Fundamentos_de_Lixiviacion.pdf

HI DROMETALURGI A I
PROFESOR: Dr. JAI ME MAURI CI O TAPI A
_________________________________________________________________________________________
Departamento de I ngeniería – Área Metalurgia
Av. Arturo Prat 2120, Fono: 57 – 394204, I quique – Chile
jaime.tapia@unap.cl
0
HIDROMETALURGIA I
FUNDAMENTOS DE LIXIVIACION
Profesor: Dr. Jaime Mauricio Tapia

HI DROMETALURGI A I
_________________________________________________________________________________________
jaime.tapia@unap.cl
1
I N D I C E
Página
CAPITULO I: ESPECIES MINERALOGICAS 2
1.1.- Introducción. 2
1.2.- Minerales de cobre 3
2.3.- Ganga mineral 4
CAPITULO II: FUNDAMENTOS DE LIXIVIACIÓN
2.1.- Lixiviación de minerales oxidados 6
2.2.- Lixiviación de minerales sulfurados 7
2.3.- Procesos de lixiviación 7
2.3.1.-Lixiviación in situ 8
2.3.2.-Lixiviación en botaderos 9
2.3.3.-Lixiviación en pilas 9
2.3.4.-Lixiviación en bateas 11
2.3.5.-Lixiviación en autoclaves 11
2.3.6.-Lixiviaición agitada 11

HI DROMETALURGI A I
_________________________________________________________________________________________
jaime.tapia@unap.cl
2
CAPITULO I
ESPECIES MINERALOGICAS
1.1.- Introducción.
Desde un punto de vista geológico, los yacimientos minerales de cobre en Chile, se
denominan pórfidos cupríferos. En estos yacimientos, los metales se encuentran
inicialmente como sulfuros.
En la parte superior expuesta a la acción atmosférica se produce una lixiviación y
oxidación de las especies sulfuradas, la que resulta en una capa de mineral oxidado. Bajo
esta capa aparece una zona de enriquecimiento secundaria con predominio de sulfuros
secundarios (Cu2S, CuS, Cu5FeS4) mientras en la zona más profunda queda la zona de
sulfuros primarios (FeS2, CuFeS2).
La recuperación de cobre a partir de minerales oxidados y sulfurados; se realiza mediante
procesos de lixiviación ácida para los óxidos (solo requieren un cambio en las condiciones
de acidez para su disolución), y procesos de concentración y fundición para los sulfuros
(oxidación del sulfuro para la separación del cobre).
En los sulfuros de cobre, la existencia de importantes recursos de baja ley remanentes de
la explotación anterior de minerales más ricos, sumada a la alta disponibilidad de H2SO4
de bajo costo, hacen a la lixiviación bacteriana una alternativa competitiva y
complementaria a los procesos pirometalúrgicos de tratamiento de sulfuros de cobre
(complementaria al utilizar el ácido generado producto de las emanaciones de SO2 de la
pirometalurgia).
En la actualidad en nuestro país se realizan procesos de lixiviación en pilas para
minerales oxidados y mixtos de cobre (óxidos y sulfuros). El primer proceso es bastante
conocido, y corresponde a la disolución fácil y rápida del cobre por ácido sulfúrico,
mientras que en el segundo caso, la cinética de disolución de sulfuros de cobre es mucho
más lenta. Éstos son solo disueltos en presencia de un agente fuertemente oxidante como
el ion férrico.
La acción bacteriana en procesos de biolixiviación favorece la disolución de los sulfuros,
al actuar la bacteria como catalizador de éstas reacciones, además de producir férrico por
oxidación de ion ferroso presente en la solución.

HI DROMETALURGI A I
_________________________________________________________________________________________
jaime.tapia@unap.cl
3
2.2.- Minerales de cobre.
Las reacciones de LX involucran la presencia de mezclas de minerales oxidados y
sulfurados. El cobre está presente en una amplia variedad de mineralizaciones como:
óxidos, carbonatos, silicatos, hidróxidos de cobre y hierro, etc; los que son lixiviados
usando mezclas de H2SO4, sulfato férrico y bacterias.
Los minerales de cobre se presentan en forma de menas sulfuradas, menas oxidadas y
en asociaciones con otros sulfuros metálicos, constituyendo sulfuros complejos. De estos,
los dos primeros grupos son aquellos tratados en pilas.
Los principales óxidos de cobre que se encuentran en los minerales oxidados o mixtos
(sulfuros y óxidos) son los siguientes:
Tabla 1. Óxidos de cobre presentes en minerales mixtos.
La disolución de estas especies se puede lograr al contactarlas con cantidad suficiente de
una solución ácida. Por ejemplo utilizando ácido sulfúrico:
El agente lixiviante es el ácido sulfúrico.
Los minerales oxidados no son determinados individualmente en una muestra de mineral,
sino que son cuantificados en un test de disolución y consumo de ácido; y son
identificados como cobre soluble en ácido.
De mayor abundancia que los anteriores encontramos a minerales sulfurados, siendo los
principales sulfuros de cobre:

HI DROMETALURGI A I
_________________________________________________________________________________________
jaime.tapia@unap.cl
4
Tabla 2. Sulfuros de cobre presentes en minerales mixtos.
A diferencia de los minerales oxidados, para la disolución de los sulfuros de cobre
además de las condiciones de acidez se requiere de la presencia de un agente oxidante,
como el sulfato férrico:
Estas reacciones no consumen ácido, sin embargo requieren de condiciones ácidas para
que puedan ocurrir. Esto se debe fundamentalmente a que la solubilidad del Fe2(SO4)3
baja a valores cercanos a cero a pH superior a 3.
El agente lixiviante es el ion férrico (Fe3+
).
2.3.- Ganga mineral.
Las gangas minerales en general consumen ácido y dentro de las que consumen mayor
cantidad se encuentran los carbonatos.
En minerales de cobre, los carbonatos más abundantes son: magnesita, dolomita, calcita
y siderita.
La descomposición de estos carbonatos (disolución ácida) suele acompañarse de la
generación de precipitados como CaSO4 y MgSO4.
La formación de precipitados tiene un efecto negativo al bloquear el acceso a los sitios de
reacción e influir desfavorablemente sobre la permeabilidad de la pila y la percolación de
las soluciones.

HI DROMETALURGI A I
_________________________________________________________________________________________
jaime.tapia@unap.cl
5
La segunda categoría de ganga consumidora la constituyen los minerales de clorita y los
silicatos. Estos minerales reaccionan mucho mas lento que los carbonatos y no pueden
ser completamente eliminados en la etapa de acidificación del mineral (curado).
Otro tipo de ganga, son las que contienen potasio, fundamentalmente en la forma
de feldespato de potasio y las arcillas mineralógicas. Este tipo de ganga libera por lo
general Al3+
, Mg2+
y K+
en presencia de ácido sulfúrico.
El comportamiento de la ganga se encuentra asociado a las condiciones de acidez
en las cuales se desarrolla el proceso. La LX a pH muy bajos puede aumentar la
reactividad de la ganga mineral y acelerar el consumo de ácido.
Estas reacciones pueden tener severos efectos en los equilibrios de solución y
equilibrios solución – mineral, acelerando la formación de precipitados.

HI DROMETALURGI A I
_________________________________________________________________________________________
jaime.tapia@unap.cl
6
CAPITULO II
FUNDAMENTOS DE LIXIVIACION
2.1.- Lixiviación de minerales oxidados.
Los minerales oxidados no se pueden concentrar eficientemente por flotación
espumante y por lo tanto se tratan con técnicas hidrometalúrgicas, es decir, por lixiviación
seguida por la precipitación o electrólisis de la especie de interés que esta en la solución.
Los minerales a lixiviar son preparados mecánicamente, con una reducción de
tamaño adecuada de modo de exponer una gran superficie que permita un contacto
intimo entre la solución y la superficie del mineral y una etapa de aglomeración en la cual
se consigue la adhesión de partículas finas a las más gruesas, permitiendo una
distribución uniforme de tamaño en la alimentación a pilas de lixiviación.
La lixiviación que se aplica a los minerales oxidados corresponde a la Lixiviación
Química. Esta lixiviación se emplea en la disolución de óxidos de cobre usando un agente
lixiviante con o sin oxidante. En este proceso se produce la disolución fácil y rápida del
cobre por ácido sulfúrico.
Figura 1. Lixiviación Química.
La cuprita es el óxido que mayormente requiere la presencia de un oxidante fuerte
para disolverse.

