INDICE RESUMEN RESUMEN ......................................................................................................................... 1 OBJETIVOS OBJETIVOS ...................................................................................................................... 2 OBJETIVO OBJETIVO GENERAL........................................................................................................ 2 OBJETIVOS OBJETIVOS ESPECIFICOS ESPECIFICOS .............................................................................................. 2 MARCO TEORICO ............................................................................................................ 3 1.1.
PROCESO HIDROMETALURGICO HIDROMETALURGICO ........................................................................ 3
1.2.
ACONDICIONAMIENTO ACONDICIONAMIENTO DEL DEL AREA PARA PARA LA LIXIVIACIÓN LIXIVIACIÓN ................................. 4
1.3.
ACONDICIONAMIENTO ACONDICIONAMIENTO DEL DEL MINERAL MINERAL ................................................................. 4
1.4.
AGLOMERACIÓN AGLOMERACIÓN DEL MINERAL .......................................................................... 7
1.4.1.
FENOMENOLOGÍA FENOMENOLOGÍA DEL PROCESO................................................................... 8
1.4.2.
TIPOS DE AGLOMERACIÓN AGLOMERACIÓN ............................................................................ 10
1.4.2.1.
AGLOMERACIÓN AGLOMERACIÓN POR HUMEDAD ........................................................... 10
1.4.2.2.
AGLOMERACIÓN AGLOMERACIÓN POR ADHERENTES ADHERENTES..................................................... 11
1.4.3.
EQUIPOS AGLOMERADORES AGLOMERADORES......................................................................... 11
1.4.4.
CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS Y FACTORES DE LA AGLOMERACIÓN AGLOMERACIÓN......................... 13
1.5.
LIXIVIACIÓN LIXIVIACIÓN ......................................................................................................... 15
1.6.
LIXIVIACIÓN LIXIVIACIÓN DE ALTA LEY .................................................................................. 16
1.7.
LIXIVIACIÓN LIXIVIACIÓN DE BAJA LEY .................................................................................. 18
1.8.
METODOS DE LIXIVIACIÓN LIXIVIACIÓN ................................................................................ 20
1.9.
PROCESO DE LIXIVIACIÓN LIXIVIACIÓN GENERICO............................................................. 21
1.10.
TERMODINAMICA TERMODINAMICA DE LA LIXIVIACIÓN LIXIVIACIÓN ........................................................... 22
1.11.
CINETICA DE LA LIXIVIACIÓN LIXIVIACIÓN O DEL PROCESO QUÍMICO .......................... 26
1.11.1. 1.12.
MODELO MATEMATICO DE LA CINÉTICA .................................................. 27 MODELAMIENTO MATEMATICO PARA EL CONSUMO DE ÁCIDO SULFÚRICO
EN EL AGLOMERADO AGLOMERADO ................................................................................................ 29
1.12.1.
MODELAMIENTO MATEMÁTICO PARA EL CONSUMO DE ÁCIDO
SULFÚRICO ............................................................................................................. 32 1.12.2.
MODELAMIENTO MATEMÁTICO PARA EL CONSUMO DE AGUA ............. 35
1.13.
LIXIVIACIÓN LIXIVIACIÓN BACTERIANA BACTERIANA O BIOLIXIVIACIÓN BIOLIXIVIACIÓN .............................................. 37
1.14.
MICROORGANISOS MICROORGANISOS Y MEDIO DE CULTIVO ................................................... 39
1.15.
FACTORES QUE AFECTAN A LA BIOLIXIVIACIÓN BIOLIXIVIACIÓN ........................................ 41
1.16.
MECANISMOS MECANISMOS DE BIOLIXIVIACIÓN BIOLIXIVIACIÓN ................................................................ 42
CONCLUSIONES CONCLUSIONES ............................................................................................................ 45 BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................ 46
RESUMEN El presente trabajo tiene como objetivos describir el proceso de lixiviación en la obtención del cobre (Cu), así mismo conocer las diferentes reacciones químicas que se dan durante el proceso de lixiviación describir los tipos de lixiviación y los métodos de lixiviación para la extracción del Cu. El material extraído de un yacimiento minero es una mezcla de componentes sin valor y valiosos (oro, plata, cobre, etc.), por lo que debe ser sometido a distintos procesos mediante los cuales se logra separar estos componentes y recuperar el contenido valioso. Las soluciones lixiviadas pasan por otros procesos para que se separe el líquido de los minerales valiosos. En principio se busca eliminar las partículas sólidas que pudieran haber sido arrastradas y que no tienen valor. Posteriormente, la solución que tiene minerales valiosos debe pasar por a la etapa de recuperación y concentración, para lo que se usa procesos de precipitación, extracción por solventes –electro obtención, entre otros, dependiendo nuevamente del metal sólido que se quiera obtener. Este proceso permite trabajar yacimientos que suelen ser calificados de baja ley (y por tanto de más alto costo de producción por tonelada) siempre que la operación minera involuc re una actividad a gran escala. Es decir, que la lixiviación es un proceso de recuperación que hará económico un proyecto conforme se trabajen mayores volúmenes de material. Concluyendo que en el proceso de lixiviación requiere de la preparación adecuada y responsable del área donde se va a realizar la acción de lixiviar. Para ello se hacen los trabajos de acondicionamiento para lograr que el proceso sea eficiente como brindar información valiosa para el diseño y seguimiento seguimiento del proceso. Puesto que para la lixiviación se usa agua, ácido sulfúrico y óxidos, estos reaccionan reacciona n con los minerales de cobre, creando reacciones de disolución de Cu. También se producen reacciones debido a la intervención de bacterias, usadas comúnmente en terrenos de baja ley de Cu. Ya que el mineral forma un lecho fijo de partículas que es bañado por una solución, el agente lixiviante entra en contacto con el lecho del mineral y a medida que va descendiendo va diluyendo el material de interés, por esta razón existen diferentes tipos de lixiviación: como lixiviación in Situ, lixiviación en bateas, en pilas, en botaderos, por agitación, bacteriológica.
1
OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL -
Describir el proceso de lixiviación en la obtención del cobre (Cu).
OBJETIVOS ESPECIFICOS -
Conocer las diferentes reacciones químicas que se dan durante el proceso de lixiviación en la obtención de Cu
-
Describir los tipos y métodos de lixiviación para la extracción de Cu.
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MARCO TEORICO 1.1.
PROCESO HIDROMETALURGICO
Procesos extractivos que ocurren en medios acuosos, que permiten la extracción y obtención de metales y/o compuestos desde sus minerales o materiales de reciclaje (chatarras, escorias, cementos metálicos, barros anódicos, etc). La hidrometalurgia se subdivide en tres ramas importantes, las cuales son: 1. Lixiviación 2. Concentración y Purificación 3. Precipitación PRINCIPALES VENTAJAS DE LOS PROCESOS HIDROMETALÚRGICOS:
Sus procesos tienen un menor impacto ambiental en comparación a otros procesos extractivos.
Bajos costos de inversión para un tamaño de planta dado, en comparación a otros procesos extractivos.
Posibilidad de expansión desde una operación pequeña a otra de tamaño mediano,
Conservando siempre la economía de una operación en gran escala. Esto es debido al carácter modular de las plantas hidrometalúrgicas.
Algunos procesos hidrometalúrgicos permiten un ahorro considerable de combustible,
Como es el caso de tratar los minerales directamente en sus yacimientos o los que evitan el proceso de molienda. Estos ahorros de energía representan una fracción apreciable del consumo total de un proceso convencional.
Existe un gran control sobre las reacciones, debido a las condiciones cinéticas en que se desarrollan los procesos.
Es posible una gran automatización.
Las operaciones hidrometalúrgicas son muy selectivas, en lixiviación, por ejemplo, sólo parte de la mena se disuelve dejando el resto sin reaccionar, permitiendo su eliminac ión en una etapa inicial del proceso.
Gran flexibilidad para combinar operaciones unitarias con el objeto de lograr un proceso óptimo.
3
1.2.
ACONDICIONAMIENTO DEL AREA PARA LA LIXIVIACIÓN 1. Se realizará estudios previos de suelo, agua y aire, que brindan información valiosa para el diseño y seguimiento del proceso. 2. Las áreas de terreno dedicadas a este proceso son lugares amplios y llanos sobre la que se coloca una membrana impermeable (conocida como geomembrana) que aislará el suelo de todo el proceso químico que se ejecutará arriba. 3. Abra un sistema de cañerías distribuidas homogéneamente que se utilizan para transportar y rociar la sustancia lixiviante sobre el mineral. 4. Así mismo abra un sistema de tuberías (sistema de drenaje) especiales que recogen las soluciones que se irán filtrando a través del material apilado durante el proceso. 5. Se construirá una poza (cercana a la zona de lixiviación) en la que se acumulan los líquidos que se obtengan de la lixiviación que luego deben ser tratados para lograr la recuperación final del material fino que se encuentran atrapados en ellos. (Energia)
1.3.
ACONDICIONAMIENTO DEL MINERAL Si el mineral que se está tratando presenta una ganga reactiva o moderadamente reactiva, a medida que progresa la lixiviación ácida en un frente descendente, el ácido sulfúrico se va consumiendo. Esto mismo ocurrirá si la altura del lecho de mineral es mayor, tal que el ácido sulfúrico se consuma antes de llegar a la parte inferior de la pila. En estos casos se tiene un frente de reacción electroquímica que impone una acelerada disminución del potencial (300mV2). Si la velocidad de la reacción de la solución ácida con el mineral y la ganga es mayor que la velocidad de reposición del ácido sulfúrico, entonces se puede llegar a perder la totalidad de agentes oxidantes (iones Fe3\ 02, etc.) y, en breve, a consumir la totalidad de los iones hidrógeno (protones disponibles para la lixiviación). La rápida neutralización del ácido sulfúrico en la solución lixiviante causada por la reactividad de la ganga provoca un verdadero frente de acidez descendente.
