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Lixiviacin. Operaciones preparatorias

1. Fsicas: Trituracin y molienda

2. Qumicas

a. Tostacin oxidante. Ejemplo: minerales sulfurados de cinc

b. Tostacin sulfatante. Ejemplo: minerales sulfurados de cobre

c. Tostacin clorurante. Ejemplo: minerales de plata

d. Tostacin de menas refractarias. Ejemplo: minerales de oro y plata

e. Calcinacin en medio alcalino. Ejemplo: minerales de aluminio

f. Calcinacin reductora. Ejemplo: Lateritas de nquel

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Lixiviacin in situ: yacimiento subterrneo

Lixiviacin in situ: mina antigua explotada

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Lixiviacin esttica en vertedero

Lixiviacin esttica en montones

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Parmetros de funcionamiento de dos operaciones de lixiviacinheap sobreminerales de cobre

Magma Copper Co.San Manuel, AZ,

EE UU

Chino Mines Co.Santa Rita, NM,

EE UU

Composicin del mineral% de Cu soluble

Crisocola0,45

Calcosina0,3

Tamao del mineral

Todo uno 90% - 10 cm 60% - 15 cmDetalles del montnBase Polietileno de alta

densidadSuelo o arcilla

Altura de mdulo, m 3 9No. mximo de mdulos 25rea por montn, m2 12.000 30.000rea total bajo lixiviacin, m2 200.000 400.000Vel. de construccin, t.da-1 27.000 100.000

Detalles de la disolucinFlujo total lixiviante, m3.min-1 60 50

H2SO4 en lixiviante, kg.m-3 15 7Cu en lixiviante, kg.m-3 0,1 1Fe2+ en lixiviante, kg.m-3 0,25Fe3+ en lixiviante, kg.m-3 2,25 1,6H2SO4 en sol. frtil, kg.m

-3 8-10 3-4Cu en sol. frtil, kg.m-3 1,5-2 2-4

Detalles de la lixiviacinCaudal de riego, m3/m2/da 0,4 0,1-0,3Tiempo de lixiviacin, meses 1,3 4Programa de lixiviacin Lixiv. con H2SO4

fuerteMaduracin de 4 das

Lixiv. con H2SO4fuerte

Maduracin de 3 dasLixiviacin con

refinadoConsumo total de H2SO4 1,7 t/t ctodo de Cu

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Lixiviacin en estanques

Reactor agitado de lixiviacin y agitadores de hlice y paleta plana

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Autoclave para la lixiviacin a presin

Reactor Pachuca de lixiviacin

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Comparacin de los distintos mtodos de lixiviacin aplicados al tratamiento delas distintas materias primas del cobre

Mtodo de

lixiviacin

Montones

Heap

Montones

Dump

In situ Estanques Agitacin

Mineralizacin Sulfurossecundarios

Esencialmentecalcopirita

Todos Mineralesoxidados

Mineralesoxidados

% Cu en el

mineral

0,2 - 1 menos de 0,2 ms de 0,5 1 - 2 20 - 40

(concentrados)H2SO4 enlixiviante

(g.L-1)

5 - 15 30 pH2 50 50 - 100

Cu endisolucin frtil

(g.L-1)

1 - 5 0,2 5 20 - 40 30 - 50

Tiempo delixiviacin

Desde variosmeses a

varios aos

Hasta dcadas Hastadcadas

5 - 10 das 2 - 5 horas

Tamaorepresentativode la operacin

Mdulos de 3a 9 m, 105-106

m2 desuperficietotal de

lixiviacin

105-106 m2

Montones dehasta 100 m

200 m3 delixiviante por

hora

6 - 12estanques

500 t deconcentrado

por da

Cu lixiviado(t.da-1)

10 - 200 20 20 50 100-200

Produccinmundial de Cu

a travs del

mtodo(t/ao)

0,7.106 0,05.106 0,05.106 0,05.106 0,2.106

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Bauxitas: Gibbsita [Al(OH)3], Diaspora [AlO(OH)], Bohmita [AlO(OH)]

( )

( )

( )

2 23

2 2

2 2 3

2

2

Al OH NaOH NaAlO H O

AlO OH NaOH NaAlO H O

NaAlO H O Al OH NaOH

+ +

+ +

+ +

Proceso Bayer para la obtencin de almina

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Mecanismo electroqumico de lixiviacin de sulfuros

Caractersticas

1. El slido es un semiconductor

2. Se produce una transferencia electrnica entre el slido y las especies qumicas endisolucin

3. La disolucin del slido y la transferencia electrnica ocurre en lugares distintos de

aquel4. Las reacciones redox ocurren simultneamente pero con un mecanismo cintico

distinto5. La velocidad de disolucin es una funcin compleja de la concentracin de los

reactantes

6. La cintica de las reacciones est influenciada por la estructura cristalina del slido ypor defectos en su red:

a. Impurezas en solucin slidab. Presencia de distintas fases minerales (pares galvnicos)

c. Distintos iones en disolucin

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Orbitales atmicos y moleculares del ZnS

Esquema de distribucin de bandas en el ZnS

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Niveles energticos en el ZnS puro y contaminado con hierro

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Disolucin de la esfalerita por formacin de un par galvnico con la pirita

Potenciales de reposo de distintos sulfuros a pH 4

Mineral Potencial de reposo

(V)

