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REVISIÓN 
La recuperación de cobre mediante 
lixiviación-extracción con disolventes-electrólisis: 
hacia el siglo XXI(#) 
FJ. Alguacir ' 
Resumen La obtención de cobre de recursos primarios mediante extracción con disolventes se ha venido desa­rrollando 
de forma continua durante los últimos 25-30 años, lo que ha supuesto un esfuerzo continua­do, 
tanto de investigación como de puesta en práctica de los resultados obtenidos de esta investiga­ción 
básica, y siendo uno de los mayores éxitos en el desarrollo de la industria de un metal. El éxito 
de esta operación no hubiera sido posible sin que a su vez las dos operaciones que la acompañan 
(lixiviación y electrólisis), con sus propias innovaciones, permitiesen su perfecto acoplamiento en la 
secuencia operacional. La recuperación de cobre mediante estos procesos hidrometalúrgicos está fir­memente 
establecida y el hecho de su importancia es el número creciente de plantas construidas o 
que se van a construir hasta el comienzo del siglo XXL En el presente trabajo se presentan datos 
sobre la aplicación de esta secuencia de operaciones en la recuperación de un metal: el cobre. 
Palabras clave: Cobre. Lixiviación. Extracción con disolventes. Electrólisis. Recuperación. 
The recovery of copper by leaching-solvent extraction-electrowinning: 
Towards the XXI century 
Abstract The obtention of copper from primary resources by solvent extraction has been developed 
continuously over the past 25-30 years, entailing a continuous effort both of research and 
development and being one of the biggest successes in the industrial development of a given metal. 
The success of this operation was not possible without the corresponding developments, at the same 
time, of the two accompanying operations (leaching and electrowinning), which perfectly coupled in 
the operational sequence. The recovery of copper by means of these hydrometallurgical processes is 
firmly established and being reflecting in the growing number of operational plants under 
construction and/or commisioned until the beginning of the XXI century. This work presents data on 
the succesfully application of the sequence of operations on the recovery of a metal: copper. 
Keywords: Copper. Leaching. Solvent extraction. Electrowinning. Recovery. 
1. INTRODUCCIÓN 
La aplicación de la extracción con disolventes como 
técnica para la recuperación y purificación de un 
metal comienza sobre el año 1840 cuando Peligot 
emplea el etiléter para extraer el nitrato de uranilo. 
El Proyecto Manhattan supone la primera utili­zación, 
a una escala importante, de esta técnica en 
la obtención de un metal. 
( ' Trabajo recibido el día 27 de octubre de 1997 y 
aceptado en su forma final el 7 de agosto de 1998. 
(') Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas, 
CENIM (CSIC). Av. de Gregorio del Amo, 8. 28040- 
Madrid (España). 
En el caso del cobre, es en el año 1962 cuando 
General Mills Chem. identifica una molécula orgá­nica 
que forma un complejo con el cobre y que es 
insoluble en un medio acuoso. El resto de la histo­ria 
es conocida, se desarrolla este tipo de molécula, 
fundamentalmente oximas, y en 1968 entra en ope­ración 
la primera planta (Bluebird) que emplea la 
extracción con disolventes en la obtención de este 
metal. La reacción que gobierna la formación de 
este complejo insoluble no es difícil de entender y 
responde básicamente a la ecuación general: 
Cu¡; + 2HRorg <=> CuR2 + 2H* [1] 
Rev. Metal. Madrid, 34 (6), J998 499 
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F.J. Alguacil/La recuperación de cobre mediante lixiviación-extracción ... 
En el proceso de extracción, el equilibrio se des­plaza 
hacia la derecha, mientras que en la etapa de 
reextracción el cobre pasa a una fase acuosa (que 
formará el electrólito de avance) por desplazamien­to 
del equilibrio a la izquierda. 
Sin embargo, la técnica sigue en desarrollo pre­sentándose 
en este trabajo algunos de los últimos 
datos que se conocen sobre la misma. 
2. LIXIVIACIÓN CON H2S04 
En la actualidad, la antigua práctica del tratamiento 
"de cualquier manera y con cualquier rendimiento" 
está evidentemente fuera de toda cuestión, siendo el 
rendimiento un objetivo fundamental por el que se 
han desarrollado mejoras que permitan alcanzarlo: 
construcción de los montones de forma que se mini­mice 
la formación de canales, aumentar la aireación 
en los montones si se lixivian sulfuros, etc. 
En el caso de necesitarse algún tipo de minería, 
este desarrollo ha alcanzado también a las técnicas 
explosivas que permiten una mayor aproximación 
al tamaño de partícula para optimizar la recupera­ción 
de este metal, las mismas técnicas de molien­da, 
aglomeración del material y aumento, si es posi­ble, 
de la actividad bacteriana. 
En algunas operaciones de lixiviación en monto­nes 
de materiales oxidados ya es posible alcanzar 
rendimientos del 80-85 %, pudiendo aumentar este 
si el material se muele a un tamaño más adecuado, 
aglomera y activa antes de lixiviarlo. También es 
posible conseguir recuperaciones del 75-80 % en un 
tiempo de operación de cerca de 150 días en la lixi­viación 
de minerales de más alta ley que, como la 
calcocita, se haya molido, aglomerado y lixiviado 
adecuadamente en montones. 
La operación en la planta de Quebrada Blanca 
(Chile), realizada a elevada altitud, es un ejemplo 
de lo último en el desarrollo tecnológico de esta 
operación de lixiviación en montones aplicada al 
tratamiento de un mineral cuprífero como la calco­cita. 
Actualmente, la operación de lixiviación con 
ácido sulfúrico da lugar a disoluciones acuosas que 
contienen desde menos de 1 g/L a cerca de 35 g/L 
Cu, valores de pH comprendidos entre 1,1 y 3,0, 
hasta 50 g/L de cloruros y una serie de impurezas, 
dependiendo del tipo de material tratado, el agua 
empleada y la evaporación sufrida. Todas estas 
disoluciones se pueden tratar mediante extracción 
con disolventes (1). 
3. AGENTES DE EXTRACCIÓN 
Las mejoras en las propiedades de los agentes de 
extracción diseñados para la extracción de cobre de 
disoluciones sulfúricas se resumen en la tabla I. 
Estas mejoras se deben a varias razones como: a) el 
desarrollo de nuevas moléculas, por ejemplo el 
componente activo de los agentes P-l, SME 529 y 
LIX 860, b) mejora en los procesos de producción 
de estos agentes, por ejemplo la fabricación del LIX 
84; c) posibilitar el cambio en las propiedades de un 
determinado agente de extracción, por ejemplo las 
mezclas entre las aldoximas y los modificadores y/o 
cetoximas. 
Existen dos clases de agentes de extracción que 
se pueden considerar como modernos, las cetoxi­mas, 
en los que el grupo oxima está unido a un 
grupo metilo, y las aldoximas, donde el grupo 
oxima se une a un hidrógeno. 
En la figura 1 se muestran las estructuras gene­rales 
de ambos compuestos genéricos. La tabla II 
compara las propiedades de ambos compuestos así 
como de mezclas de ambos. 
Las cetoximas son unos agentes de extracción 
del cobre que operan mejor cuando la disolución de 
lixiviación está templada y con un valor de pH 
igual o superior a 1,8. Casi todas presentan una 
buena transferencia de cobre incluso cuando el cir­cuito 
emplea una etapa de extracción. 