4
Si el frente de ácido sulfúrico se produce más bien en la parte superior de la pila, la baja solubilidad de los iones Cu2+ en las soluciones neutralizadas puede conducir a una precipitación de todo el cobre disuelto en la parte superior. Sin embargo, eso obligaría alternativamente a:
Agregar exceso de ácido sulfúrico en las solucion lixiviante, con el riesgo de un mayor consumo de ácido sulfúrico global.
Limitar la altura de las pilas del lecho del mineral que se someten a lixiviación. Aceptar menores recuperaciones de cobre en el conjunto.
Para poder solucionar este problema específico, se ha ideado incorporar un pretratamiento con ácido sulfúrico concentrado y agua al mineral de cobre que se va a colocar en el lecho de minerales a lixiviar. Este ácido sulfúrico es uniformemente distribuido, previo a su ubicación en las pilas, logrando con esto una dosificación a la medida de cada requerimiento, ya sea por parte de los minerales del yacim iento o parte de la ganga. Además, la distribución anticipada del ácido sulfúrico permite que este reaccione sobre todas y cada una de las partículas del mineral, logrando una acción de transformación de las especies minerales de cobre que están próximas a la superficie, normalmente en sulfato de cobre (CuS04). Con este método se ha logrado disminuir la disolución de algunas especies indeseables de la ganga como el aluminio (Al) y la sílice (Si02). Una vez armada la pila, se aplica la solución lixiviante propiamente tal, estas se encuentran en toda la trayectoria a través del lecho de mineral, ya acidulada y, en muchos casos, sin consumir una mayor cantidad de ácido sulfúrico se limitan solamente a disolver el sulfato de cobre ya producido por el pre-tratamiento ácido. Este pretratamiento con ácido sulfúrico concentrado ha recibido el nombre de "curado ácido". (Surco Alvarez, 2012) 1. FENÓMENOS PRODUCIDOS POR LA GANGA EN LA LIXIVIACIÓN Cuando se lixivia con ácido sulfúrico los minerales de cobre, sean estos oxidados o sulfurados, la velocidad y la cantidad de cobre efectivamente disueltos no dependen exclusivamente de las condiciones del sistema completo visto desde fuera, como si fuese una caja negra, ni de las condiciones de potencial y pH de la solución lixivíante. En efecto, existen una variedad de otras reacciones posibles que pueden ocurrir entre la solución lixiviante, otros metales (Fe, Ca, Mg, Al, etc.) y no metales (Co/·), y de hecho 5
ocurren en cada momento, entre las soluciones lixiviantes y la ganga que hospeda y recubre el mineral de cobre, antes de que esta pueda ser alcanzada por las condicione s lixiviantes impuestas desde el exterior (diagrama Potencial - pH), y que son modificadas, continua y progresivamente en su camino hacia la especie cuprífera objetivo. Se distinguen así micro-ambientes que ocurren en el interior de un trozo de roca, con el paso de la solución lixiviante a través de una ganga porosa para alcanzar un grano mineralizado ocluido. A medida que avanza la solución lixiviante, ésta puede ver totalmente alteradas sus condiciones originales e incluso inhibirse y/o detenerse totalmente su capacidad lixiviante químicamente, expresada en términos de potencial y pH, por ejemplo, a causa de un cambio de pH por hidrólisis u otra reacción con constituyentes del mineral. (Surco Alvarez, 2012) 2. EFECTO DE LA GANGA EN EL GRADO DE PENETRACIÓN DE LAS PARTÍCULAS Existe una influencia de la ganga a nivel microscópico, correspondiente a la penetración al interior de los poros de una partícula individual. En efecto, si se tiene, por ejemplo, una lixiviación que requiere sólo ácido sulfúrico, o bien, ácido sulfúrico y agentes oxidantes, puede ocurrir que la partícula se vea completamente atacada en términos de las especies que contienen fierro (CuFeS2) y éste se haya disuelto enteramente, incluso hasta el interior de ella. Sin embargo, en estos casos es frecuente observar que el cobre se ha lixiviado sólo hasta cierto límite, donde se ve un contorno en forma de anillo, hasta el cual se limita la reacción, y más allá de él, hacia el interior de la partícula, el cobre permanece intacto. Esto ocurre cuando la ganga va consumiendo el reactivo, sea este ácido sulfúrico solamente o bien ácido sulfúrico y agentes oxidantes. (Surco Alvarez, 2012) 3. FORMAS PARA ACONDICIONAMIENTO DE MINERAL Para la distribución uniforme del ácido sulfúrico en el mineral se podría usar un sistema de regadores dispuesto sobre la faja transportadora que llevan los minerales hacia las pilas. Sin embargo, esta ventaja de carácter químico se ha incorporado en conjunto con otro desarrollo destinado a mejorar la permeabilidad de los lechos de mineral, mediante una modalidad de aglomeración de las partículas finas en torno a las más gruesas 6
Por esta razón, finalmente se ha concluido en la conveniencia generalizada de realizar ambas operaciones en una misma unidad mezcladora, consistente en un tambor rotatorio dentro del cual se adiciona tanto el agua para la aglomeración, como el ácido sulfúrico concentrado para el acondicionamiento uniforme del lecho del mineral. (Surco Alvarez, 2012)
1.4.
AGLOMERACIÓN DEL MINERAL El proceso de aglomeración tiene como objetivo preparar el material mineralizado para la lixiviación, de manera de asegurar un buen coeficiente de permeabilidad de la solución. Un factor que sufre las empresas mineras es la permeabilidad. La permeabilidad es dependiente de las características físicas del material en cuanto a porción de poros, la que depende a suaves, de la proporción entre lamas (granulometrías inferiores a 5-10 micrones) finos (granulometrías inferiores a 100-150 micrones) y gruesos, y del método de formación de las pilas o deposito. Con proporciones del 10-20% de estos materiales finos, pueden existir problemas de permeabilidad y si no se asegura la permeabilidad en los lechos de lixiviación, no hay percolación, ni contactos, disolución ni extracción de valores, debido a que los finos segregan y forman áreas ciegas que disminuyen la percolación, se favorece la compactación en la formación de las pilas y puede ocurrir que estas partículas se vayan al fondo de la pila impidiendo el flujo uniforme de la solución enriquecida. De esta forma, los efectos de una proporción inadecuada de finos pueden influir en aumentar innecesariamente el tiempo de lixiviación y con ello aumentar el consumo de reactivos, provocar una menor extracción de soluciones mineralizadas y hasta hacer que un proyecto sea inviable.
Para solucionar estos inconvenientes y asegurar un buen proceso de lixiviación es recomendable la eliminación de finos. Para ello se puede proceder de la siguiente manera:
Realizar un análisis granulométrico y químico del metal valioso por fracciones, y realizar cortes teóricos a diferentes tamaños. Un rechazo del 40-50 % en peso del material, con sólo una pérdida de 5-10% en metal (dependiendo de su valor), podría ser económicamente viable, aunque no es normal. Por ejemplo, si en un yacimiento el oro y la plata están bastante distribuidos en todas las fracciones, se pierde valor con cualquier corte y rechazos de peso aceptables. 7
Realizar la separación de tamaños finos y gruesos, efectuándose la lixiviación estática sólo en estos últimos, normalmente con leyes más bajas y la lixiviación dinámica con los finos, normalmente enriquecidos. Existen casos en que por este sistema se ha logrado una mayor y más rápida recuperación que por una íntegra lixiviación estática.
Realizar una aglomeración, que es el procedimiento más empleado en la actualidad. En términos generales, la aglomeración consiste en un procedimiento que permite la unión de varias partículas finas a otras de mayor tamaño.
1.4.1. FENOMENOLOGÍA DEL PROCESO En forma general, se puede afirmar que la aglomeración se debe a la tendencia de un sistema, compuesto principalmente por partículas y en menor proporción por líquido, a disminuir su energía libre superficial mediante la reducción del área interracial agua-aire, por fuerzas de adhesión originadas debido a cualquiera de los siguientes mecanismos:
Fuerzas de adhesión del tipo Van der Waals que aparecen por dipolos permanentes o instantáneos originados en las moléculas. Estas fuerzas son similares a las que se presentan entre capas de silicatos de estructuras laminar, tales como la pirofilita, talco o sulfuros como la molibdenita.
Fuerzas atractivas electrostáticas que aparecen como consecuencia de potenciales de contacto o de interface.
En adición a la fuerza de Van der Waals los materiales diferentes en contacto, desarrollan un contacto potencial el cual, de vez en cuando, da vida a la atracción electrostática; igual es el caso de materiales parecidos. El estado de la energía local de la superficie y las funciones de trabajo de electrones, que depende en los materiales, son factores decisivos que desarrollan el contacto potencial.
Exceso de carga en las partículas, que para el caso específico de materiales no conductores, produce fuerzas de tipo coulómbico.
