lixivación

LABORATORIO DE HIDRO Y ELECTROMETALÚRGIA

ESCUELA DE INGENIERIA METALÚRGIA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES

INFORME LABORATORIO HIDROMETALURGIA

LIXIVIACION DE MINERALES DE COBRE POR PERCOLACIÓN Y AGITACIÓN

YENNI NAYID SANTAMARÍA BARAJAS

EDUARDO SANTOS OLIVERO MONSALVE

PROFESOR: JHON FREDDY PALACIOS

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

ESCUELA DE INGENIERIA METALURGICA Y CIENCIA DE MATERIALES

BUCARAMANGA, SANTANDER

AGOSTO 2015



ÍNDICE.

INTRODUCCION 3

OBJETIVOS 3

1. MARCO TEÓRICO 4

2. EQUIPO 5

3. PROCEDIMIENTO 6

4. DATOS DEL PROGRAMA 7

5. ANALISIS

6. CONCLUSIONES 22

BIBLIOGRAFIA 26



INTRODUCCIÓN.

La lixiviación es una operación fundamental en procesos hidrometalúrgicos que consiste en

la obtención de minerales metálicos (solutos) a partir de soluciones acuosas (solventes).

A nivel industrial es un proceso muy rentable hasta para minerales de baja ley a altas escalas.

De este modo se hace necesario el estudio de estos procesos, para lograr un mayor

entendimiento de las variables que actúan sobre el proceso y además, debido a que existen

diferentes formas de realizarlo, determinar las propiedades y los ítems de relevancia a la hora

de escoger cualquier tipo de lixiviación y aplicarlo a los yacimientos logrando mayor

rendimiento desde el tipo de vista del metal obtenido, beneficios y costos.

En el presente informe se detallan los datos obtenidos en el laboratorio, por medio del cual se

especifican dos tipos de lixiviación que fueron aplicados para la obtención de cobre. En el

primer caso; se realizó la lixiviación a través del proceso conocido como percolación y

posteriormente, se aplicó la lixiviación por agitación. Y a través de los datos obtenidos se hace

el análisis respectivo de la viabilidad de los dos procesos.

1. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Obtener cobre metálico a partir de procesos a escala de laboratorio aplicando dos de

los métodos de lixiviación: lixiviación por agitación y por percolación; para determinar

cuál de los dos es más eficiente a la hora de medir efectividades del mismo proceso.

OBJETIVOS LIXIVIACION POR PERCOLACION

Adquirir el conocimiento práctico por sobre el proceso de lixiviación por agitación

a nivel de laboratorio.

Interpretar los resultados experimentales para evaluar el efecto de algunas variables

sobre la eficiencia y la cinética del proceso.

Medir la eficiencia del proceso mediante el cálculo de la disolución del cobre y el

consumo de ácido.

OBJETIVOS LIXIVIACION POR AGITACION

Adquirir un conocimiento práctico sobre los procesos de lixiviación con agitación, por

presión y por percolación; así como de equipos y variables representativas que influyan

en estos procesos.

Determinar el efecto de variables como el tiempo de lixiviación y la granulometría del

mineral, sobre la disolución del metal y el consumo de reactivo, en diferentes ensayos

de lixiviación por percolación.

Determinar el proceso más conveniente de lixiviación de mineral de cobre oxidado de

acuerdo a su ley, forma y tamaño; e indicar el proceso de lixiviación favorable para



algunos minerales teniendo en cuenta a su vez el valor comercial del metal a recuperar

y la cinética de reacción.

2. MARCO TEÓRICO

LIXIVIACIÓN

Como se dijo anteriormente, la lixiviación es el proceso de disolución de metales valiosos de

una mena o concentrado, usualmente mediante una solución acuosa como agente lixiviante;

por ejemplo, para diluir al cobre se usa el ácido sulfúrico y éste, también se usa

mayoritariamente como reactivo para recuperar óxidos y concentrados, mientras para

sulfuros se utiliza el H2SO4 en conjunto con el sulfato férrico (Fe2(SO493) que actúa como

oxidante.

Para realizar una lixiviación de la manera más completa y organizada en una industria, se

siguen usualmente los siguientes pasos:

La preparación del material: con el fin de obtener el tamaño adecuado se realizan los

procesos de chancado y molienda para aumentar la eficiencia del proceso

El transporte de material a la zona de lixiviación : disponer el material sobre el área de

lixiviación

Formar pilas: acumulación del material sobre una membrana impermeable en

montículos de varias toneladas formando columnas ordenadas

Bañado o Riego: cuando las pilas están completas, se aplica por medio de goteo una

solución especial dependiendo del tipo de metal a obtener sobre la superficie del

material en repetidas ocasiones, y de esta manera la solución añadida tiene la

propiedad de disolver el material y de esta manera fluir hacia el líquido hasta el sistema

de drenaje, el cual incorpora un sistema de tuberías y tanques de almacenamiento.

Almacenaje y recuperación: En principio se busca eliminar las partículas sólidas que pudieran

haber sido arrastradas y que no tienen valor. Posteriormente, la solución enriquecida (la que

tiene minerales valiosos) debe pasar por a la etapa de recuperación y concentración, para

lo que se usa procesos de precipitación, extracción por solventes–electro obtención (SX-EW)2,

entre otros, dependiendo nuevamente del metal sólido que se quiera obtener. Finalmente…

Este proceso, confirma que el sector minero hace uso de alta tecnología, requiere de un

estricto diseño y planificación de acciones en su camino de alcanzar la eficiencia y

rentabilidad, cuidando el ambiente.

