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1
LIXIVIACION Y CIANURACION
Relator: M.Sc Mario Gaete M.
E-1E-2
S
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3
TENORITA CuO + 2H+ Cu++ + H2O
AZURITA Cu3(OH)2(CO3)2 + 6H+ 3Cu++ + 2CO2 + 4H2O
MALAQUITA Cu2(OH)2CO3 + 4H+ 2Cu++ + CO2 + 3H2O
CRISOCOLA CuSIO3*2H2O + 2H+ Cu++ + SiO2 + 3H2O
Los minerales de cobre en forma de óxidos se lixivianmediante una solución de ácido sulfúrico y agua, comose aprecia en las siguientes ecuaciones.
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4
LIXIVIACION DE MINERALES OXIDADOS DE COBRE
Mineral Granulometría Lixiviante % Recup. Tpo Lix. T (ºC)
Azurita -100 + 200 # 1 – 5 % H2SO4 100 1 hora ambiente
Malaquita -100 + 200 # 1 – 5 % H2SO4 100 1 hora ambiente
Tenorita -100 + 200 # 1 % H2SO4 98 1 hora ambiente
Crisocola -13.3 + 3 # 5 % H2SO4 100 30 horas ambiente
- 10 + 28 # 5 % H2SO4 97 6 horas ambiente
Cuprita -10 + 28 # Fe2(SO4)3 ac. 99 3 días ambiente
-100 + 200 # Fe2(SO4)3 ac 100 1 horas ambiente
Dioptasa -10 + 28 # 1 % H2SO4 79 60 días ambiente
-10 + 28 # 2 % H2SO4 98 60 días ambiente
-10 + 28 # 5 % H2SO4 100 37 días ambiente
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OPERACIONES DE LIXIVIACION
Existen distintas formas de lixiviar los minerales, dependiendo de lascaracterísticas físicas y químicas del mineral, como son la solubilidad del valormetálico, la cinética de la disolución, el consumo del reactivo, etc..
Lixiviación in situ - (sin minería).Lixiviación en botaderoLixiviación en pila - (DRT)Lixiviación en batea - (DCHU, Mantos Blancos)Lixiviación por agitación - (material de alta ley)
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Lixiviación in "situ".-
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Tipo demineral
Granulometría Sistema de aglomeración Aglomerante
Oro y plata Gruesa (15mm o similar) Sin arcillas Sistema de cinta simple condescarga en pila o depósito
de lixiviación
Solución de cal
Oro y plata Fina (-15mm o más fino)Sin arcillas
Sistema de tres cintas o unacinta y artesa vibratoria
Cal
Oro y plata Gruesa (-15mm o similar)Con arcillas
Sistema de tres cintas encascada como mínimo y
barras mezcladoras
Cemento y cal
Residuos deoro y plata
Menor de 0.2mm o más fino Tambor rotatorio. Artesainclinada vibratoria.
Cemento y cal
Cobre-uranio
Gruesa de 15mm o similar Sistema simple de cintatransportadora
Ácido sulfúrico
Cobre -uranio
Fina (-15mm o similar)Limitada cantidad de arcillas
Tambor rotatorio Ácido sulfúrico
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Refino
Tren D
Tren C
Tren B
Tren A
Pond PLS
Ponddesarenador
Canaleta
PLS
PLS
PLS
DIAGRAMA DE FLUJOS LIXIVIACION
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Es un método de purificación de soluciones, es decir, un método para separar elcobre de otros elementos metálicos en solución. Y a la vez, permite concentrar lassoluciones en cobre, para el proceso siguiente de electrodepositación.
El proceso de extracción por solventes, involucra el uso en forma cíclica de una faseorgánica que actúa como el medio de intercambio para efectuar la particiónselectiva del cobre. El proceso se lleva a cabo en dos etapas o pasos:
En una primera etapa, la solución de lixiviación (PLS), que contiene el cobrerecuperado del mineral cargado en pilas, se pone en contacto con una fase orgánica(orgánico) capaz de captar/combinarse con el cobre en solución. Es decir, lasolución de lixiviación rica en cobre (PLS), luego del contacto con la fase orgánica,baja su contenido de cobre (refino).
En una segunda etapa la fase orgánica que ahora contiene el cobre, es contactadacon una nueva solución acuosa (electrolito pobre - Spent)) de propiedades distintasa la primera, es decir, alto contenido de ácido sulfúrico, transfiriendo el cobredesde la fase orgánica (orgánico), resultando una solución rica en cobre y apta paraelectrodepositación (electrolito avance). El orgánico se regenera, retornando a laetapa previa de extracción, operando en circuito cerrado permAnentemente.