Fuerzas de atracción magnética, originados por las características ferromagnéticas de las sustancias. 8
Uniones líquidas o puentes líquidos entre partículas denominados pendular y funicular. Aparecen debido a fenómenos de “mojabilidad” o tensión superficial. Es
decir, los sólidos, al tener una energía libre por unidad de área (tensión superficial) debido a los enlaces desbalanceados de su superficie (proceso de mojado), forman los puentes o uniones líquidas que pueden ser de forma tal que el líquido cubra parcialmente o totalmente a las partículas, envolviéndolas o no.
Presión capilar en espacios porosos llenos de líquidos: La fuerza y la propiedad de formación de la aglomeración son dependientes en la tensión interfacial; sin embargo, la formación de enlaces líquidos sea por drenaje o inhibición es de decisiva importancia.
Agentes enlazantes de alta viscosidad de uso generalizado en la industria farmacéutica para aglomerar en tabletas. Básicamente la unión entre partículas se origina al poner estas en contacto con un líquido viscoso, el cual al solidificarse cristaliza y atrapa las partículas de maneras diferentes:
a) Por cristalización de sales, en la que soluciones al cristalizar forman los puentes o enlaces. b) Por fusión, en que los puntos de contacto de partículas se forman ligaciones de materiales fundidos.
Cristalización de ligante inorgánico, por ejemplo, el cemento.
Por adhesión, debido a reacciones químicas.
Por crecimiento de granos cristalinos.
Todos los mecanismos citados tendrán diferentes grados de importancia de acuerdo con los procesos para los cuales son empleados. En el caso de la aglomeración de minerales de oro, plata y cobre, son varios mecanismo s los que intervienen; pero los más importantes son las uniones líquidas y sólidas debidas al crecimiento de ligantes inorgánicos y orgánicos tales como la cal, el cemento, carbonatos, sulfatos, residuos de petróleo, dextrina, almidón, pulpas de papel, etc.
9
Ilustración 1 Diferentes estados de equilibrio en la formación de aglomerados
1.4.2. TIPOS DE AGLOMERACIÓN
1.4.2.1.
AGLOMERACIÓN POR HUMEDAD
Este es el proceso más simple de aglomeración y consiste en humedecer el material con líquido, hasta alcanzar un contenido de agua que origine una tensión superficial suficiente, para que al colisionar las partículas entre sí, los finos se adhieran a los gruesos. Esta aglomeración suele ser muy débil y sólo se emplea en casos fáciles, con bajo contenido de finos. El procedimiento más sencillo de lograr la aglomeración por humedad es el riego, el que puede efectuarse de la siguiente manera:
Sobre las transferencias de las cintas que transportan el mineral a la pila, con la dificultad de mojar la correa.
10
Al caer el material de la cinta en la formación de la pila. Adaptando el riego a los tamaños más gruesos (mayor desviación en la caída) la aglomeración puede ser más selectiva.
Sobre la superficie de la pila, conforme vayan formándose los lechos o capas de mineral.
La práctica y la experiencia definirán la humedad óptima y el sistema de riego más apropiado.
A veces, cuando el proceso en sí, se necesita de un medio alcalino (lixiviación de oro y plata por cianuración) se puede emplear como aglomerante la cal en solución.
1.4.2.2.
AGLOMERACIÓN POR ADHERENTES
Existen ciertos materiales que pueden mejorar la adherencia de las partículas finas a las gruesas, prolongando esta unión tanto en la manipulación como en la operación de lixiviación. Estos materiales adherentes o aglomerantes han sido ampliamente estudiados, principalmente por el USBM de EE.UU., determinando experimentalmente tres parámetros principales del proceso:
El tipo y cantidad de aglomerante añadido a la alimentación seca.
La humedad necesaria en la mezcla mineral / aglomerante.
El período de curado para favorecer los puentes de silicato cálcico.
Teóricamente, la aglomeración con aglutinantes es un proceso no bien definido. Parece ser que es similar a la floculación, es decir, se forma una especie de coagulación por unión de las partículas arcillosas coloidales con los agentes y electrolitos en solución. Se forman así aglomerados porosos muy estables y resistentes a la manipulación y condiciones de lixiviación. 1.4.3. EQUIPOS AGLOMERADORES Aun cuando hay operaciones que agregan el agua y el ácido directamente sobre el mineral en una correa, esta práctica no resuelve el problema de lograr una buena mezcla y efectivamente aglomerar en forma homogénea las partículas más finas en torno a las más gruesas. En efe esto se puede lograr en forma muy eficiente si se 11
establece una rotación de las partículas húmedas en tomo a si mismas, lo que permite a las fuerzas cohesivas de tensión superficial, correspondientes a los estados de cohesión, por puentes líquidos denominados pendular y funicular, mantener a las partículas unidas entre si, facilitando su transporte y apilamiento. Una vez formada la pila de lixiviación, se observa que el lecho conserva la mayor parte de estas virtudes de alta permeabilidad, líquida y gaseosa correspondientes al producto poroso originalmente formado durante la aglomeración.
Figura 3: Representación esquemática de un la o peración de un tambor aglomerador
El mejor equipo para lograr estos d efectos, de mezcla y de aglomeración, es el tambor aglomerador. Éste consiste en un cilindro metálico revestido interiormente con neopreno o goma antiácida provisto de levantadores para lograr una más efectiva acción de rodado de la carga, e incluyendo en el centro las tuberías perforadas para el suministro del agua, siempre agregada primero, para humedecer el mineral, y luego, algo más al interior del tambor, para el suministro del ácido con concentrado, tal como se muestra en la figura 3. Una variante frecuente consiste en reemplazar el agua, y parte del ácido, usando soluciones pobres del proceso: refino de la plantada extracción por solventes y/o la sangría de electrolito de la electrodepositación. En estos casos debe cuidarse de evitar que restos de orgánico atrapado por arrastre en el SX, ingresen al tambor, pues suele degradarse con el ácido concentrado y termina por contaminar todo el circuito de SX. 12
Para evitar este efecto indeseable previamente a su ingreso al tambor, las soluciones pobres deben pasarse por una columna de carbón activado.
Figura 4: Tambores aglomeradores planta de lixiviación Minera El Abra
1.4.4. CARACTERÍSTICAS Y FACTORES DE LA AGLOMERACIÓN Para que el proceso de aglomeración sea efectivo, es necesario disponer de una serie de dispositivos y equipos, algunos de los cuales pueden formar parte de la propia planta. Es el caso de una trituración con una serie de cintas transportadoras, para descarga del producto triturado, en donde puede aplicarse la aglomeración en las transferencias son equipos adicionales. Para que se realice una buena aglomeración, especialmente en los minerales de cobre, se deben considerar ciertas características del material mineralizado, entre las que se tiene el tamaño y geometría de las partículas, granulometría, características geológicas, ley de cobre en el yacimiento, condiciones ambientales, evaporación del agua, humedad del curado, tiempo de curado, entre otras. En términos generales, para una buena aglomeración es recomendable que:
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La adición del o los aglomerantes se realice sobre el mineral relativamente seco.
Por ejemplo, realizarla en la trituración o chancado si está incluida en el esquema de tratamiento.
La mezcla entre mineral y aglomerantes sea lo más íntima posible.
Adicionar la cantidad de líquido o de solución que sea necesaria para alcanzar la humedad óptima de aglomeración.
Se considere un cierto tiempo de reposo o curado, antes de proceder a la lixiviación. A mayor cantidad de finos, se necesitarán más aglomerantes y más tiempo de curado. Como mínimo debe existir un período de reposo de unas 24 horas.
La aglomeración se puede efectuar tanto en medio ácido como en medio alcalino (básico), con las particularidades que se describen a continuación: Medio ácido Este medio es típico de la lixiviación de minerales de cobre y uranio, el mismo lixiviante ácido se puede emplear como aglomerante, generalmente en forma de ácido sulfúrico concentrado. Se ha propuesto también el empleo de aglomerantes ácidos sólidos, como los sulfatos (yeso), pero no es normal, aparte de los efectos perniciosos de las posibles incrustaciones por precipitación posterior en pilas y tuberías. Medio alcalino El caso más típico es la aglomeración de minerales de oro y plata. En este caso los aglomerantes son normalmente cemento y cal. El cianuro en forma líquida y a alta concentración, se emplea más bien como agente de humedecimiento durante la aglomeración. En la siguiente tabla se resume los sistemas de aglomeración más comunes:
Tipo de mineral
Granulometría
Oro y plata
Gruesa (15mm similar) Sin arcillas
Oro y plata
Fina (-15mm o más fino) Sin arcillas
Sistema de aglomeración
Aglomerante
Sistema de cinta simple con o descarga en pila o Solución de cal depósito de lixiviación Sistema de tres cintas o una cinta y artesa vibratoria
Cal
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Oro y plata
Gruesa (-15mm similar) Con arcillas
Residuos de oro y plata
Menor de 0.2mm o más fino
Tambor rotatorio. Artesa Cemento y cal inclinada vibratoria.
