UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS GEOLÓGICAS Departamento de Ingeniería Metalúrgica y Minas
MINERALES SULFURADOS. ALTERNATIVAS DE PROCESAMIENTO. ÚLTIMOS AVANCES.
Memoria para optar al título de Ingeniero de Ejecución Metalúrgico
FABIOLA ALEJANDRA TORRES OPAZO
Profesor Guía: Dra. Lilian Velásquez Yévenes Antofagasta, Chile 2013
Dedicado a mis amados padres, Alejandrina y Juan.
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AGRADECIMIENTOS
Agradecer y manifestar mi eterna gratitud a mis padres, Alejandrina y Juan por su incondicional apoyo, confianza, amor y paciencia depositada en mí durante estos años, porque sin ustedes no sería quien soy.
A Víctor Quezada por estar siempre guiándome, alentando, dándome buenos consejos y en especial por su ayuda y tiempo en todo momento en el desarrollo del seminario.
A la profesora Lilian Velásquez por confiar en mí en este trabajo de seminario.
A mi hermano Juan Antonio por sus consejos y apoyo para seguir adelante con el seminario.
A mis amigas Elizabeth Zuleta, Tania Ibacache y Pricila Henríquez por escucharme, por sus consejos, apoyarme y darme fuerza en los momentos más difíciles durante este proceso.
A Rodrigo Montalva, por su cariño y su incondicionalidad, por escucharme, apoyarme y dar consejos, por estar en las buenas y en las malas, y en especial por estar siempre cuando más lo necesité.
A mi prima Magdalena Hume por escucharme y sus consejos, y por su supuesto, a todas las personas que me ayudaron a construir este trabajo, para todos ellos mis más sinceros agradecimientos.
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TABLA DE CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 1 1.1. Objetivos .................................................................................................................... 3 1.1.1 Objetivo general ............................................................................................... 3 1.1.2. Objetivos específicos ...................................................................................... 3
2. ESTADO DEL ARTE ................................................................................................. 4 2.1. Procesamiento de los minerales de cobre ................................................................... 4 2.1.1. Procesos hidrometalurgia y de flotación ................................................... 6 2.2. Tratamientos actuales de los minerales sulfurados en Chile ..................................... 7 2.2.1. Minera Escondida....................................................................................... 7 2.2.2. Minera Michilla .......................................................................................... 9 2.2.3. División Los Bronces ............................................................................... 10 2.2.4. División Andina ...................................................................................... 12 2.2.5. Minera Esperanza ..................................................................................... 13 2.2.6. División Mantos Blancos ........................................................................ 14
3. ALTERNATIVAS DE PROCESAMIENTOS Y NUEVAS TECNOLOGÍAS .... 16 3.1. Utilización del agua de mar en la minería ............................................................... 16 3.2. Nueva planta concentradora .................................................................................... 19 3.3. Utilización del medio clorurado en la lixiviación de la calcopirita .......................... 22 3.3.1. Algunos parámetros más relevantes en la lixiviación de la calcopirita según estudios de laboratorio ............................................................................. 24 3.3.1.1. Efecto de la temperatura ........................................................................ 24 3.3.1.2 Tamaño de la partícula ........................................................................... 25 3.3.1.3. Efecto de la concentración de cloruro ................................................... 25 3.3.1.4. Efecto del potencial de solución ............................................................ 26 3.3.1.5. Efecto del pH......................................................................................... 27 3.4. Lixiviación de concentrado de cobre ....................................................................... 28 3.5. Utilización de reactivos en la flotación ................................................................... 34 3.6. Nueva tecnología en equipos para minerales sulfurados de cobre .......................... 39
4. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 46 5. RECOMENDACIONES ........................................................................................... 48 6. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 49
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ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Especies de cobre importantes, clasificándose en zona, composición y porcentaje de cobre............................................................................................................................................... 5 Tabla 2: Empresas con uso de agua de mar directamente en los procesos. (Colchilco, 2012). .. 17 Tabla 3: Uso agua de Mar en Minería del cobre en Antofagasta. (Romero, 2012) .................... 18
ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Equipo de flotación Wemco (FLSmidth, 2013). ......................................................... 40 Figura 2: Equipo de flotación Dorr- Oliver (FLSmidth, 2013) .................................................. 41 Figura 3: Equipo de flotación SuperCell (FLSmidth, 2013) ...................................................... 42 Figura 4: Equipo de floculación (EralChile, 2013)..................................................................... 43 Figura 5: Reactor Oktop serie 5000 (outotec, 2013). ................................................................. 44 Figura 6: Reactor Oktop serie 2000 (Outotec, 2013).................................................................. 45
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NOMENCLATURA
EW: Electro-obtención LX: Lixiviación PLS: Solución rica en cobre SX: Extracción por solvente SHE: Escala estándar de hidrógeno
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RESUMEN
La presente actividad de titulación se ha realizado en la modalidad de seminario y se fundamenta en la revisión bibliográfica de las nuevas alternativas de procesamiento de los minerales sulfurados de cobre. En la actualidad los minerales oxidados y sulfurados secundarios son tratados vía hidrometalurgia, sin embargo estos recursos están escaseando y las plantas a futuro quedarán sin alimentación, resultando ser los sulfuros primarios la principal fuente de cobre para éstas. Por lo tanto, se hace necesario buscar nuevas tecnologías que brinden alternativas de procesamiento para los minerales sulfurados de cobre, los cuales son los más abundantes en la corteza terrestre, pero también los más refractarios, y así dar continuidad de uso a las instalaciones de las plantas LX-SX-EW. El objetivo de esta investigación, es entregar al lector una revisión bibliográfica de las variadas alternativas para el tratamiento de los minerales sulfurados de cobre mediante técnicas de lixiviación y concentración, siendo este último el tratamiento más común para los minerales sulfurados primarios de cobre, cuya cadena productiva concluye en la pirometalurgia del metal rojo, método que ha sido cuestionado en el último tiempo. Por esta razón, cada vez se hace más importante encontrar soluciones y tecnologías limpias, que cumplan con las exigencias medio ambientales, para evitar problemas de contaminación. También, dependiendo de las condiciones y el material a tratar, se entregan algunas características sobre cada tipo de tratamiento, para poder elegir la mejor alternativa de procesamiento. En este estudio bibliográfico se pudo observar que el área de la metalurgia extractiva está en un constante desarrollo investigativo, como también se buscan nuevas implementaciones para mejorar cada día su producción y el tratamiento de los minerales sulfurados, debido a que ellos son la alternativa y el motor del futuro para seguir avanzando. vii
1. INTRODUCCIÓN
Hoy en día, el procesamiento de los minerales sulfurados de cobre mediante lixiviación y/o flotación requiere de una constante innovación que tiende a buscar operaciones que sean más eficientes y con un máximo rendimiento de los recursos con que se cuenta para ello, a costos económicos que sean mínimos. Producto de lo anterior, así como de las positivas expectativas que se tienen para los años siguientes, es que en la actualidad, las empresas mineras se están preparando para materializar nuevos proyectos de inversión, que logren satisfacer la demanda proyectada de cobre mediante el tratamiento de estas especies mineralógicas. Los minerales sulfurados de cobre son especies mineralógicas que contienen azufre en la forma de sulfuro, están libres de oxígeno y se encuentran combinados con elementos metálicos y semi-metálicos (Manual general de minería y metalurgia, 2006), cuya importancia radica en que son minerales de interés económico a partir de los cuales se puede extraer un elemento útil, ya que conforman uno de los grupos de minerales más abundantes.
En general los sulfuros de cobre son semi-conductores y sus resistividades eléctricas son lo suficientemente bajas para que los electrones se muevan libremente en el sólido. En gran parte de los casos, los procesos de disolución de minerales sulfurados son de naturaleza electroquímica (Ruiz, 2005 citado en Iglesias, 2008).
En lo que respecta al tratamiento hidrometalúrgico de los minerales sulfurados de cobre, resulta importante la búsqueda de nuevas alternativas para procesamientos más eficientes y con mejores cinéticas de disolución, por otra parte, la pirometalurgia busca evitar o disminuir la generación de gases 1
perjudiciales para la salud y el medio ambiente. Así, el tratamiento hidrometalúrgico consiste en la recuperación del mineral de interés mediante procesos que se desarrollan en medio acuoso, que generalmente se realizan con la lixiviación, extracción por solvente y electro-obtención como etapas continúas y dependientes (Gaviria et al., 2007). El reactivo lixiviante normalmente utilizado es el ácido sulfúrico, concentrado o disuelto en solución acuosa.
Ahora bien, el proceso de flotación como método de concentración, consiste en la separación selectiva de especies mineralógicas de acuerdo con sus propiedades superficiales de adhesión a burbujas de aire. Este proceso ha sido usado en la recuperación de la mayoría de los sulfuros metálicos no ferrosos, como los de cobre, níquel, plomo, molibdeno, entre otro, y también se aplica a minerales metálicos no sulfurados como óxidos, silicatos, carbonatos, fosfatos, sales y al carbón mineral (Quiroz, 2009). La importancia de su aplicación radica en que ha permitido el procesamiento de minerales de depósitos mineralógicos de baja ley y complejos en su estructura genérica, a costos económicamente factibles y con procesos relativamente sustentables con el medio ambiente.
La disolución de especies sulfuradas de cobre, ya sean en la forma de minerales o concentrados se ha estado investigando y desarrollando desde ya hace mucho tiempo, como una alternativa a los procesos convencionales de concentración y posterior fusión. Para la lixiviación se investigan nuevos medios para disolver el mineral con el fin de conseguir elevados porcentajes de extracción en el menor tiempo posible, por otra parte, en flotación, las compañías químicas realizan estudios de nuevos reactivos químicos que permitan una mejor selectividad y recuperación de los minerales de interés.
