1. UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE
FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS GEOLÓGICAS
Departamento de Ingeniería Metalúrgica
INFORME DE PRÁCTICA
LIXIVIACIÓN EN BOTELLAS A PH CONSTANTE
Nombre alumno
Cristina Valeria Espinoza Provoste
CIMM T&S Tecnología y Servicios
Centro de Investigación Minero y Metalúrgico
2. CIMM T&S S.A.
ESTUDIOS DE POYECTOS METALÚRGICOS
ANTOFAGASTA
TABLA DE CONTENIDOS
1 Introducción 6
1.1Descripción de la Empresa 6
1.2Problema a Resolver 7
1.2.1 Mantencion del pH 7
1.2.2 Temperatura Adecuada 7
1.3 Objetivos a Desarrollar 8
1.3.1 Objetivo General 8
1.3.2 Objetivos Específicos 8
2 Fundamentos Teóricos 9
2.1Procesos de Lixiviación 9
2.2Tiempo de Lixiviación 9
2.3Pruebas Metalúrgicas de Lixiviación 9
2.4Lixiviación en Botellas 10
2.5Ácido Sulfúrico 10
3 Desarrollo Experimental 11
3.1Materiales y Equipos 11
3.2Descripción de la Actividad 12
4 Resultados 13
4.1Tabla Resumen Resultados Prueba de Botellas OLAP 13
4.2 Figura Porcentaje de Extracción de Cobre Total 13
4.3Figura Consumo de Ácido 14
5 Discusiones 15
6 Conclusiones 16
7 Bibliografía 17
8 Anexos 18
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NOMENCLATURA
L/S : Líquido/Sólido
CuT : Cobre Total
CuS : Cobre Soluble
kg/t : Kilogramos por tonelada
rpm : Revoluciones por Minuto
Ext : Extracción
CA : Cabeza Analizada
kg Cu/Ton : kilográmo de Cobre por Tonelada
Conc. : Concentrado
g/l : Gramos por Litro
SR :
SL :
FeT : Hierro Total
Tas Ox: Tasa de oxidación
Vol. Volumen
Rep. : Reposiciones
Ali : Alícuota
Acum. : Acumulado
Par. : Parcial
CC : Cabeza Calculada
Sol. : Solución
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1. INTRODUCCIÓN
1.1 Descripción de la Empresa
La práctica pre-profesional fue realizada en CIMM T&S S.A. sede
Antofagasta en el laboratorio metalúrgico área proyectos, a cargo de la jefe de
laboratorio metalúrgico área estudio y supervisor Víctor Trimpay.
El Centro de Investigación Minera y Metalúrgica, fue creado por el Estado
de Chile en Agosto de 1970. En 1998 se creó la filial CIMM Tecnologías &
Servicios SA, la cual toma el papel de entregar servicios comerciales a la industria
minera nacional, permitiendo que el CIMM pudiera enfocar sus esfuerzos en el
desarrollo de líneas de trabajo científico e innovadoras dirigidas a apoyar el
desarrollo sustentable de la Minería, generando evidencia científica que permitiera
la defensa de los mercados del cobre y otros minerales.
En la actualidad, el CIMM posee una nueva línea de trabajo que está
dedicada a impulsar la innovación y desarrollo tecnológico en el área minero-
metalúrgico-ambiental.
La lixiviación es la operación unitaria que se aplica a minerales oxidados,
cual extrae una especie química desde una matriz sólida al contactarla con una
fase líquida, que contiene un disolvente, en condiciones apropiadas.
Existen varios tipos de lixiviación, como por ejemplo; por agitación, por
percolación en bateas, en pilas, en botaderos, in situ, en botellas. Cada una se
realiza dependiendo de múltiples factores, ya sean como, la ley, el tonelaje del
mineral, granulometría, calidad de soluciones, etc.
