lixiviacion metodos

1.2. Métodos de lixiviación
Métodos de
Lixiviación
Lecho Fijo
In Situ
Bateas
Botadero
Pilas
Lecho
Fluidizado
Agitada
Autoclaves

Para evaluar un proceso de lixiviación, se deben considerar los siguientes
factores:
• Ley de la especie mineral a recuperar
• Reservas del mineral
• Caracterización mineralógica y geológica
• Comportamiento metalúrgico
• Capacidad de procesamiento
• Costos de inversión y operación
• Rentabilidaad económica
1.2.1. Factores técnicos y económicos

• Características físicas y químicas de la mena
• Caracterización mineralógica
• Ley de la especie mineral
• Solubilidad de la especie de interés
• Cinética de disolución
• Rentabilidaad económica
1.2.2. La selección del método depende de…

Figura: Procesos de lixiviación en función de la ley y el tamaño de partícula
1.2.2. La selección del método depende de…

Figura: Procesos unitarios asociados a lixiviación (Domic, 2001)

1.2.3. Lixiviación agitada
La lixiviación por agitación requiere que el mineral esté finamente molido, aumentando el área
expuesta. La agitación disminuye el espesor de la capa límite y maximiza el área de la interfase gas-
líquido. Se utiliza preferentemente para minerales no porosos o que produzcan muchos finos y
especialmente en la disolución de especies que requieren drásticas condiciones de operación. Se aplica
a minerales de leyes altas, que justifican la molienda, o bien a concentrados o calcinas de tostación,
que por sus menores volúmenes permiten justificar el gasto de una agitación, a cambio de una mayor
recuperación y de un menor tiempo de proceso.
Durante la agitación se logran tres objetivos:
• Dispersar los sólidos en una emulsión, formando una suspensión homogénea
• Dispersar burbujas de gas en la solución
• Acelerar velocidades de disolución, incrementando la transferencia de masa

La lixiviación agitada presenta las siguientes ventajas:
• Se obtienen mayores recuperaciones
• La cinética de extracción es más rápida
• Es posible una gran automatización
• Se minimiza problemas de finos
Desventajas de la lixiviación por agitación:
• Altos costos de inversión y operación
• Requiere molienda clasificación y separación sólido-líquido.
• Produce soluciones diluidas.

Se presentan dos tipos de lixiviación agitada: Agitación neumática y agitación mecánica.
• Agitación Neumática
Se utilizan en estos casos estanques llamados "Pachuca Tanks", de diseño bastante simple. Consiste en
un estanque cilíndrico vertical, con fondo cónico, normalmente en 60° con respecto a la horizontal. El
aire se inyecta por el fondo del estanque. Las dimensiones típicas son aproximadamente 6 m de
diámetro y 15 m de altura, construidos de madera, acero revestido en goma, o plástico reforzado con
fibra de vidrio. En aquellos casos en que se requiere usar sobrepresión se usan estanques cerrados.
Al interior del reactor, se produce un movimiento relativo entre las partículas del sólido y del líquido. La
ventaja de estos equipos, es la carencia de partes móviles mecánicas (excepto el compresor de aire) y
por lo tanto requieren menos mantención y consumen menos energía. La desventaja es que se
requiere moler más fino para lograr una agitación adecuada. En general se utilizan en la lixiviación de
minerales de oro y uranio y en aquellos procesos que deben proceder en presencia de oxígeno.

Figura: Agitación neumática (Pachucas)

• Agitación mecánica
Los agitadores mecánicos son los equipos más utilizados en la industria, siendo de formas y diseños
muy variados. Las suspensiones usadas en la lixiviación se obtienen parcialmente en estanques
agitados mediante un impulsor o rotor (impeller mixer). Están construidos de concreto, acero o madera
y dependiendo del caso, revestidos interiormente con material anticorrosivo. La agitación mecánica, es
una transmisión de "momentum", lograda por el movimiento de un rotor ubicado al fondo de la unidad
y que recibe la rotación a través de un eje vertical.
Todo el sistema está suspendido en una estructura que descansa en la boca superior del estanque. Los
rotores pueden dividirse en dos clases:
• Rotores de flujo axial
• Rotores de flujo radial.

La clasificación depende del ángulo que forme la hoja
del rotor, con el eje del mezclador. Los rotores de
flujo axial comprenden todos los rotores en que la
hoja forme un ángulo menor que 90° con el eje del
mezclador. Como ejemplos típicos se encuentran las
hélices (o propelers), turbinas y paletas en ángulo.
Los rotores de flujo radial tienen hojas paralelas al
eje del agitador. Los pequeños de varias hojas se
conocen como turbinas; los más grandes, de menor
velocidad, se denominan paletas (paddies).
Figura: Agitación mecánica

Figura: Agitación mecánica en reactores instrumentados

• Agitación mecánica (autoclave)
Cuando la lixiviación agitada se desarrolla bajo
condicines de alta temperatura y altas presiones,
entonces estamos hablando de una lixiviación en
autoclaves.
Figura: Autoclave

• Agitación mecánica (autoclave)
Proceso de lixiviación en reactor, en el cual se trabaja con alta temperatura y/o presión. Son reactores
de elevado valor comercial, por lo tanto tienen elevados costos tanto en su inversión como en su
operación. Es por ello, que se requiere una alta ley del mineral a tratar y cortos periodos de
tratamiento para justificar la inversión.
Los autoclaves están conformados por varios compartimientos, cada uno provisto de un agitador, la
pulpa se inyecta a presión junto con vapor para proporcionar la temperatura, hasta que las reacciones
exotérmicas generen la suficiente energía para mantener el calor del sistema. Se debe constantemente
ir regulando la temperatura y/o presión en el proceso, la cual puede descender.
Estos reactores son normalmente protegidos con algún recubrimiento al momento de trabajar con
soluciones ácidas o cuando se utiliza cloruro, a modo de evitar un desgaste del equipo. Comúnmente la
lixiviación por agitación en autoclave involucra que el mineral esté sometido a altas presiones y
temperaturas, dado que bajo estas condiciones se consiguen cinéticas de extracción aceptables que no
son posibles bajo condiciones moderadas.

