LIXIVIACION DE MALAQUITA CuCO3.Cu (OH)2
CÁTEDR CÁTE DRA A METALURGICOS
CAT CA TEDR DRÁ ÁTIC ICO O
ALUMNAS(OS) • •
: CI CINE NETI TICA CA DE PR PROC OCES ESOS OS : IN ING G. Manue !ue""e"#$ %e&a :
'ERNÁNDE ALIN* +ASM,N PE-A ELME* LOIDA QUINTO GALVE* MILAGROS LONDO-A AVALA* GUSTAVO MAHUA CAPCHA* OSTERLIN CUADROS URANO* DANIEL CHAVE LANASCA* 'RITS CAMACLLANQUI CORAHUA* RONALD CANCHAN TORPOCO* ASHIRA
ORE RIOS* CRISTINA ROMAN MEA* ENO
SEMESTRE
:
/0 HUANCAO12
INTRODUCCIN: El cobre se presenta en la naturaleza en diferentes especies minerales; los óxidos, carbonatos y sulfatos de cobre son fácilmente disueltos por soluciones dilu diluid idas as de ácid ácido o sulfú sulfúric rico; o; los los sulf sulfur uros os de orig origen en secu secund ndar ario io (nov (novel elitita, a, calcocita) también son solubles, las especies minerales como la calcopirita, malauita y crisocola tienen un un ba!o "ndice de solubilidad# $e utiliza el ácido sulfúrico por su ba!o costo y alta disponibilidad por producirse como subproducto en la fundición de concentrados de cobre, también se produce en la fundición de plomo y en las refiner"as electrol"ticas de zinc#
O+ETIVOS:
%onocer las condiciones óptimas de granulometr"a, caudal y relación de sólido&l"uido ue resultan más eficientes para obtener una mayor
recuperación de %u# %onocer la importancia de otros factores ue influyen notoriamente en el
proceso de lixiviación y las propiedades de estos# 'eterminar los factores y rangos de estos en los cuales el porcenta!e de recuperación es más alto#
MARCO TERICO 1. ¿QUÉ ES LA LIXIVIACIÓN? a palabra lixiviación procede del lat"n ixivia* ue significa le!"a# En +oma esta palabra se usaba para describir los !ugos ue destilaban las uvas o las aceitunas antes de ser macacadas# -oy la palabra lixiviación se usa para describir el proceso mediante el cual se lava una sustancia pulverizada con el ob!etivo de extraer de ella las partes ue resulten solubles# Es as", ue en miner"a el término lixiviación se define como un proceso idro&metalúrgico# Esto significa ue, con la ayuda del agua como medio de transporte, se usan u"micos espec"ficos para separar los minerales valiosos (y solubles en dicos l"uidos) de los no valiosos# Este proceso permite traba!ar yacimientos ue suelen ser calificados de ba!a ley (y por tanto de más alto costo de producción por tonelada) siempre ue la operación minera involucre una actividad a gran escala# Es decir, ue la lixiviación es un proceso de recuperación ue ará económico un proyecto conforme se traba!en mayores volúmenes de material#
2. UNA CUESTIÓN PREVIA DE SUMA IMPORTANCIA El proceso de lixiviación reuiere de la preparación adecuada y responsable del área donde se va a realizar la acción de lixiviar#
.ara
ello,
los
traba!os
de
acondicionamiento velan
por
no
generar
impactos negativos al ambiente y al mismo tiempo lograr ue el proceso sea eficiente# Entre los traba!os ue se realizan, cabe mencionar los estudios previos de suelo, agua y aire, ue brindan información valiosa para el dise/o y seguimiento del proceso# as áreas de terreno dedicadas a este proceso son lugares amplios y llanos sobre la ue se coloca una membrana impermeable (conocida como geo membrana) ue aislará el suelo de todo el proceso u"mico ue se e!ecutará arriba# 0demás, en toda el área se acondiciona1 ♣
2n sistema de ca/er"as distribuidas omogéneamente ue se utilizan
para transportar y rociar la sustancia lixiviante sobre el mineral# ♣
2n sistema de tuber"as (sistema de drena!e) especiales ue recogen
las soluciones ue se irán filtrando a través del material apilado durante el proceso# %omplementariamente se construye una poza (cercana a la zona de lixiviación) en la ue se acumulan los l"uidos ue se obtengan de la lixiviación ue luego deben ser tratados para lograr la recuperación final del material fino ue se encuentran atrapados en ellos#
3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO 3.1. LA PREPARACIÓN DEL MATERIAL.