Cobre-uranio
Gruesa de 15mm o similar
Sistema simple de cinta transportadora
Cobre - uranio
1.5.
o Sistema de tres cintas en cascada como mínimo y barras mezcladoras
Fina (-15mm o similar) Limitada cantidad de Tambor rotatorio arcillas
Cemento y cal
Ácido sulfúrico
Ácido sulfúrico
LIXIVIACIÓN La palabra lixiviación procede del latín “Lixivia” que significa lejía. En Roma esta
palabra se usaba para describir los jugos que destilaban las uvas o las aceitunas antes de ser machacadas. Hoy la palabra lixiviación se usa para describir el proceso mediante el cual se lava una sustancia pulverizada con el objetivo de extraer de ella las partes que resulten solubles. Es así, que en minería el término lixiviación se define como un proceso hidro-metalúrgico. Esto significa que, con la ayuda del agua como medio de transporte, se usan químicos específicos para separar los minerales valiosos (y solubles en dichos líquidos) de los no valiosos. Este proceso permite trabajar yacimientos que suelen ser calificados de baja ley (y por tanto de más alto costo de producción por tonelada) siempre que la operación minera involucre una actividad a gran escala. Es decir, que la lixiviación es un proceso de recuperación que hará económico un proyecto conforme se trabajen mayores volúmenes de material. 1.5.1. UNA CUESTIÓN PREVIA DE SUMA IMPORTANCIA El proceso de lixiviación requiere de la preparación adecuada y responsable del área donde se va a realizar la acción de lixiviar. Para ello, los trabajos de acondicionamiento velan por no generar impactos negativos al ambiente y al mismo tiempo lograr que el proceso sea eficiente. Entre los trabajos que se realizan, cabe mencionar los estudios previos de suelo, agua y aire, que brindan información valiosa para el diseño y seguimiento del proceso. 15
Las áreas de terreno dedicadas a este proceso son lugares amplios y llanos sobre la que se coloca una membrana impermeable (conocida como geomembrana) que aislará el suelo de todo el proceso químico que se ejecutará arriba. Además, en toda el área se acondiciona:
Un sistema de cañerías distribuidas homogéneamente que se utilizan para transportar y rociar la sustancia lixiviante sobre el mineral.
Un sistema de tuberías (sistema de drenaje) especiales que recogen las soluciones que se irán filtrando a través del material apilado durante el proceso
Complementariamente se construye una poza (cercana a la zona de lixiviación) en la que se acumulan los líquidos que se obtengan de la lixiviación que luego deben ser tratados para lograr la recuperación final del material fino que se encuentran atrapados en ellos.
1.6.
LIXIVIACIÓN DE ALTA LEY
Cuando se trata de minerales oxidados de alta ley que no contengas cantidades importantes de carbonatos, el solvente es H 2SO4. El pH de las soluciones es de 1.0 a 1.5. El mineral debe ser previamente quebrado y a veces molido, cuando se trata minerales que no tiene arcilla, se lixivia en tanques fijos con doble fondo o en tanques agitadores cuando se hace necesaria la molienda. Generalmente la recuperación de los valores de cobre es del orden 90%. La separación de la pulpa de las soluciones preñadas con CuSO4 puede hacerse con el sistema contracorriente. Cuando se trata de mineral grueso. Simplemente se separan los sólidos que arrastran las soluciones mediante asentamiento. Las soluciones con el CuSO4 pueden pasarse a precipitación con Fe o a una planta ESDE; a aquellas cuyo proceso consiste en la Extracción por solventes, seguida de una Denostación Electrolítica. La precipitación con fierro de hace en pilas con doble fondo. Encima de un falso fondo formado por tarimas d madera, se coloca la chatarra y la solución preñada circula por la pila dividida en secciones y el precipitado pasa a través del fondo de la madera, constituido por tapestles o tarimas. El precipitado se recoge por canales en el fondo de la pila. La chatarra se lava con las mangueras para desprender el cobre sobre ella. La ley de estos precipitados que se mandan a fundición para obtener el cobre metálico, puede variar de 30 a 80%. 16
El cobre obtenido por la fundición de estos precipitados no es de pureza electrolítica pero no contiene valores de Ag y Au. Este cobre tiene aplicaciones especiales como producir bronce y latón. Las soluciones con bastante acido se les somete a aireación para cambiar el sulfato ferroso a férrico y se re circulan al proceso. En algunas instalaciones de lixiviación, hay un equipo especial que consiste en un cono invertido con cribas que sostienen la chatarra. La solución entra por la parte inferior, cruza la chatarra y sale por la periferia del cono en forma de vertedor y el cemento de cobre cruza la criba y sale por la parte inferior del tanque. Un cono como estos puede procesar 2500 galones por minutos de solución. Se estima que este sistema disminuye el consumo de fierro y mejora la ley del precipitado.
Figura 5: Precipitador de cobre tipo cónico
La recuperación en una serie de diez conos puede llegar a 80% y la ley del concentrado promedio a 80% de Cu. La recuperación en las primeras dos celdas es del 60%. El scrap de fierro hay que agregarlo a medida que se va consumiendo. El scarp tiene que ser lavado con frecuencia.
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Cuando se trata de minerales con mucha arcilla, en este caso se aplica el proceso llamado L.P.F (Lixiviación, precipitación, Flotación). El mineral después de ser triturado era molido a -100 mallas en un molido de barras, posteriormente se lixiviaba en tanques agitadores de madera con flechas de acero inoxidables y poleas de hule. De los agitadores, la pulpa era pasada a unos cilindros de madera de gran diámetro donde se alimenta chatarra de fierro en forma de flejas o lamina delgada partida en padecería. El cobre de las soluciones se precipita como metálico y quedaba revuelto en la pulpa. A la salida del precipitador se coloca una parrilla para evitar que la padecería de fierro continúe en el proceso y se devuelve a los precipitadores. La pulpa pasa posteriormente a unas celdas de flotación, donde con un reactivo especial, para ser usado en medio acido con pH bajo. La celdas tienen q estar protegidas al tanque de las soluciones tanto los tanques como los mecanismos. Los concentradores se envían a fundición. Este proceso tenía una recuperación de 80 a 85% del cobre.
1.7.
LIXIVIACIÓN DE BAJA LEY
Ha sido práctica habitual en todos los portíferos cupríferos, aprovechar los óxidos que se encuentran en la parte superior de los cuerpos mineralizados, así como la periferia de los mismos. El sistema básicamente ha consistido en colocar es. El mineral que generalmente tiene que removerse para tener acceso al cuerpo principal, en terrenos especiales, los cuales son posteriormente lixiviados se usa agua, ya sea acidula con H2SO o simplemente esta se acidula por la oxidación de las piritas formándose sulfatos ferroso y férrico los que al reaccionar con los minerales, forman sulfatos de cobre. El agua que ocurre de los tronos es recolectada al pie de ellos y posteriormente pasa a decantación para quitarle a Arcila en suspensión y enseguida es llevada a la precipitación. Las reacciones de disolución del cobre son las siguientes:
18
Es un hecho comprobado que existen bacterias que se alimentan de azufre contenido en los minerales. Estas bacterias destruyen la estructura molecular de la pirita y producen acido sulfuroso, el cual acidula las soluciones y acelera la lixiviación del cobre. Las reacciones que se producen con la intervención de bacterias son las siguientes: Las baterías más usadas en los terrenos de baja ley del cobre es la thiobacillus ferrooxidans que trabaja como: MS + 2O2 + Bacteria => MSO4 M puede ser algún metal como el cobre, níquel, cobalto, etc. Por especies minerales:
El uso de bacterias agiliza el proceso disminuyendo el tiempo y mejorando la recuperación de terrenos de cobre. Actualmente se hacen estudios para usar diferentes bacterias y estudiar el método de mejorar su rápida producción y la influencia del clima en estas. Es casi seguro que el empleo de bacterias en los procesos de lixiviación seguirá ampliándose en el futuro. Durante muchos años este proceso de lixiviación en terrenos funciono precipitando el cobre con chatarra de fierro. La precipitación de lleva a cabo en las reacciones de la precipitación: CuSO4 + Fe => FeSO 4 + Cu 19
Esta reacción es irreversible porque su constante es de equilibrio tiene un alto va (procesos hidrometalurgicos en la mineria de oro, plata, cobre y uranio) la de temperatura ambiente. H2SO4, libre aumenta el consumo de fierro es deseable porque evita la hidrolisis del sulfato del fierro. Casi todas estas soluciones lixiviantes contienen sulfato ferroso que se convierte e férrico aumento el consumo de fierro. En una sola palabra, el consumo de fierro por kilo de cobre recuperado en la práctica es de: 1.8 a 2.5 kilos de fierro de cobre y aún más en algunos casos.
1.8.