En general, las menas de cobre deben presentar una ley alta (mayores a 5%) y una cinética rápida.
Algunas características importantes a considerar:
• Se requiere una granulometría fina (-48 a -65# Tyler).
• Requiere una inversión alta (tranques de relaves).
• Requiere de molienda húmeda.
• Los tiempos de tratamientos son del orden de horas.
• Las recuperaciones oscilan entre 80% a 90%.

1.2.4. Lixiviación in situ
 Leer: Minería in situ: Su aplicación en un
yacimiento de cobre oxidado (Plataforma Educa)
El proceso consiste en la adición de soluciones de
lixiviación a minas abandonadas, laboreos excavados
o directamente a un cuerpo mineralizado preparado
mediante explosivos. Debido a sus bajos costos de
inversión y capital, el ahorro de combustible y cero
costo en transporte, es una técnica factible para la
recuperación de metales desde materiales de muy
baja ley, no explotables económicamente por otros
métodos.
Los ejemplos más importantes son la recuperación de
cobre desde minerales sulfurados y oxidados y la
recuperación de uranio desde menas oxidadas. Se
distinguen tres tipos de técnicas de lixiviación in situ,
dependiendo de la naturaleza y ubicación del cuerpo
mineralizado que quiere tratarse.
Figura: Esquema simplificado de lixiviación in situ

Algunos antecedentes:
En Perú se desarrolló la lixiviación in situ desde 1935 en la mina Cerro de Pasco. Al inicio el cobre se
recuperó de las soluciones del drenaje de mina y luego la lixiviación se intensificó mediante el lavado de
los rajos antiguos y a partir del año 1960 se lixivió los botaderos de mineral de baja ley provenientes del
desencapado del tajo a cielo abierto. Un sistema similar se desarrolló en las minas de Quiruvilca
recuperando el cobre y la plata de minerales de baja ley.
En la década del 70, empresas mineras extranjeras iniciaron la recuperación por lixiviación de los metales
de los minerales de baja ley, acumulados en canchas y botaderos cuya explotación se efectuó en los años
sesenta. También la recuperación in situ de valores metálicos de algunos minerales tuvo su inicio a fines
de los setenta.
En la mina Agnew de Ontario, Canadá, Lang L.C. y Morrey W. B (1974) describen la recuperación in situ
de un yacimiento filoniano minado por perforación y voladura de taladros largos de 3 y 6 pulgadas de
diámetro utilizando explosivos en voladura de bancos invertidos. En la mina el Teniente de Codelco en
Chile, Valle A. (1984), relata la explotación in situ de minerales de cobre de baja ley con una producción
de 15 t de cobre/día.

Algunos antecedentes:
En los años ochenta tuvo éxito la explotación in situ de los depósitos de minerales de uranio en varios
Estados de USA empleando el sistema de taladros verticales en arreglos de tipo pentagonal, hexagonal y
otros, Pool, T. C. (1989). En estos sistemas la solución lixiviante se hacía circular a presión a través de
taladros periféricos de inyección recogiendo la solución cargada en un taladro de recolección central. Por
tratarse de yacimientos sedimentarios en roca porosa generalmente no se requería fragmentación previa
de los yacimientos.
¿Por qué se justifica la utilización de este método?
Los yacimientos minerales tienden a bajar en leyes, calidad, accesibilidad y tamaño. La tendencia es a
profundizarse tal que se alejan de su factibilidad económica de recuperación por los métodos
superficiales convencionales. Igualmente, los métodos subterráneos tampoco son factibles porque son
de alto costo unitario. En el caso de las operaciones de algunas faenas mineras, el avance de la
explotación subterránea ha dejado áreas aisladas de leyes marginales, pilares en zonas de difícil acceso y
otros, no justificando su desarrollo para la explotación convencional. También en los últimos años se han
introducido restricciones medioambientales en la explotación minera. Ante esto, la minería in situ reúne
las condiciones técnicas, de seguridad y medio ambiental en razón de que no perturba ni contamina la
naturaleza, no genera ruido ni polvo; tampoco altera la topografía y su costo operativo y de inversión es
mucho menor que de cualquier método de la minería superficial y/o subterránea convencional.

