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Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales. Vol. 5. N° 2. 1985 89 Recuperación del Níquel Laterítico por Lixiviación Bacterial Julio Elías Pedraza R. y Mario Parra P. Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Facultad de Ciencias Físico Químicas, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga-Colombia Se demuestra la aplicabilidad que tienen las bacterias del género Thiobacillus Ferrooxidans, aisladas de una mina de carbón de la región, en la recuperación del níquel de lateritas. Los ensayos para dos tipos de mineral: saprolita verde y saprolita café. fueron realiza- dos en percoladores air-Iift. Las velocidades de lixiviación resultaron muy similares para ambos minerales. No se adicionó ácido inicial- mente ni durante el proceso. Se logró disolver el 52.4% del níquel de la saprolita café y el 49% de la saprolita verde en 80 días de lixiviación. En este trabajo se propone un posible mecanismo de lixiviación de tipo electroquímico. en donde las bacterias actüaneomo despolariza- doras tomando electrones de la reacción FeO ~ Fe+3 + 1/20¿ + 3e-, siendo estos iones Fé s los que disuelven el níquel late- rítico. Recovery of Lateritic Nickel by Bacterial Leaching Green and brown types ofsaprolite laterites weretested in leaching processes to recovernickel usingthiobacillusferrooxidans bacteria isolated from a coal mine ofthis region. Test were made in airlift percolators without using acids at any stage ofthe experimental work. Leaching rates were very similar for both types of minerals, being at the end of 80 days 52.4 and 49.8 the percent of dissolved niekel for the case of brown and green saprolite respectively. In this paper a mechanism electrochemical of leaching is proposed, where the bacteria acting in the cathodic zone consume electrons from the reaction FeO ~ Fe+3 + 1/20¿ + 3e-, being this ferric ions the dissolving agent of lateritic nickel. 1. INTRODUCCION Los procesos de lixiviación bacteriana han venido siendo investigados concienzudamente en el extranjero desde la década del 50 [1-4]hasta el punto que hoy puede decirse existe una tecnología industrial bien definida [5, 6]. Sin embargo, en Colombia, apenas se ha oído hablar de ello y se considera el tema como algo exótico. Con el fin de dejar aun lado esta concepción y de dar los primeros paeos en un campo que cada día cobra mayor importan- cia se programó el presente trabajo de investigación. La mayor parte de la literatura técnica existente analiza el proceso bacteriano aplicado a la lixiviación de minerales sulfurados. Salvo algunas excepciones [7, 8], el tratamiento de minerales oxidados ha sido dejado a un lado. En este artículo, se estudia el comportamiento en un proceso de lixiviación por percolación con la presencia de bacterias de un mineral oxisilicatado: la laterita niquelífera. 2. MATERIAL EXPERIMENTAL 2.1. Microorganismos Las bácterias empleadas fueron aisladas de un dre- naje de mina de carbón en MirafIores, Pamplona (Norte de Santander). Identificadas coma Thiobacillus Ferroo- xidans, gracias a comparaciones morfológicas y fisioló- gicas suministradas por la literatura, se mantuvieron en el laboratorio en medios nutrientes apropiados. Una vez alcanzado un pH cercano a 2,0, porciones de la suspen- sión fueron transferidas a erlenmeyers con medios fres- cos para mantener un cultivo de reserva o empleadas como inóculo en los experimentos. 2.2. Medios nutrientes Se emplearon dos soluciones de sales inorgánicas reportadas por Corrick y.Sutton [9] como Medio lI/A (Solución 1) y Medio IV/ A (Solución 2) Tabla 1. A estas soluciones se les adicionópequeñas cantidades de azu- fre, pirita o carbón como fuente de energía. Fueron apli- cadas tanto en la etapa de aislamiento como en el proceso de lixiviación (como solución lixiviante). 2.3. Mineral La laterita niquelífera empleada provenía del yaci- miento Colombiano de Cerro Matoso. Se analiza:ron dos tipos de mineral clasificados como saprolita verde y sa- prolita café. La verde tenía 11,2% de Fe, 4,05% de Ni, 42,2%de Si0 2 y 9,3%de Mg como sus principales compo- nentes. La café 14% de Fe, 32,5% de Si0 2 , 2,4%de Ni y 7,4% de Mg. TABLA 1 COMPOSICION DE SOLUCIONES NUTRIENTES Solución 1 Solución 2 (grs.) (grs.) (NH 4 )2S04 0,15 0,10 KCI 0,05 MgS04'7~O 0,50 0,10 ~HP04 0,05 Ca(NO a )2 0,01 CaC~'2~O 0,10 FeS0 4 0,02 KH 2 P0 4 2,00 MnS0 4 0,02 N~~03'5H20 10,00 Agua 1000 ml 1000 ml

