LIXIVIACION DE MINERAL DE COBRE

SERGEIJ SUPELANO

SEBASTIAN CARDENAS

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

ESCUELA DE METALURGIA

FACULTAD DE INGENIERIA

TUNJA

2014

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LIXIVIACION DE MINERAL DE COBRE

SERGEIJ SUPELANO

SEBASTIAN CARDENAS

PRESENTADO A:

ING. SARA BARROSO

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

ESCUELA DE METALURIGIA

FACULTAD DE INGENIERIA.

TUNJA

2014

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TABLA DE CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCION ………………………...4 1. OBJETIVOS 51.1. Objetivo general 5

1.2. Objetivos específicos 5

2. MARCO TEORICO 6

2.1. 2.1. Lixiviación 6

2.1.1. Lixiviación en pilas 6

2.1.1.1. Chancado 6

2.1.1.2. Formación de la pila 6

2.1.1.3. Sistema de riego 6

2.1.2. Extracción por solvente 7

3. SECCION EXPERIMENTAL 8

4. IMÁGENES DEL PROCESO 9

5. CALCULOS Y RESULTADOS 11

6.ANALISIS DE RESULTADOS 13

7. CALCULOSYPREGUNTAS ADICIONALES 14

8. CONCLUSIONES 17

9. BIBLIOGRAFIA 18

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INTRODUCCION

la lixiviación es una técnica de la metalurgia extractiva que se enfoca en la extracción de mineral a través de su disolución en un medio acuoso o acido a partir del mineral en bruto o con previa preparación química (tostación) Los minerales que usualmente son lixiviados son aquellas menas oxidadas (óxidos, carbonatos, sulfatos, silicatos, etc.)

En comparación con las operaciones piro metalúrgicas, la lixiviación es más fácil de realizar y mucho menos dañina, ya que no se produce contaminación gaseosa. Sus principales inconvenientes son su alta acidez de trabajo y en algunos casos sus residuos tóxicos tóxicos, y también su menor eficiencia causada por las bajas temperaturas de la operación, que afectan dramáticamente las tasas de reacción química.

En esta práctica se lleva a cabo una lixiviación de un tostado sulfurante de mineral de cobre, el cual se hace pasar por dos agentes; ácido sulfúrico y agua.

La lixiviación tiene una gran importancia a nivel industrial ya que de residuos de mineral que quedan se puede extraer más mineral en menor cantidad sin generación de pérdidas y la posible extracción de otros metales que son de menor ley en el mineral pero que están presentes y pueden ser estratégicos.

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1. OBJETIVOS.

1.1 OBJETIVO GENERAL.

Recuperar un metal desde una materia prima sólida en una solución acuosa.

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.

Dispersar sólidos en una emulsión, formando una suspensión homogénea.

Acelerar velocidades de disolución, incrementando la transferencia de masa

Realizar una lixiviación de un metal mediante agitación.

describir el efecto de la carga iónica de la solución de lixiviación sobre la cinética de disolución de cobre y el consumo de ácido en la lixiviación de minerales oxidados de cobre.

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2. MARCO TEORICO.

2.1. Lixiviación es un proceso de carácter hidro metalúrgico, el cual consiste en la obtención de cobre que se encuentra en minerales oxidados, los cuales son separados a través de la aplicación de una disolución de ácido sulfúrico y agua. [1]

Los subprocesos que se realizan en la lixiviación son:

Primera etapa:

2.1.1. Lixiviación en pilas

2.1.1.1. Chancado: El material que se extrae de la mina, principalmente a cielo abierto abierto, que contiene minerales oxidados de cobre, es fragmentado mediante el chancado primario y secundario, y cuyo objetivo es obtener un material mineralizado de un tamaño máximo de 1,5 a 0,75 pulgadas. Este tamaño es suficiente para dejar expuestos los minerales oxidados de cobre a la infiltración de la solución ácida. [1]