Figura: Vista superior de un proceso de lixiviación in situ

• Lixiviación in situ: Tipo I
Lixiviación de cuerpos mineralizados situados
cerca de la superficie y sobre el nivel de las aguas
subterráneas. Se aplica en las zonas ya
explotadas de minas viejas, como por ejemplo
una mina explotada por block caving, o en zonas
que han sido a propósito fracturadas
hidráulicamente o con explosivos.
S: Solución lixiviante
O: Agentes oxidantes
Figura: Esquema de lixiviación in situ tipo I

• Lixiviación in situ: Tipo II
Se aplica a yacimientos ubicados a cierta
profundidad, bajo el nivel de las aguas
subterráneas, pero a menos de 200 m
profundidad. Estos depósitos se fracturan en el
lugar y las soluciones se inyectan y extraen por
bombeo, siguiendo ciclos alternativos de
lixiviación y oxidación en el caso de sulfuros. Es
importante también, previo a la lixiviación, el
drenaje del agua desde el cuerpo mineralizado, lo
cual requiere un acabado conocimiento de la
hidrología de la zona. Se aplica a depósitos a más
de 200 m. de profundidad y bajo el nivel de las
aguas subterráneas.
Figura: Esquema de lixiviación in situ tipo II

• Lixiviación in situ: Tipo III
Se aplica a yacimientos ubicados bajo el nivel de
las aguas subterráneas, por sobre los 500 m de
profundidad.
Figura: Esquema de lixiviación in situ
tipo III

Figura: Esquema general de los tipos de lixiviación in situ

Variables:
• Geología:
Factores geológicos influyentes son el origen, tipo, génesis, ubicación, geometría, características del
mineral y de la roca encajonante, estructura, buzamiento, fallas, plegamientos, diaclasas, nivel
freático y corrientes de aguas artesianas.
• Mineralogía:
El diseño más apropiado de recuperación de los valores metálicos debe basarse en la naturaleza
química y física del proceso de formación del mineral y de acuerdo a Dudas L. y otros (1974), en la
reproducción del estado de formación del mineral. Así, deben tomarse en cuenta la textura,
porosidad, dureza, permeabilidad, cristalización, temperatura de formación y distribución de los
valores metálicos.

• Hidrogeología:
El grado de porosidad y permeabilidad de la roca es un indicio de la presencia de corrientes de agua
subterránea. La porosidad de la roca no consolidada depende del grado de compactación y de la
forma y distribución por tamaños. En un material consolidado la porosidad dependerá de su grado de
cementación y fracturamiento. Las rocas plutónicas, volcánicas y metamórficas tienen porosidades y
permeabilidades pequeñas que van de 1 a 3% y 0.005 a 0.20 mm/día, respectivamente, lo que
minimiza la presencia de aguas subterráneas. Las rocas sedimentarias presentan porosidades entre
0.5 y 20% y permeabilidades entre 1 y 200 mm/ día. Por lo tanto, las rocas sedimentarias son más
favorables a las corrientes de agua subterráneas por su granulometría de diversos tamaños, grado de
cohesión y cementación. Las fallas, diaclasas y alteraciones de la roca favorecen las corrientes de
agua subterránea y contribuyen al ciclo hidrológico natural que es la fuente potencial de agua que
debe cuidarse y preservarse (Ahlness J. K., 1991).

• Fragmentación:
El grado de fragmentación de la roca genera la permeabilidad y porosidad en el mineral y origina
micro fracturas en la roca que constituyen vías de flujo del lixiviante. Los métodos de lixiviación
dependen de la forma de aplicación del lixiviante y de su recuperación. La inyección y recuperación
de la solución cargada mediante arreglos de taladros largos en un yacimiento fracturado se puede
aplicar cuando no es posible la aplicación y recuperación de las soluciones a través de labores
subterráneas.
• Percolación:
Depende de las características fisicoquímicas del material a tratarse. Para acortar el tiempo de
lixiviación se debe considerar varios factores como textura y permeabilidad, presiones de los gases
como el aire dentro del material, esfuerzo debido a presiones y profundidad, temperatura, tamaño
de partícula e interacción fisicoquímica. La textura y permeabilidad regulan la velocidad de
percolación.

Aplicación de la solución lixiviante
Se suministra en la parte alta de la columna vertical de mineral dejando percolar la
solución. La aplicación del lixiviante puede hacerse por tres métodos: Aspersión,
inundación, e inyección. La aspersión se aplica a través de tuberías instaladas sobre el
material por tratar. La solución lixiviante fluye por los vacíos y poros existentes en la masa
lixiviante. La inundación consiste en colmatar el mineral almacenado y retenido mediante
diques y elementos de contención del lixiviante. La desventaja del sistema es que el
líquido se evapora produciendo deposición de sales ferrosas en la superficie. Mediante la
inyección se hace circular a presión la solución lixiviante, a través de tubos instalados
hasta el fondo de la masa. Los tubos se colocan a diferentes profundidades (12 m o más),
en una malla media de 8 x 8 m. El espaciamiento óptimo se calcula en el campo mediante
pruebas. La velocidad de aplicación del lixiviante está en relación directa de la
permeabilidad del mineral, altura y superficie de la cancha.

Figura: Esquema general de lixiviación in situ por inyección

1.2.5. Lixiviación en bateas
La lixiviación en bateas, “vat leaching”, fueron utilizadas desde inicios del Siglo XX, en la industria del
salitre con el nombre de cachuchos y consiste en circular una solución, a través de un lecho de
mineral, previamente chancado. Se aplica principalmente a minerales de cobre, uranio, oro y plata
que sean fácilmente solubles y que presenten buenas características de permeabilidad.
El proceso puede durar entre 2 y 14 días, con recuperaciones hasta del 90 %. Se realiza en una
estructura con forma de paralelepípedo de hormigón, protegido interiormente con asfalto antiácido
o resina epóxica provisto de un fondo falso de madera y una tela filtrante, que se carga con mineral y
se inunda con la solución de lixiviación.
Aprovechando el fondo filtrante las soluciones se recirculan, en sentido ascendente o descendente,
para luego traspasar a las siguiente batea. De esta manera, las recirculaciones permiten subir el
contenido de cobre en las soluciones ricas, tanto como para enviarlas a recuperación electrolítica
directa (caso de los primeros años de operación de Chuquicamata)

