AGENTES LIXIVIANTES.

La eleccin de un reactivo que actu como agente lixiviante, debe considerar varios factores tales como:

Costo del reactivoSelectividad del agente lixivianteCarcter-fsico / qumico del elemento a lixiviar.Efecto del reactivo en el reactor de lixiviacin.Capacidad para ser regenerado y reintegrado al proceso.

En este orden de apreciacin se pueden clasificar los Agentes Lixiviantes en los siguientes grupos:

Agua.Soluciones de sales acuosas.Soluciones cidas.Soluciones bsicas.

El agua.El agua es una sustancia lquida formada por la combinacin de dos volmenes de hidrgeno y un volumen de oxgeno, que constituye el componente ms abundante en la superficie terrestre.Hasta el siglo XVIII se crey que el agua era un elemento, fue el qumico ingles Cavendish quien sintetiz agua a partir de una combustin de aire e hidrgeno. Sin embargo, los resultados de este experimento no fueron interpretados hasta aos ms tarde, cuando Lavoisier propuso que el agua no era un elemento sino un compuesto formado por oxgeno y por hidrgeno, siendo su frmula H2O.El agua es la nica sustancia que existe a temperaturas ordinarias en los tres estados de la materia: slido en los polos, glaciares, nieve, granizo y escarcha principalmente; lquido en la lluvia, el roco, lagos, ros, ocanos y mares y; gas en la niebla y las nubes.

Propiedades:FSICASEl agua es un lquido inodoro e inspido. Tiene un cierto color azul cuando se concentra en grandes masas. A la presin atmosfrica (760 mm de mercurio), el punto de fusin del agua pura es de 0C y el punto de ebullicin es de 100C, cristaliza en el sistema hexagonal, llamndose nieve o hielo segn se presente de forma esponjosa o compacta, se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ah que la densidad del hielo sea menor que la del agua y por ello el hielo flota en el agua lquida. El agua alcanza su densidad mxima a una temperatura de 4C, que es de 1 g/cc. Su capacidad calorfica es superior a la de cualquier otro lquido o slido, siendo su calor especfico de 1 cal/g, esto significa que una masa de agua puede absorber o desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima (las grandes masas de agua de los ocanos tardan ms tiempo en calentarse y enfriarse que el suelo terrestre). Sus calores latentes de vaporizacin y de fusin (540 y 80 cal/g, respectivamente) son tambin excepcionalmente elevados.QUMICASEl agua es el compuesto qumico ms familiar para nosotros, el ms abundante y el de mayor significacin para nuestra vida. Su excepcional importancia, desde el punto de vista qumico, reside en que casi la totalidad de los procesos qumicos que ocurren en la naturaleza, no solo en organismos vivos, sino tambin en la superficie no organizada de la tierra, as como los que se llevan a cabo en el laboratorio y en la industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua, esto es en disolucin. Normalmente se dice que el agua es el disolvente universal, puesto que todas las sustancias son de alguna manera solubles en ella.No posee propiedades acidas ni bsicas, combina con ciertas sales para formar hidratos, reacciona con los xidos de metales formando cidos y acta como catalizador en muchas reacciones qumicas.

Estructura del Agua

En la molcula del agua, el ncleo de hidrogeno no se posiciona en lnea recta, adems de los enlaces covalentes entre el oxgeno y el hidrogeno, existen 2 pares de electrones en la capa exterior del oxgeno; esto genera que los centros de cargas positivas no coincida con los centros de cargas negativas haciendo que la molcula del agua sea polar. Como resultados de la polaridad de las molculas, el hidrogeno se posiciona entre los mismos dipolos de las molculas de agua. La Figura 2, representa la polaridad del agua y la formacin de los puentes de hidrogeno. Estos ltimos son dbiles y como consecuencia requieren bajos niveles de energa para romperse.

COLOCAR NUMERO FIGURA la polaridad del agua y la formacin de los puentes de hidrgeno.

