CAP I Lixiviacion de Cobre

7/22/2019 CAP I Lixiviacion de Cobre

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El Cobre est presente en la corteza terrestre principalmente en forma de

minerales sulfurados como la calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS4) y

calcosina (Cu2S). La ley o concentracin de estos minerales en un mineral es

de baja ley, las menas mas comunes contienen de 0.5% (minas a cielo abierto)

hasta 1 a 2% de cobre (en minas subterrneas). En la figura 2.1 se bosquejan

los procesos para la recuperacin de cobre puro a partir de tales menas.

El cobre tambin se presenta en forma de minerales con oxigeno (carbonatos,

xidos, silicatos y sulfatos) pero en menor concentracin. En la figura 2.2 se

muestran los mtodos hidrometalrgicos con que se tratan casi siempre las

menas que contienen dichos minerales.

2.2. PROCESOS DE EXTRACCION

Segn al tipo de mineral que se tenga, la metalurgia del cobre tomara un

rumbo, en el caso de que se trate menas de xidos se le llevara al proceso

Hidrometalurgico, en el cual se realizara la lixiviacin del mismo, para pasar a

S-X, y posteriormente a E-W, para la obtencin de ctodos de cobre de alta

pureza. Si de naturaleza sulfurada, se tratara por procesos pirometalrgicos,dentro del cual se realizara la flotacin del mismo para poder concentrarlo, y as

poder pasar al siguiente proceso ya sea de tostacin o no, fundicin de matas

(en altos hornos, hornos de reverbero, elctricos o de fundicin), y su posterior

conversin en cobre blster (cobre ampollado), de ser necesario pasar el cobre

blster por una etapa de electrorrefinacion y as purificar e uniformizar la

superficie del mismo.

Por la naturaleza de los procesos que se realizan en la empresa minera Xstrata

Tintaya, y tratndose el tema de investigacin la recuperacin de cobre a partir

de los sulfuros secundarios de la planta de xidos, es necesario poder explicar

el proceso hidrometalurgico realizado antes de la obtencin de los ripios, los

cuales sern la base para el estudio, para lo cual se realizara un breve alcance

del proceso de lixiviacin.

2.3. Flotacin de Minerales


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Es un proceso fsico-qumico de concentracin de minerales finamente molidos.

El proceso comprende el tratamiento qumico de una pulpa de mineral a fin de

crear la adhesin de ciertas partculas de minerales a las burbujas de aire. Su

objetivo es la separacin de especies minerales finamente divididos a partir de

una pulpa acuosa aprovechando sus propiedades de afinidad o repulsin por

el agua; estas propiedades algunos minerales la poseen en forma natural, pero

pueden acentuarse mediante los reactivos de flotacin.

El carcter hidroflico o de afinidad hace que estas partculas se mojen,

permaneciendo en suspensin en la pulpa para finalmente hundirse; mientras

que el carcter Hidrofbico o de repulsin evita el mojado de las partculas

minerales que puedan adherirse a las burbujas de aire y ascender.

La desventaja de la flotacin por espumas es que una parte del concentrado se

va al relave, y la ventaja es que permite reducir los costos del transporte del

mineral, mediante la eliminacin del relave.

2.3.1. ELEMENTOS DE LA FLOTACION

1. Fase slida.- Representada por los slidos a separar (minerales).

2. Fase lquida.- Representada por el agua (fresca o recuperada).

3. Fase gaseosa.- Representada por el aire que se inyecta en la pulpa para

formacin de burbujas.

2.3.2. CINETICA DE FLOTACION

Es la variacin de la cantidad de producto obtenido en la espuma de flotacin

respecto al tiempo de flotacin.

2.3.3. CELDAS DE FLOTACION

Son equipos en los que se realiza los procesos de flotacin; poseen las

siguientes zonas especficas:


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Zona de Mezcla.- Las partculas minerales toman contacto con las

burbujas de aire.

Zona de Separacin.- Las burbujas de aire se condensan y eliminan las

partculas indeseables.

Zona de Espumas.- Las espumas mineralizadas deben tener estabilidad

y deben ser removidas de la celda conteniendo el concentrado.

2.3.4. VARIABLES OPERATIVAS

Relacionados con el mineral.- Forma, pH, grado de oxidacin del

mineral, liberacin (tamao adecuado con mena libre).

Relacionadas al agua.- Impurezas disueltas, dureza, pH.

Relacionadas al acondicionamiento.- Densidad de pulpa, adicin de

reactivos, tamao de las celdas de flotacin, tiempo de

acondicionamiento, temperatura, agitacin, pH.

Relacionadas a la flotacin.- pH de la pulpa, carga circulante, tamao de

partcula, tiempo de flotacin, nivel de espuma, reactivos, temperatura

de pulpa y del agua.

Relacionadas al pH.- La alimentacin de cal debe ser controladacontinuamente para mantener un pH constante .

Relacionadas al nivel de las espumas.- Si el nivel es alto se facilitara la

flotacin de impurezas con los sulfuros valiosos.

Relacionadas a los cajones de alimentacin.- Deben repartir en forma

uniforme la pulpa entre las celdas de flotacin, se debe evitar que

algunas celdas tengan ms carga que otras.

Relacionadas al control de los concentrados y relaves.- Se debe derealizar un seguimiento a la calidad de lo recuperado, con una operacin

simple como el plateado. En el concentrado se vera hasta que punto se

est limpiando la pulpa, y en el relave para poder ver hasta que punto

est escapando lo valioso.

2.3.5. FACTORES QUE INTERVIENEN


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a) La pulpa.- El mineral debe estar debidamente molido, cuando las

partculas son gruesas, se asientan en el fondo de las celdas y cuando

son muy finas la recuperacin no es efectiva.

b) Aire.- Forma las burbujas que se necesitan en las celdas, ayuda a

agitar la pulpa. Si se usa mucho aire habr excesiva agitacin

provocando que las espumas revienten o salgan conjuntamente con la

pulpa, si se usa poco aire no se recuperar los elementos valiosos

perdindose en el relave general.

c) Reactivos.- Son sustancias qumicas que sirven para la recuperacin de

los elementos minerales valiosos o deprimiendo a la ganga e

insolubles..

d) Agitacin.- Permite la formacin de las espumas de aire para la

flotacin y sirve para la mezcla uniforme de los reactivos con los

elementos que constituyen el mineral de la pulpa, as como tambin

evita el asentamiento de los slidos contenidos en la pulpa.

2.4. HIDROMETALURGIA

Por hidrometalurgia se entiende los procesos de lixiviacin selectiva

(disolucin) de los componentes valiosos de las menas y su posterior

recuperacin de la solucin por diferentes mtodos. El nombre de la

hidrometlaurgia se refiere al empleo generalizado de soluciones acuosas como

agente de disolucin.

La hidro-electrometalurgia comprende el conjunto de procesos de lixiviacin y

precipitacin por medio de electrolisis, donde los procesos electroqumicos son

precedidos por los procesos hidrometalurgicos.

