DESCRIPCIÓN DEL PROCESO HIDROMETALÚRGICO HIDROMETALÚRGICO DEL COBRE
Chile es uno de los mayores productores y exportadores de cobre del mundo, con una producción anual de más de cinco millones de toneladas métricas. La actividad minera se concentra principalmente en la zona norte del país. Dentro de los yacimientos mineros se encuentran minerales de cobre del tipo óxidos y sulfuros, acompaados de material estéril !"an"a#. Los Los miner minerale aless sulfu sulfurad rados os,, como como la calco calcopir pirita ita !Cu$ !Cu$e% &#, ca calc lcos osit ita a !Cu !Cu&%#, cove coveli lita ta !Cu% !Cu%#, #, etc. etc. %on %on "ene "enera ralm lmen ente te trat tratad ados os me medi dian ante te el proc proces eso o de 'otación. Los
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!Cu%i Cu%i( ( )*+&(#, (#,
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!Cu&C()!(+#&#, azurita !Cu &!C()#&!(+#&#, atacamita !!Cu&!(+#)Cl#, etc. %i"uen un proceso hidrometal-r"ico. n este caso en particular, se tiene minerales oxidados, con una ley de cobre ue va desde /.0 hasta 1.&2. 3ara el tratamiento de este mineral se si"uen las si"uientes etapas principales4 principales4 5 5 5 5 5 5
xpl xplot otac ació ión n del del min miner eral al y cha chanc ncad ado o 6"lomeración 7rans ranspo port rte e al ár área de lix lixiv ivia iaci ción ón Lixiviación xtra xtracc cció ión n por por solv solven ente tess lectro5o o5obtención
Figura 1. suema "eneral de un proceso hidrometal-r"ico de cobre
6 continuación se detallan los procesos mencionados. Exploa!i"# $%l &i#%ral ' !(a#!a$o n la explotación se obtienen rocas de hasta 1 m de diámetro, posteriormente se tiene tres chancadores, con lo ue se lo"ra reducir hasta un tamao de partícula 89: pul"ada, teniendo además polvos ;nos. l movimiento total del material es sobre 8.8 millones de toneladas anuales con una razón material estéril9mineral i"ual a 0.891.
Figura ). xplotación del mineral de cobre Aglo&%ra!i"# La "eneración de material ;no puede dar como resultado problemas de permeabilidad y si no se ase"ura la permeabilidad en los lechos de lixiviación, no hay percolación, no hay contacto entre el mineral y la solución lixiviante. 3or lo ue, el ob
a las más "randes, mediante la adición de a"ua y ácido sulf-rico concentrado.
Figura *. $uncionamiento del a"lomerador !Domic, &//1#
Tra#+por% al ,r%a $% lixi-ia!i"# l material a"lomerado obtenido es transportado mediante correas. l mineral es apilado formando un terraplén de sección trapezoidal sobre un piso preparado e impermeabilizado por lo "eneral con +D3 soldado, donde se instalan redes de caerías para la recolección de la solución lixiviada !sistema de drena
Figura . 7ransporte y formación de las pilas de lixiviación
Lixi-ia!i"# La solución de rie"o está compuesta por ácido sulf-rico y a"ua. Cuando la solución lle"a al mineral existen principalmente un ataue uímico y la difusión de la solución. La solución escurre a través de la pila disolviendo el cobre diseminado en el mineral. La lixiviación ocurre ba
Figura /. Dia"rama h9p+ para el sistema Cu5(5+&( a &8?C, en el ue se muestran las diferencias entre los fenómenos de disolución, pasivación y corrosión !Domic, &//1#
Como producto de las reacciones de disolución ue ocurren en la pila se obtiene una solución líuida denomina 3L% !pre"nant leach solution#. La cual contiene el cobre como ion, Cu &@, y una "ran cantidad de impurezas, $e &@, $e)@, %(0&5, Cl5, A()5, etc.
l 3L% se recolecta en la base de las pilas por medio de canaletas y9o caerías ue descar"an en piscinas, como se observa en la ;"ura B.