EXTRACCION POR SOLVENTES.-
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EXTRACTANTES PARA PROCESOSHIDROMETALURGICOS
MECANISMOS DE EXTRACCIÓN Y RE-EXTRACCIÓN
CuSO4 + 2RH CuR2 + H2SO4
Cu++ + 2RH --------> CuR2 + 2 H+
OXIMAS•CETOXIMAS•ALDOXIMAS•MEZCLAS
CETONAS* BETADICETONAS
EN FORMA IONICA
SOLUCIONES ACIDAS DE COBRE
SOLUCIONES BASICAS DE COBRE
EXTRACTANTES
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EXTRACCIÓN POR SOLVENTE
PLS
ORGANICOCARGADO
REFINO
ORGANICODESCARGADO
At Xt
A1 X1 A2 X2
Ar Xr
Oc Yc
O2 Y2 O3 Y3
Od Yd
Flujo Orgánico = O = Od = O3 = O2 = Oc
Flujo Acuoso = A = At = A1 = A2 = At
Balance A(Xt - Xr) = O(Yc - Yd)Línea Operación Yc = Yd + A/O (Xt - Xr)
ETAPA 1 ETAPA 2 ETAPA 3
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MECANISMO DE TRANSFERENCIA MASICA
•TRANSPORTE DEL COBRE DESDE EL SENO DE LA FASEACUOSA HACIA LA INTERFASE.•REACCIÓN QUIMICA EN LA INTERFASE.
•TRANSPORTE DEL COMPLEJO ORGÁNICO DE COBREDESDE LA INTERFASE HACIA EL SENO DE LA FASEORGANICA.
Cu
Cu
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ELECTRODEPOSITACION
La Electrodepositación de cobre, es la recuperación del cobre comometal, a partir de una solución electrolítica, en una celdaelectroquímica.
La electroobtención de cobre, se realiza en una celda compuesta poruna cuba con electrolito (solución acuosa, con cobre y ácido sulfúricoen solución, entre otros), y cátodos sobre los cuales se recuperará elcobre, y por ánodos que deben ser inatacables, para evitar lacontaminación de la solución y del depósito. El cátodo puede ser decobre (tecnología convencional de cátodos iniciales) o de aceroinoxidable, y ánodos de plomo.
Básicamente, en el cátodo se depositará el cobre metálico que hay ensolución (electrolito), y en el ánodo, se produce la oxidación del agua,produciéndose gas de oxígeno. Razón por la cual, vemos en los ánodosproducirse burbujas (O2 - oxígeno), burbujas que al salir fuera delelectrolito, forman una neblina ácida producto del arrastre deelectrolito. En las celdas se colocan esferas u otro material, paracontrolar la emisión de neblina a la atmósfera.
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DIAGRAMA ILUSTRATIVO
ELECTROOBTENCIÓN
Electrolito Rico
CATODOS
DESCARTEELECTROLITO
ACIDO AGUA
ENERGIAELECTRICA
CALORVAPOR
OXIGENOAEROSOL
CALOR
GALACTASOL
SULFATOFERROSO
Y/OCOBALTO
Electrolito Pobre
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Reacción Anódica : H2O 1/2 O2 + 2H+ + 2e- Eº:1.23 (V)Reacción Catódica : Cu+2 + 2e- Cuº Eº: 0.34 (v)
QUÍMICA PROCESO ELECTROOBTENCIÓN
HH++
SSOO44--22
H+ Cu+2
Electrolito Rico Electrolito Pobre
SSOO44--22
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BIOLIXIVIACION.-
La biolixiviación se define como el ataque y solubilización de unmineral por acción bacteriana. Cuando la superficie del mineraldonde reside la bacteria se humedece, ésta desarrolla toda suactividad oxidando espontáneamente a sulfuros metálicos,generando Fe(III), sulfatos solubles y ácido sulfúrico.
MICROORGANISMOS
Quimiolitótrofos energía mediante la oxidación de materialesinorgánicos
Autótrofos utilizan el CO2 como única fuente de carbono(autótrofos obligados)
Heterótrofos obtienen CO2 metabolizando compuestosorgánicos
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Thiobacillus ferrooxidans (Tf)
• Bastoncillo 0.3 a 0.5 micras de diámetro y de 1.0 a 1.7 micras delongitud.
• Quimiolitoautotrófica, obtiene su energía de las especies reducidasde hierro (Fe 2+) y azufre (S 2-) y utiliza el dióxido de carbono comoúnica fuente de carbono, oxida prácticamente a todos los sulfurosminerales conocidos.
• Crece en un rango de pH de 1.0 a 6.0, siendo el óptimo entre 2.0 y2.5.
• Sobrevive en un intervalo de temperatura de 2 a 40°C, siendo elmás favorable de 28 a 35°C.
• Prolifera por fisión binaria en cuestión de horas.