Figura: Batea de lixiviación

Figura: Esquema de un batea de lixiviación

Su tamaño varía entre 5x7x3 m hasta 50x40x5 m. El número de bateas en cada operación depende
también del proceso, existiendo entre 5 y 14 bateas. La disposición normal de los estanques de
percolación es en línea (batería de bateas) con o sin paredes comunes. En general, los estanques para el
manejo de soluciones (acumulación solución rica, solución ácida, solución de lavado intermedio, agua,
etc.) se ubican paralelamente a la batería de bateas.
La circulación de soluciones (traspasos) se realiza por bombas centrífugas con revestimiento anticorrosivo
a través de ductos también protegidos. Un costado de la batea sirve también a la batea contigua y así se
cuenta con una serie de 10 a 12 bateas en línea, lo que permite usar un solo puente móvil en línea, para
ejecutar la operación de carguío mediante correas transportadora y un carro repartidor. De manera
semejante, la descarga se ejecuta con una grúa-almeja que entrega, a través de una tolva a los camiones
o a un sistema correas, para la evacuación de los ripios
Figura: Esquema de un proceso
de lixiviación en bateas y sus
respectivas recirculaciones

Figura: Esquema de bateas, piscinas de soluciones y puente grúa cargador

Este sistema ha sido usado para tratar minerales oxidados de cobre desde 1915 en Chuquicamata (con
bateas de 45x34x6.5 m), posteriormente, desde 1972 en La Cascada (con bateas de 25x25x7 m), y desde
1961 en Mantos Blancos (con bateas de 20x20x7,3 m) a la actualidad.
Figura: Vista superior de bateas de lixiviación

Figura: Vista lateral de bateas de lixiviación

Ventajas:
• No se requiere de etapas de molienda y separación sólido-líquido
• Las etapas de lixiviación y lavado cuentan con estanques de almacenamiento intermedios, lográndose
más flexibilidad que en un proceso continuo
• Se obtienen soluciones concentradas que pueden ir directamente a EO.
• Los costos de inversión y operación son más altos que los de la lixiviación in situ, en botaderos, en
pilas, pero menores que en la agitación
Desventajas:
• Es un proceso batch, al no ser continuo se forman reacciones indeseables
• La recuperación máxima es de 65-90 %
• La aplicación es limitada a minerales con contenido de finos. (En algunos casos podrá aglomerarse el
mineral)
• Se requiere más entrenamiento de operadores, el sistema tiene poca automatización.

La lixiviación en botaderos consiste en el tratamiento de minerales de bajas leyes, bajo la
ley de corte económica para la planta principal, conocidos como estéril mineralizado o
marginal. Estos marginales se acumulan normalmente en cañones o quebradas cercanas a
la mina. Alcanzan alturas de 100 metros o más y el sustrato basal no siempre es el más
adecuado para recoger soluciones, sin embargo se le aplica solución en la parte superior y
colectándose en un piscinas de intersección en la roca impermeable más próxima. Se
estima que los botaderos acumulados en la zona sudeste de USA representan
aproximadamente 5x10^9 toneladas, con un contenido de 7 millones de toneladas de
cobre fino. El método requiere poco capital de inversión y operación. Sin embargo, se
obtienen recuperaciones bajas y la cinética es lenta (años).
En ocasiones, se trata también de ripios de lixiviaciones antiguos, cuyas leyes pasan a ser
interesantes al cabo de un cierto número de años. Es el caso de los antiguos botaderos de
ripios de lixiviación de Chuquicamata, formados a partir de 1915, que desde 1988 han
sido lixiviados nuevamente, dando origen a la operación de Lixiviación de Ripios de
Chuquicamata.

De igual manera, en los yacimientos actuales, el material mineralizado marginal se carga
con camiones y buldózer en botaderos nuevos, o sobre los antiguos, formando capas de
entre 5 y 10 metros. Luego de lixiviar una capa, ésta normalmente se “ripea” usando el
escariador de un buldózer, antes de colocar una nueva capa encima. Las soluciones, se
riegan sobre la superficie usando sistemas de distribución con goteros o aspersores,
dependiendo de las condiciones de evaporación del lugar y la abundancia de aguade la
que se dispone. La recolección es por gravedad en piscina. Estas operaciones se
caracterizan por tener ciclos muy largos, por proporcionar bajas recuperaciones (entre 40
y 60%) y por contar con los costos de operación más bajos del mercado.
1.2.6. Lixiviación en botaderos

Figura: Esquema de riego en lixiviación en botaderos

Figura: Esquema de aplicación de soluciones por inundación y riego en lixiviación en botaderos

Preparación del terreno
La mayoría de los botaderos, han sido construidos en algunas áreas de topografía favorable existente
cerca de la mina que origina el mineral. Cuando se ha pensado en el futuro, la zona de botaderos ha
sido seleccionada de modo de asegurar su impermeabilidad y poder utilizar la pendiente natural de
valles y quebradas, para poder recuperar y recolectar soluciones.
En algunos casos en que el terreno no es suficientemente impermeable, se preparan áreas
especiales, similares a las de lixiviación en pilas. Por ejemplo. el suelo puede impermeabilizarse con
capas compactadas de escorias, asfalto y sellos de material fino del mismo mineral o de la planta de
flotación. Como existe una etapa de transporte del mineral desde la mina al botadero, se cuenta con
la posibilidad de cierto control sobre la regularidad del tamaño; se trata que sea lo más uniforme
posible. Además se cuida el menor tamaño posible a través de optimización de la tronadura. También
aquí puede seleccionarse el material, tratando de evitar zonas mineralizadas conteniendo carbonatos
u otras ganga solubles.

