4. Relación entre la ley de cobre frente al tamaño de
partícula para los diferentes métodos de lixiviación
[Fuente: (Davenport, Schlesinger, King, & Sole,
2011)]
5. LIXIVIACIÓN DE
MINERALES
lixiviación se define como un proceso
hidro-metalúrgico. Esto significa que,
con la ayuda del agua como medio de
transporte, se usan químicos specíficos
para separar los minerales valiosos (y
solubles en dichos líquidos) de los no
valiosos
6. A diferencia del cobre sulfurado, que debe
atravesar por una segunda etapa de
reducción de las rocas (Molienda), los
óxidos pasan directamente a la
Lixiviación para comenzar el proceso de
separación del metal rojo de otras
sustancias.
Este mecanismo de aspersión rocía la
mezcla de agua y ácido sulfúrico, solución
que se encarga de disolver el cobre
contenido en los minerales
oxidados, formando una emulsión de
sulfato de cobre.
7. Las materias primas utilizadas en el
procesamiento del cobre por hidrometalurgia
son minerales oxidados.
Los minerales oxidados de cobre se originan
en la descomposición y oxidación de los
minerales sulfurados. Fueron los primeros
minerales explotados.
Los principales minerales oxidados son la
malaquita (Cu2CO3(OH)2), la azurita
(Cu3(CO3)2(OH)2), la crisocola
((Cu,Al)4H4(OH)8Si4O10·nH2O), la cuprita
(Cu2O) y la brochantita (Cu4SO4(OH)6).
8. En el horno, a través de soplado de aire u oxígeno, se obtiene
la formación de SO2 gaseosa que se separa del metal líquido.
2CuFeS2(s) + 3O2(g) → 2FeO(s) + 2CuS(s) + 2SO2(g)
Al mismo tiempo la adición de silicio permite para la
eliminación de hierro presente: la escoria, compuesto de
silicatos.
FeO(s) + SiO2 (s) → FeO.SiO2 (l)
2FeS(l) + 3O2 + SiO2 (l)2 → 2FeO.SiO2(l) + 2SO2(g)
Refinación térmica
2Cu2S + 3O2 → 2Cu2O + 2SO2
Cu2S + Cu2O → Cu + SO2
El sulfuro de hierro viene resumido:
FeS + O2 → FeO + SO2
FeO + SiO2 → FeSiO3
15. Mecanismo de la transferencia de
cobre
El proceso SX se basa en la siguiente
reacción REVERSIBLE de intercambio
iónico :
Cu2+(A) + 2 RH(O) <=> R2Cu(O) + 2 H+(A)
En la cual el sentido de reacción está
controlado por la acidez o pH de la solución
acuosa.
16. EXTRACCIÓN POR SOLVENTES (SX)
Los circuitos de extracción por solventes SX
(solvent extraction) se utilizan para purificar las
soluciones cargadas provenientes de la
lixiviación. El proceso se lleva a cabo en
unidades denominadas mezcladores-
sedimentadores (mixer-settler), a través de dos
etapas:
17.
18. • Etapa de extracción: Durante la etapa de
extracción, el PLS (pregnant leach solution) o
solución rica, con valores típicos de 1-10g/L de Cu+2,
0.5-5 g/L H2SO4, se pone en contacto con la fase
orgánica, que contiene un extractante específico
para el cobre. Posteriormente, el extractante forma
complejos con el Cu+2, resultando en la transferencia
del metal en estado iónico a partir de la fase acuosa
hacia la fase orgánica, dejando la carga de
impurezas presentes en el PLS en la fase acuosa. La
fase orgánica cargada con el cobre, es separada por
gravedad de la fase acuosa que en dicho punto se
denomina refinado. El refinado es reciclado de vuelta
al circuito de lixiviación donde el ácido generado por
la extracción puede ser utilizado.
19. Etapa de re-extracción: En el proceso de re-
extracción, el cobre cargado en la fase
orgánica se pone en contacto con una solución
cargada de ácido, denominada electrolito
gastado o barren (con 175-190 g/L de H2SO4)
proveniente del circuito de electro-obtención,
extrae el cobre de la fase orgánica.
La fase orgánica reducida en su contenido de
cobre o gastada y la fase acuosa enriquecida
con cobre o electrolito de avance son
separadas por gravedad. La fase orgánica
gastada es devuelta al circuito de extracción y
el electrolito de avance es enviado a las celdas
de electro-obtención.
22. Reacción de extracción
El extractante de fase orgánica es un componente químicamente activo,
que extrae el
Cobre (Cu+2) de la solución rica de lixiviación (PLS) de acuerdo a la
siguiente reacción:
Reacción de re-extracción
La reacción de re-extracción es lo opuesto a la reacción de extracción.
25. La electroobtención, también conocida
como electrodepositación, es uno de
los procedimientos actuales más
sencillos para recuperar el cobre
contenido en soluciones líquidas.
Tal como la Lixiviación es un proceso
hidrometalúrgico, la Electroobtención
se basa en la "electrometalurgia" para
recolectar el metal, es decir, utiliza la
electricidad para atraer las
partículas de cobre.
26. 1. La solución electrolítica proveniente de la Lixiviación,
y que contiene el sulfato de cobre, se traslada a las
denominadas celdas electrolíticas o de
electroobtención (especie de pequeñas piscinas).
2. En estas celdas se disponen en su interior ánodos
(+) por donde entra la corriente eléctrica y cátodos (-)
por donde sale la corriente eléctrica.
3. Luego, en las celdas se hace circular una corriente
eléctrica de muy baja intensidad entre el ánodo (polo
positivo) y el cátodo (polo negativo).
4. Mediante la electrólisis, los iones de cobre (cationes)
presentes en la solución de sulfato de cobre son
atraídos por la carga negativa del cátodo y se
depositan en él.
