Hidrometalurgia
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Universidad Nacional Experimental Politécnica “ Antonio José de Sucre” Vicerrectorado Barquisimeto Departamento de n!enier"a #etal$r!ica #etalur!ia Extractiva • J%oselin Aponte &' ()*)(+*,-. Exp' (/)(0/1/. Barquisimeto2 ) de Julio de (/)+*
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Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José
de Sucre”
Vicerrectorado Barquisimeto
Departamento de n!enier"a #etal$r!ica
#etalur!ia Extractiva
• J%oselin Aponte
&' ()*)(+*,-.Exp' (/)(0/1/.
Barquisimeto2 ) de Julio de (/)+*
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IntroducciónPor %idrometalur!ia se entiende los procesos de disoluci3n selectiva de
los componentes valiosos de las menas 4 su posterior recuperaci3n de la
soluci3n por di5erentes métodos* El nom6re de %idrometalur!ia se re7ereal empleo !enerali8ado de soluciones acuosas como a!ente de
disoluci3n* 9a4 tres principales etapas de los procesos
%idrometal$r!icos' Primero la disoluci3n del componente deseado
presente en la 5ase s3lida2 lue!o la &oncentraci3n 4:o puri7caci3n de la
soluci3n o6tenida* ; por $ltimo la precipitaci3n del metal deseado o sus
compuestos*
<a %idrometalur!ia comprende todos los procesos que involucren la v"a
%$meda para la extracci3n del metal de una mena2 entre ellos est=n' la
lixiviaci3n2 la 7ltraci3n2 a!itaci3n2 precipitaci3n 4 amal!amaci3n* #=sadelante se %a6lara un poco mas de al!unos de estos procesos*
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Filtración
Se de7ne como la separaci3n de part"culas insolu6les o solidassuspendidas de una me8cla de >uidos a través de una mem6rana que
retiene al solido2 da como resultado la 5ormaci3n de una capa de
part"culas solidas so6re la super7cie del cuerpo 7ltrante2 una ve8
5ormada esta capa2 su super7cie act$a como medio 7ltrante2
deposit=ndose los s3lidos que van aumentando el espesor de la capa2
mientras el >uido ?4a sea liquido o !as@ pasa a través de ella quedando
limpio de s3lidos* <a capa est= 5ormada por una serie de part"culas de
5orma irre!ular2 entre las que %a4 conductos capilares ?que de7nen la
porosidad de la capa ∈ @* <a circulaci3n del >uido por estos capilares es
de tipo laminar*
<a porosidad es un n$mero sin dimensiones que depende muc%o del
modo que la capa se %a o6tenido 4 de la 5orma de las part"culas pero
para part"culas !eométricamente semeantes 4 semeantemente
dispuestas2 es constante aunque sus dimensiones sean di5erentes*
Se denomina Super7cie Especi7ca σ de una part"cula2 la relaci3n entre
la Super7cie A de esta part"cula 4 su volumen V2 4 es un numero que
tiene por dimensi3n la inversa de una lon!itud*
σ = A
V
El pro6lema que se plantea en la 7ltraci3n es' conocido el !asto 4 la
composici3n de la suspensi3n a 7ltras2 determinar el 7ltro a utili8ar 4 el
tiempo necesario para la 7ltraci3n2 para ello es necesario esta6lecer la
velocidad de 7ltraci3n que permite utili8ar las medidas e5ectuadas en el
la6oratorio para resolver este pro6lema* El paso del >uido a través del
dep3sito 5ormado por las capas del solido 7ltrado2 siempre se reali8a en
ré!imen laminar*
Tipos de Filtros
Se clasi7can se!$n el tipo de >uo 7ltrante en'
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• iltros de Cravedad' Son 7ltros con medio 7ltrante intermitentes 4 para
la o6tenci3n de 7ltrado interesante*• iltros de Presi3n' Son 7ltros con medio 7ltrante2 intermitentes 4 en ellos
puede aprovec%arse la torta 4 el 7ltrado2 tra6aan a so6represi3n o
ma4or presi3n del lado de entrada respecto al de salida*
• iltros de Vacio' Son 7ltros con medio 7ltrante2 continuos 4 en ellos
puede aprovec%arse la torta 4 el 7ltrado* ra6aan a depresi3n continuapara la eliminaci3n del liquido 4 a presi3n en un corto intervalo para el
desprendimiento de la torta*
• iltros &entr"5u!os' Se utili8an principalmente para separaci3n de dos o
mas l"quidos ?emulsiones@ o para disoluciones que conten!an pocos
s3lidos* Utili8a 5uer8a centri5u!a como medio de separaci3n*
<os 7ltros tam6ién pueden clasi7carse por'