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Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales. Vol. 5. N° 2. 1985 89

Recuperación del Níquel Laterítico por Lixiviación Bacterial

Julio Elías Pedraza R. y Mario Parra P.

Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Facultad de Ciencias Físico Químicas, Universidad Industrial de Santander,Bucaramanga-Colombia

Se demuestra la aplicabilidad que tienen las bacterias del género Thiobacillus Ferrooxidans, aisladas de una mina de carbón de laregión, en la recuperación del níquel de lateritas. Los ensayos para dos tipos de mineral: saprolita verde y saprolita café. fueron realiza-dos en percoladores air-Iift. Las velocidades de lixiviación resultaron muy similares para ambos minerales. No se adicionó ácido inicial-mente ni durante el proceso. Se logró disolver el 52.4% del níquel de la saprolita café y el 49% de la saprolita verde en 80 díasde lixiviación.En este trabajo se propone un posible mecanismo de lixiviación de tipo electroquímico. en donde las bacterias actüaneomo despolariza-doras tomando electrones de la reacción FeO ~ Fe+3 + 1/20¿ + 3e-, siendo estos iones Fés los que disuelven el níquel late-rítico.

Recovery of Lateritic Nickel by Bacterial Leaching

Green and brown types ofsaprolite laterites weretested in leaching processes to recovernickel usingthiobacillusferrooxidans bacteriaisolated from a coal mine ofthis region. Test were made in airlift percolators without using acids at any stage ofthe experimental work.Leaching rates were very similar for both types of minerals, being at the end of 80 days 52.4 and 49.8 the percent of dissolved niekel forthe case of brown and green saprolite respectively.In this paper a mechanism electrochemical of leaching is proposed, where the bacteria acting in the cathodic zone consume electronsfrom the reaction FeO ~ Fe+3 + 1/20¿ + 3e-, being this ferric ions the dissolving agent of lateritic nickel.

1. INTRODUCCION

Los procesos de lixiviación bacteriana han venidosiendo investigados concienzudamente en el extranjerodesde la década del 50 [1-4]hasta el punto que hoy puededecirse existe una tecnología industrial bien definida [5,6]. Sin embargo, en Colombia, apenas se ha oído hablarde ello y se considera el tema como algo exótico. Con el finde dejar aun lado esta concepción y de dar los primerospaeos en un campo que cada día cobra mayor importan-cia se programó el presente trabajo de investigación.

La mayor parte de la literatura técnica existenteanaliza el proceso bacteriano aplicado a la lixiviación deminerales sulfurados. Salvo algunas excepciones [7, 8],el tratamiento de minerales oxidados ha sido dejado a unlado. En este artículo, se estudia el comportamiento enun proceso de lixiviación por percolación con la presenciade bacterias de un mineral oxisilicatado: la lateritaniquelífera.

