V LATINOMETALURGIAEMPLEO DE AGUAS DE MINA EN LA LIXVIACION DE MINERALES SULFURADOS DE COBREMsC. Mery Luz Masco Arriola1, Mag. Pedro Camero Hermoza2y Est. Eder Nelson Arriaga Pillco3

1Docente Principal de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco. meluzma25@yahoo.es2Docente Principal de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco. pecamher@yahoo.com3Estudiante de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco. nel_ap@yahoo.es

ResumenEmpleando aguas de mina con contenido de microorganismos se ha logrado lixiviar minerales sulfurados de cobre, para lo cual se han usado aguas de mina procedentes de dos yacimientos mineros, uno en explotacin en la Regin Cusco, provincia de Chumbivilcas, distrito de Chamaca y otro de una galera abandonada en la Regin Cusco, provincia de Calca, distrito de San Salvador, ambos con pH promedio de 5 y mineral sulfurado de cobre pallaqueado, proveniente de la Regin Apurmac, provincia de Aymaraes, distrito de Chapimarca con una ley de cabeza de 14.82 para el material fino y 13.80 para el material gruesoSe realizaron 11 pruebas exploratorias cualitativas con 100 g de mineral sulfurado y 100 ml de agua de mina; 8 pruebas con agua de San Salvador y 3 con agua de Chamaca. Las pruebas se hicieron por ocho das, observndose que ambas aguas tenan similar rendimiento, por lo que se opt mezclar ambas aguas para las pruebas de lixiviacin en columnas.Para las pruebas en columnas se emple el diseo experimental 2k, siendo las variables evaluadas el tiempo de curado (t) y el tamao de partcula (T). Los niveles mximos fueron 12 das y 11.105 mm y los mnimos 6 das y 4.175 mm, respectivamente. La variable respuesta fue la concentracin de cobre en la solucin acidulada a pH 2.5, usado como solucin de lavado para la extraccin del cobre despus del curado.El lavado de las columnas se hizo por un tiempo de 21 minutos, tomando muestras de solucin cada 3 minutos para hacer el seguimiento del incremento de la concentracin de cobre con el tiempo.De la evaluacin de los resultados se lleg a la ecuacin:CCu = 1.73974 0.0750911 t 0.0841727 T + 0.00503597 t x TSiendo el tamao de partcula (T) la variable de mayor significacin.Palabras Clave: Curado: tiempo en que se mantiene el mineral humedecido en agua de minaAgua de Mina: agua acidificada proveniente de la actividad minera

INTRODUCCINEl agua de mina contiene cido sulfrico producto de la accin bacteriana, bacterias cido flicas y sulfooxidantes que aplicado a minerales sulfurados de cobre por un tiempo de curado y a una granulometra adecuada posibilita la lixiviacin del cobre. Y el presente trabajo tiene la finalidad de evaluar la capacidad de lixiviacin del agua de mina en minerales sulfurados de cobre por la actividad microbiana y recuperar este con un lavado de agua acidulada de cido sulfrico al 5% v/v.

MATERIALES Y MTODOSMATERIALES

Se utiliz mineral proveniente de la Regin de Apurmac, provincia de Aymaraes, distrito de Chapimarca que contiene principalmente: Calcopirita CuFeS2, Covelita CuS, Calcocita Cu2S, Bornita 2Cu2S.CuS.FeS. Con presencia de pirita, esfalerita, molibdenita, as como trazas de oro y plata en contacto con rocas gneas (Reporte de anlisis del Yacimiento Minero El Franquito)

El agua de mina recolectada fue de dos labores mineras aurferas de la Regin Cusco: Minera aurfera Chocoyo en el distrito Chamaca, provincia de Chumbivilcas Cusco, propiedad de Sociedad Minera Huincho y el otro de unas galeras abandonadas en el Abra camino al Santuario del Seor de Huanca, en el distrito de San Salvador, provincia de Calca Cusco.

MTODOS

La metodologa desarrollada en el presente trabajo, se sintetiza grficamente en el diagrama siguiente:

Figura N 1 DISEO DE LA COLUMNA DE LIXIVIACIN

Para el diseo de la columna de lixiviacin se calcularon las siguientes variables:

Densidad aparente del mineral.- Determinado por la ecuacin:

(1)

Volumen de la Columna.- Determinado por la expresin matemtica:

(2) Capacidad de la columna.- Se calcul con funcin a la densidad aparente y considerando que la proporcin de espacios libres entre partcula y partcula es del 30% del volumen total de la columna, con la siguiente ecuacin:

(3)

Dnde: (4)

DISEO EXPERIMENTAL

Se evalu dos variables: Tiempo de curado A Tamao de partcula BSe aplic un diseo factorial 2k con K = 2, de acuerdo a la Tabla N 1.

