Universidad Nacional de Moquegua Benefcio de Minerales Ing. Flavio Zapana Ríos
[LIXIVIACIÓN BÁSICA DE COBRE] COBRE] Alumno: Vargas u!re"# Brian arni
$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ Contenido IN-R,*U&&I'N......................................................................................... /0u1 es la $i2iviaci3n4........................................................................... /5 la $i2iviaci3n B!sica4........................................................................ $i2iviaci3n B!sica del &o6re 7 Zinc...........................................................8 9 In;roducc In;roducci3n... i3n......... ............ ............ ............ ............. ............. ............ ............ ....................... .................................8 ................8 < Fundamen;o undamen;o -e3rico...... e3rico............ ............. ............. ............ ............ ............ ............. ...................... .......................= ........= a Mecanismos Mecanismos de *isoluci3n. *isoluci3n....... ............. ............. ............ ................. ............................ .......................> ......> 6 -ermodin!mic ermodin!mica a de la $i2iviaci3n $i2iviaci3n...... ............ ............. ............. ............ ............ ............ ...............? .........? c &in1;ica.. &in1;ica........ ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............ ............. ........................ .............................9@ ............9@ d Recuperaci3n ecuperaci3n del me;al me;al de la soluci3 soluci3n n de li2iviaci3 li2iviaci3n# n# $)...........9 $)...........9< < *esarrol *esarrollo lo +2perimen;al +2perimen;al...... ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............ ...................... ................98 98 a Mineralogía Mineralogía...... ............ ............. ............. ............ ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............ ..............9 ........98 8 6 &omposici3 &omposici3n n 0uímica.... 0uímica.......... ............ ............. ............. ............ ............ ............ ................ ...................9= .........9= c *is;ri6uci *is;ri6uci3n 3n ranulom1;ric ranulom1;rica...... a............ ............ ............. ............. ............ ............ ............ ............. .......9= 9= d rocesami rocesamien;o en;o Mineral Mineral &ompleCo &ompleCo de &o6re...... &o6re............ .................. .....................9> .........9> e rocesami rocesamien;o en;o Mineral Mineral ,2idado ,2idado de Zinc........ Zinc........................ .............................<9 .............<9 8 Resul;ados... esul;ados.......... ............. ............ ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............ ............. ............. ..............< ........<= = a Mineral Mineral &ompleCo &ompleCo de &o6re...... &o6re............ ............ ............ ................... .............................. ....................<= ...<= 6 Mineral Mineral ,2idado ,2idado de Zinc....... Zinc............. ............. ............. ............ ............ ............ ............. ............. ...........< .....
Bi6liograE Bi6liograEía.... ía.......... ............ ............. ............. ............ ............ ............ ............. ............. .................. ......................... .............< <
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ INTRODUCCIÓN ¿Qué es ! Li"i#i!$i%n& $a i"i#i!$i%n# o e2;ra e2;racc cci3 i3n n s3li s3lidoG doGlí líqu quid ido# o# es un proc proceso eso en el que que un disolvente líquido pasa a ;rav1s de un s3lido pulveri"ado para que se produ"ca la disoluci3n de uno o m!s de los componen;es solu6les del s3lido. +n la me;alurgia es un m1;odo para ;ra6aCar los minerales principalmen;e o2idados. *esde un ;iempo a es;a par;e se reali"a la li2i li2ivi viac aci3 i3n n de mine mineral rales es sulE sulEur urado adoss de co6r co6re e media median; n;e e proc proces esos os de li2iviaci3n 6ac;eriana. +n el caso de la li2iviaci3 li2iviaci3n n de los minerales de oro H32idos H32idos el diseo de los pads son de acuerdo a la morEología de la "ona# de acuerdo a es;o es;aremos iniciando los de;alles para la selecci3n del ;ipo de ad# 7a sea pad reu;ili"a6le# e2pandi6le o el caso de li2iviaci3n ;ipo valle Hcaso de ierina. $a li2iv li2ivia iaci ci3n 3n es una una ;1cn ;1cnic ica a ampli ampliame amen; n;e e u;il u;ili" i"ad ada a en me;a me;alu lurg rgia ia e2;r e2;rac ac;i ;iva va que que conv convie ier; r;e e los los me;al me;ales es en sale saless solu solu6l 6les es en medio medioss acuo acuosos sos.. +n comp compar arac aci3 i3n n con con las las oper operac acio iones nes piro pirome me;a ;alJ lJrg rgic icas as## la li2iviaci3n es m!s E!cil de reali"ar 7 mucKo menos daina# 7a que no se produce con;aminaci3n gaseosa. )us principales inconvenien;es son su al;a al;a acid acide" e" de ;ra6a ;ra6aCo Co 7 en algu alguno noss casos casos sus sus eL eLue uen; n;es es resi residu dual ales es ;32icos# cos# 7 ;am6 am6i1n su menor efcienc encia caus ausada por las 6aCas ;empera;uras de la operaci3n# que aEec;an dram!;icamen;e las ;asas de reacci3n química.
¿' ! Li"i#i!$i%n B(si$!& +l proceso de li2iviaci3n 6!sica se diEerencia esencialmen;e en el medio en que se reali"a H6!sico# 7a que los reac;ivos que serían u;ili"ados 7a no serían compues;os !cidos sino por el con;rario compues;os 6!sicos. or eCemplo si en una li2iviaci3n !cido u;ili"amos el !cido sulEJrico# para una li2iviaci3n 6!sica u;ili"amos el Kipoclori;o amoniaco.