• En un sistema en actividad alcanza poblaciones de 109 a 1010células/mL
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Mecanismo Directo
CuFeS2 + 9/2 O2 + H+ Cu2+ + 2 SO42- + Fe3+ + 1/2 H2O Oxidación biológica
Mecanismo indirecto completo
CuFeS2+ 16Fe3+ + 8H2O Cu2+ + 2SO42- + 17Fe2+ + 16H+ Oxidación química17Fe2+ + 17/4 O2 + 17H+ 17Fe3+ + 17/2 H2O Oxidación biológica
Mecanismo indirecto incompleto
CuFeS2 + 4Fe3+ Cu2+ + 2Sº + 5Fe 2+ Oxidación química5Fe2+ + 5/4 O2 + 5H+ 5Fe3+ + 5/2 H2O Oxidación biológica2Sº + 3 O2 + 2H2O 2H2SO4 Oxidación biológica
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CIANURACION
Reacción Global:
2Au + 8 CN- + O2 + 2H2O 2Au(CN)-4 + H2O2 + 2OH-
Concentración de O2
Velocidad de Disolución Concentración de CNIntensidad de Agitación
Al disolver NaCN en agua, este tiende a hidrolizarse según:
CN- + H2O HCN- + OH-
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MENA
LIX, EN PILAS TRITURACIONO TANQUES MOLIENDA
BENEFICIOCOLAS CALCINACION
SOLUCION LIMPIA
LIXIVIACIONPOR AGITACION
CARBON ENCOLUMNA
CARBON EN CARBON ENPULPA LIXIVIACION
COLAS
CARBON CARGADO
DESORCION DESORCION DESORCIONA PRESION ATMOSFERICA ORGANICA
SOLUCION CONCENTRADA
CEMENTACION CON ELECTRODEPOSITACIONZINC EN POLVO
DISOLUCION/FUSION
BULLON DORE
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PROCESO CARBON EN COLUMNA (CIC)
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PROCESO CARBON EN PULPA (CIP)
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PROCESO CARBON EN LIXIVIACIÓN (CIL)
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CARBON ACTIVADO
CARACTERISTICAS:AmorfoPorosoSuperficie específica alta (300 a 3000 m2/g)Carbón sin porosidad 3.86*10-4 m2/g
Alta porosidad permite adsorber gases, vapores y sustancias disueltas odispersas en líquidos.Carbón de origen animal, vegetal o mineral puede ser convertido en carbónactivado.Materia Prima: Madera, cuescos de frutas, cenizas, conchas de cocos,carbones bituminosos y azúcar.
CAPACITACION MINERA A PERIODISTAS DE LA REGION DE COQUIMBO
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CEMENTACION CON Zn.- (1884)
Cementación con Zn en polvo (1904, Merril) > Area superficial
2Au(CN)-2 + Zn 2Au + Zn(CN)-2
4
2Au(CN)-2 + Zn + 3OH- 2Au + HZnO2- + 4CN- + H2O
pero el Zn también puede producir H2
Zn + 4CN- + 2H2O Zn(CN)-24 + 2OH- + H2
Zn + 2H2O HZnO2- + H+ + H2
Puede existir precipitación de oro a través de la formación de H2
Au(CN)-2 + H2 Au + 2H+ + 2CN-
Pero esto ocurre a bajas velocidades y temperatura y presión alta.
Se ha propuesto la siguiente reacción general
Zn + Au(CN)-2 + H2O + 2CN- Au + Zn(CN)-2
4 + OH- + 0.5H2
CAPACITACION MINERA A PERIODISTAS DE LA REGION DE COQUIMBO
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Solucion delixiviación
Ingreso Solución Rica
Adición de reactivos Clarificador Filtros de placas o velas
a la solución, si revestidas de diatomita.es necesario
Desaireador
Proceso de Polvo de Znextracción de oro y sales de Pb
Filtrado delPrecipitado de Zn ORO
Solución EstérilRecirc. Soluciónestéril
FIGURA: Flujograma típico de una planta de precipitación Merrill-Crowe
CAPACITACION MINERA A PERIODISTAS DE LA REGION DE COQUIMBO
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ELECTRODEPOSITACION DE ORO
Cátodo: Au(CN)-2 + e- Au + 2CN-
H2O + e- 0.5H2 + OH-
Anodo: 2OH- H2O + 0.5O2 + 2e-
Reacción Global: Au(CN)-2 + OH- Au + 2CN- + 0.5H2 + 0.5O2
CAPACITACION MINERA A PERIODISTAS DE LA REGION DE COQUIMBO
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Celda Zadra (1950): Recipiente cilíndrico con un cátodo central de lana de acero,protegido dentro de un canasto de plástico perforado para aislación, y un ánodoconcéntrico de malla de acero inoxidable.
Solución rica
Tubo de alimentación yDistribuidor de corriente
Anodo
CátodoCompartimiento delCátodo (lana de acero)
Sección Transversal Vista lateral