2. MATERIAL EXPERIMENTAL

2.1. Microorganismos

Las bácterias empleadas fueron aisladas de un dre-naje de mina de carbón en MirafIores, Pamplona (Nortede Santander). Identificadas coma Thiobacillus Ferroo-xidans, gracias a comparaciones morfológicas y fisioló-gicas suministradas por la literatura, se mantuvieron enel laboratorio en medios nutrientes apropiados. Una vezalcanzado un pH cercano a 2,0, porciones de la suspen-sión fueron transferidas a erlenmeyers con medios fres-cos para mantener un cultivo de reserva o empleadascomo inóculo en los experimentos.

2.2. Medios nutrientes

Se emplearon dos soluciones de sales inorgánicasreportadas por Corrick y.Sutton [9] como Medio lI/A(Solución 1) y Medio IV/A (Solución 2) Tabla 1. A estassoluciones se les adicionópequeñas cantidades de azu-fre, pirita o carbón como fuente de energía. Fueron apli-cadas tanto en la etapa de aislamiento como en el procesode lixiviación (como solución lixiviante).

2.3. Mineral

La laterita niquelífera empleada provenía del yaci-miento Colombiano de Cerro Matoso. Se analiza:ron dostipos de mineral clasificados como saprolita verde y sa-prolita café. La verde tenía 11,2% de Fe, 4,05% de Ni,42,2%de Si02 y 9,3%de Mgcomo sus principales compo-nentes. La café 14%de Fe, 32,5% de Si02, 2,4% de Ni y7,4% de Mg.

TABLA 1

COMPOSICION DE SOLUCIONES NUTRIENTES

Solución 1 Solución 2(grs.) (grs.)

(NH4)2S04 0,15 0,10KCI 0,05MgS04'7~O 0,50 0,10~HP04 0,05Ca(NOa)2 0,01CaC~'2~O 0,10FeS04 0,02KH2P04 2,00MnS04 0,02N~~03'5H20 10,00Agua 1000 ml 1000 ml

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90 LatinAmerican Journol. of Metallurgy and Materials, Vol. 5, N° 2, 1985

3. RESULTADOS Y ANALISIS

3.1. Aislamiento de bacterias

El primer ensayo consistió en comprobar la presen-cia de bacterias en los drenajes de mina mediante el aná-lisis del efecto que ejercían los microorganismos sobre elpH de los medios nutrientes descritos anteriormente.Tales ensayos se realizaron en erlenmeyers de 250 mlprovistos de un tapón de algodón -gasa, a temperaturaambiente a los cuales se adicionó 1 ml de agua de minacomo inóculo sobre 99 ml de solución nutriente. Un des-censo del pH confirmó la presencia de bacterias yaque:

s- + 3/202 + H20 ~a H2S04 (1)

2Fe8.¿+ H20 + 15/2~ ~a F~(S04)3 + H2S04 (2)

Los resultados de este ensayo preliminar aparecenen la Tabla 2 y en la Fig. 1.

TABLA 2

VARIACION DE pH - SIN MINERAL

Tiempo Experiencia Número(dlo») 1 2 3 4 5

O 7,85 4,20 3,40 4,80 4,5010 7,95 3,70 2.90 4,90 5,3020 7,90 3,24 2,58 4,85 4,0030 5,65 2,77 2,45 4,10 ·2,9040 3,30 2,38 2,33 2,75 2,5550 2,85 2,22 2,04 2,40 2,2060 1,60 1,97 1,98 1,40 1,7580 1,10 1,90 1,73 1,00 1,45

Cada experiencia se realizó en un erlenmeyer quecontenía:

1. Solución 1, azufre, agua de mina.2. Solución 1, azufre, pirita, repique.3. Solución 1, azufre, carbón, repique.4. Solución 2, azufre, agua de mina.5. Solución 2, azufre, carbón, agua de mina.

La palabra repique se refiere a que la inoculaciónhecha a las soluciones nutrientes provenía de un erlen-meyer que había estado sometido a la acción de las bacte-rias durante cierto tiempo.