TABLA I.- Evolución en las propiedades de los agentes de extracción de cobre 
TABLE /.- Trenas in extractant properties for copper 
Propiedad 
Extracción 
Selectividad 
Cu-Fe 
Cinética 
Estabilidad 
Formación 
lodos 
Versatilidad 
1965 
Moderada 
Suficiente 
Lenta 
Excelente 
Moderada 
Mala 
1970 
Moderada 
Buena 
Moderada 
Excelente 
Buena 
Regular 
1980 
Excelente 
Buena 
Rápida 
Buena 
Moderada 
Buena 
Actual 
A la medida 
Excelente 
Rápida 
Muy buena 
Buena 
Excelente 
500 
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R 
NOH 
ALDOXIMA 
FIG. 1.- Estructura general de las oximas empleadas 
para la recuperación de cobre. 
FIG. L- General structure of oxime reagents used 
for copper recovery. 
Las aldoximas presentan buenas propiedades 
incluso cuando la operación se realiza a temperatu­ra 
y/o valores de pH bajos o cuando la concentra­ción 
de cobre en la disolución a tratar es alta. Sin 
embargo, sus propiedades se ven afectadas cuando 
es importante el arrastre de fase acuosa en la disolu­ción 
orgánica cargada o cuando en el sistema se for­man 
lodos. 
Como cabría esperar, las propiedades de las 
mezclas de aldoximas-cetoximas se sitúan entre las 
de las dos mencionadas con anterioridad, quedando 
reflejadas también con la relación de ambos compo­nentes 
en el medio orgánico. Una serie de plantas 
utilizan esta característica adecuando la composi­ción 
de la fase orgánica con el tipo de disolución 
acuosa a tratar o con las condiciones de operación. 
Así, la fase orgánica presenta una mayor proporción 
de cetoxima en el verano para aprovechar la mayor 
transferencia de cobre, y una menor proporción de 
estas en invierno para aprovechar que las aldoximas 
presentan las cinéticas más rápidas. 
La figura 2 muestra la extracción de cobre 
mediante LIX 984 en función de la concentración del 
agente de extracción, el pH de equilibrio de la fa­se 
acuosa y el medio acuoso (2). El aumento de la 
1 0 % v / v - S 0 4 ' 
5 % v / v - S 0 2 
4 
ALIX 984 5%v/v-CI~ 
OLIX 984 5%v/v-NQ3~ 
0,5 1,0 1,5 
p H e q u i l i b r io 
2,0 
FIG. 2.- Extracción de cobre de distintas fases acuo­sas 
mediante LIX 984 disuelto en queroseno. 
F. acuosa: 1 g/L Cu. Temperatura: 20 °C. Tiempo de 
equilibrado: 10 min. 
FIG. 2.- Copper extraction from various aqueous 
media by LIX 984 in kerosene. Aqueous phase: 
1 g/L Cu. Temperature: 20 °C. Equilibration time: 
10 min. 
TABLA II.- Comparación de las propiedades de los agentes de extracción basados en cetoximas, aldoximas o 
mezclas de ambos 
TABLE II.- Comparison of properties for extractants based on ketoximes, aldoximes or ketoximes-aldoximes 
mixtures 
Propiedad 
Extracción 
Reextracción 
Selectividad 
Cu-Fe 
Cinética 
Separación fases 
Estabilidad 
Formación lodosa*) 
Cetoxima 
Moderada 
Muy buena 
Excelente 
Muy buena 
Rápida 
Muy buena 
Lenta 
Aldoxima 
Muy buena 
Buena 
Excelente 
Excelente 
Rápida 
Muy buena^*) 
Variable 
Mezcla | 
A la medida 
A la medida 
Excelente 
Muy buena 
Rápida 
Muy buena 
Lenta 
<*) Según el modificador empleado. 
<**) Dependiente de la disolución de lixiviación a tratar y del modificador empleado en la fase orgánica. 
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FJ. Alguacil/La recuperación de cobre mediante lixiviación-extracción ... 
concentración de LIX 984 permite la extracción de 
cobre a pH más ácidos, mientras que el cambio en el 
medio acuoso (cloruro, nitrato o sulfato) no parece 
afectar de manera apreciable a la extracción del metal. 
Debido a las características del equilibrio mos­trado 
en la ecuación [1], las hidroxioximas deben 
de emplearse sólo en la recuperación de cobre de 
medios no muy concentrados en el metal. Para el 
tratamiento de disoluciones muy concentradas en 
cobre, por ejemplo las obtenidas en la lixiviación en 
medio cloruro de materiales sulfurados, se ha desa­rrollado 
un tipo de agentes de extracción específi­cos; 
estos son derivados de la piridina y que como 
el ACORGA CLX50, se han producido con este 
fin. El grupo activo de este agente comercial proba­blemente 
contenga al diisodecil piridin-3,5-dicarbo-xilato, 
cuya estructura se muestra en la figura 3 (3). 
Utilizando este agente de extracción se ha desarro­llado 
el proceso Cuprex para el tratamiento de 
materiales sulfurados (4). 
0 
II 
/ O 
RO 
0 
II 
"OR o 
-w 
FIG. 3.- Estructura del componente activo del 
ACORGA CLX50. 
FIG. 3.- Structure of the active component of 
ACORGA CLX50. 
En cualquier caso, hoy en día, y con respecto 
a la elección del agente de extracción, existe en 
el mercado una amplia variedad de agentes de 
extracción para el cobre que prácticamente abarcan 
todas las posibilidades en cuanto al tratamiento de 
disoluciones acuosas y condiciones operativas, 
mostrándose en la tabla III algunos de estos reacti­vos 
comerciales (5-9). No hay que olvidar que la 
TABLA IIL- Agentes de extracción basados en hidroxioximas 
TABLE IIL- Hydroxyoximes based reagents 
Tipo 
Cetoxima 
Aldoxima 
Mezclas 
Nombre 
comercial^*) 
LIX 84 
LIX 84-IC 
LIX 84-1 
LIX 84-R 
MOC-45 
LIX 860 
LIX 860N-IC 
LIX 860N-I 
LIX 860-1 
LIX 622 
LIX 6022 
LIX 622N 
LIX 625N 
MOC-35TD 
MOC-55TD 
ACORGA P50 
ACORGA P5100 
ACORGA P5200 
ACORGA PT5050 
ACORGA M5615 
ACORGA M5397 
ACORGA M5640 
LIX 984 
LIX 984N 
LIX 984N-C 
LIX 973N 
MOC-80TD 
MOC-100TD 
Fabricante 
Henkel 
Henkel 
Henkel 
Henkel 
Allco 
Henkel 
Henkel 
Henkel 
Henkel 
Henkel 
Henkel 
Henkel 
Henkel 
Allco 
Allco 
Acorga 
Acorga 
Acorga 
Acorga 
Acorga 
Acorga 
Acorga 
Henkel 
Henkel 
Henkel 
Henkel 
Allco 
Allco 
Componentes y/o 
modificador 
tridecanol 
tridecanol 
tridecanol 
tridecanol 
tridecanol 
tridecanol 
nonilfenol 
nonilfenol 
tridecanol 
alcohol desconocido 
alcohol desconocido 
éster 
LIX 860+LIX 84 
LIX 860N+LIX 84N 
LIX 860N-IC+LIX 84-IC 
LIX 860+LIX 84 
MOC-35TD+MOC-45 
MOC-55TD+MOC-45 
Se suministran en un diluyeme tipo queroseno. 
502 
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elección no resulta tan fácil como parece y debe ser 
la consecuencia de un extenso trabajo de investiga­ción, 
empleando en último término disoluciones 
acuosas similares a las que se desean tratar en plan­ta. 
Otras consideraciones como la elección del dilu-yente 
de la fase orgánica, diseño de los mezclado­res- 
sedimentadores, etc., no se deben despreciar y 
alguna de las mismas se discuten a continuación. 
