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CAPITULO

SIETE

Contexto y Práctica de la Lixiviación

-

y Práctica de la Lixiviación

Contexto

CAPITULO SIETE;

..f,

-

Tal como se definiera en el Capítulo Uno - cuan-

Como una manera lógica de dar inicio a la pre-

do se bosquejó el contexto de aplicación general de

sentación de la lixiviación, es conveniente exponer

la Hidrometalurgia - las principales etapas de pro-

algunas nociones acerca de los sólidos a los que se

ceso que forman parte de ella son

aplica este proceso. De esta manera, en el presente Capítulo Siete se dará inicio a la presentación de la

• una etapa de disolución selectiva de los me-

lixiviación, revisando brevemente algunos conceptos

tales - presentes en las especies mineralógicas de

elementales respecto de la geología, de los fenóme-

cualquier naturaleza - desde los sólidos que los con-

nos de formación de yacimientos y del estado natu-

tienen, mediante una solución disolvente acuosa.

ral en que se pueden encontrar los metales en sus

proceso

minerales.

que

genéricamente

se

denomina

como "lixiviación "; Seguidamente y en el mismo Capítulo Siete, se • una etapa de procesamiento y transformación de los metales disueltos en el medio acuoso de lixiviación. mediante agentes externos que per-

revisaran los aspectos tecnológicos referidos a la implementación de la lixiviación en la práctica industrial, es decir, los tipos de reactores utilizados y dis-

miten la purificación y/ o concentración de estos me-

ponibles para su aplicación y su respectivo rango de

tales en solución: y

utilización.

• una etapa de recuperación selectiva de los valores metáhcos

disueltos en el medio acuoso, en

En los capítulos siguientes, sucesivamente, se verán los diversos procesos de lixiviación:

general conocida como precipitación.

• aplicada primero a metales,como es el casodel En los diferentes capítulos que siguen en esta sección, se verán las principales variantes que constituyen la primera de estas etapas, definida como de "disolución selectiva". Eso sí, de aquí en adelante denominaremos a esta disolución con su nombre equivalente técnico de "lixiviación" - siendo su correspondiente

en inglés leaching - y que, cuan-

do corresponda, abreviaremos como LX.

oro - en el Capítulo Ocho - luego, • para los minerales oxidados, representados principalmente por el cobre y el uranio - en el Capítulo Nueve - seguidamente, • para los minerales sulfurados, por métodos químicos - en el Capítulo Diez - y, finalmente. • la lixiviación

bacteriana

de minerales

sulfurados - en el Capítulo Once - cerrando así este importante tema.

Hidrometalurgia: fundamentos, procesos y aplicaciones

133

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CAPITULO

SIETE :.

7.1.- Formación de Yacimientos y

Estado Natural de los Minerales

Generalmente, este tipo de yacimiento primario sido sometido,

por un largo tiempo geológico

-

medido en millones de años - a una intensa transformación producida por fenómenos de oxido-reducción.

De acuerdo a las disciplinas que estudia la Geología, existen numerosos fenómenos que explican la formación y transformación de los yacimientos minerales, hasta el momento de alcanzar la madurez económica para su explotación. Sin embargo, debido a la importancia que reviste para Chile - y, en general. para toda Latino América - en el presente caso nos referiremos en forma particular a los procesos de formación y transformación que sufren los yacimientos de

Entre éstos se pueden destacar. en pnmer lugar, los que suceden en profundidad. como son los de oxidación hidroterrnal, que ocurren a altas presiones y temperaturas, muy superiores a las atmosféricas y/o ambientales. Estas condiciones naturales. de excepcional rigor, son semejantes

a las condiciones

hidrometalúrgicas que se podrían lograr en un reactor a presión, del tipo autoclave, según analizaremos más adelante.

