Lixiviacion y Cianuracion

CAPACITACION MINERA A PERIODISTAS DE LA REGION DE COQUIMBO

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__________________________________________________________________________Departamento Ingeniería de Minas - Universidad de La Serena, Benavente #980 La Serena.

Telefono (51) 204281 – Fax (51) 223350E-mail [email protected]

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LIXIVIACION Y CIANURACION

Relator: M.Sc Mario Gaete M.

E-1E-2

S


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TENORITA CuO + 2H+ Cu++ + H2O

AZURITA Cu3(OH)2(CO3)2 + 6H+ 3Cu++ + 2CO2 + 4H2O

MALAQUITA Cu2(OH)2CO3 + 4H+ 2Cu++ + CO2 + 3H2O

CRISOCOLA CuSIO3*2H2O + 2H+ Cu++ + SiO2 + 3H2O

Los minerales de cobre en forma de óxidos se lixivianmediante una solución de ácido sulfúrico y agua, comose aprecia en las siguientes ecuaciones.


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LIXIVIACION DE MINERALES OXIDADOS DE COBRE

Mineral Granulometría Lixiviante % Recup. Tpo Lix. T (ºC)

Azurita -100 + 200 # 1 – 5 % H2SO4 100 1 hora ambiente

Malaquita -100 + 200 # 1 – 5 % H2SO4 100 1 hora ambiente

Tenorita -100 + 200 # 1 % H2SO4 98 1 hora ambiente

Crisocola -13.3 + 3 # 5 % H2SO4 100 30 horas ambiente

- 10 + 28 # 5 % H2SO4 97 6 horas ambiente

Cuprita -10 + 28 # Fe2(SO4)3 ac. 99 3 días ambiente

-100 + 200 # Fe2(SO4)3 ac 100 1 horas ambiente

Dioptasa -10 + 28 # 1 % H2SO4 79 60 días ambiente

-10 + 28 # 2 % H2SO4 98 60 días ambiente

-10 + 28 # 5 % H2SO4 100 37 días ambiente


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OPERACIONES DE LIXIVIACION

Existen distintas formas de lixiviar los minerales, dependiendo de lascaracterísticas físicas y químicas del mineral, como son la solubilidad del valormetálico, la cinética de la disolución, el consumo del reactivo, etc..

Lixiviación in situ - (sin minería).Lixiviación en botaderoLixiviación en pila - (DRT)Lixiviación en batea - (DCHU, Mantos Blancos)Lixiviación por agitación - (material de alta ley)


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Lixiviación in "situ".-


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Tipo demineral

Granulometría Sistema de aglomeración Aglomerante

Oro y plata Gruesa (15mm o similar) Sin arcillas Sistema de cinta simple condescarga en pila o depósito

de lixiviación

Solución de cal

Oro y plata Fina (-15mm o más fino)Sin arcillas

Sistema de tres cintas o unacinta y artesa vibratoria

Cal

Oro y plata Gruesa (-15mm o similar)Con arcillas

Sistema de tres cintas encascada como mínimo y

barras mezcladoras

Cemento y cal

Residuos deoro y plata

Menor de 0.2mm o más fino Tambor rotatorio. Artesainclinada vibratoria.

Cemento y cal

Cobre-uranio

Gruesa de 15mm o similar Sistema simple de cintatransportadora

Ácido sulfúrico

Cobre -uranio

Fina (-15mm o similar)Limitada cantidad de arcillas

Tambor rotatorio Ácido sulfúrico


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Refino

Tren D

Tren C

Tren B

Tren A

Pond PLS

Ponddesarenador

Canaleta

PLS

PLS

PLS

DIAGRAMA DE FLUJOS LIXIVIACION


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Es un método de purificación de soluciones, es decir, un método para separar elcobre de otros elementos metálicos en solución. Y a la vez, permite concentrar lassoluciones en cobre, para el proceso siguiente de electrodepositación.

El proceso de extracción por solventes, involucra el uso en forma cíclica de una faseorgánica que actúa como el medio de intercambio para efectuar la particiónselectiva del cobre. El proceso se lleva a cabo en dos etapas o pasos:

En una primera etapa, la solución de lixiviación (PLS), que contiene el cobrerecuperado del mineral cargado en pilas, se pone en contacto con una fase orgánica(orgánico) capaz de captar/combinarse con el cobre en solución. Es decir, lasolución de lixiviación rica en cobre (PLS), luego del contacto con la fase orgánica,baja su contenido de cobre (refino).

En una segunda etapa la fase orgánica que ahora contiene el cobre, es contactadacon una nueva solución acuosa (electrolito pobre - Spent)) de propiedades distintasa la primera, es decir, alto contenido de ácido sulfúrico, transfiriendo el cobredesde la fase orgánica (orgánico), resultando una solución rica en cobre y apta paraelectrodepositación (electrolito avance). El orgánico se regenera, retornando a laetapa previa de extracción, operando en circuito cerrado permAnentemente.

