UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

INGENIERÍA DE MINAS

LIXIVIACIÓN

DOCENTE: MAG. ING. JUAN ALFONSO MOLINA VÁSQUEZ

INTRODUCCIÓNEn los circuitos de lixiviación industrial las soluciones lixiviantes son recirculadas continuamente entre etapas o ciclos de lixiviación y extracción por solventes. En la extracción por solventes se extrae selectivamente el cobre, mientras los demás iones permanecen en solución acuosa. Como consecuencia los iones metálicos diferentes del cobre y los aniones que los acompañan llegan a un estado estacionario donde su concentración puede ser muy alta.La concentración de los iones acumulados en el proceso de lixiviación (hierro, aluminio, magnesio, manganeso, etc.), proviene de la disolución de las especies que contienen el metal de interés (cobre) y de la ganga. Esta disolución depende del consumo de ácido del mineral, tiempo de residencia del mineral en la pila y concentración de ácido en las soluciones lixiviantes.

LIXIVIACIÓNEs el procedimiento de recuperación de un metal de una Mena, mediante un disolvente y la separación de la solución resultante de la porción sin disolver.Factores Técnicos:a) ley de la especie.b) reservas de mineral.c) caracterización mineralógica.d) caracterización geológica.e) comportamiento metalúrgico.f) capacidad de procesamiento.

CONFORMACIÓN DE LOS PADSPara la lixiviación en pilas se requiere de ciertos elementos, condiciones y consideraciones tales como:a) Disponer de amplias superficies de terreno, relativamente llanas, con

menos de 10% de pendiente.b) Calcular los flujos de aporte y evaporación para mantener un balance

equilibrado de líquidos efluentes.c) Disponer de represas de líquidos intermedios y finales.d) Considerar un margen de sobrecapacidad del sistema para absorber

situaciones de exceso por tormentas y lluvias en el área en explotación o explotada.

e) Capacidad y flexibilidad para admitir grandes variaciones de leyes de mineral y tiempos de lixiviación.

ETAPAS DE LA LIXIVIACIÓN

La localización de los minerales a disolver.Volumen del material y distribución de tamaños.Área expuesta.Superficie específica.Tamaño de partículas.Porosidad.Presión capilar.Rugosidad o aspereza de las superficies

LIXIVIACIÓNFACTORES IMPORTANTES DE UNA LIXIVIACIÓN:

a) Poner en contacto el disolvente con el material que se ha de lixiviar con el propósito de permitir la disolución del metal.

b) Separar la solución formada del residuo sólido.c) Precipitar el metal de la solución.

LIXIVIACIÓN VARIABLES QUE INFLUYEN EN LA ELECCIÓN DE UN LIXIVIANTE IDÓNEO:A. Naturaleza de la Mena o del material que hay que disolver.B. Posibilidades de regeneración.C. Precio y acción corrosiva.CONDICIONES OPERACIONALES TALES COMO:1) La temperatura2) El tiempo de contacto3) La concentración y 4) El PH.

AGENTES LIXIVIANTESAgentes lixiviantes mas utilizados:1) EL AGUA2) LAS DISOLUCIONES DE SALES EN AGUA(SULFATO FERRICO, CARBONATO

DE SODIO, CLORURO DE SODIO, CIANURO DE SODIO, SULFATO DE SODIO, TIOSULFATO DE SODIO).

3) AGUA DE CLORO. 4) ACIDOS (SULFURICO, CLORHIDRICO, Y NITRICO).5) BASES (HIDROXIDO DE SODIO Y AMONIO).6) Las disoluciones de sales en agua:

AGENTES LIXIVIANTES EN AGUADISOLUCIONES DE SALES EN AGUAA. CARBONATO DE SODIO, Para menas de Uranio.UO2 +3Na2CO3 +H2O +1/2O2 Na4 [UO2 (CO3)3] +2NaOHB. CLORURO DE SODIOPara el sulfato de plomoPbSO4 + 2NaCl Na2SO4 +PbCl2PbCl2 +2NaCl Na2 [PbCl4]C. CIANURO DE SODIOPara menas de Au y Ag.2Au + NaCN +O2 + 2H2O 2Na [Au(CN)2] +2NaOH + H2O2

AGENTES LIXIVIANTES EN AGUADISOLUCIONES DE SALES EN AGUAD. SULFURO DE SODIOPara sulfuro.Sb2S3 + 3Na2S 2Na3[SbS3] E. TIOSULFATO DE SODIO, Para el cloruro de plata producido en algunas tostaciones.2AgCl + Na2S2O3 Ag2S2O3 + 2NaClAg2S2O3 + 2Na2S2O3 Na4[Ag2(S2O3)3]