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En este trabajo de seminario se realiza una investigación bibliográfica con los diversos avances que se han desarrollado últimamente en el tratamiento de estos minerales sulfurados de cobre en su concentración y/o trato directo a través de la hidrometalurgia, así como algunas tecnologías y procedimientos que buscan ser alternativa frente a las operaciones tradicionales.
1.1. Objetivos
1.1.1. Objetivo general
Realizar una revisión bibliográfica sobre los distintos tratamientos aplicados a los minerales sulfurados de cobre como también las últimas alternativas de procesamiento.
1.1.2 Objetivos específicos
Realizar una recopilación bibliográfica.
Revisar el estado del arte del procesamiento de los minerales sulfurados de cobre y/o concentrados.
Comprender los distintos métodos de lixiviación para los minerales sulfurados de cobre, y el estado del arte correspondiente.
Entender los estudios realizados en flotación de minerales sulfurados de cobre con los distintos reactivos químicos que se investigan para tener una mejor recuperación y selectividad del mineral de interés.
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2. ESTADO DEL ARTE 2.1. Procesamiento de los minerales de cobre El tratamiento de los minerales oxidados y sulfurados de cobre se puede desarrollar de dos formas distintas, por pirometalurgia e hidrometalurgia.
Para el proceso pirometalúrgico se realiza primero el chancado donde se reduce el mineral proveniente de la mina, seguido de la molienda para continuar reduciendo las partículas que componen el mineral de interés. La siguiente etapa es la flotación, que es un proceso físico-químico que permite la separación de los minerales sulfurados de cobre y otros elementos, después de la flotación se realiza el proceso de espesamiento y luego filtración. Las últimas etapas son fusión, conversión, refinación a fuego y electro-refinación. En este tratamiento se genera SO2, el cual contribuye de gran manera a la contaminación ambiental (Lovera, 1999).
El proceso hidrometalúrgico generalmente se lleva a cabo con la lixiviación de los minerales oxidados, el proceso de obtención de cobre se realiza en tres etapas que se desarrollan una tras otra, totalmente sincronizadas las cuales son: lixiviación, extracción por solvente y electroobtención. Estos procesos son mucho más convenientes y amigables para el medio ambiente (Gentina y Acevedo, 2013).
En la Tabla 1 es posible apreciar las especies de cobre importantes, clasificándose según zona, composición y porcentaje de cobre.
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Tabla 1: Especies de cobre importantes, clasificándose en zona, composición y porcentaje de cobre (Manual general de minería y metalurgia, 2006).
Zona mineralizada
Especie mineralógica
Composición más frecuente para esta especie
Cobre %
Cobre nativo
Cu0
100
Malaquita
CuCO3 * Cu(OH)2 ó Cu2CO3(OH)2
57,5
Azurita
2CuCO3 * Cu(OH) ó Cu3(CO3(OH)2
55,3
Chalcantita
CuSO4 * 5H2O
25,5
Brochantita
CuSO4 * 3Cu(OH)2 ó Cu4SO4(OH)6
56,2
Antlenta
CuSO4 * 2Cu(OH)2 ó Cu3SO4(OH)4 3CuO * CuCl2 *3H2O ó CuSiO3 * H2O
53,7
Crisocola
CuO * SiO2 * H2O ó CuSiO3 * H2O
36,2
Dioptasa
CuSiO2(OH)2
40,3
Neotocita
(Cui-Fej-Mnk)SiO3
variable
Cuprita Tenorita Pitch/Limonita
Cu2O CuO (Fei-Cuj)O2
88,8 79,9 Variable
Delafosita
FeCuO2
42
Copper wad
CuMnO2Fe
variable
Copper pitch
CuMn8FeSiO2
variable
Calcosina
Cu2S
79,9
Digenita
Cu9S5
78,1
Djurleita Covelina Cobre nativo
Cu1,95-xS CuS Cu0
variable 66,5 100
Calcopirita
CuFeS2
34,6
Bornita
Cu5FeS4
63,3
Enargita
Cu3AsS4
48,4
Tenantita
Cu12As4S13
51,6
Cu12Sb4S13
45,8
Atacamita Zona oxidada secundaria
Zona de enriquecimiento secundario (o supérgeno)
Zona primaria (o hipógena)
Tetrahedrita *: Adición de moléculas
59,5
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2.1.1. Procesos hidrometalúrgicos y de flotación
La hidrometalurgia comprende los procesos de obtención de metales o compuestos a partir de minerales, mediante reacciones que tienen lugar en soluciones acuosas u orgánicas. Tiene por objetivo poner en solución acuosa las especies de valor contenidas en una mena o en un concentrado, para su posterior recuperación desde la solución, como un producto de valor comercial.
El tratamiento de los minerales por esta vía comienza con la lixiviación donde se realiza la disolución de un metal desde los minerales que lo contienen para ser recuperado, luego para continuar se realiza la extracción por solvente que es una etapa para purificar, concentrar y separar metales de interés que se encuentra en las soluciones ricas provenientes de la lixiviación, y finalmente, viene la etapa de electro-obtención, la cual consiste en hacer circular, a través de la solución electrólito, una corriente eléctrica continua de baja intensidad para separar selectivamente los iones del metal de interés (Manual general de minería y metalurgia, 2006).
En la industria minera para elegir un sistema de lixiviación se deben estudiar y seleccionar factores técnicos y económicos, algunos de estos son: ley de la especie de interés a recuperar, reserva del mineral, caracterización mineralógica
y
geológica,
comportamiento
metalúrgico,
capacidad
de
procesamiento, costos de operación y de capital, rentabilidad económica, entre otras (Universidad de Atacama, 2013).
Por otra parte, el proceso de flotación, consiste de una pulpa acuosa que contiene a las distintas especies de minerales valiosos y ganga, en donde se transforman a las partículas valiosas hidrofílicas en hidrofóbicas mediante el uso de agentes químicos que se adsorben selectivamente en sus superficies, 6
luego se le inyecta aire a la pulpa y con la agitación de ésta, las partículas se adhieren a las burbujas logrando así ascender hasta las superficie en donde son recuperadas desde una espuma estable.
El principal objetivo del procesamiento de los minerales en flotación es extraer las especies útiles que se encuentran diseminadas en los minerales heterogéneos no útil, también llamada ganga, basándose en métodos que aprovechan las diferencias en sus propiedades físico-químicas tales como densidad, susceptibilidad magnética, conductividad eléctrica, propiedades superficiales, entre otras, y las diversidades de su naturaleza química y mineralógica (Quiroz, 2009).
2.2. Tratamientos actuales de los minerales sulfurados en Chile
Con el objetivo de facilitar la comprensión de esta investigación y hacer más práctico el entendimiento al lector, es que en este capítulo se describen algunas faenas mineras con sus procesos más importantes relacionados con la lixiviación y/o flotación de los minerales sulfurados de cobre, así como la continuidad o cambios en sus operaciones y las tecnologías utilizadas.
2.2.1. Minera Escondida
El yacimiento Escondida está ubicado en el norte de Chile, en el Desierto de Atacama, a 170 km al sureste de la ciudad de Antofagasta y a 3.100 m sobre el nivel del mar.
La infraestructura consiste en dos minas a
rajo abierto, Escondida y Escondida Norte, dos plantas concentradoras, Los Colorados y Laguna Seca, posee y opera en el puerto Coloso una planta desalinizadora cuyo producto, agua de mar desalinizada de uso industrial, y
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junto con el agua de filtrado, se transporta a la mina a través de un acueducto para reutilizarla nuevamente en sus procesos.
Por la vía hidrometalúrgica produce cátodos de cobre con mineral oxidado que se extrae del rajo Escondida, se envía a la planta de óxidos, donde se somete a un proceso de reducción de tamaño para luego ser aglomerado con ácido sulfúrico y depositado en pilas de lixiviación. Luego, las pilas son regadas con una solución ácida, la que una vez enriquecida es recuperada y enviada a la planta de SX y posteriormente a EW, donde se obtienen cátodos.
Escondida utiliza el medio de biolixiviación que se realiza con el mineral sulfurado, y se produce por oxidación asistida por bacterias. Este mineral también es reducido de tamaño y depositado en pilas, siendo la oxidación favorecida por la presencia de aire y a temperaturas favorables para la actividad microbiana. Finalmente, la solución enriquecida sigue los mismos procesos de SX y EW que el mineral oxidado (Gentina y Acevedo, 2013).
El proceso de flotación con los sulfuros viene siendo su principal producto de cobre contenido en concentrado, ahora se está llevando a cabo el proyecto Fase V de Escondida que consiste en la construcción de una nueva planta concentradora destinada a reemplazar a la actual planta de Los Colorados, ampliar el rajo, y dar paso a la explotación de las reservas de sulfuros de cobre ubicadas justo por debajo de esa planta (Nueva minería, 2010).
En la actualidad Minera Escondida se destaca por el desarrollo industrial y las sucesivas etapas de expansión que ha tenido durante sus años de vida, han incrementado su capacidad de producción desde 320.000 a más de 8
1.200.000 toneladas de cobre fino al año, no ha sido sólo la consecuencia natural de contar con un enorme y rico yacimiento, sino de aplicar moderna tecnología (ejemplo de ello implementar biolixiviación de los minerales sulfurados de cobre) como también, la capacidad técnica y visión de su gente aportando conocimiento, en consecuencia de esto, ha sabido desarrollar esta Minera un especial cuidado en los diversos aspectos de sustentabilidad (Allbiz, 2013).
2.2.2. Minera Michilla
Minera Michilla está ubicada en la Región de Antofagasta, comuna de Mejillones, en el km 110 del camino a Tocopilla, y a 25 km desde la costa hacia el interior, con una altura de 800 m sobre el nivel del mar.