4. DILUYENTE DE LA FASE ORGÁNICA 
Estos agentes de extracción, como se suministran, 
vienen diluidos en un diluyente alifático (como el 
Escaid 100), pero en la mayoría de los casos se 
hace necesario adecuar la concentración del agente 
de extracción a las condiciones de operación de 
cada caso particular. En la operación de extracción 
con disolventes aplicada al cobre, se emplea un 
diluyente alifático como diluyente de la fase orgáni­ca, 
y como en el caso de los agentes de extracción 
existen en el mercado amplias posibilidades de 
elección. Esta debe estar regida por los mismos 
conceptos y necesidades que se han considerado en 
el caso del agente de extracción. 
5. DISEÑO DEL MEZCLADOR-SEDIMENTADOR 
En este caso, el equipo utilizado más ampliamente 
es el de perfil bajo. En el mezclador primario, la 
agitación se realiza mediante un sistema de bom­beo, 
mientras que en los mezcladores secundarios 
la agitación es mediante una hélice axial especial­mente 
diseñada para mantener la dispersión. Los 
sedimentadores presentan una relación largo/ancho 
próxima a 1. 
Algunas de las ventajas obtenidas con este diseño 
son: menor inversión de capital, mejor eficiencia en 
el mezclado, menor arrastre de una fase en otra, etc. 
6. FORMACIÓN DE LODOS 
Uno de los mayores problemas que presenta la 
práctica de la extracción con disolventes en el caso 
del cobre, y en general en el resto de los metales, es 
la formación de lodos (10). Estos lodos responden a 
una emulsión sólida estable que se sitúa en la inter-fase 
orgánico-acuosa del sedimentador y que tiende 
a aumentar en volumen según avanza la operación. 
La formación, tipo y composición de estos lodos es 
consecuencia de varios efectos como la composi­ción 
de la disolución de lixiviación, en especial la 
presencia de sílice coloidal y la presencia de com­ponentes 
orgánicos en el material sólido de partida. 
El empleo de los modificadores en la fase orgá­nica 
también puede favorecer la formación de estos 
lodos. 
Es muy conveniente eliminar estos materiales 
sólidos y en muchos casos se hace necesario su tra­tamiento 
para recuperar la fase orgánica que inevi­tablemente 
se arrastra con estos. Con este fin se 
suelen emplear centrífugas, aunque otros métodos 
de tratamiento en los que los lodos se agitan con un 
exceso de fase orgánica parecen ser más fáciles de 
manipular, más efectivos y menos costosos (11). 
7. TRATAMIENTO CON ARCILLAS 
Después de tiempos de operación prolongados las 
fases orgánicas pierden efectividad, resultando en 
cinéticas de transferencia de cobre más lentas, peor 
selectividad cobre-hierro, etc.; en casos extremos se 
hace necesario reponer totalmente esta fase. En 
algunos casos, esta reposición se puede alargar en 
el tiempo o minimizar si la fase orgánica degradada 
se pone en contacto con bentonitas acidas (12). Este 
tipo de tratamiento es operativo en algunas plantas, 
habiéndose diseñado incluso un método semiauto-mático 
en la planta Magma Copper's San Manuel 
(EE.UU.) (13). 
8. ELECTRÓLISIS 
Una planta moderna de electrólisis que esté acopla­da 
a una planta de extracción con disolventes de 
cobre debe producir cátodos de este metal a 240- 
280 A/m2 y partiendo de un electrólito que conten­ga 
32-37 g/L Cu y 160-180 g/L H2S04. La retirada 
de los cátodos de las celdas se puede llevar a cabo 
bien manual o automáticamente. 
El electrólito se trata en una columna de flota­ción 
y se filtra para eliminar la eventual presencia 
de elementos orgánicos y/o sólidos. La formación 
de nieblas acidas se evita empleando supresores 
químicos, mecánicos o una mezcla de ambos. 
Como se ha demostrado en la planta Lince 
(Chile), una planta moderna puede producir cobre 
de grado A incluso tratando disoluciones de lixivia­ción 
que contienen 50 g/L Cl". 
9. OPERACIÓN EN MEDIO AMONIACAL 
En la planta Escondida (Chile), se están tratando 
actualmente concentrados de calcocita con amonia­co; 
con este proceso se transforma la calcocita en 
covelita mientras que el azufre no se lixivia; de esta 
forma se evitan los problemas relativos a la recupe­ración 
de amoniaco a partir del sulfato amónico tal 
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F.J. Alguacil/La recuperación de cobre mediante lixiviación-extracción ... 
y como resulta del proceso Arbiter. Esta planta de 
Escondida representa un paso adelante si se consi­dera 
la novedad de la etapa de lixiviación y el tama­ño 
de la planta (cerca de 80.000 t/año de cobre en 
forma de cátodo). 
De toda la serie de agentes de extracción capa­ces 
de extraer al cobre, sólo dos tipos han encontra­do 
utilidad en la extracción de cobre en medio amo­niacal, 
las cetoximas, como el LIX 84 y las 
B-dicetonas como el LIX 54-100. Algunas de las 
propiedades más significativas de estos reactivos 
comerciales se muestran en la tabla IV. 
Las B-dicetonas representan los agentes de 
extracción con mejores características para su uso 
práctico, sobre todo por que no coextraen amonia­co, 
presentan una relativamente alta carga de cobre 
y la reextracción no es difícil de llevar a cabo. 
Posiblemente, las cetoximas y las aldoximas 
podrán tener una mayor utilidad futura en la extrac­ción 
de cobre en medio amoniacal si se aplica la ope­ración 
de extracción con disolventes con etapa de 
reciclado interno de amoniaco (14). Un esquema de 
esta novedosa operación se muestra en la figura 4. 
En la primera etapa de lavado (Ll) se trata la 
fase orgánica, cargada con cobre, de salida de la 
etapa de extracción. En esta etapa de lavado no se 
controla el pH, eliminándose la mayor parte del 
amoniaco por transferencia del mismo a la fase 
acuosa. En esta etapa no se consume ácido ya que 
no tiene lugar ninguna neutralización. 
La etapa Ll está conectada con la etapa de lava­do 
(L2) de la disolución orgánica de salida de reex­tracción, 
de forma que la fase acuosa de salida de 
Ll se pone en contacto con la fase orgánica de sali­da 
de reextracción (R2). En esta etapa, la fase orgá­nica 
reextraída extrae el amoniaco/amonio presente 
en la disolución acuosa que viene de Ll y se vuelve 
a transferir la mayor parte de este en la nueva etapa 
TABLA IV.- Propiedades generales de las cetoximas 
y las 8-dicetonas como agentes de extracción 
del cobre en medio amoniacal 
TABLE IV.- General properties of ketoximes 
and fi-diketones as extractants for copper from 
ammonia solutions 
Propiedad 
Extracción 
Reextracción 
Viscosidad 
Carga de amoniaco 
Selectividad 
Cinética 
Estabilidad 
Separación de fases 
Solubilidad 
del complejo 
Cetoximas 
(LIX 84) 
Moderada 
Excelente 
Baja 
Muy baja 
Muy buena 
Rápida 
Buena 
Muy buena 
Muy alta 
(3-dicetonas 
(LIX 54-100) 
Alta 
Buena 
Moderada 
Baja 
Muy buena 
Rápida 
Buena 
Buena 
Muy alta 
de extracción, por el cobre y pasando la fase amo­niacal 
al refinado. Esta configuración específica se 
conoce como reciclado interno de amoniaco. 
La última etapa de lavado L3 sí se realiza a pH 
controlado, en ella se elimina el posible amoniaco 
residual, que no se haya eliminado en la etapa Ll, 
por la adición de ácido. Las mejores condiciones 
operativas se obtienen cuando el pH en el mezcla­dor 
está comprendido entre 4-6. 
Si se emplea esta configuración y se utiliza LIX 
84-R como agente de extracción del cobre en medio 
amoniacal, se puede reducir el consumo de ácido, 
en la etapa de lavado, en el orden del 85-90 % si se 
compara con una configuración convencional. 
