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8/2/2019 Pre Mat 12
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Lixiviacin. Operaciones preparatorias
1. Fsicas: Trituracin y molienda
2. Qumicas
a. Tostacin oxidante. Ejemplo: minerales sulfurados de cinc
b. Tostacin sulfatante. Ejemplo: minerales sulfurados de cobre
c. Tostacin clorurante. Ejemplo: minerales de plata
d. Tostacin de menas refractarias. Ejemplo: minerales de oro y plata
e. Calcinacin en medio alcalino. Ejemplo: minerales de aluminio
f. Calcinacin reductora. Ejemplo: Lateritas de nquel
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Lixiviacin in situ: yacimiento subterrneo
Lixiviacin in situ: mina antigua explotada
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Lixiviacin esttica en vertedero
Lixiviacin esttica en montones
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Parmetros de funcionamiento de dos operaciones de lixiviacinheap sobreminerales de cobre
Magma Copper Co.San Manuel, AZ,
EE UU
Chino Mines Co.Santa Rita, NM,
EE UU
Composicin del mineral% de Cu soluble
Crisocola0,45
Calcosina0,3
Tamao del mineral
Todo uno 90% - 10 cm 60% - 15 cmDetalles del montnBase Polietileno de alta
densidadSuelo o arcilla
Altura de mdulo, m 3 9No. mximo de mdulos 25rea por montn, m2 12.000 30.000rea total bajo lixiviacin, m2 200.000 400.000Vel. de construccin, t.da-1 27.000 100.000
Detalles de la disolucinFlujo total lixiviante, m3.min-1 60 50
H2SO4 en lixiviante, kg.m-3 15 7Cu en lixiviante, kg.m-3 0,1 1Fe2+ en lixiviante, kg.m-3 0,25Fe3+ en lixiviante, kg.m-3 2,25 1,6H2SO4 en sol. frtil, kg.m
-3 8-10 3-4Cu en sol. frtil, kg.m-3 1,5-2 2-4
Detalles de la lixiviacinCaudal de riego, m3/m2/da 0,4 0,1-0,3Tiempo de lixiviacin, meses 1,3 4Programa de lixiviacin Lixiv. con H2SO4
fuerteMaduracin de 4 das
Lixiv. con H2SO4fuerte
Maduracin de 3 dasLixiviacin con
refinadoConsumo total de H2SO4 1,7 t/t ctodo de Cu
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Lixiviacin en estanques
Reactor agitado de lixiviacin y agitadores de hlice y paleta plana
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Autoclave para la lixiviacin a presin
Reactor Pachuca de lixiviacin
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Comparacin de los distintos mtodos de lixiviacin aplicados al tratamiento delas distintas materias primas del cobre
Mtodo de
lixiviacin
Montones
Heap
Montones
Dump
In situ Estanques Agitacin
Mineralizacin Sulfurossecundarios
Esencialmentecalcopirita
Todos Mineralesoxidados
Mineralesoxidados
% Cu en el
mineral
0,2 - 1 menos de 0,2 ms de 0,5 1 - 2 20 - 40
(concentrados)H2SO4 enlixiviante
(g.L-1)
5 - 15 30 pH2 50 50 - 100
Cu endisolucin frtil
(g.L-1)
1 - 5 0,2 5 20 - 40 30 - 50
Tiempo delixiviacin
Desde variosmeses a
varios aos
Hasta dcadas Hastadcadas
5 - 10 das 2 - 5 horas
Tamaorepresentativode la operacin
Mdulos de 3a 9 m, 105-106
m2 desuperficietotal de
lixiviacin
105-106 m2
Montones dehasta 100 m
200 m3 delixiviante por
hora
6 - 12estanques
500 t deconcentrado
por da
Cu lixiviado(t.da-1)
10 - 200 20 20 50 100-200
Produccinmundial de Cu
a travs del
mtodo(t/ao)
0,7.106 0,05.106 0,05.106 0,05.106 0,2.106
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Bauxitas: Gibbsita [Al(OH)3], Diaspora [AlO(OH)], Bohmita [AlO(OH)]
( )
( )
( )
2 23
2 2
2 2 3
2
2
Al OH NaOH NaAlO H O
AlO OH NaOH NaAlO H O
NaAlO H O Al OH NaOH
+ +
+ +
+ +
Proceso Bayer para la obtencin de almina
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Mecanismo electroqumico de lixiviacin de sulfuros
Caractersticas
1. El slido es un semiconductor
2. Se produce una transferencia electrnica entre el slido y las especies qumicas endisolucin
3. La disolucin del slido y la transferencia electrnica ocurre en lugares distintos de
aquel4. Las reacciones redox ocurren simultneamente pero con un mecanismo cintico
distinto5. La velocidad de disolucin es una funcin compleja de la concentracin de los
reactantes
6. La cintica de las reacciones est influenciada por la estructura cristalina del slido ypor defectos en su red:
a. Impurezas en solucin slidab. Presencia de distintas fases minerales (pares galvnicos)
c. Distintos iones en disolucin
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Orbitales atmicos y moleculares del ZnS
Esquema de distribucin de bandas en el ZnS
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Niveles energticos en el ZnS puro y contaminado con hierro
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Disolucin de la esfalerita por formacin de un par galvnico con la pirita
Potenciales de reposo de distintos sulfuros a pH 4
Mineral Potencial de reposo
(V)
Pirita +0,66