Posee y opera plantas de lixiviación en pilas dinámicas, extracción por solvente y electro-obtención. Trabaja con minerales oxidados y sulfurados de cobre, una de las bondades de la producción de esta minera es que trabaja con todo tipo de agua, agua servida, agua de procesos y agua de mar, desde sus inicios. Antes Minera Michilla tuvo una planta concentradora pero la cerraron en el año 2000 por los altos costos de su mantención (Backit, 2012).
Michilla utiliza el proceso CuproChlor que es una tecnología que se aplica a la lixiviación de minerales sulfurados y se fundamenta en la química de los medios clorurados. Está compuesta por las etapas de chancado, aglomeración, reposo, lixiviación con solución intermedia y lavado con refino. Este proceso promueve la formación de una capa de productos más porosa, lo que a su vez ayuda a mejorar la difusión de reactivos y productos, también termodinámicamente estabiliza el ión Cu+ (no existe en soluciones sulfato) mediante la formación de complejos de cobre y el ión cloruro (CuCl2, CuCl3-2, 9
CuCl4 -3), lo que aumenta la velocidad global de reacción (regeneración del ión férrico). Algunas ventajas de este proceso se nombran a continuación:
-
Probado industrialmente con minerales sulfurados secundarios
-
Similar a la lixiviación convencional
-
Proceso exclusivamente químico, sin participación de bio-sistemas
-
Permite utilizar agua de mar o soluciones con altos contenidos de salinidad
La tecnología CuproChlor constituye una alternativa tecnológica muy competitiva en el mercado para el tratamiento hidrometalúrgico de minerales del tipo sulfuros secundarios y mezclas, ya sean óxidos-sulfuros o sulfuros primarios y secundarios. Los atributos más importantes de la tecnología CuproChlor se focalizan en las etapas de aglomeración y curado las que permiten por una parte, reducir de manera significativa los ciclos de lixiviación de minerales sulfurados de cobre, y por otra parte, obtener recuperaciones de cobre por sobre el 90% en comparación a otras tecnologías que ofrece el mercado. Otro punto importante que se ha investigado y comparado es que los resultados metalúrgicos de recuperación de cobre son consistentes con los resultados obtenidos tanto en las pruebas de lixiviación a escala en columnas de lixiviación, como en las obtenidas a escala semi-industrial e industrial (Backit, 2012).
2.2.3. División Los Bronces
Los Bronces se ubica en la Región Metropolitana, a 65 km de Santiago y a 3.500 m sobre el nivel del mar. Esta mina es de cobre y molibdeno y se explota a rajo abierto. El mineral que se extrae es molido y transportado por un mineroducto de 56 km a la planta de flotación llamada Las Tórtolas, en la que 10
se produce cobre y molibdeno contenido en concentrados, también procesa los minerales vía hidrometalurgia (LX-SX-EW).
En la planta de flotación que tiene Los Bronces se utiliza mineral con ley promedio de 0,64% (Portal minero, 2013), aquí se realiza el proceso físicoquímico que permite la separación de los minerales sulfurados de cobre y otros elementos como el molibdeno, del resto de los minerales que componen la mayor parte de la roca original. La pulpa proveniente de la molienda, que tiene ya incorporados los reactivos necesarios para la flotación, se introduce en las celdas de flotación. En estas celdas se realiza la concentración del cobre mediante el burbujeo de aire en una solución. Las partículas de cobre son hidrofóbicas y se adhieren a las burbujas de aire y suben a la superficie desde donde rebasan a canaletas que se encuentran a los costados. Luego se realiza el espesamiento del material y uso de grandes filtros, el concentrado es secado hasta reducir su humedad a un 9%. El producto obtenido a partir de la flotación del mineral de cobre tiene principalmente componentes de cobre, azufre y hierro (Anglo American, 2013b).
Por la vía hidrometalúrgica se utiliza mineral con una ley promedio de 0,32% (Portal Minero, 2013). Se construyen pilas donde el mineral es acumulado sobre una membrana impermeable en montículos (pilas) de varias toneladas. Luego se lixivia regando el mineral con una solución preparada, generalmente ácido sulfúrico o sulfato férrico, que percola a través de toda la pila, luego se recolectan los líquidos enriquecidos que se llevan a la planta de proceso de recuperación de la sustancia mineral (SX-EW).
En la actualidad Los Bronces está con un proyecto llamado Desarrollo Los Bronces. El proyecto considera agregar a las actuales instalaciones de Los Bronces una nueva planta de chancado y molienda, una segunda planta de 11
flotación en Las Tórtolas y nuevas tuberías con estaciones de bombeo. Con el desarrollo del proyecto, la mina Los Bronces aumentará su producción desde las actuales 236.000 toneladas de cobre fino al año a un promedio de 400.000 toneladas por año (Nueva Minería, 2010). Esto quiere decir que la nueva planta concentradora agregará a la producción de Los Bronces nuevas 276.000 toneladas por año, y haría que se posicione entre las cinco minas de cobre de mayor producción en el mundo (Portal Minero, 2013).
2.2.4. División Andina
Está ubicada a 80 km al noreste de Santiago, entre 3.700 y 4.200 m sobre el nivel del mar. En la actualidad esta división realiza la explotación de minerales en la mina subterránea de Río Blanco y en la mina a rajo abierto Sur (Codelco, 2013a).
Andina no posee planta de lixiviación, trabaja con planta concentradora, que produce unas 188.494 toneladas métricas anuales de concentrados de cobre que son materia prima fundamental para obtener el metal refinado.
La División Andina actualmente tiene un proyecto llamado expansión Andina 244, el cual llevará su vida útil a 65 años a contar del 2021, cuenta con una serie de innovaciones que permitirán una operación sustentable y en línea con la minería inteligente. Este proyecto contará con un túnel de más de 25 km de extensión, una nueva planta concentradora que impide cualquier tipo de fuga y que ahorra el 10% de energía en su funcionamiento, una canaleta de hormigón sellada y la recirculación del 65% del agua utilizada en los procesos. La nueva planta concentradora será auto-contenida, o sea, que incorpora diferentes medidas de control para evitar posibles fugas o derrames con un nuevo camino de acceso. Su capacidad de tratamiento de mineral promedio 12
será de 150 toneladas por día y funcionará con equipos de alta tecnología, posibilitando el ahorro de un 10% de energía en comparación a los convencionales (Codelco, 2013b).
2.2.5. Minera Esperanza
Minera Esperanza es un yacimiento minero de cobre y oro ubicado a 30 km de la localidad de Sierra Gorda, en la Región de Antofagasta y a 2.300 m sobre el nivel del mar. Su producción principalmente es de concentrados de cobre.
En Minera Esperanza hay que destacar que utiliza tanto agua de mar como agua recuperada de su proceso, alcanzando esta última hasta un 80% de las necesidades de su planta concentradora. El proceso comienza con la extracción del mineral proveniente del yacimiento y prosigue hacia las etapas de chancado, molienda, flotación, concentrado y embarque. El mineral extraído del acopio, se transporta hasta un molino semi-autógeno SAG, para luego continuar
a dos molinos de bolas y baterías de hidrociclones, los que en
conjunto con los chancadores de pebbles completan el proceso de reducción de tamaño o conminución. El mineral, con muy bajo tamaño, ingresa como pulpa al proceso de flotación, el cual posee diversas etapas tales como flotación primario, flotación flash,
flotación de primera limpieza y barrido,
remolienda y flotación de segunda limpieza, dando como resultado una separación del mineral valioso del material estéril o ganga. Al concentrado colectivo obtenido en la flotación de segunda limpieza, se le aumenta el porcentaje de sólidos y se almacena en un estanque de agitado, desde donde se bombea a través de un concentraducto de 143 km hasta la costa, en la zona de Michilla.
Una vez allí, la pulpa es espesada y filtrada obteniendo el
concentrado colectivo que se almacena en el edificio de acopio. 13
Minera Esperanza utiliza agua de mar
bombeada mediante cuatro
estaciones de bombeo ubicadas entre su muelle y su faena ubicada en la comuna de Sierra Gorda. Esta agua de mar se suma a la recuperada en el proceso de espesamiento de relaves y concentrado de pulpa, generando así el flujo necesario para satisfacer las necesidades de su planta (Minera Esperanza, 2013).
2.2.6. División Mantos Blancos
La División Mantos Blancos de Anglo American se encuentra ubicada en la II Región, a 45 km de la ciudad de Antofagasta y a 800 m sobre el nivel del mar. Comprende una mina a rajo abierto, y en la actualidad basa su producción en dos líneas principales, procesamiento de minerales sulfurados vía concentración y beneficio de minerales oxidados vía lixiviación.
Es importante destacar que esta empresa aún utiliza lixiviación por bateas que es un método ya abandonado en la industria minera, aquí la lixiviación se realiza en 12 bateas, la lixiviación se realiza en dos etapas, primaria y secundaria, en general hay permanentemente 4 bateas en lixiviación primaria, 4 bateas en lixiviación secundaria, 1 carguío, 2 descargas y 1 en inspección. La lixiviación primaria consiste en que las bateas que están en este ciclo operan con bombeo continuo de soluciones intermedias, desde un estanque de traspaso. La solución es alimentada desde un colector principal que permite distribuir la solución a las 12 bateas. Periódicamente se controla el contenido de ácido residual en la solución saliente, para evitar la neutralización por consumo de ácido en el lecho, de acuerdo a requerimientos es necesario adicionar, eventualmente, ácido fresco en el estanque de la bomba. La solución saliente durante esta etapa es la solución rica que contiene el cobre. La 14
solución rica es transportada por gravedad hacía dos clarificadores que operan en paralelo, cuyo objetivo es disminuir el contenido de sólidos en suspensión, antes de ser enviada a las piscinas de la solución rica. Para que disminuya la suspensión se le adiciona floculante. La lixiviación secundaria consiste en la etapa donde la batea es alimentada con solución de refino, la solución es bombeada desde una piscina y llega al área de lixiviación a un colector que al igual que la lixiviación primaria permite distribuir a las doce bateas. El flujo saliente se denomina solución intermedia, que por gravedad es conducida a los estanques de almacenamiento para reutilizarla en la lixiviación primaria (Minería Chilena, 2013; Díaz, 2013).