ORGÁNICA CARGADA 
r - • 
El 
• 
«-- 
T 1 
ACUOSA 
ENTRADA 
b 
w 
E 2 
«- 
REFINADC í 
fe 
W 
E3 
D 
4 _ 
^ 
L 2 
4 
R2 
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W 
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E L ECTRÓLI 
AGOTADC 
TO EL 
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Rl 
I 
4- 
1 
ECTRÓL] 
AVANCE 
[TO 
EFLUENTE 
I 
L 3 
• 
4 
i 
i 
+ + 
L l 
i 
i 
-• FASES ORGÁNICAS 
-• FASES ACUOSAS 
FIG. 4.- Esquema de una operación de extracción con disolventes con reciclado interno de amoniaco. 
Fie 4.- General flow sheet ofa solvent extraction operation with internal ammonia recycling. 
504 
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Las posibilidades de empleo de oximas en la 
extracción de cobre de medio amoniacal se amplían 
utilizando esta configuración; algunas isotermas de 
extracción de este metal en medio sulfato amóni­co/ 
amoniacal mediante oximas comerciales se 
muestran en la figura 5 (15). No existe una diferen­cia 
apreciable en la carga máxima de cobre, en la 
fase orgánica, con el diferente tipo de oxima emple­ada, 
aunque se puede establecer un cierto orden en 
la forma ACORGA PT5050 (aldoxima) > MOC- 
80TD (mezcla de cetoxima y aldoxima) > LIX 84 
(cetoxima) parecido al encontrado en la extracción 
de cobre en medio ácido. 
10. LA PRODUCCIÓN ACTUAL DE COBRE 
MEDIANTE EXTRACCIÓN CON 
DISOLVENTES 
En la actualidad existen más de 40 plantas en el 
mundo que emplean la extracción con disolventes 
para producir cobre a partir de recursos primarios, 
aumentando el número de estas en las que el cobre 
se recupera a partir de recursos secundarios. Como 
ejemplo de este aumento, la tabla V muestra las 
nuevas plantas construidas o en proyecto en Chile 
hasta el año 2000 (16 y 17). Las modernas plantas 
O) 
O 
en 
O 
^=& 
0 
ACORGA PT5050 
M 0 C - 8 0 TD 
LIX 84 
0 1 
Cu g/L, 
FIG. 5.- Isotermas de equilibrio de extracción de 
cobre en medio amoniacal mediante oximas (5% 
v/v en iberfluid). F. acuosa: 3 g/L Cu, 50 g/L 
(NH4)2S04, pH 9,0. Temperatura: 20°C. Tiempo de 
contacto: 10 min. 
FIG. 5.~ Copper loading equilibrium isotherms from 
ammoniacal media using oximes (5 % v/v in 
Iberfluid). Aqueous phase: 3 g/L Cu, 50 g/L 
(NH4)2S04, pH 9,0. Temperature: 20 °C. Contact 
time: 10 min. 
TABLA V.- Plantas que emplean circuitos de lixivia­ción- 
extracción con disolventes-electrólisis para 
recuperar cobre en reciente construcción o en pro­yecto 
(Chile) . 
TABLE V- Plants using leaching-solvent extraction-electrowinning 
circuits for copper recovery in 
recent production or commissioned (Chile) 
Planta 
Michilla 
Chuquicamata 
Salvador 
Quebrada Blanca 
Escondida 
Cerro Colorado 
Iván-Zar 
Punta del Cobre 
Tuina 
Salvador 
Collahuasi 
Zaldívar 
Caleta del Cobre 
Leonor 
Cerro Colorado 
Radomiro Tomic 
Mantos Blancos 
Manto Verde 
Chuquicamata 
Quebrada Teniente 
Punta del Cobre 
Venado Sur 
Enami 
Doña Ada 
Chuquicamata 
Salvador 
El Abra 
Andacollo 
Chimborazo 
Escondida 
Mantos Blancos 
Inversión 
ion 
67 
32 
34 
360 
260 
290 
32 
15 
sd 
sd 
300 
600 
sd 
sd 
sd 
472 
68 
178 
sd 
sd 
sd 
sd 
sd 
sd 
sd 
sd 
300 
sd 
sd 
sd 
sd 
Capacidad 
(t/año) 
22.500 
12.500 
12.500 
75.000 
80.000 
40.000 
10.000 
6.000 
10.000 
12.500 
47.500 
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12.000 
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15.000 
15.000 
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40.000 
10.000 
6.000 
10.000 
10.000 
10.000 
36.000 
15.000 
225.000 
17.000 
50.000 
80.000 
33.000 
Año 
1994 
1994 
1994 
1994 
1994 
1994 
1994 
1994 
1994 
1994 
1995 
1995 
1995 
1995 
1995 
1995 
1996 
1996 
1996 
1996 
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1996 
1996 
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1996 
1997 
1997 
1997 
1998 
1998 
1999 
tienden a poseer un diseño de dos etapas de extrac­ción 
y una de reextracción, o dos de extracción y 
dos de reextracción; en algunos casos puede ser 
conveniente la inclusión de una etapa de lavado 
entre las de extracción y reextracción (18). 
El tamaño de las plantas de extracción es muy 
variable, desde las consideradas pequeñas que tra­tan 
0,25 m3/h, hasta los grandes módulos con trata­miento 
de cerca de 1.440 m3/h. El número de cir­cuitos 
de extracción-reextracción también es 
variable, desde sólo un circuito hasta la planta de 
Phelps Dodge (EE.UU.) donde se tratan cerca de 
10.000 m3/h de disoluciones de lixiviación, que 
provienen de operaciones en montón, en cuatro 
plantas de extracción con disolventes que alimentan 
Rev. Metal Madrid, 34 (6), 1998 505 
(c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas 
Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc) 
http://revistademetalurgia.revistas.csic.es
FJ. Alguacil /La recuperación de cobre mediante lixiviación-extracción ... 
una sola planta de electrólisis que es capaz de pro­ducir 
170.000 t/año de cobre como cátodo. 
Actualmente, la producción de cobre mediante 
la secuencia lixiviación-extracción con disolventes-electrólisis 
está creciendo de forma paulatina, pero 
continuada. En la figura 6 se muestran datos sobre 
esta producción comparada con la total y su proyec­ción 
hasta el año 2000 (19). A comienzos del siglo 
XXI la producción de cobre mediante esta secuen­cia 
operacional será de cerca del 21%. 
1 x 1061 
-i oso i s&o sooo 
/.fí o s 
L,:::l Total CZÜI ED -f- EO 
FIG. 6.- Producción mundial de cobre refinado. 
FIG. 6.- Worldwide production ofrefined copper. 
REFERENCIAS 
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Wilkomirsky, M. Sánchez y C. Hecker (Eds.), 
Universidad de Concepción, Chile, 1994. 
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Congress, Vol. 4. H. Hoberg y H. von Blottnitz (Eds.), 
GDMB, Clausthal-Zellerfeld (Alemania) 1997. 
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Rydberg, C. Musikas y G.R. Choppin (Eds.). Marcel 
Dekker, Nueva York (EE.UU.), 1992. 
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Gilbert (EE.UU.), 1993-1996. 
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Hydrometallurgy. CRC Press. Boca Ratón (EE.UU.), 
1993. 
(10) RITCEY, G.M. Principies and Practices of Solvent 
Extraction. J. Rydberg, C. Musikas y G.R. Choppin 
(Eds.). Marcel Dekker, Nueva York (EE.UU.), 1992. 
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Reagents for Better Metallurgy. P.S. Mulukutla (Ed.), 
SME, Alburquerque (EE.UU.), 1994. 