Desde el punto de vista de las disoluciones de sales, podemos encontrar distintos tipos de

estas, las cuales son la base en el sector hidrometalúrgico en base ácida, básica, alcalina con

formación de iones complejos, tipo reducción u oxidación

MÉTODOS DE LIXIVIACIÓN



Los métodos de lixiviación corresponde a la forma en que se contactan las soluciones

lixiviantes con las menas con contenidos metálicos de interés. Los métodos más conocidos

son:

Lixiviación In Situ: Es la lixiviación de minerales en minas abandonadas del cobre, este

método se justifica con reservas por sobre 100 millones de toneladas, con una ley de

0.5%, obteniéndose una producción aproximada a 20000 t de cátodos/año, con una

recuperación de 50% en 12 años

Lixiviación en botaderos consiste en lixiviar desmontes o sobrecarga de minas de tajo abierto,

de baja ley (menores de 0.4%) no pueden tratarse por métodos convencionales. Estos

materiales se han ido acumulando a través de los años a un ritmo que en algunos casos

pueden ser de varios cientos de miles de tonelada al día. La mayoría de los botaderos se

construyen en áreas adecuadas cerca de la mina del cobre las recuperaciones fluctúan entre

40 a 60% en alrededor de 3 años de operación. En la figura 2, se muestra un esquema típico

de este tipo de procesos.

Figura1. Obtención de cobre por

lixiviación en pilas tomado de

cap14.pdf



Lixiviación en pilas: Este método se aplica a minerales de cobre oxidados y a minerales

mixtos de cobre de baja ley. se ha incorporado un proceso de aglomeración y curado

con el objetivo de mejorar las cualidades físicas del lecho poroso y producir la

sulfatación del cobre presente en la mena. En este proceso se busca uniformar y

optimizar primero el tamaño de partículas, la porosidad y permeabilidad del lecho; En

el caso del cobre la aglomeración se realiza agregando solamente la fase líquida

humectante ya sea agua, H2SO4 o soluciones diluidas.

Figura2. Obtención de cobre

por lixiviación en botaderos

tomado de cap14.pdf

Figura3. Obtención de cobre

por lixiviación en pilas tomado

de cap14.pdf



Lixiviación por agitación

Ha sido utilizada para alimentaciones finalmente divididas, tales como colas y concentrados

de flotación es más rápida y puede también disminuir los productos insolubles de la reacción

en la superficie del mineral;

En la siguente tabla #1 tomada de

http://www.metalurgia.uda.cl/apuntes/caceres/cursohidrometalurgia/Hidrometalurgia.pdf ,

se observa en detalle las principales características de los distintos tipos de lixiviación.

Tabla#1. Diferentes técnicas de lixiviación

Aunque estos tipos de lixiviación se puede aplicar en forma muy eficiente a la mayoría de los

metales que están contenidos en menas apropiadas para este proceso, tales como cobre

(minerales sulfurados y oxidados), oro (nativo), plata (nativa), aluminio (óxidos), zinc (óxidos y

sulfuros), níquel (sulfuros y óxidos) y las formas minerales de los metales cobalto, zirconio,

hafnio, etc; en esta oportunidad se hará referencia solamente al caso del cobre, debido a

que se experimentó con él y se tuvo en cuenta sola la lixiviación por agitación y percolación.

http://www.metalurgia.uda.cl/apuntes/caceres/cursohidrometalurgia/Hidrometalurgia.pdf



3. EQUIPOS

LIXIVIACION POR PERCOLACION

Columnas de percolación con capacidad de 1 Kg de mineral

Bombas peristálticas o de acuario

Balanza común

Mena de cobre oxidada para lixiviar

Ácido sulfúrico.

Equipo y materiales para análisis químico de cobre (minerales y soluciones sulfatadas)

y de ácido sulfúrico en solución.

LIXIVIACION POR AGITACION

Recipientes para lixiviación con capacidad de 3 Kg de pulpa.

Agitadores mecánicos de alta velocidad (500 - 1500 rpm).

Balanza común.

Filtro para pulpas de lixiviación.

Mena de cobre oxidada.

Ácido sulfúrico.

Equipo y materiales para análisis químico de cobre (minerales y soluciones de

ácido sulfúrico) y ácido sulfúrico (solución acuosa).



4. PROCEDIMIENTO

LIXIVIACIÓN POR PERCOLACIÓN

Preparar las columnas de Percolación y

500[g] de mineral de Cu.

tomar 500g cuarteados de la mena de cobre

Preparar 1[Lt] de sln. lixiviante al 5% que

sera H2SO4

Depositar el mineral y la sln. en la columna y encender el sistema

de recirculación.

Tomar alícuotas de sln. a 1, 24, 36, 48, 72 [h] para análisis de

ácido libre y Cu disuelto.

Realizar la separación de solido-liquido de la

pulpa obtenida.

Reaizar mediciones de volumen, ácido libre para el residuo

seco y el licor de mineral.

Lavar el residuo solido en 3 ocaciones y

tomar alícuotas para analisis de ácido libre

y Cu disuelto.

Tomar una muestra de la pulpa de 100[g]

para determinar el volumen retenido de

sln.

Tomar una muestra de las colas secas para análisis de Cu

disuelto.



LIXIVIACIÓN POR AGITACIÓN

Selección de 500[g] de mineral y preparación de solución acuosa de

de H2SO4 .

preparar la solución de ácido sulfúrico al

5%peso/peso

Realizar el montaje de la celda de lixiviación y tomar una alícuota de

H2SO4 .

Depositar los 500[g] de mineral dentro de la

celda y adicionar la sln. de H2SO4 .

Iniciar el mecanismo agitador y tomar alícuotas de sln. a 5,10,20,40,60 [min].

Guardar las alícuotas para realizar analisis de

acído libre y Cu disuelto.

La pulpa residual se lleva al proceso de

prensado para separar partes solidas-liquidas.

Realizar mediciones de volumen, acides para el residuo solido y el licor

de mineral.

Lavar el residuo solido en 3 ocasiones y tomar alícuotas para analisis

de acído libre y Cu disuelto.

Tomar una muestra de la pulpa solida seca de

100[g], pesarla y guardarla para un

análisis químico.