a
b
c#
Figura 0. a# 3roceso de lixiviación, b# ecolección del 3L%, c# 3iscinas de 3L% Exra!!i"# por +ol-%#%+ Debido a ue el 3L% obtenido en la lixiviación tiene impurezas acompaando al cobre ue es el metal de nuestro interés, se realiza una separación selectiva del ión Cu&@ mediante un proceso de extracción por solventes !%#, el cual consiste en una separación líuido E líuido, donde la solución acuosa obtenida en la lixiviación !3L%# reacciona con un extractante especí;co disuelto en un compuesto or"ánico para formar un comple por enlaces de coordinación por átomos de oxí"eno, nitró"eno o azufre. La reacción principal es4 F&+Gor" @ FCu&@ @ %(0&5Gac
F&CuGor" @ F&+@ @%(0&5Gac
Como se ve la reacción es reversible y ésta reversibilidad está "obernada por el p+. l or"ánico con cobre, al ue se denomina or"ánico car"ado !(C#, es llevado a una unidad de euipo tipo !mezclador5decantador# donde se adiciona una solución acuosa con una concentración de 1B/51:/ "9L de ácido sulf-rico !solución recirculada de la electro5obtención, electrolito pobre !3## y se realiza la re5extracción del cobre de la fase or"ánica al electrolito pobre, la nueva fase acuosa obtenida así contiene de esa manera mayor cantidad de cobre, por lo ue se denomina electrolito rico !#. l or"ánico ue ha sido despo
Figura . $uncionamiento de una etapa de extracción, foto"rafía de una unidad real.
El%!ro2o3%#!i"#
l electrolito rico obtenido en la etapa de % es llevado a la etapa de electro5 obtención !H#, ue está formado por &B0 celdas rectan"ulares donde se alternan un cátodo y un ánodo conectados formando un circuito por el ue pasa una corriente eléctrica continua. l cobre en solución es atraído por el polo ne"ativo pe"ándose en el cátodo, obteniéndose un cátodo de cobre de II.II2 de pureza.
Figura 4. Celda de electro5obtención de cobre. n las si"uientes tablas se tienen datos técnicos de las diferentes áreas.
Ta3la 1 Características del 7ambor 6"lomerador Par,&%ro 7ipo o forma Capacidad de diseo, base seca, ton9h 7iempo de residencia, se" 7amao de partícula, pul" $inos 51//K Dosis de ácido sulf-rico concentrado, M"9ton Concentración de ácido, 2 Densidad ácido, ton9m) 6dición de a"ua M"9ton +umedad a"lomerado, 2 evestimiento, mm Diámetro x Lon"itud, m
5alor Cilindro circular 1J// ): 89: )& 2 1I E && I: 1.:0 B/ E J/ :5I Aeopreno ).0 x I
Ta3la ) 3arámetros en la lixiviación Par,&%ro Ciclo de lixiviación, días Ley mineral, 2 Cu total Consumo de ácido, N"9ton 3orcenta
5alor :& /.0 51.& &&5&J )858/ /.8 E /.J 1).0 1.1 8.8 E J.) ) E ).) 1.: 18// x &)8 & 5&.: &: 1/& &B/// : Qotero 5 6spersores
Ta3la * Datos operacionales de lectro5obtención El%!rolio Cobre, "pl Ocido %ulf-rico, "pl $erroso, ppm Cloruro, ppm ;ciencia corriente, 2 Densidad corriente, 69m& Co&po+i!i"# $% !,o$o+ Cobre, 2 Oro+ $ao+ A-mero de celdas B/ Cátodos B1 Onodos 7emperatura electrolito, oC A$ii-o+ Co%(0, ppm Quar, "9ton Cu depositado Dextrina, DQ "9ton Cu depositado
E#ra$a 7ER8 80 1:8 /./) ):50& I)5IB &:/ E ))/ II.II &:0 6cero inoxidable 3b5Ca5 %n 08 1&/ 18/ &8/
Sali$a 7EP8 0/ 1:/ ):50&