En la planta de tratamiento de minerales sulfurados, la pulpa es enviada a flotación primaria, en celdas convencionales, remolienda del concentrado y posteriormente la flotación de limpieza columnar. La cola de la columna pasa a flotación de barrido, el concentrado obtenido pasa a remolienda y el relave al primer banco de flotación primaria de óxido. El concentrado final obtenido en la columna es espesado y luego filtrado. Dado que el mineral sulfurado, contiene una cantidad importante de cobre oxidado, éstos se tratan mediante una flotación sulfidizante, donde son espesados y enviados directamente a las instalaciones de una planta de lixiviación y flotación ácida, donde son sometidos a un proceso de lixiviación por agitación con ácido sulfúrico concentrado en agitadores, con el objetivo de recuperar el cobre sulfurado que trae el concentrado de óxido, la pulpa lixiviada es flotada en un circuito de flotación primaria y de barrido ácida, compuesta por una celda del tipo Jameson y celdas convencionales. El concentrado obtenido es espesado y almacenado para su posterior transporte (Díaz, 2013).
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3. ALTERNATIVAS DE PROCESAMIENTO Y NUEVAS TECNOLOGÍAS
En este capítulo se mencionan algunas alternativas y tecnologías para el tratamiento de los minerales sulfurados de cobre con respecto a nuevas modalidades de operación, para que ayuden aumentar la productividad del proceso en la industria minera.
3.1. Utilización del agua de mar en la minería
Se menciona la utilización del agua de mar como una alternativa, ya que la escasez hídrica es una de las preocupaciones que posee la industria minera, razón por la cual es de suma importancia tener otra opción y evaluar el efecto del agua de mar en los procesos.
Cuando se utiliza agua de mar en los procesos de flotación no hay mayor consumo de reactivos, ni efectos en la recuperación, de hecho se disminuye el tamaño de las burbujas con el agua de mar, aumentando el índice de espumabilidad y así mejorando el proceso, las problemáticas aquí son las incrustaciones de yeso por la adición de cal taponeando las tuberías y maquinarias, la corrosión de las bolas y revestimientos en las etapas de molienda (Romero, 2012), por lo tanto deben usarse materiales especiales en el proceso que toleren el efecto corrosivo superior que cuando se utiliza aguas dulces. Sin embargo, la tecnología de los materiales ha avanzado y es posible tener materiales adecuados para el uso del agua de mar.
En los procesos hidrometalúrgicos hay estudios que demuestran que extracciones de cobre realizadas con agua de mar y con agua dulce arrojan resultados similares, por ejemplo en la extracción de cobre desde los minerales oxidados usando agua de mar se alcanzan extracciones de cobre entre 7016
80%, similares a las extracciones obtenidas usando agua dulce (Gecamin, 2013). Con respecto a los minerales sulfurados secundarios la utilización del agua de mar incrementa la cinética de lixiviación, obteniendo altos porcentajes de extracción, ya que el cloruro contenido en el agua de mar mejora la cinética de disolución, entonces, se puede decir que los procesos se realizan sin mayor problema para los sulfuros secundarios de cobre, siendo beneficiados por el medio clorurado natural que se crea, haciendo con ellos rentable la lixiviación (Gecamin, 2013). Lo anterior coincide con lo postulado en estudios donde la utilización de iones cloruros tienen un efecto más eficiente debido a la reactividad que presentan los minerales sulfurados en medio clorurado (Velásquez, 2008). Algunos problemas que se podrían presentar al utilizar agua de mar en la hidrometalurgia, podrían verse reflejados en la electroobtención, algunos de ellos podrían ser:
alto contenido de cloruro en el
electrólito, cátodos contaminados con CuCl-, problema de despegue de las placas de cobre, disminución de la eficiencia de corriente y corrosión de las placas catódicas de acero (Romero, 2012). En la Tabla 2 y 3 se muestran empresas que utilizan actualmente agua de mar en sus procesos productivos. Tabla 2: Empresas con uso de agua de mar directamente en sus procesos (Cochilco, 2012).
Región II II II II II
Operador Antofagasta Minerals Antofagasta Minerals Compañía minera de Tocopilla SLM Las Cenizas Compañía minera de Tocopilla
Operación Minera Esperanza Minera Michilla Planta Lipesed Minera Las Luces Minera Mantos de la Luna 17
Tabla 3: Uso agua de Mar en Minería del cobre en Antofagasta (Romero, 2012).
Minera
Producto
Producción Impulsión Consumo Línea Línea de Cu long/altura agua óxido sulfuro (t/año) (km/m.s.n.m.) (L/s)
Cia. Minera Tocopilla – Cátodos 3,600 Borde costero / Lipesed S.A. (1987) Cia. Minera Tocopilla– Cátodos 25,000 8 / 1355 40 Mantos de la Luna (2005) Cia. Minera las Cenizas Concentrado 12,00 7 / 178 44 –Las Luces (1995) Cia. Minera las Cenizas –Planta Cátodos 6,000 50 / 800 8.5 Oxido (2010) Antofagasta Minerals – Cátodos 50,000 15 / 835 93 Michilla (1959) Antofagasta Minerals – Minera Esperanza Concentrado 190,000 145 / 2200 635 (2011) BHPMinera Escondida 525 Concentrado/Cátodos 1,2 MM 176 / 3160 (1985 desalada /Desaladora 2006) x: Utilización agua de mar en el tratamiento de óxido o sulfuro
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/: No hay dato
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En la actualidad solo algunas mineras de la II región utilizan agua de mar directa en sus procesos, hay otros proyectos para la III región pero para utilizar agua
de
mar desalinizada,
ya
que
se
están
construyendo
plantas
desalinizadoras en las faenas Mantoverde, Candelaria y Cerro Negro Norte (Cochilco, 2012).
3.2. Nueva planta concentradora
En la actualidad Codelco, específicamente en la división Ministro Hales, maneja un proyecto llamado explotación Mina Ministro Hales (MMH), que a futuro la idea es implementarlo en las otras divisiones de Codelco si tiene buenos resultados. Este proyecto posee como innovación la construcción de una nueva planta concentradora de sulfuros de cobre, la cual tendrá nuevas etapas de flotación, con más celdas, remoliendas, limpieza y barrido, estará localizada entre la ciudad de Calama y el campamento Chuquicamata. El proyecto considera la explotación a rajo abierto del yacimiento Mina Ministro Hales por un período de 13 años, y de 17 años para la operación de la planta (Codelco, 2012).
El proceso del proyecto MMH sigue la vía de: chancado, molienda, flotación, espesamiento de concentrado y relaves, transporte de relaves, como anexos las plantas de reactivos de colectores, espumante, floculante y de cal y un suministro de agua para las operaciones del proyecto. Es importante resaltar que lo beneficioso de esta nueva implementación, es que tendrá un circuito de flotación diseñado para manejar escenarios de operación tales como: normal, normal más un 20% en tonelaje alimentado, normal menos un 20% de sólido alimentado, y un molino de bolas operando eventualmente con un máximo y mínimo fino de cobre alimentado a la planta. Los escenarios 19
normal, máximo y mínimo fino de cobre alimentado a la planta permiten asegurar el diseño de esta para una variación en la ley de alimentación de entre 2 y 0,67%, para un flujo de alimentación instantáneo de 2.289 t/h (Muñoz, 2013; Codelco, 2012).
El circuito normal consta de la flotación primaria, comienza en el cajón distribuidor, el cual recibe los flujos del rebose de los hidrociclones, agua de proceso, lechada de cal y colector secundario. Desde este cajón se alimenta a dos líneas de celdas, cada una compuesta por 6 celdas y con agitadores. La espuma flotada que lleva el cobre primario es enviada al circuito de remolienda. La pulpa remanente (cola) es transferida al área de espesamiento de relaves.
Luego viene la remolienda que comienza en el cajón de bombeo, que alimenta a los hidrociclones. A este cajón ingresa, en operación normal, los concentrados generados por la flotación primaria y por la flotación de primer y secundo barrido, además, de una fracción (10%) del total de la adición de espumante, la recirculación de los derrames propios del área y la carga circulante del circuito. La pulpa es enviada mediante bombas centrífugas hacia los hidrociclones. La descarga de los hidrociclones es enviada hacia un molino vertical cada uno con un 65% de sólido, aproximadamente, mientras que el rebose de cada hidrociclón es transferido a la próxima etapa de flotación que es primera limpieza (Codelco, 2012).
Finalmente viene la flotación de limpieza y barrido normal, la flotación de primera limpieza comienza en el cajón distribuidor desde donde se alimenta a dos líneas de cuatro celdas. La flotación de segunda limpieza recibe el concentrado de la primera limpieza, bombeado desde el cajón concentrado. Esta etapa consta de dos columnas de flotación. El concentrado de esta etapa es el producto final del circuito (concentrado final), con una ley estimada de 20
35% de Cu, el que se transporta gravitacionalmente hasta el cajón de distribución de espesadores de concentrado. El relave de esta etapa retorna a flotación de primera limpieza. El relave de la etapa de primera limpieza alimenta a la flotación de primer barrido, que está compuesta por 6 celdas, separadas en dos líneas de 3 celdas cada una. El relave producido pasa a una segunda etapa de barrido compuesta por una línea de flotación con celdas 6 y posteriormente descartado junto al relave de la flotación primaria. Los concentrados de primer barrido y segundo barrido van a remolienda (Codelco, 2012).