cobre de tipo porfídico. También contribuyen a estas transformaciones Esta elección se justifica por ser estos yacimientos los más abundantes en esta región del mundo, lo que les otorga una gran importancia económica, y por adecuarse, de manera bastante didáctica, para explicar los fenómenos geológicos de transformación oxidación, lixiviación primaria y natural, desplazamiento, precipitación, enriquecimiento, re-lixiviación. enriquecimiento secundario. etc - que sufren sus especies minerales, a partir del momento de su formación y hasta hoy, desde el punto de vista que interesa a los

otros fenómenos de meteorización y oxidación, en condiciones más cercanas al ambiente atmosférico. particularmente

cuando el yacimiento

está más

cercano a la superficie o la erosión lo ha dejado expuesto a ella. La alteración que producen los diversos niveles del agua superficial. las sales que en ella se disuelven, sus contenidos de oxígeno disuelto y, muy probablemente. todo ello catalizado por la acción de bacterias - sulfo y ferro-oxidantes - dan origen a la situación general que se describe en la Figura 7.1.

metalurgistas, y más aún de aquellos que se enfocan hacia la Hidrometalurgia.

En esas condiciones esencialmente oxidantes, y actuando las bacterias como catalizadores,

De esta manera, se puede decir que el típico yacimiento porfídico de cobre. en su estado original de Formación,corresponde a un cuerpo intrusivo, de tipo

monzonita/dacita, que contiene mineralización primaria finamente disemi nada de calcopirita, CuFeS2' y de pirita. FeS2'con subproductos tales como molibdenita. MoS2. oro - generalmente en estado nativo. es decir como Auo - y plata. sea ésta nativa o como súlfuro. AgOyA92S.

-

134

Esteban M. Domic M.

•

súlfuros de cobre y fierro correspondientes

los a la

mineralización primaria - básicamente constituida de calcopirita y pirita - sufren una transformación que. en su forma más simple. puede ser representada así:

CONTEXTO

y PRACTICA DE LA LlXIVIACION

A

I

'ZONA LIXIVIADA (hematita,jarosi

I

Pp .....

;'

t

~

TIPO DE ROCA

MINERALlZACION

ALTERACION

PRIMARIO CALCOPIRITA SECUNDARIO CALCOSINA OXIDOS DE COBRE

PT POTASICA (biotitaortoclasa) PL FILlCA (cuarzo-sericita-pirita) pp PROPILlTICA (clorlta-epidota) A ARGILlCA

1/,;;:-1

lfi!I

GRANODIGRITA PORFIDO

Figura 7.1.-Esquema típico de un yacimiento porfídico de cobre, cercano a la superficie, erosionado y sometido a fenómenos de meteorización y oxidación.

De esta manera. las soluciones ácidas de sulfato de cobre. ya agotadas en su contenido de oxígeno,

CUS04 + FeS2

~

CU2S/ CuS + FeS04

CuS04 + CuFeS2 ~

CU2S/ CuS + FeS04

descienden y reaccionan con nuevos súlfuros, pero ahora en las condiciones reductoras que prevalecen bajo el nivel freático de la napa del agua subterránea.

Para que este sistema adquiera cierta importancia económica, el desplazamiento

de soluciones

mineralizadas, a través de la roca y siguiendo el moviAsí se van gradualmente convirtiendo las especies

miento de las napas de aguas subterráneas. debiera

minerales primarias - de pirita y calcopirita - en mine-

producirse a distancias significativas. De esta forma.

rales secundarios - del tipo calcosina/covelina - se-

pueden llegar a acumularse cantidades económica-

gún las siguientes expresiones que presentan una

mente importantes de estos súlfuros secundarios de

estequeometría esencialmente variable:

calcosina/ covelina, formando lo que se conoce como

Hidrometalurgia: fundamentos, procesos y aplicaciones

135

CAPITULO SIETE

una zona de "enriquecimiento secundario", Casos

Soluciones se ve muy favorecida y puede producirse

emblemáticos, por la enorme importancia económica

hasta alcanzarvarios kilómetros desde la zona en que

que ha presentado en ellos este tipo de enriquecimien-

se generaron las soluciones. En ese nuevo punto las

to, se encuentran, por ejemplo, en los yacimientos de

condiciones físico-químicas del ambiente receptor

Chuquicamata y de La Escond ida,

pueden ser muy diversas a las originales y las soluciones se precipitan,

generalmente

en la forma de

Una oxidación posterior de esta zona de enrique-

silicatos complejos que contienen significativas can-

cimiento - también eventualmente catalizada por bac-

tidades de fierro y de manganeso. Esta mineralización

terias - puede conducir a la formación de los llama-

corresponde a los así denominados copper wad y

dos minerales oxidados, tales como: crisocola,

copper pitch, además de crisocola. dioptasa y otras

tenorita. brochantita, malaquita, atacamita, etc, según

especies oxidadas complejas de cobre.