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ )Not!* A+,os +étodos -ueden se. utii/!dos -!.! su0u.os 1 %"idos de $o,.e2 ! i"i#i!$i%n 3,(si$! o ($id!4 es un -.o$eso +u$5o +(s sen$io 1 +enos $ont!+in!nte 6ue os +étodos -i.o+et!7.8i$os -o. ! .!/%n de 6ue no des-.ende 8!ses $ont!+in!ntes9 :e.o se de,e +onito.e!. ! to"i$id!d de os .esiduos ;6uidos9 En ! -.esente +ono8.!0;! de in#esti8!$i%n -ode+os $ono$e. +u$5o +(s de +étodo de i"i#i!$i%n ,(si$! 35i-o$o.ito < !+onio49
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ Li"i#i!$i%n B(si$! de Co,.e 1 =in$ >4 Int.odu$$i%n +n los Jl;imos aos se Ka pues;o m!s a;enci3n a la e2;racci3n de los minerales o2idados de co6re. $a preponderancia de los car6ona;os en algunos dep3si;os de minerales con Erecuencia conduce a enormes incremen;os en el consumo de !cido. E !+oni!$o es un ,uen .e!$ti#o +u1 see$ti#o -!.! e $o,.e9 :o. ot.o !do e !+oni!$o no .e!$$ion! $on os $!.,on!tos2 o 6ue dis+inu1e e $onsu+o de !8ente i"i#i!nte9 Los +ine.!es o"id!dos 6ue $ontienen ! $o,.e en est!do di#!ente t!es $o+o ! !/u.it! [Cu?3O@43CO?4]2 +!!6uit! [Cu3O@43CO?4]2 teno.it! [CuO] 1 $.iso$o! [CuSiO?9@O] son $o+-et!+ente sou,es en +edio !+oni!$! ! te+-e.!tu.! !+,iente9 E !+oni!$o2 N@?3!$42 8ene.!do ! -!.ti. de os iones !+onio2 N@ 2 0o.+! $o+-eos est!,es $on os iones Cu 1 Cu 2 o 6ue 0!#o.e$e ! #eo$id!d de disou$i%n de os +ine.!es9 :o. se. e !+oni!$o un i"i#i!nte su!#e2 se o,tiene un! sou$ion de !t! -u.e/! 1 du.!nte ! i"i#i!$i%n2 os iones e? -.esentes2 -.e$i-it!n $o+o e3O@4?9
+n los Jl;imos aos se Kan incremen;ado los ;ra6aCos de inves;igaci3n so6re la li2iviaci3n con amoniaco de los minerales o2idados de co6re (Li, 2002; Ekmekyapar, 2003; Bingol, 2005; Konishi, 2006; Liu, 2010; 2012, Ntuli, 2011; u!en"a, 2011#, lo que represen;a un indicio de las
necesidades de la indus;ria. $os 32idos de "inc son una Euen;e impor;an;e de "inc me;!lico despu1s de los sulEuros de "inc. &on la disminuci3n de los minerales sulEurados de "inc que son E!cilmen;e concen;rados por Lo;aci3n# los 32idos ;ales como la illemi;a HZn <)i,8# Kemimorf;a Zn8)i<,?H,O.O<,P# 7 smi;Ksoni;a HZn&, # e;c. se Kan conver;ido en Euen;es in;eresan;es de "inc me;!lico. )e Kan KecKo mucKos es;udios so6re la concen;raci3n de los minerales o2idados de "incQ sin em6argo# el progreso o6;enido Ka sido mu7 po6re. eneralmen;e# los minerales o2idados de "inc se concen;ran por Lo;aci3n o por gravedad# procesos en los que la recuperaci3n del me;al es 6aCa 7 los cos;os de operaci3n al;os. +s;os UNAM &IM V &I&$,: Benefcio de Minerales
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ minerales ;am6i1n se pueden ;ra;ar median;e la li2iviacion !cida. )in em6argo# con la disoluci3n del "inc se disuelven mucKos o;ros me;ales ;ales como Fe# &a# Mg# adem!s de )i,< Hla que puede ;ransEormarse en un gel e impedir la separaci3n solidoliquido# aumen;ando el consumo de !cido 7 Kaciendo compleCo el proceso de purifcaci3n. +n el proceso que se propone# de6ido al pO rela;ivamen;e al;o HpO S D.? a T.> del medio li2ivian;e las impure"as ;ales como Fe <,# )i,<# &a, 7 Mg, no se disuelven. or Jl;imo# la purifcaci3n de la soluci3n o es mu7 simple o se puede reali"ar la reducci3n con granalla o polvo de "inc. -am6i1n se puede emplear la vía pirome;alJrgica# o6;eni1ndose un concen;rado de al;a le7 de "inc median;e ;1cnicas de vola;ili"aci3n a elevada ;empera;ura en Kornos de cu6a o en Kornos ro;a;orios ;ipo ael"# el que luego se some;e a un proceso Kidrome;alJrgico. Aunque# median;e la vía pirome;alJrgica se puede es;a6lecer procesos a par;ir de minerales de 6aCa le7 no es mu7 acep;a6le de6ido a la Euer;e con;aminaci3n 7 al;a inversi3n de capi;al. +2is;en recien;es ;ra6aCos de inves;igaci3n so6re la li2iviacion amoniacal de los 32idos de "inc ($ar%es&ara, 1''; )y"ogan, 2005; *u, 2005; +ang, 200; apas, 200'; -ang, 2010; Li, 2010# . +n ;odos los casos el empleo de amoniaco Ka sido en concen;raciones al;as H = mol$ o se Kan empleado al;as presiones de o2ígeno 7 elevadas ;empera;uras. +l amoniaco Ka a;raído la a;enci3n de mucKos inves;igadores# de6ido a que no reacciona con los car6ona;os. Adem!s la li2iviacion amoniacal presen;a ven;aCas signifca;ivas: $) m!s limpios a causa de su moderada alcalinidad. +n la ac;ualidad el empleo del amoniaco como agen;e li2ivian;e se de6e a que mucKos minerales como Zn,# &u,# Ag se disuelven E!cilmen;e en es;e medio de6ido a su no;oria condici3n de reac;ivo acompleCan;e. +n el país e2is;en grandes reservas de mineral o2idado de "inc ()..ha/ -anue, us.o/)purma.# que con;ienen gangas al;amen;e 6!sicas que no pueden ser ;ra;adas por el ;radicional proceso !cido. :o. ot.o !do os de-%sitos de +ine.!es o"id!dos de $o,.e en ! sie..! su. -.esent!n $!.!$te.;sti$!s +ine.!%8i$!s +u1 -!.ti$u!.es (Lampa-Pucara, Puno)2 os %"idos de $o,.e2 $on
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ t!+!Fos de 8.!no Gnos2 est(n ;nti+!+ente i8!dos ! su0u.os se$und!.ios 3$!$osit!4 1 5!1 -.esen$i! de $o,.e n!ti#o2 o 6ue 5!$e 6ue se! di0;$i su .e$u-e.!$i%n -o. i"i#i!$ion ($id! o -o. Hot!$i%n9 Con e -.esente estudio2 se -.o-one un nue#o -.o$eso de t.!t!+iento -!.! os +ine.!es $o+-eos de $o,.e 1 -!.! os +ine.!es o"id!dos de /in$2 e+-e!ndo e !+oni!$o $o+o !8ente i"i#i!nte -.in$i-! 1 ! 5i-o$o.ito 3$o.o !$uoso4 $o+o o"id!nte en $ondi$iones de -.esi%n 1 te+-e.!tu.! !+,iente9 $a li2iviaci3n en medio 6!sico presen;a ven;aCas signifca;ivas con respec;o a la li2iviaci3n en medio !cido. Adem!s el Kipoclori;o como agen;e o2idan;e es m!s solu6le 7 mucKo m!s eEec;ivo que el o2ígeno en medios acuosos.