AGENTES LIXIVIANTES EN AGUADISOLUCIONES DE SALES EN AGUAF. Sulfato Férrico.-La cuprita, Cu2O y la Calcocita, Cu2S, requieren para disolverse completamente una solución ácida del sulfato férrico:Cu2O + H2SO4 CuSO4 + Cu + H2OCu + Fe2(SO4)3 CuSO4 + 2 FeSO4 Cu2O + H2SO4 + Fe2(SO4)3 2CuSO4 +H2O +2FeSO4

Cu2S + Fe2(SO4)3 CuS + CuSO4 +2FeSO4CuS + Fe2(SO4)3 CuSO4 + 2FeSO4 + SCu2S + 2Fe2(SO4)3 2CuSO4 +4FeSO4 +SEsta última reacción se produce a 35 – 50 ºC.

AGENTES LIXIVIANTES EN AGUAACIDOS:Ácido sulfúrico.-Es el más efectivo con muchas menas, se utiliza, diluido y concentrado e incluso mezclado con ácido fluorhídrico. Es barato y menos corrosivo. Las menas oxidadas son fácilmente solubles en H2SO4 diluido.CuCO3.Cu(OH)2 + 2H2SO4 2CuSO4 +CO2 + 3H2OZnO + H2SO4 ZnSO4 + H2OLas impurezas, tales como óxido de Fe, se disuelven:Fe2O3 + 3 H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3 H2O

OTROS ACIDOS, como el HCl y el HNO3,se utilizan en menor proporción.

AGENTES LIXIVIANTES EN AGUABASES :NaOH.- Se utiliza para disolver Aluminio a partir de la BauxitaHIDROXIDO DE AMONIO.-Se utiliza para extraer metales que forman aminas solubles.

La lixiviación con bases presenta las ventajas siguientes:

a) Pocos problemas de corrosiónb) Mayor adecuación para menas carbonatadasc) Mayor selectividad, puesto que los óxidos de Fe. No son atacados

OBTENCIÓN DEL SULFATO DE COBRE

De la lixiviación se obtienen soluciones de sulfato de cobre (CUSO4) con concentraciones de hasta 9 gramos por litro (gpl) 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.

EXTRACCIÓN POR SOLVENTE

Para extraer el cobre de la solución PLS, ésta se mezcla con una solución de parafina y resina orgánica. La resina de esta solución captura los iones de cobre (CU+2) en forma selectiva. De esta reacción se obtiene por un lado un complejo resina-cobre y por otro una solución empobrecida en cobre que se denomina refino, la que se reutiliza en el proceso de lixiviación y se recupera en las soluciones que se obtienen del proceso.

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 (solución), mejorando la concentración del cobre en esta solución hasta llegar a 45 gpl. Esta es la solución que se lleva a la planta de electro obtención.

ELECTRO OBTENCIÓNLa solución electrolítica que contiene el cobre en forma de sulfato de cobre (Cu SO4) es llevada a las celdas de electro obtención que son estanques rectangulares, que tienen dispuestas en su interior y sumergidas en solución, unas placas metálicas de aproximadamente 1 m2 cada una.Estas placas corresponden alternadamente a un ánodo y un cátodo. Los ánodos son placas de plomo que hacen las veces de polo positivo, ya que por éstos se introduce la corriente eléctrica, en tanto que los cátodos son placas de acero inoxidable, que corresponde al polo negativo, por donde sale la corriente.Todas las placas están conectadas de manera de conformar un circuito por el que se hace circular una corriente eléctrica continua de muy baja intensidad, la que entra por los ánodos y sale por los cátodos.

El cobre en solución (catión, de carga positiva +2: Cu+2) es atraído por el polo negativo representado por los cátodos, por lo que migra hacia éstos pegándose partícula por partícula en su superficie en forma metálica (carga cero).