Hay tres principales etapas de los procesos hidrometalurgicos:

1. Disolucin del componente deseado presente en la fase solida.

2. Concentracin y/o purificacin de la solucin obtenida.

3. Precipitacin del metal deseado o sus compuestos.

Los reactivos qumicos empleados (agentes lixiviantes) deben reunir muchas

propiedades para poder usarse, por ejemplo: no deben ser muy caros, deben


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ser fcilmente recuperables y deben ser bastante selectivos para disolver

determinados compuestos. Los procesos de lixiviacin, y purificacin de la

solucin corresponden a las mismas operaciones que practican en el anlisis

qumico, solamente que en escala industrial.

2.4. Fundamentos Termodinmicos

2.4.1 Reaccin qumica

En la prctica, se acostumbra escribir una reaccin qumica, bajo la forma:

aA + bB cC + Dd (1)

En la ecuacin:

a,b,c,d : Coeficientes estequiomtricos.

A,B : Reactantes.

C, D: Productos.

El valor de la energa libre estndar de la reaccin (Go) puede determinarse

conociendo los potenciales qumicos estndares o las energas libres de

formacin de los reactantes y productos.

Go= io(productos) - i

o (reactantes)

Donde i son los coeficientes estequiom tricos de la reaccin.

En este caso:

Go = cxo(C)+ dxo (D) - xo (A0) - bxo (B) (2)

En la ecuacin antes escrita:

Go : variacin de energa libre de la reaccin (1) (cal/mol o joule/mol)

a,d,c,d: Coeficentes estequiometricos

o(A), o(B), o(C), o(D) : Energias libres estndar de formacin (o

potenciales qumicos) de los compuestos que participan en la reaccin.


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Se usa la convencin de LATIMER

o (elementos puros en estado estndar) = 0

o

(H*) = 0 a 298o

K (25o

C)

Utilizando los estados estndares, la variacin de energa libre (G) de esta

reaccin, puede ser expresada como:

(3)En (3):

G0 : Energia libre estndar de la reaccin.

aA,aB,aC,aD : Actividaes de los productos y reactantes.

T : Temperatura (K)

R : Constante de los gases (1.987 cal/molxK)

Al equilibrio, no hay variacin de energa libre: G = 0, por lo tanto:

(5)La ecuacin (4) define K, constante de equilibrio de la reaccin considerada a

la temperatura T:

(6)En (6):

a,b,c,d : Coeficientes estequiomtricos.

aA,aB,aC,aD : Actividades de los productos y reactante. En soluciones diluidas,

las actividades de especies disueltas se aproximan por su concentracin molar

(mol/litro). La actividad de un slido o lquido puro es 1.


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Por lo general, una reaccin electroqumica (o semi reaccin), es decir en que

particpan adems electrones, se describe en el sentido de la reduccin

(captacin de electrones):

(7)En (7):

Ox : Especie oxidante.

Red : Especie reductora.

n : Numero de electrones que participan en la reaccin.

L a condicin de equilibrio para un sistema electroqumico es:

|||| Ecuacin de Nerts (8)En (8):

E: Potencial de la reaccin electroqumica (V)

R: Constante de los gases (1.987 cal/mol.K)

T: Temperatura (K)

n: Numero de electrones que participan en la reaccin

F: Constante de faraday (23060 cal/volt.equival. o 96500 coulomb)

[Ox]: Actividad de Ox.

[Red]: Actividad Red.

E0: Potencial estndar de la reaccin electroqumica (V)

Nota: La ecuacin de Nernts se escribe bajo la forma:

|||| Reemplazando en (8) los valores numricos de R y F, expresando esa

ecuacin en trminos de logaritmo decimal y a 25 oC, se llega a:

|||| (9)


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Eo es el potencial de la reaccin electroqumica, es decir cuando todos los

compuestos que participan en la reaccin estn en su estado estndar (slidos

y lquidos puros, especies disueltas en una concentracin de 1mol/litro).

(10)

En (10):

i: Coeficientes estequiometricos de la reaccin

o: Energas libres de formacin

n: Numero de electrones que participan en la reaccin

F: Constante de Faraday (23060 cal/volt equivalente o 96500 Coulomb)

E0 puede calcularse por la formula (10), pero en general se prefiere obtenerlo

directamente en tablas y escalas de potenciales estndares.

2.5. Diagramas Eh pH

La forma ms conveniente de representar la termodinmica de sistemas

acuosos en forma grafica en los diagramas de Pourbaix o diagramas de

potencial pH. Estos diagramas son ampliamente utilizados por los

hidrometalurgistas, por cuanto permiten visualizar posibilidades de reacciones

sin tener que recurrir al clculo termodinmico para los fenmenos que ocurren

en medio acuoso.

Una importante restriccin en la aplicacin prctica de los diagramas

termodinmicos, es que prediquen tendencias a que ocurran fenmenos, pero

no la velocidad con que estos puedan ocurrir. En la prctica las velocidades de

reaccin pueden variar desde valores tan altos que son controlados por

limitaciones en la transferencia de masa, a valores tan bajos que se requieren

peridicos geolgicos para observar en forma directa el fenmeno. La cinetica

extremadamente lenta en algunas reacciones conduce a que algunas fases

solidas no se formen en condiciones termodinmicas favorables y lo haganotras en su lugar (fases metaestables)(ejemplo: precipitacin de hidrxido de


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3. Lixiviacin

3.1. Cintica de Reacciones

El hecho de que una reaccin sea termodinmica posible (G


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Reaccin Heterognea: Una reaccin es heterognea si tiene lugar en dos o

ms fases.

3.1.2. Velocidad de una reaccin

En general, las reacciones qumicas se pueden escribir:

- A + B C + D

- A B

- A B C

- La velocidad de una reaccin (v) es el nmero de moles transformados por

unidad de tiempo del componente i involucrado en la reaccin qumica:

La velocidad se puede definir de varias formas:

a). Basada en al unidad de volumen de fluido reaccionante

() b). Basada en la unidad de volumen del reactor

(

)

c). Basada en la unidad de superficie interfacial en un sistema de dos fluidos en

la unidad de superficie del slido en los sistemas liquido solido (reaccin

heterognea)

()

d). Basada en la unidad de masa del solido en los sistemas fluido solido


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( ) 3.1.3. Etapas de una reaccin

En general, los sistemas hidrometalrgicos estn caracterizados por sistemas

heterogneos, es decir, sus reacciones tienen lugar en una interface en la cual

ocurre transferencia de materia de una fase a la otra.

Figura 3.1 Esquema de una reaccin de l ix iv iacin co n diso lucin completa de

mineral

Las reacciones heterogneas son controladas por la velocidad de la reaccin

qumica propiamente tal o por la transferencia de masa de los diversos

reactantes hacia la superficie de contacto de las dos fases. En la figura antes

presentada se muestra un modelo simplificado de lixiviacin, con disolucin

completa del mineral. Este caso representa la disolucin de especies puras que

no forman residuos slidos como producto de la reaccin, tales como el oro en

cianuro, la calcantita en acido sulfrico.

Las etapas principales de la reaccin son:

1). Transporte de masa de los reactantes a travs de la interface gas liquido y

posterior disolucin (cuando es el caso).

2). Transporte de masa de los reactantes a travs de la capa limite solucin

solido, hacia la superficie del slido.


