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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA CONCENTRACION DE MINERALES

TEMA: MÉTODOS DE CONCENTRACIONES DE MINERALES INTEGRANTES:    

Shakira Ivonne Paullo Canal Lidesca Uscamayta Huaman Elena carbajal Chahuasoncco Leoncio Hilario Umiyauri

Cusco_Peru 2017

PROCESOS DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES Los procesos de concentración tienen por objetivo enriquecer las menas o especies mineralógicas económicamente útiles de un mineral, mediante eliminación de los componentes estériles, o ganga, y separarlas entre si, si se presentan en asociación, utilizando para ello propiedades físicas características de los minerales. La especies .enriquecidas por dichos medios. Físicos, constituyen los concentrados, que serán a su vez materia prima de los procesos químicos en que se producirán los elementos útiles. El concentrado es por consiguiente, un producto intermedio entre el estado natural del mineral, y el producto puro, utilizable comercialmente. Para separar físicamente la ganga estéril de las menas útiles, y varias menas asociadas entre si, es necesario que las propiedades físicas que presentan las menas y la ganga sean diferentes para los diferentes componentes del mineral, de manera que se establezca una "gradiente" lo suficientemente elevada para asegurar una separación que sea: a. Cuantitativamente eficiente b. Cualitativamente selectiva c. Cinéticamente enérgica, para llevar a cabo el proceso en forma rápida y económica en equipos de tipo y dimensiones estándar. ¿POR QUE SE CONCENTRAN LOS MINERALES? Existe una razón económica y la motivación de los industriales mineros desde tiempos inmemoriales de preparar y concentrar sus minerales antes de someterlos a fundición u otros procesos de transformación, esto equivale decir que el procesamiento directo de un mineral, por ejemplo un mineral de 1,2% de Cu tiene un valor negativo, puesto que el valor del Cu contenido no compensa los costos de fundición, de flete y otros gastos adicionales. En cambio si este mismo mineral se concentrara por alguno de los métodos de concentración hasta que el contenido del cobre del concentrado llegue a 28% de Cu, el valor neto por tonelada de mineral se eleva desde un valor negativo hasta uno positivo, a pesar de que en el proceso de concentración (como es normal en la práctica) se pueda perder un 1% de Cu contenido en el residuo mineral, habrá también que considerar los costos de operación, gastos generales, financieros y de comercialización, etc. P r o p i ed ad es fí si cas de los mi n er al es y l a op e r ac i ó n d e sep ar ac i ó n /co n c en tr ac ión a apl i c ar

su rel ac i ó n c on

Describiremos a continuación a grandes rasgos los procesos de concentración mas empleados en la actualidad, según las propiedades físicas de los componentes de los minerales en que se basan. 1. Peso específico: Concentración gravimétrica, o separación por peso, tiene lugar como etapa de pre concentración en combinación con otras técnicas de concentración o

como único método, en jigs, mesas vibratorias, separadores por medios densos, conos o espirales, concentradores centrífugos tipo Knelson ó Falcon, etc. 2. Susceptibilidad magnética: Separación de minerales Paramagnéticos y altamente magnéticos (o ferromagnéticos), de minerales diamagnéticos (ganga y/o minerales débilmente magnéticos), mediante electroimanes. Los tipos de separadores electromagnéticos comúnmente empleados son: separadores secos, de mediana o alta intensidad; y separadores húmedos de mediana o alta intensidad. Los separadores secos constan normalmente de un tambor, poleas o de una faja que transportan el mineral por concentrar. El movimiento del tambor, de la polea o de la faja origina una fuerza centrífuga y gravitacional que se opone a la fuerza magnética de modo que las partículas descargadas siguen diferentes Trayectorias, según si son magnéticas o no magnéticas. 3. Conductividad eléctrica: Los separadores electrostáticos, de alta tensión, aplican las diferencias de conductividad eléctrica de las especies mineralógicas presentes, para separar las partículas, en forma parecida a la descrita en el párrafo anterior, referente a la separación electromagnética. Este proceso se utiliza en la concentración de ilmenita, rotilo, zircón, monacita (y óxido de tierras raras) arenas negras, apatita, asbesto, hematita, etc., frecuentemente en combinación con separación electromagnética. 4. Color: Un método muy antiguo de concentración de mineral grueso. (0, más precisamente, preconcentración), todavía empleado en la actualidad, es la selección manual por color, llamado localmente "pallaqueo". Este método es aplicable como medio de pre concentración de minerales, cuando existe una diferencia notoria de color entre ganga y mena útil, y esta última se presenta en partículas discretas de unos tamaños no muy finos (y no diseminados). A veces se les emplea para eliminar partículas de impureza de productos no metálicos; y en la industria alimenticia para descartar contaminaciones de café, arroz, etc.