2.1.1.2. Formación de la pila: el material chancado es llevado mediante correas transportadoras hacia el lugar donde se efectuara la formación de la pila. En este trayecto el material es sometido a una primera irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico, conocido 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. [1]

Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de drenes (tuberías ranuradas) que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través del material. [1]

2.1.1.3. 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, la cual 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, que es recogida por el sistema de drenaje y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas. [1]

De este proceso se llegará a obtener soluciones de sulfato de cobre con concentraciones de hasta 9 gramos por litro (gpl) denominadas PLS, las cuales serán llevadas a diversos tanques donde se realizará una purificación de éstas, eliminando las partículas sólidas que pudiese contener. [1]

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Segunda etapa:

2.1.2. Extracción por solvente

En esta etapa la solución que procede de las pilas de lixiviación, se liberan de residuos o impurezas y se concentra su contenido de cobre, pasando de 9gpl a 45gpl, mediante una extracción iónica. [1]

Para extraer el cobre de la solución PLS, ésta se mezcla con una solución de parafina y resina orgánica. La resina atrapa los iones de cobre (CU+2) en forma selectiva, obteniéndose por un lado un complejo resina-cobre y por otro una solución empobrecida en cobre que se denomina refino, la cual es reutilizada en el proceso de lixiviación y es recuperada en las soluciones que se obtienen del proceso. [1]

El compuesto de resina-cobre es tratado en forma independiente con una solución electrolito rica en ácido, el que provoca la descarga del cobre desde la resina hacia el electrolito, mejorando la concentración del cobre en esta solución llegando hasta los 45gpl. Esta es la solución que se lleva a la planta de electro-obtención. [1]

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3. SECCION EXPERIMENTAL.

}

Esquema N°1. Diagrama de flujo.

.

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LIXIVIACION DE MINERAL DE COBRE

Se pesa el mineral obtenido en la tostación sulfurante y se divide en dos partes, para lixiviar una parte con ácido sulfúrico y la otra parte con agua.

Con este peso se realizan los cálculos para hacer dos soluciones; la de agua con relación de 1:2, y la de con pH de 4.

se realiza la lixiviación en agua destilada. Ya con la cantidad de agua medida y el mineral pesado se procede a depositarla en una botella.

se coloca la botella en la máquina de rodillos giratorios con el fin de agitarla (la botella dura cuatro horas en la máquina).

Se filtra la solución separando el lodo y el licor de sulfato de cobre

A los ocho días se decanta la muestra y se realiza el mismo procedimiento pero con ácido sulfúrico, haciendo en primer lugar los cálculos para saber la cantidad de ácido a agregar a la solución, de esta forma, se pone en agitación la botella y se deja el mismo tiempo en los rodillos giratorios. A los 6 días se decanta la muestra.

4. IMAGENES DEL PROCESO

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Imagen N°1. Lixiviación con agua

Imagen N°2.Decantacion de la muestra.

Imagen N°3. Agitación de la disolución.

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Imagen N°4. Lixiviación con ácido sulfúrico (PH=4)

Imagen N°6.Toma de pesos.

Imagen N°7. Agitación de la disolución.

Imagen N°5. Obtención de hierro

5. CALCULOS Y RESULTADOS

5.1. Volumen de ácido y agua destilada

Partiendo con PH = 4, se tendría que la concentración molar de [H] es:

M= 0,0004 mol / L L de sln = 0,800 Densidad= 1,8 g/ ml

Volumen de H2SO4: 0,0004

moll

∗0 ,800

l∗98 g2mol

∗1ml

1,8g∗100

95=0,00 917ml

Volumen de agua destilada: 800ml – 0,00917ml = 799.99083 ml

Tabla N°1. Resultados obtenidos

CANTIDAD DE MINERAL 800 g

Mineral utilizado en la lixiviación con agua. 400g

Agua utilizada en la lixiviación sin acido. 800 ml

Cantidad de mineral utilizado en la lixiviación con ácido. 400 g

Cantidad de ácido sulfúrico utilizado. 0,00917 ml

Cantidad de agua utilizada en la lixiviación de ácido. ~800 ml

PH utilizado en la solución con ácido. 4

Ripidos de lixiviación en agua. 325

Ripidos de lixiviación en ácido sulfúrico. 160

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14121086420

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

-0.5

-1.0

-1.5

-2.0

Cu - S - H2O - System at 25.00 C

C:\HSC5\EpH\CUS25.IEP pH

Eh (Volts)

