Descripción y conceptos generales de hidrometalurgia en minería

2. Hidrometalurgia y
Pirometalurgia
UNIDAD III

3. Clase 1

4. METALURGIA; área industrial que se ocupa de la extracción de
los metales desde las fuentes naturales y su posterior refinación a
un grado de pureza comercial.
La metalurgia extractiva tiene tres áreas:
1. Pirometalurgia: fundición de metales a altas temperaturas.
2. Hidrometalurgia: solubilización de metales en soluciones
acuosas
3. Electrometalurgia: Aplicación de energía eléctrica a soluciones
acuosas para obtener metales puros.

9. METALES DE IMPORTANCIA ECONÓMICA
CROMO
NIQUEL
PLATINO
PLOMO
HIERRO
MANGANESO
TUNGSTENO
ALUMINIO
MERCURIO
MOLIBDENO
VANADIO
COBRE
ORO
PLATA
CINC
BISMUTO
MAGNESIO
COBALTO
ANTIMONIO
ESTAÑO

10. 1. Brillo metálico
2. Alta conductividad
calorífica
3. Alta conductividad
eléctrica
5. Dúctiles
4.Maleables
6. Empaquetamiento
compacto
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS METALES

11. 1. En general tienen entre 1 y 3
electrones externos.
2. Ceden sus electrones externos para
formar cationes.
3. Están unidos mediante el enlace
metálico
4. Cuando se ponen en contacto dos
metales se forma una aleación.
5. Reaccionan con oxígeno formando
óxidos básicos

12. • Los metales pueden sufrir una reacción de desplazamiento, es
decir un metal de un compuesto puede ser desplazado por otro
metal en estado libre.
M1A + M2 M2A + M1 .
• Ecuación que indica que el metal libre M2, desplaza al metal M1
de su compuesto y lo deja en libertad.
• Una forma sencilla de predecir si va a ocurrir una reacción de
desplazamiento es utilizar la llamada serie electroquímica.
• La Serie electroquímica o serie de actividad es en realidad un
resumen de las reacciones de desplazamiento que pueden
llevarse a cabo.

13. • En la serie electroquímica aparece el Hidrógeno que no es un
metal, pero los metales que se encuentran arriba de él lo
desplazan de sus compuestos, es decir reaccionan con agua y con
ácidos.
• También se da entre metales, por ejemplo el Mg se encuentra
arriba del Co, por lo tanto lo desplaza de sus compuestos como se
ve en la siguiente ecuación:
CoCl2 + Mg MgCl2 + Co
• Este tipo de reacciones se utiliza para la industria metalúrgica, ya
que se utiliza un metal barato para obtener uno con mayor precio.

14. A
C
T
I
V
I
D
A
D
LITIO
POTASIO
BARIO
CALCIO
SODIO
MAGNESIO
ALUMINIO
CINC
CROMO
HIERRO
CADMIO
COBALTO
NÍQUEL
ESTAÑO
PLOMO
HIDRÓGENO
COBRE
MERCURIO
PLATA
PLATINO
ORO
LOS METALES
QUE ESTÁN EN
LA PARTE SUPERIOR
DESPLAZAN DE SUS
COMPUESTOS A LOS
QUE SE ENCUENTRAN
ABAJO
EL MÁS ACTIVO LITIO
EL MENOS ACTIVO ORO
ORDEN DE ACTIVIDAD DE LOS METALES

15. • LOS METALES QUE SE ENCUENTRAN EN
ESTADO NATIVO SON LOS QUE SE LOCALIZAN
ABAJO DEL HIDRÓGENO EN LA SERIE DE
ACTIVIDAD DE LOS METALES.
• LOS METALES QUE ESTAN ARRIBA DEL
HIDRÓGENO, DADA SU POSICIÓN EN LA SERIE
ELECTROMOTRÍZ, FORMARAN ÓXIDOS O
HIDRÓXIDOS.

16. METALES NATIVOS
Debido a su composición química sencilla y al enlace
atómico de tipo metálico que presentan estos
minerales, las estructuras de los metales nativos pueden
describirse como simples empaquetamientos compactos
de un mismo tamaño.
Ejemplos de estructuras de esta subclase de minerales.
•La mayoría de los metales nativos tiene una estructura
cristalina denominada empaquetamiento cúbico
compacto centrado en las caras, que se caracteriza por
presentar caras paralelas

18. • EN LA CORTEZA TERRESTRE (PARTE
SÓLIDA), SÓLO SE ENCUENTRAN
COMPUESTOS DE METALES NO SOLUBLES
EN AGUA.
• LOS COMPUESTOS SOLUBLES SE
ENCUENTRAN EN EL MAR Y EN DEPÓSITOS
SUBTERRÁNEOS.
• LOS METALES IMPORTANTES SE
ENCUENTRAN COMO ÓXIDOS, HIDRÓXIDOS,
SULFUROS Y SILICATOS INSOLUBLES.
ESTADO NATURAL DE LOS METALES