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Hydrometallurgy: Research, Development and Plant 
Practice. K. Osseo-Asare y J.D. Miller (Eds.), TMS. 
Warrendale (EE.UU.), 1983. 
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(EE.UU.), diciembre 1991. 
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Metalurgista. Universidad de Santiago. Santiago (Chile), 
noviembre 1994. 
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III. I. Wilkomirsky, M. Sánchez y C. Hecker (Eds.). 
Universidad de Concepción, Chile, 1994. 
(19) AMORES, M., COEDO, A.G. y ALGUACIL, F J . 
Hydrometallurgy, 48, 1998: 239-249. 
506 
(c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas 
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Lixiviacion de cobre

  • 1. REVISIÓN La recuperación de cobre mediante lixiviación-extracción con disolventes-electrólisis: hacia el siglo XXI(#) FJ. Alguacir ' Resumen La obtención de cobre de recursos primarios mediante extracción con disolventes se ha venido desa­rrollando de forma continua durante los últimos 25-30 años, lo que ha supuesto un esfuerzo continua­do, tanto de investigación como de puesta en práctica de los resultados obtenidos de esta investiga­ción básica, y siendo uno de los mayores éxitos en el desarrollo de la industria de un metal. El éxito de esta operación no hubiera sido posible sin que a su vez las dos operaciones que la acompañan (lixiviación y electrólisis), con sus propias innovaciones, permitiesen su perfecto acoplamiento en la secuencia operacional. La recuperación de cobre mediante estos procesos hidrometalúrgicos está fir­memente establecida y el hecho de su importancia es el número creciente de plantas construidas o que se van a construir hasta el comienzo del siglo XXL En el presente trabajo se presentan datos sobre la aplicación de esta secuencia de operaciones en la recuperación de un metal: el cobre. Palabras clave: Cobre. Lixiviación. Extracción con disolventes. Electrólisis. Recuperación. The recovery of copper by leaching-solvent extraction-electrowinning: Towards the XXI century Abstract The obtention of copper from primary resources by solvent extraction has been developed continuously over the past 25-30 years, entailing a continuous effort both of research and development and being one of the biggest successes in the industrial development of a given metal. The success of this operation was not possible without the corresponding developments, at the same time, of the two accompanying operations (leaching and electrowinning), which perfectly coupled in the operational sequence. The recovery of copper by means of these hydrometallurgical processes is firmly established and being reflecting in the growing number of operational plants under construction and/or commisioned until the beginning of the XXI century. This work presents data on the succesfully application of the sequence of operations on the recovery of a metal: copper. Keywords: Copper. Leaching. Solvent extraction. Electrowinning. Recovery. 1. INTRODUCCIÓN La aplicación de la extracción con disolventes como técnica para la recuperación y purificación de un metal comienza sobre el año 1840 cuando Peligot emplea el etiléter para extraer el nitrato de uranilo. El Proyecto Manhattan supone la primera utili­zación, a una escala importante, de esta técnica en la obtención de un metal. ( ' Trabajo recibido el día 27 de octubre de 1997 y aceptado en su forma final el 7 de agosto de 1998. (') Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas, CENIM (CSIC). Av. de Gregorio del Amo, 8. 28040- Madrid (España). En el caso del cobre, es en el año 1962 cuando General Mills Chem. identifica una molécula orgá­nica que forma un complejo con el cobre y que es insoluble en un medio acuoso. El resto de la histo­ria es conocida, se desarrolla este tipo de molécula, fundamentalmente oximas, y en 1968 entra en ope­ración la primera planta (Bluebird) que emplea la extracción con disolventes en la obtención de este metal. La reacción que gobierna la formación de este complejo insoluble no es difícil de entender y responde básicamente a la ecuación general: Cu¡; + 2HRorg <=> CuR2 + 2H* [1] Rev. Metal. Madrid, 34 (6), J998 499 (c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc) http://revistademetalurgia.revistas.csic.es
  • 2. F.J. Alguacil/La recuperación de cobre mediante lixiviación-extracción ... En el proceso de extracción, el equilibrio se des­plaza hacia la derecha, mientras que en la etapa de reextracción el cobre pasa a una fase acuosa (que formará el electrólito de avance) por desplazamien­to del equilibrio a la izquierda. Sin embargo, la técnica sigue en desarrollo pre­sentándose en este trabajo algunos de los últimos datos que se conocen sobre la misma. 2. LIXIVIACIÓN CON H2S04 En la actualidad, la antigua práctica del tratamiento "de cualquier manera y con cualquier rendimiento" está evidentemente fuera de toda cuestión, siendo el rendimiento un objetivo fundamental por el que se han desarrollado mejoras que permitan alcanzarlo: construcción de los montones de forma que se mini­mice la formación de canales, aumentar la aireación en los montones si se lixivian sulfuros, etc. En el caso de necesitarse algún tipo de minería, este desarrollo ha alcanzado también a las técnicas explosivas que permiten una mayor aproximación al tamaño de partícula para optimizar la recupera­ción de este metal, las mismas técnicas de molien­da, aglomeración del material y aumento, si es posi­ble, de la actividad bacteriana. En algunas operaciones de lixiviación en monto­nes de materiales oxidados ya es posible alcanzar rendimientos del 80-85 %, pudiendo aumentar este si el material se muele a un tamaño más adecuado, aglomera y activa antes de lixiviarlo. También es posible conseguir recuperaciones del 75-80 % en un tiempo de operación de cerca de 150 días en la lixi­viación de minerales de más alta ley que, como la calcocita, se haya molido, aglomerado y lixiviado adecuadamente en montones. La operación en la planta de Quebrada Blanca (Chile), realizada a elevada altitud, es un ejemplo de lo último en el desarrollo tecnológico de esta operación de lixiviación en montones aplicada al tratamiento de un mineral cuprífero como la calco­cita. Actualmente, la operación de lixiviación con ácido sulfúrico da lugar a disoluciones acuosas que contienen desde menos de 1 g/L a cerca de 35 g/L Cu, valores de pH comprendidos entre 1,1 y 3,0, hasta 50 g/L de cloruros y una serie de impurezas, dependiendo del tipo de material tratado, el agua empleada y la evaporación sufrida. Todas estas disoluciones se pueden tratar mediante extracción con disolventes (1). 