5. Dureza: Generalmente, la ganga de un mineral es mas dura que las menas útiles, produciéndose un enriquecimiento de estas últimas en las fracciones finas durante el proceso de conminución. A veces, los sobre tamaños resultan ser prácticamente estériles después de ciertas etapas de reducción de tamaño, por lo cual se podría lograr una pre concentración con tamizajes, descartando las partículas gruesas (previo muestreo y ensaye sistemática de las fracciones granulométricas). 6. Tensión Superficial: La propiedad de las partículas minerales en pulpa acuosa, de volverse hidrófilas e hidrófobos, de mojarse por agua, o no mojarse, en presencia de mínimas concentraciones de ciertos compuestos orgánicos constituye la base del proceso de concentración que en la actualidad sobrepasa con creces a todos los demás en aplicación la flotación. Como se verá más adelante, ésta consiste en enriquecer la mena útil en una espuma, formada por la inyección y dispersión de aire en una pulpa acuosa de mineral, este se adhiere en forma de finas burbujas a las partículas de mena previamente activadas por una película monomolecular del reactivo orgánico, por lo que llega a "flotar" en la espuma, mientras que la ganga no flota y se elimina como "relave" en el caudal de pulpa. PROPIEDADES DE LOS MINERALES Y SU TIPO DE CONCENTRACION CARACTERISTICAS UTILIZADAS PARA CONCENTRARMINERALES CARACTERISTICAS SELECTIVAS DEL MINERAL

TIPO DE FUERZA SEPARADORA

METODO DE CONCENTRACION

Color, lustre

Visual, manual

Separación manual de mesas(pallaqueo)

Gravedad

Movimiento Diferencial debido a Efectos de masa

Separación gravitatoria mediante jigs. Sluices, mesas vibradoras y otros.

Tensión superficial Diferencial en agua

Separación de partículas valiosas desde una Mescla solido-liquido(pulpa) mediante la Flotación de espumas.

Solubilidad mediante Reactivos químicos apropiados

Hidrometalurgia, disolución de los elementos Deseados para luego ser recuperados por Procesos químicos, electrolíticos o por Intercambio iónico Separación magnética de las partículas deseadas