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3). Reaccin qumica o electroqumica en la superficie del slido, incluyendo

adsorcin y desorcion en la superficie del solido y/o a travs de la doble capa

electroqumica.

4). Transporte de masa de las especies producidos a travs de la capa limite

hacia el seno de la solucin.

La etapa controlante de una reaccin es la velocidad mas lenta (R.S.D.: Rate

Dtemining Step). El control de la reaccin global puede ser:

- Por transporte de masa (etapa 1,2 o 4)

- Por reaccin qumica (etapa 3)

- Mixto.

Las reacciones homogneas son generalmente ms rpidas que las reacciones

heterogneas, ya que necesitan transporte de masa en una sola fase y que las

especies en solucin reaccionan rpidamente. Por otra parte, las reacciones

heterogneas implican el transporte de masa a travs del lmite entre dos

fases, lo que a veces es la etapa controlante de las reacciones. Las reacciones

ms importantes en hidrometalurgia son heterogneas, y a veces son

controladas por el transporte de masa (difusin).

En la siguiente figura se muestra un modelo simplificado de lixiviacin, con

formacin de capa de residuo poroso. Este caso es tal vez el ms frecuente en

lixiviacin. La reaccin de disolucin de las especies sulfuradas de cobre con

iones frricos, corresponde a este caso. La lixiviacin de minerales de baja ley,

en las que el estril o ganga constituye la fraccin mayoritaria, pueden

considerarse tambin en ese grupo. La capa que se forma representa el estril

del mineral, mientras la disolucin se propaga hacia el interior de la partcula.


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Figu ra 3.3. Determinacin experim ental de la energa de acti vacin d e una

reaccin.

- Control qumico Ea > 40 KJ/mol

- Control difusional Ea = 5 a 20 KJ/mol

Prcticamente, eso implica que la velocidad de una reaccin controlada

qumicamente se multiplica por 2 cuando la temperatura aumenta a 10oC.

Se puede determinar cul es la etapa limitante de una reaccin estudiando el

efecto de las variaciones de las condiciones experimentales en las cualesdesarrolla la reaccin, como lo muestra la siguiente tabla.

3.1.5 Difusin

La difusin en fase homognea es la etapa limitante ms comn en una

reaccin hidrometalrgica. Bsicamente, la difusin es un proceso que tiende a

igualar concentraciones dentro de una fase. El potencial que provoca la

difusin es el gradiente de concentracin dentro de la fase, tal como por

ejemplo, el potencial que provoca la transparencia de calor es el gradiente de

temperatura.

Tabla 3.1.1 Pruebas experimentales para determinar la etapa limitante de

una reaccin solido liquido


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Factor Resultado esperado para

Control Qumico(etapa 3)

Controldifusional enlos poros(etapa 5)

Control portransporte demasa externo(etapa 2)

Aumento de lavelocidad de la faseliquida.

Energa deactivacin (Ea)

Cambio de tamaode las partculas (D)

Sin efecto

40 400 KJ/molSi las partculasno son porosas alprincipio, v #1/D.Si las partculasson muy porosas,no influye

Sin efecto

5 20 KJ/mol

v # 1/D2

Aumenta lavelocidad dereaccin5 20 KJ/mol

v # 1/Dn donde1)

60 Reaccin qumica.

Adsorcin de orocarbn activado

11 16 Difusin en los poros ytransporte de masa delAu(CN)2

-.

Precipitacin con Zinc 13 16 Transporte de masa delAu(CN)2

-.

Oxidacin de los sulfuros

con O2

30 70 Reaccin qumica (baja To)

transporte de masa del O2(To elevada)

Cuando empieza una reaccin (por ejemplo consumo de una reactante en la

superficie de un slido), un perfil de concentracin se desarrolla poco a poco

cerca de la interfase solido liquido. (ver figura 3.1.4)


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En reacciones de disolucin o precipitacin de un slido, la difusin a travs de

una zona adyacente a la interface slido lquido puede ser controlante de la

velocidad. En condiciones de agitacin constante, el espesor de esta zona

permanece constante y pronto se obtiene una condicin de estado estacionario

en la cual la cantidad de material que entra en la zona es igual a la que deja la

zona.

y 3.1.5.1. Primera ley de FICK

La primera ley de FICK relaciona la cantidad de material que difunde por

unidad de tiempo en una direccin perpendicular a un plano de referencia de

area unitaria con el gradiente de concentracin de este:

(5)J: Flujo de material a travs de un plano de referencia [moles cm-2s-1].

C: Concentracin de la especie disuelta [moles cm-3].

x: Coordenada de posicin (medida perpendicularmente al plano de

referencia).

D: Coeficiente de difusin de la especie considerada en solucin acuosa.

En el sistema CGS, D tiene las dimensiones [cm2/s]. En la mayora de

los sistemas hidrometalurgicos se introduce poco error al considerar el

coeficiente de difusin constante e independiente de la concentracin.

(valor aproximado. = 10-6 cm2/s).


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es generalmente vlido cuando las concentraciones de especies reactivas y

productos son bajas.

Figura 3.5. Gradiente de con centracin en la vecindad d e una fase sl ido

lquido

El transporte de masa a travs de la capa de difusin puede ser aumentado:

1. Reduciendo el espesor de la capa de difusin.

2. Aumentando el gradiente de concentracin, esto es aumentando la

concentracin de la solucin (C0).

3. Aumentando la temperatura de la solucin.

4. Aumentando la superficie de contacto.

El espesor de la capa de difusin depende de la rugosidad del slido, de la

viscosidad de la solucin, de la velocidad de agitacin y del grado de

turbulencia y fuerzas de cizalla. x disminuye cuando aumenta el grado de

turbulencia.

Pobre agitacinx> 0.5 mm (ej. Lixiviacin en pilas)

Buena agitacinx= +/- 0.01 mm.

Un aumento de la temperatura no necesariamente aumenta la velocidad de un

proceso global ya que, por ejemplo, la solubilidad de los gases disminuye con

la temperatura.


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3.1.5.4. Difusin a travs de un producto poroso

La difusin a travs de la capa del slido que se va formando como producto

de la reaccin sobre el ncleo reaccionante y/o a travs de la capa de

partculas inertes es un facto importante en prcticamente todos los procesos

heterogneos. Cuando los poros son grandes, que es el caso que interesa en

sistemas hidrometalurgicos, es vlida la ley de Fick expresada en este caso

como:

(9)Donde C es la concentracin en la solucin y Df es el COEFICIENTE DEDIFUSION EFECTIVO, dado por:

(10)D: coeficiente de difusin de la especie considerada en solucin acuosa.

E: Porosidad de difusin de la capa producto (varia de 0 a 1).

: Tortuosidad de la capa de producto (en general, flucta entre 2 y 10)

3.1.6. Transporte de masa en el seno de la solucin

Si el sistema es bien agitado (agitador, conveccin,..), el transporte de masa

es muy eficiente y no limita la velocidad de la reaccin. La solucin se

considera homognea (C, pH,.).

Sin embargo, algunos procesos como la lixiviacin en pila, no pueden siempre

ser operados para mantener una solucin homognea.