ELECTRO OBTENCIÓNUna vez transcurridos seis a siete días en este proceso de electroobtención, se produce la cosecha de cátodos. En este tiempo se ha depositado cobre con una pureza de 99,99% en ambas caras del cátodo con un espesor de 3 a 4 cm, lo que proporciona un peso total de 70 a 80 kg por cátodo.Cada celda de electroobtención contiene 60 cátodos y la cosecha se efectúa de a 20 cátodos por maniobra. Los cátodos son lavados con agua caliente para remover posibles impurezas de su superficie y luego son llevados a la máquina despegadora, donde en forma totalmente mecanizada se despegan las hojas de ambos lados, dejando limpio el cátodo permanente que se reintegra al ciclo del proceso de electroobtención.Los cátodos de cobre son apilados y embalados mediante zunchos metálicos para su transporte final al puerto de embarque, mediante camiones o ferrocarril. Previamente, se efectúa un muestreo sistemático de algunos cátodos para determinar su contenido de cobre, que debe ser de 99,99%, e impurezas (menos de 0,01%, principalmente azufre).

ELECTRO OBTENCIÓNLos cátodos son lavados con agua caliente para remover posibles impurezas de su superficie y luego son llevados a la máquina despegadora, donde en forma totalmente mecanizada se despegan las hojas de ambos lados, dejando limpio el cátodo permanente que se reintegra al ciclo del proceso de electroobtención.Los cátodos de cobre son apilados y embalados mediante zunchos metálicos para su transporte final al puerto de embarque, mediante camiones o ferrocarril. Previamente, se efectúa un muestreo sistemático de algunos cátodos para determinar su contenido de cobre, que debe ser de 99,99%, e impurezas (menos de 0,01%, principalmente azufre).

MÉTODOS Y EQUIPOS PARA LIXIVIARMETODOS Y EQUIPOS PARA LIXIVIARLa facilidad de disolución y la riqueza de la Mena, son factores para determinar el método a emplear, los más comunes son:a) Lixiviación “ In Situ ”b) Lixiviación en Pila.c) Lixiviación en Cubad) Lixiviación de pulpas con agitación.- Paletas mecánicas. - Aire comprimido- Agitación mecánica combinado con aire

LIXIVIACIÓN “IN SITU”Lixiviación “In Situ”.-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 sulfuradas 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 “IN SITU”

Este tipo de operación hidrometalurgia es frecuentemente referida como solución de mina ,Es muy importante considerar la lixiviación en DUMP como parte de la solución de mina desde que las propiedades físicas y químicas son similares a la lixiviación de depósitos fragmentados en el lugar .La lixiviación de fragmentos de menas comprende la penetración de la solución en la estructura de la mina porosa. La cinética comprende difusión de lixiviante donde la reacción ocurre con partículas de minerales individuales ,la cinética es complicada por el cambio de porosidad ,pH y concentración de soluciones.

LIXIVIACIÓN EN PILA

Lixiviación de Pila.-La Mena de baja ley se amontona en ella hasta una altura de unos 8 m. 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

Lixiviación en cuba.-El material que se ha de lixiviar, se coloca en un tanque, equipado con un falso fondo 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, los que contienen menos sólidos, se añaden al último tanque y el líquido más diluido, al primero, y 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 DE PULPAS CON AGITACIÓN

Lixiviación de pulpas con agitación.-Se preparan moliendo el material(pulpa de menas, concentrados, calcinados, etc.) con agua, hasta producir el tamaño óptimo. Las densidades de la pulpa varían del 40-70 % de sólido. Se añade el agente lixiviante y se agita la pulpa continuamente. La agitación puede conseguirse mediante:Paletas mecánicas.-Normalmente para tanques pequeños.Aire comprimido.-Son tanques cilíndricos de 12 pies de diámetro y 45 pies de alto, con un fondo cónico, de 60 º, y están hechos de madera o acero recubierto con caucho. Están dotados de un tubo vertical, abierto por ambos extremos. El aire comprimido se introduce por este tubo cuando el tanque se carga con la pulpa, produciendo la circulación de los materiales hacia arriba, por el tubo central, y hacia abajo, por el espacio anular, de manera que los sólidos se mantienen en suspensión

LIXIVIACIÓN DE CuHablando de lixiviación de cobre, podemos decir que existen tres tipos de lixiviación :I. Lixiviación en DUMP .-Sulfuros y óxidos de baja ley de operaciones a cielo abierto a gran escala .Puede durar varios años .La operación se realiza sin chancar .II. Lixiviación en Heap .-Mineral oxidado poroso .El ciclo de tratamiento puede durar unos meses Puede estar chancado o sin chancar .III. Lixiviación VAT .-Mineral oxidado de cobre chancado. El ciclo de

tratamiento dura unos días. Todo esto nos da una visión clara , de cuanto mayor es la superficie de tratamiento del mineral, mayor velocidad con respecto al tiempo será su lixiviación