especifica Reactividad superficial Reactividad química Magnetismo

magnética

Separación Eléctrica El principio de la separación electrostática está basado en el hecho de que si uno de los materiales en una mezcla de partículas pueden recibir una carga superficial al entrar a un campo electrostático, las partículas de este material serán repelidas por uno de los electrodos y atraídas hacia el otro, dependiendo del signo de la carga de las partículas. El arte y a la ciencia de la concentración electrostática se encuentra en la habilidad de cargar selectivamente una o más especies minerales que componen una mezcla, tornándolas de comportamiento diferente en el campo eléctrico La separación electrostática es aplicada como un proceso de concentración sólo a un pequeño número de minerales, sin embargo, donde ella se aplica, es altamente exitosa. Es frecuente combinarla con separación gravitacional y magnética para tratar minerales no sulfuros. La mayor aplicación de la separación electrostática ha sido en el procesamiento de arenas de playa y depósitos aluviales conteniendo minerales de titanio. Hay pocas plantas de tratamiento de arenas de playa en el mundo, que no usan la separación electrostática para separar rutilo e ilmenita de zircón y monacita. La mayoría del rutilo y zircón se produce en Australia, y todas las plantas utilizan separación electrostática. La separación electrostática es usada también en otros minerales, tales como: casiterita, columbita, minerales de ganga obtenidos desde concentración de ilmenita, hematita, etc Los sistemas de separación electrostática contienen a lo menos cuatro componentes: • Un mecanismo de carga y descarga. • Un campo eléctrico externo. • Un sistema que regule la trayectoria de las partículas no eléctricas. • Un sistema de colección para la alimentación y productos. La separación física de dos tipos de partículas es siempre realizada ajustando las fuerzas y el tiempo que actúan estas fuerzas sobre éstas, de modo que partículas de diferentes tipos tendrán trayectorias diferentes en tiempos predeterminados. En adición a las fuerzas eléctricas, es generalmente ventajoso utilizar fuerzas de gravedad, centrífuga, o fricción, para efectuar una clasificación selectiva SEPARADORES ELECTROSTÁTICOS AMP suministra los separadores electrostáticos de Mineral Technologies, de aplicación en todos los campos de separación y concentración de minerales. La gama de separadores disponible, ya sea de placa o rejilla, ofrece una operación eficiente y rentable, resultando apropiados para la separación de: - Arena silícea, Casiterita, Rutilo, Tantalita, Feldespato, Wolframita, Mineral de hierro, Arenas Minerales relacionadas. - Separación de plásticos de metales en sistemas de reciclaje de residuos. Características principales:  Sistemas de electrodos ajustables independientemente.  Sistema de control de entrada de alimentación electrodo-neumatico para cada entrada de producto  Guias de alimentación para el control de la velocidad de alimentación o alimentador de rodillo.  Tolva inferior de descarga del producto con sistema de canaletas integrado.  Puertas de seguridad con enclavamiento.



Cerramiento total contra el polvo y conjunto de canaleta de recogida de derrames.

Separación Magnética Los separadore magnéticos aprovecha la diferencia en las propiedades magnéticas de los minerales componentes de las menas. Todos los materiales se alteran de alguna manera al colocarlos en un campo magnético.

Las propiedades se dividen en dos grandes grupos  

    

Paramagnéticos: los atraídos por un campo magnético. Diamagnéticos: se repelen a lo largo de las líneas de fuerza magnética, asta el punto donde la intensidad de campo magnético ya es muy leve.

Los principios de la separación magnética están dadas por las sig. fuerzas: Fuerza magnética Fuerzas gravitacionales Fuerza centrifugas. Fuerza de fricción e inercia. Fza de atracción y repulsión.

Física del magnetismo: B =H+M inducción magnética = campo magnético + magnetización. La magnetización es un momento magnético dipolar por unidad de volumen. El campo magnético se expresa como la intensidad de campo magnético o la d de flujo magnético. la magnetización se expresa en amp * mt2 o en tesla se aplican las mismas unidades para los tres casos para que la cc sea válida. Campo magnético aplicado: K=M/H K= susceptibilidad magnética se define como una pequeña cte positiva para materiales paramagnéticos - para los diamagnéticos y variable para los ferros magnéticos. En un campo magnético aplicado la magnitud de ferromagnético cambia hasta que alcanza la magnetización de saturación. Si baja el campo magnético aplicado baja la magnetización pero no regresa a su valor original a tal proceso reversible se le llama histerias. A la magnetización residual del material se la llama remanencia magnética. Fuerza magnética: La Fuerza magnética se puede definir Fm= (Vuv)B Vu: momento magnético. V: volumen B: campo magnético. La fuerza magnética depende del campo magnético aplicado como del campo magnético inducido. Fuerzas en competencia: La gravedad, el arrastre hidrodinámico, la fricción y la inercia.

La concentración se hace en un tambor rotatorio la fuerza centrifuga puede ser un factor adicional las fuerzas mas importantes son las de arrastre y g. Equipos Se dividen en dos categorías:  Baja intensidad  alta intensidad. a) para ferromagnéticos algunos paramagnéticos b) para paramagnéticos de baja susceptibilidad magnética ambas (a-b) pueden llevarse a cabo en húmedo o en seco predomina el trabajo en húmedo en operación de (a) los sep de (b) so de proceso seco y de baja capacidad.         

procesos magnéticos Baja intensidad: campo de 0-2500 gauss. Procesos secos: Imanes suspendidos, poleas magnéticas, tambores magnéticos.  Proceso húmedo: Tambores magnéticos en diversos tanques Procesos magnéticos Medio intensidad de 2500-17500 gauss proceso seco rodillos inducidos proceso húmedo separador de alta intensidad tipo carrusel (WHINS). Alto gradiente 17500- 21000 gauss La recuperación de Fe: Se aplica para proteger las trituradoras cribas y fajas transportadoras. Ejemplo: Tipo imán suspendido: Es un electroimán fijo sobre una faja de polea elevado.