Pirita +0,66

Marcasita +0,63

Calcopirita +0,56

Esfalerita +0,46

Covelita +0,45

Bornita +0,42

Galena +0,40

Argentita +0,28

Estibnita +0,12

Molibdenita +0,11

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Accin cataltica de iones

2 2

2 2 sup3 2

2 sup

4 22 2 2

CuFeS Ag Ag S Cu FeAg S Fe Ag Fe S

0

+ + +

+ + +

+ + +

+ + +

Condiciones

1. Los iones deben activar al cristal del sulfuro fijndose en la superficie de ste y

liberando iones formadores del slido inicial

2. El catalizador debe formar un par que participe en el mecanismo electroqumico dedisolucin del sulfuro

3. El catalizador debe aumentar la rugosidad de la superficie (reas catdicas) y, por

tanto, la velocidad del proceso

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Potenciales redox de reactivos oxidantes

Procesos de lixiviacin oxidante

Sistema Reaccin catdicaProcesos que utilizan directamente oxgeno

Lixiviacin cianurante de Au y AgLixiviacin de Cu y sus chatarrasLixiviacin in situ de minerales de ULixiviacin a presin de minerales de ULixiviacin a presin de minerales sulfurados

2 22 4 4O H O e OH

+ +

Procesos que utilizan sales frricasLixiviacin con sulfato frrico de minerales de ULixiviacin con cloruro frricoLixiviacin bacteriana

Lixiviacin electrooxidante

3 21Fe e Fe+ ++

Procesos que utilizan directamente la oxidacin andica Normalmente, deposicin de un metal

Procesos que utilizan cloruro cprico 2 1Cu e Cu+ ++ Procesos que utilizan cloro

2 2 2Cl e Cl

+

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Lixiviacin oxidante. Ejemplos de aplicacin industrial

Lixiviacin de minerales de oro y plata

Proceso andico: ( )24 8 4 4Au CN Au CN e

+ +

Proceso catdico: 2 22 4 4O H O e OH

+ +

Proceso global: ( )2 2 24 8 2 4 4Au CN O H O Au CN OH

+ + + +

Lixiviacin de minerales de uranio con ganga bsica

Proceso andico:

( )

2 3 2 3

2 3 2 3 2

422 3 3 2 3 3

1

1

2

UO HCO UO HCO e

UO HCO OH UO CO H O e

UO CO CO UO CO

+ +

+ + +

+

Proceso catdico: 2 22 4 4O H O e OH

+ +

Proceso global: ( )42

2 3 3 2 2 3 32 2 4 2 2UO HCO CO O UO CO OH

+ + + +

Lixiviacin de minerales de uranio con ganga cida

Proceso andico: 22 2 2UO UO e+

+

Proceso catdico: 3 21Fe e Fe+ ++

Proceso global:3 2

2 22 2UO Fe UO Fe2+ + +

+ +

Regeneracin del hierro frrico: 2 2 32 2 4 4 22 2 2 2Fe MnO H SO Mn Fe SO H O+ + +

+ + + + +2 2

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Microorganismos con capacidad biolixiviadora

Microorganismo Morfologa Temperatura

ptima ( C)

Fuente de

energa

Mesfilos

Acidithiobacillus ferrooxidans Cilndrica 25-40 Fe/ SAcidithiobacillus thiooxidans Cilndrica 25-40 SLeptospirillum ferrooxidans Cilndrica

curvada30-40 Fe

Ferroplasma sp. Irregular 35-40 FeTermfilos moderados

Sulfobacillus

thermosulphidoooxidans

Cilndrica (formaesporas)

50 Fe/ S

Acidithiobacillus caldus Cilndrica 45 S

Acidimicrobium ferrooxidans Cilndrica 45-50 Fe / S?Termfilos extremos

Sulfolobus metallicus Redonda irregular 60-70 Fe/ SMetallosphaera sedula Redonda irregular 65-75 Fe/ SAcidianus brierleyi Redonda irregular 70 Fe/ S

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Mecanismos directo e indirecto de biolixiviacin

Mecanismo directo

++++ ++ HSOMOHOMS

bacteria 22

3 24

222

++

++ ++ HSOFeOHOFeSbacteria

222

7 24

2222

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Mecanismo indirecto

++++++

223 22 FeSMFeMS

+++

++++

242232 21615814 SOHFeOHFeFeS

OHFeHOFebacterias

23

22 22

2

12 + ++ +++ )

++ ++

2422 22

3SOHOHOS

bacterias

Mecanismo

del tiosulfato

Mecanismo

del polisulfuro

Fe3+ Fe

3+

Fe2+ Fe

2+

MS MSAf, Lf

Af, At

Af, Lf

(Af, At)

(Af, At)

H+

M + S O2+ 2-

2 3M + S

2+ 2-

n

S8

SO + H42- + SO4

2-

Mecanismos indirectos en la biolixiviacin de sulfuros. Af =A. ferrooxidans; Lf =L. ferrooxidans; At =A. thiooxidans

Mecanismo del tiosulfato (pirita, molibdenita y volframita)

+++

++++ HFeOSOHFeFeS 673622

322

3

2

+++ ++++ HFeSOOHFeOS 108258 224232

32

Mecanismo del polisulfuro (calcopirita, esfalerita, galena, etc.)

( )22

1 22

23++++

++++nFeSHMHFeMS

n

++++++ HFeSFeSH n

28

32 8

1

2

1

+

+++ HSOOHOS 22

3

8

1 24228

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Biolixiviacin. Ventajas y desventajas

Ventajas

1. Ausencia de contaminacin atmosfrica

2. Consumos energticos reducidos

3. Bajo consumo de reactivos

4. Bajos costes de operacin5. Posibilidad de tratamiento de marginales

6. Flexibilidad en cuanto al tamao de las instalaciones

7. Fcil separacin del hierro en forma de jarositas

Desventajas

1. Produccin de disoluciones diluidas

2. Generacin de efluentes cidos

3. Velocidades lentas

Aplicaciones industriales

Minerales sulfurados de cobre

Minerales oxidados de uranio Minerales refractarios de oro y plata

Minerales sulfurados de nquel y cobalto

Desulfuracin de carbones