19. La metalurgia puede ser extractiva, que consiste en la obtención de
los metales a partir de los minerales y concentrados hasta obtener
lingotes de alta pureza y la metalurgia física que consiste en
transformar estos lingotes en artículos semimanufacturados.
Operaciones metalúrgicas
 Explotación de las minas
 Concentración de la mena y su preparación para el tratamiento
posterior
 Reducción del mineral para obtener el metal libre, es la etapa
química de la metalurgia
 Refinación o purificación del metal, en la que se le da el acabado
final y propiedades especificas.

20. Clase 2

21. LOCALIZACIÓN DE MINERALES
EXTRACCIÓN
CONCENTRACIÓN
TOSTACIÓN
REDUCCIÓN
REFINACIÓN
TRATAMIENTO, ALEACIÓN
PIROMETALURGIA HIDROMETALURGIA ELECTROMETALURGIA
PROCESO GENERAL DE EXTRACCION DE METALES

22. Metalurgia del Cobre
Laboratorio de Metalurgia

23. PROCESO FÍSICO
 PARTE INICIAL DE LA OBTENCIÓN DEL METAL
 CONSISTE EN LA SEPARACIÓN DEL MINERAL
DE OTROS MATERIALES QUE LO ACOMPAÑAN
Y QUE DEBEN DE SER DESECHADOS.
EN LENGUAJE TÉCNICO:
MINERAL = MENA
DESECHO = GANGA (ARENA, ROCAS, ARCILLAS,
ETC).
CONCENTRACIÓN DEL MINERAL

24. Para lograr una buena concentración se requiere que las especies
que constituyen la mena estén separadas o liberadas.
Especie de valor: Calcopirita: CuFeS2
Gangas: SiO2; FeS2; Fe2O3; Roca de anclaje, etc.
LIBERACIÓN DE LA ESPECIE DE VALOR
Ley de X % =( masa de X / masa total)*100

25. FORMAS DE CONCENTRACIÓN:
 Separación a mano
 Separación magnética (Fe3O4)
 Separación por medio de diferencias de
densidad
 Flotación

26. Conminución de la roca
El primer proceso es la trituración y el segundo es la molienda.
Por medio de estos dos procesos se reduce la roca del yacimiento a un polvo
grueso cuyas partículas deben tener el tamaño de los cristales mas pequeños
Separaciones magnéticas y electromagnéticas:
 Consisten en someter los minerales a la acción de un campo magnético.
 El grado de selectividad de estos procesos de separación es función de diversos
factores, siendo los principales:
- las características del separador, es el magnetismo de los minerales,
- la granulometría, forma de los mismos
- y fundamentalmente la diferencia de susceptibilidad magnética que existe
entre los minerales

28. Separación por densidad de líquidos:
La fracción concentrada en el separador magnético, será pasada por líquidos
con densidades que oscilan entre el 2,8 y 3,3g/cm3, esto será puesto en
embudos decantadores y separados como se explica a continuación:
 Separación en Bromoformo (2,8g/cm3):La fracción será pasada en este
líquido el cual permitirá concentrar los minerales pesados y otra de
livianos según requerimiento, finalmente se lavara con alcohol.
 Separación en Yoduro de metileno (3,3 g/cm3): Una vez que se ha
obtenido un. Concentrado superior a 2,8g/cm3, podrá pasar la muestra
por yoduro de metileno para seleccionar aun más la fracción pesada,
(zircones, sulfuros y cualquier otro mineral de mayor densidad) finalmente
se lavará con acetona.

30.  Proceso de separación de materias de distinto origen
que se efectúa desde sus pulpas acuosas por medio
de burbujas de gas y a base de sus propiedades
hidrofílicas e hidrofóbicas.
 Es una técnica de concentración de minerales en
húmedo, en la que se aprovechan las propiedades
físico-químicas superficiales de las partículas para
efectuar la selección.
FLOTACIÓN

31. Aire comprimido
Mineral concentrado
En la espuma
Ganga
MÉTODO DE SEPARACIÓN DE
MINERALES POR FLOTACIÓN

32. MINERALES HIDROFÍLICOS
 Son solubles en agua, constituidos por: óxidos, sulfatos, silicatos, carbonatos
y otros, que generalmente representan la mayoría de los minerales estériles o
ganga.
 Permanecen en suspensión en la pulpa para finalmente hundirse
MINERALES HIDROFÓBICOS
 Son aquellos minerales que no son solubles o son poco solubles en agua,
dentro de ellos tenemos: Los metales nativos, sulfuros de metales o especies
tales como: Grafito, carbón bituminoso, talco y otros
 Hacen que se evite la solubilización de las partículas minerales y que pueden
adherirse a las burbujas de aire y ascender

