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• Cristopher Herrera

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Lixiviación bacterial y Amoniacal

Nombre:

Cristopher Gonzalez

Asignatura: Proc y Oper de plantas mineras Seccion:

301

Fecha:

13/09/2017

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Índice Introducción:…………………………………………………………………………….Pag 3 Lixiviacion Bacterial…………………………………………………………………….Pag 4 Microorganismos………………………………………………………………………...Pag 5 Composición ……………………………………………………………………………..Pag 6-7 Lixiviacion Amoniacal…………………………………………………………………..Pag 8 -9 Conclusión………………………………………………………………………………..Pag 10 Bibliografía……………………………………………………………………………….Pag 11

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Introducción En este informe estudiaremos las nuevas tecnologías que se utilizan para producir cobre en el caso de la lixiviación bacterial, profundizaremos en su metodología, sus usos, sus ventajas y si es rentable como indican muchos estudios para el aprovechamiento de sulfuros de baja ley. Y en el caso de la lixiviación con amoniacal conoceremos como funciona que agentes químicos se usan y con qué minerales pueden ser usados, sus ventajas y desventajas profundizaremos en los estudios de Sherritt Gordon y el método Arbiter.

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Lixiviación Bacterial La lixiviación bacteriana es un método demostrado y establecido para tratar las menas de metal base y oro refractario, y se concentra en un valor de lixiviación en columnas, en depósitos o en pilas. es un proceso natural de disolución, ejecutado por un grupo de bacterias que tienen la habilidad de oxidar minerales sulfurados, permitiendo la liberación de los valores metálicos contenidos en ellos. Por mucho tiempo, se pensó que la disolución o lixiviación de metales era un proceso netamente químico, mediado por el agua y oxígeno atmosférico. El descubrimiento de bacterias acidófilas, ferro y sulfooxidantes, ha sido primordial en la definición de la lixiviación como un proceso catalizado biológicamente. En términos generales, se puede decir que la biolixiviación es una tecnología que emplea bacterias específicas para extraer un metal de valor como uranio, cobre, zinc, níquel o cobalto, presente en la mina o en un concentrado mineral. El producto final de la biolixiviación es una solución ácida que contiene metal en su forma soluble.

¿Como es una bacteria?

En la biolixiviación se utilizan microorganismos que obtienen su energía de la oxidación de compuestos inorgánicos, es decir, se trata de bacterias que literalmente comen piedras. Son organismos que viven en condiciones extremas, en este caso; pH ácido y altas concentraciones de metales, condiciones normales en los minerales. Tal como los seres humanos oxidan la glucosa para conseguir energía y a partir de ésta fabrican todos los componentes celulares, estas bacterias quimiolitoautotróficas utilizan la oxidación de compuestos inorgánicos para generar todos los componentes de la célula. Esta capacidad metabólica es la que se aprovecha para solubilizar cobre. La más conocida es la “Acidithiobacillus ferrooxidans”; su nombre nos indica varias cosas: “acidithiobacillus” es acidófilo porque crece en pH ácido, es “thio” porque es capaz de oxidar compuestos de azufre, es un “bacillus” porque tiene forma de bastón y “ferrooxidans”, porque además puede oxidar el fierro.

Estos microorganismos se alimentan principalmente de dos impurezas que hay que extraer del mineral para producir cobre: el azufre, que las bacterias pueden oxidar y convertir en ácido sulfúrico y el fierro, el cual es precipitado sobre el mineral de descarte, lo que permite lograr una disolución más barata y simple. Las bacterias lixivian (disuelven), las rocas o minerales y los solubilizan, por eso el proceso se llama biolixiviación, o lixiviación biológica. El sulfuro de cobre, CuS, es uno de los minerales que pueden ser convertidos en una forma soluble del metal.Mediante una reacción de oxidación, las bacterias extraen los electrones y disuelven el sulfuro de cobre (CuS), que es sólido, obteniendo una solución de sulfato de cobre (CuSO4) a partir de la cual se puede recuperar el cobre como metal

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Microorganismos y su aplicación Microorganismos y áreas de aplicación en hidrometalurgia Hasta ahora los siguientes procesos microbiológicos son de importancia en la hidrometalurgia. a) Oxidación de sulfuros, azufre elemental y fierro ferroso. b) Producción de compuestos orgánicos, peróxidos, etc. por microorganismos organotróficos, los cuales atacan minerales oxidando o reduciendo los elementos con valencia variable. c) Acumulación de elementos químicos o su precipitación por microorganismos. Oxidación de los sulfuros. La bacteria es capaz de oxidar los siguientes sulfuros - Pirita y Marcasita (FeS2) - Pirrotita (FeS) - Chalcopirita (CuFeS2) - Bornita (Su,FeS4) - Covelita (Cu2S) - Tetrahedrita (Cu8SB2S7) - Enargita (3Cu2,S.AS2S5) - Arsenopirita (FeAsS) - Realgar (AsS) - Orpimenta (As2S3) - Cobaltita (CoAsS - Petlandita (Fe,Ni)9S8 - Violarita (Ni2FeS4) - Bravoita (Ni,Fe)S2 - Milerita (NiS) - Polidimita (Ni3S4) - Antimonita (Sb2S3) - Molibdenita (MoS2) - Esfalerita (ZnS) - Marmatita (ZnS) - Galena (PbS) - Geocronita Pb5(Sb,As2)S8,Ga2S3

