II CONGRESO DE MINERÍA “ LAS NUEVAS FRONTERAS DE LA MINERÍA”
UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA
BIODEGRADACIÓN EN PLANTAS DE EXTRACCIÓN POR SOLVENTES DE COBRE
Alex Martin Marey Ingeniero Civil Industrial en Minas
Jefe Sucursal Zona Norte, Técnico Andino - Sur HCI Interquímica Ltda - CPchem
RESUMEN
La constante preocupación por la optimización de rendimientos y costos en
las operaciones de Lixiviación, Extracción por Solventes y Electroobtención, son un
desafío constante para el negocio minero. El siguiente trabajo muestra uno de los
factores involucrados, biodegradación, su reconocimiento y formas de minimizar sus
efectos.
INTRODUCCIÓN
Los diluyentes y extractantes usados en de SX son mezclados en razones
apropiadas de acuerdo a los requerimientos operacionales de la planta. La solución
resultante es llamada orgánico de planta. El diluyente es normalmente la fracción
mayoritaria del orgánico y como tal juega un rol esencial en una operación eficiente.
Este trabajo discute algunos de los términos asociados a los diluyentes, sus
características, y consideraciones microbiológicas en las pérdidas de orgánico.
Los diluyentes modernos para SX son una composición constante de
destilados del petróleo que han sido desarrollados específicamente para ser usados en
circuitos de Extracción por Solventes. Ellos contienen un rango de hidrocarbonos
compuestos de alifáticos, aromáticos y compuestos nafténicos.
Los compuestos alifáticos son estructuras moleculares de cadenas abiertas
tales como: alkanos, alkenos y alkinos, incluyendo ambas especies: normal (lineal) e
iso (ramificadas) y sus cíclicos análogos.
Los compuestos aromáticos son aquellos compuestos que contienen una o más
estructuras de anillos no saturadas en alguna parte de la molécula. Aunque estos
términos incluyen aromáticos clásicos como benceno y tolueno, estos compuestos no
están presentes en ninguna concentración apreciable en diluyentes modernos. Los
aromáticos, en diluyentes modernos son los compuestos más pesados, más
exactamente llamados alkylaromáticos o arenas.
La característica distintiva de estos aromáticos es una estructura anillar no
saturada con una o más cadena alifáticas atadas al anillo.
BIODEGRADACIÓN
Si, por ejemplo, suponemos 100 lt de orgánico (diluyente más extractante),
dado:
15% extractante => 15 lt
85% diluyente => 85 lt
Entonces teóricamente la reposición o Make up debiera ser igual, pero existe
un ∆ que implica mayor adición de diluyente, lo cual erróneamente se atribuye en un
100% a pérdidas por evaporación, sin embargo, a través de estudios realizados por el
departamento de microbiología de Chevron-Phillips Chemicals y algunas mineras es
que postulamos lo siguiente.
La pérdida es efecto inmediato de una degradación microbiológica, que en
algunos casos de plantas testeadas va del orden de 40% a 60%. Algunas premisas
importantes se destacan a continuación:
Tipo de microorganismos: Hongos, bacterias. Algunos de estos microorganismos
pertenecientes a la familia de la penicilina, no se descartan microorganismos
provenientes de aguas residuales.
Formación: Estos microorganismos están presentes en todo lugar, entre ellos
depósitos minerales, etapas de lixiviación, también en piscinas; sólo requieren de las
condiciones adecuadas para su activación.
Activación: Influyen una serie de factores catalogados como Modificables (M) e No
modificables (Nm) desde el punto de vista de manejo por parte de la planta. Entre
ellos destacan:
Tº (Nm) considerada propia del circuito.
Nutrientes (Nm) particularmente fosfatos y nitratos, considerados propios del mineral.
Alimento (M) que es el orgánico del cual preferencialmente metabolizan las cadenas
largas alifáticas del diluyente, y extraen agua de la fase acuosa.
Oxígeno (M) el cual es necesario para la vida de estas colonias, pudiendo ser
modificable regulando la velocidad de agitación de los mixers (evitando efecto vortex),
regulando las caídas o efectos cascadas del PLS, manteniendo Settlers totalmente
cerrados, cortinas plásticas en el sector de vertederos y cualquier medida que minimice
este factor.
Efecto: Visualmente corresponde al crud o borra(compuesta de sólidos oxígenos y
colonias de microorganismos) no se descartan orgánicos turbios con tensiones
superficiales deterioradas, en efecto si la tasa de formación de crud no se controla
agresivamente estas colonias, tienden a aumentar su población exponencialmente
generando una biomasa o capa micelial capaz de resistir y adaptarse a las
adversidades del medio, generando mecanismos de auto defensa para cada caso.
Estos microorganismos como mencionamos anteriormente, metabolizan o
“cortan” las cadenas de carbonos, principalmente las cadenas alifáticas del diluyente,
generando con esto subproductos solubles como alcoholes, aldehídos y ácido
carboxílico, los que a su vez al ingresar al circuito provocan un deterioro en los
tiempos de separación de fases, cinética, carga de cobre etc.
