Metalurgia Extractiva Del Cobre

Metalurgia Extractiva del Cobre

Producción Mundial de Cobre de Mina Mi na Miles de TM de cobre fino 2009

Producción Mundial de Molibdeno de Mina Miles de TM de molibdeno fino año 2009

Producción Mundial de Oro de Mina TM de oro fino año 2009

Producción Mundial de Plata de Mina TM de plata fina año 2009

Origen de los Yacimientos de Cobre • Los más grandes yacimientos cupríferos son los llamados yacimientos diseminados. En ellos el cobre se encuentra formando pequeños gránulos de mineral. Tales depósitos no contienen más de 1 a 2% de cobre. • Las rocas que contienen estos minerales de cobre están constituidas por minerales tales como cuarzo, pirita y óxidos de hierro, aluminio, calcio y magnesio.

Origen de los Yacimientos de Cobre • Minerales sulfurados Mezclas complejas de súlfuros de cobre y fierro, combinados con compuestos como el zinc, arsénico, antimonio, plata, oro y platino, entre otros. Calcopirita (CuFeS2),, Bornita (Cu5FeS4), Enargita (Cu3 AsS4). Tetrahedrita (Cu3SbS3), Covelita (CuS) Calcocita (Cu2S),

Calcopirita 34,7 %Cu

Covelita 66,5%Cu

Bornita 63,6%Cu

Calcosita 79,8%Cu

Enargita 48,4%Cu

Origen de los Yacimientos de Cobre • Minerales oxidados Estos minerales provienen de la descomposición de los minerales sulfurados primarios debido a la acción de aguas cargadas con dióxido de carbono, oxígeno, ácido sulfúrico, que actúan sobre los súlfuros para formar carbonatos, óxidos, sulfatos, silicatos de cobre. Malaquita [CuCO3·Cu(OH)2], Azurita [2CuCO3·Cu(OH)2], Cuprita [Cu2O], Crisocola [CuSiO3·2H2O], Tenorita [CuO], Atacamita [Cu2Cl(OH)3], Antlerita [CuSO4·2Cu(OH)2], Brochantita [CuSO4·3Cu(OH)6].

Malaquita 57,3%Cu

Azurita 55,1%Cu

Brochantita 56,2%Cu

Atacamita 59,5%Cu

Procesos Metalúrgicos del Cobre Súlfuros Conminución Proceso de Concentración de Minerales

Mina

Óxidos

Conminución

Procesos Hidrometalúrgicos

Procesos Pirometalúrgicos Proceso Electrometalúrgico

Cátodos 99,99% Cu

Proceso Electrometalúrgico

Cátodos 99,99% Cu

Conminución de Sulfuros • Objetivo: Disminuir el tamaño de las rocas mineralizadas triturándolas en Chancadores y Molinos. • Proceso El material extraído se pasa secuencialmente por Chancadores Primarios (8”), Chancadores Secundarios (3”) y Terciarios (<1/2”). Luego, a través de molienda, el mineral es reducido en tamaño a valores del orden de 0,1 mm.

Conminución de Sulfuros 0,5-2 % Cu

Chancado Secundario 0,1 mm

Chancado Primario

Clasificación

12-13 mm

Chancado Terciario

Molienda Húmeda

A Concentración de Minerales

Concentración de Minerales Sulfurados Objetivos • Separar los compuestos sulfurados de cobre de la ganga contenida en los minerales. • Proceso: La concentración de minerales de cobre, mediante el proceso de flotación, permite a partir de un mineral con alrededor de 1 a 2 % de cobre obtener un concentrado de cobre de 20 a 30 % de Cu.

Proceso de Concentración Minerales Minerales Sulfurados: Flotación de Cobre Modificador pH Colector Minerales <1 % Cu

3 % Cu

Espumante

Espumante

Celdas Primarias

Colector

15-20 % Cu

Celdas Limpiadoras

Concentrado 20-30 % Cu

10-12 % Cu Molienda

Colector Espumante Celdas Scavenger

Modificador pH Colector

CaO

Colectores

Xantatos, ditiofosfatos

Espumantes

Dowfroth, aceite de pino, MIBC

Depresores

Na2S, NaHS

Proceso de Concentración Minerales Minerales Sulfurados: Flotación de Molibdeno Concentrado Cu-Mo

ROUGHER

2ª

Concentrado Cu

1ª LIMPIEZA 3ª

4ª

5ª

SCAVENGER

6ª LIMPIEZA

LIXIVIACIÓN

MoS2 Filtro

Procesos Pirometalúrgicos Procesamiento de Sulfuros de Cobre CONCENTRADO DE MINERALES SULFURADOS + FUNDENTES TOSTACIÓN

SECADOR ROTATORIO SECADOR ROTATORIO PROCESOS CONTINUOS Y/O EN UNA ETAPA HORNO DE REVERBERO

...............