Equipos que se usan en Baja intensidad humedad Flujo y rotación de igual dirección: La alimentación va en la misma dirección de rotación de tambores aplicación está en obtener concentración de magnetita de alta ley a partir de min. +/- grueso de rotación inversa. La pulpa de alimentación se hace pasar en dirección contraria a la dirección de rotación del tambor. Son usados cuando no hay flujo de alimentación y donde no se requiere muy alta ley. A contracorriente la pulpa de alimentación se introduce en el punto medio de la sección magnética aproximadamente por lo que tiene características de flujo de igual dirección como de rotación inversa se usan para limpiar concentraciones dejándolos muy limpios. Equipos de secos de baja intensidad Tambor de alta ‘’V’’ : Tiene un gran número de imanes permanentes se usa pasa concentraciones magnetita cuando no hay disponibilidad de H2O fácil. Equipos de húmedo de alta intensidad. Tipo carrusel. El carrusel gira a través de un campo magnético de alta intensidad que induce un campo magnético de alto gradiente, su aplicación está en materiales paramagnéticos, hematita, cromitas, etc. Fuerte aplicación tiene en la aplicación de pirita del carbón mineral.

Equipos secos de alta intensidad: Rodillo inducido: Consisten en una serie de rodillos giratorios formado por discos alternados magnéticos y no magnéticos su aplicación está en materiales paramagnéticos secos. Ej. arena para procesar la wolframita, monacita y caciterita

LA FLOTACION La flotación es un proceso físico-químico de separación de minerales o compuestos finamente molidos, basados en las propiedades superficiales de los minerales (mojabilidad), que hace que un mineral o varios se queden en una fase o pasen a otra. Las propiedades superficiales pueden ser modificadas a voluntad con ayuda de reactivos. El proceso de flotación se basa en las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de los minerales. Se trata fundamentalmente de un fenómeno de comportamiento de sólidos frente al agua Los metales nativos, sulfuros o especies como el grafito, carbón bituminoso, talco y otros son poco mojables por el agua y se llaman minerales hoidrofóbicos. Por otra parte, los sulfatos, carbonatos, fosfatos, etc. Son hidrofílicos o sea mojables por el agua.

Propiedad hidrfílica e hidrofóbica de los minerales

TIPOS DE FLOTACIÓN Los tipos de flotación en orden cronológico son:  FLOTACIÓN NO SELECTIVA DE ACEITE (BULK OIL FLOTATION) Esta técnica desarrollada en 1860, consistía en mezclar la mena molida con aceite y posteriormente con agua, de tal manera que las partículas del mineral sulfuroso, por sus propiedades superficiales hidrófobas, quedaban retenidas en la fase aceitosa y aquellas partículas que se mojaban en el agua se quedaban en la fase acuosa, de modo que al final del proceso, flotaba una capa de aceite sobre la pulpa, la cual contenía las partículas de mineral sulfuroso que eran separados por decantación y se separaba del aceite por filtración.  FLOTACIÓN DE PELÍCULA (FILM OR SKIN FLOTATION) En esta técnica, el mineral finamente molido era esparcido cuidadosamente sobre la superficie libre del agua, de modo que las partículas de sulfuro, que se caracterizan por tener propiedades hidrófobas, sobrenadaban en la superficie del agua, formando una delgada película que era removida por medio de algún mecanismo; en cambio la ganga se mojaba y sedimentaba en el fondo del recipiente de agua. Las dos técnicas anotadas anteriormente no tuvieron éxito en su aplicación en la industria por lo que en la actualidad ya no se las usa.