cuál sea el ambiente de impurezas y/o ganga prevaleciente en el entorno en que precipitaron: abundancia

Aquí se debe tener presente dos posibles situa-

relativa de oxígeno, o bien disponibilidad de Si02 co-

ciones, según si el ambiente receptor está formado por

loidal (ácido polisilicrco). o de CO2, o bien de cloruros

clastos densos y muy impermeables, donde el cobre

(por presencia de agua salada), etc. Este ambiente lo-

de las soluciones no penetra. y así la mineralización

calmente diverso provocará, respectivamente, la for-

que precipita pasa a "cementar" los clastos. pero és-

mación de sulfatos y de óxidos propiamente tales, de

tos siguen siendo estériles. En el segundo caso, se

silicatos, de carbonatos, de clorurosy oxicloruros, etc.

puede tratar de una roca más permeable, o de clastos

ASimismo, en esta etapa de transformaciones se-

en cuyo caso las soluciones no sólo precipitan en el

cundarias, queda de manifiesto la importancia que tie-

exterior, cementando los clastos, sino que también lo

nen también las reacciones entre el ácido sulfúrico y

hacen en el interior, mineralizando la roca receptora.

más descompuestos y que actúan como una esponja,

los minerales de la ganga, tales como las ortoclasas. ya que conducirán a la formación de arcillas.

El nuevo yacimiento así formado se conoce como un ''yacimientoexótico"y el conducto permeable a tra-

Finalmente, para que todo lo anterior sea posible,

vés del cual se trasladaron las soluciones hasta su

aún considerando tiempos geológicos muy largos, la

nueva posición se denomina "paleocana/".En Chile

totalidad del depósito debe haber sufrido algún gra-

existen numerosos ejemplos de este tipo de yacimien-

do sustancial de fracturamiento - además de la ero-

to exótico. por citar algunos: Mina Sur (conocida du-

sión antes mencionada - de tal forma que se tenga

rante largo tiempo como La Exótica) con respecto al

una permeabilidad global favorable para el desplaza-

yacimiento madre de Chuquicamata, Damiana con

miento de las diversas soluciones mineralizadas.

relación a El Salvador, Huinquintipa con relación a Rosario de Collahuasi, y también La Cascada y ElTe-

Cuando el fracturamiento encauza las soluciones

soro, cuyos yacimientos de origen ("yacimiento ma-

a través de una falla geológica que conduce, por ejem-

dre") no han sido todavía determinados con precisión.

plo, a una zona de mayor permeabilidad de la roca o de depositación de gravas sedi mentarias con alta per-

En relación a los metales nobles, como el oro y la

meabilidad entre los clastos, la migración de dichas

plata, ellos no son necesariamente removidos por

-

136

Esteban M. Domic M.

.

CONTEXTO

y PRACTICA

DE LA lIXIVIAClON

detalle más adelante en la Tabla 7.1 - en un sistema

litológica, dependiendo de la cantidad original de azu-

como el que aquí se ha descrito. Si a este diagrama se

fre presente, de la relación inicial entre pirita y

le superpone un eje ortogonal, se podrá incorporar su-

calcopirita,

de los diversos constituyentes

de la

cesivamente al análisis situaciones aún más comple-

ganga, de su profundidad

jas, como son, por ejemplo, la presencia de carbona-

hidrotermales,

tos, o de cloruros, etc.

meteorización al que se haya visto expuesto desde la

y exposición a efectos

del grado

y

de fracturamiento

superficie, y de otras variables locales, además del Un yacimiento así caracterizado - consistente de

tiempo geológico transcurrido. Todo esto da como

un mineral primario recubierto por una zona de enri-

resultado innumerables posibles combinaciones de

quecimiento secundario y, eventualmente, de sus res-

condiciones diferentes para la génesis, evolución y

pectivos minerales oxidados - varía considerablemen-

transformación de un yacimiento con respecto de

te en sus características mineralógicas y de calidad

otros, aparentemente similares o cercanos.

1.3

Cu2+ (10-1 mIl)

"