HORNO FLASH

CONVERTIDOR TENIENTE

RUEDA DE MOLDEO

........... CONVERTIDOR PEIRCE SMITH

HORNO ANODICO ANODO

Procesos Pirometalúrgicos Proceso de Fusión-Conversión

• Objetivo Descomponer químicamente los concentrados para obtener metal blanco.

• Proceso El proceso de fusión - conversión consiste principalmente en las siguientes etapas : – Descomposición – Fusión – Oxidación – Formación de Metal Blanco – Formación de Escoria


• Materias Primas: –

Sólidos:

Concentrado seco, sílice, circulante.

–

Líquidos:

Petróleo

–

Gases:

Aire y oxígeno.

Procesos Pirometalúrgicos Proceso de Fusión-Conversión • Principales Compuestos del Concentrado de Cobre: NOMBRE Calcopirita Covelina Bornita

F ÓRMULA QU ÍMICA

CuFeS 2 CuS Cu 5 FeS 4

Calcosina

Cu 2 S

Pirita

FeS 2

Cuprita

Cu 2 O

Enargita

Cu 3 AsS 4

S í lice

SiO 2

Calcita

CaO

Al úmina

Al 2 O 3 MgO


• Productos: –

–

–

Fase Metal Blanco: Solución líquida compuesta por una mezcla de súlfuros de cobre y de hierro (Cu2S y FeS). La composición es de 62-75% Cu Fase Escoria: La escoria de fusión está formada por óxidos provenientes de la carga y óxidos formados por la oxidación durante el proceso. Está constituida principalmente por FeO, SiO2, Fe3O4 , CaO, Al2O3, MgO. Fase Gaseosa: Formada básicamente por dióxido de azufre (SO2), oxígeno (O2), nitrógeno (N2) y vapor de agua (H2O)


• Reacciones de Descomposición La calcopirita (CuFeS2), se desdobla debido a la alta temperatura existente en el Horno de FusiónConversión (1200 a 1250 °C). 2CuFeS2 + Calor Calcopirita Calor



Cu2S(S) + 2 FeS(S) + ½ S2(g) Calcosina Sulfuro de Azufre hierro


• Descomposición La covelina y la pirita se descomponen producto de la inestabilidad que presentan a la temperatura de fusión. 2 CuS Covelina

+

FeS2 Pirita

+

Calor Calor



Calor Calor



Cu2S(S) Calcosina

+

+ FeS(S) Sulfuro de Hierro

½ S2 (g)

Azufre ½ S2(g)

Azufre


• Fusión En términos generales la fusión es el paso de los compuestos en estado sólido a líquido mediante el uso de calor: Cu2S(S)

+

Calor



Calcosina (líquida)

Calcosina (sólida) FeS(s)

+

Sulfuro de hierro (sólido)

Cu2S(l)

Calor



FeS(l) Sulfuro de hierro (líquido)


• Fusión En forma análoga, los óxidos presentes en el baño se funden pasando a la fase líquida. En las reacciones siguientes se muestra en forma específica el cambio de estado de la sílice, y en forma general la fusión de los demás óxidos (óxido de calcio, de magnesio, de aluminio, etc.). SiO2(S)

+

Calor



SiO2 (l)

Sílice (sólida)

+

Calor



Sílice (líquida)

Óxidos (S)

+

Calor



Óxidos (l)


• Oxidación Las reacciones de oxidación que ocurren durante el proceso son exotérmicas (liberan calor), y aportan la energía necesaria, principalmente para las etapas de descomposición y fusión. La oxidación del sulfuro de hierro con aire, que se caracteriza por ser una reacción altamente exotérmica, produce fundamentalmente óxidos de hierro.