3.1.7. Absorcin de gases en lquidos

La termodinmica determina la concentracin de un gas disuelto en solucin

despus de un tiempo de contacto gas lquido suficiente para alcanzar el

equilibrio. Por ejemplo, si PO2 = 0.21 atm, [O2]disuelto = 8 mg/l (25oC).

||


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La adsorcin de los gases en lquidos puede ser la etapa limitante si hay un

gran consumo de oxigeno y cuando la cintica de reaccin solido solucin es

rpida (ej. : Oxidacin de los sulfuros a presin o biolgicamente).

La velocidad de adsorcin de gases en un liquido depende de:

1. Superficie de contacto gas liquido efecto positivo

(mayor cuando hay muchas burbujas pequeas)

2. Velocidad relativa de las burbujas efecto positivo

3. Presin parcial del gas efecto positivo

4. Grado de agitacin efecto positivo

5. Temperatura efecto negativo

3.1.8. Influencia de las caractersticas de las partculas

3.1.8.1 Tamao de las partculas

La superficie de reaccin aumenta cuando disminuye el tamao de las

partculas.

3.1.8.2 forma y textura de las partculas

El efecto de la forma de las partculas es poco importante en hidrometalurgia, y

muy difcil de modelizar.

3.1.8.3 Factores mineralgicos.

La reactividad de los granos de minerales es fuertemente afectada por factores

tales como orientacin cristalina, inclusiones, dislocaciones e impurezas.

3.1.8.4 Porosidad

La velocidad de cualquier reaccin aumenta con la porosidad, ya que la

difusin es ms fcil y/o hay una mayor superficie de reaccin.

3.1.8.5 Efectos galvnicos


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Cuando dos minerales conductores estn en contacto elctrico en una

solucin, el potencial mas electronegativo se va a disolver preferentemente.

Figu ra 3.6. Efecto galvnic o en la diso luc in de arsenop irita en con tacto c onpir i ta.

3.1.8.6. Efecto de als especies que compiten con la especie valiosa

Si estn presentes en la mena otros minerales, pueden consumir los reactivos

de lixiviacin, disminuyendo sus concentraciones y la velocidad de reaccin.

Por ejemplo, los carbonatos consumen el acido sulfrico en la lixiviacin de

cobre y los sulfuros consumen el cianuro en la disolucin de oro.

3.2 Lixiviacin

3.2.1. Sistema de lixiviacin

En general, la prctica industrial de la lixiviacin presenta diferentes sistemas

de operacin que se seleccionan de acuerdo a factores tcnicos y econmicos

en el anlisis de un proyecto, algunos de los cuales son:

- Ley de la especie de inters a recuperar.


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- Reservas de mineral.

- Caracterizacin mineralgica y geolgica.

- Comportamiento metalrgico.

- Capacidad de procesamiento.

- Costos de operacin y de capital.

- Rentabilidad econmica.

Una forma de clasificar los mtodos de lixiviacin es:

Lixiviacin de lechos fijos:

- In situ, in place.

- En botaderos.

- En pilas.

- En bateas.

Lixiviacin de pulpas:

- Por agitacin, a presin

ambiente.

- En autoclaves.

3.2.2. Lixiviacin in situ in place

La lixiviacin IN PLACE se refiere a la lixiviacin de residuos fragmentados

dejados en minas abandonadas, mientras que la lixiviacin IN SITU se refiere a

la aplicacin de soluciones directamente a un cuerpo mineralizado.

Estas operaciones presentan gran inters debido al bajo costo de inversin y

operacin que se requieren, y que posibilitan recuperar valores metlicos que

de otra manera no podran ser extrados. Los bajos costos son consecuencia

de evitar o al menos disminuir los costos de extraccin minera, el transporte del

mineral a la planta y de los desechos finales del proceso, y la baja construccin

de una planta de lixiviacin. Generalmente, la recuperacin es baja (< 50 %)

Dependiendo de la zona a lixiviar, que puede ser subterrnea o superficial, se

distinguen tres tipos de lixiviacin in situ.

Tipo I: Se trata de la lixiviacin de cuerpos mineralizados fracturados situados

cerca de la superficie, sobre el nivel de las aguas subterrneas. Puede

aplicarse a minas en desuso, en que se haya utilizado el block caving,


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o que se hayan fracturado hidrulicamente o con explosivos (IN PLACE

LEACHING).

Tipo II: Son lixiviaciones IN SITU aplicadas a yacimientos situaos a cierta

profundidad bajo el nivel de aguas subterrneas, pero a menos de 300

500 m de profundidad. Estos depsitos se fracturan en el lugar y las

soluciones se inyectan y se extraen por bombeo.

Tipo III: Se aplica a depsitos profundos, situados a mas de 500 m bajo el nivel

de aguas subterrneas.

3.2.3. Lixiviacin en botaderos (Dump leaching)

Consiste en lixiviar desmontes o sobrecarga de minas de tajo abierto, los que

debido a su baja ley (< 0.4 % Cu)no pueden ser tratados por mtodos

convencionales. Este material generalmente del tamao run of mine es

depositado sobre superficies poco permeables y las soluciones percolan a

travs del lecho por gravedad. Normalmente, son de grandes dimensiones, se

requiere de poca inversin y es econmico de operar, pero la recuperacin es

baja (40 60 % Cu) y necesita tiempos excesivos para extraer todo el metal.

Las soluciones se alimentan generalmente por aspersin.

Entre las diferentes razones para optar esta operacin se puede mencionar:

- Gran tamao de algunas rocas (> 1 m).

- Baja penetracin de aire al interior del botadero.

- Compactacin de la superficie por ejemplo de maquinaria pesada.

- Baja permeanilidad del lecho y formacin de precipitados (yeso,)

- Escesiva canalizacin de la solucin favorecida por la heterogeneidad

de tamaos del material en el botadero.

Tabla 3.3. Resumen de diferentes tcnicas de lixiviacin de minerales

Rangos deAplicacin yresultados

Mtodos de LixiviacinEn

botaderosEn pilas Percolaci

nAgitacin

Ley demineral

Baja ley Baja media Media alta Alta ley


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Tonelaje

Inversin

Granulometra

Recuperaciones tpicas

Tiempo detratamiento

Calidad desoluciones

Problemasprincipales ensu aplicacin

Grande

Mnima

Corrido de

mina

40 a 50 %

Varios aos

Diluidas (1 2 gpl Cu)

Recuperacin incompletaReprecipitacion de Fe yCuCanalizacionesEvaporacinPedidas desolucionesSolucionesmuy diluidas

Gran a mediano

Media

Chancado

grueso

50 a 70 %

Varias semanas

Diluidas (1 6gpl Cu)

Recuperacinincompleta.Requiere degrandes reas.Canalizaciones.Reprecipitaciones.Evaporacin.

Ampliorango

Media alta

Chancadomedio70 a 80 %

Varios das.

Concentradas (20 40gpl Cu)

Bloqueo porfinos.Requiere demsinversin.Manejo demateriales.Necesidadde mayorcontrol deplanta.

Amplio rango

Alta

Molienda

hmeda.80 a 90 %

Horas.

Medianas (5 15 gpl Cu).