Forma y carguío de los botaderos
La forma de la mayoría de los botaderos es la de un cono invertido truncado, el cual se desarrolla por
las técnicas de carguío. El material adquiere un talud correspondiente a su tipo y tamaño.
Normalmente una mina a rajo abierto trabaja con carguío de pala mecánica y transporte en
camiones, es decir, los camiones descargan en el botadero; se debe tener cuidado y evitar la
compactación por el peso de los camiones, la cual puede provocar zonas impermeables, apareciendo
bolsones de solución en algunos puntos y regiones no mojadas en otros. Una manera adecuada sería
descargar con camiones y emparejar el terreno con algún equipo más liviano.
Las dimensiones varían, siendo el rango entre unos pocos hasta varios miles de millones de
toneladas. La altura total, del piso a la superficie, puede variar entre un par de metros hasta más de
trescientos metros. Se debe notar que los botaderos disminuyen su altura después de la Introducción
de soluciones, por varias razones:
• Transporte de finos a los huecos, provocando compactación
• Aumento del peso con la solución, provocando compactación
• Disolución y desintegración de los minerales del botadero

Figura: Esquema de lixiviación en botaderos

1.2.7. Lixiviación en pilas
La lixiviación en pilas se aplica a minerales de cobre, uranio, oro y plata de baja ley, que
no presentan problemas de extracción. La aplicación de lixiviación en pilas en el
tratamiento de óxidos de cobre es conocido desde 1752, sin embargo, su aplicación en el
tratamiento de minerales preciosos comienza sólo en 1967, con los trabajos desarrollados
en el U.S. Burean of Mines. A diferencia de los botaderos, en este caso el mineral tiene
una mayor ley y, por lo tanto, económicamente paga por un tratamiento de una planta de
chancado, tipo secundario y/o terciario. Cuando se usa una granulometría más fina, por
ejemplo, después de un chancado terciario en circuito cerrado con 100% -3/8” de
pulgada, como en Quebrada Blanca, o 100% -1/4” como es el caso de Lo Aguirre entonces
se hace recomendable el aglomerado para mejorar la permeabilidad del lecho del
mineral, adicionalmente la aglomeración agrega ácido concentrado, para efectuar el
curado ácido.
 Video: Etapa de lixiviación Minera Spence

En terminos simples, consiste en el apilamiento del mineral sobre una superficie
impermeable donde posteriormente se irrigará una solución de lixiviación desde la parte
superior de la pila. La solución de lixiviación varía de acuerdo al tipo de mineral a
procesar. Generalmente se utilizan soluciones con ácido sulfúrico para minerales de cobre
o zinc y cinauro diluido en el caso de minerales de oro y plata.
El mineral tratado libera por acción de la solución lixiviante, los iones del metal de interés,
incrementando su concentración a medida que percola a través de la pila. La solución
cargada que sale de la pila (PLS) es recolectada por un sistema de drenaje dispesto en la
base de la pila y conectado a la piscina de PLS. Las soluciones obtenidas son enviadas
mediante un sistema de bombas a la planta de extracción por solventes para su
purificación y posterior depositación de cobre en la planta de electro-obtención.

• Geralmente las pilas de lixiviación alcanzan una altura que varía de los 4 m a los 10 m,
sin embargo, ésta pueden alcanzar alturas de 18 m (Kappes, 2002).
• La base de la pila (impermeabilización, sistema de recolección de soluciones) es un
elemento importante para el diseño de la misma.
• La ubicación ideal para la pila es una superficie casi plana (5° de pendiente), sin
irregularidades para asegurar que toda la solución fluya a través de la superficie hacia
las pisicinas de recolección.
• Generalmente, se utilizan granulometrías que van desde los 10 a los 40 mm. Tamaños
de partículas inferiores a eso no son adecuados ya que disminuye la permeabilidad del
lecho (Brierley & Brierley, 2001).
• En caso de requerir la aireación, esto se puede llevar a cabo mediante un sistema de
tuberías instalado en la base de la pila. El aire en bombeado con un flujo que va desde
los 0,02 a los 0,08 m3/t*h (Du Plessis et al., 2007).
• La solución lixiviante es distribuida en la base superior de la pila mediante goteros o
aspersores. La solución humecta el mineral y percola a través de la pila por gravedad.
Generalmente la tasa de riego varia entre 4 a 20 L/h/m2 (Kappes, 2002; Helle et al.,
2005; Rawlings, 2005; Readett et al., 2006; Rossana & Brantes, 2010)

Figura: Esquema típico de una pila de lixiviación (Ghorbani et al., 2016)

Preparación de la base de la pila:
• Pendiente menor a 10°
• Base firme
• Capa de lecho granular
• Lámina o capa impermeable
• Conjunto de drenaje para recolección de líquidos
• Capa protectora del sistema

• Minerales de alta ley
• Altas extracciones
• Rápidas cinéticas de disolución
• Lixiviación primaria de menas
• Minerales de baja ley
• Extracciones bajas a moderadas
• Lentas cinéticas de disolución
• Tratamiento secundario de ripios
• Requiere una superficie amplia
Pilas dinámicas Pilas permanentes
Se denomina cancha de lixiviación a la superficie de apoyo de la pila donde se encuentra la base
impermeable. Cuando la cancha es recuperada para reutilizarla con un nuevo mineral se trata de
lixiviación en PILAS DINAMICAS.
Caso contrario, si el terreno no es recuperado, el mineral agotado queda en el depósito como
nueva base para otra pila. Por lo tanto, este tipo de pila se denomina PILA ESTATICA o
PERMANENTES.