En el caso del proyecto asignado de MEL (Minera Escondida Limitada),
proyecto OLAP Pruebas en Botellas a pH y temperatura constantes. La
organización envía distintos minerales para lixiviarlas en botellas por un periodo
determinado, para saber qué tan óptimo es el proceso en las condiciones dadas.
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1.2 Problemas a Resolver
En general, el problema a resolver es la evaluación preliminar del
comportamiento metalúrgico de lixiviabilidad y reactividad química del mineral en
un medio ácido. Así como también la determinación de la cinética de lixiviación del
cobre desde la muestra, junto con la cinética del consumo de ácido bruto y neto.
1.2.1 Mantención del pH
El pH para las pruebas en botellas es predeterminado a 1,5. Cuando éste
es más bajo o alto de esta cifra se ajusta con Ácido Súlfurico, lo que se lleva a un
análisis de ese consumo de ácido, dependiendo de cada botella a lixiviar. Pero
también la temperatura es un factor importante, con respecto al pH, ya sea del
ambiente, y del agua. Lo que conlleva a una variación, entre ciertas horas del día.
Ya sea, la temperatura del laboratorio y el agua que se vierte, ya que a ciertas
horas del día, éstas son mayores en dichas ocasiones.
1.2.2 Temperatura Adecuada
Las pruebas son temperatura ambiente, es decir, se debe mantenerlas a
unos 25°C aproximadamente, pero dependiendo de la estación del año, varía
abruptamente, lo que implica una variación de ésta.
También la adición del agua podría ser un factor de la temperatura, ya que a
distintas horas del día, el agua tiene temperaturas variadas, por lo que afecta
rotundamente a la lixiviación del mineral.
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1.3 Objetivos a Desarrollar
1.3.1 Objetivo General
En la elección del proceso de lixiviación es fundamental conocer la cinética
de la reacción química que las influyen, mediante las diversas fases de
investigación en laboratorio. Para ello se hacen análisis preliminares en botellas
sobre rodillos rotatorios.
1.3.2 Objetivos Específicos
• Mantener lo que es dado como orden, así como mantener el pH constante
(a través de dosis de ácido), y a temperatura ambiente. Para lograrlo, la
manipulación debe estar bajo el protocolo dado en la empresa.
• Evaluar preliminarmente el comportamiento metalúrgico de la lixiviabilidad y
reactividad química del mineral en un medio ácido.
• Determinación de la cinética de lixiviación del Cobre desde la muestra.
• Determinación de la cinética del consumo de ácido bruto y neto.
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2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La hidrometalurgia se refiere al empleo generalizado de soluciones acuosas
como agente de disolución. Existen tres principales etapas de los procesos
hidrometalúrgicos: Disolución del componente deseado presente en la fase sólida,
concentración y/o purificación de la solución obtenida, precipitación del metal
deseado o sus compuestos.
Los reactivos químicos deben tener muchas propiedades para poder
usarse, por ejemplo: económicos, de fácil recuperación y deben ser bastante
selectivos para disolver determinados compuestos. Los procesos de lixiviación y
purificación de la solución corresponden a las mismas operaciones que se
practican en el análisis químico.
2.1 Proceso de Lixiviación
Consiste en extraer una especie química desde una matriz sólida al
contactarla con una fase líquida, que contiene un disolvente, en condiciones de
proceso apropiadas. Pero a la vez, ésta tiene muchos distintos métodos; como, en
pilas, columnas, bateas, en botaderos, agitación, bacteriana, entre otras. Cada
una de ella se aplica dependiendo de muchos factores (granulometría,
mineralogía, propiedades químicas, propiedades físicas, etc).
2.2 Tiempo de Lixiviación
La economía del proceso de lixiviación es función del grado de disolución o
porcentaje de extracción del mineral valioso. Sin embargo, esto no es tan
importante como el tiempo necesario para una extracción aceptable, es decir, la
velocidad de disolución.
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Existe al principio una extracción rápida, que decrece posteriormente al
máximo obtenible para un tamaño dado de partícula. Esta curva se puede obtener
de pruebas de lixiviación en botellas en el laboratorio.