Recapitulando los procesos de las faenas mineras expuestas en el trabajo, se puede observar que ninguna compañía trabaja con lixiviación de concentrado de cobre, esto se debe a que aún este tratamiento tiene un costo muy elevado para su producción, hay algunas empresas que si quieren apostar por este tratamiento, realizando proyectos en plantas piloto y laboratorios, como también proyectos de expansión instalando la nueva tecnología de lixiviar concentrado en sus plantas concentradoras ya instaladas, esta vía posee una gran ventaja, que es evitar la contaminación ambiental provocada por los procesos metalúrgicos convencionales basados en la fundición.
También se puede observar que en la mayoría de las mineras su producto estrella es la producción de concentrado, el cual se vende, y se podría decir que Chile en su mayoría exporta cobre en estado concentrado, pero no es así, ya que cifras concretas publicadas en junio del 2013 por el Consejo Minero dice que Chile en el último año exportó el 62% de producto en estado de cátodo o refinado, y el 38% representa a la exportación de concentrado de cobre (Nueva minería, 2013), estas cifras se han mantenido similares durante los últimos 10 años en la exportación de cobre chileno.
21
3.3. Utilización del medio clorurado en la lixiviación de la calcopirita
Los minerales sulfurados primarios son muy importantes para la industria minera, ya que los óxidos y sulfuros secundarios se están agotando, y es por esto que se buscan nuevas tecnologías de tratamiento, en especial para tratar a la calcopirita que es el sulfuros primario más abundante y de naturaleza refractaria que hay entre los sulfuros de cobre (Gu et al., 2013). Se han realizado varias investigaciones para estudiar la disolución de la calcopirita en medio clorurado, sin embargo, los factores que afectan a la lixiviación de la calcopirita son poco conocidos y aún no existe un consenso en ciertos factores importantes (Ibáñez, 2011). Las velocidades de disolución de la calcopirita aún no son actualmente satisfactorias (Gu et al., 2013), ya que la idea es que este proceso se pueda utilizar en la industria minera del cobre, por lo mismo estos factores que determinan la disolución de la calcopirita han sido y siguen siendo ampliamente estudiados (Córdoba et al.,2008).
En estudios de lixiviación utilizando cloruro ha quedado demostrado que es eficiente debido a la mayor reactividad de los minerales sulfurados en este medio (Velásquez, 2008), también es positivo este medio clorurado ya que se puede utilizar agua de mar que posee aproximadamente 20 g/L de iones cloruros (Ibáñez, 2011), siendo muy rentable para la industria por la escases del agua en el norte de Chile.
Son varias las ventajas que tiene la lixiviación en medio clorurado, como tratar mineral de baja ley, un control de residuos de mayor facilidad (Córdoba et al., 2008), la lixiviación se puede realizar a temperaturas moderadas, la mayoría del azufre sulfurado en el mineral es convertido a azufre elemental, costo capital más bajo, más fácil de controlar y realizar, (Lu et al., 2000) y amigable con el medio ambiente (Lovera, 1999). 22
La extracción de cobre a partir del mineral de calcopirita en medio clorurado tiene varias ventajas sobre los procesos basados en sulfato, como cinéticas más rápida, alta solubilidad de los metales, fácil oxidación de sulfuros, entre otras. Las desventajas incluyen la corrosividad y la reducción de densidad de corriente límite durante la electro-obtención, esto se comprobó en varias pruebas realizadas con variaciones en los parámetros para mejorar el rendimiento y disminuir estas desventajas, y se demostró que es mejor la extracción electrolítica de cobre de la solución de lixiviación del mineral de calcopirita utilizando medios clorurados con bajas concentraciones de ácido e iones cúpricos (Kumar, 2010). Si se comparan estas ventajas y desventajas se puede observar que la lixiviación de un mineral sulfurado o concentrado en medio clorurado es más ventajoso, ya que varios medios en cloruro han sido examinados para la extracción de cobre, por ejemplo cloruro cúprico y soluciones de cloruro férrico ya han demostrado ser eficaces agentes de lixiviación, como también el cloruro ferroso o combinaciones de iones férricos/ ferrosos y cúprico/ cuproso (Lu y Dreisinger, 2013; Lundstrom et al.,2012; Kumar, 2010).
Importante destacar en lo económico, que se realizaron investigaciones donde queda demostrado que las velocidades de disolución de la calcopirita con H2SO4 y NaCl son similares a las velocidades obtenidas con HCl, y como el HCl es más caro, se hace conveniente utilizar estos dos reactivos (Velásquez, 2008), apoyando esta investigación utilizando NaCl a presión atmosférica y a 95°C se ve favorecida la lixiviación de la calcopirita ya que aumenta considerablemente el porcentaje de extracción del cobre (Lu et al., 2000).
23
3.3.1 Algunos parámetros más relevantes en la lixiviación de la calcopirita según estudios de laboratorio
Se mencionan algunos parámetros influyentes estudiados en la disolución de la calcopirita, para así tener un mejor entendimiento al momento de trabajar con este sulfuro primario de cobre.
3.3.1.1. Efecto de la temperatura
Varios investigadores han llegado al acuerdo que aumentando la temperatura se produce un incremento en la disolución de la calcopirita (Quezada, 2013; Beiza, 2012; Ibáñez, 2011; Velásquez et al., 2010b; Lu et al., 2000; Córdoba et al., 2008; Harahsheh et al., 2008), es por esto que esta variable es muy importante, ya que es sabido que cuando se utilizan elevadas temperaturas hay un mayor gasto económico en el tratamiento.
Se realizaron estudios a temperatura ambiente y moderadas entre 25 y 75°C, los cuales tuvieron un efecto positivo en la disolución de la calcopirita (Velásquez et al., 2010b), otro estudio aumentando la temperatura de 35°C a 75°C la disolución de la calcopirita generó buenos resultados, dando un valor de energía de activación de 96,55 kJ/mol, indicando que la velocidad es controlada por la reacción química (Ibáñez, 2011).
En varios experimentos realizados en reactores agitados, también ha quedado demostrado un efecto negativo al aumentar mucho la temperatura entre 85 y 95°C, donde disminuye la velocidad de disolución (Lu et al, 2000), y a 90°C se produce una aglomeración de las partículas ocasionando el mismo efecto negativo en la disolución (Ibáñez, 2011).
24
3.3.1.2. Tamaño de la partícula
En varios estudios ha quedado demostrado que el tamaño de las partículas es importante al momento de obtener buenos resultados en la disolución de la calcopirita, ya que trabajar con partículas de menor tamaño como 4,03 µm, es más rápida la cinética de disolución por tener mayor exposición de superficie el mineral en la solución (Lu et al., 2000).
Los estudios demuestran la dependencia del tamaño de la partícula en la disolución de la calcopirita, ya que tamaños de partículas finas bajo 25µm genera una cinética más rápida que con un tamaño entre 25µm y 38µm, esto demuestra que la lixiviación es directamente proporcional al área superficial de las partículas, esto se probó en pruebas de lixiviación a 35°C; 0,2 M HCl; 0,5 g/L de Cu2+ y con control de potenciales en la solución (Velásquez et al., 2010b).
En otra investigación utilizando agitadores magnéticos y partículas de 25 µm, queda demostrado la importancia del tamaño de las partículas, ya que estos agitadores disminuyeron el tamaño del mineral debido a la abrasión causada en ellos, aumentado la disolución de la calcopirita en un 70% (Ibáñez, 2011).
3.3.1.3. Efecto de la concentración de cloruro
Se realizaron experimentos que demostraron que al aumentar de 10 a 50 g/L la concentración de iones cloruros no fue propicio cuando se disolvió mineral de calcopirita en reactores instrumentados, obteniendo un 27% de extracción de cobre contra un 10% aumentando la concentración de iones cloruro. Luego se aumentó la concentración de cloruro de 50 a 90 g/L en 25
lixiviación de columnas con una mezcla de mineral y concentrado de calcopirita, obteniendo un leve incremento en la extracción de cobre en un 25% y 32% respectivamente (Beiza, 2012).
Otra experiencia con presencia de los iones cloruros (50 g/L) en la disolución de calcopirita en reactores instrumentados mejora la cinética de disolución de 3,33% a 9,71% y luego al aumentar más la concentración no existió un efecto importante en la disolución (Ibáñez, 2011).
En experimentos realizados en reactores agitados a 35°C; 0,2 M HCl; 0,5 g/L de Cu2+ y bajo potenciales de la solución, se determinó que a altas concentraciones de cloruro no aumenta la disolución de la calcopirita, pero si los iones de cloruro son importantes en la velocidad de oxidación de iones cuprosos y ferrosos por el oxígeno disuelto que se mejora a altas concentraciones de cloruro (Velásquez et al., 2010b).
3.3.1.4. Efecto del potencial de solución
El efecto del potencial de solución es una variable muy importante en la cinética de disolución de la calcopirita, y un control de ella no llevaría a que se forme la capa pasivante en la calcopirita (Ibáñez, 2011; Velásquez et al., 2010a; Córdoba et al., 2008).
En investigaciones se habla de una ventana de potencial ideal, este rango se nombra en estudios donde se encontró la dependencia de la disolución con el potencial y el oxígeno disuelto, utilizando calcopirita en medio clorurado, aquí la llamada ventana de potencial ideal, es la tasa de disolución de la calcopirita lineal y sus rangos están entre los 560 y 620 mV (SHE). La presencia de oxígeno disuelto ayuda aumentar la disolución en esta ventana de 26
potencial, pero un exceso de oxígeno podría aumentar el potencial provocando la pasivación (Velásquez et al., 2010a).
En estudios recientes en reactores instrumentados queda demostrado la dependencia del potencial en la disolución de la calcopirita en medio clorurado, cuando los potenciales alcanzan valores entre los rangos 540- 630 mV (SHE) la cinética de disolución aumenta y son aceptables, y cuando sube o baja de este rango, la disolución disminuye considerablemente (Quezada, 2013; Ibáñez, 2011).