Para el aislamiento se utilizaron simultáneamentetécnicas de diluciones sucesivas y medio sólido [10]. Elmedio sólido se obtuvo adicionando 1-2 grs de agar-agara 100 ml de solución nutriente. El aislamiento logrado fuetotal y benéfico para la marcha del estudio pudiéndosepreparar caldos bacterianos enriquecidos para aplicar-los al mineral con resultados que más adelante se descri-ben. La comparación de algunas de las característieasmorfológicas y fisiológicas de los microorganismos acá

" 20 so 10

TIEMPO (OlAS)

Fig. 1. Influencia de las bacterias en la variación del pH de las solu-ciones lixiviantes, sin mineral.

aislados con las reportadas en otros artículos [9] permi-tió tener una idea sobre su identidad. Tales característi-cas para las bacterias de Miraflores son: bacilos gram-negativos móviles en forma de varillas con longitudes de0,5 a 1 micra; crecen formando colonias redondeadas; esnotoria su capacidad para desarrollarse en medios don-de sólo existen iones ferrasos como suministro de ener-gía, es decir, oxidan el ión ferroso a férrico; tambiénoxidan el azufre elemental; muestran buena velocidad decrecimiento a pH - 2,5. Con base en lo anterior puededecirse que guardan bastante semejanza con Thiobaci-llus Ferrooxidans. Muy probablemente pertenecen a es-ta clase de bacilos, teniendo en cuenta que una afirma-ción más categórica implica la realización de pruebasmicrobiológicas más específicas.

3.2. Lixiviación de lateritasEstos ensayos se realizaron en percoladores air -lift

(Fig. 2) dentro de los cuales se colocaron 2 grs de mineral.Se inoculó cada percolador con 1 mi de cultivo puro (caldorico en bacterias) ajustando el volumen total del lixi-viante a 100 ml con la soluciones nutrientes 1 y 2. Una veztapados los recipientes con tapones de algodón - gasa sedio inicio al proceso de lixiviación para el control de lasdiferentes variables. Cuando se presentó evaporación dela solución lixiviante, el volumen fue ajustado con aguade tubo esterilizada. El cambió de volumen debido alretiro periódico de muestras para análisis químico, fueajustado adicionando el correspondiente volumen desolución nutriente.

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Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales. Vol. 5. N° 2. 1985 91

TAPON DEALGODON-GA''--~

SOLUCION

LIXIVIANTE ~--,---'--

MINERALLATERITICO

SOPORTE ENFIBRA DE VIDRIO

r--,'-- __ LLAVE

AIRE

---AIRE---

Fig. 2. Percolador Air-Lift utilizado en los experimentos.

La primera etapa del estudio hecho con mineral bus-caba determinar el medio nutriente óptimo para el desa-rrollo del microorganismo en bien de la lixiviación. Paraellos se analizó el comportamiento de 8 medios nutritivosdiferentes y su efecto sobre el porcentaje de disolución deníquel durante 60 días _de lixiviación para mineral a-200 mallas se muestran en la Tabla 3 y en la gráfica dela Fig. 3.

TABLA 3

EFECTO DEL MEDIO NUTRIENTEEN LA DISOLUCION DE'L NIQUEL DURANTE

60 DIAS DE LIXIVIACION

Medio-nutrienteSaprolita verde(% disolución)

Saprolita café, (% disolución)

12345678

37,3045,3417,7024,2043,9040,8018,5021,90

48,5049,7019,7032,0050,2046,4018,2028,00

Los medios nutrientes estaban constituidos por:

Medio 1: Solución 1, carbón, azufre, bacterias.Medio 2: Solución 1, pirita, azufre, bacterias.Medio 3: Solución 1, azufre; bacterias.Medio 4: Solución 1, carbón, pirita, bacterias.Medio 5; Solución 2, carbón, azufre, bacterias.Medio 6: Solución 2, pirita, azaufre, bacterias.Medio 7: Solución 2, azufre, bacterias,Medio 8: Solución 2, carbón, pirita, bacterias.