Molienda.Lavado encontracorriente.Tranque derelaves.Inversinmuy alta.Control de laplanta esmssofisticado

3.2.4. Lixiviacin en batea (por percolacin)

Esta tcnica consiste en contactar un lecho de mineral con una solucin

acuosa que percola e inunda la batea o estanque.

Los minerales a tratar por este mtodo deben presentar contenidos metlicos

altos o muy altos, debiendo ser posible lixiviar el mineral en un periodo

razonable (3 a 14 das) y en trozos de tamao medio con tonelajes suficientes

de mineral percolable en el yacimiento que permitan amortizar la mayor

inversin inicial que requiere este tipo de proceso.

3.2.5. Lixiviacin en pilas (heap leaching)

En el esquema general del proceso primero el mineral procedente de laexplotacin, a cielo abierto o subterrnea, debe ser ligeramente preparado en


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una planta de chancado y/o aglomeracin, para conseguir una granulometra

controlada que permita un buen coeficiente de permeabilidad.

Una vez preparado el mineral, se coloca en montones de seccin trapezoidal y

altura calculada para proceder a su riego con la solucin lixiviante. Tras

percolar a travs de toda la pila, se recolectan los lquidos enriquecidos

(solucin rica) que se llevan a la planta de proceso de recuperacin de la

sustancia mineral (sal o metal). Las aguas sobrantes del proceso vuelven a ser

acondicionadas para ser recicladas hacia las pilas. Tambin en algunos casos

es preciso aadir agua nueva, para reponer las fuertes prdidas de

evaporacin del circuito.

Se denomina cancha de lixiviacin a la superficie de apoyo de la pila donde se

coloca la impermeabilizacin. Cuando la cancha es recuperada para reutilizarla

con un nuevo mineral se trata de lixiviacin en PILAS DINAMICAS, mientras

que si el terreno no es recuperado y, por lo tanto, el mineral agotado queda en

el depsito como nueva base para otra pila, se est en la lixiviacin en PILAS

ESTATICAS o PERMANENTES.

La solucin rica (S.R. o P.L.S. : pregnant leach solution) es generalmente

impura, y diluida y debera ser purificada y concentrada antes de recuperar el

metal. En la hidrometalurgia del cobre, eso se realiza mediante la extraccin

por solvente seguida por la electrodepositacin del cobre. La solucin rica slo

contiene 4 6 g/l Cu y 1 - 2 g/l H2SO4 y es impura ( 5 g/l Fe, SiO2, Al2O3

coloides, slidos en suspensin, ...)

3.5.1. Construccin de las pilas

El diseo de las pilas debe tener en cuenta los siguientes factores:

La calidad del patio o base de apoyo (impermeable)

Las facilidades de riego y recoleccin o drenaje del efluente.

La estabilidad de la pila seca y saturada en agua

Los tanques (piscinas) de soluciones ricas y pobres


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Figur a 3.7 Tcn icas de api lam ient o d el mi neral.

3.3.3. Operacin de las pilas

Al inicio de la operacin, se deben disponer como mnimo de dos pilas,

comenzndose con el riego de la primera de ellas. En un principio se obtendr

una alta concentracin (Cmx) en la solucin, que ir descendiendo hasta un

valor por debajo de la concentracin media (Cmd) de diseo. En este momento

se pone simultneamente en operacin la segunda pila, con dos sistemas

posibles:

a) Lixiviacin de las dos pilas con obtencin de una nica solucin rica

final.

b) Lixiviacin de la primera pila con produccin de solucin intermedia

(pobre), que se recicla a la segunda pila nueva en donde se obtiene la

solucin rica (Fig. 3.9). Este segundo sistema se generalizo, ya que

permite alargar el tiempo de lixiviacin de las pilas y/o disminuir el

caudal de solucin rica y entonces el tamao de la planta de SX.

Cuando la primera pila alcanza el valor mnimo econmico, se procede al

lavado con agua fresca y drenaje hasta el agotamiento, yendo esta solucin al

depsito o piscina de solucin estril para recirculacin al sistema. Al mismo

tiempo se pone en operacin una nueva pila.

Segn las disponibilidades de rea, la pila agotada se puede cargar y

transportar a un vertedero cercano (PILA DINAMICA o REMOVIBLE) o puede

servir de base para la formacin de una nueva pila (PILA PERMANENTE).


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La tendencia se desplaza al uso de pilas permanentes, para evitar los costos

asociados a los movimientos de materiales residuales y aminorar las prdidas

de solucin por filtracin a travs de la lmina de plstico.

Si el tiempo de lixiviacin no es suficiente, la recuperacin baja. Es un

problema, porque no es posible aumentar el tiempo sin aumentar el rea de la

cancha de lixiviacin.

Figura 3.8 Esquema d e un sis tema de l ix iv iacin en pi las.

Figur a 3.9 Reciclaje de la soluc in lixiviante en cont ra corriente.

3.4. Lixiviacin por agitacin


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La lixiviacin por agitacin se utiliza en los minerales de leyes ms altas,

cuando los minerales generan un alto contenido de finos en la etapa de

chancado, o cuando el mineral deseado est tan bien diseminado que es

necesario molerlo para liberar sus valores y exponerlos a la solucin lixiviante.

Es tambin el tipo de tcnica que se emplea para lixiviar calcinas de tostacin y

concentrados.

Se recurre a la agitacin mediante burbujeo o bien a la agitacin mecnica para

mantener la pulpa en suspensin hasta que se logra la disolucin completa,

siendo el tiempo de contacto de los slidos con la solucin del orden de horas

comparado con el proceso de lixiviacin en pilas que requiere meses. Los

agitadores mecnicos son simplemente impulsores colocados en el interior del

tanque (Fig. 3.10a), mientras que los tanques agitados con aire son a menudo

tanques de tipo "Pachuca" (Fig. 3.10b).

Sus ventajas comparativas con otros mtodos de lixiviacin son:

- Alta extraccin del elemento a recuperar

- Tiempos cortos de procesamiento (horas)

-Proceso continuo que permite una gran automatizacin

- Facilidad para tratar menas alteradas o generadoras de finos

Sus desventajas son:

- Un mayor costo de inversin y operacin.

- Necesita una etapa de molienda y una etapa de separacin slido

lquido (espesamiento y filtracin).

3.4.2. Variables del proceso

El anlisis de las variables de la lixiviacin por agitacin en sistemas

industriales, para la definicin y optimizacin del proceso, debe necesariamente

hacer confluir aspectos tcnicos, operacionales y econmicos.


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Figura 3.10 Equipo s d e l ix iv iacin p or agitacin

3.4.2.1. Granulometra

El grado de molienda debe ser lo suficiente para exponer, por lo menos

parcialmente, la superficie del mineral valioso a la accin de la solucin

lixiviante. Dependiendo del tipo de mineral y de sus caractersticas

mineralgicas. Deber considerarse un tamao tal que no contenga un exceso

de gruesos (> 2 mm) que produzca problemas en la agitacin (embancamiento,

aumento de la potencia del agitador) y que por otra parte, no contenga un

exceso de finos (menos de 40% < 75 micrones), que dificulten la separacin

slido-lquido posterior de la lixiviada. Debido a lo anterior, y adems, para

disminuir los consumos de energa por concepto de molienda y los costos de

filtracin y decantacin, la agitacin se deber tratar de realizarla al mayor

tamao que la operacin lo permita.