)* Se!$n el #ecanismo de 7ltraci3n' Encontramos los 7ltros sin medio
7ltrante 4 con medio 7ltrante*(* Se!$n su 5unci3n' existen 7ltros para la o6tenci3n de tortas que sean
productos de valor2 para la o6tenci3n de 7ltrado clasi7cado como
interesante 4 que la torta 4 el 7ltrado sean productos utili8a6les*1* Se!$n el tiempo de tra6ao' Encontramos los 7ltros de tra6ao
intermitente o continuo*
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Agitación
)* Extracci3n con a!itaci3n2 discontinua en una etapa 4
concurrente*
Por ser de una sola etapa consta de un lixiviador 4 un espesador o
sedimentador como se muestra en la 7!ura anterior* <a mena 4 el disolvente
se aaden en el lixiviador2 en el que se veri7ca la reacci3n qu"mica que ori!ina
la disoluci3n de los s3lidos solu6les 4 los s3lidos insolu6les se mantienen en
suspensi3n en el liquido de6ido a la a!itaci3n con lo cual se o6tiene una pulpa
que se env"a al espesador* En este se consi!ue una disoluci3n concentrada en
el metal que nos interesa2 clari7cada que re6osa del espesador 4 los s3lidos
insolu6les se posan en el 5ondo2 5ormando un lodo2 residuo o 5an!o espeso que
se evacua por medio de una 6om6a de dia5ra!ma*
Este 5an!o lleva como liquido la misma disoluci3n que re6osa2 as" como unacantidad varia6le de metal solu6le no disuelto por ser en!lo6ado por los s3lidos
insolu6les al decantar2 por tanto este 5an!o puede pasar a 7ltraci3n con o sin
lavado para reducir el contenido de l"quido interesante o a otra extracci3n en
condiciones mas enér!icas ?mas acidas@* <a disoluci3n si no est= de6idamente
clari7cada puede tam6ién pasar a 7ltraci3n 4 a continuaci3n a puri7caci3n 4
precipitaci3n del metal interesante*
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Este procedimiento se utili8a en la metalur!ia del 8inc2 con o6tenci3n de una
pulpa neutra o acida* am6ién puede considerarse este sistema como de
lavado2 por sustituci3n del disolvente por a!ua 4 la mena por 5an!o*
(* Extracci3n con a!itaci3n contin$a en una etapa 4 a
contracorriente*
Este procedimiento se utili8a muc%o m=s que el anterior2 pero o6li!a a un
ma4or control del proceso* &onsta de uno o varios lixiviadores en serie 4 uno o
varios espesadores en serie de manera que los s3lidos a disolver 4 los
insolu6les pasan por la serie2 disminu4éndose la me8cla después de cada
sedimentaci3n por medio de disolvente menos concentrado2 como se muestra
en la ima!en anterior*
<a reacci3n qu"mica que tiene lu!ar en los tres a!itadores continuos produce
una pulpa2 que consiste en una soluci3n concentrada 4 una cierta cantidad des3lidos insolu6les en suspensi3n de6ido a la violenta a!itaci3n que existe en
los mismo* &omo se desea recuperar la soluci3n con la ma4or cantidad de
s3lidos solu6les 4 un residuo con solo los insolu6les2 la pulpa se env"a al primer
espesador ?A@ la disoluci3n concentrada clari7ca 4 por re6ose se recupera
mientras que los s3lidos se posan en el 5ondo de donde se extraen para
6om6earlos al si!uiente espesador ?B@ en donde se vuelven a convertir en
pulpa con la disoluci3n que re6osa del espesador si!uiente ?&@ 4 la pulpa as"
5ormada se espesa nuevamente dando una disoluci3n m=s concentrada que el
re6ose de & pero menos que el re6ose de A 4 que se utili8a en la etapa de
a!itaci3n* <os lodos 6om6eados de B se vuelven en a trans5ormar en pulpa condisolvente puro 4 la pulpa as" 5ormada se sedimenta 5ormando los lodos o
residuos que constitu4en el producto 7nal 4 su re6ose que contiene pocos
s3lidos solu6les2 va a enriquecerse en ellos en el espesador B*
El rendimiento de un sistema continuo a contracorriente depende de'
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• De la eliminaci3n de los s3lidos posados en cada espesador con la
cantidad m"nima de liquido2 esto es2 o6tener lodos con la ma4or
densidad 7nal*• De que vuelvan a o6tenerse una 6uena pulpa con la me8cla de los lodos
4 la disoluci3n en los espesadores2 antes de sedimentarlos de nuevo*
De6ido a que el o6etivo perse!uido es siempre la recuperaci3n m=ximade la soluci3n 4 de los s3lidos2 estando cada uno de estos productos lo