 FLOTACIÓN DE ESPUMA Con la flotación de espuma la separación se la realiza gracias a la adhesión selectiva de partículas hidrófobas a pequeñas burbujas de gas (aire) que son inyectadas al interior de la pulpa. El conjunto partícula-burbuja asciende a la superficie formando una espuma mineralizada, la cual es removida por medio de paletas giratorias o simplemente por rebalse. Las propiedades superficiales de las partículas y las características del medio pueden ser reguladas con ayuda de reactivos.  FLOTACIÓN DE IONES Con ayuda de reactivos de flotación se precipitan los iones y luego éstos son flotados como en el caso de la flotación de espuma.  FLOTACIÓN DE ESPUMA Este tipo de flotación es el que ha sobrevivido y es la técnica que más se emplea en la concentración de minerales. Como ya mencionamos la flotación de espuma se basa en la repelencia natural o inducida de los minerales al agua (hidrofobicidad). El principio de funcionamiento de un equipo de flotación podemos observar en la figura Nº 2 y esencialmente consta de mecanismos de inyección de burbujas de aire y de mantenimiento en suspensión de las partículas. El volumen de las celdas varía desde 2 a 3000 pies cúbicos e incluso más grandes. El tiempo de flotación es el tiempo promedio de retención de las partículas en la celda. Es el tiempo suficiente para que las partículas hidrófobas se adhieran a las burbujas de aire y floten a la superficie. Este tiempo puede variar desde algunos segundos hasta varios minutos. El porcentaje de sólidos en peso es también muy importante y éste puede estar entre 15 y 40 %. El tamaño de las partículas depende del grado de liberación. En la práctica este tamaño fluctúa entre 65 mallas Tyler hasta aproximadamente 10 micrones. Sin embargo, en el caso de algunos minerales no metálicos, como el carbón, fosfatos, potasa, etc., la flotación se puede llevar a cabo desde -28 # Tyler.

Principio de la flotación de espuma PRINCIPALES REACTIVOS USADOS EN LA FLOTACIÓN DE ESPUMA

COLECTOR Compuesto orgánico heteropolar que se absorbe selectivamente sobre la superficie de las partículas, haciendo que estas se vuelvan hidrófobas (aerófilas). Ejemplo: xantatos que se utilizan en la flotación de sulfuros. Los colectores usados con mayor frecuencia son los xantatos y los aerofloats. Sin los colectores los sulfuros no podrían pegarse a las burbujas y éstas subirían a la superficie sin los minerales y los sulfuros valiosos se irían a las colas. Una cantidad excesiva de colector haría que flotarán incluso los materiales no deseados (piritas y rocas) o los sulfuros que deberían flotar en circuitos siguientes. Así por ejemplo, en el caso de la flotación de minerales de plomo-zinc-pirita, en el circuito de plomo se mantiene deprimido el zinc, para flotarlo posteriormente en su respectivo circuito; pero un exceso de colector podría hacer flotar el zinc junto con el plomo. Una cosa similar sucedería en el circuito de zinc con un exceso de colector, haciendo flotar la pirita que se encuentra deprimida por el efecto de la cal adicionada. ACTIVADOR Compuesto inorgánico que modifica selectivamente la superficie de las partículas para permitir que el colector se absorba sobre éstas. Ejemplo: sulfato de cobre, que se utiliza en la activación de algunos sulfuros, como la antimonita. DEPRESOR Generalmente es un compuesto inorgánico que modifica la superficie de las partículas volviéndolas hidrófilas o inhibe la absorción del colector. Ejemplo: sulfato de zinc, usado en la depresión de esfalerita. REGULADOR DE pH El pH indica el grado de acidez o de alcalinidad de la pulpa. El pH 7 es neutro (ni alcalino ni ácido) y corresponde al agua pura. De 0 a 6 es ácido y de 8 a 14 es alcalino. El pH se mide con un aparato llamado potenciómetro o con un papel tornasol. Cada sulfuro tiene su propio pH de flotación, donde puede flotar mejor. Esta propiedad varía según el mineral y su procedencia. Los reguladores de pH tienen la misión de dar a cada pulpa el pH más adecuado para una flotación óptima. La cal es un reactivo apropiado para regular el pH, pues deprime las gangas y precipita las sales disueltas en el agua. La cal se puede alimentar a la entrada del molino a bolas. Es importante usar dosificadores automáticos para estar seguros de la cantidad de reactivo dosificado a las pulpas Hay reactivos sólidos y líquidos. Alimentador de reactivos