Una #ent!! i+-o.t!nte de ! i"i#i!$i%n en +edio ,(si$o empleando el li2ivian;e compleCo cloroamoniaco es la $!-!$id!d de -ode. .e$u-e.!. e +et! disueto -o. ee$t.ode-osi$i%n di.e$t! o -o. -.e$i-it!$i%n $on $o+-uestos de !/u0.e.
4 und!+ento Te%.i$o $a disoluci3n de los minerales o2idados de co6re en medio Kipoclori;oamoniacal se reali"a segJn las reacciones siguien;es:
J!!6uit!* &u NOHac W < NO 8 W S < &uHNO 8W< W &,G < W < O<, 3>4 C.iso$o!* &u)i,.O<, W < NOHac W < NO8W S &uHNO8W< W )i,< W
&u@ W &uHNO8W< W eG S &uHNO
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ S+it5sonit!* Zn&, W < NOHac W < NO8W S ZnHNO8W< W &,G< W < OW 34 @e+i+o.Gt!* Zn8)i<,?H,O.O<, W>NOHac W
+l cloro acuoso# como ion Kipoclori;o H,&l G# descompone el agua produciendo los pro;ones OW: ,&lG W O<, S ,
Me&, W < OW S MeW< W O&,G W OW 34 roduci1ndose el acompleCamien;o inmedia;o del ion li6erado Me W< con el amoniaco NO HacP 7 los iones amonio HNO 8W para dar un compleCo in;ermedio: MeW< W NOHac W NO8W S MeHNOP4 Et!-! III* &on e2ceso de iones amonio 7 amoniaco# fnalmen;e se Eorma el compleCo es;a6le MeHNO 8W<:
MeHNO< W< W NOHac W NO8W S MeHNO8W< W OW 3>>4 $a siguien;e imagen HImg.9 mues;ra una represen;aci3n del mecanismo de la disoluci3n de los minerales o2idados en medio Kipoclori;oamoniaco: *Img.: Mecanismo de la disolución de los minerales oxidados, (MeCO3 ), en un medio lixiian!e "ipoclori!o#amoniaco.
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+
+l ion Kipoclori;o# ,&l G # es un agen;e o2idan;e Euer;e que sirve como generador de iones OW# los que permi;en li6erar al ca;i3n me;!lico MeW
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ ,4 Te.+odin(+i$! de ! Li"i#i!$i%n i) $is!ema %" & p' para '3 & 'O +l acompleCan;e principal es el amoniaco# NO Hac# un reac;ivo de moderada alcalinidad que se degrada a ni;ri;os 7 ni;ra;os Hcompues;os que Eorman par;e de los Eer;ili"an;es. +n el diagrama +KGpO del sis;ema NOGO<, HImg. <# se o6serva que el amoniaco predomina en regiones donde pO X T.=@Q en cam6io el ion NO 8W predomina en la regiones con pO menor. Am6os compues;os sirven de medio acompleCan;e para el ca;i3n me;!lico MeW<. )in em6argo# 6aCo condiciones o2idan;es Euer;es am6os compues;os se degradan a ni;ri;o HN,
+l equili6rio en;re el NOHac 7 el NO8W es;! dado por la ecuaci3n: $og YNOHacPNO8WP S pO T.<> 3>4 ii) $is!ema %" & p' para Cl-'O $a siguien;e imagen presen;a el diagrama +K G pO del sis;ema &lGO<, a <@ [&.
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ &laramen;e se puede apreciar en es;e diagrama que el cloro gaseoso &l
*Img3.: iagrama %"-p' del sis!ema Cl-' O a +C , Cl / 2 g#L
iii)$is!ema %" & p' para Cu-CO3-'3-'O +l Eundamen;o ;ermodin!mico de la li2iviaci3n de los minerales o2idados de co6re en medio cloroamoniaco se presen;a en el diagrama +KGpO del sis;ema &uG&,GNOGO<, HImg.8. +n es;e se presen;an las principales especies o2idadas malaqui;a# &u
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ * Img.0: iagrama %-p' del sis!ema Cu-CO 3-'3-'O a + C, '3(ac) / g#L4 Cu 5 / g#L.