• Oxidación FeS + 3/2 O2 Sulfuro de Oxígeno hierro 3 FeS + 5O2 Sulfuro de Oxígeno hierro 3 FeO + ½ O2 Óxido de Oxígeno hierro FeS + 3Fe3O4 Sulfuro de Magnetita hierro









FeO + SO2 + Óxido de Anhídrido hierro sulfuroso Fe3O4 + 3SO2 + Magnetita Anhídrido sulfuroso Fe3O4 + Calor Magnetita 10FeO + SO2 Anhídrido Óxido de sulfuroso hierro

Calor

Calor

Procesos Pirometalúrgicos

Proceso de Fusión-Conversión

• Oxidación (continuación) ½ S2 Azufre Cu2 S(l) Sulfuro de cobre

Cu2O(l) Óxido de cobre

+

O2 Oxígeno

SO2 Anhídrido sulfuroso

+ Calor

+ 3/2O2(g)

Cu2O(l)

+ SO2(g)

Oxígeno

Óxido de cobre

+

FeS Sulfuro de hierro



Cu2 S(l) Sulfuro de cobre

Anhídrido sulfuroso

+

FeO Óxido de

hierro

+ Calor


• Formación de metal blanco Una vez que los sulfuros de cobre y hierro pasan a estado líquido, se mezclan entre sí formando la fase de metal blanco. Esta fase sulfurada es más densa que los óxidos silicatados presentes e inmiscibles en ellos, lo que permite la separación de sulfuros y óxidos: Cu2 S(l) Sulfuro de cobre (l)

+

FeS(l)



Sulfuro de hierro (l)

Cu2 S(l) * FeS(l) Metal blanco


• Escorificación •

•

•

Los óxidos presentes en la fase líquida se combinan con la sílice formando la fase escoria. Esta fase es inmiscible con el metal blanco. La escoria posee menor densidad que el metal blanco y se acumula en la zona superior del baño líquido.


• Escorificación 2 FeO Óxido de hierro CaO Calcita

+ SiO2 Sílice



+ SiO2 Sílice



CaO * SiO2 (CaSiO3) Disolución del óxido de calcio en la fase escoria

2 MgO Magnesita

+ SiO2 Sílice



2 MgO * SiO2 (Mg2SiO4) Disolución del óxido de magnesio en la fase escoria 2Al2O3 * 3SiO2 Disolución del óxido de aluminio en la fase escoria

2Al2O3 Alúmina

3SiO2 Sílice

+



2 FeO * SiO2 Fayalita

(Fe2SiO4)


• Equipos –

Convertidor Teniente

–

Horno Flash

–

Reactor Noranda


Convertidor Teniente ALIMENTACIÓN DE SÓLIDOS Y SÍLICE

GASES

Escoria

Aire

y

Oxígeno

TOBERAS DE INYECCIÓN CONCENTRADO SECO METAL BLANCO A CONVERTIDORES PS

ESCORIA A HORNOS LIMPIEZA DE ESCORIA


Horno Flash AIRE PRECALENTADO ENRIQUECIDO CON OXIGENO

CONCENTRADO SECO Y FUNDENTE PETROLEO

QUEMADOR DE CONCENTRADO CAMARA DE REACCION

GASES DE SALIDA

ESCORIA METAL BLANCO 62-65% DE COBRE

METAL BLANCO


Quemador Horno Flash


Quemador Horno Flash


Reactor Noranda ALIMENTACIÓN DE SÓLIDOS Y SÍLICE

GASES

Escoria

Aire

y

Oxígeno

ESCORIA A FLOTACIÓN METAL BLANCO A CPS

TOBERAS DE INYECCIÓN CONCENTRADO SECO

Procesos Pirometalúrgicos Proceso de Conversión

• Objetivo Producir cobre blister a partir de metal blanco. • Proceso de Conversión de Sulfuros El proceso de conversión consiste primero en oxidar el sulfuro de hierro aún presente en el metal blanco y luego oxidar el sulfuro de cobre, obteniéndose Cobre metálico como producto.