Alimentador de reactivos ESPUMANTE Los espumantes son reactivos tenso activos, que modifican la tensión superficial del agua y que producen una espuma estable. Ejemplo: Aceite de pino. Una espuma consiste de un gas disperso en un líquido en una relación tal que la densidad aparente de la mezcla se aproxima más a la densidad del gas que a la del líquido. Al hacer pasar el aire a través de agua pura, no se produce espuma. Al agregar pequeñas cantidades de ciertos compuestos orgánicos como por ejemplo aceites, al soplar aire a través del líquido se formaran burbujas de aire en

forma de pequeñas esferas que, al subir hasta la superficie del líquido y antes de entregar su contenido de aire a la atmósfera, tratarán de detenerse en forma de espuma.

Tabla Nº 1. Reactivos empleados en la flotación de los principales minerales metálicos.

. Flujograma flotación simple.

de

TIPOS FLOTACIÓN ESPUMA

DE DE

FLOTACIÓN DIRECTA La flotación directa es aquella en la que el mineral valioso sale en la espuma y la ganga se queda en el non-float FLOTACIÓN INVERSA En este tipo de flotación el mineral valioso se queda como nonfloat y la ganga es la que flota. FLOTACIÓN COLECTIVA (Bulk flotation) Se dice flotación colectiva en el caso de que todos los minerales valiosos y de un solo tipo mineralógico (por ejemplo: sulfuros) salen en la espuma. FLOTACIÓN SELECTIVA O DIFERENCIAL Como su nombre indica la flotación es selectiva, se flota un solo mineral a la vez en cada etapa. El tamaño máximo de partícula a flotar depende de la naturaleza de la partícula y su peso específico. De modo que en la práctica el tamaño límite superior de las partículas para el caso de sulfuros está entre 0,15 – 0,25 mm, para carbón entre 1 – 2 mm y para azufre nativo entre 0,5 – 1 mm. CIRCUITOS BÁSICOS DE FLOTACIÓN Los circuitos de flotación son procesos continuos. Las celdas están instaladas en series formando bancos. La pulpa ingresa a la primera celda del banco y entrega parte de su

mineral valioso en forma de espuma; el overflow de esta celda pasa a la segunda celda, de donde es sacada más espuma mineralizada, y así sucesivamente hasta la última celda del banco. La altura de la columna de espuma es determinada por el ajuste de la altura de la salida de la cola; la diferencia de altura entre ésta y el labio del overflow de la celda determina la altura de la espuma. La alimentación ingresa a la primera celda del banco y la columna de espuma en las primeras celdas se mantiene alta, ya que hay abundante cantidad de partículas hidrofóficas de mineral que lo sustentan. El nivel de la pulpa sube de celda a celda, ya que la pulpa se hace más pobre en minerales flotables, por aumento progresivo, en la celda de colas. Las últimas celdas de un banco contienen espumas con bajos contenidos de mineral, conformados por partículas hidrofóbicas débiles. Estas son denominadas celdas scavenger, usualmente conformados por partículas mixtas, las cuales son recirculadas. Las celdas scavenger, tienen poco mineral para sustentar espuma alta, tienen su vertedero de colas crecido de tal manera que la pulpa sobrepasa siempre el labio de la celda. De esta manera se recupera el material flotante y se logra la máxima recuperación de las celdas.