EXTRACCION POR SOLVENTES.-


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EXTRACTANTES PARA PROCESOSHIDROMETALURGICOS

MECANISMOS DE EXTRACCIÓN Y RE-EXTRACCIÓN

CuSO4 + 2RH CuR2 + H2SO4

Cu++ + 2RH --------> CuR2 + 2 H+

OXIMAS•CETOXIMAS•ALDOXIMAS•MEZCLAS

CETONAS* BETADICETONAS

EN FORMA IONICA

SOLUCIONES ACIDAS DE COBRE

SOLUCIONES BASICAS DE COBRE

EXTRACTANTES


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EXTRACCIÓN POR SOLVENTE

PLS

ORGANICOCARGADO

REFINO

ORGANICODESCARGADO

At Xt

A1 X1 A2 X2

Ar Xr

Oc Yc

O2 Y2 O3 Y3

Od Yd

Flujo Orgánico = O = Od = O3 = O2 = Oc

Flujo Acuoso = A = At = A1 = A2 = At

Balance A(Xt - Xr) = O(Yc - Yd)Línea Operación Yc = Yd + A/O (Xt - Xr)

ETAPA 1 ETAPA 2 ETAPA 3


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MECANISMO DE TRANSFERENCIA MASICA

•TRANSPORTE DEL COBRE DESDE EL SENO DE LA FASEACUOSA HACIA LA INTERFASE.•REACCIÓN QUIMICA EN LA INTERFASE.

•TRANSPORTE DEL COMPLEJO ORGÁNICO DE COBREDESDE LA INTERFASE HACIA EL SENO DE LA FASEORGANICA.

Cu

Cu


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ELECTRODEPOSITACION

La Electrodepositación de cobre, es la recuperación del cobre comometal, a partir de una solución electrolítica, en una celdaelectroquímica.

La electroobtención de cobre, se realiza en una celda compuesta poruna cuba con electrolito (solución acuosa, con cobre y ácido sulfúricoen solución, entre otros), y cátodos sobre los cuales se recuperará elcobre, y por ánodos que deben ser inatacables, para evitar lacontaminación de la solución y del depósito. El cátodo puede ser decobre (tecnología convencional de cátodos iniciales) o de aceroinoxidable, y ánodos de plomo.

Básicamente, en el cátodo se depositará el cobre metálico que hay ensolución (electrolito), y en el ánodo, se produce la oxidación del agua,produciéndose gas de oxígeno. Razón por la cual, vemos en los ánodosproducirse burbujas (O2 - oxígeno), burbujas que al salir fuera delelectrolito, forman una neblina ácida producto del arrastre deelectrolito. En las celdas se colocan esferas u otro material, paracontrolar la emisión de neblina a la atmósfera.


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DIAGRAMA ILUSTRATIVO

ELECTROOBTENCIÓN

Electrolito Rico

CATODOS

DESCARTEELECTROLITO

ACIDO AGUA

ENERGIAELECTRICA

CALORVAPOR

OXIGENOAEROSOL

CALOR

GALACTASOL

SULFATOFERROSO

Y/OCOBALTO

Electrolito Pobre


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Reacción Anódica : H2O 1/2 O2 + 2H+ + 2e- Eº:1.23 (V)Reacción Catódica : Cu+2 + 2e- Cuº Eº: 0.34 (v)

QUÍMICA PROCESO ELECTROOBTENCIÓN

HH++

SSOO44--22

H+ Cu+2

Electrolito Rico Electrolito Pobre

SSOO44--22


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BIOLIXIVIACION.-

La biolixiviación se define como el ataque y solubilización de unmineral por acción bacteriana. Cuando la superficie del mineraldonde reside la bacteria se humedece, ésta desarrolla toda suactividad oxidando espontáneamente a sulfuros metálicos,generando Fe(III), sulfatos solubles y ácido sulfúrico.

MICROORGANISMOS

Quimiolitótrofos energía mediante la oxidación de materialesinorgánicos

Autótrofos utilizan el CO2 como única fuente de carbono(autótrofos obligados)

Heterótrofos obtienen CO2 metabolizando compuestosorgánicos


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Thiobacillus ferrooxidans (Tf)

• Bastoncillo 0.3 a 0.5 micras de diámetro y de 1.0 a 1.7 micras delongitud.

• Quimiolitoautotrófica, obtiene su energía de las especies reducidasde hierro (Fe 2+) y azufre (S 2-) y utiliza el dióxido de carbono comoúnica fuente de carbono, oxida prácticamente a todos los sulfurosminerales conocidos.

• Crece en un rango de pH de 1.0 a 6.0, siendo el óptimo entre 2.0 y2.5.