H2O Limits

Cu

Cu2O

Cu(OH)2Cu(+2a)

ELEMENTS Molality PressureCu 1.000E+00 1.000E+00S 1.000E+00 1.000E+00

Esquema N°2. Diagrama de Eh-PH.

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6. ANALISIS DE RESULTADOS.

La disolución de los óxidos simples de cobre, es termodinámicamente posible en el dominio ácido y en presencia de oxidantes. El óxido de cobre (CuO) sólo necesita condiciones de pH, mientras que en esas condiciones, la cuprita (Cu2O) necesita la presencia de un agente oxidante (iones Fe3

+, O2, u otros).

En forma inversa, al estar el Cu2+ en solución, y poder permanecer en ella,

necesita de una cierta acidez libre, evitándose de esta manera su posterior precipitación a pH >4. A través de todo el rango de pH, el cobre metálico es termodinámicamente estable estando en contacto con agua, pero en ausencia de oxigeno (u otro oxidante).

Si se realiza un análisis geológico con el diagrama de purbeis, se puede observar que existen yacimientos de cobre bajo la forma de Cu2O y Cu (OH)2.

Realizando el análisis correspondiente a las aguas freáticas se observa que hay presencia de Cu+2.

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7. PREGUNTAS ADICIONALES.

7.1. Consulte los equipos utilizados en la lixiviación por agitación, diga sus ventajas y desventajas. Realice esquemas.

La lixiviación por agitación se utiliza en los minerales de leyes más altas, cuando los minerales generan un alto contenido de finos en la etapa de chancado, o cuando el mineral deseado está tan bien diseminado que es necesario molerlo para liberar sus valores y exponerlos a la solución lixiviante. Es también el tipo de técnica que se emplea para lixiviar calcinas de tostación y concentrados. [2]

Se recurre a la agitación mediante burbujeo o bien a la agitación mecánica para mantener la pulpa en suspensión hasta que se logra la disolución completa, siendo el tiempo de contacto de los sólidos con la solución del orden de horas comparado con el proceso de lixiviación en pilas que requiere meses. Los agitadores mecánicos son simplemente impulsores colocados en el interior del tanque (Fig.1a), mientras que los tanques agitados con aire son a menudo tanques de tipo "Pachuca"

Sus ventajas comparativas con otros métodos de lixiviación son:

Alta extracción del elemento a recuperar Tiempos cortos de procesamiento (horas) Proceso continuo que permite una gran automatización Facilidad para tratar menas alteradas o generadoras de finos

Sus desventajas son:

Un mayor costo de inversión y operación Necesita una etapa de molienda y una etapa de separación solido-liquido

(espesamiento y filtración).

Fig.1. Equipos de lixiviación por agitación [2]

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7.2. Investigue otros tipos de lixiviación existentes.

LIXIVIACION “In Situ”: no confundir con lixiviación in place puesto que esta ultima se realiza en yacimientos ya explotados o minas abandonadas cuya baja ley no permite otro método de extracción. El disolvente se vierte en pozos naturales o artificiales. El método se basa en el hecho de que, cuando se tritura la mena sulfurada de modo que lleguen a ella el aire y el agua, las porciones sulfurantes se descomponen y se forman sulfatos solubles.

La gran ventaja del método se debe a que es muy económico y con él se obtiene cobre de menas completamente inaprovechables hasta ahora. Este método se utiliza para menas de cobre con muy baja ley. La mena se lixivia durante largos periodos de tiempo.