*el diagrama se deduce: +l co6re es solu6le en un es;recKo rango de pO HpO S T.8@ G T.?=. ara disolver a los 32idos se requieren condiciones o2idan;es Hproporcionadas por el ion Kipoclori;o# pues;o que el co6re es elec;roposi;ivo H+[ &u S W @.8. +l amoniaco li2ivia a la ma7oría de los 32idos de co6re. )in em6argo# para disolver el co6re me;!lico se requiere la presencia del compleCo &uHNO 8W< +c. H8P. i)$is!ema %" & p' para 6n-CO3-'3-'O $a disoluci3n de los 32idos de "inc smi;Ksoni;a# Zn&, # 7 el Zn, en medio cloroamoniaco se presen;a en la Img. =. Img.: iagrama %-p' del sis!ema 6n-CO 3-'3-'O a + C, '3(ac) / 0 g#L4 6n5 / 11 g#L.
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+
*el e2amen del diagrama se puede concluir: +l "inc es solu6le cuando el rango de pO se Kalla en;re D.T@ 99.9@. +l amoniaco disuelve ;an;o a los 32idos como al "inc me;!lico. $a disoluci3n de los 32idos se eEec;Ja en condiciones no o2idan;es# es;o de6ido al car!c;er elec;ronega;ivo del "inc H+[Zn S G @.?># por es;a misma ra"3n# el "inc me;!lico es disuel;o por el amoniaco. $4 Cinéti$! ara descri6ir la velocidad de disoluci3n se aplica el modelo de nJcleo sin reaccionar. i) Lixiiación del Co7re $os resul;ados de varios ;ra6aCos e2perimen;ales (Ekmekyapar, 2003, Bingol, 2005 y Liu, 20102012# mues;ran que la velocidad de disoluci3n del co6re aumen;a:
Al incremen;ar las concen;raciones de NO Hac 7 de NO8W. Al disminuir el ;amao de la par;ícula. Al disminuir la relaci3n s3lidolíquido.
+l proceso de li2iviaci3n es con;rolado por la diEusi3n a ;rav1s de la capa residual solida del nJcleo sin reaccionar.
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ $a cin1;ica de la li2iviacion se puede represen;ar por la ecuaci3n (Liu, 2012#: > < ?3> < "4 ? 3> "4 t
*onde: " S Eracci3n de la par;ícula sin reaccionar S cons;an;e aparen;e de velocidad t ;iempo de reacci3n
$os 32idos de co6re li6res son E!ciles de li2iviar# sin em6argo los silica;os de co6re son m!s diEíciles. Así la disoluci3n de la crisocola se reali"a en dos e;apasQ en la primera: &u)i,.O<, W NOHac W NO8W S &uHNO8H,OW W )i,< W O<, 3>4 +n la segunda e;apa# con los pro;ones generados por el Kipoclori;o# se produce la reacci3n: &uHNO8H,OW W OW S &uHNO8 W< W O<, 3>K4 +s;a es la ra"3n por la cual la li2iviacion se reali"a en varias e;apas# requiriendo en cada e;apa el aCus;e de los agen;es o2idan;e 7 acompleCan;e. ii) Lixiiación del 8inc )e incremen;a la efciencia de la li2iviacion median;e.
+l aumen;o de la concen;raci3n del agen;e li2ivian;e NOHac 7 NO8W. $a disminuci3n del ;amao de par;ícula. +l con;rol del pO del medio li2ivian;e.
$a cin1;ica de la li2iviacion indica que la reacci3n química en la nueva superfcie de la par;ícula 7 la diEusi3n a ;rav1s de los poros iner;es de la par;ícula son las e;apas con;rolan;es de la velocidad de li2iviacion. +s;e modelo mi2;o de con;rol de la UNAM &IM V &I&$,: Benefcio de Minerales
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ velocidad es adecuado para e2plicar la relaci3n en;re el ;iempo de reacci3n 7 la Eracci3n de "inc li2iviado. $a cin1;ica del modelo mi2;o se puede escri6ir en la Eorma ($haohua *u, 2005# : 9 < 2 G H9 G 2< W β 9 G H9 G 29P S ] ; 3>4 *onde: β = coeficiente de transferencia de masa x = fracción de la partícula sin reaccionar k = constante aparente de velocidad t = tiempo de reacción
d4 Re$u-e.!$i%n de +et! de ! sou$i%n de i"i#i!$i%n2 :LS $a versa;ilidad del proceso de li2iviaci3n Kipoclori;oamoniacal permi;e recuperar a los me;ales disuel;os en el $) por dos m1;odos.
Uno es la elec;rodeposici3n direc;a# que puede ser implemen;ado por compaías mineras medianas o grandes. +l segundo m1;odo es la precipi;aci3n median;e un compues;o de a"uEre# siendo adap;a6le a las pequeas compaías mineras que no pueden cu6rir los gas;os de ins;alaci3n de una plan;a de +lec;rodeposici3n. i) Puri9cación de PL$ Una purifcaci3n comple;a se reali"a para los $) o6;enidos al li2iviar con amoniaco a los minerales o2idados de "inc. un;o con el "inc# siempre es;! presen;e el cadmio# que ;am6i1n pasa al $) como compleCo amínico &dHNO 8W<.
Impure"as como es;a in;erferen en la elec;rodeposici3n del "inc lo que conduce a una disminuci3n de la efciencia de la corrien;e 7 a un aumen;o en el consumo de energia (4agha%an, 1'''#.
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ $a purifcaci3n se reali"a median;e un proceso de cemen;aci3n con uso de granalla de "inc. $o m!s resal;an;e es que no se in;roducen nuevas impure"as en el $).
$a reacci3n química de la cemen;aci3n so6re la granalla de "inc es: &dHNO8W< W Zn[ S &d[ W ZnHNO8W< 3>M4 $a ;ermodin!mica indica que ;odas es;as reacciones son Eac;i6lesQ por lo ;an;o# se pueden eliminar es;as impure"as del $) amoniacal. $as varia6les en la purifcaci3n median;e la cemen;aci3n con granalla de "inc son: o o o
&oncen;raci3n de granalla de "inc. -iempo de purifcaci3n. pO del $).