• Sobrevive en un intervalo de temperatura de 2 a 40°C, siendo elmás favorable de 28 a 35°C.

• Prolifera por fisión binaria en cuestión de horas.

• En un sistema en actividad alcanza poblaciones de 109 a 1010células/mL


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Mecanismo Directo

CuFeS2 + 9/2 O2 + H+ Cu2+ + 2 SO42- + Fe3+ + 1/2 H2O Oxidación biológica

Mecanismo indirecto completo

CuFeS2+ 16Fe3+ + 8H2O Cu2+ + 2SO42- + 17Fe2+ + 16H+ Oxidación química17Fe2+ + 17/4 O2 + 17H+ 17Fe3+ + 17/2 H2O Oxidación biológica

Mecanismo indirecto incompleto

CuFeS2 + 4Fe3+ Cu2+ + 2Sº + 5Fe 2+ Oxidación química5Fe2+ + 5/4 O2 + 5H+ 5Fe3+ + 5/2 H2O Oxidación biológica2Sº + 3 O2 + 2H2O 2H2SO4 Oxidación biológica


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CIANURACION

Reacción Global:

2Au + 8 CN- + O2 + 2H2O 2Au(CN)-4 + H2O2 + 2OH-

Concentración de O2

Velocidad de Disolución Concentración de CNIntensidad de Agitación

Al disolver NaCN en agua, este tiende a hidrolizarse según:

CN- + H2O HCN- + OH-


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MENA

LIX, EN PILAS TRITURACIONO TANQUES MOLIENDA

BENEFICIOCOLAS CALCINACION

SOLUCION LIMPIA

LIXIVIACIONPOR AGITACION

CARBON ENCOLUMNA

CARBON EN CARBON ENPULPA LIXIVIACION

COLAS

CARBON CARGADO

DESORCION DESORCION DESORCIONA PRESION ATMOSFERICA ORGANICA

SOLUCION CONCENTRADA

CEMENTACION CON ELECTRODEPOSITACIONZINC EN POLVO

DISOLUCION/FUSION

BULLON DORE


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PROCESO CARBON EN COLUMNA (CIC)


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PROCESO CARBON EN PULPA (CIP)


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PROCESO CARBON EN LIXIVIACIÓN (CIL)


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CARBON ACTIVADO

CARACTERISTICAS:AmorfoPorosoSuperficie específica alta (300 a 3000 m2/g)Carbón sin porosidad 3.86*10-4 m2/g

Alta porosidad permite adsorber gases, vapores y sustancias disueltas odispersas en líquidos.Carbón de origen animal, vegetal o mineral puede ser convertido en carbónactivado.Materia Prima: Madera, cuescos de frutas, cenizas, conchas de cocos,carbones bituminosos y azúcar.


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CEMENTACION CON Zn.- (1884)

Cementación con Zn en polvo (1904, Merril) > Area superficial

2Au(CN)-2 + Zn 2Au + Zn(CN)-2

4

2Au(CN)-2 + Zn + 3OH- 2Au + HZnO2- + 4CN- + H2O

pero el Zn también puede producir H2

Zn + 4CN- + 2H2O Zn(CN)-24 + 2OH- + H2

Zn + 2H2O HZnO2- + H+ + H2

Puede existir precipitación de oro a través de la formación de H2

Au(CN)-2 + H2 Au + 2H+ + 2CN-

Pero esto ocurre a bajas velocidades y temperatura y presión alta.

Se ha propuesto la siguiente reacción general

Zn + Au(CN)-2 + H2O + 2CN- Au + Zn(CN)-2

4 + OH- + 0.5H2


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Solucion delixiviación

Ingreso Solución Rica

Adición de reactivos Clarificador Filtros de placas o velas

a la solución, si revestidas de diatomita.es necesario

Desaireador

Proceso de Polvo de Znextracción de oro y sales de Pb

Filtrado delPrecipitado de Zn ORO

Solución EstérilRecirc. Soluciónestéril

FIGURA: Flujograma típico de una planta de precipitación Merrill-Crowe


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ELECTRODEPOSITACION DE ORO

Cátodo: Au(CN)-2 + e- Au + 2CN-

H2O + e- 0.5H2 + OH-

Anodo: 2OH- H2O + 0.5O2 + 2e-

Reacción Global: Au(CN)-2 + OH- Au + 2CN- + 0.5H2 + 0.5O2


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Celda Zadra (1950): Recipiente cilíndrico con un cátodo central de lana de acero,protegido dentro de un canasto de plástico perforado para aislación, y un ánodoconcéntrico de malla de acero inoxidable.

Solución rica

Tubo de alimentación yDistribuidor de corriente

Anodo

CátodoCompartimiento delCátodo (lana de acero)

Sección Transversal Vista lateral

Lixiviacion y Cianuracion

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