LIXIVIACIÓN DE COVELITA Y CHALCOPIRITA LIXIVIACIÓN DE COVELITA Y ENCHALCOPIRITA MEDIO BÁSICO CON CLORO AMONIO EN MEDIO BÁSICO CON PROYECTO TACAZA CLORO AMONIO PROYECTO TACAZA ING. JUAN MUÑIZ DELGADO Ing. Químico Metalurgista Catedrático Principal de la Facultad de Ingeniería de Procesos
UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL PROYECTO MINERO TACAZA PROYECTO TACAZA Ubicación→ Departamento de Puno (entre Lagunillas y el distrito de Santa Lucía) Lucía)
Altitud → 4300 m.s.n.m, Clima → frígido. •
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El mineral extraído esta conformada por una mineralización polimetálica, con contenidos de Cobre, plata y plomo . El área de la mina cuenta con una diversidad de flora y fauna que merece respeto ambiental. El Proyecto Tacaza pertenece al grupo CIEMSA.
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La presente ponencia describe el proceso de
lixiviación de la covelita y chalcopirita en medio básico con cloro amonio, obteniéndose resultados muy favorables con una cinética de lixiviación rápida cuyas recuperaciones de cobre superan el
95%
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En este proceso se incluye todo el cobre presente en el mineral como son los sulfuros, óxidos y el cobre soluble.
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Se introdujo ésta tecnología para lixiviar minerales frescos procedentes de las canchas de almacenamiento y relaves de la planta concentradora
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DETALLES DE LA INVESTIGACIÓN
Durante las pruebas de investigación se realizaron
procesos hidrometalúrgicos considerando Variables operación, tales como:
Granulometría
Densidad de pulpa
Temperatura
Porcentaje de sólidos
Tiempo de agitación
de
Potencia del solvente
Tiempo de agitación
pH, entre otros 6
CINETICA DE LIXIVIACIÓN La cinética del proceso encontrada para este mineral fue muy rápida y el PLS no requiere etapa de extracción por solventes por la escasa presencia de los iones Fe +2 y Fe+3 por lo tanto solo fue necesaria la etapa de sedimentación, filtración y clarificación.
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Actualmente en la gran minería nacional la hidrometalurgia es muy empleada para tratar minerales oxidados y minerales secundarios de cobre, en este trabajo de investigación se empleo mineral con presencia mayoritaria de covelita y poca proporción de chalcopirita asociadas a rocas carbonatadas procedente del Proyecto Minero Tacaza.
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Proceso actual de la Concentradora Tacaza Actualmente la concentradora procesa por flotación los sulfuros de cobre como la covelita (CuS) y chalcopirita (CuFeS2). ↓bajas recuperaciones de cobre (70%) ↑ altos consumos de reactivos de flotación
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PROBLEMAS DE LA CONCENTRADORA
Mineralogía compleja por presencia de : - Óxidos - Cobre soluble - Carbonato de Calcio Interfieren en la - Arcillas flotación - Manganeso - Cericita
Ocasionando: bajas recuperaciones y concentrado de cobre con alta presencia de insolubles
El proceso presenta varias etapas de flotación y remolienda
Problemas actuales en la concentradora de Tacaza
Elevado consumo de reactivo y energía
Cinética de flotación →lenta Relaves →amenaza al ambiente
El costo de producción por tonelada de concentrado es muy onerosa 10
PARTE EXPERIMENTAL DE LA LIXIVIACIÓN El proceso se inicia desde trituración, molienda, clasificación y finalmente la lixiviación básica en tanque agitado con cloro amonio para oxidar sulfuros y precipitar los interferentes tales como el Fe, Mn, Al, etc. con la finalidad de formar complejos de cobre y obtener una solución rica en cobre para la electroobtención (EW). 11
En este proceso se beneficia todo el cobre presente en el mineral como son los sulfuros, óxidos y el cobre soluble.
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Como resultado de este proceso se garantiza: Incremento en la producción con recuperaciones altas Bajos costos Cinética de lixiviación acelerada y Ambientalmente amigable.
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RELEVANCIA TECNOLÓGICA Y SOCIO ECONÓMICA Las ventajas competitivas logradas a través de tecnologías limpias con la hidrometalurgia del cobre se están dando en nuestro país para minerales marginales de cobre, caso Cerro Verde, Tintaya, Cuajone, Toquepala entre otros.
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RELEVANCIA TECNOLÓGICA Y SOCIO ECONÓMICA Esta tecnología favorece además notables círculos virtuosos al entorno de la metalurgia haciéndolas cada vez más limpias, utilizando sub productos de otros procesos como el acido sulfúrico proveniente de la Fundición de Ilo, Cajamarquilla, y amoniaco procedente de CachimayoCusco.
RELEVANCIA TECNOLÓGICA Y SOCIO ECONÓMICA Esta metodología no ocasiona problemas sociales por ser una tecnología limpia exento de generación de polvos, gases, ruidos que generalmente causan inconvenientes a la biodiversidad del entorno.