• Oxidación Ferrítica FeS + 3/2 O2 Sulfuro de hierro Oxígeno



+ 5O2 3 FeS Oxígeno Sulfuro de hierro 3 FeO + ½ O2 de hierro Óxido Oxígeno





FeO + SO2 + Calor Anhídrido sulfuroso Óxido de hierro Fe3O4 + 3SO2 + Calor Magnetita Anhídrido sulfuroso Fe3O4 + Calor Magnetita Calor

• Escorificación 2 FeO Óxido de

+ SiO2 + Sílice




(Fe2SiO4)


• Soplado de Cobre Cu2 S(l) Sulfuro de cobre



+

O2(g)

2Cu(l)

Oxígeno

Cobre blister

+ 3/2O2(g) Oxígeno

+ 2Cu2O Óxido de cobre

Cu2O Óxido de Cobre

6Cu(l) Cobre blister

+ SO2(g)

+ Calor


+ SO2(g)

+ Calor


+ SO2(g) Anhídrido sulfuroso

+ Calor


• Equipos –

Convertidor Peirce-Smith

–

Convertidor Flash

Proceso de Conversión

Convertidor Peirce Smith EJE DESDE FUSION: - CONVERTIDOR TENIENTE - HORNO FLASH

GASES QUEMADOR AIRE - OXCOMBUSTIBLE

AIRE ENRIQUECIDO COBRE CON 0,02 % S 0,50 % O2

COBRE BLISTER A HORNOS DE ANODOS

ESCORIA CIRCULANTE

Proceso de Conversión

Convertidor Flash FUNDENTE CaO

COBRE BLISTER

AIRE

SO2 + OTROS GASES COMBUSTIBLE

ESCORIA

Procesos Pirometalúrgicos Proceso de Refinación a Fuego

• Refinación de Cobre El objetivo de la refinación es disminuir el azufre y oxígeno presente en el cobre líquido a valores de 0,002% de azufre y 0,15% de oxígeno.

• Proceso El proceso consiste en una primera etapa en eliminar el azufre por oxidación con aire y luego eliminar el oxígeno disuelto en el líquido mediante inyección de combustibles al baño.


• Etapa de Desulfurización +

SX (Cu) Azufre en cobre blister Cu (l) Cobre blister

O2(g)

SO2(g)

Oxígeno

Anhídrido sulfuroso Cu2O (l)

+ O2(g) Oxígeno

Óxido de Cobre

• Etapa de Reducción Cu2O (l) + ZO2(g) + CXHY (g)

2Cu(l) + XCO2(g) + (Y/2) H2O(g)

Oxido de Cobre

Cobre anódico

Oxígeno

Hidrocarburo

Anhídrido carbónico

Agua


• Equipos –

Horno Rotatorio de Refino a Fuego

–

Horno Reverbero

Proceso de Refinación a Fuego

Horno de Refino a Fuego BLISTER DESDE CONVERSION: -CONVERTIDOR PEIRCE SMITH -COVERTIDOR FLASH

GASES

AIRE

COMBUSTIBLE

A RUEDA DE MOLDEO ANODOS


Proceso de Moldeo de Ánodos


Proceso de Moldeo de Ánodos

Procesos Pirometalúrgicos Proceso de Limpieza de Escoria • Limpieza de Escoria El objetivo de este proceso es recuperar el cobre contenido en la escoria. Las escorias enviadas a botadero deben contener valores menores a 1% de Cobre. Proceso El proceso consiste básicamente en reducir el nivel de magnetita de la escoria, lo que permite disminuir la viscosidad y decantar el metal blanco atrapado en la escoria. Además, parte del cobre oxidado se puede reducir a cobre metálico, el cual decanta al fondo del horno. •

Procesos Pirometalúrgicos Proceso de Limpieza de Escoria en HLE

• Reducción de Magnetita CXHY (g)

+ (X/2)O2(g)



Hidrocarburo Oxígeno + CO(g) Fe3O4 Magnetita Monóxido



de carbono

+ H2(g) Fe3O4 Magnetita Hidrógeno



XCO(g) + (Y/2) H2(g) Monóxido Hidrógeno de carbono + CO2(g) 3FeO(l) Óxido de Anhídrido hierro carbónico 3FeO(l) + H2O(g) Óxido de Agua hierro

• Escorificación 2 FeO + Óxido de hierro

SiO2 Sílice




(Fe2SiO4)

Procesos Pirometalúrgicos Proceso de Limpieza de Escoria en HELE • Reducción de Magnetita XC (s)