menos contaminado posi6le por el otro*
1* Extracci3n discontinua con a!itaci3n en varias etapas
4 concurrente*
&onsiste en utili8ar el residuo de cada etapa como alimentaci3n de lapr3xima2 trat=ndolo con una cantidad de disolvente nuevo2 como que
muestra en la 7!ura anterior* A medida que se aumenta el n$mero de
etapas 4 la cantidad de disolvente2 aumenta el porcentae de recuperaci3n2
4 si se emplea un n$mero su7ciente de etapas 4 la cantidad necesaria de
disolvente2 se puede eliminar el componente a disolver en !rado sumo* Para
una cantidad dada de disolvente2 la cantidad de disoluci3n o6tenida tiene a
un limito 7nito2 aun cuando el numero de etapas se %a!a in7nito*
<os resultados que se o6tienen por este procedimiento var"an se!$n las
proporciones en que se divide el disolvente total entre las diversas etapas2
pero los meores resultados son para cantidades i!uales de disolventes encada etapa* Para o6tener un alto !rado de extracci3n con este método se
necesita muc%o disolvente* El método puede reali8arse intermitentemente
con un solo lixiviador 4 espesador o 6ien continuamente con una serie de
aparatos*
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F* Extracci3n contin$a con a!itaci3n en varias etapas 4
a contracorriente*
El disolvente nuevo 4 el material de alimentaci3n se env"a a los
terminales opuestos de una serie de etapas de extracci3n* El Gesiduo 4
la disoluci3n pasan continuamente a contracorriente de una etapa a la
otra* El disolvente que entra en la etapa n es la disoluci3n de la etapanH) 4 el residuo producido en la etapa n es la alimentaci3n a trata en la
etapa nH) como se muestra en la 7!ura anterior* El numero usual de
etapas no pasa de .* <a ra83n de este procedimiento es que ciertos
residuos de las reacciones muestran tales poderes de a6sorci3n que la
me8cla de los lodos 4 las disoluciones para re%acer las pulpas no dan
como resultado el despla8amiento de las materias solu6les2 4 es la
a!itaci3n de los lixiviadores 4 espesadores2 por ser prolon!ada2 la que
puede poner en li6ertad estos materiales solu6les a6sor6idos por el
componente solido2 insolu6le*
am6ién las ventaas de este método es que las reacciones tienen lu!ar
por etapas2 con espesamiento intermedio2 e5ectu=ndose el cam6io de
disoluci3n* &on este sistema 5acilita la r=pida separaci3n de la soluci3n a
precipitar 4 los s3lidos incompletamente tratados tienen a!itaci3n
adicional en condiciones minuciosamente controladas*
<as ventaas del sistema continuo 4 a contracorriente pueden ser'• an!i6les' menos mano de o6ra2 menos vapor para el
calentamiento2 ma4or rendimiento de extracci3n ?o lavado@2
temperatura m=s elevada en la disoluci3n concentrada2 que
5avorece la 7ltraci3n2 4 ma4or concentraci3n de material en ella*• ntan!i6les' menos tanques 4 menos super7cie de ocupaci3n2 el
5uncionamiento e7ciente depende menos de la mano de o6ra2 se
puede mecani8ar2 control de proceso mu4 sencillo2 4a que solo se
precisa el an=lisis qu"mico de la disoluci3n concentrada 4 del
residuo 7nal' reducci3n de pérdidas por solo existir dos $nicos
puntos de salida*
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PrecipitaciónUn precipitado es el s3lido que se produce en una disoluci3n por e5ecto
de cristali8aci3n o de una reacci3n qu"mica* A este proceso se le llama
precipitaci3n* Dic%a reacci3n puede ocurrir cuando una sustancia insolu6le se
5orma en la disoluci3n de6ido a una reacci3n qu"mica o a que la disoluci3n %a
sido so6resaturada por al!$n compuesto2 esto es2 que no acepta m=s soluto 4
que al no poder ser disuelto2 dic%o soluto 5orma el precipitado*
<a disoluci3n que contiene al metal pasa a precipitaci3n* <a o6tenci3n delmetal2 la que puede reali8arse por la utili8aci3n de precipitantes por la
electrolisis2 o por modi7caci3n de las condiciones 5"sico0qu"micas del metal
disuelto*
<os precipitantes tienen !ran a7nidad por el radical que acompaa al metal en
el disolvente2 por lo que precipitan al estado met=lico al com6inarse con el
radical o que reducen los iones del metal disuelto 4 lo %acen pasar al estado