Lixiviación La palabra lixiviación viene del latín: “Lixivia, -ae” sustantivo femenino que significa lejía. Los romanos usaban este término para referirse a los jugos que destilan las uvas antes de pisarlas, o las aceitunas antes de molerlas. En la actualidad, se denomina lixiviación, al lavado de una sustancia pulverizada para extraer las partes solubles. Se denomina también a una de las formas de obtener oro, para ellos se usa la lixiviación con cianuro a la mena de oro para purificarlo. Esto produce una gran contaminación donde se hace el procedimiento por el envenenamiento producido por los componentes del cianuro y la gran cantidad de agua que se utiliza. El procedimiento de lavado (lixiviación) se hace en piletones gigantes, hasta del tamaño de varios estadios olímpicos, y por desgracia, posteriormente estos residuos pasarán a las capas freáticas de agua que generalmente se ubican en las altas montañas, que es donde están las minas de oro. Una linda palabra, para tan triste explotación mineral. Lixiviación Natural La lixiviación produce el desplazamiento de sustancias solubles o dispersables (arcilla, sales, hierro, humus, etc.); y es por eso característico de climas húmedos (Pluvisilva, etc.). Esto provoca que los horizontes superiores del suelo pierdan sus compuestos nutritivos, arrastrados por el agua; se vuelvan más ácidos, ya que queda compuestos insolubles (Aluminio); y a veces, también se origine toxicidad. También se pierden grandes cantidades de fertilizantes, al igual que los compuesto nutritivos. En climas muy húmedos, la vegetación natural (sobre todo la forestal) sirve de protección contra lixiviación. Cuando el hombre la destruye, este proceso se acelera considerablemente y la retención de nutrientes en la zona radical se interrumpe (ya no hay raíces). Otras formas de contribuir a la lixiviación son mediante el empleo de fertilizantes con elevada acidez, el riego excesivo y cultivos que retienen muchos nutrientes del suelo. Este proceso se ve asociado también a los fenomenos de Meteorización

Otro efecto de este proceso natural se produce cuando determinadas concentraciones de sustancias y componentes tóxicos que se encuentran en el suelo, al entrar en contacto prolongado con el agua, se difunden al medio y lo agreden. Lixiviación Química Minera. La lixiviación se presenta actualmente, como una de las vías más importantes en la recuperación de metales, debido a las ventajas comparativas que presenta dentro de la industria minera del cobre, oro y zinc, entre otros metales. Entre las ventajas más destacables figura la producción limpia, debido a la ausencia de polución por gases contaminantes, tema muy relevante considerado en los procesos productivos actuales. Otro punto de interés, es la factibilidad del tratamiento de minerales de baja ley, lo cual sería inviable con otras vías de producción; además, en el aspecto químico, el proceso presenta alta selectividad y alto grado de separación en las reacciones involucradas, obteniendo un producto de alta pureza. El tema económico es, sin duda, uno de los más atractivos para la industria, debido a que la línea hidrometalúrgica completa ofrece menores costos de producción que se reflejan en el producto final. Existe una constante en la búsqueda de nuevas tecnologías que considera incrementar la productividad de las distintas partes del proceso, reducir los costos de operación, reducir los impactos ambientales adversos de las efluentes del proceso y en caso de la necesidad de una nueva capacidad de planta, desarrollar procesos nuevos, simples, limpios y más económicos. La lixiviación es todo proceso aquel que el metal o metales beneficiables se recuperan extrayéndolos con un reactivo adecuado que no ataca a la ganga o material residual. Este proceso se descubrió como fenómeno natural, en donde el agua produce el desplazamiento de sustancias solubles o dispersables (arcilla, sales, hierro, humus, etc.); y es por eso característico de climas húmedos en un principio. Esto provoca que los horizontes superiores del suelo pierdan sus compuestos nutritivos, arrastrados por el agua; se vuelvan más ácidos, ya que queda compuestos insolubles; y a veces, también se origine toxicidad. También se pierden grandes cantidades de fertilizantes, al igual que los compuesto nutritivos, por lo tanto se convierte en un clima desértico. Entonces se entiende que todos los minerales oxidados de cobre pueden ser tratados y transformados en sulfato de cobre (CuSO4) mediante la adición de ácido sulfúrico, provocando una reacción rédox y obteniendo como producto una solución rica en cobre disuelto PLS (pregnant Leaching Solution).

Primera etapa: lixiviación en pilas Las pilas deben ser regadas con una solución de ácido sulfúrico, la que circula por cañerías distribuidas homogéneamente. ¿Cuál es el objetivo?