METODOS DE LIXIVIACIÓN
1.8.1. Lixiviación in situ Se utiliza para menas de ley baja. La inversión es mínima. También se utiliza para tratar relaves que contengan mineral rico ya que se ve que en la minería artesanal desechan relaves con un ley baja. 1.8.2. Lixiviación en botaderos Su aplicación es para minerales de baja ley tanto para óxidos como sulfuros. Los ciclos de lixiviación son largos. Este sistema no requiere chancado, ya que el mineral es descargado tal cual viene de la mina sobre una pendiente o pila y luego se le implanta un sistema de riego. 1.8.3. Lixiviación en bateas o percolación Es aplicada fundamentalmente a minerales de Cu, U, Au y Ag ya que son fácilmente solubles y presentan buenas características de permeabilidad. El proceso puede durar de 2 – 14 días. Consiste en chancar previamente el mineral para después ser cargados en bateas en las que el mineral se sumerge en una solución ácida lixiviante. La batea posee un fondo falso cubierto con una tela filtrante la que permite la recirc ulación de las soluciones en sentido ascendente. 1.8.4. Lixiviación en pilas o columnas Se utiliza para menas de ley baja-media. La inversión es media. 1.8.5. Lixiviación por agitación. La lixiviación por agitación es un tipo de lixiviación en la que se agita una pulpa formada por partículas finas y reactivas. Se utiliza para menas de alta ley o cuya especie útil es de alto valor comercial, debido a los grandes costos de inversión. Su objetivo es tener recuperaciones más altas en tiempos más cortos. Usualmente se utiliza para lixiviar 20
calcinas de tostación y concentrados, y es empleada en la extracción de cobre, oro, plata, entre otros. 1.8.6. Granulometría del mineral El mineral utilizado está constituido por gruesos de menos de 2 mm de diámetro y alta cantidad de finos (hasta 200 µm). Sin embargo, este factor debe ser bien controlado. El porcentaje de finos utilizado para la lixiviación del cobre, por ejemplo, debe ser menor al 40% para partículas menores a 75 µm. Un exceso de finos alterará la permeabilidad de la masa lixiviada, impidiendo una buena filtración del relave, producir "embancamientos", y también dificultará la separación sólido-líquido posterior de la pulpa lixiviada. El exceso de gruesos también debe ser controlado, ya que estos producen problemas en la agitación (aumento de la potencia del agitador). 1.8.7. Mineralogía El tamaño y disposición de la especie útil dentro de la mena influye en el grado de molienda requerido para su liberación y exposición a la solución lixiviante. En cuanto a la composición, se debe tener en cuenta la presencia de arcillas, ya que estas producen muchos finos. Además, el mineral a lixiviar debe tener una baja porosidad. 1.8.8. Equipos utilizados La lixiviación por agitación requiere que la pulpa esté en constante agitación, lo que es logrado mediante el uso de reactores. Los más usados son los siguientes: Reactor Pachuca: Es un reactor que brinda agitación neumática por medio de la inyección de aire a presión desde el fondo del estanque
1.9.
PROCESO DE LIXIVIACIÓN GENERICO
a) CHANCADO: el material extraído de la mina (generalmente a rajo abierto), que contiene minerales oxidados de cobre, es fragmentado mediante chancado primario y secundario (eventualmente terciario), con el objeto de obtener un material mineralizado de un tamaño máximo de 1,5 a ¾ pulgadas. Este tamaño es suficiente para dejar expuestos los minerales oxidados de cobre a la infiltración de la solución ácida. b) FORMACIÓN DE LA PILA: el material chancado es llevado mediante correas transportadoras hacia el lugar donde se formará la pila. En este trayecto el material es sometido a una primera irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico, conocido 21
como proceso de curado, de manera de iniciar ya en el camino el proceso de sulfatación del cobre contenido en los minerales oxidados. En su destino, el mineral es descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco, que lo va depositando ordenadamente formando un terraplén continuo de 6 a 8 m de altura: la pila de lixiviación. Sobre esta pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersores que van cubriendo toda el área expuesta. Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de drenes (tuberías ranur adas) que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través del material. c) SISTEMA DE RIEGO: a través del sistema de riego por goteo y de los aspersores, se vierte lentamente una solución ácida de agua con ácido sulfúrico en la superficie de las pilas. Esta solución se infiltra en la pila hasta su base, actuando rápidamente. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre, la que es recogida por el sistema de drenaje, y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas. El riego de las pilas, es decir, la lixiviación se mantiene por 45 a 60 días, después de lo cual se supone que se ha agotado casi completamente la cantidad de cobre lixiviable. El material restante o ripio es transportado mediante correas a botaderos donde se podría reiniciar un segundo proceso de lixiviación para extraer el resto de cobre. ¿Qué se obtiene del proceso de lixiviación? De la lixiviación se obtienen soluciones de sulfato de cobre (CUSO 4) con concentraciones de hasta 9 gramos por litro (GLP) denominadas PLS que son llevadas a diversos estanques donde se limpian eliminándose las partículas sólidas que pudieran haber sido arrastradas. Estas soluciones de sulfato de cobre limpias son llevadas a planta de extracción por solvente
1.10. TERMODINAMICA DE LA LIXIVIACIÓN El propósito de la hidrometalurgia del cobre, en especial el procesamiento de los concentrados de cobre, es crear un proceso alternativo a la pirometalurgia, principalmente debido a razones medio ambientales, entre otras. 22
La lixiviación de minerales y de concentrados sulfurados de cobre siempre ha sido un desafío para los metalurgistas y ha tenido una considerable atención en la literatura. Al respecto, se encuentran suficientemente referenciadas la lixiviación en medio sulfúrico, en medio amoniacal, en medio cloruro, bacteriana y otros, pero su aplicación industrial, en el caso de concentrados, ha sido limitada. En la literatura se menciona como determinante la mayor eficiencia energética de las plantas pirometalúrgicas, pero también se advierte que las demandas ambientales, cada vez más crecientes, pueden hacer factible, en un plazo relativamente breve, a estas tecnologías. En todo caso, la lixiviación de concentrados de sulfuros es un problema abierto y ella ha resultado exitosa para minerales del tipo calcosina (ex proceso Escondida y lixiviación bacteriana), pero para otros materiales, por ejemplo calcopirita y enargita, las extracciones metalúrgicas son bajas, lo que va en desmedro de su uso. En lo referido a sistemas clorurados en la literatura se indican varios procesos que utilizan soluciones lixiviantes de CuCl2 y FeCl3, en salmueras con NaCl Algunos de estos procesos originados en la década de los setenta, como ser: CLEAR que trabaja con una primera etapa con solución concentrada de NaCl + KCl, 10% sólidos, 103-107°C y una segunda etapa de lixiviación a presión de 3,4 atmósferas y 150°C; CYMET que lixivia a altas concentraciones de cloruro 2.82 a 6.21 Molar y de cobre 0.79 a 1.46 Molar; CATHRO que comienza calentando el concentrado con azufre a 400°C, seguido de 3 etapas de lixiviación a 106°C; MINEMET que lixivia a pH < 1 y con soluciones a temperatura cercana al punto de ebullición y presión atmosférica. Del análisis de las condiciones operacionales de estos procesos, resultan evidentes sus desventajas. 1.10.1. TERMODINAMICA Por lo tanto, se puede mencionar que el problema a estudiar en el presente trabajo, es el desarrollo de la lixiviación mediante cloro complejos cúpricos, es decir, CuCl+, CuCl2 o CuCl3-, como una alternativa hidrometalúrgica para el tratamiento de concentrados de cobre. En esta alternativa los agentes lixiviantes se generan continuamente durante el proceso de disolución. Esto se produce a partir del cobre soluble contenido en el propio concentrado, o bien, adicionando externamente sulfato de cobre, el cual puede provenir desde soluciones de planta, sean estas de refino o intermedias. La lixiviación se inicia con la formación de los cloros complejos según los datos termodinámicos: Reacción
INCRA
HSC
23
Cu2+
+ Cl-
CuCl+ + Cl-
=
CuCl+
K1 = 100.46
= CuCl2(aq)
K2 = 10-0.27
CuCl2(aq) + Cl- = CuCl3-
K1 = 100.47 K2 = 10-1.165
K3 = 10-2.48
CuCl3- + Cl- = CuCl42-
(3) (4)
K3 = 101.77
K4 = 10-2.30
(5)
K4 = 10-2.30
(6)
Esto deja de manifiesto que en un sistema clorurado y según la distribución de especies, los compuestos predominantes considerando los datos termodinámicos de INCRA son: Cu2+, CuCl+ y CuCl2. En cambio, si se consideran los datos termodinámicos del software HSC, los compuestos predominantes son: Cu2+, CuCl+ y CuCl3-. La distribución de especies y los datos termodinámicos en el desarrollo posterior de este trabajo estarán considerados de acuerdo a los datos termodinámicos del software HSC. Para determinar la concentración de las diferentes especies de cloro-complejos de cobre en la disolución, puede plantearse el siguiente balance de materia: CCl-=[Cl-] +[CuCl+]+2 [CuCl2(Aq)]+3[CuCl3-]+ 4[CuCl42-]
(7)
y CCl- = CNaCl + CHCl
(8)
CCu2+=[Cu2+]+[CuCl+]+[CuCl2(Aq)] + [CuCl3-]+ [CuCl42-] Donde CCl- , CNaCl, CHCl y CCu2+ son
las
(9)
concentraciones
totales
e [i]
las
concentraciones de las diferentes especies. Si se conocen CCl- y CCu2+, se puede determinar la concentración de las diferentes especies. Considerando la distribución de especies, el CuCl+ generado por la reacción (3) disolvería las especies sulfuradas conforme a: CuS + CuCl+ + 3Cl-
=
2CuCl2-
Cu2S + 2CuCl+ + 6Cl- = 4CuCl2-
+ So +
So
CuFeS2 + 3CuCl+ + 11 Cl- = 4CuCl32-+ FeCl2 + 2So
(10) (11) (12)
Cu3AsS4 + 3CuCl+ + 9Cl- = 6CuCl2- + AsS + 3So
(13)
Cu5FeS4 + 8CuCl+ + 34Cl- = 13CuCl3 2- + FeCl3 + 4So
(14)
24