Desde el punto de vista de la operación, se tienen las siguientes configuraciones en la
pila:
• Pila Unitaria: todo el material depositado pasa simultáneamente por las diversas etapas
del ciclo de lixiviación.
• Pilas dinámicas: coexisten materiales que están en diferentes etapas del ciclo de
lixiviación.

Figura: Esquema del interior de la pila (Ghorbani et al., 2016)

1.2.7. Lixiviación en pilas: Micro-ambiente
Ocurre al interior de una roca a medida que el lixiviante la traspasa para alcanzar una
partícula de mineral de interés ocluido. Esto ocurre tanto para el minerale de interés
como para otras especies minerales presentes (ejemplo: gangas).
Consecuencias:
• Inhibir o detener la reacción química cambiando pH y Eh
• Detener la reacción por causas físicas irreversibles deteniendo el avance de la solución
(precipitación de jarosita o goetita)

1.2.7. Lixiviación en pilas: Macro-ambiente
Reacción con la ganga altamente reactiva en áreas extensas de rocas.
Consecuencias:
• Formación de bolsones ciegos
• Desplazamiento de finos
• hidratación de arcillas (Físico)
• Intercambio iónico

Figura: Esquema de micro y macro ambiente

1.2.7. Lixiviación en pilas: Ventajas y desventajas
-Bajos costos de inversión y operación
-Rápida instalación
-Bajo requerimiento energético (chancado
primario y secundario)
-Se puede utilizar para minerales de baja
ley, ripios y pequeños depósitos minerales
-Simple en términos de equipamiento y
operación
-No requiere procesos de separación sólido-
líquido
-Requiere menos agua comparado con
flotación
-Bajas extracciones comparado con otros
métodos
- Lentas cinéticas de disolución
-Falta de opciones para el control de la
operación
-Posibles daños ambientales si no hay una
adecuada impermeabilización
-Mayores pérdidas de agua por
evaporización que otros métodos
-Requiere gran cantidad de pruebas en
columnas para obtener datos de diseño

Tabla: Resumen de características de los distintos de lixiviación (Adaptada de John, 2001)
Método
Tamaño
partícula
(P80 mm)
Aglomeración
Tasa de riego
(Lm^-2h^-1)
Altura
(m)
Tiempo
(años)
Recuperación
(%)
In situ >1000 No aplica Variable - Cu: 5 5 - 50
Botadero 1000 - 30 No aplica 2 - 15 8 - 75 Cu: >10 20 - 85
Pilas 100 - 5 Si 2 - 15 2- 10 Cu: 1 - 4 40 - 97
Bateas 10 – 0,5 A veces 10 - 50 1 - 5
4 – 30
(días)
80 - 97

Tabla: Resumen de métodos de lixiviación y sus características (Domic, 2001)

1.3. Lixiviación de minerales oxidados
En general, se consideran como minerales oxidados a todas aquellas especies que
integran en su fórmula química el oxígeno como elemento constitutivo principa. Esta
particularidad les otorga una especial facilidad para su disolución en solucines ácidas o
alcalinas.
Los minerales oxidados pueden clasificarse según las siguinetes tres formas de disolveros:
• En ausencia de agentes modificadores del potencial de oxidación
• En presencia de agentes oxidantes
• En presencia de agentes reductores
Cada una de estas tres formas de disolución pueden analizarse a través de algunos de sus
ejemplos más relevantes.

En el caso de lixiviación de minerales oxidados en ausencia de agentes modificadores del
potencial de oxidación, se presentan los siguientes casos de disolución:
• Bauxita con soda (NaOH)
• Casiterita con súluro de sodio (Na2S)
• Óxidos de cobre en medio amoniacal (NH4OH)
• Óxidos de cobre en medio ácido sulfúrico (H2SO4)
• Óxidos de cobre en medio cianuro alcalino (NaCN)
• Pirolusita y nódulos de manganeso en medio ácido sulfúrico (H2SO4)
• Óxidos y calcinas de zinc en medio ácido sulfúrico (H2SO4)
Para el desarrollo de este curso, nos centraremos en las especies minerales oxidadas de
cobre.

Los minerales de cobre se pueden econtrar en la naturaleza como óxidos o súlfuros de
cobre, siendo su clasificación mineralógica de gran relevancia en el proceso de disolución
del mineral.
Entre las especies oxidadas, se encuentran los siguientes minerales:
Malaquita
Cu2(OH)2CO3
Azurita
Cu3(OH)2(CO3)2
Cuprita
Cu2O
Crisocola
CuSiO3*2H2O
Atacamita
Cu4(OH)6Cl2
Tenorita
CuO
Chalcantita
CuSO4*5H2O

1.3.1. Medio ácido sulfúrico
Las principales especies oxidadas de cobre fueron presentadas en la unidad I de acuerdo
a la zona de oxidación a que pertenecen en el yacimiento y se mencionan en la
diapositiva anterior.
Se puede señalar que muchos de ellos son altamente solubles, sin necesidad de agentes
externos modificadores del potencial redox, incluso en agua levemente acidulada, como
es el caso de los sulfatos y de los carbonatos de cobre.
Si bien, anteriormente se presentó información cualitativa respecto de las cinéticas de
disolución relativas entre las distintas especies minerales, no se detallo cada una de ellas.
Esto se realiza a continuación (Domic, 2001):
• Cinética muy rápida: En esta categoría se encuentran sulfatos de cobre, cloruros y
carbonatos. Todos ellos se disuelven con muy poca acidez y a temperatura ambiente.
Los sulfatos son solubles en agua. Por otro lado los cloruros liberan el metal y el cloro
con facilidad mientras que los carbonatos reaccionan con violencia, liberando el cobre
y dióxido de carbono gaseoso.