Tabla 3.5, Tamao de alg un os mi nerales p ara la lixiv iacin p or agitacin

Mineral Tamao de lixiviacin(mm) (mallas ASTM)

Cobre oxidadoOroConc. de oro (sulfuros)Calcinados de zinc

0.830.250.0440.074

2060325200


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3.4.2.2. Tiempo de lixiviacin

La economa del proceso de lixiviacin es funcin del grado de disolucin o

porcentaje de extraccin del mineral valioso. Sin embargo, esto no es tan

importante como el tiempo necesario para una extraccin aceptable, es decir la

velocidad de disolucin.

Figura 3.11 Porcentaje de extraccin en func in d el t iempo.

La figura 3.11 muestra una curva tpica entre estos dos parmetros. Existe al

principio una extraccin rpida, que decrece posteriormente al mximo

obtenible para un tamao dado de partcula. Esta curva se puede obtener de

pruebas de lixiviacin en botellas en el laboratorio.

3.4.2.3. Mineraloga del mineral

El tamao y la disposicin de la especie valiosa influye el grado de molienda

necesario para exponer esta especie a la solucin lixiviante (Tabla 3.5). La

arcillas son una familia de minerales, alumino-silicatos, existen en todos las

menas y producen partculas muy finas (algunos micrones). La presencia de

muchas arcillas puede impedir una buena filtracin del relave.

3.4.2.4. Otras variables

La lixiviacin se realiza a temperatura ambiente (o en autoclaves).


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La concentracin de reactivos debe ser optimizada segn el tipo de operacin.

El porcentaje de slidos debe ser en la mayora de los casos lo ms alto

posible para alcanzar una alta concentracin del ion metlico en la solucin de

lixiviacin, minimizar los costos de inversin en el circuito de lixiviacin por

menor capacidad volumtrica y reducir el tamao y costo subsecuente de

espesamiento y filtracin. El porcentaje de slidos en la pulpa varia entre 20 y

50%.

El porcentaje de slidos se calcula por el peso del mineral en la pulpa. Por

ejemplo, si una pulpa es constituida por 1 kg de mineral en 2 litros de agua, su

La velocidad de agitacin debe ser lo suficiente alta para mantener los slidos

en suspencin, para que no decanten. Una velocidad de agitacin alta tiende a

favorecer la cintica de la reaccin, pero tiene un costo energtico apreciable

(Fig.3.12). Favorece tambin la disolucin de gases en la solucin. Existen

varios diseos de agitadores (Fig. 3.13).

Figur a 3.12 Efecto d e la agitacin en la veloc idad d e lixiviacin


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Figu ra 3.13 Varios dis eos de tu rb inas .

3.4.3. Diseo

Se considera como ejemplo un sistema de lixiviacin contnua industrial

constituido de varios estanques en serie (Fig. 3.14).

Datos

- Nmero de estanques : 8

- Capacidad : 15000 t/d = 625 t/h

- % slidos : 33.33%

- grado de molienda : 100% < 60 mallas ASTM

- densidad real del mineral : 2.8 g/cm3 = 2.8 t/m3

-Tiempo de lixiviacin : 24h

(determinado por la curva grado de lixiviacin/tiempo)

Figura 3.14 Esquema de un sistema continu o indus tr ial

Clculo de la cantidad de agua en la pulpa:


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Clculo del flujo de pulpa (slidos + agua):

Clculo del volumn de cada uno de los 8 estanques (Fig. 3.24):

Volumen de un estanque cilndrico:

Entonces, si consideramos 8 estanques cilndricos tales que h = 1.5d,

3.5. Separacin slido-lquido

En una planta de lixiviacin en pilas, la solucin que escurre de las pilas es

bastante clara y contiene muy pocos slidos en suspensin. En la mayora de

los casos, no hay etapa especfica de separacin slido - lquido. La solucin

rica se almacena en piscinas donde pueden decantar los pocos slidos que

contiene.

Al contrario, la lixiviacin por agitacin produce una pulpa consistente en

pequeas partculas slidas en suspensin en la solucin. Una etapa de

separacin slido - lquido es absolutamente necesaria para sacar los slidos

de la solucin y enviarlos al tranque de relaves, mientras la solucin clarificadapuede pasar una posterior etapa de recuperacin de valores.


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40/56


41/56


42/56

pero ms comn en DCC (Fig. 3.16), asumiendo que no hay disolucin en los

espesadores y que la mezcla de la pulpa y solucin de lavado es completa en

cada etapa.

Cn : concentracin metal en la etapa n

CL : concentracin metal en la alimentacin al primer espesador

CW : concentracin metal en el agua o solucin de lavado

RL : razn de lavado = QW / QL

n : nmero de etapas de lavado

QW : flujo de la solucin de lavado

QL : flujo de la solucin de lixiviacin (alimentacin)

3.5.4. Filtros

El empleo de filtros en hidrometalurgia permite recuperar una cantidad

adicional de lquido retenido a partir de precipitados o de pulpas de 55-60% en

slidos procedentes de espesamiento como tambin tratar directamente

soluciones de lixiviacin, a objeto de disminuir la cantidad de slidos en

suspensin que pueden afectar procesos posteriores de tratamiento.

Filtros de vaco:

- de tambor (Fig. 3.28)

- de discos (o cermica)

-

horizontal, de cinta

Filtros de presin:

- prensa

- stellar

- de arena

El lavado del slido es posible en los filtros de tipo vaco, como lo muestra la

figura 3.28. Se roca agua sobre el slido filtrado para desplazar a la solucin


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que contiene. Se alcanza fcilmente una eficiencia de lavado del orden de

70%.

Figura 3.22, Lavado d e un m ineral en un f i l t ro de tamb or.

4Purificacin y concentracinde la solucin

En un proceso de purificacin o de concentracin, siempre hay dos fases en

contacto (lquido - slido o lquido - lquido). Se trata de un proceso de:

Purificacin si la impureza va a la otra fase

Concentracin si el elemento deseado va a la otra fase

Los procesos de purificacin y/o concentracin son muy variados y dependen

de:

- la naturaleza del elemento deseado

- las impurezas presentes en la solucin

- el tipo de proceso de recuperacin

- el grado de pureza deseado para el producto final

Los procesos de purificacin y/o concentracin se pueden dividir en varias

categoras:

Hidrlisis

Cementacin

Precipitacin de un compuesto especfico


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Extraccin por solventes

Resinas de intercambio inico

Para evaluar un proceso de separacin, los criterios son la selectividad de la

separacin, la recuperacin (o grado de remocin) y el consumo de reactivos (o

de energa). Obviamente, esos tres parmetros estn interrelacionados y se

necesita hacer la evaluacin econmica del proceso que se desea utilizar.

Figura 4.1, Esquema general del tratamiento h idrom etalrgico de un mineral .