+ (X/2)O2(g)

Carbón



Oxígeno

+ CO(g) Fe3O4 Magnetita Monóxido



de carbono

+ Fe3O4 Magnetita

C (s)



Carbón

XCO(g) Monóxido de carbono

3FeO(l) Óxido de hierro

+

3FeO(l)

+ CO

Óxido de hierro

CO2(g) Anhídrido carbónico

Monóxido de carbono

• Escorificación 2 FeO

+

Óxido de hierro

SiO2

Sílice



2 FeO * SiO2

Fayalita

(Fe2SiO4)

Procesos Pirometalúrgicos Proceso de Limpieza de Escoria

• Equipos –

Horno de Limpieza de Escoria, HLE

–

Horno Eléctrico, HELE

Proceso de Limpieza de Escoria

Horno Limpieza de Escoria ESCORIA DESDE FUSION: - CONVERTIDOR TENIENTE - HORNO FLASH

GASES QUEMADOR AIRE - OXCOMBUSTIBLE

REDUCTOR

MATA A CONVERTIDORES PIERCE SMITH

AIRE

ESCORIA A BOTADERO

Proceso de Limpieza de Escoria

Horno Eléctrico

ESCORIA DESDE FUSION: - CONVERTIDOR TENIENTE - HORNO FLASH

ELECTRODOS

CARGA FRÍA GASES

MATA A CONVERTIDORES PEIRCE SMITH

ESCORIA A BOTADERO

Escoria a Botadero

Procesos Pirometalúrgicos Procesos de Fundición (El Teniente) PLANTA ACIDO SULPURICO

CONCENTRADO DE COBRE

GAS 10~12 % SO 2

PLANTA OXÍGENO

SECADOR LECHO FLUIDIZADO (2) CONVERTIDOR TENIENTE (2)

ESCORIA 6- 8 % Cu

0,2 % HUMEDAD METAL BLANCO 75 % Cu

METAL BLANCO 72~75 % Cu ESCORIA A BOTADERO < 0.85 % Cu

HORNO LIMPIEZA (4)

AIRE +CARBÓN

AIRE

CONVERTIDOR P.S. (4)

COBRE BLISTER 99.3 % Cu HORNO ANODICO (2)

HORNO RAF (3)

RUEDA MOLDEO ANODOS (1)

RUEDA MOLDEO RAF (2)

ANODOS 99,7 % Cu

COBRE RAF 99.9 % Cu

Procesos Pirometalúrgicos Procesos de Fundición (Chagres) Gases

CONCENTRADO SECADO DE COBRE

HORNO FLASH Escoria

Metal Blanco

Escoria Botadero H.L.E.

PLANTA DE ACIDO

Metal Bajo

PLANTA DE OXIGENO

C. P. S. Cobre Blister

ÁNODOS

RUEDA DE MOLDEO

HORNO DE REFINO

Procesos Pirometalúrgicos Proceso de Fundición y Refinería (Ventanas) Gases MEZCLAS DE SECADO CONCENTRADO Escoria Botadero

HORNO ELECTRICO

Metal Bajo

PLANTA DE OXIGENO

C. P. S. Cobre Blister

METALES NOBLES

CÁTODOS

PLANTA DE ACIDO

CONVERTIDOR Escoria TENIENTE Metal Blanco

REFINERIA ELECTROLITICA

ÁNODOS

RUEDA DE MOLDEO

HORNO DE REFINO

Procesos Electrometalúrgicos Electrorefinación de Cobre

• Objetivos Producir cobre de 99,99 + % de pureza a partir de ánodos producidos en los Procesos Pirometalúrgicos de Fundición.

• Proceso El Proceso de Electrorefinación de Cobre, consiste en disolver, en una solución acuosa de sulfato de cobre (electrolito), el cobre impuro contenido en los ánodos y depositar sobre cátodos, mediante la aplicación de energía eléctrica, cobre de alta pureza.