3. AGENTES DE EXTRACCIÓN Las mejoras en las propiedades de los agentes de extracción diseñados para la extracción de cobre de disoluciones sulfúricas se resumen en la tabla I. Estas mejoras se deben a varias razones como: a) el desarrollo de nuevas moléculas, por ejemplo el componente activo de los agentes P-l, SME 529 y LIX 860, b) mejora en los procesos de producción de estos agentes, por ejemplo la fabricación del LIX 84; c) posibilitar el cambio en las propiedades de un determinado agente de extracción, por ejemplo las mezclas entre las aldoximas y los modificadores y/o cetoximas. Existen dos clases de agentes de extracción que se pueden considerar como modernos, las cetoxi­mas, en los que el grupo oxima está unido a un grupo metilo, y las aldoximas, donde el grupo oxima se une a un hidrógeno. En la figura 1 se muestran las estructuras gene­rales de ambos compuestos genéricos. La tabla II compara las propiedades de ambos compuestos así como de mezclas de ambos. Las cetoximas son unos agentes de extracción del cobre que operan mejor cuando la disolución de lixiviación está templada y con un valor de pH igual o superior a 1,8. Casi todas presentan una buena transferencia de cobre incluso cuando el cir­cuito emplea una etapa de extracción. TABLA I.- Evolución en las propiedades de los agentes de extracción de cobre TABLE /.- Trenas in extractant properties for copper Propiedad Extracción Selectividad Cu-Fe Cinética Estabilidad Formación lodos Versatilidad 1965 Moderada Suficiente Lenta Excelente Moderada Mala 1970 Moderada Buena Moderada Excelente Buena Regular 1980 Excelente Buena Rápida Buena Moderada Buena Actual A la medida Excelente Rápida Muy buena Buena Excelente 500 (c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc) http://revistademetalurgia.revistas.csic.es
  • 3. R NOH ALDOXIMA FIG. 1.- Estructura general de las oximas empleadas para la recuperación de cobre. FIG. L- General structure of oxime reagents used for copper recovery. Las aldoximas presentan buenas propiedades incluso cuando la operación se realiza a temperatu­ra y/o valores de pH bajos o cuando la concentra­ción de cobre en la disolución a tratar es alta. Sin embargo, sus propiedades se ven afectadas cuando es importante el arrastre de fase acuosa en la disolu­ción orgánica cargada o cuando en el sistema se for­man lodos. Como cabría esperar, las propiedades de las mezclas de aldoximas-cetoximas se sitúan entre las de las dos mencionadas con anterioridad, quedando reflejadas también con la relación de ambos compo­nentes en el medio orgánico. Una serie de plantas utilizan esta característica adecuando la composi­ción de la fase orgánica con el tipo de disolución acuosa a tratar o con las condiciones de operación. Así, la fase orgánica presenta una mayor proporción de cetoxima en el verano para aprovechar la mayor transferencia de cobre, y una menor proporción de estas en invierno para aprovechar que las aldoximas presentan las cinéticas más rápidas. La figura 2 muestra la extracción de cobre mediante LIX 984 en función de la concentración del agente de extracción, el pH de equilibrio de la fa­se acuosa y el medio acuoso (2). El aumento de la 1 0 % v / v - S 0 4 ' 5 % v / v - S 0 2 4 ALIX 984 5%v/v-CI~ OLIX 984 5%v/v-NQ3~ 0,5 1,0 1,5 p H e q u i l i b r io 2,0 FIG. 2.- Extracción de cobre de distintas fases acuo­sas mediante LIX 984 disuelto en queroseno. F. acuosa: 1 g/L Cu. Temperatura: 20 °C. Tiempo de equilibrado: 10 min. FIG. 2.- Copper extraction from various aqueous media by LIX 984 in kerosene. Aqueous phase: 1 g/L Cu. Temperature: 20 °C. Equilibration time: 10 min. TABLA II.- Comparación de las propiedades de los agentes de extracción basados en cetoximas, aldoximas o mezclas de ambos TABLE II.- Comparison of properties for extractants based on ketoximes, aldoximes or ketoximes-aldoximes mixtures Propiedad Extracción Reextracción Selectividad Cu-Fe Cinética Separación fases Estabilidad Formación lodosa*) Cetoxima Moderada Muy buena Excelente Muy buena Rápida Muy buena Lenta Aldoxima Muy buena Buena Excelente Excelente Rápida Muy buena^*) Variable Mezcla | A la medida A la medida Excelente Muy buena Rápida Muy buena Lenta <*) Según el modificador empleado. <**) Dependiente de la disolución de lixiviación a tratar y del modificador empleado en la fase orgánica. Rev. Metal. Madrid, 34 (6), 1998 501 (c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc) http://revistademetalurgia.revistas.csic.es
  • 4. FJ. Alguacil/La recuperación de cobre mediante lixiviación-extracción ... concentración de LIX 984 permite la extracción de cobre a pH más ácidos, mientras que el cambio en el medio acuoso (cloruro, nitrato o sulfato) no parece afectar de manera apreciable a la extracción del metal. Debido a las características del equilibrio mos­trado en la ecuación [1], las hidroxioximas deben de emplearse sólo en la recuperación de cobre de medios no muy concentrados en el metal. Para el tratamiento de disoluciones muy concentradas en cobre, por ejemplo las obtenidas en la lixiviación en medio cloruro de materiales sulfurados, se ha desa­rrollado un tipo de agentes de extracción específi­cos; estos son derivados de la piridina y que como el ACORGA CLX50, se han producido con este fin. El grupo activo de este agente comercial proba­blemente contenga al diisodecil piridin-3,5-dicarbo-xilato, cuya estructura se muestra en la figura 3 (3). Utilizando este agente de extracción se ha desarro­llado el proceso Cuprex para el tratamiento de materiales sulfurados (4). 0 II / O RO 0 II "OR o -w FIG. 3.- Estructura del componente activo del ACORGA CLX50. FIG. 3.- Structure of the active component of ACORGA CLX50. En cualquier caso, hoy en día, y con respecto a la elección del agente de extracción, existe en el mercado una amplia variedad de agentes de extracción para el cobre que prácticamente abarcan todas las posibilidades en cuanto al tratamiento de disoluciones acuosas y condiciones operativas, mostrándose en la tabla III algunos de estos reacti­vos comerciales (5-9). No hay que olvidar que la TABLA IIL- Agentes de extracción basados en hidroxioximas TABLE IIL- Hydroxyoximes based reagents Tipo Cetoxima Aldoxima Mezclas Nombre comercial^*) LIX 84 LIX 84-IC LIX 84-1 LIX 84-R MOC-45 LIX 860 LIX 860N-IC LIX 860N-I LIX 860-1 LIX 622 LIX 6022 LIX 622N LIX 625N MOC-35TD MOC-55TD ACORGA P50 ACORGA P5100 ACORGA P5200 ACORGA PT5050 ACORGA M5615 ACORGA M5397 ACORGA M5640 LIX 984 LIX 984N LIX 984N-C LIX 973N MOC-80TD MOC-100TD Fabricante Henkel Henkel Henkel Henkel Allco Henkel Henkel Henkel Henkel Henkel Henkel Henkel Henkel Allco Allco Acorga Acorga Acorga Acorga Acorga Acorga Acorga Henkel Henkel Henkel Henkel Allco Allco Componentes y/o modificador tridecanol tridecanol tridecanol tridecanol tridecanol tridecanol nonilfenol nonilfenol tridecanol alcohol desconocido alcohol desconocido éster LIX 860+LIX 84 LIX 860N+LIX 84N LIX 860N-IC+LIX 84-IC LIX 860+LIX 84 MOC-35TD+MOC-45 MOC-55TD+MOC-45 Se suministran en un diluyeme tipo queroseno. 502 (c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc) http://revistademetalurgia.revistas.csic.es