El material extra"do de un yacimiento para su lixiviación inicia su camino de preparación con su fragmentación (cancado y molienda) para obtener dimensiones muco más peue/as de lo ue antes eran grandes pedazos de rocas (el tama/o final puede alcanzar asta un tama/o de 34 micras), con el ob!eto de ue el proceso de separación del mineral valioso sea más eficiente y rápido#
3.2 EL TRANSPORTE DE MATERIAL A LA ZONA DE LIXIVIACIÓN uego del cancado y molienda, el material debe ser llevado y dispuesto adecuadamente sobre el área de lixiviación# .or lo general las operaciones mineras usan para ello voluetes gigantes, aunue en algunos casos se realiza este traba!o mediante fa!as transportadoras #
3.3 FORMANDO PILAS .ara el adecuado proceso, es necesario ue el material molido sea acumulado sobre la membrana impermeable en mont"culos (pilas) de varias toneladas, formando columnas de ellos de manera ordenada#
3.4 BAÑADO O RIEO 2na vez completadas las pilas de acuerdo a la capacidad de la membrana, se aplica en repetidas oportunidades y lentamente, a modo de riego por goteo o aspersores, una solución especial sobre la superficie del material# a solución es la mezcla de u"micos disueltos en agua, los cuales var"an dependiendo del material ue se esté traba!ando y los productos a obtener (oro, cobre, etc#)# a solución l"uida tiene la propiedad de disolver el mineral y de esa manera fluir con el l"uido acia el sistema de drena!e# Estos l"uidos son transportados mediante las tuber"as instaladas acia una poza#
3.! ALMACENA"E # RECUPERACIÓN %omo se di!o l"neas arriba, la sustancia obtenida del proceso de riego es transportada acia pozas construidas y acondicionadas para almacenarlas en tanto se programe su ingreso a la siguiente etapa del proceso (recuperación y concentración)# %abe indicar ue al igual ue se recupera mineral valioso de la sustancia obtenida, se recupera también el agua involucrada en ella, la misma ue se reutiliza en los siguientes procesos de lixiviación, buscando acer un uso más eficiente de este recursos# 'e igual forma, el área donde se realiza la lixiviación, es recuperada luego de unos a/os de uso# 0s" se procede a restituir la vegetación propia de la zona, cuidando y monitoreando su desempe/o#
4. PROCESOS POSTERIORES as soluciones l"uidas (lixiviadas) pasan por otros procesos para ue se separe el l"uido de los minerales valiosos# En principio se busca eliminar las part"culas sólidas ue pudieran aber sido arrastradas y ue no tienen valor# .osteriormente, la solución enriuecida (la ue tiene minerales valiosos) debe pasar por a la etapa de recuperación y concentración, para lo ue se, usa procesos de precipitación, extracción por solventes 5electro obtención ($6&E7) 8, entre otros, dependiendo nuevamente del metal sólido ue se uiera obtener#
!. FACTORES QUE INTERVIENEN EN UNA LIXIVIACIÓN •
%aracter"sticas del mineral (naturaleza, ley, tipo de ganga, etc#
•
9ama/o de part"cula# 2n menor tama/o aumenta la extracción y
•
disminuye el tiempo de contacto entre el mineral y el lixiviante# %oncentración del disolvente o lixiviante# El aumento de concentración del lixiviante incide en la extracción, pero disuelve elementos no favorables a la oxidación del cobre# :eneralmente
•
se usa -$< al =># 9iempo de contacto y temperatura# El tiempo de contacto depende de los factores anteriores, un aumento de la temperatura provoca un aumento en la velocidad de extracción# En idrometalurgia se lixivia a temperatura ambiente#
$. MÉTODOS DE LIXIVIACIÓN os principales métodos de lixiviación son1
$.1. LIXIVIACIÓN IN SITU%
Esta operación ue algunas veces se llama miner"a en solución, se refiere a la lixiviación por percolación de los minerales, mediante circulación del disolvente, sobre y a través del cuerpo del mineral#
?recuentemente se utiliza para obtener sal a partir de los depósitos en la superficie de la tierra, mediante la disolución de la sal en agua, la cual se bombea asta un pozo, batea o canca# $.2. LIXIVIACIÓN DE BOTADERO%