33. RECTIVOS QUÍMICOS UTILIZADO EN LA FLOTACIÓN
Colectores: Son sustancias orgánicas que se adsorben
en la superficie del mineral, confiriéndole características
de repelencia al agua (hidrofobicidad). (10 40 g/ton.)
Parte negativa Parte sin carga

34. Molécula de Agua es polar
RECTIVOS QUÍMICOS UTILIZADO EN LA FLOTACIÓN
Colectores
Puente de hidrógeno
Superficie del súlfuro + Agua

35. Colectores
Como el aire no tiene carga, es no polar.
Efecto del Colector:
Sustancias polares y no polares son inmiscibles.

36. Espumantes: Son agentes tensoactivos que se
adicionan a objeto de:
1.Estabilizar la espuma
2.Disminuir la tensión superficial del agua
3.Disminuir el fenómeno de unión de dos o más burbujas
(coalescencia)

37. Modificadores, Como activadores, depresores o
modificadores de pH, se usan para intensificar o
reducir la acción de los colectores sobre la superficie
del material.
Pirita FeS2
La flotación de calcopirita se realiza
a pH 9-12

38. CELDAS DE FLOTACIÓN
AUTOASPIRANTE NEUMÁTICA

39. Rougher
Su objetivo es aumentar la recuperación metálica
Cleaner
Su objetivo es aumentar la ley del concentrado.
Scavenger
Es recuperadora, se alimenta exclusivamente con
colas y/o relaves de etapas rougher o cleaner
TIPOS DE FLOTACIÓN

40. HIDROMETALURGIA:
SEPARACIÓN SELECTIVA DE UN
MINERAL O GRUPO DE MINERALES
MEDIANTE UN PROCESO QUÍMICO
ACUOSO.

41. LIXIVIACION
Es 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 importantes de una Lixiviación:
 Poner en contacto el disolvente con el material que
se ha de lixiviar con el propósito de permitir la
disolución del metal.
 Separar la solución formada del residuo sólido.
 Precipitar el metal de la solución.

42. Variables que influyen en la elección de un lixiviante idóneo:
 Naturaleza de la Mena o del material que hay que disolver.
 Posibilidades de regeneración.
 Precio y acción corrosiva.
 Condiciones operacionales tales como la
temperatura, el tiempo de contacto, la concentración y
el PH.

43. AGENTES LIXIVIANTES MAS UTILIZADOS:
• EL AGUA
• LAS DISOLUCIONES DE SALES EN AGUA(SULFATO FERRICO,
CARBONATO DE SODIO, CLORURO DE SODIO, CIANURO DE
SODIO, SULFATO DE SODIO, TIOSULFATO DE SODIO).
• AGUA DE CLORO.
• ACIDOS (SULFURICO, CLORHIDRICO, Y NITRICO).
• BASES (HIDROXIDO DE SODIO Y AMONIO).

44. a) Lixiviación con agua:
 Fundamentalmente las operaciones de la minería No Metálica (salitre,
litio, yodo), caliches solubles, Cloruros, sulfatos, nitratos de metales
alcalinos
b) Lixiviación Acida: H2SO4 , HCl, HNO3, en diferentes concentraciones
y/o temperatura. También se incluye procesos con tiourea (oro) y Fe(III).
ZnO (s) + 2 H+ Zn2+ (ac) + H2O
c) Lixiviación Alcalina: con NH4OH, NaOH, NaCN, Na2S
Ejemplo: Proceso Bayer, digestión de bauxita con soda a 200 ºC
d) Lixiviación por Complejación:
 Ocurre un aumento de la solubilidad del metal por formación de
complejos con ligante apropiado.
Ejemplo: Disolución de CuO con soluciones amoniacales.
CuO (s) + 4 NH4+ (ac) + 2 OH- Cu(NH3)42+ (ac) + 3 H2O

45.  El Agua.-Tiene pocas aplicaciones como agente lixiviante (pues en la
naturaleza los minerales solubles en agua son relativamente escasos).
 Las disoluciones de sales en agua:
 Carbonato de Sodio, para menas de Uranio.
UO2 +3Na2CO3 +H2O +1/2O2 Na4 [UO2 (CO3)3] +2NaOH
 Cloruro de sodio, para el sulfato de plomo
PbSO4 + 2NaCl  Na2SO4 +PbCl2
PbCl2 +2NaCl  Na2 [PbCl4]