3.3.1.5. Efecto del pH
El efecto del pH varía en algunas investigaciones según las condiciones de trabajo, en experiencias se demostró que mantener un pH sobre 2,5 en reactores instrumentados aumenta la cinética de disolución de la calcopirita en un 99,31% a diferencia de un 13% de extracción de cobre a un pH<1, en este estudio al trabajar a pH mayores que 2,5 permitió que el potencial de trabajo esté dentro de la ventana ideal para la disolución de la calcopirita (Beiza, 2012).
Investigaciones a pH 2 y 4,5 demostraron que la extracción de cobre a partir de la calcopirita en reactores instrumentados aumentó debido a que se pudo observar que ha estos pH no existió hierro en solución, ya que se formaron precipitados de este elemento, y con estos precipitados de hierro no se provocó la pasivación de la calcopirita (Ibáñez, 2011).
Estudios realizados por Velásquez et al., 2010b, los cuales se realizaron controlando el potencial de la disolución de calcopirita en medio clorurado, aproximadamente entre los potenciales 580- 680 mV (SHE), en donde 27
utilizaron nitrógeno para disminuir el potencial, demostraron que la disolución baja durante los períodos de alto potencial y aumentaba durante los períodos de bajo potencial cuando se realizaba a un pH bajo de 0,34, esto se produjo por los cambios de concentración del oxígeno disuelto que dificulta el control del potencial y aumenta la oxidación del ion cuproso.
3.4. Lixiviación de concentrado de cobre
Para el tratamiento de los minerales sulfurados de cobre las empresas mineras buscan desarrollar procesos alternativos,
fáciles de
realizar,
económicos y favorables para el medio ambiente, siendo la lixiviación de concentrado una alternativa. Por lo mismo, existe interés por parte de las empresas mineras en evaluar la posibilidad de lixiviar concentrado de cobre, así lo expresó el presidente ejecutivo de Codelco Thomas Keller en la charla magistral Futuro y desafíos de la minería chilena y Codelco, realizada en junio del 2013 en la Universidad Católica del Norte. Codelco en uno de sus proyectos Expansión Andina 244 tendrá una equipada planta concentradora que contará con la operación unitaria de lixiviación de concentrado de molibdeno con alto contenido de cobre, este molibdeno será obtenido de los minerales sulfurados de cobre durante el proceso de separación del cobre (Codelco, 2013c; Codelco, 2013d). Otro proyecto es Sulfuros Radomiro Tomic fase II, en RT la reserva de los óxidos se agotarán totalmente en el 2017, y quedarán las plantas de electro-obtención sin funcionamiento por el agotamiento natural de los recursos lixiviables. Para solucionar este problema se considerará producir hasta la etapa de concentrado, y se impulsará en forma paralela o simultánea el desarrollo de nuevas tecnologías, que permitan lixiviar el concentrado de cobre y aprovechar las capacidades de la actual planta de electro-obtención (Codelco, 2013e). Codelco y BHP Billiton realizaron un 28
proyecto llamado BioCOP de investigación y desarrollo en biotecnología, con la idea de realizar una planta industrial para el tratamiento de lixiviación de concentrado de cobre complejos con alto contenido de impurezas, pero este proyecto no se pudo llevar a cabo, ya que los resultados de rentabilidad proyectados no fueron óptimos, no eliminaron el proyecto por completo, ya que se mantiene la planta piloto donde siguen realizando pruebas consiguiendo buenos resultados técnicos (Codelco, 2011).
En el HydroCopper 2011 se desarrolló el tema de lixiviación de concentrado de sulfuros de cobre, donde se discutió sobre las más recientes innovaciones, mejores prácticas y el desarrollo tecnológico de esta área de procesamiento del cobre. En esta actividad se mostraron varias empresas del mundo interesadas en esta técnica, las empresas con faenas en Chile interesadas presentes fueron: Procesos Barrick Sudamérica, Xstrata Lomas bayas, Metallica Ingeniería Chile. También se presentó en esta ocasión la Universidad Técnica Federico Santa María que está investigando y desarrollando un activo acercamiento sobre el tema con los actores más relevantes a nivel nacional e internacional de la minería (Portal minero, 2011a; Portal Minero, 2011b).
Se desarrolló un proyecto tecnológico el año 2003 para operar aproximadamente 15 años, con la compañía Phelps Dodge y minera El Abra, el objetivo del proyecto es lixiviar concentrado de cobre por presión a temperaturas media y alta (sobre los 200°C), para llevarlo a escala comercial, este trabajo de diseño y construcción de la planta de demostración se hizo en Bagdad, ubicada al noroeste de Arizona, y no en minera El Abra básicamente por desventajas económicas, actualmente aún no se lleva a cabo en minera El Abra por lo costoso del tratamiento, pero no se descarta a futuro, ya que El Abra posee significativas reservas de sulfuros de cobre. El proyecto comenzó 29
con un detallado programa de pruebas para desarrollar nuevas tecnologías de procesamiento en lixiviación de concentrado de cobre, se realizaron pruebas tipo batch a escala de laboratorio y luego realizadas en la planta construida, en donde se investigó y observó el comportamiento químico de los concentrados de sulfuros de cobre en un amplio rango de condiciones y con diferentes alternativas de preparación de los concentrados. De aquí nacieron dos clases de procesos con el potencial de ser comercialmente viable, el primero fue la lixiviación de concentrado por presión y a altas temperaturas, donde se produce una cantidad importante de ácido sulfúrico como subproducto de la reacción química, que puede o debe ser utilizado en la lixiviación de óxidos de cobre o lixiviación de sulfuros de baja ley, ya que la neutralización del ácido es prohibitiva en términos económicos. En este proceso, más del 98% del cobre presente en el concentrado es disuelto y la solución resultante es procesada por una planta convencional de SX- EW. La segunda clase de proceso es la lixiviación por presión a temperaturas medias, en donde la mayor parte del sulfuro presente en el concentrado es convertido a azufre elemental, la cantidad convertida depende de la temperatura, la adición de ácido durante la reacción a alta presión y del tamaño de la partícula. Este proceso requiere previamente un concentrado ultra fino antes de la lixiviación por presión. Las compañías evalúan su proyecto como una experiencia excelente, ya que desde su partida se logró alcanzar una capacidad de diseño en régimen permanente, con extracciones del 99% en la lixiviación y recuperaciones globales del 98%. Las desventajas del proyecto se presentaron por interrupciones de energía eléctrica por la baja disponibilidad en la planta durante el primer período de operación, por otro lado, como en todos los procesos metalúrgicos, una investigación detallada de todos los aspectos metalúrgicos debería ser llevado a cabo antes de iniciar cualquier diseño de ingeniería, pero aumentando la experiencia operacional se mejoraron a medida que avanzaba el proyecto (Minería Chilena, 2004). Este proyecto concluyó antes de tiempo, ya que en el 30
año 2007 la empresa Freeport adquirió la compañía Phelps Dodge, también se hizo socia de minera El Abra cambiando los proyectos para estas empresas. Freeport para minera El Abra estudia la posibilidad de hacer una nueva planta concentradora utilizando agua de mar desalinizada, con el objetivo de aprovechar la gran reserva de mineral sulfurado de cobre que posee (Qué pasa minería, 2012).
Es sabido que la hidrometalurgia del cobre se ha estudiado ampliamente como una alternativa a la fundición. Una gran atención se ha prestado al tratamiento de concentrado de cobre y generalmente para estudios de laboratorio se utiliza concentrado de calcopirita, ya que este mineral es el más abundante entre los sulfuros que contienen cobre. El reto del desarrollo de este proceso es que sea la lixiviación de la calcopirita rápida y completa. Sin embargo, para superar la lixiviación lenta e incompleta de la calcopirita hay que resolver dos problemas, la formación de películas pasivas en la superficie de la calcopirita y controlar el potencial de solución (Muszer et al., 2013), pero investigaciones han esclarecido parámetros para manejar estos problemas (Beiza, 2012; Ibáñez, 2011; Velásquez et al., 2010b). En estudios se ha observado que para romper la capa de pasivación protectora formada por productos de oxidación se ha utilizado como alternativa la adición de catalizadores, tales como pirita y/o iones de plata a la lixiviación, los cuales han mostrado modificar esta película de pasivación (Ibáñez, 2011).
En este campo la Dra. Lilian Velásquez y su grupo de la Universidad Católica del Norte, siguen investigando acerca de la disolución de calcopirita utilizando iones cloruro en diferentes condiciones. Se investiga los parámetros que influyen en la disolución y los procedimientos se realizan en condiciones ambientales moderadas en reactores agitados. La importancia de investigar la lixiviación de los concentrados de calcopirita, como se mencionaba antes, es 31
que este mineral será la principal fuente de cobre ya que se están agotando los óxidos y es necesario el desarrollo de nuevas alternativas tecnológicas que permitan disolver este mineral, para seguir trabajando las plantas de LX-SXEW (Portal Minero, 2012). A continuación se presentan investigaciones recientes en lixiviación de concentrado de calcopirita.
La cinética de lixiviación de un concentrado de calcopirita con sulfato férrico y sulfato cúprico, en presencia de NaCl fue investigada por Veloso et al., (2013). Se realizó a temperatura de 70 a 90°C y se utilizaron los reactivos Fe (III), Cu (II) y Cl-. Los resultados mostraron que la lixiviación de la calcopirita es más rápida con sulfato cúprico que con sulfato férrico, ya que con la adición de cloruro de sodio a las soluciones de lixiviación aumentó la velocidad de disolución, esto se observó en los experimentos llevados a cabo con 2 mol/L de cloruro y 1 mol/L de ión férrico, en el que la disolución de la calcopirita se acercó a 24%, mientras que en ausencia del cloruro se acercó sólo 5%. Cuando el hierro férrico fue reemplazado por iones cúpricos (en presencia de cloruro), la calcopirita tuvo una disolución que aumentó a 46%. Por los altos valores de la energía de activación que fueron 92.9 kJ/mol con 0,5 mol/L Cu 2+ y 122.3 kJ/mol, para los experimentos con 1 mol/L de Fe 3+, queda demostrado que la lixiviación de la calcopirita es altamente dependiente de la temperatura.