Este método se utiliza para extraer cobre de minerales ue tienen ba!a ley# El material es generalmente un lastre generado en la explotación de minas a ra!o abierto, el cual es vaciado sobre una superficie poco permeable y el solvente acuoso es agregado sobre la superficie del botadero# $e percola a través del leco por gravedad# a solución fuerte ue se obtiene por el fondo del botadero es conducida a la planta de cementación, donde se extrae el cobre y la solución remanente es retornada a la lixiviación# $.3. LIXIVIACIÓN EN PILAS%
Es la técnica de lixiviación de cobre más antigua# $e utiliza en la lixiviación de menas porosas oxidadas, ue son apiladas en una canca previamente preparada# as menas son de mayor diámetro ue los desecos de botaderos# Este método no es aplicable para sulfuros o menas ue ocasionen fuerte consumo de ácido# En la preparación de la canca, el piso debe ser impermeabilizado y contar con una leve pendiente o inclinación, para permitir la recolección de las soluciones ue son irrigadas al leco# El volumen del leco de la pila, tiene un rango amplio según sea la escala de operación# ixiviación en batea o percolación1 Esta técnica consiste en contactar un leco mineral con una solución acuosa ue se inyecta en forma ascendente o descendente, ue percola e inunda la batea o estanue# a geometr"a del leco la establece la batea (rectangular, cil"ndrica), ésta debe contar con un fondo falso filtrante ue permite el drena!e de las soluciones# os minerales a tratar por éste método deben presentar una
granulometr"a intermedia y ciertas caracter"sticas# Este es uno de los métodos más frecuentemente utilizado en la industria minera#
$.4.
LIXIVIACIÓN POR AITACIÓN%
as menas de cobre a tratar por este método, deben presentar una ley alta, debido a ue la mena debe ser molida finamente, lo cual conlleva mayores costos en la conminución y en el consumo de ácido# $us venta!as comparativas con otros métodos son1 • • • •
0lta extracción del cobre soluble# 9iempos de contacto en los estanues cortos (@ a A oras) .roceso continuo# ?acilidad para tratar menas alteradas o generadoras de finos#
•
2no de los mayores esfuerzos ue se reuiere para la pulpa lixiviada es la recuperación de la solución rica y la entrega de un relave con ba!o contenido de cobre en solución# a lixiviación de la pulpa, se realiza en una bater"a de agitadores neumáticos o mecánicos, donde se efectúa el ataue de los sólidos# os agitadores se conectan en serie y el porcenta!e de sólidos en ellos oscila entre un 33 a =4>, por lo general se producen reacciones exotérmicas y de difusión del ácido, oscilando la temperatura entre 34B a =4B %
&. AENTES LIXIVIANTES a selección del agente u"mico extractante depende de su disponibilidad, costo, estabilidad u"mica, selectividad, facilidad de producir, regenerar y recuperar el cobre de la solución acuosa en forma
económica# 'esde el punto de vista u"mico, los agentes utilizados en la lixiviación del cobre se clasifican en1
Ccidos Dnorgánicos1 Ccido sulfúrico, Ccido clor"drico, Ccido n"trico ases1 -idróxido de amonio 0gentes xidantes1 x"geno, Dón férrico, Dón cúprico 0gentes 0comple!antes1 0mon"aco, $ales de amonio, %ianuros, %arbonatos, %loruros
El ácido sulfúrico es el agente más utilizado en la lixiviación del cobre, esto se debe fundamentalmente a razones de calidad u"mica, costos de fabricación y disponibilidad# 2na fuente de producción del ácido sulfúrico es a partir del $, el cual es producido en las fundiciones de cobre, lo ue permite obtener ácido como subproducto a un costo relativamente ba!o# En %ile se produce ácido como subproducto en %aletones, %agres, .aipote, Fentanas y %uuicamata#El consumo de ácido sulfúrico es un "tem de costo altamente significante en el proceso extractivo, especialmente en las plantas de mediana y ba!a ley de capacidad, ya ue por cada Gg de cobre producido se consumen de 8,=&H,4 Gg de ácido, según la mena y el proceso empleado# El consumo de ácido absorbe de un 84 a un <4> del costo de producción unitario#