+l con;enido de amoniaco no ;iene inLuencia en la purifcaci3n del $). ii) %lec!rodeposición direc!a or operar en un medio 6!sico son mu7 pocos los in;erEeren;es presen;es en el $). No se requiere emplear la e2;racci3n por solven;es# o solo se reali"a una simple purifcaci3n median;e la cemen;aci3n de las impure"as.
+l concep;o de elec;rodeposici3n direc;a es an;iguoQ sin em6argo# en los Jl;imos aos Ka re;omado el in;er1s de6ido a la aparici3n de las celdas +M+# una nueva ;ecnología de elec;rodeposici3n simple# que Kacen posi6le o6;ener c!;odos de al;a le7 a par;ir de $). )e o6;uvo e2perimen;almen;e co6re $M+ grado A a par;ir de la soluci3n de li2iviaci3n con un con;enido de co6re 9 = g$# segJn se repor;a en: ( Es.o7ar; ) aylor, 2002; reasure, 2005#
$a elec;rodeposici3n a par;ir del $) se reali"a segJn la ecuaci3n: UNAM &IM V &I&$,: Benefcio de Minerales
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ MeHNO8W< W < eG S Me@ W 8 NOHac 3>4 ,6;eni1ndose como produc;o me;al ca;3dico de al;a le7. iii)Precipi!ación del me!al de in!ers desde el PL$ $a precipi;aci3n química se eEec;Ja segJn:
MeHNO8W< W )G< S Me) W 8 NOHac 3>4 ,6;eniendo como produc;o un precipi;ado de sulEuro.
?4 Des!..oo E"-e.i+ent! !4 Jine.!o8;! i) Mineral Comple;o de Co7re )e ;iene un mineral compleCo de co6re en el cual se ;ienen 32idos# principalmen;e malaqui;a# a"uri;a# cupri;aQ sulEuro secundario Hcalcosi;a 7 co6re na;ivo. +n la Img. > se presen;a una Eo;ograEía del an!lisis mineral3gico del mineral en la cual se mues;ra el me"clado en;re 32idos de co6re con sulEuros secundarios 7 co6re na;ivo. Asimismo se presen;a la presencia de la ganga de car6ona;os. )e reali"3 un an!lisis del mineral 7 se de;ermin3 que el con;enido de co6re na;ivo es de @.D@ ^. )I+89* oto8.!0;! SEJ9 :!.t;$u! 8.!nde de 8!n8!s 3s4 $on in$usiones de $o,.e n!ti#o 3+!.$os 8.ises42 $!#id!des i"i#i!d!s 3"42 1 nidos de $!.,on!tos de $o,.e 3C42 in$usiones -e6ueF!s de su0u.os se$und!.ios de $o,.e 3+!.$os !/ues49 :!.t;$u! +i"t!* +!8netit!8!n8! 3+!.$o #e.de49
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+
ii) Mineral Oxidado de 6inc +l mineral de "inc empleado las prue6as de li2iviacion es;! cons;i;uido en su ma7or par;e de Kemimorf;a 7 smi;Ksoni;a# presen;ando una ganga con al;o con;enido de car6ona;os.
$a composici3n mineral3gica del mineral o2idado de "inc o6;enida por diEracci3n de ra7os % se presen;a en la -a6la 9 siguien;e.
+l con;enido de minerales de "inc es apro2imadamen;e ?? ^# siendo el con;enido de car6ona;os 9^. Asimismo se o6serva la presencia de minerales de plomo# aunque en can;idades menores.
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ ,4 Co+-osi$i%n Qu;+i$! $a composici3n química del mineral de co6re se presen;a en la -a6la <. )e deduce que el &o6re na;ivo 7 sulEuros secundarios de co6re corresponden a @.DT ^
u?mica del mineral comple;o de Co7re.
$a composici3n química del mineral de "inc se mues;ra en la -a6la .
u?mica del mineral oxidado de 6inc. $4 Dist.i,u$i%n .!nuo+ét.i$! $as prue6as se reali"aron median;e li2iviaci3n en ;anques agi;ados# para lo cual los ma;eriales se cKancaron 7 molieron. $os an!lisis granulom1;ricos de los dos ;ipos de mineral compleCo de co6re se presen;an en la -a6la 8Q se puede concluir que el ;amao represen;a;ivo de par;ícula es;! dado por:
D@ S 9@ micrones
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ +l an!lisis granulom1;rico del mineral o2idado de "inc se mues;ra en la -a6la =. A par;ir de es;a se de;ermina el ;amao represen;a;ivo de par;ícula: D@ S > micrones
$i2iviaci3n en medio 6!sico con li2ivian;e compues;o Kipoclori;oamoniaco. &oncen;raci3n gravim1;rica para recuperar co6re na;ivo. Recuperaci3n del me;al por: G +lec;rodeposici3n direc;a para o6;ener co6re ca;3dico grado A. G recipi;aci3n del co6re como sulEuro
i) Lixiiación +n las prue6as de li2iviaci3n se oper3 con las siguien;es varia6les:
G &oncen;raci3n NO HacP S =.DD g$ G pO S T.< G -iempo de li2iviacione;apa S 9 Kora G Relaci3n solidoliquido S 9= G NJmero de e;apas de li2iviacion S 8 UNAM &IM V &I&$,: Benefcio de Minerales
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ +l amoniaco se gener3 par;ir del sulEa;o de amonio# regulando el pO del medio con Na,O. +l li2ivian;e es;uvo compues;o por iones amonio NO8WP 7 amoniaco NO HacP. )e ;omaron mues;ras cada 8= 7 >@ min 7 se anali"3 los con;enidos de co6re# amoniaco e Kipoclori;o en el $). &on cada mues;ra se midi3 el pO del medio li2ivian;e. +l ;iempo ;o;al de li2iviacion Eue 8 Koras. $a Img. ? mues;ra el equipo empleado para la prue6a de li2iviaci3nQ ;am6i1n se mues;ra el $) o6;enido.