Fig. 1 Porcentaje de extracción en función del tiempo.
2.3 Pruebas Metalúrgicas de Lixiviación
Junto con los antecedentes geológicos, las pruebas metalúrgicas son una
de las principales fuentes de información para los análisis conceptuales de un
proyecto. Se formulan por series completas de ensayos para los diferentes tipos
de minerales presentes en el yacimiento. Por sí solas, son la principal fuente de
datos para tomar las decisiones que conducen a los diseños de procesos de la
planta, dado que a través de ensayos sistemáticos definen las estrategias de
tratamiento y las recuperaciones metalúrgicas y los consumos asociadas a ellas,
que son los temas más incidentes en las posibilidades de éxito económico de un
proyecto.
Usualmente están destinados a determinar entre otros: las leyes de cobre,
mineralogía, humedades y propiedades físicas, consumos de ácido, dosis de ácido
en curado, distribución granulométrica, y algunos otros factores de interés para
los responsables de ejecutarlas.
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2.4 Lixiviación en Botellas
Consiste en colocar el mineral con agua y/o ácido sulfúrico en botellas, para
dejarlas rotar sobre rodillos giratorios a una velocidad determinada Posteriormente
se deja reposar un tiempo necesario para que el mineral decante, se sacan
muestras y se obtiene resultados de mediciones de pH y temperaturas. El grado
de molienda debe ser lo suficiente para exponer la superficie del mineral valioso a
la acción de la solución lixiviante. Dependiendo del mineral y sus características
mineralógicas. Deberá considerarse un tamaño tal que no contenga un exceso de
gruesos (>2 mm) que produzca problemas en la agitación y que no contenga un
exceso de finos (menos de 40% < 75 micrones), que dificulten la separación
sólido-líquido posterior de la pulpa lixiviada. Debido a lo anterior, y para disminuir
los consumos de energía por concepto de molienda y los costos de filtración y
decantación, la agitación en las botellas deberá ser realizarla al mayor tamaño que
la operación lo permita.
La velocidad de los rodillos debe ser la suficiente para mantener los sólidos
en suspensión, para que no decanten. Una velocidad alta tiende a favorecer la
cinética de la reacción, pero tiene un costo energético apreciable. Favorece
también la disolución de gases en la solución.
Finalmente, cuando el tiempo de rotación termine, se detienen los rodillos, y
se aguarda un tiempo para que el mineral decante. Al suceder esto, es posible ver
con claridad las dos fases.
2.5 Ácido Sulfúrico
Para que ocurra la lixiviación, debe emplearse un reactivo o agente,
llamado lixiviante, el cual tiene como objetivo solubilizar en el medio acuoso el
metal que se quiere recuperar. El Ácido Sulfúrico reune muchas propiedades para
poder usarse, por ejemplo: economico, fácilmente recuperable y debe ser bastante
selectivo para disolver determinados compuestos y además cumple un rol
importantísimo en la producción del Cobre, ya que participa en la etapa de su
proceso de obtención, la cual es, la lixiviación, cuyo objetivo es limpiar de
impurezas y concentrar el contenido de Cobre.
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3. DESARROLLO EXPERIMENTAL
El presente informe muestra pruebas de lixiviación Cobre, el cual es, en
botellas a nivel de laboratorio para las distintas pruebas para óxidos de Cobre,
dependiendo de los resultados de cada una, es aplicada en la minería.
La práctica de estas pruebas de botellas en el laboratorio indica la cinética
del Cobre en dicho proceso, como también el consumo del ácido durante todo el
procedimiento.
3.1 Materiales y Equipos
-Balanza
-Botella de lixiviación
-Rodillo giratorio
-pH metro, electrodo, soluciones buffer
-Ácido sulfúrico concentrado
-Probeta
-Propipeta
-Pipeta
-Embudos y papel filtro
-Planilla registro datos
-Solución Lixiviante a pH = 1.5
La prueba debe realizarse a un valor de Iso-pH 1.5, el tiempo deberá ser de
0.5, 1, 2, 4, 6, 10, 24, 36, 48 y 72 horas. Para las muestras a caracterizar las
condiciones de operación serán las siguientes:
•Mineral con granulometría 100% - 10 # Tyler.