'. SISTEMAS PARA DISOLUCIÓN DE METALES '.1. LIXIVIACIÓN ACIDA Este sistema comprende la lixiviación con ácido sulfúrico concentrado, con ácido sulfúrico diluido y ox"geno, con ácido clor"drico, n"trico, férrico, tiourea, etc#
'.2. LIXIVIACIÓN ALCALINA
En estos casos la lixiviación es de tipo amoniacal, con idróxido de sodio, con cianuro de sodio, con sulfuro de sodio, etc#
'.3. LIXIVIACION BACTERIANA En estos casos se emplean diferentes especies de bacterias ue son capaces de aumentar la velocidad de disolución de metales de cobre, plomo, zinc, uranio, molibdeno, titanio, etc#, a partir de sus minerales, entre los cuales podemos mencionar las bacterias tiobacillus '.4. LIXIVIACION NEUTRA
El sistema de disolución comprende la lixiviación con tiosulfato de sodio y con cloro gaseoso#
PARTE EXPERIMENTAL I# Euipo y materiales ue se utiliza1
alanza Fasos de precipitado J9ubos de .F% de =4cm .apeles ?iltro Ccido sulfúrico Kineral de cobre en forma de malauita (carbonato de cobre) con formula %u%3#%u (-)8# J otellas de suero con su respectivas mangueras otellas descartables 0lambre
8# .rocedimiento • • • •
• •
• •
• •
9ener = Lg del mineral de malauita %u%3#%u (-)8#
8 Lg pasar por malla 3M
8=4ml&3M
prueba QRI prueba QR8 prueba QR3 prueba QR< prueba QR=
o o o
=44ml&IM
prueba QR@ prueba QRH prueba QRJ
•
%alcular el flu!o por cada prueba mlMmin
•
En los J recipientes ue se va a recibir la solución poner
•
en cada uno de ellos papel filtro# El tercer d"a recoger 84 ml de la solución de cada recipiente, colocar en tubos de prueba o botellas de vidrio y llevar a realizar el respectivo análisis u"mico para
•
determinar la ley de %u de cada prueba# El uinto d"a recoger 84 ml de la solución y realizar el
•
mismo procedimiento# El séptimo y último d"a también realizar el mismo
•
procedimiento para determinar la ley de cada prueba# 0l tener todos los resultados realizar los cálculos pertinentes para allar NNGSconstante de cineticaNNy también determinar la velocidad de reacción#
CÁLCULOS DATOS%
V()*(+,-
Z1
0-)*) $olidoM"uid 4I14I
*-)*) I1IM8
Z2
o ?lu!o
=4
I4
Z3
(mlMmin) 9ama/o
3M
IM
(.ulg) ey de cabeza de la malauita1 8#= > de %u en la malauita ey de %u en cada prueba (g de %uM)1
N*/-,
N*/-,
N5 DIA 3 DIA ! DIA &
1 4#=
2 4#I3
8#J 3#J8
4#@< 8#J
3 4#3J I#8= 3#J8
4 4#4J
! 4#448
$ 4#448
& 4#44I
' 4#44I
4#<= 4#@<
= 4#I8 4#3J
8 4#43J 4#4H
A 4#44= 4#4JA
3 4#4=I 4#4A
C6LCULOS REALIZADOS% D*-7 -8-)*9-:(,% NATURAL UI U8 =4 =44 I4 =44 =4 8=4 I4 8=4 =4 =44 I4 =44 =4 8=4 I4 8=4
N5 1 2 3 4 ! $ & '
CODIFICADO UI U8 I I &I I I &I &I &I I I &I I I &I &I &I
U3 3M
N5
X;
X1
X2
X3 I
X1.X 2 I
X1.X 3 I
1
I
I
I
2 3
I I
&I I
I &I
I I
&I &I
&I I
4 ! $ &
I I I I
&I I &I I
&I I I &I
I &I &I &I
I I &I &I
&I &I I &I
'
I
&I
&I
&I
I
I
83#8H @
A#I @
& 4#=A@
8I#4< <
&3#J<
H#@<
U3 I I I I &I &I &I &I
V 34#=@ 88#< 34#=@ =#I8 3#4< 4#=@ 4#HI8 4#H8
X2.X 3 I
X1.X2.X # 3 I 34#= @ I &I 88#< &I &I 34#= @ &I I =#I8 &I &I 3#4< &I I 4#=@ I I 4#HI 8 I &I 4#I= 8 3#@3@ &<#J
#< 11.$3'= 4.!'X1> ;.2'X2= 1;.!22X3> 1.2X1.X2= 3.'2X1.X3= 1.'1'X2.X3> 2.4X1.X2.X3
R-@0-)(@*% ey de cabeza de la malauita1 8#= > de %u en la malauita ey de %u en cada prueba (g de %uM)1
N5 DIA 3 DIA ! DIA &
1 4#= 8#J 3#J8
2 4#I3 4#@< 8#J
3 4#3J I#8= 3#J8
4 4#4J 4#<= 4#@<
! 4#448= 4#I8 4#3J
$ 4#4488 4#43J 4#4H
& 4#44IA 4#44= 4#4JA
$ 4 4#4IH @ 4#34< 4#=@
& 4 4#4I= 8 4#4< 4#HI8
' 4#44I3 4#4=I 4#4A
.eso total del %u1 .eso de la muestra (g)1 =44 > de %u en la malauita1 8#= 9otal de %u en cada muestra (g)1 I8#=
RECUPERCIÓN +ecuperación
'D0$
S (g de (%uM)M9otal de %u)WI44
N5 4
1 4
2 4
3 = H
< I#4< 88#< =#I8 34#=@ 88#<
3 4
4 4
3#4< 4#@< I4 3#@ 34#=@ =#I8
! 4 4#48 4#A@ 3#4<
RECUPERACIÓN VS TIEMPO N51%
' 4 4#4I4< 4#<4J 4#H8
35 30.56
f(x) = 6.64x - 14.21
30 25
22.4 20 15 10 5 0 2.5
4 3
3.5
<
4
4.5
5
5.5
6
T <
@#@<
Cngulo S
I#<8
Velocidad de reacción(g de Cu/ldia) =
6.5
7
7.5
0.0454
RECUPERACIÓN VS TIEMPO N52% 25 22.4 20
f(x) = 5.34x - 17.1!