met=lico2 pasando ellos a disolverse al convertirse en iones2 entre ellos %a4'
• A!entes precipitantes met=licos' Al2 In2 e2 Ni* A esta precipitaci3n
reci6e el nom6re de cementaci3n* <a cementaci3n es el término utili8adoen %idrometalur!ia para descri6ir la precipitaci3n de un metal de la
disoluci3n de sus sales por otro metal que es m=s electropositivo*
• A!entes !aseosos precipitantes'SO
2 2SH
2 2%idrocar6uros2 &2
H 2 *
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<a utili8aci3n de precipitantes met=licos est= condicionada a la acide8 si las
disoluciones 4 al >uo* <a cantidad de acido li6re en una disoluci3n tiene dos
e5ectos2 si la acide8 es alta2 el consumo de a!ente precipitante aumente2 si la
acide8 es demasiado 6aa2 el metal a precipitar lo %ace mu4 lentamente2 con
6ao rendimiento de recuperaci3n 4 con peli!ro de precipitar sales 6=sicas
contenidas en la disoluci3n e %idratos del a!ente precipitante*
Si el >uo es lento tam6ién es lenta la precipitaci3n 4 la recuperaci3n es
pequea2 de6ido a que la reacci3n de cementaci3n tiene lu!ar
pre5erentemente en la super7cie del a!ente precipitante en contacto con la
disoluci3n2 por lo que la circulaci3n tiene que ser lo su7cientemente r=pida
para que la disoluci3n 5resca este siempre en contacto con el a!ente
precipitando en un tiempo ra8ona6le para evitar la parcial o total neutrali8aci3n
de su super7cie 4 el a!ente precipitante de6e tener !ran super7cie*
<a precipitaci3n con a!entes precipitantes met=licos se divide en dos 5ases'
• Primera ase' curre durante la polari8aci3n de los electrodos2 que son
el metal precipitando 4 el metal precipitado 4 que ori!ina la precipitaci3n
del -+K del metal de la disoluci3n2 reali8ada en un tiempo que es el (+K
del utili8ado en la precipitaci3n total*• Se!unda ase' curre cuando los electrodos est=n polari8ados2
precipitando el (+K del metal restante en la disoluci3n en un tiempo que
es el -+K del total*
Amalgamación
<a amal!amaci3n era en principio el tratamiento del oro2 plata 4 aleaciones de
oro 4 plata2 de super7cies limpias con mercurio l"quido2 para 5ormar una
aleaci3n que por tener propiedades similares a la de este metal se denomina
amal!ama* El mercurio reviste super7cialmente al oro 4 a la plata cuando
5orma la aleaci3n*
<as part"culas amal!amadas se re$nen unas con otras para dar una masa
ma4or2 con el resultado de que se a6sor6en en una masa pl=stica2 que es la
amal!ama* Si la super7cie no est= limpie o recu6ierta de !rasa o con 3xidos de
%ierro2 teluros o sul5uros2 es preciso eliminarlos 6ien por raspado2 desen!rase o
ataque con acido para que sea posi6le la amal!amaci3n*
Normalmente al oro se le aplica la amal!amaci3n directa 4 para la plata o
aleaciones de oro0plata es preciso la amal!amaci3n indirecta2 que consiste en
disolver A! o Au0A! 4 posteriormente precipitarlos para que en este estado de
pure8a se amal!ame2 esta es una reacci3n de cam6io de 5ase2 que se veri7ca
al poner en contacto una amal!ama de un cierto metal2 con una soluci3n de
otro metal m=s no6le2 produciéndose un cam6io de metal disuelto en el
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mercurio por una cantidad estequiometria del metal en la 5ase acuosa2 estas
reacciones transcurren a !ran velocidad conclu4endo con el a!otamiento de
uno de los dos metales*
<a recuperaci3n del metal de la amal!ama puede reali8arse si!uiendo dos
caminos distintos'
• Por destilaci3n de la amal!ama2 aprovec%ando el 6ao punto de
e6ullici3n 4 relativamente 6ao calor de vapori8aci3n del mercurio2 con lo
que se o6tiene el metal m=s no6le 4 se recupera al mercurio por
condensaci3n' la 5orma de reali8arlo es una volatili8aci3n sin
modi7caci3n qu"mica*• Por electrolisis de =nodos solu6les2 5ormando =nodos con la amal!ama
del metal m=s no6le que por electrolisis se produce la disoluci3n an3dica
del metal no6le de la amal!ama 4 su deposici3n en el c=todo*
<a amal!amaci3n tiene un inconveniente pr=ctico2 para su utili8aci3n actual2que es el alto coste de6ido a las pérdidas de mercurio 4 el precio de este
metal*