• Cinética rápida: En esta categoría se encuentran los silicatos de cobre y lo óxidos que
contienen Cu2+, Fe3+ y Mn4+. Para dislverse requieren de una cierta acidez, mayor que
en el caso anterior. En la naturaleza, estas especies se presentan generalmente como
pátinas y en fracturas, por lo que muestran una gran superficie expuesta, a su vez, la
crisocola es de estructura fibrosa y porosa, lo que facilita el acceso de las soluciones. En
general, la disolución comprende la ruptura del relativamente débil enlace Cu – O, ya
que es sabido que la facilidad de disolución de un silicato está directamente
determinado por la solubilidad de su óxido principal.
• Cinética moderada: En esta categoría se encuentran el cobre nativo y los óxidos
reducidos, es decir, que contienen el cobre y el hierro en los estado cuproso y ferroso
respectivamente. Para disolverse requieren de un oxidante y son sensibles a la
agitación, a la temperatura y a la oxigenación. Si bien estas especies tienden a ocurrir
en fracturas, presentan el inconveniente de requerir un cambio de valencia, es decir,
deben entregar un electrón adicional. Esto implica que pasa al estado cúprico y/o
férrico para poder disolverse y es sabido que la transferencia de electrones constituye
siempre un paso cinético adicional y por consiguiente, retardante.

• Cinética lenta: En esta categoría se encuentran los súlfuros simples de cobre. La
lentitud de este grupo se explica ya que se requiere oxidar el azufre desde el estado
súlfuro S2 a sulfato S6+, es decir, implica la remoció de ocho electrones. A ello, se puede
agregar la remoción de uno o más electrones adicionales si el cobre está en su forma
cuprosa. En síntesis, se requiere de un oxidante.
• Cinética muy lenta: En esta categoría se encuentran los súlfuros de dobles de cobre y
hierro y de cobre y arsénico. Por ejemplo, en el caso de la calcopirita se requiere oxidar
el cuproso a cúprico y el súfuro a sulfato, lo que totaliza la transferencia de diecisiete
electrones. En este caso no solo se requiere de un oxidante, sino que también es
frecuente que la disolución sea incompleta y se detenga despues´de cierto tiempo.
En resumen, las velocidades relativas de disolución de las distintas especies mineralógicas
de cobre están directamente relacionadas con el número de electrones que se necesitan
remover para hacer soluble a cada una de esas especies.

Figura: Campos de estabilidad de especies minerales de cobre en el sistema Cu – S – H2O a 25°C.

Las reacciones de disolución de estos óxidos de cobre en medio ácido son las siguientes:
1. Disolución de la malaquita
Cu2(OH)2CO3 + 2H2SO4  2CuSO4 + CO2 + 3H2O
2. Disolución de la azurita
Cu3(OH)2(CO3)2 + 3H2SO4  3CuSO4 + 2CO2 + 4H2O
3. Disolución de la cuprita
Cu2O + ½O2 + 2H2SO4  2CuSO4 + 2H2O

4. Disolución de la tenorita
CuO + H2SO4  CuSO4 + H2O
5. Disolución de la atacamita
Cu4(OH)6Cl2 + 3H2SO4  3CuSO4 + CuCl2 + 6H2O
6. Disolución de la crisocola
CuSiO3*2H2O +H2SO4  CuSO4 + SiO2*nH2O + (3-n)H2O

Los minerales oxidados de cobre son tratados generalmente mediante procesos
hidrometalúrgicos. La química fundamental de la lixiviación de estos minerales no es
compleja. En general, las reacciones de lixiviación dependen sólo del pH, no
requiriéndose agentes oxidantes para completar la disolución.
La reacción de lixiviación puede verse favorecida adicionando concentraciones de ácido
sulfúrico, sin embargo, también se favorecen las reacciones con la ganga que puede estar
presente en el mineral. Esto genera que se disuelvan impurezas que contaminan las
soluciones de lixiviación.
Por lo tanto, la disolución de minerales oxidados de cobre puede verse favorecida,
aumentando el tiempo de contacto entre el mineral y la solución lixiviante y/o
aumentando el área superficial de contacto por medio de la disminución de la
granulometría.