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Composición de medios Nutrientes Aislamientos sucesivos de nuevos y ya conocidos microorganismos activos en el proceso biogeoquímico y una alta velocidad de lixiviación de metales depende de la calidad del medio nutritivo. Esta es la composición de los medios nutritivos probados para el aislamiento y cultivo de microorganismos más importantes. Métodos de enumeración de microorganismos: Método de dilución en serie. Este método es el más antiguo de todos. Aún es muy usado para numerar células viables de microorganismos autotróficos y heterotróficos Con la finalidad de obtener la dilución final (1010) se usa el medio nutritivo adecuado en vez del agua. En la práctica para enumerar bacterias en 1 ml de solución ó 1 gr de mineral se usan tablas basadas en la variación estadística de métodos. Enumeración de colonias Las colonias son obtenidas por inoculación de medio sólido o por fijación sobre un filtro de membrana después de filtración El número óptimo de colonias estimadas por placa está entre 30 - 300. Enumeración usando un microscopio La enumeración directa de células es realizada en porta-objetos al microscopio o usando diferentes tipos de cámaras de conteo, por ejemplo: Thoma, Petrov, Hauser, etc. Varios métodos modernos para enumeración de T. ferrooxidans. Estos métodos son viables para numerar a estas bacterias sino también para numerar diferentes especies de thiobacillus. Esto es en extremo importante ya que el mismo medio puede ser usado para cultivar bacteria de diferente taxonomía haciendo difícil su identificación. Método indirecto de tinción de anticuerpos fluorescentes. Este método viable para la identificación de T. ferrooxidans es un medio mixto de varias horas. Para lo cual se necesita: a) Filtros del tipo policarbonato; b) Suero de conejo FITC conjugado comercialmente viable. c) Suero de conejo anti-T.ferrooxidans sin purificar.

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Determinacion de la actividad bacterial Determinación la fijación de co2. La actividad del crecimiento bacteriano de los quimiolitoautotróficos en botaderos, tanques de lixiviación puede ser determinado por la intensidad de fijación de CO2.

Adosamiento Bacteriano y Mejoramiento de Cepas

Los siguientes factores deben tomarse en cuenta para un proceso de biolixiviación eficiente en el tratamiento de minerales complejos. 1. El adosamiento bacteriano en áreas selectivas de los sulfuros y el ataque directo. 2. Uso de cepas especialmente adaptadas a minerales específicos y tolerantes a metales. 3. Uso de bacterias genéticamente preparadas. El adosamiento bacteriano a superficies minerales ha sido estudiado ampliamente, microfotografías demuestran que la mayor parte de las bacterias se encuentran en el sustrato sólido fuertemente adosadas. Tratamiento De Minerales Refractarios De Oro Minerales refractarios o más apropiadamente, minerales problema, se presentan en diferentes formas. Estas incluyen al oro químicamente combinado (teluros), oro encapsulado o finamente diseminado en minerales sulfurados: pirita y principalmente arsenopirita; y el oro lixiviable pero que es readsorbido en materiales carbonosos que contiene el mineral. Concentración Por Flotación: Los relaves provenientes de la flotación de valores polimetalicos: Pb-Ag y Zn, son previamente acondicionados para posteriormente flotar los valores de Py y Aspy auríferos. La obtención del concentrado Aspy es factible por 2 métodos de Flotación Diferencial: 1ro.A partir del concentrado Bulk Py-Aspy, flotando la Py deprimiendo la Aspy con Na2S(sulfuro de sodio), el Concentrado Aspy viene a ser las colas de la flotación Py. 2do.A partir del Relave Final, por Flotación Diferencial Directa, flotando 1ro la Py y deprimiendo la Aspy co n Na2S, para posteriormente acondicionar y flotar los valores de Aspy.