En este captulo, se mostrarn como ejemplos las etapas de purificacin de

una solucin de zinc en cido sulfrico antes de su electroobtencin. El

proceso se muestra en la figura 4.2.


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Figura 4.2, Esquema de p uri f icacin de una so lucin para electroobtencin de

zinc.

Tabla 4.2, Imp urezas en la solu cin de l ix iv iacin d el zinc.

Elementos Antes de purificacin(mg/l)

Despus depurificacin (mg/l)

FeCu

CdCoNiSb, AsGe

Mucho1000

100030 5030 500.1< 0.1

-< 0.1

0.1 0.20.1 0.2Trazas< 0.01< 0.01

4.2. Extraccin por solventes

Uno de los mtodos de purificacin que ha tenido un espectacular desarrollo en

este ltimo tiempo, ha sido el proceso de extraccin por solventes o procesoSX.

Ello se ha traducido en la instalacin de numerosas plantas que operan

actualmente en el mundo en la separacin, purificacin y concentracin de ms

de una treintena de elementos qumicos, como cobre, niquel, cobalto, zinc,

uranio, molibdeno, tungsteno, vanadio, tierras raras, zirconio, hafnio, niobio,

tantalio, boro, germanio, arsnico, renio, torio, el grupo de los metales del

platino, berilio y otros.


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4.2.1. Proceso SX - EW de Cobre

El proceso de extraccin por solventes, conocido en la hidrometalurgia del

cobre tambin como SX (del ingls Solvent Extracction), consiste en la

extraccin selectiva del cobre contenido en las soluciones de lixiviacin

mediante un solvente orgnico, para luego transferirlo a una solucin de sulfato

de cobre pura y concentrada, denominada electrolito rico.

4.2.1.1. Descripcin general

La planta SX recibe la solucin rica generada en la etapa de lixiviacin en pilas

de minerales de cobre. Esta solucin se caracteriza por tener una baja

concentracin de cobre disuelto, junto con impurezas como el Fe, Cl, Al, Mn,

Mg, Na y otros disueltos durante el proceso (Figura 4.4).

Figura 4.4, Planta extraccin por solventes en una o peracin d e l ix iv iacin d e

cob re (planta de extraccin po r solventes Faena Radom iro Tom ic.)

El objetivo del proceso SX es extraer selectivamente el cobre contenido en esta

solucin rica impura, mediante intercambio ionico entre la fase acuosa

(solucin rica) y el reactivo orgnico. Este reactivo es capaz de descargar el

cobre en una etapa posterior del proceso a una solucin de alta pureza y

concentracin de cobre y cido, formando un electrolito apto para ser

electrodepositado en el sector EW (Figura 4.5).

Extraccin (Extraction)


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La solucin rica proveniente de las pilas es mezclada con la fase orgnica

(orgnico descargado), para extraer SELECTIVAMENTE el cobre obteniendo

una solucin pobre en cobre, llamada refino, que es reciclada a la etapa de

lixiviacin en pilas. Se obtiene en esta etapa una fase orgnica cargada, que es

avanzada a la siguiente etapa.

Reextraccin (Stripping)

El orgnico cargado se pone en contacto con electrolito pobre proveniente del

proceso de electroobtencin, de alta acidez (150-200 gpl H2SO4). El cobre

pasa de la fase orgnica a la fase acuosa, obtenindose una fase orgnica

descargada que se recicla a la etapa de extraccin y un electrolito rico queavanza hacia la electroobtencin.

Figu ra 4.5, Esqu ema cclico (Concept o de anil los) del p roc eso li xiviac in -

extraccin po r solv entes - electroobtencin de Cu.

4.2.2.2. Mecanismo de la transferencia de cobre

El proceso SX se basa en la siguiente reaccin REVERSIBLE de intercambio

inico:

Cu2+

(A) + 2 RH(O) R2Cu(O) + 2 H+

(A)


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En la cual el sentido de reaccin est controlado por la acidez o pH de la

solucin acuosa.

En la etapa de extraccin, el reactivo orgnico se contacta con la solucin

acuosa impura de lixiviacin y extrae selectivamente desde la fase acuosa los

iones de cobre, incorporandolos en la fase orgnica. El ion cprico reacciona

con el extractante formando un compuesto organometlico insoluble en agua,

totalmente soluble en el solvente orgnico (Kerosene,...), con la cual se

produce la extraccin del cobre desde la fase acuosa a la orgnica. Mediante

este mecanismo, cada ion de cobre se intercambio con dos iones de hidrogeno

que pasan a la fase acuosa donde se regenera cido sulfrico en una

proporcin de 1.54 (kg de cido / kg de cobre).

Figura 4.6, Esquema de u n m ezclador sedimentador para operaciones de

extracc in y reextraccin.

La etapa de reextraccin ocurre por efecto del cambio de acidez en la fase

acuosa, revertiendo la reaccin y generando un electrolito de alta pureza y alta

concentracin en cobre.

R2Cu(O) + 2 H+

(A) Cu2+

(A) + 2 RH(O)

4.2.2.3. Configuracin de plantas SX


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Las plantas de extraccin por solventes, tanto en la extraccin como en la

reextraccin, estn configuradas en UNA, DOS O TRES ETAPAS DE

CONTACTO de las fases acuosa y orgnica, con el objeto de aumentar el

tiempo de contacto entre ambas fases y mejorar la transferencia de cobre. El

contacto de las fases orgnica y acuosa se realiza EN CONTRACORRIENTE.

Adems, en algunos casos, se debe incorporar una etapa de lavado del

orgnico cargado, con el objeto de eliminar impurezas dainas en la

electroobtencin, por ejemplo el cloro.

Se presenta en la figura 4.7 una configuracin tpica de una planta de

extraccin por solventes, compuesta por 2 etapas de extraccin y 1 etapa dereextraccin (2 E-1S). La figura 4.8 representa una planta 3 E-2 S.

Figu ra 4.7, Config uracin 2 E - 1 S (o 2 E - 1 R E).

Tabla 4.3, Soluc iones, con centraciones y acidez.

Nombre Definicin [Cu]tpica(g/l)

[cido](g/l)

Solucin Rica(SR)

Solucin proveniente de la etapade lixiviacin, que alimenta a laplanta SX.

6 5pH=1.8

Refino (RF) Solucin diluida en cobre que salede la planta SX

0.5 12

Orgnico Mezcla en volumen de unextractante orgnico y un diluyente( 8 a 25 % v/v).

Extractante Es un reactivo orgnico especialque forma un complejo con el cobreen la fase orgnica. Es bastante


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viscoso.

Diluyente Es un solvente orgnico, de tipoparafina, que sirve para diluir elextractante organico y reducir suviscosidad

Orgnicodescargado (OD)

Es el orgnico con una menorconcentracin de cobre, que salede la etapa de reextraccin

4

Orgnicocargado (OC)

Es el orgnico cargado con cobre.Transfiere el cobre de la etapa deextraccin a la etapa dereextraccin.

10

Electrolito Es la solucin de sulfato de cobrede la planta de ElectroObtencin.

Electrolito

Descargado (ED)

Es el electrolito que viene de la

etapa de electroobtencin.

35 180

ElectrolitoCargado (EC)

Es el electrolito que se cargo decobre en la etapa de reextraccin.