5. DATOS Y RESULTADOS OBTENIDOS.

DATOS LIXIVIACIÓN POR PERCOLACIÓN:

Mineral Cabeza:

1) Retención de líquido:20%

2) Cu total Peso muestra para análisis: 0,561 gramos Dilución final: 1000 mL

Lectura absorción atómica: 16.9 ppm

3) Cu soluble Peso muestra para análisis: 0,252 gramos Dilución final: 500 mL


Titulación de ácido libre en la solución inicial

Volumen alícuota de muestra ( mL) 20

Volumen carbonato gastado (mL) 27.7

Muestra

N°

Volumen

muestra

inicial

mL

Determinación concentración de Cobre Titulación de ácido libre

Vol.

alícuota

µL

Vol. dilución

final para

análisis mL

Lectura [C]

equipo AA

ppm

Vol.

alícuota de

muestra mL

Vol.

carbonato

gastado mL

1 20 1000 100 1,52

20 23

2 20 500 100 2,42 20 21.5

3 20 500 100 2,61 20 20.5

4 20 500 100 4,91 20 19

5 20 500 100 5,22 20 17.5

Lavado 1 40000 50 3,45 20 5.2

Lavado 2 40000 40 1,05 20 0.5

Lavado 3 40000 40 0 20 0

Ensayo 1: ESTÁTICA MINERAL 1/4¨ Peso mineral: 500 gramos V sLn lixiviante:

1L



Muestra

No

Volumen

muestra

inicial mL


Volumen

alícuota µL

Vol. dilución

final para

análisis mL

Lectura

concentración

equipo AA ppm

Volumen

alícuota de

muestra mL

Volumen

carbonato

gastado mL

1 20 500 100

4.22 20 28.5

2 20 100 100 5.56 20 24

3 20 100 100

7.89 20 21

4 20 50 100 6.71 20 19

5 20 50 100 8.52 20 16

Muestra

No

Volumen

muestra

inicial mL


Vol.

alícuota

µL

Vol. dilución

final para

análisis mL

Lectura

concentración

equipo AA ppm

Volumen

alícuota de

muestra mL

Volumen

carbonato

gastado mL

1 20 1000 100 2.52 20 25

2 20 500 100 3.42 20 24

3 20 500 100 3.61 20 23.5

4 20 500 100 8.15 20 23

5 20 500 100 7 20 21.5

Lavado 1 40000 50 3.45 20 3

Lavado 2 40000 40 1.05 20 1.5

Lavado 3 40000 40 0 20 1.3

Ensayo 2: ESTÁTICA MINERAL 60#TYLER Peso mineral: 500 gramos V sLn lixiviante:

1L

1L

Ensayo 3: CIRCULACION ASCENDENTE MINERAL ¼´´ Peso mineral: 500 gramos V

sLn lixiviante: 1L

1L



Lavado 1 20 500 50 7,3 20 1.2

Lavado 2 20 1000 50 2 20 0.2

Lavado 3 20 1000 50 0 20 0

Muestra

No

Volumen

muestra

inicial mL


Volumen

alícuota µL

Vol. dilución

final para

análisis mL

Lectura

concentración

equipo AA ppm

Volumen

alícuota de

muestra mL

Volumen

carbonato

gastado mL

1 20 1000 100 8.1 20 23.5

2 20 200 100 8.5 20 20.2

3 20 100 100 5.7 20 18.3

4 20 50 100 4.0 20 16

Lavado 1 40000 50 4.45 20 5.8

Lavado 2 40000 40 1.15 20 0.4

Lavado 3 40000 40 0.0 20 0

Ensayo Volumen en mililitros de solución

retenida/100 gramos de colas

húmedas

Peso en gramos de

colas secas

Volumen en mililitros de

licor (filtrado) final

1 16.21 488.6 690

2 18.25 472.6 620

3 16.81 486 625

4 19.1 473.9 580

Ensayo 4: CIRCULACION DESCENDENTE MINERAL -60#TYLER Peso mineral: 500

gramos V sln lixiviante: 1L

1L

Licor (Solución rica) final y Colas (Residuos) de lixiviación PERCOLACION



ENSAYO Peso muestra análisis Dilución final Lectura absorción atómica

1 0,552 gramos 1000 mL 12,9 ppm

2 0,549 gramos 1000 mL 13,5 ppm

3 0,631 gramos 1000 mL 1,5 ppm

4 0,632 gramos 1000 mL 15,9 ppm

5 0,631gramos 1000 mL 15,5 ppm

DATOS LIXIVIACION POR AGITACION:

Mineral Cabeza:

1) Retención de líquido:20%

2) Cu total Peso muestra para análisis: 0,561 gramos Dilución final: 1000 mL


3) Cu soluble Peso muestra para análisis: 0,252 gramos Dilución final: 500 mL


Titulación de ácido libre en la solución inicial

Volumen alícuota de muestra ( mL) 20

Volumen carbonato gastado (mL) 27.72

Muestra

No

Volume

n

muestra

Inicial

mL


Vol.

Alicuota µL

Volumen dilución

final para análisis

mL

Lectura [C]

equipo AA

ppm

VoL.

alícuota de

muestra mL

Volumen

carbonato

gastado mL

1 40 500 100 2,05 20 21.6

2 40 500 100 4,82 20 19

Ensayo 1: 500 RPM 20%S 25oC Peso mineral: 500 gramos V sLn lixiviante:

2000 mL

COLAS DE LIXIVIACIÓN



3 40 500 100 7,21 20 16.5

4 40 100 100 1,85 20 13

5 40 100 100 2,67 20 11.9

Lavado 1 40 1000 100 3,24 20 7.8

Lavado 2 40 1000 100 1,85 20 5.1

Lavado 3 40 1000 100 0 20 2.8

Muestra

No

Vol.

muestra

Inicial mL


Volumen

alícuota mL

Vol. dilución

final para

análisis mL

Lectura

[]equipo AA

ppm

Vol.

alícuota de

muestra mL

Vol.

carbonat

o gastado

mL

1 40 500 100 5,85 20 21

2 40 100 100 4,82 20 20

3 40 50 100 3,29 20 20

4 40 50 100 4,85 20 19.5

5 40 50 100 5,67 20 19

Lavado 1 40 500 100 7,8 20 3

Lavado 2 40 1000 100 4,9 20 1

Lavado 3 40 1000 100 0 20 0.5

Ensayo 2: 500 RPM 40%S 35oC Peso mineral: 500 gramos V sLn lixiviante: 750mL



Muestra

No

Volumen

muestra

Inicial

mL


Volumen

alicuota µL

Vol.