Ionizacin del agua y escala de pH

Dos molculas polares de agua pueden ionizarse debido a las fuerzas de atraccin por puentes de hidrogeno que se establecen entre ellas. Un ion hidrogeno se disocia de su tomo de oxigeno de la molcula (unidos por enlace covalente), y pasa a unirse con el tomo de oxigeno de la otra molcula, con el que ya mantena relaciones mediante el enlace de hidrogeno. El agua no es un lquido qumicamente puro, ya que se trata de una solucin inica que siempre contiene algunos iones H3O+ y OH- . (Se utiliza el smbolo H+, en lugar de H3O+). El producto [H+][OH-]= 10-14, se denomina producto inico del agua o producto de solubilidad y puede variar con la temperatura, tal como se presenta en la Tabla2; adems constituye la base para establecer la escala de pH, que mide la acidez o alcalinidad de una disolucin acuosa, es decir, su concentracin de iones [H+] o [OH-] respectivamente, como en el agua pura la concentracin de hidrogeniones (H+) y de hidroxilos (OH)- es la misma, significa que la concentracin de hidrogeniones es de 1 x 10-7. Para simplificar los clculos Sorensen ideo expresar dichas concentraciones utilizando logaritmos, y as defini el pH como el logaritmo cambiado de signo de la concentracin de hidrogeniones. Los cidos y las bases son reactivos de uso corriente en Hidrometalurgia, entonces un cido es una sustancia que una vez disociada en agua, produce iones H+ y viceversa, una base es una sustancia que una vez disociada en agua produce iones (OH)-, teniendo en cuenta se presenta:

disolucin neutra pH = 7 disolucin acida pH < 7 disolucin bsica pH > 7

En la Figura del pH. Se seala el pH de algunas soluciones. En general hay que decir que la vida se desarrolla a valores de pH prximos a la neutralidad. Los organismos vivos no soportan variaciones de los pH mayores de unas dcimas de unidad y por eso han desarrollado a lo largo de la evolucin sistemas de tampn o buffer, que mantienen el pH constante mediante mecanismos homeostticos. Los sistemas tampn consisten en un par cido-base conjugado que actan como dador y aceptor de protones respectivamente, en muchos procesos hidrometalurgicos, es importante que el pH no se desve mucho de un valor determinado y las soluciones tampn o amortiguadoras ayudan a mantener inalterado el sistema.

COLOCAR NUMERO FIGURA. pH de algunas soluciones.

Hidratacin e Hidrlisis

Como consecuencia de la polaridad del agua, los iones en solucin se encuentran hidratados o rodeados de molculas de agua, esto se conoce como hidratacin.Para el caso de la hidrlisis se presenta una reaccin qumica del agua con una sustancia. Entre las sustancias que pueden sufrir esta reaccin se encuentran numerosas sales, que al ser disueltas en agua, sus iones constituyentes se combinan con los iones hidronio, H3O+ o bien, con los iones hidroxilo, OH-, o ambos. Dichos iones proceden de la disociacin o auto protolisis del agua. Esto produce un desplazamiento del equilibrio de disociacin del agua y como consecuencia se modifica el valor del pH. Las sales de los cidos dbiles o bases dbiles se hidrolizan por accin del agua, dependiendo, el grado de la reaccin, de la debilidad del cido o la base. Es decir, cuan tomas dbil sea el cido o la base, mayor es la hidrolisis.

Constante Dielctrica

El agua tiene una de las constantes dielctricas ms elevadas y corresponde esta constante a la habilidad que una sustancia tiene para neutralizar un campo elctrico que se le aplica; es por esto que las sustancias polares presentan constantes dielctricas relativamente altas si se comparan con la del vaco que tiene un valor de 1, al igual que la del aire. La Tabla 3, presenta los valores de las constantes dielctricas de algunas sustancias.

Solubilidad en el Agua

Para establecer la solubilidad de una sustancia en el agua, debe hacerse asociacin a la polaridad del agua as:

Gases: Los gases son parcialmente solubles en el agua y esta solubilidad disminuye al aumentar la temperatura, pero aumenta con la elevacin de la presin.

Molculas polares como el alcohol, la acetona y el amoniaco, forman con el agua enlaces de hidrogeno y por lo tanto son solubles en ella, aunque esta solubilidad se ve afectada por la temperatura, debido a lo dbil de la energa del enlace de hidrogeno. El cido clorhdrico, HCl, y en general los cidos anhdridos son tambin solubles en agua.

Cristales inicos: estos cristales presentan tendencia a hidratarse y la alta constante dielctrica del agua, hace que disminuyan las fuerzas de atraccin entre los iones positivos y negativos, permitiendo asi la solubilidad o disolucin en el agua.

Molculas No polares: El agua no puede formar enlaces de hidrogeno con las molculas no polares, por lo tanto, no es posible solubilizar estas sustancias, entre este tipo de molculas estn: CCl4, tetracloruro de carbono, benceno, C6H6, etc.