CuSiO3*H2O + H+  Cu2+ + SiO2 + H2O
∆G reacción = ∆G° + 2,303*R*T*(log[Cu2+] – 2*log[H+])
En el caso de la lixiviación de la mayor parte de los óxidos de cobre, la fuerza o energía
que promueve la disolución es proporcionada por la exstencia y por la cantidad de iones
de hidrógeno presentes en la solución lixiviante. Por ejemplo, para el caso de la crisocola
se tiene que:
En consecuencia, sabiendo que por definición la energía libre de gibbs estandar es una
magnitud constante y que para los sistemas de lixiviación comerciales la concentracón de
cúprico permanece esencialmente constante o con una variación mínima (insignificante
para estos efectos), la magnitud de la energía libre de gibbs de reacción estará
determinada solamente por la expresión de 2log[H], es decir, será función de dos veces el
pH.
Así, los campos de estabilidad de la mayor parte de las distintas especies oxidadas de
cobre, en un diagrama de Pourbaix estarán delimitadas entre sí y con el campo del ion
cúprico, por líneas verticales de pH constante y no dependerán del potencial.

La mayor parte de las especies oxidadas de cobre responden al esquema anteriormente
descrito, esto es, sus campos de estabilidad están principalmente delimitados por líneas
de pH constante y por lo tanto, su reacción de disolución con ácido:
• No requiere de agentes externos que modifiquen el potencial redox
• Los valores de velocidad de reacción son muy similares entre sí y están reflejados en e
ejemplo de la crisocola
Sin embargo, una excepción importante ocurre con la cuprita, dado que la reacción de
disolución con ácido resulta:
Cu2O + 2H+  Cu2+ + Cu° + H2O
En decir, con la cuprita solamente se puede alcanzar una disolución de algo más que el
50%, ya que se requiere de un agente oxidante que ayude a realizar el cambio de valencia
del cobre.

Figura: Lixiviación de cuprita con ácido sulfúrico a 25°C

Las consecuencias de esto se pueden apreciar en la figura anterior. Se puede concluir que
en general, la disolución con ácido sulfúrico diluido es un procedimiento que garantiza
buenos resultados en la lixiviación de minerales oxidados de cobre.
Sin embargo, las bajas leyes de cobre del mineral extraido, a medida que se explota el
yacimiento ponen de manifiesto la necesidad de optimizar los sistemas de lixiviación con
el fin de que sean menos costosos.

A pesar de que el medío ácido resulta más favorable para el tratamiento de los minerales
oxdados de cobre, hay casos en que, por ejemplo, la presencia de una ganfa calcárea
puede hacer prohibitivo el uso de este reactivo, dado los altos consumos de ácido y por lo
tanto, deben buscrse otras alternativas de disolución.
En casos como esos, se ha optado por trabajar con amoniaco, en forma de soluciones de
carbonato e hidróxido de amonio. Se utiliza estos reactivos dado que tienen la capacidad
de formar complejos con los iones de cobre en solución. Por ejemplo, si el mineral tiene
una ganga carbonácea o calcárea y mineralización de azurita en presencia de amoniaco,
se tiene la siguiente reacción:
2Cu3(OH)2(CO3)2 + 12NH3  3[Cu(NH3)4]2+ + 2CO3
2- + 2OH-
En la práctica, esta presencia de amoniaco se entiende que se proporciona en la forma de
hidróxido de amonio NH4OH o bien carbonto de amonio (NH4)2CO3.
1.3.2. Medio amoniacal

A este sistema, posteriormente se le agrega NH3 para las reposiciones de lo que se pierde
por conceptos de evaporación. De esta forma, se produce la formación de las llamadas
aminas de cobre, complejos de formulación genérica [Cu(NH3)n]2+, donde n varía entre 1 y
5 según la disponibilidad de amoniaco presente en las soluciones. En la figura presentada
a continuación, se puede apreciar la variación (%) en la formación de aminas de cobre en
función de la concentración de amoniaco.
Ademas, se presenta el diagrama de Pourbaix para el sistema cobre-amoniaco-agua a
25°C para apreciar las zonas de estabilidad de estos complejos.

Figura: Complejos de aminas de cobre en función de la concentración de amoniaco

Figura: Diagrama de Eh-pH para el sistema cobre-amoniaco-agua a 25°C

Esta misma situación descrita para la azurita, se presenta también para otras especies
similares como la malaquita. Es importante recalcar que el uso de estos medios
alternativos tienen relación directa con el elevado consumo de ácido que presenta el
tratamiento de este tipo de mineralogías. Considere que los rangos usuales para el
consumo de asumida (dependiendo de la mineralogía) puede variar entre los 0,4 a 0,7
toneladas de ácido sulfúrico por tonelada de cobre recuperado.
Para el tratamiento de estas especies en un medio amoniacal es importante tener en
cuenta las variables: concentración de reactivo, velocidad de agitación, tiempo, razón
sólido-líquido, granuometría, entre otras.

Figura: Efecto de la concentración de hidróxido de amonio en la
recuperación de cobre desde malaquita (Canbazoglu et al., 2005).

Figura: Efecto de la concentración de carbonato de amonio en la
recuperación de cobre desde malaquita (Canbazoglu et al., 2005).

Tabla: % Recuperación dependiendo del medio lixiviante (Canbazoglu et al., 2005)
Medio lixiviante pH % Recuperación
3 M NH4OH+1 M (NH4)2CO3 10.23 64.1
4 M NH4OH+0.5 M (NH4)2CO3 10.36 67.0
5 M NH4OH+0.3 M (NH4)2CO3 10.77 80.0
6 M NH4OH+0.25 M (NH4)2CO3 11.05 66.6
7 M NH4OH+0.35 M (NH4)2CO3 11.02 67.4
13.4 M NH4OH 12.51 72.0
2 M (NH4)2CO3 8.54 36.0

Figura: Cinética de lixiviación de malaquita en medio mixto hidróxido de
amonio y carbonato de amonio (Canbazoglu et al., 2005)

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