•pH igual a 1,5.
•Tiempo de operación de 72 horas.
•Tiempos de muestreo: 0.5, 1, 2, 4, 6, 10, 24, 36, 48 y 72 horas.
•Solución lixiviante a emplear: Agua (2 L)
•La razón liquido/sólido (L/S) es de 2/1.
•Soluciones de reposición: solución lixiviante a pH = 1.5
•Temperatura: Ambiente
•Velocidad de rodillo: 20 rpm
•Análisis químico: Cu+2, H+ y pH.
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3.2 Descripción de la Actividad
➢La muestra se prepara previamente a una granulometría 100% -10# con un
peso de 1 kg.
➢Se revisa las botellas y se aseguran que se encuentran limpias en su interior.
➢Se calibra el pH-metro con las soluciones buffer 7 y 4 según instrucciones en el
manual del instrumento, al inicio de la prueba y en su transcurso.
➢Se prepara una solución inicial a pH igual a 1.5, agregando al agua ácido
sulfúrico concentrado hasta lograr y estabilizarla a pH 1.5.
➢Se toma una muestra y se envía a analizar por ácido. Se pesa la muestra de 1
kg según lo establecido y se agrega posteriormente a la botella.
➢Se contacta el mineral con 2 L de agua industrial sin acidular.
➢Se mide el pH inicial de la pulpa, y enseguida se ajusta el pH de la pulpa a
pH=1.5, registrando la masa de ácido adicionado en la planilla. Para ello, se
emplearán goteros los cuales se pesarán al inicio y término del ajuste, de modo tal
que por diferencia se obtenga el peso del ácido agregado.
➢Se mide el pH y se registra como pH inicial.
➢Se coloca la botella bien tapada e identificada en el rodillo y se comienza la
agitación por 72 horas, según lo establecido.
➢En cada tiempo de control, se detiene el rodillo y se retira la botella para realizar
el control y muestreo, se mide y registra el pH, luego se deja decantar por 5
minutos antes de muestrear.
➢Se realiza el muestreo, tomando una muestra de 150 ml con la pipeta y probeta
desde la solución sobrenadante. Posteriormente se fíltra y se envía a laboratorio
para análisis químico por Cu+2, H+ y pH. El sólido remanente, si existe, se
devuelve a la botella.
➢Posteriormente se ajusta el pH agregando ácido sulfúrico concentrado en gotas
hasta ajustar al pH requerido (pH=1,5), luego se agrega solución de reposición
(aprox. 150 ml a pH= 1,5), se registra los volúmenes de solución de reposición.
➢Al finalizar la prueba, se procede a filtrar la pulpa y medir el volumen de solución
rica obtenida. Luego se lava el queque en mesa de rodillo por 10 minutos con
agua a una razón L/S de 1/1 y mide el volumen obtenido de la solución de lavado.
Se muestrea ambas soluciones y analizar por Cu+2, H+ y pH.
➢Se retira el ripio y se deposita en bandeja para pesarlo y secarlo en la estufa a
100°C. Una vez seco, se pesa y luego se prepara con el objetivo de obtener dos
sobres mineros con 200 g c/u, para análisis químico por CuT y CuSol.
➢Se registra todos los datos en libros y planillas y después se realiza el balance
metalúrgico respectivo y obtención de resultados.
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Figura 4.3 Consumo de Ácido
15
Bot 1 Bot 2 Bot 3 Bot 4 Bot 5 Bot 6
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50 Consumo de Ácido
Muestra
ConsumodeAcidoKg/Ton
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5. DISCUSIONES
–Para las 6 prueba de Botellas, su unica diferencia es la ley. En este caso la ley de
cabeza desde la extracción es la Botella N°4 (99,99%), la cual, vendría siendo la
más alta de todas. Así mismo la Prueba de Botella N°5 (98,25%), siendo la más
baja.