• Disolución Electroquímica de los ánodos

Cu°ánodo  Cu+2 + 2e 0,337 V

εºred =

+

• Depositación de cobre en el cátodo

Cu+2 + 2e  Cu°cátodo 0,337 V • Potencial Teórico de Celda

εºoxid =

-

Procesos Electrometalúrgicos Electrorefinación de Cobre +

CATODO -

ANODO Cu

Entrada Electrolito

Electrolito Cu+2 H2SO4 H2O

+ ANODO Cu

Salida Electrolito

Cu° Cu° Cu+2 barro anódico

Barro anódico: Au, Ag, Pt, Se, Te

Cu+2 barro anódico


PRODUCTO FINAL: CÁTODOS DE COBRE ELECTROLÍTICO PUREZA: 99,99% Cu

Procesos Electrometalúrgicos

Conminución de Óxidos • Objetivos Disminuir el tamaño de las rocas mineralizadas, adecuándola a los requerimientos de tamaño del proceso de lixiviación.

• Proceso El material extraído pasa secuencialmente por Chancadores Primarios (8”) y Chancadores Secundarios (tamaño mayor a ½”).

Conminución de Óxidos

Tamaño: 1,2 cm

Chancado Primario

Chancado Secundario

Procesos Hidrometalúrgicos • Objetivos Disolver el cobre contenido en los minerales oxidados, mediante tratamiento de los sólidos con soluciones de ácido sulfúrico, proceso conocido como Lixiviación. Purificar las soluciones de sulfato de cobre, mediante Extracción por Solvente.

Procesos Hidrometalúrgicos Lixiviación 

Proceso El proceso de lixiviación se aplica principalmente a minerales de cobre oxidados, a óxidos y sulfuros de baja ley. El proceso de lixiviación consiste en la disolución química de parte de la materia prima tratada para formar una solución que contenga el metal que se desea recuperar. La lixiviación disuelve elementos deseados y también algunos no deseados, dejando un residuo insoluble.

Procesos Hidrometalúrgicos Esquema de Lixiviación Típica de Minerales Oxidados LIXIVIACIÓN ÓXIDOS DE COBRE

EXTRACCIÓN POR SOLVENTES

PILAS DE LIXIVIACIÓN REEXTRACCIÓN REFINADO

EXTRACCIÓN

CÁTODOS

ELECTROOBTENCIÓN

Procesos Hidrometalúrgicos Lixiviación

• Factores técnicos y económicos en el análisis de un proyecto de lixiviación: –Ley de la especie de interés a recuperar –Reservas de mineral –Caracterización mineralógica y geológica –Consumo de agente lixiviante –Capacidad de procesamiento –Costos de operación y de capital –Rentabilidad económica

Procesos Hidrometalúrgicos Lixiviación • El medio de lixiviación para minerales de cobre es normalmente una solución acuosa de ácido sulfúrico. • El amoníaco y el ácido clorhídrico se usan en dos o tres casos para minerales sulfurados, sulfuros de NiCu y también han sido propuestos para concentrados de sulfuro de cobre.

Procesos Hidrometalúrgicos Lixiviación

• Minerales y Reactivos –

Las ventajas principales del ácido sulfúrico son su bajo costo y su acción rápida sobre los minerales de cobre que contienen oxígeno.

–

Además, el ácido es en parte regenerado cuando se lixivian minerales de sulfato o sulfuro.

Procesos Hidrometalúrgicos Lixiviación de Óxidos –

Los minerales de cobre que contienen oxígeno son muy solubles en ácido sulfúrico diluido.

–

Los factores que favorecen la lixiviación son la alta concentración de ácido (hasta 150 kg H2SO4 /m3), temperaturas elevadas (hasta 60ºC) y grandes áreas de contacto.

–

Reacción general:

Procesos Hidrometalúrgicos Lixiviación de Sulfuros –

Los minerales sulfurados de cobre son prácticamente insolubles en ácido sulfúrico, a menos que se tengan condiciones oxidantes. Aun así, las reacciones de lixiviación tienden a ser lentas.

–

La disolución de los sulfuros metálicos ocurre en presencia de agentes oxidantes, tales como Fe+3 y/o O2.