Las reacciones (10) a (14) son termodinámicamente desfavorables en condiciones estándar con valores de DGf = 9.5, 11.8, 12.2, 13.0 y 51.4 Kcal/mol, respectivamente. Por otra parte, también se puede plantear, asumiendo preferentemente a la calcosina, la acción del CuCl+ en la disolución de dicha especie. Al respecto se pueden plantear las siguientes reacciones: Cu2S + CuCl+ + 3Cl-
=
CuS + 2CuCl2-
(15)
ΔGf = 2.3 kcal
Cu2S + 2CuCl+ +
6Cl-
= 4CuCl2-
+ So
2Cl-
= 4CuCl
+
(16)
ΔGf = 9.5 kcal
Cu2S + 2CuCl+ +
So
(17)
ΔGf = -15.9 kcal
Cu2S + CuCl+ + Cl-
=
CuS
+ 2CuCl
(18)
ΔGf = -10.4 kcal
De este análisis termodinámico, se observa que las reacciones 17 y 18 son termodinámicamente favorables, tendiendo la disolución a formar el CuCl precipitado antes que el CuCl2- soluble. Lo anterior, supondría que podría existir formación de CuCl2- y CuCl como productos de la lixiviación de la calcosina con los cloros complejos cúpricos y se puede plantear: Cu2S + 2CuCl+ + 4Cl- = 2CuCl + 2CuCl2- + So
(19)
ΔGf = -3.2 kcal
Cu2S + 2CuCl+ + 3Cl- = 3CuCl + CuCl2- + So
(20)
ΔGf = -9.6 kcal
Según este análisis termodinámico son favorables las reacciones 19 y 20, que demuestran que efectivamente se estarían formando como producto de las reacciones CuCl2- y CuCl en distintas proporciones. Es posible plantear que la especie CuCl+ actuaría preferentemente en la disolución de la calcosina y calcopirita según: CuFeS2 + 3CuCl+ + 7 Cl- = 2CuCl + 2CuCl32- + FeCl2 + 2So
(21)
ΔGf = -3.98 kcal
CuFeS2 + 3CuCl+ + 11 Cl- = 4CuCl32- + FeCl2
+ 2So
(22) 25
ΔGf = 7.63 kcal
Cu2S + 2CuCl+ + 6Cl- = 2CuCl3-2
+ 2CuCl + So
(23)
ΔGf = -4.30 kcal
De las tres reacciones descritas anteriormente, las reacciones 21 y 23 tienen energía libre negativa, lo que indica que termodinámicamente son favorables. Por otra parte, también existen otras reacciones que termodinámicamente son favorables, que podrían explicar la no presencia de CuCl precipitado o S elemental como productos de reacción debido al aporte del oxígeno del aire por efecto de la agitación o por aporte en una pila de lixiviación. Considerando valores termodinámicos de HSC, se tiene: CuS
+ CuCl+ + Cl-
=
2CuCl
+ So
(24)
=
2CuCl+
+ H2O
(25)
ΔGf = -5.51 kcal
2CuCl
+ ½ O2 + 2H+
ΔGf = -25.33 kcal
2CuCl
+ 2Cl-
+ ½ O2 + 2H+ = 2CuCl2 + H2O
(26)
ΔGf = -22.15 kcal
2CuCl
+ 4Cl-
+ ½ O2 + 2H+ = 2CuCl3-
+ H2O
(27)
ΔGf = -17.79 kcal
So
+ 3/2 O2 + H2O
=
H2SO4
(28)
ΔGf = -114.08 kcal
En forma general, se podría plantear que la disolución de especies sulfuradas de cobre en soluciones con cloro complejos funciona según la siguiente reacción: Sulfuro + Cu2+ (cloro complejo) = Cu+ (cloro complejo) + S0
(29)
Este análisis sólo pretende dar una hipótesis de la fenomenología del proceso, aun cuando sea tan sólo a partir de algunas experiencias y mediciones y se estima que aún falta bastante como para asegurar que tal proceso ocurre de determinada forma.
1.11. CINETICA DE LA LIXIVIACIÓN O DEL PROCESO QUÍMICO La cinética química es la rama de la fisicoquímica encargada de estudiar qué tan rápido se efectúa una transformación química. Este factor es muy importante para la concepción y la 26
evaluación de la rentabilidad económica de todos los procesos hidrometalúrgicos. También en las plantas en operación, optimizar la cinética implica generalmente un mejoramiento del proceso. 1.11.1. MODELO MATEMATICO DE LA CINÉTICA Según (Davis, 1989) "Un modelo matemático es cualquier sistema completo y compatible de ecuaciones (estructuras) matemáticas, diseñadas para que se correspondan con alguna entidad química, física, biológica, social, psicológica o conceptual, tal vez, incluso, otro modelo matemático". La ecuación matemática general utilizada para describir la cinética de una reacción química es como se muestra: ………. (1)
Donde: : Velocidad de reacción
K: constante de velocidad de reacción. C: concentración de reactantes. N: orden de la reacción. En el caso de que exista sólo un reactante en solución, la ecuación 1 se puede simplificar de la siguiente manera: ..……… (2) .……… (3)
..……… (4)
La ecuación 2 nos muestra que la velocidad de reacción es proporcional a la concentración del reactante, elevando al orden de la reacción. Esta expresión puede ser integrada para mostrar la evolución de la concentración con el tiempo para una cierta constante de velocidad y un cierto orden de reacción. La mayoría de reacciones químicas en la lixiviación de minerales oxidados de cobre son de primer orden. Si consideramos ello (n=1), integramos la ecuación 6 así como se muestra:
27
…..……. (5)
En la ecuación 3 observamos una constante "k", llamada constante de velocidad. Svante Arrhenius, en 1889 descubrió que la velocidad de las reacciones químicas aumenta con la temperatura, en una relación proporcional a la concentración de moléculas existentes. La dependencia de la constante de velocidad de una reacción química con la temperatura a la que se lleva a cabo esta reacción es plasmada en un modelo matemático, llamado ecuación de Arrhenius, la que se muestra a continuación:
……………. (4)
Donde K es la constante de velocidad, A es la constante de Arrhenius, R es la constante de los gases, Ea es la energía de activación y T es la temperatura. El mecanismo de reacción durante la etapa de lixiviación puede ser estudiado desde los conceptos de constante de velocidad (cinética) y energía de activación (Ea), La energía de activación puede ser deducida, a partir del gráfico logaritmo natural de k (In k) versus el inverso de la temperatura absoluta ( 1 /T), tal como se muestra en la figura N º 15.
Analizando la figura N º 1, es muy importante observar lo siguiente:
Si se tiene una recta con pendiente muy pronunciada, esto quiere decir que un fenómeno de transferencia de carga o reacción química es el que controla la reacción química (control químico).
Si la pendiente es muy cercana a cero, entonces el control será más bien difusivo (control difusional).
Si se tiene una zona con pendiente baja y luego más pronunciado será un control mixto.
28
Determinación de control de mecanismo, por medio de valor de energía de activación.
Pruebas experimentales realizadas para evaluar cambios en la velocidad de reacción.
1.12. MODELAMIENTO MATEMATICO PARA EL CONSUMO DE ÁCIDO SULFÚRICO EN EL AGLOMERADO Durante la aglomeración, la función del ácido sulfúrico y el agua es dar las condiciones termodinámicas óptimas (pH y potencial químico), tal como se estudió en la primera parte, 29
para aumentar la velocidad de disolución del cobre soluble en ácido (CuSAc) y parte del cobre soluble en cianuro (CuSCN), en donde se produce la formación del CuS04 como producto de la reacción. Mientras mayor sea la humedad final del mineral aglomerado, se consigue un mayor grado de sulfatación (formación de cristales de CuS04). Durante la lixiviación, la primera etapa llamada Humectación es la más importante y de ella depende las máximas concentraciones de Cu2+ en el PLS. En esta etapa el ácido sulfúrico adicionado en la aglomeración disuelve el cobre y queda listo para la siguiente etapa llamada Riego. La actividad química de la solución ácida lixiviante utilizada en el riego es inversamente proporcional a la fuerza iónica, que a su vez la fuerza iónica es directamente proporcional a la concentración de los iones en solución. Estos conceptos termodinámicos se muestran en la siguiente gráfica expresados por la relación de Debye-Hückel.
Donde: : ó i. : ó (
)
: . , : . : ó
30
Coeficiente de Actividad Química de iones en solución en función de la Fuerza iónica. De acuerdo a la figura Nº3 podemos observar que a una menor concentración de iones disueltos en solución tendremos una mayor actividad química, el cual nos beneficia en una mayor capacidad de disolución del cobre (transferencia de masa por difusión). Todo esto nos lleva a tener la siguiente hipótesis: "Si determinamos la cantidad óptima de ácido sulfúrico y agua en la etapa de aglomeración, podemos disminuir la concentración de acidez libre en la solución lixiviante para el mineral de trabajo, menor a 10gpl de acidez libre, siendo este el valor de operación normal, con ello conseguimos una mayor actividad química en la solución lixiviante y una mayor capacidad de solubilizar los iones cúpricos. En el presente trabajo de tesis vamos a utilizar la Metodología Experimental. Por ser el que mejor resultado nos puede dar durante esta investigación y poder validad la hipótesis planteada en el párrafo anterior. Bajo estos conceptos, vamos a realizar como primer paso, modelar matemáticamente las ratios de consumo de ácido sulfúrico y agua durante el proceso de aglomeración, utilizando la estequiometria y balances de materia. Como segundo paso, vamos a realizar pruebas de lixiviación en columnas a escala piloto, utilizando los mismos ratios y parámetros que en las pilas de lixiviación industrial, con el objetivo de medir las eficiencias de recuperación de cobre, el consumo de ácido sulfúrico y las impurezas solubilizadas en las soluciones de sulfato de cobre obtenidas. 31
1.12.1. MODELAMIENTO MATEMÁTICO PARA EL CONSUMO DE ÁCIDO
SULFÚRICO El cálculo de consumo de ácido sulfúrico se realiza actualmente a partir de las siguientes especies mineralógicas: Carbonato de Calcio (CaC03), óxido de cobre (CuO) y Calcosita (Cu2S). De acuerdo al estudio mineralógico de muestras de cabeza por microscopia indica las siguientes especies mineralógicas presentes en mayor proporción: óxidos de fierro (FemOn), crisocola (CuSi03 .2H20), pirita (FeS2), cuprita (Cu20), etc. Adicionalmente la presencia de carbonato de calcio (CaC03) en el mineral de cabeza. En el presente trabajo se considera todas las especies mineralógicas en función de los principales metales (Cu y Fe) y no metales (CO). El ácido sulfúrico es diprótico, se disocia en 2 partes donde la primera parte se comporta como un ácido fuerte y la segunda parte se comporta como un ácido débil. Veamos las 2 partes y considerando el principio de electroneutralidad modelaremos la concentración de H2S04 y del ion H +.