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Lixiviación Amoniacal El amoniaco, NH3, un agente acomplejante de iones cobre, que se ha utilizado en diversos procesos para recuperar el cobre de sus minerales. Destacan el proceso Arbiter y el proceso Sherrit Gordon. Existen también numerosos estudios que proponen el uso del amoniaco para lixiviar minerales de cobre, tanto oxidados como sulfurados. El uso del oxígeno como agente oxidante es común a todos ellos. Un control adecuado del pH permite la formación de NH3 en cantidades suficientes que permitirá sostener en solución a los iones cobre. El hipoclorito utilizado se obtiene por generación electrolítica de soluciones de cloruro sódico. El amoniaco, como agente acomplejante de lixiviación, es ventajoso en cuanto funciona en medio básico; también por la posibilidad de regenerarlo y su carácter selectivo para ciertos iones metálicos, el cobre entre ellos. Existen varios trabajos de investigación de lixiviación de los óxidos de cobre en medio amoniacal. Por ejemplo con el empleo del carbonato de amonio (García, 2005; Oudenne, 1983; Bigol 2005), o también el cloruro de amonio (Ekmekyapar, 2003), los que sostienen la factibilidad del empleo del amoniaco en la lixiviación de minerales de cobre A nivel comercial se han desarrollado pocos procesos de lixiviación con amoniaco como lixiviante, p. ej., en la planta de la Kennecott (Alaska); en donde el mineral de cobre contenía caliza – dolomita (Habashi, 1970, 1983; Alguacil, 1999). Anaconda instaló una planta de lixiviación amoniacal en Montana empleando el proceso Arbiter. Otro ejemplo fue el de La Escondida, Chile, que en la década de los 90 aplicó un método de lixiviación con amoniaco para tratamiento de calcosita. Lo común en todos los procesos de lixiviación amoniacal fue el empleo de niveles de temperatura y/o presión por encima de las condiciones normales y el empleo de equipos adecuado 3 para ello. Como agente oxidante se empleo el aire o el oxígeno

En el proceso que se propone por el presente estudio establece para la producción de amoniaco el nitrato de amonio (NO3NH4); a partir del cual se genera el amoniaco en el mismo proceso de lixiviación. Esto se logra al regular el pH del medio mediante la adición de cal: NH4 + + OH- = NH3(ac) + H2 O (2) Siendo el NH3(ac) el agente acomplejante de los iones cobre, como agente oxidante se emplea el hipoclorito, OCl- , que es un oxidante fuerte capaz de descomponer al agua con producción de O2: OCl- + H2O = O2(g) + Cl- + 2 H+ + 2 e- (3) El oxígeno así generado, oxida al azufre de la calcopirita, liberando al cobre. Se produce una generación constante de oxígeno, con lo cual se sostiene a este agente oxidante en solución, el cual de por si presenta niveles bajos de concentración (aprox. 8.7 mg/L).

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En la lixiviación de los óxidos se emplea el nitrato de amonio y se genera NH3(ac) adicionando cal, a pH 9.5. Como producto de la lixiviación amoniacal se tiene el complejo tetraamin cobre (II), Cu(NH3)4 +2, de un característico color azul intenso. Todas las especies acuosas amoniacales de cobre (II) se obtienen con potenciales positivos; la especie amoniacal de cobre (I) se obtiene con potencial negativo. Cuando el pH es mayor a 9.8 se obtiene CuO, sólido. Debido a la condición alcalina del medio de lixiviación (pH 9.5), el hierro precipita como hidróxido, obteniéndose una solución libre de iones de hierro. Esta es una ventaja importante, puesto que se facilita la electrodeposicion directa y obtener cobre catódico. En la lixiviación de los sulfuros (calcopirita p. ej.) se emplea como agente oxidante el ion hipoclorito, OCl- y como agente acomplejante del cobre se emplea el amoniaco (generado a partir del nitrato de amonio). Efecto del Amoniaco El amoniaco se genera en el mismo medio lixiviante, al agregar una sal de amonio (nitrato de amonio en nuestro caso), y estableciendo el pH a un valor ligeramente mayor de 9.3. Esto constituye una ventaja puesto que se facilita la manipulación del amonio. Los complejos amoniacales son más estables que los complejos de cloro con cobre. Es por esta razón que al adicionar amoniaco al medio lixiviante se observa una rápida coloración azul marino, lo que es una indicación de que hay presencia de complejos amoniacales de cobre(II). El complejo amoniacal típico es el tetra amin cobre(II); con este compuesto se debe tener la precaución de que el pH no sea mayor a 9.8, ya que con valores mayores el amoniaco se hace inestable y se forma el solido CuO.

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Conclusión La biolixiviacion o lixiviación bacterial tiene muchas ventajas para aprovechar sulfuros de baja ley, con bacterias que se alimentan del hierro y azufre este método es limpio, no genera relaves ni contaminantes, también mejora la recuperación hasta en un 12%, permite hacer rentable la explotación de minerales que con lixiviación convencional no se podrían hacer por un tema económico. En términos ambientales no solo no produce relaves, también usa mucha menos agua que la flotación, pero no todos son ventajas, tiene la desventaja de ser mas demoroso que los métodos convencionales, es por esto que aun no se puede aplicar en gran escala y solo se utiliza para sulfuros de baja ley que con métodos convencionales no serian rentables. En cuanto a la lixiviación amonical puede ser considerada como una alternativa no toxica a la cianuracion convencional utilizando el amoniaco como agente oxidante de fácil acceso.

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Bibliografia Proceso Sherritt Gordon: https://www.academia.edu/23710507/El_proceso_Arbiter Lixiviacion bacterial: http://www.monografias.com/trabajos7/liva/liva.shtml Lixiviacion Amonical https://www.academia.edu/6204276/Lixiviaci%C3%B3n_amoniacal_de_polvos_de_fundici%C3%B3n_de_cobre_y_preci pitaci%C3%B3n_como_sulfuro_de_cobre