15
10
5.12
5
0 2.5
1.04 3
3.5
<
4
4.5
5
5.5
6
T <
=#3<
Cngulo S
I#3A
Velocidad de reacción(g de Cu/ldia) =
6.5
7
0.0136
7.5
RECUPERACIÓN VS TIEMPO N53% 35 30.56
30 f(x) = 6.!!x - 1".!7
25 20 15 10
10
5 0 2.5
3.04 3
3.5
4
4.5
<
5
5.5
6
6.5
T <
@#JJ
Cngulo S
I#<3
Velocidad de reacción(g de Cu/ldia) =
7
7.5
0.0322
RECUPERACIÓN VS TIEMPO N54% 6 5.12
f(x) = 1.12x - 2.4!
5 4
3.6 3 2 1 0.64 0 2.5
3
3.5
<
4
4.5
5
5.5
6
6.5
T <
I#I8
Cngulo S
4#J<
7
7.5
Velocidad de reacción(g de Cu/ldia) =
0.0010
RECUPERACIÓN VS TIEMPO N5!% 3.5 3.04
3 f(x) = 0.76x - 2.44
2.5 2 1.5 1
0."6
0.5 0 2.5
0.02 3 3.5
4
<
4.5
5
5.5
6
6.5
T <
4#H==
Cngulo S
4#@=
Velocidad de reacción(g de Cu/ldia) =
7
7.5
0.0005
RECUPERACIÓN VS TIEMPO N5$% 0.6 0.56
f(x) = 0.14x - 0.3!
0.5 0.4
0.3
0.3 0.2 0.1 0 2.5
0.02 3
3.5
<
4
4.5
5
T <
5.5
6
4#I3=@
6.5
7
7.5
Cngulo S
4#I3
Velocidad de reacción(g de Cu/ldia)#
0.0002
RECUPERACIÓN VS TIEMPO N5&% 0.! 0.71
0.7 0.6
f(x) = 0.17x - 0.62
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 2.5
0.04
0.02 3
3.5
<
4
4.5
5
5.5
6
6.5
T <
4#IH<8
Cngulo S
4#IH
Velocidad de reacción(g de Cu/ldia)#
7
0.0002
RECUPERACIÓN VS TIEMPO N5'%
7.5
0.! 0.7
0.72
f(x) = 0.1!x - 0.51
0.6 0.5 0.41
0.4 0.3 0.2 0.1 0 2.5
0.01 3
3.5
<
4
4.5
5
5.5
6
6.5
T <
4#IHH<
Cngulo S
4#IJ
Velocidad de reacción(g de Cu/ldia)#
7
7.5
0.0002
$$
CONCLUSIONES
a granulometr"a
de P*, !untamente con el caudal de =4mlMmin y
relación de solido l"uido de I1I, pertenecientes a las prueba I y 3 ue son más eficientes ue las demás, puesto ue su recuperación 34#=@ es
la mayor# a intervención del . en la prueba de lixiviación es un factor muy importante para tomar en cuenta para un próximo proceso, porue
regula la precipitación del ?e# a recuperación mas alta es de 34#=@>, lo cual es favorable para pruebas de este tipo# Va ue se encuentra en el rango óptimo para el tiempo ue se tomó#
ANEXOS