dilución

final para

análisis mL

Lectura [C]

equipo AA

ppm

Volumen

alícuota de

muestra mL

Volumen

carbonato

gastado mL

1 40 500 100 4,01 20 26

2 40 100 100 2,41 20 25.4

3 40 50 100 1,85 20 23

4 40 50 100 2,65 20 19.8

Muestra

No

Volumen

muestra

inicial mL


Volumen

alicuota µL

Vol. dilución

final para

análisis mL

Lectura

[C]equipo AA

ppm

Volumen

alícuota de

muestra mL

Volumen

carbonato

gastado mL

1 40 500 100 2,24 20 27

2 40 500 100 5,56 20 26.5

3 40 500 100 7,89 20 25

4 40 100 100 1,98 20 22.6

5 40 100 100 3,02 20 22.6

Lavado 1 40 1000 100 3,28 20 6.8

Lavado 2 40 1000 100 2 20 3

Lavado 3 40 1000 100 0 20 1.2





Lavado 1 40 500 100 3,2 20 5.6

Lavado 2 40 1000 100 1,82 20 0.6

Lavado 3 40 1000 100 0 20 0

Licor (Solución rica) final y Colas ( Residuos) de lixiviación

Ensayo Volumen de licor filtrado

final obtenido de

separación S/L (mL)

Volumen de solución

retenida/100 gramos de colas

húmedas (mL)

Peso total de colas secas (g)

1 1670 16.19 354.05

2 4475 15.63 384.5

3 1652.5 18.64 380.99

4 447.5 15.5 381.61

ENSAYO Peso muestra para análisis Dilución final Lectura absorción atómica

1 0,730 gramos 1000 mL 12,5 ppm

2 0,601 gramos 1000 Ml 7,5 ppm

3 0,635 gramos 1000 mL 10,5 ppm

4 0,630 gramos 1000 mL 11,5 ppm

5 0,55 gramos 1000 mL 13. 5 ppm

Ensayo 5: estático 40%S 25oC Peso mineral: 500 gramos V sLn lixiviante:

2000mL

COLAS DE LIXIVIACIÓN



6. PRESENTACION DE RESULTADOS

Sólo si esta es la primera práctica de lixiviación realizada, calcular el volumen de ácido

sulfúrico (reactivo disponible en el laboratorio) necesario para preparar 10 litros de la solución

lixiviante al 5% en peso, y comparar este resultado con relación al obtenido en la titulación de

la solución inicial.

De acuerdo a la ecuación:

% 𝑚𝑉⁄ =

𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑠𝑙𝑛∗ 100%

Tenemos que:

5% =𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜

10000𝑚𝐿 ∗ 100%

De donde masa soluto=500g 𝐻2𝑆𝑂4

La densidad del ácido sulfúrico es de 1,84g/L de modo que:

𝜌 =𝑚

𝑉

Entonces:

𝑉 =𝑚

𝜌=

500𝑔𝐻2𝑆𝑂4

1.84𝑔/𝑚𝐿= 27.17mL 𝐻2𝑆𝑂4

Con los resultados de los análisis químicos efectuar los cálculos para elaborar las gráficas

siguientes:

a. Acido libre Vs tiempo y Consumo de ácido Vs tiempo (En una sola gráfica)

El proceso a seguir para conocer el ácido consumido es:

Se presentara a continuación el proceso a través del cual se obtienen los resultados

del cálculo de los ácidos libre y consumido presentando como ejemplo el ensayo 1

donde se trató 500g de mineral de manera estática tamaño de grano de ¼¨ con un

valor de 17,5 mL de ácido libre.

El consumo de ácido es la diferencia entre el valor inicial y final de ácido libre en

solución:

El proceso inicia con 27,5mL



27,5 mL – 17,5 mL = 10 mL consumidos.

De esa manera se completan las tablas

TABLAS(1) DATOS ÁCIDO LIBRE Y ÁCIDO CONSUMIDO PARA PERCOLACIÓN:

Ensayo1. Estática 1/4” 1L

Ensayo2. Estática 60 tyler 1L

Ensayo3. Ascendente 1/4” 1L

Ensayo 1 2 3 4 5 L1 L2 L3

Acido libre 27,5 24 21 19 16 1,2 0,2 0

Acido consumido 0 3,5 6,5 8,5 12,5 26,3 27,3 27,5

Ensayo4. descendente 60#tyler 1L

Ensayo 1 2 3 4 L1 L2 L3

Acido libre 23,5 20,2 18,3 16 5,8 0,4 0

Acido consumido 4 7,3 9,2 11,5 21,7 27,1 27,5

Tiempo (h) 1 24 36 48 72 L1 L2 L3

Acido libre 23 21,5 20,5 19 17,5 5,2 0,5 0

Acido consumido 4,5 6 7 8,5 10 22,3 27 27,5

Ensayo 1 2 3 4 L1 L2 L3

Acido libre 25 24 23,5 23 3 1,5 0

Acido consumido 2,5 3,5 4 4,5 23,5 26 27,5



GRÁFICAS(1) ÁCIDO LIBRE Y ÁCIDO CONSUMIDO VS TIEMPO PARA PERCOLACIÓN

TABLAS(2) DATOS ÁCIDO LIBRE Y ÁCIDO CONSUMIDO PARA AGITACIÓN

Ensayo1. 500rpm 25°C 2000mL 20%solidos

Ensayo 1 2 3 4 5 L1 L2 L3

Acido libre 21,6 19 16,5 13 11,9 7,8 5,1 2,8

Acido consumido 5,9 8,5 11 14,5 15,6 19,7 22,4 24,7


Ensayo 1 2 3 4 5 L1 L2 L3

Acido libre 21 20 20 19,5 19 3 1 0,5



Acido consumido 6,5 7,5 7,5 8 9,5 24,5 22,5 27


Ensayo 1 2 3 4 5 L1 L2 L3

Acido libre 27 26,5 25 22,6 22,6 6,8 3 1,2

Acido consumido 0,5 1 2,5 4,9 4,9 20,7 24,5 26,3


Ensayo 1 2 3 4 L1 L2 L3

Acido libre 26 25,4 23 19,8 5,6 0,6 0

Acido consumido 1,5 2,1 4,5 7,7 21,6 26,9 27,5

GRÁFICAS(2) DATOS ÁCIDO LIBRE Y ÁCIDO CONSUMIDO VS TIEMPO PARA AGITACIÓN



b. Cobre disuelto (%) Vs tiempo

Para calcular los gramos de cobre disueltos, se explica para el ensayo 1 de percolación,

procede:

𝐶1 ∗ 𝑉2 = 𝐶2 ∗ 𝑉2

𝐶1= 1,52ppm 𝑉2=100mL

𝑉1 = 1000mL 𝐶2=____

A partir de estos datos en ppm se hace la relación con respecto al mineral base,

16.9ppm 100%

0,152ppm %Cu

De este modo, se procede a calcular las tablas:

TABLAS(3) DATOS %Cu DISUELTO PARA PERCOLACIÓN

𝐶1 𝑉1 𝐶2 𝑉2 %Cu

1 1,52 1000 0,152 100 0,89940828

2 2,42 500 0,484 100 2,86390533

3 2,61 500 0,522 100 3,0887574

4 4,91 500 0,982 100 5,81065089

5 5,22 500 1,044 100 6,17751479


1 2,52 1000 0,252

100 1,49112426

2 3,42 500 0,684 100 4,04733728

3 3,61 500 0,722 100 4,27218935

4 8,15 500 1,63 100 9,64497041

5 - - - - -

𝐶2 = 0,152 𝑝𝑝𝑚

Ensayo2. Estática 60 tyler 1L


%𝐶𝑢 = 0,8994%




1 4,22 500 0,844

100 4,99408284

2 5,56 100 5,56 100 32,8994083

3 7,89 100 7,89 100 46,6863905

4 6,71 50 13,42 100 79,408284

5 8,52 50 17,04 100 100,828402

GRAFICAS(3) %Cu LIBRE vs TIEMPO PARA PERCOLACIÓN

TABLAS(4) DATOS %Cu DISUELTO PARA AGITACIÓN


1 8,1 1000 0,81

100 4,79289941

2 8,5 200 4,25 100 25,147929

3 5,7 100 5,7 100 33,7278107

4 4 50 8 100 47,3372781

5 - - - - -

Ensayo3. Ascendente 1/4” 1L

Ensayo4. Descendente 60#tyler 1L

Ensayo1. 500rpm 25°C 2L 20%s

Ensayo2. 500rpm35°750mL40%s



GRAFICAS(4) %Cu LIBRE vs TIEMPO PARA AGITACIÓN


1 2,05 500 0,41

100 2,4260355

2 4,82 500 0,964 100 5,70414201

3 7,4 500 1,48 100 8,75739645

4 1,85 100 1,85 100 10,9467456

5 2,67 100 2,67 100 15,7988166


1 5,85 500 1,17

100 6,92307692

2 4,82 500 0,964 100 5,70414201

3 3,29 50 6,58 100 38,9349112

4 4,87 50 9,74 100 57,6331361

5 5,67 50 11,34 100 67,1005917


1 2,24 500 0,448

100 2,65088757

2 5,56 500 1,112 100 6,57988166

3 7,89 500 1,578 100 9,33727811

4 1,98 100 1,98 100 11,7159763

5 3,02 100 3,02 100 17,8698225


1 4,01 500 0,802

100 4,74556213

2 2,41 100 2,41 100 14,260355

3 1,85 50 3,7 100 21,8934911

4 2,65 50 5,3 100 31,3609467

5 - - - -

Ensayo4. 1500rpm 25°750mL20%s




c. Kilogramos de H2S04 consumido/kilogramo de cobre disuelto Vs tiempo.

Kilogramos de ácido sulfúrico consumido:

El proceso a seguir consiste inicialmente a partir de los datos calculados de ácido consumido

calcular los kilogramos de este a partir de la siguiente relación:

𝑚 = ⍴ ∗ 𝑉

Para el primer ensayo de percolación a una hora se tiene V= 4,5 mL ácido consumido

𝑚 = ⍴ ∗ 𝑉 = 4,5 𝑚𝐿 ∗ 1,84𝑔

𝑚𝐿⁄ = 8,28 g*1𝐾𝑔

1000𝑔= 0,00828𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4

Kilogramos de cobre disuelto:

A partir del mineral cabeza, se plantea la cantidad de cobre teniendo en cuenta que la

concentración de ésta es de 16,9 ppm y además se trabajó con 1L de solución lixiviante.

𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑙𝑖𝑥𝑖𝑣𝑖𝑎𝑛𝑡𝑒 ∗ 𝑝𝑝𝑚 𝑑𝑒 𝐶𝑢 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑏𝑎𝑠𝑒 = 16,9𝑝𝑝𝑚 ∗ 1𝐿 = 16,9𝑚𝑔

16,9𝑚𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑢 𝑏𝑎𝑠𝑒 ∗1𝐾𝑔

106𝑚𝑔= 1,69 ∗ 10−5𝐾𝑔 𝑑𝑒𝐶𝑢 𝑏𝑎𝑠𝑒

Por último se multiplica por el % de cobre disuelto en este caso de 0,89940828

1,69 ∗ 10−5𝐾𝑔 𝑑𝑒𝐶𝑢 𝑏𝑎𝑠𝑒 ∗0,89940828%= 151,99∗ 10−9 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑢𝑒𝑙𝑡𝑜

Para finalizar el proceso se procede a dividir las cantidades obtenidas:

0,00828 𝐾𝑔𝐻2𝑆𝑂4 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜

151,99 ∗ 10−9 ∗ 𝐾𝑔 𝑑𝑒𝐶𝑢= 54473.68 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4/𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑢 𝑑𝑖𝑠𝑢𝑒𝑙𝑡𝑜



De esta manera se obtienen los siguientes datos:

TABLAS(5) DATOS KILOGRAMOS DE H2S04 CONSUMIDO/KILOGRAMO DE COBRE

DISUELTO PARA PERCOLACIÓN

Kg 𝐻2𝑆𝑂4

Consumido Kg Cu disuelto

Kilogramos de H2S04 consumido/kilogramo de cobre

disuelto

0,00828 0,000000152 54473,6842

0,01104 0,000000484 22809,9174

0,01288 0,000000522 24674,3295

0,01564 0,000000982 15926,6802

0,0184 0,000001044 17624,5211

Kg 𝐻2𝑆𝑂4



disuelto

0,0046 0,000000252 18253,9683

0,00644 0,000000684 9415,20468

0,00736 0,000000722 10193,9058

0,00828 0,00000163 5079,7546

Kg 𝐻2𝑆𝑂4



disuelto

0 0,000000844 0

0,00644 0,00000556 1158,27338

0,01196 0,00000789 1515,84284

0,01564 0,00001342 1165,42474

0,023 0,00001704 1349,76526


Ensayo2. Estática 60#tyler 1L

Ensayo3.Ascendente ¼¨ 1L



Kg 𝐻2𝑆𝑂4



disuelto

0,00736 0,00000081 9086,41975

0,013432 0,00000425 3160,47059

0,016928 0,0000057 2969,82456

0,02116 0,000008 2645

GRÁFICAS(5) KILOGRAMOS DE H2S04 CONSUMIDO/KILOGRAMO DE COBRE

DISUELTO vs TIEMPO PARA PERCOLACIÓN

TABLAS(5) DATOS KILOGRAMOS DE H2S04 CONSUMIDO/KILOGRAMO DE COBRE

DISUELTO PARA PERCOLACIÓN

Ensayo3.Descendente 60#tyler 1L



Kg 𝐻2𝑆𝑂4

Consumido Kg Cu disuelto Kilogramos de H2S04 consumido/kilogramo de cobre disuelto

0,010856 0,00000082 13239,0244

0,01564 0,000001928 8112,0332

0,02024 0,00000296 6837,83784

0,02668 0,0000037 7210,81081

0,028704 0,00000534 5375,2809

Kg 𝐻2𝑆𝑂4

Consumido Kg Cu disuelto Kilogramos de H2S04 consumido/kilogramo de cobre

disuelto

0,01196 8,775E-07 13629,6296

0,0138 0,000000723 19087,1369

0,0138 0,000004935 2796,35258

0,01472 0,000007305 2015,05818

0,01748 0,000008505 2055,26161

Kg 𝐻2𝑆𝑂4


disuelto

0,00092 0,000000896 1026,78571

0,00184 0,000002224 827,338129

0,0046 0,000003156 1457,54119

0,009016 0,00000396 2276,76768

0,009016 0,00000604 1492,71523

0,00276 6,015E-07 4588,52868

0,003864 1,8075E-06 2137,75934

0,00828 0,000002775 2983,78378

Kg 𝐻2𝑆𝑂4


disuelto




Ensayo4. 1500rpm 25°750mL20%s



0,014168 0,000003975 3564,27673

GRÁFICAS(6) KILOGRAMOS DE H2S04 CONSUMIDO/KILOGRAMO DE COBRE

DISUELTO vs TIEMPO PARA AGITACIÓN

Calcular el volumen de solución evaporada.

Es la diferencia entre volumen inicial de solución lixiviante y volumen de licor final.

En percolación el volumen inicial fue de 1000Ml en percolación variaba de acuerdo a los finos.

TABLAS(7) DATOS SOLUCIÓN EVAPORADA



Solución evaporada en percolación

Solución evaporada en agitación

Ensayo Peso total de colas secas (g) Volumen de licor filtrado final

obtenido de separación S/L (mL) Volumen evaporado mL

1 354.05 670 1330

2 384.5 475 275

3 380.99 652.5 1347.5

4 381.61 447.5 302.5

Analizando los resultados obtenidos en esta práctica, deducir cuál es el fenómeno (químico ó

difusional) que controla el proceso de lixiviación por agitación.

Basándose en los resultados obtenidos para el ensayo de lixiviación por agitación se observa la gran

dependencia que existe de estos con respecto a la temperatura, esto se evidencia en las gráficas (2) datos

ácido libre y ácido consumido vs tiempo para agitación, concretamente para el ensayo 2 (500rpm 35°C 750mL

40%s). Donde claramente se observa la gran diferencia de esta a los otros ensayos, debido al bajo consumo

de ácido que presenta, y por otro lado al observar los porcentajes de obtención del cobre, al comparar las

gráficas (4) presentadas para la obtención del cobre en función del tiempo se obtuvo una mayor producción

con hasta 67,1005917% de cobre en el ensayo 2 realizado a 35°C. De este modo el proceso que controla es

el factor químico, debido a que a mayor temperatura, el efecto catalizador aumenta y se logra una mayor

disolución de metal de interés que en este caso fue de cobre. El proceso difusional no demarca tanta

importancia en este punto y pasa a un segundo plano.

Ensayo Peso en gramos de colas secas Volumen en mL de licor (filtrado)

final

Volumen evaporado mL

1 488.6 690 310

2 472.6 620 380

3 486 625 375

4 473.9 580 420



Determinar la Energía de Activación (Ea) de este proceso de lixiviación., y con base en su valor

confirmar o negar lo deducido anteriormente, respecto al fenómeno que controla este proceso.

La energía de activación (Ea) puede ser determinada a partir de la ecuación de Arrhenius, que es una

expresión matemática que permite comprobar la dependencia de la constante de velocidad (cinética) de

una reacción con la temperatura a la cual se lleva a cabo dicha reacción. La ecuación de Arrhenius es la

siguiente:

𝐾 = 𝐾𝑂𝑒𝐸𝑎

𝑅𝑇

A partir de la ecuación de Arrhenius se determina la energía de activación en función de la temperatura,

para los ensayos 2 y 4 (25 °C y 35 °C, respectivamente).

Inicialmente se calcula la constante cinética, y se realiza la representación lineal de la ecuación de Arrhenius,

y por medio de la pendiente se calcula la energía de activación para definir el fenómeno que controla el

proceso (químico, difusional o mixto).