MECANISMOS EMPLEADOS EN LA LIXIVIACIÓN En el proceso se genera amoniaco a partir de nitrato de amonio , que al disolverse en el agua se disocia formando iones amonio en medio básico convirtiéndose en amoniaco acuoso , como se observa en la siguiente reacción:
-
Como agente oxidante se empleo el hipoclorito OCl , que es un oxidante fuerte capaz de descomponer al agua con producción de O 2 (g)
En la figura se muestra el equilibrio entre el ion amonio y el amoniaco acuoso, aquí vemos que se produce un intercepto a un pH 9.30 como mínimo, y justamente es el punto ideal de basicidad para la lixiviación cloro amonio.
En el diagrama Eh pH para el sistema Cl H2O a 25 ºC se observa que a un pH >7,55 se genero ion hipoclorito proporcionando un ambiente básico de alto poder oxidante; el cloro acuoso únicamente está presente en medios ácidos menores a pH 4,5 –
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MECANISMO DE LIXIVIACIÓN EN MEDIO HIPOCLORITO/AMONIACO Según las condiciones de operación el pH se debe mantener en 9.50, por lo tanto según el diagrama mostrado, las especies acuosas que pueden estar presentes son oxicloruro y oxido cúprico que actúan como oxidantes
REACCIONES QUÍMICAS QUE OCURREN CON EL MINERAL DE TACAZA La oxidación del hipoclorito (OCl-) con sulfuros de cobre se muestra en las siguientes ecuaciones:
Los minerales oxidados y sulfuros , en presencia de cloruros, oxicloruros y amoniaco acuoso forman complejos de tetra amín cobre (II), en 0 presencia de cobre elemental Cu formando el complejo cupro di amín.
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La lixiviación amoniacal debe efectuarse en varias etapas según la mineralogía del mineral de Tacaza. PLS de la lixiviación inicial se agrega al mineral para incrementar el contenido de cobre en la solución final .
PARTE EXPERIMENTAL
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En la segunda etapa de lixiviación el PLS contiene mayor concentración de cobre disuelto por lo tanto ingresa directamente a EW para obtener cobre catódico. El electrolito gastado se recircula a la lixiviación de mineral fresco, el amoniaco se regenera e incrementa a la solución lixiviante del Cobre.
RELAVE 1
RELAVE 2
SULFATO DE COBRE
EW
COBRE CATODICO
RELAVE FINAL
PRODUCCIÓN DE HIPOCLORITO -
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El hipoclorito (ClO ) como agente oxidante para el proceso, se obtiene por electrolisis de una solución saturada de sal común.
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RESULTADOS OBTENIDOS •
Lixiviando relaves de flotación en tres etapas sin remolienda a 25% de sólidos, en 6.50 hrs. se obtuvo una recuperación de 90.79%, tal como se muestra en la grafica:
CURVA DE RECUPERACIÓN DE COBRE
PRUEBA DE ELECTRODEPOSICION DIRECTA Se obtuvo una deposición del 88.45% de Cu en 7 horas
RESULTADOS Los cátodos obtenidos llegaron a una pureza de 99.99 % de cobre metálico.
DIAGRAMA DEL PROCESO
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Los relaves finales significan una amenaza al ambiente por ser una zona de pastoreo y próximos a un rio que es afluente de Lagunillas.
PROYECTO TACAZA
Por el proceso de lixiviación los residuos sólidos se clasifican en finos y gruesos, los gruesos se descartan y los finos podrían ser empleados como fertilizantes para mejorar los pastizales.
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Eeeeeeeeeeeee POSIBLE PRODUCCIÓN DE FERTILIZANTES El proceso además de producir Cu en forma de cátodos plantea la posibilidad de producir fertilizantes con alta presencia de nitritos derivados de las reacciones del amoniaco.
Esta producción es factible utilizando como material de relleno el estiércol de los animales de la zona.
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CONCLUSIONES Las diversas pruebas de lixiviación realizadas a nivel experimental
dieron resultados muy halagadores con recuperaciones metalúrgicas de 90% en un tiempo de lixiviación de 6.0 hr. tanto para minerales frescos como para relaves.
pH en la etapa de lixiviación es fundamental, por mantener recuperaciones altas y el rango debe mantenerse entre 9,5 a 9,7 con un consumo de Cal que varia desde 95 a 100 Kg/TM.
El control del
No es necesaria una recuperación de 99 % de cobre en la EW, puesto
que el cobre remanente en el electrolito agotado es un poderoso agente oxidante de los sulfuros primarios y secundarios. Esta es otra importante ventaja de este proceso.
CONCLUSIONES
En la determinación de amoniaco libre en todas las pruebas de lixiviación se advirtió que el 50 % se encuentra como amoniaco libre en cada etapa y que las pérdidas por volatilización fueron alrededor del 10%.
Durante el proceso de Electrodeposición se pierde una cantidad similar de amoniaco. Esto indica que el 70% de amoniaco pude ser regenerado para lixiviar mineral fresco, este hecho representa una ventaja económica muy importante frente al proceso tradicional de lixiviación con ácido sulfúrico.