De acuerdo al Balance lónico y Principio de Electroneutralidad se tiene:
Reemplazando obtenemos lo siguiente:
32
El consumo de ácido sulfúrico es debido a la disolución del cobre (Cu2+ ), disolución del fierro (Fe2+ ) y reacción de no metales (CO/l A continuación analizaremos cada parte y su efecto en el consumo de ácido. Efecto del Cobre Soluble en Ácido (%CuSAc): El consumo de ácido sulfúrico para disolver el cobre soluble en ácido (Cu2+ ) se obtiene a través de las reacciones químicas mostradas a continuación:
De acuerdo a la estequiometria de las reacciones se necesita 2 moles de H + por cada mol de Cu2 \ entonces la cantidad de moles de H + para disolver el cobre en 1 g de mineral es:
Efecto del Fierro: El consumo de ácido sulfúrico para disolver el fierro (Fe2 ·) se obtiene a través de las reacciones químicas mostradas a continuación:
De acuerdo a la estequiometria de las reacciones se tiene la siguiente expresión: 33
Luego:
Entonces la cantidad de moles de H + para disolver el fierro en 1 g de mineral es:
Efecto del Carbonato: El consumo de ácido sulfúrico para reaccionar el carbonato de calcio se obtiene a través de las reacciones químicas mostradas a continuación:
Efecto de la ganga y especies no oxidadas: 34
El comportamiento de la ganga se encuentra íntimamente ligado a las condiciones de acidez en las cuales se desarrolla el proceso. La sílice formada después de acondicionar la crisocola forma una superficie coloidal de sílice soluble, ocasionando retención de ácido sulfúrico en el ripio (material lixiviado). La solubilidad del cobre, en menor grado a partir de los sulfuros de cobre y hierro, por acción del oxígeno disuelto en la solución lixiviante durante la humectación, conlleva a un consumo de ácido sulfúrico adicional no contemplado en las reacciones anteriores. Por las razones antes mencionadas, utilizaremos un factor de seguridad (f) que multiplica a la suma de los consumos antes calculados y determinamos las moles reales de ácido sulfúrico a consumir. Con ello nos aseguramos poder cumplir las condiciones electroquímicas discutidas en la sección 3.1 (Acondicionamiento de mineral) y evitar precipitaciones de CuS04.5H20 en las soluciones de percolación. De acuerdo al análisis anterior obtenemos el modelo matemático final para el consumo de ácido sulfúrico en función de %CuSAc, %Fe0x, %CO[ y f. así tenemos:
1.12.2.
MODELAMIENTO MATEMÁTICO PARA EL CONSUMO DE AGUA
En el tambor aglomerador ingresa mineral proveniente de la Chancadora primaria con una humedad propia (%H¡). Durante el proceso de formación del aglomerado se agrega agua y ácido sulfúrico con lo que obtenemos un mineral aglomerado con una humedad final 35
(%Hr). En la figura N º 19, se muestra un diagrama que nos ayuda a determinar la cantidad de agua requerida en la aglomeración.
Figura 6. Diagrama de ingresos y salidas e n un tambor Aglomerado.
De acuerdo al diagrama mostrado realizaremos un Balance de Agua en el Tambor Aglomerador, así tenemos:
36
1.13. LIXIVIACIÓN BACTERIANA O BIOLIXIVIACIÓN Definida como el empleo de microorganismos, en este caso bacterias, para transformar compuestos de tal manera que el metal pueda ser extraído del mineral al ser filtrado con agua. VENTAJAS
La hidrometalurgia mediante lixiviación bacteriana, debido a que es un proceso natural, permite reducir la necesidad de recursos como menas de mayor ley, energía o incluso espacio físico de nuevas minas.
Es un proceso más sencillo y simple que la metalurgia extractiva tradicional teniendo por tanto un bajo coste, ya que emplea condiciones de presión y temperatura ambiente.
Además, es un proceso más ecológico, se minimiza las emisiones de sulfuro y CO2 reduciendo la contaminación del aire, y se evita la modificación del medio ambiente en los alrededores de la mina.
Ejemplo; Las minas de Rio Tinto, en Huelva, se consideran como la cuna de la biohidrometalurgia. Empezaron a emplear las bacterias cuando se prohibió el tostado de menas al aire libre debido a la contaminación atmosférica, en la década de 1890 se inicia la construcción de pilas de unos 10 metros de mineral de baja mena (0.75% de cobre) a las que se las deja de uno a tres años para que se descompusieran, estimando que se recuperaba alrededor del 20-25% de cobre anualmente y en 1961 se descubrió la existencia de la bacteria Thiobacillus feroooxidans en los lixiviados, y a partir de entonces se empezó a usar procesos de oxidación bacteriana para extraer cobre a partir de minerales sulfurados. Con el tiempo, estas técnicas microbiológicas están ganando en atención e importancia, y se emplean actualmente para la recuperación de cobre, oro, uranio y zinc. En general, es la presencia de azufre en el mineral la causa de que sea complicado extraer el metal. Tipo
de Metal
Microorganismo
Fuente
basura
37
Catalizadores V, Cu
Thiobacillus Thiooxidans, (Brandl, 2008) Bacillus simplicissimum.,
Partes
Al, Cu, Ni, Pb, Thiobacillus Thiooxidans,
electrónicas
Sn, Zn
(Brandl, 2008)
Thiobacillus Ferrooxidans, Aspergillus
niger,
Penicillum simplicissimum. Cenizas
Al, Cd, Cr, Cu, Aspergillus
volantes
Fe, Mn, Ni, Pb, Pseudomonas Zn
niger, (Bosshard, 1996) putida,
Thiobacillus Thiooxidans
Tabla 1. Lista de basuras reciclables, el metal obtenido y el microorganismo empleado, (Otero Marquez, 2015)
El mayor impedimento a la lixiviación bacteriana es el elevado tiempo necesario para completar el proceso, debido esencialmente a que las bacterias son particularmente sensibles a cambios de humedad y temperatura. La biolixiviacin más sencilla se da al emplear aquellos microbios ya presentes en los depósitos minerales que queremos lixiviar, pero debido a que no se reproducen en gran escala es necesario preparar cepas artificiales con las características de las bacterias ya existentes, las cuales serán finalmente añadidas al mineral a lixiviar. FUNCIONAMIENTO GENERAL DE LA LIXIVIACIÓN BACTERIANA EMPLEADO A ESCALA INDUSTRIAL
Se acumula el mineral, generalmente de baja ley, que queremos lixiviar en una zona concreta. Dicha zona dispondrá de un suelo impermeabilizado, bien mediante arcilla asfalto o mediante geomembranas, con el fin de poder recoger la solución lixiviante y evitar que el suelo se contamine.
Bien mediante aspersión o goteo, se introduce la solución lixiviante, normalmente un Acido diluido. Este proceso añade además oxígeno, necesario para la oxidación de los compuestos.
38
Se depositan sobre esta acumulación de material los microorganismos lixiviantes. Estos se reproducirán de manera autónoma exponencialmente una vez se dan las condiciones adecuadas.
Por último, se recoge la solución lixiviante del fondo que contendrá el metal disuelto en ella.
1.14. MICROORGANISOS Y MEDIO DE CULTIVO MICROORGANISMOS EMPLEADOS Pertenecen a tres grandes reinos que se describirán a continuación, incluyéndose además en la Tabla 2 aquellos microorganismos más importantes.
Tipo Bacterias
Organismo Leptospirillum
Rango
Rango T / Agente
pH
”C
lixiviante
2.5 - 3.0
30
Fe3+
1.4 - 6.0
28 – 35
Fe3+,
Quimiolitoautótrofas ferrooxidans Thiobacillus ferrooxidans Thiobacillus
H2SO4 0.5 - 6.0
10 – 37
H2SO4
thiooxidans Bacteria
Pseudomonas
Citrato,
heterótrofas
putida
Gluconato
Acetobacter
Acidoflica
Gluconato
methanolicus Acidiphilium
2.0 - 6.0
Mesoflica
cryptum Hongos heterotróficos
Aspergillus niger
Ácidos orgánicos
30
Citrato, oxalato, gluconato, lactato
39
Penicillium
22 – 30
simplicissimum
Citrato, oxalato, gluconato
Cladosporium
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resinae Tabla 2. Algunos microorganismos empleados, así como el rango de pH, temperatura, y agente lixiviante en el que trabajan. (Otero Marquez, 2015)
a. BACTERIAS QUIMIOLITOAUTOTROFAS Emplean CO2 de la atmosfera como fuente de carbono para la síntesis de nuevo material celular, y energía a partir de la oxidación de compuestos de sulfuro reducidos o parcialmente reducidos, dando lugar a sulfatos. Destacan las bacterias Acidithiobacillus thiooxidans y Acidithiobacillus ferrooxidans, las cuales sobreviven en medios Ácidos (entre pH 1.0-5.5, óptimamente a 2.4) en las cuales se lleva a cabo la lixiviación. Además, son bacterias gram negativas aeróbicas (en presencia de oxígeno).