Lixiviación de montón: La mena de baja ley se amontona, en ella hasta una altura de unos 8m. En la parte alta del montón se hacen algunos canales de distribución, y sobre ellos se dirige el líquido de lixiviación, que consiste en agua o ácido sulfúrico. Se vierte en la cima y la disolución lixiviada se va recogiendo en la base. Algunas veces se hacen perforaciones verticales, con el objeto de facilitar la circulación del agua y, al mismo tiempo facilitar la circulación de aire, que ayuda al proceso de lixiviación.

Lixiviación en cuba: El material que se ha de lixiviar, se coloca en un tanque, equipado con un falso provisto de medio filtrante. El disolvente se añade por la boca del tanque y se deja colar por entre el material. Estos tanques se colocan de tal modo que se emplea un sistema de contracorriente meno sólido, se añaden al último tanque y el líquido más diluido, al primero, se bombea de un tanque a otro hasta que llega al último tanque, casi saturado. Este procedimiento es adecuado para material poroso y arenoso.

Lixiviación en botaderos (Dump leaching)Esta técnica consiste en lixiviar lastres, desmontes o sobrecarga de minas de tajo abierto, los que debido a sus bajas leyes (por ej. < 0.4% Cu) no pueden ser tratados por métodos convencionales. Este material, generalmente al tamaño "run of mine" es depositado sobre superficies poco permeables y las soluciones percolan a través del lecho por gravedad. Normalmente, son de grandes dimensiones, se requiere de poca inversión y es económico de operar, pero la recuperación es baja (por ej. 40-60 % Cu) y necesita tiempos excesivos para extraer todo el metal. Las soluciones se alimentan generalmente por aspersión.Normalmente la lixiviación en botaderos es una operación de bajo rendimiento (pero también de bajo costo). Entre las diferentes razones para ello se puede mencionar :- Gran tamaño de algunas rocas (> 1 m).- Baja penetración de aire al interior del botadero.- Compactación de la superficie por empleo de maquinaria pesada.

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- Baja permeabilidad del lecho y formación de precipitados (yeso)- Excesiva canalización de la solución favorecida por la heterogeneidad de tamaños del material en el botadero.

7.3. Escriba las reacciones que se presentan en la lixiviación tanto en agua como en acido.

Lixiviación en agua

CuSO4= Cu+2+SO4-2

Lixiviación ácida

CuO+2H+= Cu+2+H2O

Lixiviación ácida – oxidante

Cu2S+O2+4H+= 2Cu+2+2H2O+S0

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8. CONCLUSIONES

En cuanto a la recuperación del cobre se obtuvieron los resultados esperados, además de ello se conocieron las diversas formas de lixiviar las cuales se presentan en el desarrollo del informe.

Se observaron las pérdidas que resultaron del ensayo; además, se logró visualizar el método más eficiente mediante comparación y análisis de los dos medios de lixiviación.

Se incrementaron las velocidades de agitación con la finalidad de lograr la disolución completa del mineral a tratar.

Se asumió que al filtrar el mineral después de la agitación, debido a su coloración, la solución contenía carga ionizada de cobre.

Debido a la variedad de ensayos en la extracción de metales es importante saber y distinguir las diferencias y características que se obtienen con cada uno de ellos, de modo que sean aplicados correctamente en cada una de las necesidades para las que este destinado un material.

Se lograron visualizar más claramente los equipos y herramientas dispuestos en el proceso de lixiviación; además, el conocimiento adquirido teóricamente y complementado experimentalmente, permite una adecuada manipulación del tema, lo que genera que su ensayo sea aplicado posteriormente en el área de la ingeniería según los requerimientos deseados.

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9. BIBLIOGRAFIA

[1] http://mineriachilena-edodelabarra.blogspot.com

[2].http://www.metalurgia.uda.cl/apuntes/caceres/cursohidrometalurgia/Hidrometalurgia.pdf

[3] http://www.slideshare.net/jekada/lixiviacion

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