Para el cálculo de las respectivas constantes cinéticas, se procede:

La concentración de cobre disuelto [M] se determina, teniendo en cuenta el peso molecular del cobre y el

volumen real de la solución, mediante la siguiente relación:

𝐶𝑎 = [𝐶𝑢] = 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑢𝑒𝑙𝑡𝑜 ∗ 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒

63,54𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒∗

1

𝑉𝑟𝑒𝑎𝑙

Obteniéndose los siguientes datos:

TABLAS(8) DATOS CÁLCULO DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO

Siendo: K = Constante cinética K0 = Factor pre-exponencial Ea = Energía de activación R = Constante universal de los gases (8,314 J/mol*K o 1,98 cal/mol*K) T = Temperatura absoluta (K)

Suponiendo: t = 0, Cao = 0




tiempo g cu disueltos volumen real [Cu] ln[Cu] ln[t] 5 1,17 2 0,036827195 -3,3015187 1,60943791 10 0,9658 1,96 0,029791753 -3,51352366 2,30258509 20 6,58 1,92 0,198829084 -1,6153097 2,99573227 40 9,74 1,88 0,288183821 -1,24415673 3,68887945 60 11,34 1,86 0,331954674 -1,10275684 4,09434456

tiempo g cu disueltos volumen real [Cu] ln[Cu] ln[t] 5 0,802 2 0,025243941 -3,67916912 1,60943791 20 2,41 1,96 0,074340573 -2,59909841 2,99573227 40 3,7 1,92 0,111803588 -2,19101162 3,68887945 60 5,3 1,88 0,156814605 -1,85269103 4,09434456

GRÁFICA 7 LN[Cu] vs LNt

Para el ensayo 2:

Ensayo4. 500rpm25°750mL40%

s


Ensayo2. 500rpm35°750mL40%

s




Y= 1,0602𝑥 − 5,2705

De donde, el orden de reacción es:

1

1−𝑛= 1,0602 n=0,0567

Y la constante cinética es:

1

1−𝑛[[ln[(1 − 𝑛) ∗ 𝑘]] = −5,2705 k=7,351426

Para el ensayo 4:

Y= 0,7276𝑥 − 4,8309

De donde, el orden de reacción es:

1

1−𝑛= 0,7276 n=-0,37438

Y la constante cinética es:

1

1−𝑛[[ln[(1 − 𝑛) ∗ 𝑘]] = −4,8309 k=9,5146*10^-4

Se procede a calcular:

TABLAS(8) DATOS Constante vs Temperatura

ensayo k LNk 1/T

2 7,3514 1,994890771 1/308

4 0,000954 -6,954846887 1/298

GRÁFICA 8 k vs LNT



De la gráfica anterior, se tiene que:

y = -3,4937+0,0147 −𝐸𝑎

𝑅=-3,493; R=8,314

Ea = 29,041 J

Control químico para Ea > 29 KJ/mol.

Control difusional para Ea entre 5 y 20 KJ/mol

Con base en la caracterización de la mena y los resultados experimentales, discutir cuál sería el

método más apropiado, de los dos ensayados en el laboratorio, para extraer el cobre por lixiviación,

teniendo en cuenta tanto factores técnicos como económicos.

Desde el punto de vista económico el proceso de lixiviación por agitación es el más rentable debido a que el consumo de ácido es menor ya que en el ensayo de percolación con mineral estático se consumió 54473 Kg de ácido/Kg de cobre y el valor menor de este fue 2640; mientras para agitación el consumo mayor fue de 13239 y el menor de 827. Por otro lado es importante tener en cuenta que el proceso de lixiviación por percolación toma más tiempo (1 semana), mientras el de agitación sólo requiere una hora; aunque al realizar lixiviación por percolación se ahorran los gastos referentes a la molienda y trituración, lo cual presenta una disminución muy importante en los costos del proceso.

Desde el punto de vista técnico no se necesita maquinaria adicional para moler el mineral lo cual implica

una disminución en los costos. Entonces se debe observar cuidadosamente la mena, para detallar la

viabilidad de cualquiera de los dos a la hora de lixiviar, y que presente menores costos de inversión



De acuerdo a los resultados obtenidos diseñar un sistema simple de lavado de las colas para

percolación.

Utilizando dibujos describir los tanques industriales utilizados en la lixiviación.

INDUSTRIA DE PERCOLACIÓN

Percolador: Fabricado en acero inoxidable tipo 304, de forma truncada, y provisto de una canastilla en

donde se ubica el sólido al cual se le va a realizar la operación de extracción de su componente líquido;

está provisto de una tapa también en acero inoxidable con un empaque de caucho y doce tornillos que

permiten asegurar la tapa del percolador para evitar las fugas de los vapores que se generan en el proceso.

También posee una chaqueta que permite la entrada de vapor vivo para la transferencia de calor hacia el

interior del percolador, esto es para un calentamiento indirecto.

Batea de percolación: Consiste en contactar un lecho de mineral con una solución acuosa que percola e

inunda la batea. Se tratan minerales con alto contenido metálico, en trozos de tamaño medio en gran

cantidad, toneladas de mineral percolable en el yacimiento suficiente para justificar la inversión, el

método lixivia en un periodo de 3 a 14 días.

INDUSTRIA DE AGITACIÓN

H2SO4

Mineral

Espesador

dor

Barros+ solución Colas

Agua de lavado

Lixiviante permanente



Tanques de lixiviación por agitación con doble impulsor Utilizado en la industria minera para la

extracción de Oro, allí se realiza la cianuración; Para tener un mayor control del proceso, los tanques

industriales cuentas con medidores volumétricos, presión, caudalímetros y controles de software

operacional para llevar la operación de forma automatizada. La estructura y materiales de los cuales está

fabricado el tanque juegan un papel crucial en el desarrollo de la operación, debido a que la estructura

debe soportar no solo altos esfuerzos debido a la gran carga de mineral y solución que en el ingresa sino

también el material que estará en contacto con la solución lixiviante debe ser capaz de ser inherente ante

esta y no generar una reacción físico-química.

Con base en la caracterización de la mena y los resultados experimentales, discutir cuál será el método

más apropiado, de los dos ensayados en el laboratorio, para extraer el cobre por lixiviación, teniendo en

cuenta tanto factores técnicos como económicos.

Circuito de lixiviación: por agitación a escala piloto.

Los tanques de lixiviación incluyen baffles, orificios de

alimentación, mezcladores de entrada helicoidal en

línea con transmisores de frecuencia variable,

impelentes de acero inoxidable y calentadores de

inmersión con control de temperatura.