*Img.B: I8>uierda: e>uipo de agi!ación para la lixiiacion del mineral comple;o de co7re4 capacidad / 1+ L4 elocidad / ++ re#min. erec"a: PL$ con!eniendo el co7re disuel!o en Dorma de comple;o
$a -a6la > mues;ra las carac;erís;icas del $) con;eniendo el compleCo amínico de co6re# &uHNO 8W<.
$os resul;ados de la li2iviacion se mues;ran en la Img. D que mues;ra la cin1;ica de la li2iviacion. $a e2;racci3n de co6re llega al =D.9= ^ con un ;iempo ;o;al de 8 Koras.
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ *Img.2: Cin!ica de la ex!racción de co7re a par!ir de mineral comple;o de co7re.
ii) Concen!ración Eraim!rica )e reali"3 una prue6a de concen;raci3n gravim1;rica con el relave de li2iviaci3n para de;erminar la posi6ilidad de recuperar el co6re na;ivo.
$a recuperaci3n de co6re en la concen;raci3n gravim1;rico llego al <8.?= ^ del co6re ;o;al. or consiguien;e# la recuperaci3n ;o;al de co6re es: ^ &u +2;raído S =D.9= W <8.?= S D<.T@ ^ iii) %lec!ro eposición irec!a +l co6re disuel;o en el $) se recupera por + direc;a. $a elec;rodeposici3n se eEec;u3 con las condiciones iniciales siguien;es:
G &uW= g$ G Vol;aCe: <.D V G *ensidad de corrien;e: T.=D Am < G (rea c!;odos: 9.988 m < G Volumen elec;roli;o: 9@= $ G -iempo elec;rodeposici3n: @ K UNAM &IM V &I&$,: Benefcio de Minerales
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ $a cin1;ica de la elec;rodeposici3n se mues;ra en la Img. T. +l con;enido de co6re en el elec;roli;o luego de @ Koras de elec;rodeposici3n es 9.
$a celda de + para la o6;enci3n de los ca;ados de co6re se mues;ra en la Img. 9@. *Img.1+. Celda elec!rol?!ica para la %G direc!a de co7re.
$a Img. 99 mues;ra el co6re o6;enido por elec;rodeposici3n direc;a. +l c!;odo de acero ino2ida6le con el co6re# se puede o6servar la 6uena calidad del co6re elec;rodeposi;ado luego de UNAM &IM V &I&$,: Benefcio de Minerales
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ @ Koras. Asimismo se o6serva el co6re desprendido en Eorma de l!mina.
*Img.11: I8>uierda: cA!odo de acero inoxida7le con co7re deposi!ado direc!amen!e a par!ir de PL$ cloro#amoniacal. erec"a: lamina de co7re desprendida del cA!odo de acero inoxida7le
i) Hecuperación por Precipi!ación $a precipi;aci3n ser reali"3 con una me"cla de precipi;an;es a 6ase de a"uEre. $as condiciones de precipi;aci3n Eueron:
-iempo: 8@ min pO. D.?@ &uHNO8W
$a -a6la ? mues;ra los resul;ados de las prue6as de precipi;aci3n. )e puede o6servar que queda un remanen;e de co6re en la soluci3n 6arren# es;o se de6e a dos mo;ivos.
&on;rolar el con;enido de precipi;an;e en la soluci3n 6arren que regresa al circui;o de li2iviaci3n. *e6ido a la presencia de co6re na;ivo en el mineral es necesaria la presencia del compleCo &uHNO8W< en la soluci3n 6arren# que sale de la precipi;aci3n# para poder li2iviarlo.
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-a6la ?. recipi;aci3n de &o6re *esde )oluci3n Amoniacal $a Img.9< mues;ra dos Eo;ograEías del precipi;ado de co6re luego de la separaci3n solidoliquido 7 despu1s de secado. +l resul;ado es un precipi;ado de color negro con ><.?@ ^ de co6re. *Img.1: o!ogra9as mos!rando el precipi!ado de co7re, Cu / .B+ J. I8>uierda: precipi!ado "umedo. erec"a: precipi!ado seco.
e4 :.o$es!+iento Jine.! O"id!do de =in$ i) Lixiiación *e6ido al car!c;er elec;ronega;ivo del "inc# la li2iviaci3n se reali"a en dos e;apas diEeren;es:
9. ,2idaci3n con Kipoclori;o a pO elevado. +n la primera e;apa li2iviaci3n con Kipoclori;o# 6aCo las condiciones siguien;es iniciales: G &oncen;raci3n ,&l GP: 9@.@@ g$ G pO: [email protected] G -iempo de li2iviaci3ne;apa: 9 Kora G Relaci3n solidoliquido: 9@9 UNAM &IM V &I&$,: Benefcio de Minerales
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ G NJmero de e;apas de li2iviaci3n: 9 <. AcompleCamien;o con amoniaco a pO moderado. +n la segunda e;apa se li2ivia con amoniaco oper!ndose 6aCo las siguien;es condiciones iniciales: G &oncen;raci3n NOHacP: <.>D g$ G pO: T.<= G -iempo de li2iviaci3ne;apa: < Koras G Relaci3n solidoliquido: 9@9 G NJmero de e;apas de li2iviaci3n: > )e ;omaron mues;ras cada 8= 7 >@ min 7 se anali"3 los con;enidos de "inc# amoniaco e Kipoclori;o en el $). &on cada mues;ra se midi3 el pO del medio li2ivian;e. ara la li2iviaci3n del mineral o2idado de "inc se u;ili"a de un recipien;e cilíndrico de D $ de capacidad. $a agi;aci3n se reali"a median;e un sis;ema de ;ransmisi3n por poleas accionado por un mo;or el1c;rico. $a velocidad de agi;aci3n es de 8=@ revmin. +l ;iempo ;o;al de li2iviacion Eue 9 Koras. $as carac;erís;icas de los $) o6;enidos en las dos li2iviaciones con Kipoclori;o 7 con amoniaco se presen;an en la -a6la D. $os $) de cada e;apa se envían a la secci3n de purifcaci3n.