Tabla N 1 Diseo experimental del proceso de lixiviacin

FACTORESNIVELES

ATiempo de curadoa16 das

a212 das

BTamao de partculab14.175 mm

b211.105

El nivel b1 es el promedio del rango: [-1/4 a + 10 mallas] El nivel b2 es el promedio del rango: [-1/2 a + 3/8]

El diseo consto de 4 experimentos, 22 = 4 y sus rplicas correspondientes como se indica en la Tabla N 2:

Tabla N 2 combinaciones de los tratamientos

Tratamiento experimentalDiseoCombinaciones de tratamientosRespuesta

Variable AVariable B

1a1b1a1 b1Y11

2a2b1a2 b1Y21

3a1b2a1 b2Y12

4a2b2a2 b2Y22

5a1b1a1 b1Y11

6a2b1a2 b1Y21

7a1b2a1 b2Y12

8a2b2a2 b2Y22

TRATAMIENTO ESTADSTICO

Para el anlisis estadstico se us del Software STATGRAPHICS PLUS 5.1, para el sistema operativo Windows XP.

PARTE EXPERIMENTALPRUEBAS EXPLORATORIASSe corrieron 11 pruebas cualitativas por ocho das, cinco de ellas mostraron un color azul turquesa ms intensa que las dems, indicando que el agua de mina tiene suficiente fuerza para lixiviar. PRUEBAS EXPERIMENTALESCondiciones:

a. El mineral se prepar a la siguiente granulometra.

Tabla N 3 Clasificacin por tamaos y cantidad respectiva del mineral

RangoPeso Kg

[-1/2 a +3/8]17.400

[-1/4 a +10mallas]12.200

[-10mallas]*15.400

Total mineral45.000

*Finos

Las pruebas se corrieron con las dos primeras granulometras

b. Densidad aparente determinada:

c. Mineral cargado a las columnas segn su capacidad:

Tabla N 4 Capacidad de las columnas

NNombre Columna MineralAltura Columna (cm)Volumen Columna (cm3)

Kg

1A12.499119.401535.88620

2B12.074915.901258.79333

3C12.500920.101591.30477

4D12.085016.001266.71026

5A2*2.500319.201520.05232

6B2*2.004716.101274.62720

7C2*2.500419.601551.72007

8D2*2.095616.101274.62720

Total18.2609

* Replica

d. Ley mineral de cabeza:

Tabla N 5

Porcentaje de cobre en mineral de cabeza

RANGO I (%) (-1/2 a +3/8)RANGO II (%) (-1/4 a +10 mallas)

14.8213.80

Proceso de Lixiviacin

Una vez armado las columnas se ha procedido a agregar 250 cm3 de agua de mina a cada una de las columnas y se dej reposar por un perodo de 6 y 12 das, perodo al que lamamos curado. Despus de los tiempos de curado se procedi a lixiviar con una solucin acidulada de cido sulfrico al 5% v/v.Durante la lixiviacin se tom muestras de solucin lixiviada cada 3 minutos por 21 minutos para hacer un seguimiento a la concentracin del cobre. Los resultados del anlisis se dan en las tablas 6 al 9 y grficamente se muestran en las figuras 2 al 5

Tabla N 6Tabla N 7

6 Das12 Das

A1B1C1D1

[Cu] (g/l) [Cu] (g/l)[Cu] (g/l)[Cu] (g/l)

0000

1907026040

2907027060

39010029090

430140300150

540200320180

570230340210

570230340210

Tabla N 8Tabla N 9

6 Das12 Das

A2*B2*C2*D2*

[Cu] (g/100ml)[Cu] (g/100ml)[Cu] (g/100ml)[Cu] (g/100ml)

0000

26021020030

33029024050

460360250140

540370380170

640380400170

840430420220

840430420220

*Replica

Fig. N 2 Concentracin de cobre extrado Fig. N 3 Concentracin de cobre extrado

Fig. N 4 Concentracin de cobre extrado Fig. N 5 Concentracin de cobre extrado

ANLISIS DE RESULTADOS: Usando el software STATGRAPHICS PLUS 5.1, se obtuvieron los siguientes resultados:

Tabla N 10 Bloques

NBloqueTiempo de curadoTamao de partcula[Cu] soluble g/l

11A164.155570

21B11211.105210

31C1124.155340

41D1611.105230

52A2*64.155840

62B2*1211.105220

72C2*124.155420

82D2*611.105430

Tabla N 11 Efectos estimados para [Cu] g/l

Promedio=0.4075+/-0.0292261

A: Tiempo de curado=-0.22+/-0.0584523

B. Tamao de partcula=-0.27+/-0.0584523

AB=0.105+/-0.0584523

Bloque=0.14+/-0.0584523

Como los efectos estimados para la concentracin de cobre soluble de la Tabla N 11 no muestran una tendencia clara, se recurre al diagrama de Pareto estandarizado para visualizar grficamente los efectos.

