superfície das partículas de carvão. As areias calcinadas são moídas após o resfriamento e separadas por flotação para se obter o concentrado de cobre. Esse método é aplicado a minerais refratários de óxido de cobre com grande quantidade de lodo e pode proporcionar resultados satisfatórios.

(5) Método biológico
Esse método utiliza a lixiviação microbiana, na qual alguns componentes dos minerais metálicos são oxidados ou reduzidos por bactérias e seus metabólitos, e os componentes úteis são separados das matérias-primas na forma solúvel ou precipitada. Esse método permite o aproveitamento total dos recursos minerais, ao tratar minério de cobre de baixo teor ou até mesmo rejeitos. Esse método permite reduzir os custos de investimento, pois pode lixiviar diretamente o minério de cobre de baixo teor com granulometria inferior a 20 mm, reduzindo os custos correspondentes de transporte, britagem e moagem. Ele também apresenta vantagens como baixa poluição ambiental e ausência de descarga de águas residuais, e o enxofre produzido pode ser utilizado na fabricação de ácido sulfúrico. Uma de suas desvantagens é o longo período de oxidação dos minerais por bactérias e a dificuldade no cultivo rápido e em larga escala dessas bactérias, o que limitou sua utilização industrial.

7.2.5 Extração de cobre

7.2.5.1 Pirometalurgia
A pirometalurgia é um método tradicional de fundição de cobre, utilizado principalmente para o tratamento do sulfeto de cobre. Mais de 80% do cobre mundial é fundido por meio do fogo. O processo pirometalúrgico é mostrado na Fig. 7.2, na qual a mata é um material fundido composto principalmente por cobre, ferro e enxofre.

7.2.5.2 Hidrometalurgia
A hidrometalurgia é um novo método de fundição de cobre, utilizado principalmente para o tratamento de minérios de cobre oxidados. O processo é suave, mas sofre restrições decorrentes do preço do solvente, da corrosividade, da composição mineral e outros fatores. Seu fluxo de processo é mostrado na Fig. 7.3.

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(1) Dissolução: As matérias-primas do minério de cobre são lixiviadas com ácido ou tratadas com bactérias para se obter sal de cobre solúvel. A fim de melhorar a eficácia e a velocidade da lixiviação ácida, às vezes o minério é calcinado para ser ativado previamente.

(2) Eletrólise: Os sais de cobre solúveis purificados são diretamente eletrolisados para se obter produtos de cobre eletrolítico.

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