La lixiviación es un proceso hidrometalúrgico que permite obtener el cobre de los

minerales oxidados que lo contienen, aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua. Este proceso se basa en que los minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones ácidas. ¿Cómo se realiza el proceso? a) Chancado: el material extraído de la mina (generalmente a rajo abierto), que contiene minerales oxidados de cobre, es fragmentado mediante chancado primario y secundario (eventualmente terciario), con el objeto de obtener un material mineralizado de un tamaño máximo de 1,5 a ¾ pulgadas. Este tamaño es suficiente para dejar expuestos los minerales oxidados de cobre a la infiltración de la solución ácida. b) Formación de la pila: el material chancado es llevado mediante correas transportadoras hacia el lugar donde se formará la pila. En este trayecto el material es sometido a una primera irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico, conocido como proceso de curado, de manera de iniciar ya en el camino el proceso de sulfatación del cobre contenido en los minerales oxidados. En su destino, el mineral es descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco, que lo va depositando ordenadamente formando un terraplén continuo de 6 a 8 m de altura: la pila de lixiviación. Sobre esta pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersores que van cubriendo toda el área expuesta. Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de drenes (tuberías ranuradas) que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través del material. c) Sistema de riego: a través del sistema de riego por goteo y de los aspersores, se vierte lentamente una solución ácida de agua con ácido sulfúrico en la superficie de las pilas. Esta solución se infiltra en la pila hasta su base, actuando rápidamente. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre, la que es recogida por el sistema de drenaje, y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas. El riego de las pilas, es decir, la lixiviación se mantiene por 45 a 60 días, después de lo cual se supone que se ha agotado casi completamente la cantidad de cobre lixiviable. El material restante o ripio es transportado mediante correas a botaderos donde se podría reiniciar un segundo proceso de lixiviación para extraer el resto de cobre. ¿Qué se obtiene del proceso de lixiviación? De la lixiviación se obtienen soluciones de sulfato de cobre (CUSO4) con concentraciones de hasta 9 gramos por litro (gpl) denominadas PLS que son llevadas a diversos estanques donde se limpian eliminándose las partículas sólidas que pudieran haber sido arrastradas. Estas soluciones de sulfato de cobre limpias son llevadas a planta de extracción por solvente. Extracción por solventes: Básicamente la extracción por solventes es una operación de transferencia de masas en un sistema de dos fases líquidas, también llamado intercambio iónico líquido. Esto se

realiza mediante ciertos reactivos orgánicos (benceno, kerosene, cloroformo, etc.) que tienen un alto grado de afinada selectiva con determinados iones metálicos, formando soluciones casi puras (electrolito rico), el cual es llevado a la siguiente etapa: electro obtención. Esto se realiza en 3 grande sub-etapas:

1. El PLS se le agrega el extractante orgánico y se asocia con el ión de cobre. 2. El complejo asociado es separado de la solución y llevado a una solución secundaria pobre en el ión metálico. 3. En esta solución secundaria se reproduce una re-extracción, devolviendo el elemento de interés a la solución (electrolito rico) pero sin impurezas. Electro obtención: Este proceso básicamente consiste en recuperar desde el electrolito rico y depositarlo en un cátodo el cobre contenido en este. Para ello se hace circular corriente eléctrica contínua de baja intensidad, a través del electrolito rico, entre un ánodo y un cátodo. De esta manera los iones de cobre son atraídos por el cátodo, depositándose en el, dejando en la solución las posibles impurezas las cuales pueden precipitara y formar los barros anódicos. Lixiviación Bacteriana En este proceso se realiza la misma preparación que la lixiviación normal, con la diferencia que en el aglomerado y en la pila se utilizan bacterias (bacterias acidófilas) que generan las reacciones. Estas bacterias son inofensivas para el ser humano y el ecosistema, alimentándose de minerales como el Hierro, Arsénico y Azufre, elementos que suelen estar junto a los sulfuros de cobre y que deben separase por ser impurezas, desde el punto de vista del interés a recuperar. Estas bacterias realizan un proceso natural de oxidación de los minerales sulfurados. Existe una variedad de bacterias que pueden realizar este proceso, todo depende el tipo de impureza (ganga) que acompañe al mineral de cobre, así estas se alimentan de la ganga y liberan el cobre, disolviendo la roca, para que este se disuelva con el ácido y forme el PLS, de una forma más barata y simple. Ilustración 6: Thiobacillus Ferrooxidans, bactería más común en la lixiviación de cobre.