-a6la D. $) de las *os +;apas de $i2iviaci3n +n la Img. 9 se presen;a la cin1;ica de la li2iviaci3n del mineral o2idado de "inc. $a e2;racci3n ;o;al de "inc Eue DT.@ ^ luego de 9 Koras de li2iviaci3n. +n el grafco se aprecia que en las dos Jl;imas e;apas H< Koras cada una la e2;racci3n disminu7e en la segunda Kora. +s;o pro6a6lemen;e se de6a a la Eormaci3n de compleCo del ;ipo ZnHNO 8&l< que precipi;a. or lo ;an;o# el ;iempo de li2iviaci3n de6ería ser Jnicamen;e 99 Koras H9 Kora de li2iviaci3n o2idan;e con Kipoclori;o 7 9@ Koras en seis e;apas es decir 9 K 7 8@ min por e;apa. UNAM &IM V &I&$,: Benefcio de Minerales
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ *Img.13: Cin!ica de la lixiiacion de mineral oxidado de 8inc en medio cloro#amoniacal. %x!racción !o!al de 8inc 2F.+J.
ii) Puri9cación $a purifcaci3n de la soluci3n se reali"3 en un ;anque agi;ado adicionando granalla de "inc. $a granalla de "inc es len;amen;e a;acado por el amoniaco 7 amonio presen;es en el $) que en;ra al ;ra;amien;o de purifcaci3n. )i el ;iempo de purifcaci3n no es largo la disoluci3n del "inc es insignifcan;e.
$as condiciones de la purifcaci3n Eueron: G olvo de "inc adicionado: <#=@ g$ G -iempo de agi;aci3n: 9.@ K G pO de la solucion: D#?@ G Velocidad de agi;aci3n: 8=@ revmin $a -a6la T mues;ra el con;enido de cadmio an;es 7 despu1s de la cemen;aci3n con granalla de "inc.
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+
-a6la T. &oncen;raci3n de &admio +l con;enido fnal de cadmio elec;rodeposici3n direc;a del "inc.
es
acep;a6le
para
la
iii)%lec!rodeposición irec!a )e reali"3 una prue6a de elec;rodeposici3n con las condiciones siguien;es:
G Volumen de la soluci3n: <@ $ G Vol;aCe aplicado: <#D@ V G (rea c!;odos: 9<@#8@ cm < G *ensidad de corrien;e: =T#D@ Am< G ZnW= g$. *Img.10: %lec!rodeposición direc!a de 8inc. Con!enido inicial en el elec!roli!o 6n5 / 1+.B+ g#L, !iempo de elec!rodeposición 30 "oras.
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$a Img.9= mues;ra el produc;o de la elec;rodeposici3n. I"quierda: el c!;odo de acero ino2ida6le con el "inc elec;rodeposi;ado. *erecKa: lamina de "inc desprendida del c!;odo. *Img.1: I8>uierda: cA!odo de acero inoxida7le mos!rando al 8inc elec!rodeposi!ado. erec"a. Lamina de 8inc desprendida del cA!odo
i)Precipi!ación &omo una al;erna;iva a la elec;rodeposici3n se reali"aron prue6as de precipi;aci3n del "inc al es;ado de sulEuro.
$a Img.9> mues;ra el precipi;ado de "inc seco. +l precipi;ado )Zn se o6;iene en la primera e;apa. +n la segunda e;apa se o6;iene un precipi;ado de color amarillo# que indica la presencia de cadmio.
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ *Img.1: o!ograD?as del precipi!ado seco de 8inc. I8>uierda: precipi!ado sulDuro de 8inc. erec"a: precipi!ado sulDuro de cadmio K sulDuro de 8inc.
*uran;e la precipi;aci3n del "inc con;enido en el $)# se recupera un T@ ^ del elemen;o me;!lico. $a precipi;aci3n se reali"a en dos e;apas: 1. recipi;aci3n I: se recupera ma7ormen;e Zn Hapro2. D@
^. . recipi;aci3n II: se recupera Zn H 9@^ 7 casi ;odo el &d.
4 Resut!dos $a li2iviaci3n de minerales compleCos de co6re 7 de minerales o2idados de "inc en un medio 6!sico empleando como agen;e o2idan;e al ion Kipoclori;o# ,&lG Huna Eorma de cloro acuoso# 7 al amoniaco# NO Hac# como agen;e acompleCan;e son via6les como lo Kan demos;rado las prue6as an;eriores. )in em6argo# cada elemen;o requiere una variaci3n de ;ra;amien;o. Asimismo# la composici3n mineral3gica ;iene una Euer;e inLuencia en el esquema de ;ra;amien;o. $a ven;aCa principal de es;e proceso de li2iviaci3n 6!sica con un li2ivian;e o2idan;eGacompleCan;e es su capacidad de adap;arse a pequeas operaciones mineras así como a las grandes. +s;o de6ido a consecuencia del pO del medio li2ivian;e que produce $) de una al;a pure"a# lo que elimina la cos;osa e;apa )%# requiriendo en alguno caso de una simple e;apa de eliminaci3n de impure"as median;e la cemen;aci3n con el mismo elemen;o disuel;o en el $)# no in;roduciendo elemen;os e2;raos en la soluci3n.
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ !4 Jine.! Co+-eo de Co,.e $a Img. 9? mues;ra el esquema de ;ra;amien;o del mineral compleCo de co6re. *e6ido a la presencia de co6re na;ivo con ;amao de par;ícula de 9=@ micrones se eEec;Ja una concen;raci3n gravim1;rica con un concen;rador cen;ríEugo. +l ;ra;amien;o comprende:
G &onminuci3n: cKancado# molienda 7 clasifcaci3n. G $i2iviacion: o2idaci3n 7 acompleCamien;o. G recipi;aci3n+lec;rodeposici3n: precipi;ado de co6re o co6re ca;3dico. G &oncen;raci3n gravim1;rica: co6re na;ivo. *Img.1B: %s>uema del procesamien!o del mineral comple;o de co7re.