Thiooxidans atacan rápidamente al azufre, oxidándolo y generando ácido sulfúrico, el cual reduce el pH del medio y provoca una rápida descomposición de los minerales, de tal manera que los compuestos metálicos solubles en dicho ácido se convierten en disoluciones sulfatadas.
Ferrooxidans, aunque morfológicamente idéntica a la anterior, es capaz de reducir tanto compuestos de sulfuro como hierro ferroso, y es capaz de crecer bajo condiciones anaeróbicas empleando hierro férrico.
Estas bacterias son de las más empleados, ya que solo necesitan dióxido de carbono y un compuesto de azufre o hierro reducido para su crecimiento, y aunque no se encuentren estos compuestos es posible añadir minerales de carbono o desechos industriales oxidados (escoria, etc.). b. BACTERIAS HETEROTROFAS Utilizan moléculas orgánicas como fuente de carbono y de energía. Su crecimiento está determinado por la concentración de nitrógeno, fósforo, azufre y otros elementos. A este grupo pertenecen los bacilos y pseudomonas. c. HONGOS HETEROTROFICOS 40
También requieren de compuestos orgánicos para obtener carbono y energía. Su principal desventaja es su dependencia de una fuente orgánica de carbono para su funcionamiento. Solubilizan compuestos metálicos mediante la excreción de Ácidos orgánicos, lo cual puede tener lugar a pH no Ácidos (pueden trabajar entre pH 2-7) lo cual es una gran ventaja. Estos Ácidos orgíacos dependen del ambiente en el que se encuentren, y pueden formar complejos con los iones metálicos que reducen la toxicidad de los mismos, por lo que los hongos pueden resistir mejor el envenenamiento por metales pesados que las bacterias.
1.15. FACTORES QUE AFECTAN A LA BIOLIXIVIACIÓN En general, la eficiencia del proceso dependerá de los microorganismos empleados, la composición química y mineralógica del material, y las condiciones del medio en el que tendrá lugar el proceso. A continuación, se detallan brevemente dichos parámetros.
Ambiente: Para que el crecimiento y la actividad de los microorganismos sea máxima, el medio debe contener, o se le debe suministrar al mismo, los nutrientes adecuados. En el caso de los quimiolitoautotrofos, es necesario la presencia de hierro inorgánico y compuesto sulfurado, los cuales pueden obtener en ocasiones de los productos de la biolixiviacion. Para los organismos heterótrofos, se ha de suministrar sustratos orgánicos adecuados (la sacararosa da lugar a una mayor producción de Ácidos orgánicos que otros azúcares, como puedan ser la fructosa, lactosa o galactosa) Además, como norma general, se suele añadir sales de fósforo o magnesio para un crecimiento óptimo.
PH: Deberá ajustarse al valor óptimo para el máximo crecimiento de los microorganismos, así como tener en cuenta el pH al que la solubilizacion de los metales es mayor, lo cual se da usualmente en medios Ácidos, es decir, valores bajos del pH.
Temperatura: Dependiendo del microorganismo, no se debe reducir la temperatura menor a 15 °C, ya que la actividad decrece enormemente. Por último, mencionar que es posible incrementar la productividad de la biolixiviacin aumentando la temperatura, a costa de un suministro de microorganismos, que habrá que ir reponiendo.
Inóculos: Sustancias empleadas para la inoculación de microorganismos, incrementando así la cantidad de ellos. Este proceso está limitado por el tamaño del sustrato. 41
Resistencia a los metales: Un incremento en la concentración de metales en el medio disminuye el crecimiento de los microorganismos. Metales pesados tienen efectos adversos sobre los mismos, debido al bloqueo de los grupos funcionales que son empleados para funciones biológicas, así como la sustitución o desplazamiento de iones esenciales para su supervivencia, cambios conformacionales en polímeros e influyen en los procesos de transporte mediados por la membrana celular. Cada especie de microorganismos tienen distintas tolerancias, por lo que es necesario seleccionar aquellos microbios adecuados al metal que queremos lixiviar.
Residuos sólidos: En el caso de utilizarse para reciclar estos residuos, habrá que atender a la composición química de los residuos que se quieren lixiviar. Como en casos anteriores, una composición muy alta de metales pesados puede resultar tóxica para los microbios, mientras que un residuo con una gran cantidad de fuentes de carbono puede ayudar al crecimiento.
Periodo de biolixiviacion: Puede ser un proceso considerablemente más lento que otras técnicas más convencionales. En el caso de los thiobacilos, son de crecimiento lento y pueden llegar a tardar algunas semanas en completar el proceso. Los hongos, por el contrario, se desarrollan más rápidamente y pueden acelerar la biolixiviacion.
1.16. MECANISMOS DE BIOLIXIVIACIÓN Hay tres principios que permiten la lixiviación bacteriana, que son la acidólisis, la complejolisis y la redoxolisis. A. REDOXOLISIS: Reacciones de oxidación y reducción.
Mecanismo directo: Requiere contacto físico íntimo entre el microorganismo y la superficie del mineral, produciéndose varias reacciones catalíticas enzimáticas que solubilizan el metal, destruyendo el mineral. Ya sea por oxidación, donde el mineral cede electrones a un aceptor (O2), o por reducción, en la que recibe electrones de un donor (H2). Como ejemplo: MeS + 2O2 −−−−−bacteria→ MeSO4
Mecanismo indirecto: La oxidación de los iones disuelve el metal químicamente del mineral. Esta mediado a través del in Fe3+ procedente de la oxidación de compuestos que contienen Fe2+, presentes en el mineral o añadidos externamente. El in férrico es 42
capaz de oxidar otros compuestos, por ejemplo sulfatos, reduciéndose el mismo al in ferroso. Como ejemplo: 2 Fe (2+) +2 H (+)+1/2 O2 −−−−−bacteria
2Fe3+ + H2O
→
2Fe(3+) + MeS −−−−−−abiologico Me(2+) + S + 2Fe(2+) →
S + H+3/2 O2 −−−−−bacteria
H2SO4
→
Estos dos mecanismos han sido sujeto de controversia, y actualmente se ha reemplazado por un modelo en el que, si bien las células han de estar unidas a la superficie del mineral, y por tanto en contacto físico con ella, las células crean y excretan exopolimeros que contienen hierro férrico, el cual forma un complejo con los residuos de Ácido glucuronico. Es decir, que si es necesario contacto físico directo mediado por dichos exopolimeros. La pérdida o extracción de dichos polímeros da lugar a una eficiencia muy reducida, la interacción entre microbios y mineral tiene lugar a dos niveles. Primero una fisisorcion debida a fuerzas electrostáticas (a pH bajos, la membrana celular microbiana está cargada positivamente), y a continuación una quimisorcion donde los enlaces, como puedan ser puentes disulfuros, entre microorganismos y mineral se forman.
Figura 7. Modelo propuesto para la biolixiviacin bacteriana. C: citoplasma, CM: Membrana celular, PS: Espacio periplasmatico, OM: Membrana exterior, EP: Exopolmeros, Cyt: Citocroma, RC: Rusticianina. (Giaveno, 2000)
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B. ACIDÓLISIS: Formación de Ácidos, ya sean orgánicos o inorgánicos. La solubilizacion del metal sucede al protonarse el compuesto metálico, haciendo que este menos disponible para formar cationes y provocando la disolución del sólido. Por ejemplo, al protonar el oxígeno supercial del compuesto insoluble (el mineral) se forma agua, dejando el metal libre los protones se obtienen de los Ácidos producidos. Un ejemplo de dicha reacción es: MeO + 2H+ → Me2+ + H2O C. COMPLEJOLISIS: Consiste en la excreción de agentes complejantes. Los Ácidos orgánicos son capaces de formar complejos metálicos solubles. Si los enlaces entre iones metálicos y los ligandos orgánicos son más fuertes que los enlaces del metal en el mineral, el metal será lixiviado. Aparte de Ácidos orgánicos, otras moléculas denominadas sideroforos, agentes quelantes de bajo peso molecular capaces de solubilizar hierro férrico, magnesio, manganeso y cromo. Este proceso es más lento que la acidólisis, pero reduce la toxicidad del medio para los microorganismos.
Figura 8. Reacciones de especies de minerales con bacterias (Rodríguez, Ballester, Blázquez, & González, 2001)
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CONCLUSIONES
El proceso de lixiviación requiere de la preparación adecuada y responsable del área donde se va a realizar la acción de lixiviar así lograr que el proceso sea eficiente. Entre los trabajos que se realizan, cabe mencionar que se hacen los estudios previos que brindan información valiosa para el diseño y seguimiento del proceso.
Para la lixiviación se usa agua, ácido sulfúrico y óxidos, estos reacciona con los minerales de cobre, creando reacciones de disolución de Cu. También se producen reacciones debido a la intervención de bacterias, usadas comúnmente en terrenos de baja ley de Cu.
El mineral forma un lecho fijo de partículas que es bañado por una solución, el agente lixiviante entra en contacto con el lecho del mineral y a medida que va descendiendo va diluyendo el material de interés, por esta razón existen diferentes tipos de lixiviación: como lixiviación in Situ, lixiviación en bateas, en pilas, en botaderos, por agitación, bacteriológica.
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