Se realiza una investigación por Lu y Dreisinger, (2013), en la lixiviación de un concentrado de calcopirita en medio clorurado con iones férricos y cúpricos, se utilizó una alta concentración de cloruro de calcio para mantener una alta solubilidad de los iones y con ello mejorar la lixiviación, las pruebas se realizaron en condiciones atmosféricas y a temperatura de 95°C, las extracciones de cobre para un tamaño de partícula de 14 µm fue de 99,1%, y las extracciones de hierro de 73,3%, aumentando el tamaño de las partículas a 30 µm y manteniendo la temperatura, las extracciones de cobre disminuyeron 32
en un 0,4% y las extracciones de hierro prácticamente no cambiaron. Para ambos casos la oxidación del azufre en sulfato fue aproximadamente de 1,2% a 1,7% y la oxidación de sulfuro a sulfato dio como resultado un aumento en la concentración de HCl.
Otra experiencia realizada por Ruiz et al., (2011), en la lixiviación de un concentrado de calcopirita con oxígeno a presión ambiente en solución de H2SO4– NaCl, se analizó teniendo en cuenta la evolución del potencial redox de la solución y la concentración de iones férricos durante la lixiviación. Los resultados indicaron que la lixiviación del concentrado de calcopirita en solución sulfato-cloruro fue rápida, ya que más de un 90% de cobre se disolvió a 100°C. Respecto a la mezcla de nitrógeno-oxígeno con un 21% de oxígeno se observó que disminuyó significativamente la velocidad de disolución en comparación con el caso de 100% de oxígeno, está reducción en la tasa fue debido a una oxidación más lenta de los iones ferrosos y cuprosos en la solución de lixiviación a causa de la solubilidad del oxígeno. Luego se adicionó 3 g/L de iones férricos en el sistema de lixiviación produciendo un gran aumento en el potencial de disolución que a su vez afecta negativamente a la tasa de lixiviación del concentrado de calcopirita.
33
3.5. Utilización de reactivos en la flotación
A continuación algunos reactivos y combinaciones de nuevos reactivos utilizados en la flotación. Es importante comentar que la utilización de reactivos es una actividad relevante en el proceso de flotación y si no se preparan los reactivos en el momento oportuno, el proceso de flotación se vería afectado negativamente, bajando la recuperación y obteniendo un producto de baja calidad (Cataldo, 2008).
Las
empresas
mineras
siempre
están
buscando
una
mayor
concentración en sus productos con nuevos y mejores reactivos, y las empresas Anglo American, Antofagasta Minerals, Codelco y Minera Las Cenizas utilizan dos tipos de nueva tecnología en reactivos, el primero es el colector Alky Thioglycolates, tecnología que mejora la selectividad ante elementos de hierro indeseados en la flotación de molibdeno y cobre, mejorando de forma significativa la recuperación de estos minerales. El segundo es el colector Octyl Thioglycolates, producto que ha demostrado importantes resultados en la recuperación de hierro en la flotación de cobre, pasando de 15% a 42% (Minería Chilena, 2010b).
Las operaciones de la planta Manuel Antonio Matta de Enami, ubicada en la localidad de Paipote, ciudad de Copiapó, probaron varios tipos de colectores y de todas las pruebas el reactivo colector Petkom en sus variedades 30, 60 y 70 fue el que mejor resultado les arrojó. Estos reactivos demostraron un fuerte efecto como colector, con las tres dosis se pudo recuperar sobre un 90%. El Petkom 30, entre 55 a 60 g/t, con Petkom 60, de 50 a 57 g/t y con Petkom 70, entre 50 y 55 g/t. El espumante utilizado fue MIB y se mantuvo en 25 g/t y el pH varió de 10 a 11,5, según el porcentaje de hierro presente en el mineral, que osciló entre 4% y 37% (Minería Chile, 2010b). 34
Orozco, (2012), investigó los efectos que tienen los espumantes sobre la relación entre recuperación de agua, recuperación por arrastre de partículas y para el efecto de selectividad en una celda de flotación a escala laboratorio. Para estudiar estos efectos se realizaron pruebas con espumantes de distinta estructura molecular, alcoholes y polietilenglicoles. Los resultados mostraron diferencias de comportamiento entre alcoholes y polietilenglicoles. Para la recuperación de agua, los polietilenglicoles estudiados (PEG400, PEG300 y PEG200) llevan más agua al concentrado que los alcoholes. En el caso de la recuperación por arrastre, son los alcoholes (octanol, heptanol, MIBC y hexanol) los que arrastran más partículas de sólido al concentrado. Para corroborar si existe un efecto sobre la selectividad del proceso de flotación, se realizaron pruebas de flotación con polietilenglicol (PEG300) y alcohol (octanol) con un mineral preparado de cuarzo más calcopirita, obteniéndose una mayor ley acumulada de cobre en el caso del polietilenglicol (PEG300), lo cual es consistente con lo observado en la recuperación por arrastre, por lo tanto si es selectivo el polietilenglicol.
Los factores para seleccionar el espumante han cambiado con el pasar del tiempo. Antes, las principales preocupaciones era el costo, disponibilidad y ser amigable con el medio ambiente. Si bien siguen siendo importantes, otros factores relativos al desempeño como las condiciones de aire o la calidad de la espuma producida han ido tomando importancia (Wenqing et al., 2013; Orozco, 2012; Albijanic et al., 2012).
Se investigaron por Wenqing et al., 2013, algunos colectores, y uno de ellos son los polisacáridos como depresores orgánicos en la separación por flotación de cobre y plomo, en general los polisacáridos tienen varias ventajas, como no ser tóxicos, biodegradables y relativamente más baratos que los depresores inorgánicos utilizados ampliamente en la industria, así el interés en 35
el uso de los polisacáridos ha estado creciendo. En esta investigación se utilizaron los colectores con calcopirita y galena para ver sus recuperaciones, en un primer ensayo se observó que el xantato butilo es capaz de flotar calcopirita y galena muy bien, la recuperación de la flotación en los dos minerales fueron alrededor del 90%, y los análisis de espectro infrarrojo muestran que la adsorción química se produjo entre el xantato butilo y los dos minerales. Luego utilizando dextrina y almidón soluble se observó que pueden depresar a la galena, dando una recuperación en la flotación de la galena alrededor de un 20%, y en la calcopirita fue aproximadamente el 90%. Posteriormente se hacen mediciones con dextrina y O-isopropil- N-etil tionocarbamato (Sulfuros de sodio, almidón soluble, carboximetil celulosa, silicato de sodio) (IPetC),
indicando que una mayor cantidad de IPetC se
adsorbe más sobre la calcopirita que en la galena, después en los ensayos de disolución se demostró que la cantidad de iones de plomo lixiviados de la galena disminuyen con cierta cantidad de concentración de dextrina (más un aumento en el tiempo de agitación), sin embargo, los iones de cobre lixiviados de calcopirita siguen siendo casi constantes con o sin la adición de dextrina.
Los investigadores Reyes et al., 2011 estudiaron el efecto de los biosólidos (residuos orgánicos sólidos, semisólidos o líquidos que resultan del tratamiento de las aguas residuales) en las propiedades hidrofóbicas de los minerales sulfurados de cobre. Los principales componentes de los bio-sólidos son sustancias húmicas, principalmente ácido húmico (son constituyentes principales del humus, materia orgánica del suelo) y compuestos de fósforo. Se observaron en las mediciones que los bio-sólidos pueden interactuar (adsorberse) con las superficies de los minerales sulfurados de cobre mejorando su hidrofobicidad, y todas las dosis utilizadas de los bio-sólidos hicieron que los sulfuros de cobre sean más electronegativo en todo los intervalos de pH (de 2 a 10) investigados (Reyes et al., 2011). Utilizando 36
ortofosfato se observó que pueden interactuar químicamente con los minerales sulfurados a través de enlaces del centro de la esfera (mineral), sin embargo, el ácido húmico interactúa con los sulfuros a través de enlaces externos a la esfera. El ácido húmico puede adsorberse físicamente en la calcopirita y pirita a través de enlaces de hidrógeno. Por lo tanto, los bio-sólidos que contienen tanto el ácido húmico y compuestos de fósforo pueden interactuar con superficies de los minerales sulfurados de cobre, a través de mecanismos complejos que implican vínculos de enlaces tanto interior y exterior de la espera (mineral). También se observó que los bio-sólidos muestran una mayor afinidad con la pirita, en general, los resultados demostraron que el uso de estos reactivos pueden cambiar las propiedades hidrófobas de los minerales sulfurados de cobre, por lo tanto, el uso de los bio-sólidos es factible en una etapa de flotación preliminar para la eliminación de la pirita, o también en etapas más selectivas de la flotación para separar comercialmente importantes minerales de sulfuros de la ganga.
Azañero et al., 2011 realizaron un estudio de flotación de sulfuros polimetálicos de cobre-plomo deprimiendo simultáneamente a la esfalerita y pirita. Aquí la flotación cobre- plomo se realizó a pH natural o levemente alcalino utilizando xantatos y dithiofosfatos como colectores, la depresión de la pirita y esfalerita se logró mediante el uso de cal, cianuro, bisulfito y sulfato de zinc en dosificaciones que no afectan la flotación del cobre, ya que el cobre es deprimido por el cianuro y el plomo por el bisulfito en concentraciones altas. Luego en la separación del cobre-plomo, los resultados demostraron que para separar los concentrados de cobre y plomo, el proceso que más se adapta es el método de depresión del plomo y el reactivo más efectivo por su poder oxidante es el dicromato de sodio, también se puede usar el dicromato de potasio, pero es más caro. El dicromato de potasio es un reactivo no compatible con el medio ambiente, por lo que se puede usar en combinación 37
con dextrina, carboximetil celulosa o extractos de madera como quebracho o taninos con el objeto de bajar el consumo de este reactivo y disminuir el daño al medio ambiente.