HI DROMETALURGI A I
_________________________________________________________________________________________
jaime.tapia@unap.cl
7
2.2.- Lixiviación de minerales sulfurados.
La lixiviación de minerales sulfurados mediante la biolixiviación como alternativa a
la vía tradicional, presenta ventajas comparativas con relación a los costos de inversión y
operación de sus plantas, como asimismo en cuanto al manejo de efluentes producidos
(sólidos, líquidos y gaseosos). En la actualidad en nuestro país se utiliza el proceso de
Lixiviación Bacteriana para la disolución de sulfuros de baja ley.
La cinética de disolución de estos sulfuros de cobre es mucho más lenta que en el
caso de los óxidos. Éstos son solo disueltos en presencia de un agente fuertemente
oxidante como el ion férrico.
La acción bacteriana en procesos de biolixiviación favorece la disolución de los
sulfuros, al actuar la bacteria como catalizador de éstas reacciones, además de producir
férrico por oxidación de ion ferroso presente en la solución.
Figura 2. Lixiviación Bacteriana.
La reacción requiere:
 Presencia de un lixiviante (ácido sulfúrico).
 Presencia de un agente oxidante (lo puede proveer el metabolismo bacteriano).
 Un potencial redox adecuado (superior a 600 mV).
2.3.- Procesos de Lixiviación.
La lixiviación consiste en la disolución selectiva de la especie de interés del
mineral, por acción de un agente lixiviante externo o proporcionado directamente por el
mineral en condiciones apropiadas.
La práctica industrial de la LX presenta diferentes sistemas de operación que se
seleccionan de acuerdo a factores técnicos y económicos en el análisis de un proyecto,
algunos de los cuales son:

HI DROMETALURGI A I
_________________________________________________________________________________________
jaime.tapia@unap.cl
8
 Ley de la especie de interés a recuperar.
 Reservas de mineral.
 Caracterización mineralógica y geológica.
 Comportamiento metalúrgico.
 Capacidad de procesamiento.
 Costos de operación y de capital.
 Rentabilidad económica, etc.
Los procesos de lixiviación dependiendo de las condiciones de concentración del
mineral (mineral de alta ley o baja ley), y de sus características químicas y mineralógicas
(sulfuros, óxidos o mixtos) se pueden efectuar en los siguientes tipos de procesos:
 Lixiviación de lechos fijos (Fase Sólida >>> Fase Líquida)
 LX en el Lugar (in place o in situ).
 LX en Botaderos (dump).
 LX en Bateas.
 LX en Pilas (heap).
 Lixiviación de pulpas (Fase Sólida <<< Fase Líquida)
 LX por Agitación.
 LX en Autoclaves, a presión.
2.3.1.- Lixiviación en el lugar (in place o in situ).
La LX in place se refiere a la LX de residuos fragmentados dejados en minas
abandonadas, mientras La LX in situ se refiere a la aplicación de soluciones
directamente a un cuerpo mineralizado.
Estas operaciones presentan actualmente un gran interés por los bajos costos de
inversión y operación que se requieren, y que posibilitan recuperar valores metálicos que
de otra manera no podrían ser extraídos.
Los bajos costos son consecuencia de evitar o al menos disminuir los costos de
extracción minera, el transporte del mineral a la planta y de los desechos finales del
proceso, y la construcción de una planta de LX.
La recuperación es baja < 50%. Los tiempos de LX son de meses hasta años.

HI DROMETALURGI A I
_________________________________________________________________________________________
jaime.tapia@unap.cl
9
2.3.2.- Lixiviación en botaderos (dump leaching).
Esta técnica consiste en lixiviar minerales de leyes marginales (< 0.5% Cu),
manejando así grandes volúmenes de material que son depositados sobre la topografía
existente en la zona, aprovechando las pendientes para el drenaje natural de soluciones.
La solución lixiviante es aplicada sobre la superficie, mediante un sistema de distribución,
percolando a través del lecho por gravedad. Las soluciones se alimentan generalmente
por aspersión.
Normalmente, son de grandes dimensiones, se requiere poca inversión y es
económico de operar, pero la recuperación es baja (30-50 %). El tiempo de LX es
excesivo para extraer todo el metal (varios años). La lixiviación en botaderos es una
operación de bajo rendimiento (pero de bajo costo). Este tipo de LX permite recuperar el
contenido del mineral que podría quedar sin explotar.
2.3.3.- Lixiviación en pilas (heap leaching).
La lixiviación en pilas corresponde a un proceso mediante el cual se procede a
extraer metales por percolación de una solución a través de un lecho o pila de mineral. De
este modo se obtiene una solución cargada en metales y otros iones la que es conducida
a un proceso de recuperación conocido como extracción por solventes.
Esta técnica permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen,
aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua. Este proceso se basa en que los
minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones ácidas.
Previo a la formación de la pila, el mineral procedente de la explotación a cielo
abierto o subterránea, debe ser preparado en una planta de chancado y/o aglomeración,
para conseguir una granulometría controlada que permita una buena permeabilidad del
lecho de mineral durante la lixiviación.
Esta lixiviación consiste en la percolación de la solución lixiviante a través de un
mineral chancado y apilado, el que esta formando una pila sobre un terreno previamente
impermeabilizado. La base de la pila tiene una pendiente que permita que el líquido
escurra a la canaleta de recolección de soluciones. La solución drenada (solución rica) se
recolecta en un estanque, para luego ser enviada a la etapa de recuperación del metal de
interés.
La solución rica (PLS pregnant leach solution) es generalmente impura y diluida y
por tanto debe ser purificada y concentrada antes de recuperar el metal. Esto se realiza
mediante la extracción por solventes (SX) seguida por la electroobtención (EW) del Cobre.