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ $os resul;ados de la elec;rodeposici3n direc;a se mues;ran en la -a6la 9@.
-a6la 9@. Resul;ados + *irec;a &u
ara una relaci3n s3lidolíquido: 9=# el elec;roli;o ago;ado que recircula a la li2iviaci3n con;iene amoniaco e Kipoclori;o disuel;osQ por lo ;an;o# el consumo de reac;ivos en el proceso $i2iviacionG+ direc;a se presen;a en la -a6la 99.
-a6la 99. &onsumo Reac;ivos $i2iviaci3n + Mineral &ompleCo de
&o6re $os resul;ados de la precipi;aci3n se mues;ran en la -a6la 9<.
-a6la 9<. Resul;ados recipi;aci3n &o6re
-eniendo una relaci3n s3lidolíquido: 9=# la soluci3n 6arren que recircula a la li2iviaci3n con;iene amoniaco e Kipoclori;o disuel;osQ por lo ;an;o# el consumo de reac;ivos en el proceso $i2iviaci3nG recipi;aci3n se presen;a en la -a6la 9. UNAM &IM V &I&$,: Benefcio de Minerales
!gina <
$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+
-a6la 9. &onsumo Reac;ivos $i2iviacionrecipi;aci3n Mineral
&ompleCo de &o6re +l consumo de amoniaco en las dos opciones es similar. )in em6argo# el consumo de Kipoclori;o es ma7or en la opci3n li2iviaci3nGprecipi;aci3nQ ;am6i1n en es;a opci3n el consumo de precipi;an;e es signifca;ivo. $a opci3n li2iviaci3nGelec;rodeposici3n ;iene menores consumos de reac;ivos# pero el cos;o de implemen;aci3n de la plan;a de + es ma7or. ,4 Jine.! O"id!do de =in$ $a Img. 9D mues;ra el esquema de ;ra;amien;o del mineral o2idado de "inc. +l ;ra;amien;o comprende:
G &onminuci3n: cKancado# molienda G &lasifcaci3n. G $i2iviaci3n I: o2idaci3n G Hrecipi;aci3n I: precipi;ado de "inc G urifcaci3n I: cemen;o de cadmio G +lec;rodeposici3n I: "inc en polvo. G $i2iviaci3n II: acompleCamien;o G Hrecipi;aci3n II: precipi;ado de "inc 7 de &admio. G urifcaci3n II: cemen;o de cadmio G +lec;rodeposici3n II: c!;odos de "inc
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ *Img.12: %s>uema del procesamien!o del mineral oxidado de 8inc.
$os resul;ados de la elec;rodeposici3n direc;a se mues;ran en la -a6la 98 siguien;e:
-a6la 98. Resul;ados + *irec;a Zn ara una relaci3n solidoliquido: 99@# el elec;roli;o ago;ado que recircula a la li2iviaci3n con;iene amoniaco e Kipoclori;o disuel;osQ por lo ;an;o# el consumo de reac;ivos en el proceso $i2iviaci3nG+ direc;a se presen;a en la -a6la 9=.
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+
-a6la 9=. &onsumo Reac;ivos $i2iviaci3n + Mineral ,2idado de Zinc $os resul;ados de la precipi;aci3n se presen;an en la -a6la 9>.
-a6la 9>. Resul;ados recipi;aci3n Zinc -eniendo una relaci3n solidoliquido: 99@# la soluci3n 6arren que recircula a la li2iviaci3n con;iene amoniaco disuel;oQ por lo ;an;o# el consumo de reac;ivos en el proceso $i2iviaci3nGrecipi;aci3n se presen;a en la -a6la 9?.
-a6la 9?. &onsumo Reac;ivos $i2iviaci3nrecipi;aci3n Mineral ,2idado de Zinc Nuevamen;e la opci3n li2iviaci3nGprecipi;aci3n ;iene ma7or consumo de reac;ivos# sin em6argo# el cos;o de ins;alaci3n de la plan;a es menor que la opci3n li2iviaci3nGelec;rodeposici3n.
K4 Con$usiones $as prue6as de li2iviaci3n en medio 6!sico reali"adas con minerales compleCos de co6re H32idosGsulEuros secundariosGco6re na;ivo 7 UNAM &IM V &I&$,: Benefcio de Minerales
!gina =
$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ minerales o2idados de "inc Hsmi;Ksoni;a 7 Kemimorf;a con ganga al;amen;e alcalina Kan demos;rado que se puede e2;raer a los me;ales valiosos. ara los minerales compleCos de co6re de la regi3n &u"coGuno# es;e proceso represen;a una opci3n ;1cnica via6le para poder procesarlos# pues;o que los dep3si;os cupríEeros de es;a "ona presen;an gangas al;amen;e alcalinas. +n la Img. 9T# se mues;ra la dis;ri6uci3n de dep3si;os de co6re a nivel mundial. )e aprecia el ;ipo de dep3si;os en la sierra sur del erJ# donde predominan los dep3si;os en rocas sedimen;arias que poseen minerales compleCos de co6re. *Img.1F:
or o;ro lado# los minerales o2idados de "inc de la regi3n sur del erJ (por e8emplo, la 9ran8a "e !in. )..ha/-anue, :mg 20# es;!n ín;imamen;e me"clados con roca cali"a# siendo por lo ;an;o diEícil la separaci3n de la mena por los m1;odos ;radicionales 7 Kace adem!s la li2iviaci3n !cida cos;osa. )in em6argo la li2iviaci3n en medio 6!sico es una al;erna;iva ;1cnica que permi;e o6;ener un produc;o comercial.
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$I%IVIA&I'N B()I&A *+ &,BR+ *Img.+: Locali8ación del depósi!o de @cc"a (Cu8co).
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