  • 5. elección no resulta tan fácil como parece y debe ser la consecuencia de un extenso trabajo de investiga­ción, empleando en último término disoluciones acuosas similares a las que se desean tratar en plan­ta. Otras consideraciones como la elección del dilu-yente de la fase orgánica, diseño de los mezclado­res- sedimentadores, etc., no se deben despreciar y alguna de las mismas se discuten a continuación. 4. DILUYENTE DE LA FASE ORGÁNICA Estos agentes de extracción, como se suministran, vienen diluidos en un diluyente alifático (como el Escaid 100), pero en la mayoría de los casos se hace necesario adecuar la concentración del agente de extracción a las condiciones de operación de cada caso particular. En la operación de extracción con disolventes aplicada al cobre, se emplea un diluyente alifático como diluyente de la fase orgáni­ca, y como en el caso de los agentes de extracción existen en el mercado amplias posibilidades de elección. Esta debe estar regida por los mismos conceptos y necesidades que se han considerado en el caso del agente de extracción. 5. DISEÑO DEL MEZCLADOR-SEDIMENTADOR En este caso, el equipo utilizado más ampliamente es el de perfil bajo. En el mezclador primario, la agitación se realiza mediante un sistema de bom­beo, mientras que en los mezcladores secundarios la agitación es mediante una hélice axial especial­mente diseñada para mantener la dispersión. Los sedimentadores presentan una relación largo/ancho próxima a 1. Algunas de las ventajas obtenidas con este diseño son: menor inversión de capital, mejor eficiencia en el mezclado, menor arrastre de una fase en otra, etc. 6. FORMACIÓN DE LODOS Uno de los mayores problemas que presenta la práctica de la extracción con disolventes en el caso del cobre, y en general en el resto de los metales, es la formación de lodos (10). Estos lodos responden a una emulsión sólida estable que se sitúa en la inter-fase orgánico-acuosa del sedimentador y que tiende a aumentar en volumen según avanza la operación. La formación, tipo y composición de estos lodos es consecuencia de varios efectos como la composi­ción de la disolución de lixiviación, en especial la presencia de sílice coloidal y la presencia de com­ponentes orgánicos en el material sólido de partida. El empleo de los modificadores en la fase orgá­nica también puede favorecer la formación de estos lodos. Es muy conveniente eliminar estos materiales sólidos y en muchos casos se hace necesario su tra­tamiento para recuperar la fase orgánica que inevi­tablemente se arrastra con estos. Con este fin se suelen emplear centrífugas, aunque otros métodos de tratamiento en los que los lodos se agitan con un exceso de fase orgánica parecen ser más fáciles de manipular, más efectivos y menos costosos (11). 7. TRATAMIENTO CON ARCILLAS Después de tiempos de operación prolongados las fases orgánicas pierden efectividad, resultando en cinéticas de transferencia de cobre más lentas, peor selectividad cobre-hierro, etc.; en casos extremos se hace necesario reponer totalmente esta fase. En algunos casos, esta reposición se puede alargar en el tiempo o minimizar si la fase orgánica degradada se pone en contacto con bentonitas acidas (12). Este tipo de tratamiento es operativo en algunas plantas, habiéndose diseñado incluso un método semiauto-mático en la planta Magma Copper's San Manuel (EE.UU.) (13). 8. ELECTRÓLISIS Una planta moderna de electrólisis que esté acopla­da a una planta de extracción con disolventes de cobre debe producir cátodos de este metal a 240- 280 A/m2 y partiendo de un electrólito que conten­ga 32-37 g/L Cu y 160-180 g/L H2S04. La retirada de los cátodos de las celdas se puede llevar a cabo bien manual o automáticamente. El electrólito se trata en una columna de flota­ción y se filtra para eliminar la eventual presencia de elementos orgánicos y/o sólidos. La formación de nieblas acidas se evita empleando supresores químicos, mecánicos o una mezcla de ambos. Como se ha demostrado en la planta Lince (Chile), una planta moderna puede producir cobre de grado A incluso tratando disoluciones de lixivia­ción que contienen 50 g/L Cl". 9. OPERACIÓN EN MEDIO AMONIACAL En la planta Escondida (Chile), se están tratando actualmente concentrados de calcocita con amonia­co; con este proceso se transforma la calcocita en covelita mientras que el azufre no se lixivia; de esta forma se evitan los problemas relativos a la recupe­ración de amoniaco a partir del sulfato amónico tal Rev. Metal. Madrid, 34 (6), 1998 503 (c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc) http://revistademetalurgia.revistas.csic.es
  • 6. F.J. Alguacil/La recuperación de cobre mediante lixiviación-extracción ... y como resulta del proceso Arbiter. Esta planta de Escondida representa un paso adelante si se consi­dera la novedad de la etapa de lixiviación y el tama­ño de la planta (cerca de 80.000 t/año de cobre en forma de cátodo). De toda la serie de agentes de extracción capa­ces de extraer al cobre, sólo dos tipos han encontra­do utilidad en la extracción de cobre en medio amo­niacal, las cetoximas, como el LIX 84 y las B-dicetonas como el LIX 54-100. Algunas de las propiedades más significativas de estos reactivos comerciales se muestran en la tabla IV. Las B-dicetonas representan los agentes de extracción con mejores características para su uso práctico, sobre todo por que no coextraen amonia­co, presentan una relativamente alta carga de cobre y la reextracción no es difícil de llevar a cabo. Posiblemente, las cetoximas y las aldoximas podrán tener una mayor utilidad futura en la extrac­ción de cobre en medio amoniacal si se aplica la ope­ración de extracción con disolventes con etapa de reciclado interno de amoniaco (14). Un esquema de esta novedosa operación se muestra en la figura 4. En la primera etapa de lavado (Ll) se trata la fase orgánica, cargada con cobre, de salida de la etapa de extracción. En esta etapa de lavado no se controla el pH, eliminándose la mayor parte del amoniaco por transferencia del mismo a la fase acuosa. En esta etapa no se consume ácido ya que no tiene lugar ninguna neutralización. La etapa Ll está conectada con la etapa de lava­do (L2) de la disolución orgánica de salida de reex­tracción, de forma que la fase acuosa de salida de Ll se pone en contacto con la fase orgánica de sali­da de reextracción (R2). En esta etapa, la fase orgá­nica reextraída extrae el amoniaco/amonio presente en la disolución acuosa que viene de Ll y se vuelve a transferir la mayor parte de este en la nueva etapa TABLA IV.- Propiedades generales de las cetoximas y las 8-dicetonas como agentes de extracción del cobre en medio amoniacal TABLE IV.- General properties of ketoximes and fi-diketones as extractants for copper from ammonia solutions Propiedad Extracción Reextracción Viscosidad Carga de amoniaco Selectividad Cinética Estabilidad Separación de fases Solubilidad del complejo Cetoximas (LIX 84) Moderada Excelente Baja Muy baja Muy buena Rápida Buena Muy buena Muy alta (3-dicetonas (LIX 54-100) Alta Buena Moderada Baja Muy buena Rápida Buena Buena Muy alta de extracción, por el cobre y pasando la fase amo­niacal al refinado. Esta configuración específica se conoce como reciclado interno de amoniaco. La última etapa de lavado L3 sí se realiza a pH controlado, en ella se elimina el posible amoniaco residual, que no se haya eliminado en la etapa Ll, por la adición de ácido. Las mejores condiciones operativas se obtienen cuando el pH en el mezcla­dor está comprendido entre 4-6. Si se emplea esta configuración y se utiliza LIX 84-R como agente de extracción del cobre en medio amoniacal, se puede reducir el consumo de ácido, en la etapa de lavado, en el orden del 85-90 % si se compara con una configuración convencional. ORGÁNICA CARGADA r - • El • «-- T 1 ACUOSA ENTRADA b w E 2 «- REFINADC í fe W E3 D 4 _ ^ L 2 4 R2 fe W 4 i E L ECTRÓLI AGOTADC TO EL ) Rl I 4- 1 ECTRÓL] AVANCE [TO EFLUENTE I L 3 • 4 i i + + L l i i -• FASES ORGÁNICAS -• FASES ACUOSAS FIG. 4.- Esquema de una operación de extracción con disolventes con reciclado interno de amoniaco. Fie 4.- General flow sheet ofa solvent extraction operation with internal ammonia recycling. 504 (c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc) http://revistademetalurgia.revistas.csic.es