Está comprobado que para dichos microorganismos es imposible metabolizar
las estructuras anillares aromáticas, dada la fuerte estructura del anillo bencénico
tanto en la estructura del extractante como en el diluyente aromático, con el mismo
anillo. Lo que implica una ventaja bastante atractiva de los diluyentes con aromáticos
respecto a su símil sin ellos, en solventes sin aromáticos entonces la biodegradación
es mayor.
Esta posición referente a microorganismos no es tan nueva como creemos de
hecho en EEUU, en situaciones de derrames de hidrocarburos la remediación del
impacto se hace esparciendo dichos microorganismos en terreno, más nutrientes, con
el objeto de biodegradar los elementos nocivos del terreno y no causar daños
medioambientales, por otra parte en este mismo país y ahora aplicado en todo el
mundo, se dejó atrás el uso de detergentes con componentes aromáticos y se
reemplazó por componentes alifáticos que son fácilmente degradables por los
microorganismos.
Incluso este “problema microscópico” ha tocado la industria de combustibles en el
campo automotor, tal como lo indica la última edición de la revista” Lubrication &
Fluid Power” cuyo artículo comienza preguntando “ Si Ud. Ha observado que al
cambiar filtro de combustible este se tornó de color negro, o si alguna vez a olido su
tanque de bencina y este huele a huevo podrido, si alguna vez le sucede es que su
tanque tiene microorganismos en su interior. Estos son verdaderamente devastadores
“ los microorganismos utilizan el combustible como alimento convirtiendo los
aditivos en nuevos productos químicos y agua, algunos de estos microorganismos
forman una biomasa y otros generan otros subproductos o metabolitos.
CRUD
Término usado para describir varios tipos de sólidos encontrados en un
circuito de Extracción por solventes, gran parte de esos sólidos provienen de la etapa
de lixiviación. Entre los diversos tipos de sólidos se encuentran: sílicas cristalinas,
sílicas amorfas (arcillas, talco) etc.
Otro componente que se encuentra es la biomasa, que está compuesta de
varios microorganismos que incluyen hongos y bacterias que pueden provenir de la
etapa de Lixiviación y piscinas, pero también crecen en el circuito de Extracción por
Solventes.
Algunas plantas generan más Crud que otras, por lo que no necesariamente
es una relación lineal con la cantidad de sólidos suspendidos. La estabilidad y
cantidad de la capa de crud se incrementa por los subproductos que generan estos
microorganismos, algunos de esos subproductos son ácido carboxílico, alcoholes,
ácidos grasos, lípidos, etc.
Microorganismo “bastón” Microorganismo “filamento”
PRECAUCIONES PARA EVITAR EL FENÓMENO
• Tratamiento agresivo del Crud
• Remoción constante y estricta de las colonias de microorganismos, algunos de ellos son
verdaderas islas flotantes que generan una emulsión de orgánico en acuoso alrededor de
burbujas de aire. Esto ayuda a detener el crecimiento exponencial de la población
• Se sugiere aspirar el Crud de la interfase
• Minimizar los atrapamientos de aire en el circuito, ya que el Oxígeno promueve el
crecimiento microbiológico.
• Recuperar el orgánico desde la piscina de refino tan pronto como sea posible, lo que sin
duda ayuda notoriamente a la reducción de la degradación química y biológica.
• Un tratamiento acertado en cuanto a calidad y dosificación de las arcillas en el manejo
del orgánico optimizan los tiempos de separación de fases y los arrastres
• Control periódico por parte de un microbiólogo.
CONCLUSIONES
Así como hace casi 30 años la lixiviación a través de bacterias no se
concebía, hoy se está frente a una nuevo fenómeno que se está comprendiendo cada
vez más, con lo que se persigue mejorar la performance de las plantas de Extracción
por Solventes de Cobre y por otra parte, la optimización de los costos ocultos en las
pérdidas de los reactivos utilizados.
Si bien es cierto, la identificación de estos microorganismos es una tarea
complicada por efecto de la distorsión a que están sujetos los cultivos, podríamos
decir que los microorganismos típicos provienen de la familia del hongo penicillium.
En pruebas de faena se comprobó que la biodegradación contribuye en un
40% en la degradación del orgánico.
El tratamiento agresivo de las borras, dosificación adecuada de las arcillas de
tratamiento, control de factores de crecimiento de la población microscópica y lo más
importante el cambio de filosofía en los operadores, y personal de la planta para
enfrentar el fenómeno conllevan a la disminución y atenúan la biodegradación.
La Biodegradación afecta principalmente a los diluyentes de tipo alifáticos,
es decir con un bajo o nulo contenido de aromáticos, por el contrario los diluyentes
con un contenido de aromáticos entre un 20 % a un 25 %, presentan mejor resistencia
al fenómeno.
REFERENCIAS
1. Estudio de microorganismos en el Crud, por Dr. Gary Jenneman, departamento de Microbiología, Chevron-Phillips Mining Chemical.
2. Investigation of evaporative losses in Solvent Extraction Circuits, M.D. Bishop and
L.A. Gray; Chevron-Phillips Mining Chemicals and M.G. Green and T.L Young, Tomsha Associates. Copper 99.