50 160

(OSC) Orgnico semi-cargado 6(SRF) Semi-refino 2

4.3.5. Reactivos utilizados en SX de cobre

4.3.5.1. Qumica de los extractantes

Los extractantes se disuelven en un solvente orgnico tipo parafina,

generalmente en una proporcin de 8 a 25 % v/v (% en volumen). Los

extractantes industriales forman complejos de Cu solubles en la fase orgnica.

Actuan segn un mecanismo de chelacin: toman el ion de cobre entre sus "

pinzas " (Fig. 4.16).

Cu2+

(A) + 2 RH(O) R2Cu(O) + 2 H+

(A)


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Figu ra 4.15, Estru ctur a qumi ca general de las Ox imas uti l izadas com ercialmente

para la recuperacin de c obre.

Figura 4.16, Estructura de los com plejos formados.

4.3.5.2. Tipos y caractersticas de reactivos

Reactivos extractantes

Los tipos ms usados son: LIX 984N (Henkel), PT 5050 (Acorga) y MOC 45

(Allied Signal).

Sus caractersticas principales son (en promedio):

Densidad : 0.91 g/cc

Color : mbar

Punto de inflamacin: 70 C


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Selectividad Cu/Fe: > 2000

Carga mxima (a 10% v/v): 5.2 g/l de Cu a pH =2

Transferencia neta (10% v/v): 3.0 g/l de Cu

Separacin de fases: < 90 segundos

Cintica de extraccin: > 95% en 60 segundos

Diluyentes

Los tipos de diluyentes ms usados son: ESCAID 103 (Exxon) y OXIMIN

(Oxiquim).

Sus caractersticas principales son:

Densidad: 0.81 g/cc

Punto de inflamacin: 79 C

Modificadores

Los modificadores son compuestos que aumentan la solubilidad del extractante

orgnico y del metal en la fase orgnica. Mejoran la velocidad de separacin de

ases y extraccin de cobre, favoreciendo la coalescencia.

Los modificadores ms usados son el TRIDECANOL y el ESTER.

4.3.5.3. Tipos de extractantes

Ketoximas

Las KETOXIMAS fueron los primeros reactivos usados comercialmente para laextraccin de cobre desde soluciones diluidas y fueron usados exclusivamente

durante 12 aos. Sus principales propiedades eran: excelente separacin de

fases, bajas prdidas de orgnico por arrastre y baja formacin de crud. Su

uso, sin embargo fue limitado, debido a dos desventajas principales :

Extractante moderados de cobre y cintica lenta a bajas temperaturas. El

reactivo tpico fue el LIX 64N.

Salicilaldoximas


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Para superar estas desventajas se desarrollaron las SALICILALDOXIMAS, lo

que permiti reducir circuitos 4E+3S o 3E +2S a 2E+2S o 2E + 1S, incluso para

altas concentraciones de cobre y bajo pH (40 gpl Cu y pH 1.5). Sin embargo,

estos reactivos son extractantes tan fuertes que requieren un modificador para

realiza eficientemente la reextraccin.

El uso de modificadores (tridecanol o nonifenol) presentan las siguientes

desventajas: hidrlisis y degradacin del reactivo, mayor transferencia de Fe al

electrolito, mayor prdida de orgnico por arrastre fsico y mayor formacin de

crud. Reactivos tpicos son el LIX 860 y el Acorga PT-5050.

Mezclas Salicilaldoximas - Ketoximas.

Estas mezclas no contienen modificadores. El LIX 984, por ejemplo, es una

mezcla de LIX 860 (salicilaldoximas) y LIX 84 (Ketoxima). Combina la

capacidad extractiva y cintica rpida de la salicilaldoxima con la estabilidad y

propiedades fsicas de las Ketoximas.

Una lista de los reactivos actualmente en uso se indica en la tabla 4.4.

Tabla 4.4, React ivos en uso actualmente

(Revis ta Mineria Ch ilena, sept. 1994)

Reactivo Extractante Modificador

Acorga PT5100

PT5050

M5640

Aldoxima

Aldoxima

Aldoxima

Nonil Fenol

Tridecanol

Ester

LIX 84

984

622

860

Ketoxima

Mezcla

Aldoxima

Aldoxima

No

No

Tridecanol

No

MOC 45

55

Ketoxima

Aldoxima

No

No

4.3.6. Arrastres


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4.3.6.1. Continuidad

Al mezclarse en un mixer 2 fases inmiscible, una de ellas debe encontrarse

dispersa en la otra. Se presentan dos casos:

(1) Cuando la fase acuosa est dispersa en la fase orgnica, se habla de

continuidad orgnica, y

(2) cuando la fase orgnica est dispersa en la fase acuosa, se habla de

continuidad acuosa (Fig. 4.17)

Figure 4.17, Tipos de con tinuidad.

4.3.2. Recuperacin del orgnico

El principal costo de operacin en una planta de SX es la reposicin de

extractante, el cual se pierde por arrastre fsico en el refino y electrolito.

Diferentes sistemas han sido implementados para reducir estas prdidas.

Electrol i to

El mayor nfasis se ha puesto en el electrolito, puesto que el orgnico afecta la

calidad de los ctodos. La prctica normal es pasar el electrolito por filtros

rellenos con slice, granate y antracita, el cual ha demostrado ser insuficiente

por s solo.

Por lo tanto, se han desarrollado e implementado diferentes combinaciones

para reducir la transferencia del orgnico al electrolito, por ejemplo :


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Uso de post-decantadores o columnas de flotacin convencionales o

Jameson antes de los filtros.

Uso de celdas de sacrificio en electroobtencin.

Ref ino

El mtodo normal es recuperar el orgnico arrastrado desde la piscina de

refino.

4.3.6.3. Remocin de acuoso

De manera similar a los arrastres de orgnico, existen arrastres de acuoso en

la fase orgnica, los que constituyen la principal fuente de contaminacin del

electrolito. El Cl y Mn, adems de Fe, son actualmente las mayores impurezas.

El mtodo normal de remocin de acuoso es el diseo del estanque de

orgnico con tiempo suficiente y facilidades para eliminar peridicamente el

acuoso acumulado.

Este mtodo puede ser suficiente para el Fe, pero no as para el Cl y Mn, cuyas

concentraciones permisibles en el electrolito son muy inferior a las de Fe (30ppm Cl y 100 ppm Mn vs 1.5-2.0 gpl Fe). En este caso se pueden implementar

los siguientes mtodos :

Uso de una o ms etapas de LAVADO.

- Diseo del estanque de orgnico como post-decantador.

- Uso de coalecedor del tipo desarrollado por Chuquicamata.

-Combinacin de cualquiera de las alternativas anteriores, dependiendode la concentracin de las impurezas presentes.

4.3.6.4. Diseo alternativo de Mezcladores Decantadores

Adems de los diseos de Krebs y CMS de Davy, recientemente Outokumpu

ha propuesto el VSF (agitacin muy suave). Las principales ventajas atribuidas

a este diseo son:

Menores arrastres de orgnico y acuoso.


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Menor formacin de crud

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CAP I Lixiviacion de Cobre