HI DROMETALURGI A I
_________________________________________________________________________________________
jaime.tapia@unap.cl
10
Los tiempos de lixiviación son de algunas semanas en el caso de minerales
oxidados y varios meses en el caso de sulfuros.
Figura 3: Procesos de Lixiviación en Pilas, SX y EW.
 Una primera clasificación de una pila de LX está dada en conformidad al piso que
puede tener, es decir, en función de su método de construcción:
a) Pila Renovable: Su piso es reutilizable. Se carga el mineral en pila y luego de ser
tratado (terminado el Ciclo de LX), se retira el ripio para reemplazarlo con material
fresco.
b) Pila Permanente: Su piso no es reutilizable. El mineral se deposita en la pila y una
vez terminado el ciclo de tratamiento no se retira el ripio, sino que se abandona o
se utiliza como base para acopiar otra pila sobre él.
 Una segunda forma es de acuerdo a su modo de operación, las pilas clasifican
en:

HI DROMETALURGI A I
_________________________________________________________________________________________
jaime.tapia@unap.cl
11
a) Pila Unitaria: Se impermeabilizan diferentes sectores de la planta. Todo el material
depositado en los diferentes sectores, pasa simultáneamente por las diversas
etapas del ciclo de lixiviación.
b) Pila Dinámica: Se impermeabiliza un sector de la planta. Coexisten en la pila
materiales que están en distintas etapas del ciclo de tratamiento. Con este método
se requiere poco terreno, pero el pad debe ser resistente, para permitir un
movimiento continuo de material en carga o descarga de las distintas zonas.
2.3.4.- Lixiviación en bateas (por percolación).
Esta técnica consiste en contactar un lecho de mineral con una solución acuosa
que percola e inunda la batea o estanque, que está provista de un fondo falso cubierto
con un medio filtrante. La geometría del lecho la establece la batea.
Este proceso es efectivo en aquellos casos donde el mineral a lixiviar presenta
contenido metálico alto, con características especiales: alta ley de óxidos y mineralización
expuesta; alta porosidad; baja generación de fino durante el chancado y el ataque
químico; baja retención de humedad y mínima compactación del lecho.
Los ciclos de LX son varios días (3 a 14 días); es una tecnología antigua ya en
desuso.
2.3.5.- Lixiviación en autoclaves (a presión).
Esta técnica consiste en la disolución selectiva de un mineral en medio acuoso
ácido o básico, mediante la aplicación de altas presiones y temperaturas. El proceso se
realiza en equipos denominados autoclaves. Éstos permiten controlar la presión interior
del reactor y la temperatura de reacción. Este tipo de LX se realiza a mineral fino, cuya
extracción por los métodos convencionales es complicada operacionalmente o sube el
valor del negocio minero.
2.3.6.- Lixiviación agitada.
La lixiviación en reactores, es solo aplicable a material finamente molido, ya sean
lamas, relaves, concentrados o calcinas de tostación, y se realiza utilizando reactores
agitados y aireados. Esta operación permite tener un gran manejo y control del proceso

HI DROMETALURGI A I
_________________________________________________________________________________________
jaime.tapia@unap.cl
12
de lixiviación. Además, la velocidad de extracción del metal es mucho mayor que la
lograda mediante el proceso de lixiviación en pilas o en bateas. Es un proceso de mayor
costo, ya que incluye los costos de la molienda del mineral.

Fundamentos_de_Lixiviacion.pdf

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Similar a Fundamentos_de_Lixiviacion.pdf

Similar a Fundamentos_de_Lixiviacion.pdf (20)

Más de mcotag

Más de mcotag (11)

Último

Último (20)

Fundamentos_de_Lixiviacion.pdf