Se realiza una investigación por Albijanic et al., 2012, para analizar las relaciones entre el tiempo de fijación burbuja- partícula, dosis de colector y la ley de un mineral sulfurado de cobre. En esta investigación se realizaron varias pruebas comparando diferentes medidas de colector, liberación y ley del mineral, pero se darán a conocer los resultados más relevantes. Los resultados indicaron que para las partículas con alta ley de cobre y con un pequeño aumento en la dosis de colector, se ve una reducción dramática en el tiempo de fijación burbuja- partícula. Sin embargo, para las partículas con moderada ley de cobre y más liberado, el efecto de la adición del colector fue de reducir mucho menos el tiempo de fijación. Para las partículas de baja ley de cobre el colector no hizo ninguna diferencia en el tiempo de fijación. Todos estos resultados confirman que existe una correlación altamente dependiente entre la liberación del mineral, ley de cobre, dosis del colector y el tiempo de fijación.
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3.6. Nueva tecnología en equipos para minerales sulfurados de cobre
El gran avance de la minería hace que se esté constantemente innovando en la tecnología de los equipos para tener un mejor producto, lo cual va de la mano con un ahorro de energía, fácil traslado, mejor material de estructuras, etc. En los procesos de flotación no se registran grandes cambios, pero si las empresas han evolucionado en sus equipos y con respecto a la lixiviación se mostraran reactores de última tecnología. A continuación algunos equipos.
En agosto del 2013 se realizó una charla en la Universidad Católica del Norte por el Dr. Dariusz Lelinski de la empresa FLSmidth sobre la “Operación y mantención de celdas de flotación”, en general se destacaron los equipos y avances que se han desarrollado en los últimos años por la empresa. Como hay mucha competencia en el mercado con respecto a los equipos de flotación, lo que lo diferencia del resto de las empresas es que FLSmidth es la única empresa que puede combinar sus equipos (fusionar), llamados equipos de circuito mezclado, sistemas que otras empresas no pueden hacer. A continuación los tres tipos de equipo.
Equipo de flotación Wemco: Este equipo es de auto-aspiración, el cual no necesita soplador, el rotor está en la parte superior, sus rodamientos son de hierro fundido, los cuales mantienen la alineación precisa del eje en todas sus cargas, lo que garantiza una larga vida útil y la economía del capital.
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Figura 1: Equipo de flotación Wemco (FLSmidth, 2013).
Equipo de flotación Dorr- Oliver: Este equipo tiene bajo consumo de energía. Posee alta capacidad de dispersión de aire, en comparación con otros equipos, obteniendo resultados con un mayor control en el proceso de flotación. Tiene una intensa recirculación en la zona de mezcla, lo que multiplica las posibilidades de contacto entre las partículas minerales y burbujas de aire con lo cual permite una mayor recuperación del mineral de interés. Posee un fácil mecanismo de reinicio lo que hace más fácil después reiniciar paradas imprevistas.
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Figura 2: Equipo de flotación Dorr- Oliver (FLSmidth, 2013).
Equipo de flotación SuperCell: Es la celda de flotación más grande en funcionamiento en el mundo. Con un rendimiento probado en hidrodinámica, metalúrgico y con fiabilidad mecánica. Este equipo utiliza un tanque universal que puede ser equipado con cualquier tanque fabricado por FLSmidth, esto le da flexibilidad en el uso, ya que puede utilizar mecanismos intercambiables en función del tipo de partículas (gruesas o finas) que están siendo alimentadas en la celda de flotación. Este tanque universal acepta tanto las tecnologías de aspiración natural y aire forzado.
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Figura 3: Equipo de flotación SuperCell (FLSmidth, 2013).
La empresa Eral desarrollo un proyecto en agosto del 2012 para ofrecerles a las empresas mineras chilenas un equipo de floculación para plantas de concentrado de cobre, el cual ha tenido buena aceptación en la industria minera (EralChile, 2013a). La preparación y dosificación del floculante se realiza con el equipo de floculación que permite controlar la preparación y dosificación del polielectrolito (floculante) y operar en continuo de manera automática. El sistema consiste en una tolva para el floculante en polvo, dosificador con moto-variador y tanques de preparación, maduración y con sus correspondientes electro-agitadores. Todo el conjunto se construye en acero inoxidable e incorpora una bomba dosificadora con variador de velocidad electrónico y armario eléctrico de control (EralChile, 2013b).
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Figura 4: Equipo de floculación (EralChile, 2013).
Con respecto a los equipos para hidrometalurgia se han hecho estudios en reactores de escala laboratorio, los cuales ahora se fabrican de tamaño industrial (como una celda de flotación), y han demostrado tener buenos resultados en la recuperación del mineral de interés. La empresa Outotec tiene una larga historia como proveedor de tecnología para la hidrometalurgia. Outotec Chile posee varias soluciones para la extracción de cobre. Dispone de sistemas que abarcan del mineral a los cátodos y dependiendo de las características del mineral, cuenta con procesos para realizar lixiviación sulfúrica o clorhídrica, por percolación o agitación. Para procesos de lixiviación por agitación Outotec posee equipos como los reactores OKTOP y espesadores Supaflo, de eficiente tasa de separación sólido- líquido (Outotec, 2013). En los procesos de esta empresa, una vez que el cobre que se encuentra en fase acuosa diluida (PLS), dispone de un proceso de extracción por solvente, el cual se aplicó en Chile por primera vez hace 20 años en 43
Radomiro Tomic, con sus bombas DOP de bajo esfuerzo de corte y alta eficiencia de mezclado (Minería Chilena, 2010a). A continuación tipos de reactores.
Reactor Oktop serie 5000: Este tipo de reactor se utiliza para lixiviar calcosina, calcopirita y en los procesos HydroCopper (Outotec, 2013). Posee un agitador vertical para el flujo de fluidos, alta agitación y potencia para las propiedades de suspensión de sólidos, proporción de mezclado para concentrados de poca uniformidad y menores costos de operación capaces de permitir que los rendimientos de lixiviación sean viables para la industria.
Figura 5: Reactor Oktop serie 5000 (outotec, 2013).
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Reactor Oktop serie 2000: Se utiliza este reactor para los procedimientos de oxidación de hierro y lixiviación de níquel. Tiene por características poseer un agitador de gas- líquido- sólido, alta intensidad de agitación en especial en la región inferior, buena proporción de mezclado del concentrado, excelente dispersión de gas y disolución, estos reactores son más pequeños debido a la alta tasa de utilización de gas (Outotec, 2013) .
Figura 6: Reactor Oktop serie 2000 (Outotec, 2013).
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4. CONCLUSIONES
En base a todos los resultados mencionados en este seminario bibliográfico a continuación las conclusiones más relevantes.
Las investigaciones se han enfocado principalmente al medio clorurado para el tratamiento de la calcopirita, debido a que ha tenido más eficacia sobre otros medios, y uno de esos medios es el sulfatado.
La lixiviación de concentrado de cobre es una investigación tecnológica que se está llevando a cabo en varias empresas, pero hasta hoy sólo a escala laboratorio o en plantas piloto, debido a que, llevarlo a la industria todavía no es rentable por los altos costos de inversión que requiere este tratamiento.
En las investigaciones de lixiviación se ha tomado interés en la utilización de catalizadores de pirita y/o iones de plata, debido a que estos han demostrado romper la capa de pasivación protectora que se forma en el mineral.
Las investigaciones con colectores orgánicos han tomado interés en la industria, debido a que estos no son tóxicos, son biodegradables y más baratos que los colectores inorgánicos.
La elección de un reactivo de flotación depende principalmente por la respuesta del mineral, y los colectores Petkom 30, 60 y 70 demostraron tener un fuerte efecto como colector, ya que se obtuvieron con cada uno recuperaciones sobre el 90% de cobre, en comparación a las otras investigaciones mencionadas en este trabajo. 46
Las investigaciones realizadas con los reactivos bio-sólidos demostraron que pueden interactuar químicamente con los minerales sulfurados, mejorando las propiedades hidrofóbicas de estos, por lo tanto, se pueden utilizar en etapas más selectivas de la flotación para separar comercialmente importantes minerales de sulfuros de la ganga.
Las mineras chilenas siguen un constante desarrollo tecnológico para aprovechar al máximo sus minerales, y uno de ellos es utilizar agua de mar en sus procesos.
Los sulfuros de cobre tienen una importancia en la industria minera, debido a que estos minerales son la principal fuente del futuro para seguir con los procesos, y es por ello que hay una constante búsqueda de investigación para mejorar el tratamiento de estos minerales.
Las mineras nombradas en esta investigación siguen un patrón creciente en tecnología, debido a que, constantemente están buscando optimizar sus producciones en faenas, con nuevas soluciones para la lixiviación, nuevos reactivos de flotación, proyectos de expansión, nuevos equipos o remplazos de ellos.
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5. RECOMENDACIONES
Se mencionan algunas recomendaciones por si alguien en el futuro quisiera retomar esta investigación.
Investigar más sobre los iones catalizadores o nuevas combinaciones de ellos, debido a que, han tenido muy buenos resultados tratando la pasivación de la calcopirita.
Desarrollar más investigaciones con colectores orgánicos para conocer y comparar si efectivamente tienen buenos resultados con la mayoría de los minerales sulfurados de cobre.
Acceder a más información de las empresas, donde comenten o detallen las nuevas modalidades que van actualizando para el tratamiento de sus minerales, como nuevos tipos de medios, reactivos, combinaciones de ellos, etc., como también los equipos que utilizan, reemplazan o compran.
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