Al analizar tal figura se observa como los medios 2 y5 muestran los mejores resultados de extracción de ní-quel, siendo muy similares. Igualmente los medios 1 y 6reportan resultados aceptables. Es difícil entonces to-mar una decisión sobre cuál medio sea el verdadera-mente óptimo. Tal vez ensayos 'a escala mayor y a tiem-pos diferentes permitan aclarar el asunto. En esta inves-tigación se decidió trabajar con el medio 2 y el medio 5,puesto que produjeron los mejores resultados para losdos minerales. Se debe aportar sin embargo, que se re-quiere complementar el análisis para los medios 1 y 6 quepresentan también resultados aceptables.

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1EDIOS NufAIENTE~

Fig. 3. Influencia del medio nutriente en la disolución del níquel.

Durante la segunda etapa del estudio se analizó lavariación y efecto del pH sobre el proceso de lixiviación,teniendo en cuenta los medios óptimos logrados. Se tra-bajó con mineral a - 200 mallas, Los resultados se mues-tran en la Tabla 4 y gráficamente en la Fig. 4, donde losnúmeros de las curvas corresponden al número de expe-riencia. La variación de los pH iniciales en las anteriorespruebas es consecuencia de los distintos grados de aci-dez de los inóculos empleados. El pH de la prueba controlfue ajustado al valor inicial adicionando ácido sulfúricodiluido. Es notoria la tendencia que muestran las solucio-nes lixiviantes de estabilizar el pH alrededor de 2,0 luegode los primeros 30 días de lixiviación.

La característica principal de las curvas presenta-das en la Fig. 4, es el comportamiento de la prueba con-trol (curva 5). Debido a que no existen microorganismosque catalicen la reacción, ésta no progresa. Es así como

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92 LatinAmerican Journal o/ Metallurgy and Materials, Vol. 5, N° 2, 1985

TABLA4VARIACION y EFECTO DEL pHEN LA EXTRACCION DEL NIQUEL:

Experiencia NúmeroTiempo 1 2 3 4 5(días) pH %Ni pH %Ni pH %Ni pH %Ni pH %Ni

O 1,96 O 5,20 O 4,00 O 3,52 O 3,50 O10 1,77 2,3 3,80 1,6 3,20 2,4 3,50 3,0 3,40 0,120 1,75 7,8 1,92 6,8 2,47 6,3 2,91 6,1 3,50 0,630 2,23 18,3 1,89 14,6 2,05 16,5 2,63 15,4 3,50 1,140 2,13 27,8 1,92 23,7 2,12 25,5 2,50 23,0 3,50 1,760 2,23 50,2 1,91 45,3 2,10 49,7 2,52 43,9 3,40 2,880 2,27 52,4 1,84 49,8 2,00 51,6 2,49 45,2 3,40 3,7

%Ni, corresponde al porcentaje de Níquel disuelto.Cada experiencia contenía:

1. Saprolita café en medio 5 con bacterias.2. . Saprolita verde en medio 2 con bacterias.

pH

VAIUACION ""

-- DISOI-UCION D~ NIOUEL. 1"/0)..

---------------- ~-----

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TIEMPO (OlAS)

Fig. 4. Variación y efecto del pH en la extracción del níquel conbacterias.

luego de 80 días de trabajo la disolución de níquel sólOalcanza el 3,7%.En esta prueba el pH se mantiene cons-tante como era de esperarse. Tal comportamiento hacenotorio el papel catalítico desempeñado por las bacteriasa un punto.tal que la disolución de níquel en su presenciaaumenta alrededor de 13 veces más (curvas 2, 4 Y 5).