–

Reacción general: MS + Oxid



M +m + SO4-2

Procesos Hidrometalúrgicos Lixiviación de Sulfuros

El problema de las emisiones de SO2 de las fundiciones ha dado considerable impulso al estudio de técnicas hidrometalúrgicas para el tratamiento de sulfuros, mediante Biolixiviación. MS + Oxid



bacterias

M +m + SO4-2

Procesos Hidrometalúrgicos Sistemas de Lixiviación

Lixiviación de lechos fijo



in situ • en botaderos • en pilas • en bateas •

Lixiviación de pulpas



por agitación • en autoclave •

Procesos Hidrometalúrgicos Sistemas de Lixiviación Flotación

Concentrados de óxidos Lixiviación en pilas Solución de lixiviación

Lixiviación en cubas Electrolito

Cementación con chatarra de fierro

Lixiviación por agitación

Extracción por solvente

Electroobtención

Procesos Hidrometalúrgicos Extracción por Solvente

• Objetivo Capturar selectivamente los iones Cu+2 desde una solución de baja concentración impura y liberarlos en una solución de alta acidez, obteniéndose una solución de mayor concentración de cobre con menores impurezas (electrolito).


• Proceso El proceso SX es altamente selectivo. La solución acuosa es puesta en contacto con un orgánico capaz de extraer desde ella el cobre que contiene. En un paso siguiente el cobre es reextraído desde el orgánico, obteniéndose una solución de sulfato de cobre de alta pureza.


• Reacción de extracción

• Reacción de reextracción

Procesos Hidrometalúrgicos Extracción por Solvente R I

R I Cu+2 +

2

-CI II HO NOH

Mecanismo de Quelación

-CI II O N H O

O +

Cu

H

N O II I -CI R

2H+

Procesos Hidrometalúrgicos Extracción por Solvente: Proceso de Extracción Orgánico descargado Orgánico cargado

Mezclador decantador

Refinado a etapa de Lixiviación

Solución de Lixiviación

Or

Ac

Procesos Hidrometalúrgicos Extracción por Solvente: Proceso de Reextracción Orgánico cargado Orgánico descargado

Mezclador decantador

Electrolito de alta concentración de cobre a Electroobtención

Electrolito de baja concentración de cobre Or

Ac

Procesos Electrometalúrgicos Electro-obtención de Cobre

• Objetivos Producir cobre de 99,99 + % de pureza a partir del electrolito de sulfato de cobre proveniente de la etapa SX.

• Proceso El Proceso de Electroobtención de Cobre, consiste en depositar el cobre disuelto en la solución acuosa de sulfato de cobre (electrolito) sobre cátodos, mediante la aplicación de energía eléctrica.

Procesos Electrometalúrgicos Electro-obtención de Cobre • En el cátodo ocurre la reducción de los iones cúpricos a cobre metálico.

Cu+2 + 2e-



Cu

°

εºred =

+ 0,337 V

• En el ánodo ocurre la oxidación de descomposición de agua.

H2O

1/2O2 + 2H+ + 2e-



ε celda = °

εºoxid =

- 1,229 V

(+0,337) + (-1,229) = - 0,892 Volt

• Un potencial de celda negativo significa que al sistema debe suministrarse energía eléctrica desde una fuente

Procesos Electrometalúrgicos Electro-obtención de Cobre ANODO Pb

Electrolito de alta concentración de cobre

+

CATODO

-

Cu° Cu° O2 gas Electrolito Cu+2 H2SO4 H2O

Cu+2

Cu+2

+

ANODO Pb

O2 gas

Electrolito de baj concentración de cobre


• Lixiviación In Situ –

Este tipo de técnica se refiere a la lixiviación de residuos fragmentados dejados en minas abandonadas o a la aplicación de soluciones directamente a un cuerpo mineralizado.


• Lixiviación en Botaderos –

–

–

Consiste en lixiviar desmontes o sobrecarga de minas de tajo abierto, los que, debido a sus bajas leyes, no pueden ser tratados por métodos convencionales. Este material es depositado sobre superficies impermeables y las soluciones percolan a través del lecho por gravedad. Normalmente son de grandes dimensiones, requiere poca inversión y es económico de operar, pero la recuperación es baja (40-60% Cu) y necesita tiempos largos para extraer todo el metal.


• Lixiviación en pilas La lixiviación en pila es una lixiviación por percolación del mineral acopiado sobre una superficie impermeable, preparada para colectar las soluciones. – Se diferencia de la lixiviación en botaderos en que se emplea mineral extraído de la mina o procesado previamente, en vez de materiales de sobrecarga. –

Metalurgia Extractiva Del Cobre

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