Cristales no inicos: la mayora de estos cristales presentan enlaces covalentes, lo que imposibilita la unin con el agua a travs de los puentes de hidrogeno, como ejemplo: cristales de slice, SiO2.

Decir diferencias entre agua de dulce y salada.

Escasez del recurso agua. Actualmente la factibilidad del uso de agua de mar como agente de lixiviacin se ha discutido porque el procesamiento del caliche se realiza en locaciones donde los recursos de agua fresca son escasos. El uso de agua de mar en esas reas por parte de la minera metlica, est bajo consideracin. (Taboada et al., 2012; Cochilco, 2012).Javier I. Ordez, Luis Moreno, Mario E. Mellado, Luis A. Cisternas L.A 2014, Modeling validation of caliche ore leaching using seawater. International Journal of Mineral Processing 126, 1017

Las necesidades de recursos hdricos para las operaciones mineras son muy altas para la rida regin de Antofagasta, que consume alrededor del 60% del agua fresca en sus procesos. Teniendo en cuenta que la disponibilidad de agua es escasa en el norte de Chile, varias industrias mineras estn consumiendo poco a poco el agua de mar en sus operaciones. En la mayora de los casos, despus de un proceso de desalinizacin del agua de mar es bombeada hacia las plantas mineras, ubicadas en ms de mil metros sobre el nivel del mar.

El tratamiento de desalinizacin conduce a un aumento de los costos de energa y puede causar algunos problemas de contaminacin cuando el agua con mayor salinidad se devuelve al mar. Ante este escenario, el uso directo de agua de mar est siendo un foco de la investigacin, especialmente para la lixiviacin en pilas del caliche, donde los agentes de lixiviacin tienen, en muchos casos, concentraciones ms altas que el agua de mar.

Dependiendo del tamao de la operacin, las explotaciones de caliche son entre 4 y 19 millones de toneladas por ao, para los cuales la relacin lixiviante / caliche es de alrededor de 0,8 a 1,2 m3 / t de caliche apilado y con un consumo mundial de agua para todo el proceso de 800.000 a 7.000.000 de m3 al ao, lo que no considera la recirculacin de agua.

En contraste con la lixiviacin de minerales metlicos, donde el proceso est mediado por las reacciones qumicas, el tratamiento de caliche se rige por la disolucin (Valencia et al., 2008). Ordez, J.I., Moreno, L., Glvez, E.D., Cisternas, L.A., 2013. Seawater leaching of caliche mineral in column experiments. Hydrometallurgy 139, 7987Tabla 4. Composicin qumica de soluciones Lixiviantes. ( agua dulce y de mar.)

Javier I. Ordez, Luis Moreno, Mario E. Mellado, Luis A. Cisternas L.A 2014, Modeling validation of caliche ore leaching using seawater. International Journal of Mineral Processing 126, 1017

Agentes lixiviantes El Agua: Tiene pocas aplicaciones como agente lixiviante (pues en la naturaleza los minerales solubles en agua son relativamente escasos). Las disoluciones de sales en agua: Carbonato de Sodio, para menas de Uranio. Cloruro de sodio, para el sulfato de plomo Cianuro de sodio, para menas de Au y Ag. Sulfuro de sodio, para sulfuro. Tiosulfato de sodio, para el cloruro de plata producido en algunas tostaciones. Sulfato Frrico, La cuprita, Cu2O y la Calcocita, Cu2S, requieren para disolverse completamente una solucin cida del sulfato frrico: Agua de Cloro. Se utiliz para lixiviar menas de oro, pero se abandon al descubrir el proceso de cianuracin. CIDOS:o cido sulfrico. Es el ms efectivo con muchas menas, se utiliza, diluido y concentrado e incluso mezclado con cido fluorhdrico. Es barato y menos corrosivo.o OTROS CIDOS, como el HCl y el HNO3, se utilizan en menor proporcin. BASES:o Hidrxido de Sodio (NaOH). Se utiliza para disolver Aluminioo HIDRXIDO DE AMONIO. Se utiliza para extraer metales que forman aminas solubles.La lixiviacin con bases presenta las ventajas siguientes: Pocos problemas de corrosin Mayor adecuacin para menas carbonatadas Mayor selectividad, puesto que los xidos de Fe. No son atacados

https://www.wou.edu/las/physci/taylor/g473/med_geo/fuge_2005.pdf