Marcasita +0,63
Calcopirita +0,56
Esfalerita +0,46
Covelita +0,45
Bornita +0,42
Galena +0,40
Argentita +0,28
Estibnita +0,12
Molibdenita +0,11
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Accin cataltica de iones
2 2
2 2 sup3 2
2 sup
4 22 2 2
CuFeS Ag Ag S Cu FeAg S Fe Ag Fe S
0
+ + +
+ + +
+ + +
+ + +
Condiciones
1. Los iones deben activar al cristal del sulfuro fijndose en la superficie de ste y
liberando iones formadores del slido inicial
2. El catalizador debe formar un par que participe en el mecanismo electroqumico dedisolucin del sulfuro
3. El catalizador debe aumentar la rugosidad de la superficie (reas catdicas) y, por
tanto, la velocidad del proceso
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Potenciales redox de reactivos oxidantes
Procesos de lixiviacin oxidante
Sistema Reaccin catdicaProcesos que utilizan directamente oxgeno
Lixiviacin cianurante de Au y AgLixiviacin de Cu y sus chatarrasLixiviacin in situ de minerales de ULixiviacin a presin de minerales de ULixiviacin a presin de minerales sulfurados
2 22 4 4O H O e OH
+ +
Procesos que utilizan sales frricasLixiviacin con sulfato frrico de minerales de ULixiviacin con cloruro frricoLixiviacin bacteriana
Lixiviacin electrooxidante
3 21Fe e Fe+ ++
Procesos que utilizan directamente la oxidacin andica Normalmente, deposicin de un metal
Procesos que utilizan cloruro cprico 2 1Cu e Cu+ ++ Procesos que utilizan cloro
2 2 2Cl e Cl
+
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Lixiviacin oxidante. Ejemplos de aplicacin industrial
Lixiviacin de minerales de oro y plata
Proceso andico: ( )24 8 4 4Au CN Au CN e
+ +
Proceso catdico: 2 22 4 4O H O e OH
+ +
Proceso global: ( )2 2 24 8 2 4 4Au CN O H O Au CN OH
+ + + +
Lixiviacin de minerales de uranio con ganga bsica
Proceso andico:
( )
2 3 2 3
2 3 2 3 2
422 3 3 2 3 3
1
1
2
UO HCO UO HCO e
UO HCO OH UO CO H O e
UO CO CO UO CO
+ +
+ + +
+
Proceso catdico: 2 22 4 4O H O e OH
+ +
Proceso global: ( )42
2 3 3 2 2 3 32 2 4 2 2UO HCO CO O UO CO OH
+ + + +
Lixiviacin de minerales de uranio con ganga cida
Proceso andico: 22 2 2UO UO e+
+
Proceso catdico: 3 21Fe e Fe+ ++
Proceso global:3 2
2 22 2UO Fe UO Fe2+ + +
+ +
Regeneracin del hierro frrico: 2 2 32 2 4 4 22 2 2 2Fe MnO H SO Mn Fe SO H O+ + +
+ + + + +2 2
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Microorganismos con capacidad biolixiviadora
Microorganismo Morfologa Temperatura
ptima ( C)
Fuente de
energa
Mesfilos
Acidithiobacillus ferrooxidans Cilndrica 25-40 Fe/ SAcidithiobacillus thiooxidans Cilndrica 25-40 SLeptospirillum ferrooxidans Cilndrica
curvada30-40 Fe
Ferroplasma sp. Irregular 35-40 FeTermfilos moderados
Sulfobacillus
thermosulphidoooxidans
Cilndrica (formaesporas)
50 Fe/ S
Acidithiobacillus caldus Cilndrica 45 S
Acidimicrobium ferrooxidans Cilndrica 45-50 Fe / S?Termfilos extremos
Sulfolobus metallicus Redonda irregular 60-70 Fe/ SMetallosphaera sedula Redonda irregular 65-75 Fe/ SAcidianus brierleyi Redonda irregular 70 Fe/ S
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Mecanismos directo e indirecto de biolixiviacin
Mecanismo directo
++++ ++ HSOMOHOMS
bacteria 22
3 24
222
++
++ ++ HSOFeOHOFeSbacteria
222
7 24
2222
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Mecanismo indirecto
++++++
223 22 FeSMFeMS
+++
++++
242232 21615814 SOHFeOHFeFeS
OHFeHOFebacterias
23
22 22
2
12 + ++ +++ )
++ ++
2422 22
3SOHOHOS
bacterias
Mecanismo
del tiosulfato
Mecanismo
del polisulfuro
Fe3+ Fe
3+
Fe2+ Fe
2+
MS MSAf, Lf
Af, At
Af, Lf
(Af, At)
(Af, At)
H+
M + S O2+ 2-
2 3M + S
2+ 2-
n
S8
SO + H42- + SO4
2-
Mecanismos indirectos en la biolixiviacin de sulfuros. Af =A. ferrooxidans; Lf =L. ferrooxidans; At =A. thiooxidans
Mecanismo del tiosulfato (pirita, molibdenita y volframita)
+++
++++ HFeOSOHFeFeS 673622
322
3
2
+++ ++++ HFeSOOHFeOS 108258 224232
32
Mecanismo del polisulfuro (calcopirita, esfalerita, galena, etc.)
( )22
1 22
23++++
++++nFeSHMHFeMS
n
++++++ HFeSFeSH n
28
32 8
1
2
1
+
+++ HSOOHOS 22
3
8
1 24228
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Biolixiviacin. Ventajas y desventajas
Ventajas
1. Ausencia de contaminacin atmosfrica
2. Consumos energticos reducidos
3. Bajo consumo de reactivos
4. Bajos costes de operacin5. Posibilidad de tratamiento de marginales
6. Flexibilidad en cuanto al tamao de las instalaciones
7. Fcil separacin del hierro en forma de jarositas
Desventajas
1. Produccin de disoluciones diluidas
2. Generacin de efluentes cidos
3. Velocidades lentas
Aplicaciones industriales
Minerales sulfurados de cobre
Minerales oxidados de uranio Minerales refractarios de oro y plata
Minerales sulfurados de nquel y cobalto
Desulfuracin de carbones