  • 7. Las posibilidades de empleo de oximas en la extracción de cobre de medio amoniacal se amplían utilizando esta configuración; algunas isotermas de extracción de este metal en medio sulfato amóni­co/ amoniacal mediante oximas comerciales se muestran en la figura 5 (15). No existe una diferen­cia apreciable en la carga máxima de cobre, en la fase orgánica, con el diferente tipo de oxima emple­ada, aunque se puede establecer un cierto orden en la forma ACORGA PT5050 (aldoxima) > MOC- 80TD (mezcla de cetoxima y aldoxima) > LIX 84 (cetoxima) parecido al encontrado en la extracción de cobre en medio ácido. 10. LA PRODUCCIÓN ACTUAL DE COBRE MEDIANTE EXTRACCIÓN CON DISOLVENTES En la actualidad existen más de 40 plantas en el mundo que emplean la extracción con disolventes para producir cobre a partir de recursos primarios, aumentando el número de estas en las que el cobre se recupera a partir de recursos secundarios. Como ejemplo de este aumento, la tabla V muestra las nuevas plantas construidas o en proyecto en Chile hasta el año 2000 (16 y 17). Las modernas plantas O) O en O ^=& 0 ACORGA PT5050 M 0 C - 8 0 TD LIX 84 0 1 Cu g/L, FIG. 5.- Isotermas de equilibrio de extracción de cobre en medio amoniacal mediante oximas (5% v/v en iberfluid). F. acuosa: 3 g/L Cu, 50 g/L (NH4)2S04, pH 9,0. Temperatura: 20°C. Tiempo de contacto: 10 min. FIG. 5.~ Copper loading equilibrium isotherms from ammoniacal media using oximes (5 % v/v in Iberfluid). Aqueous phase: 3 g/L Cu, 50 g/L (NH4)2S04, pH 9,0. Temperature: 20 °C. Contact time: 10 min. TABLA V.- Plantas que emplean circuitos de lixivia­ción- extracción con disolventes-electrólisis para recuperar cobre en reciente construcción o en pro­yecto (Chile) . TABLE V- Plants using leaching-solvent extraction-electrowinning circuits for copper recovery in recent production or commissioned (Chile) Planta Michilla Chuquicamata Salvador Quebrada Blanca Escondida Cerro Colorado Iván-Zar Punta del Cobre Tuina Salvador Collahuasi Zaldívar Caleta del Cobre Leonor Cerro Colorado Radomiro Tomic Mantos Blancos Manto Verde Chuquicamata Quebrada Teniente Punta del Cobre Venado Sur Enami Doña Ada Chuquicamata Salvador El Abra Andacollo Chimborazo Escondida Mantos Blancos Inversión ion 67 32 34 360 260 290 32 15 sd sd 300 600 sd sd sd 472 68 178 sd sd sd sd sd sd sd sd 300 sd sd sd sd Capacidad (t/año) 22.500 12.500 12.500 75.000 80.000 40.000 10.000 6.000 10.000 12.500 47.500 120.000 12.000 28.000 15.000 15.000 31.500 42.500 40.000 10.000 6.000 10.000 10.000 10.000 36.000 15.000 225.000 17.000 50.000 80.000 33.000 Año 1994 1994 1994 1994 1994 1994 1994 1994 1994 1994 1995 1995 1995 1995 1995 1995 1996 1996 1996 1996 1996 1996 1996 1996 1996 1997 1997 1997 1998 1998 1999 tienden a poseer un diseño de dos etapas de extrac­ción y una de reextracción, o dos de extracción y dos de reextracción; en algunos casos puede ser conveniente la inclusión de una etapa de lavado entre las de extracción y reextracción (18). El tamaño de las plantas de extracción es muy variable, desde las consideradas pequeñas que tra­tan 0,25 m3/h, hasta los grandes módulos con trata­miento de cerca de 1.440 m3/h. El número de cir­cuitos de extracción-reextracción también es variable, desde sólo un circuito hasta la planta de Phelps Dodge (EE.UU.) donde se tratan cerca de 10.000 m3/h de disoluciones de lixiviación, que provienen de operaciones en montón, en cuatro plantas de extracción con disolventes que alimentan Rev. Metal Madrid, 34 (6), 1998 505 (c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc) http://revistademetalurgia.revistas.csic.es
  • 8. FJ. Alguacil /La recuperación de cobre mediante lixiviación-extracción ... una sola planta de electrólisis que es capaz de pro­ducir 170.000 t/año de cobre como cátodo. Actualmente, la producción de cobre mediante la secuencia lixiviación-extracción con disolventes-electrólisis está creciendo de forma paulatina, pero continuada. En la figura 6 se muestran datos sobre esta producción comparada con la total y su proyec­ción hasta el año 2000 (19). A comienzos del siglo XXI la producción de cobre mediante esta secuen­cia operacional será de cerca del 21%. 1 x 1061 -i oso i s&o sooo /.fí o s L,:::l Total CZÜI ED -f- EO FIG. 6.- Producción mundial de cobre refinado. FIG. 6.- Worldwide production ofrefined copper. REFERENCIAS (1) KORDOSKY, G.A. Chemical Metallurgy, Vol. III, I. Wilkomirsky, M. Sánchez y C. Hecker (Eds.), Universidad de Concepción, Chile, 1994. (2) ALGUACIL, F.J., MAGNE, L., COEDO, A.G. y DORADO, M.T. Proc. of the XX International Mineral Processing Congress, Vol. 4. H. Hoberg y H. von Blottnitz (Eds.), GDMB, Clausthal-Zellerfeld (Alemania) 1997. (3) BOGACKI, M. Solvent Extr. Ion Exchange, 15 (5), 1997: 731-755. (4) DALTON, R.F., PRICE, R., HERMANA, E. y HOFFMAN, B. Min. Eng.,40, 1988:24-31. (5) ALGUACIL, FJ. Rev. Metal Madrid, 23 (3), 1987: 172- 188. (6) Henkel/Mid, Red Line LIX Technical Bulletins, Tucson, (EE.UU.), 1990-1995. (7) Cox, M. Principies and Practices of Solvent Extraction. J. Rydberg, C. Musikas y G.R. Choppin (Eds.). Marcel Dekker, Nueva York (EE.UU.), 1992. (8) Allco Chem. Corp. Moc Extractants Technical Bulletins, Gilbert (EE.UU.), 1993-1996. (9) SZYMANOWSKY, J. Hydroxyoximes and Copper Hydrometallurgy. CRC Press. Boca Ratón (EE.UU.), 1993. (10) RITCEY, G.M. Principies and Practices of Solvent Extraction. J. Rydberg, C. Musikas y G.R. Choppin (Eds.). Marcel Dekker, Nueva York (EE.UU.), 1992. (11) JENKINS, J.G., WHITMAN, B.A., WITT, J.K. y GORT, W.M. Reagents for Better Metallurgy. P.S. Mulukutla (Ed.), SME, Alburquerque (EE.UU.), 1994. (12) MATTISON, P.L., KORDOSKY, G.A. y CHAMPION, W.H. Hydrometallurgy: Research, Development and Plant Practice. K. Osseo-Asare y J.D. Miller (Eds.), TMS. Warrendale (EE.UU.), 1983. (13) JENKINS, J.G. 1991 Arizona Conference of AIME. Tucson (EE.UU.), diciembre 1991. (14) SCHWAB, W. y KEHL, R. Proc. of the XX International Mineral Processing Congress. Vol. 4, H. Hoberg y H. von Blottnitz (Eds.). GDMB (Clausthal-Zellerfeld) Alemania, 1997. (15) ALGUACIL, FJ. Resultados sin publicar. (16) CORTES, R. Proc. Congreso Hidro-Electrometalurgia del Cobre. Viña del Mar (Chile), agosto-septiembre 1994. (17) HURTUBIA, M.A. Tesis de Grado de Ingeniero Civil Metalurgista. Universidad de Santiago. Santiago (Chile), noviembre 1994. (18) AVENDAÑO, C. y DOMIC, E. Chemical Metallurgy, Vol. III. I. Wilkomirsky, M. Sánchez y C. Hecker (Eds.). Universidad de Concepción, Chile, 1994. (19) AMORES, M., COEDO, A.G. y ALGUACIL, F J . Hydrometallurgy, 48, 1998: 239-249. 506 (c) Consejo Superior de Investigaciones Científicas Licencia Creative Commons 3.0 España (by-nc) http://revistademetalurgia.revistas.csic.es