TANQUE DOBLE IMPULSOR-

CIANURACIÓN DE ORO

ESTRUCTURA INTERNA TANQUE DOBLE

IMPULSOR



Teniendo en cuenta los resultados experimentales obtenidos para los dos ensayos de los sistemas de lixiviación,

se podría proponer como el método más adecuado para lixiviar la mena: Sistema de lixiviación por percolación

con circulación ascendente, ya que se pudo apreciar que con estas condiciones, es posible obtener un

porcentaje de disolución de metal de interés 100%, muy similar al obtenido por lixiviación por agitación, pero

con cantidades de ácido mucho menores (0,5 1, 2,5, 4,9 mL), lo cual puede generar una disminución en los

costos de operación, pero generando un aumento en el tiempo utilizado en la obtención del metal de interés.

Sería necesario realizar un análisis mucho más detallado de los dos procesos, como es la caracterización de la

mena a tratar, ya que esta, permite obtener propiedades de dicha mena, tales como permeabilidad del mineral,

que en este caso sería una agente indispensable para determinar si es o no adecuado el proceso de lixiviación

por percolación. Es muy importante tener en cuenta el tiempo que se deben emplear en cada uno de los

procesos, porque si bien, el sistema de agitación podría ser más costoso, generaría mejores resultados en

menor tiempo; mientras que el sistema de percolación podría ser mucho más barato y generar los mismos

resultados, pero empleando tiempos mucho más prolongados, por tanto sería necesario realizar un análisis

más detallado del costo / beneficio el proceso, con el fin de escoger el método que proporcione los mejores

resultados.

Comparación de resultados ensayo de lixiviación por agitación y por percolación

Al comparar los resultados obtenidos durante la práctica y analizando los respectivos resultados, tablas y

gráficas obtenidas para cada uno de los sistemas de lixiviación: agitación y percolación, se aprecia que el

porcentaje de cobre disuelto para la lixiviación por agitación es mucho más alto que el sistema de lixiviación

por percolación con excepción del ensayo 3. (Circulación ascendente), en donde este valor fue muy elevado.

También puede observarse que el sistema de agitación requiere de tiempos mucho menores para lograr la

misma cantidad de cobre disuelto, comparado con el sistema de percolación.

Se puede observar que la disolución de cobre es mayor para los ensayos 3 y 4 de lixiviación por

percolación esto se debe a que las sucesivas recirculaciones ya sea de tipo ascendente o descendente

permiten aumentar el contenido de cobre en la solución, lo que no se produce en los ensayos 1 y 2 debido

a que no hay circulación de solución, siendo un sistema estático.

De acuerdo con las gráficas obtenidas para el consumo de ácido en cada uno de los sistemas, se aprecia

que el sistema de percolación requiere una menor cantidad de ácido que el de agitación, aunque con

la gran desventaja que requiere de tiempos mayores para obtener el cobre (1 semana); a diferencia

del ensayo de agitación que sólo dura una hora.

El alto porcentaje de consumo de ácido en relación con el cobre disuelto en los sistemas 1 y 2 de

percolación se explica debido a que conforman un sistema estático donde la solución lixiviante se

encuentra en continuo contacto con los sólidos, existiendo más tiempo para reaccionar, pero dado que no

hay recirculación la disolución del cobre es baja. Por tanto no se justifica este tipo de procedimiento pues

los costos aumentaran con relación al consumo de ácido pero los ingresos serán muy bajos al

relacionarlos con el cobre que se disuelve.



Por otro lado la relación establecida entre los kilogramos de ácido utilizados y el porcentaje de cobre

obtenido, se establece para los ensayos un valor muy sobresaliente correspondiente a la lixiviación

por percolación cuyo valor máximo corresponde a 54773 en comparación con la lixiviación por

agitación cuyo tope fue de 13239; Se debe tener en cuenta sin embargo que a pesar de esta

generalidad, se establecen los valores más bajos Kg ácido/%Cu para los ensayos 3 y 4 de percolación

que corresponden a los sistemas ascendente y descendente(1149-2654); mientras que en agitación

los valores menores, corresponden a los ensayos con el sistema más agitado de 1500rpm.

A la hora de seleccionar un sistema de los cuatro trabajados, para percolación se podría decir que el más

eficaz es el sistema 3 (recirculación ascendente) pues la recirculación de forma ascendente mejora el

porcentaje de recuperación de mineral pero no se debe dejar atrás el sistema 4 (descendente) y aunque

no se consiguen los mismo resultados si son representativos a comparación de los obtenidos por el

sistema 1 y 2 que trabajan de forma estática.

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES A la hora de determinar eficiencia en cuanto recuperación de cobre se refiere es mejor

utilizar el método de lixiviación por agitación pues este presenta un porcentaje mayor de disolución del cobre, aunque el sistema 3 de lixiviación por percolación de circulación ascendente me produce un 100% de eficiencia con bajo consumo de ácido, pero a mayor tiempo.

En el sistema de lixiviación por percolación, es muy importante el sentido de circulación de la solución lixiviante (ascendente o descendente), observándose mejores resultados cuando dicha solución circula en sentido ascendente.

Desde el punto de vista económico el proceso de lixiviación por percolación es el más recomendado.

El proceso de lixiviación por agitación es controlado por el fenómeno de tipo químico, que en este caso fue por temperatura. Se encontró que el valor de la energía de activación fue de 29J

El proceso de lixiviación por agitación tiene la ventaja de alcanzar altos porcentajes de recuperación de cobre pero con altos consumos de ácido mientras el proceso de lixiviación por percolación es relativamente económico pero no alcanza altas recuperaciones de cobre.

La eficiencia de un proceso de lixiviación pro agitación o percolación de minerales puede ser observada por medio de la determinación de ácido libre y cobre disuelto a través del tiempo.

La agitación es su factor que contribuye notablemente sobre la cinética del proceso para los sistemas de lixiviación por agitación, ya que este proceso está controlado por la difusión, la cual se ve afectada directamente por dicho factor; mientras que en la lixiviación por percolación a pesar de contar con una bomba para la recirculación de la solución, no se aprecian los mismos resultados ya que para este caso, la cinética es mucho más lenta. De este modo la relación Kg ácido consumido/%Cu disuelto fue menor para los sistemas de mayor agitación

BIBLIOGRAFIA

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