Figura N 6 Grfico de Pareto estandarizado

Anlisis de varianza para la concentracin de cobre soluble g/l de Cu extrado:

Tabla N 13 Anlisis de varianza (a)

Fuente de cuadradosGlCuadrado medioF Ratiop Valor

A: Tiempo de curado0.096810.096814.170.0328

B. Tamao de partcula0.145810.145821.340.0191

AB0.0220510.022053.230.1703

Bloque0.039210.03925.740.0963

Error Total0.020530.00683333

Total (correlacin)0.3243570.00683333

Tabla N 14 Anlisis de varianza (b)

R cuadrado 93.6797 %

R cuadrado (ajustado para g.l.)88.9394 %

Error estndar estadstico0.082664

Error absoluto de la media0.0475

En este caso, 2 de los efectos tiene los p valores inferiores a 0.05, indicando que son significativamente diferentes de cero al 95% de nivel de confianza. El estadstico R cuadrado indica que el modelo as ajustado explica el 93.679% de la variabilidad de la concentracin de cobre extrado en la solucin. El estadstico R cuadrado ajustado, el cual es el ms adecuado para la comparacin de nmeros diferentes de variables independientes es 88.9394%. El error estndar de la estimacin muestra la desviacin normal de los residuos para ser 0.082664. El error absoluto de la media (MAE) de 0.0475 es el promedio del valor de los residuos.

Los coeficientes de regresin para el cobre se resumen en la Tabla N 15:Tabla N 15 Coeficientes de regresin para la concentracin de cobre soluble en la solucin

Constante1.37974

A: Tiempo de curado t-0.0750911

B: Tamao de partcula T-0.0841727

AB0.00503597

La ecuacin de la regresin que se ha ajustado a los datos es:

CONCLUSIONES

1. Las pruebas exploratorias permitieron evidenciar que ocurre oxidacin biolgica con slo el uso de agua de mina.2. Los resultado experimentales muestran que las partculas del rango finas ( rango I: -1/4 a +10 mallas) se oxidan por accin de las bacterias por lo que tienen mayor extraccin de cobre en comparacin a los minerales del rango grueso

3. Haciendo un curado con aguas de mina que contienen cido sulfrico como producto de la accin de bacterias por un tiempo apropiado es posible lixiviar minerales sulfurados, implementando la ecuacin:

BIBLIOGRAFA1. Astacuri, V. Principios de Hidrometalurgia y Algunas Aplicaciones Fundamentales. Coleccin Ciencias. 1ra edicin. Per. 1979.2. Bueno, H. Procesamiento de Minerales, Tcnica Experimental y Clculos Bsicos en Plantas Concentradoras. Ingeniera Metalrgica Universidad Nacional del Centro del Per. 1ra Ed. Per. 2003.3. Cceres, N. Anlisis de Datos y Diseos Experimentales Aplicados en Investigacin. Editorial Universitaria UNSAAC. 1ra Ed. Per. 2009.4. Domic, E. Hidrometalurgia, Fundamentos, Procesos y Aplicaciones. Esteban Domic Mihovilovic. 1ra Ed. Chile. 2001.5. Jerome, R. Lawrence, E. Peter, K. Qumica. Coleccin Schaum. Ed. Mc Graw Hill. 9na edicin. Mxico. 2009.6. Levenspiel, O. Ingeniera de las Reacciones Qumicas. Ed. LIMUSA WILEY. 3ra Ed. Mxico. 2004.7. Palacios, S. Diseo Experimental, Aplicado a Ciencia y Tecnologa. CONCYTEC. Per. 2004. 8. Rivera, J. Compendio de Conminucin. CONCYTEC. Per. 2003.9. Misari, F. BIOHIDROMETALURGIA, Tecnologa de la Lixiviacin Bacteriana de Minerales. F.S. MISARI CH. 1ra Ed. Per. 1987.10. Vogel, A. Qumica Analtica Cuantitativa, Teora y Prctica. Volumen I, volumetra y gravimetra. Ed. APELUSZ. Argentina. 1960.

FOTOGRAFAS

Foto N 1. Agua de mina con Biofilm Foto N 2. Recoleccin de DAM

Foto N 3. Resultado de la Prueba exploratoria Foto N 4. Columnas de lixiviacin

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