–La ley más alta extraída desde el ripio es la de la Prueba de Botella N°2
(97,00%). La Prueba de Botella N°6 con ley 96,11%, es la mas baja.
–El mayor consumo de ácido total es de 47,37 kg/t, de la Prueba de Botella N°3 y
la Botella N°4 contiene la mas baja 43,97 kg/t.
–El ácido neto mas alto proviene de la Prueba N°5 con un 4,40 kg/t, y el consumo
más bajo es de 0,81 kg/t de la Prueba de Botellas N°4.
–El Cobre soluble es 2,66 para todas las pruebas.
–Dado que para las 6 Pruebas de Botellas, son del mismo mineral, la curva del
porcentaje de extracción son casi simulares. La Botella N°6, es la que se ubuca
más arrica, por lo tanto, tiene un mayo porcentja de extraacion hasta su
deslenlace. Para la Botella N°2 su extracción es la más baja.
–Las 6 curvas empiezan en la hora 0, se alza la curva hasta llegar a la hora 10
aproximadamente con una extracción de alrededor de 83,74% del Cobre total,
donde continua subiendo de una forma bastante estable y gradual hasta un
95,45% de Cobre total, para seguir con una pequeña alza hasta la hora 72
aproximadamente (99,85% Cobre total).
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6. CONCLUSIONES
–En el Proceso de Lixiviación es objetivo principal es el porcentaje de Cobre
Soluble, ya que éste es el cual sirve para los procesos posteriores a la Lixiviación
(Extracción por Solventes, Electroobtención, etc).
–El consumo de ácido aumenta, a medida que la granulometría aumenta.
–Al necesitar mas tiempo, se necesita mas ácido.
–El tiempo optimo y máximo limite de extraccion.
–El agua es un parámetro muy importante porque establece una tension
superificial, es decir, las fuerzas natirales detro de las gotitas que mantienen
unidas millones de diminutas molceculas de agua. Cuando hay una delgada
pelicula de agua entre dos particulas de mineral, estas misas fuerzas de tension
superficial ayudan a mantener las particulas unidas (formacion de puentes
liquidos), pero hasta cierto punto o limite.
–El consumo total del acido esta relacionado con el acido del cobre estraido de
soluciones ricas.
–El ácido consumido, cumple una labor importante, por lo que a veces, su gran
consumo es recompensado con sus altas exracciones de cobre soluble.
–Si una delgada pelicula de agua entre as dos particulas contiene acido sulfurico,
el acido reacciona con la superficie de las particulas y coienza a disolver cobre.
–Extraccion de cobre mala por la reaccion del acido con la ganga (arcilla,
carbonatos o ambos) discolviendo sustancias no utiles para esta.
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7. BIBLIOGRAFÍA
–Carlos Avendaño Varas “Decisiones en el Desarrollo de un Proyecto
Hidrometalúrgico” Workshop Hidro-Electro Metalurgia, 2001.
–Martin Col & al (RAHCO), “Manejo de Materiales en Proyectos de Lixiviación”,
Minería Chilena N°191, pag. 109-123, Mayo 1997.
–Marcos González, “Curado-Aglomeración-Lixiviación”, Curso de Capacitación,
Universidad de Atacama, Copiapó, 1994.
–John Marsden & Lain House, “The Chemistry of Gold Extraction”, Ellis Horwood
Limited, 1992.
–Paul E.Queneau & al, “Hydrometallurgy- A Short Course”, TMS-AIME Continuing
Education Committee.
–Andrés Reghezza, “Aspectos Tecnológicos de la Lixiviación”, Universidad de
Concepción, 1987.
–Gabriel Zárate, “Beneficio de Minerales de Cobre”, Minería Chilena N°159, pag.
37-57, Septiembre 1994.
–“Minería Química”, Instituto Tecnológico Geominero de España ITGE, 1994.
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