. Nótese en estas curvas como luego de 20 días de lixivia-eíón las extracciones son muy bajas « 8%) fenómenodebido al tiempo requerido por las bacterias para adap-tarse al medio ambiente (tiempo llamado de "induc-ción"). El período comprendido entre los días 20760 que

3. Saprolita café en medio 2 con bacterias.4. Saprolíta verde en medio 5 con bacterias.5. Saprolita verde en.medio 5 sin bacterias

(control).

presenta un notable aumento en la disolución de níquelcoincide con los pH más bajos (alrededor de 2,0). Podríapensarse que al trabajar con este pH inicial se lograránmejores resultados inmediatos; sin embargo, la expe-riencia 1 de la Tabla 4 con un pH inicial cercano a 2,0 yotras pruebas analizadas, presentan resultados muysimilares a los descritos en la Fig. 4 en cuanto a extrae-ción final se refiere al término de los 60 días. A partir deldía 60 la rata de disolución de níquel empieza a disminuir.tal vez por la formación de compuestos férricos insolu-bles que se adhieren al mineral obstaculizando el pro-greso de la disolución. El pH adecuado paratrabalo, quea su vez es un pH natural del proceso, varía en un rangocercano a 2,0. Debe resaltarse el hecho de que a lo largode la lixíviación no se hace adición de ácido .

La tercera etapa comprendió el estudio del efectoejercido por la granulometría del mineral sobre el pro-ceso de lixiviación. Para cada tamaño de partícula ladisolución del níquel varió, de acuerdo a cada mineral, enla forma presentada en las Tablas 5 y 6; observándosemejor estos resultados en las curvas de las Figs. 5 y 6, endonde por claridad sólo se gratificaron las' curvas corres-pondientes a las fracciones granulométricas mayor,menor y al ensayo control, para el medio 2 (~) (Es deanotar que los otros resultados presentan un comporta-miento muy similar).

Como se puede ver en las dos figuras anteriores, elefecto de la granulometría para los dos tipos de mineralresulta muy análogo.

Al analizar estas Tablas 5 y 6 como las figuras res-pectivas, se aprecia que en los primeros 40 días no haydiferencias notorias en laconcentracién de níquel disuel-to. A partir de tal momento las diferencias se acentúanprogresivamente, llegándose a alcanzar un 20 a 25%másde disolución de níquel en el mineral fino que en el grueso.Como es de esperarse para un.tamaño relativamentegrande (- 35 + 65 mallas) la extracción de níquel está

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93Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 5, W 2, 1985

TABLA5

INFLUENCIA DEL TAMAÑO DE PARTICULA EN LA DISOLUCION DE NIQUELA PARTIR DE SAPROLITA VERDE

Concentraci6n de Níquel disuelto (ppm)

Tiempo - 85 + 65# - 65 + 100# -100+ 150# -150+200# -200# -200#(días) M, Ms M, Ms M, Ms M, Ms M, Ms Control-

10 39,7 18,2 15,6 25,4 11,1 11,7 26,7 26,0 12,9 24,7 0,720 41,0 47,9 42,3 59,8 59,8 65,0 55,0 49,4 5,230 104,0 76,1 130,0 100,1 125,5 150,2 118,3 124,8 8,540 164,5 182,7 156,0 182,0 172,3 211,9 191,9 186,6 13,750 246,4 247,0 248,3 282,8 273,7 271,1 301,6 305,5 293,2 290,6 19,560 293,2 311,1 301,0 324,4 323,7 320,5 336,7 334,1 363,1 355,6 22,880 305,0 313,3 304,2 319,2' 327,0 320,5 338,7 334,8 403,7 366,0 29,9

~: Medio 2La granulometría corresponde a mallas Tyler

M5: Medio 5

TABLA6

INFLUENCIA DEL TAMAÑO DE PARTICULA EN LA DISOLUCION DE NIQUELA PARTIR DESAPROLITA CAFE

Concentración de Níquel disuelto (ppm)

Tiempo - 85 + 65# - 65 + 100# -100+ 150# -150 +200# -200# -200#(días) M, Ms M, Ms M, Ms M, Ms M, Ms Control

10 7,7 4,8 9,6 15,4 12,5 20,2 15,4 9,1 11,5 11,0 1,920 25,4 23,0 29,8 34,0 27,8 38,9 35,5 26.9 30,2 37,0 5,830 67,7 66,7 72,0 71,0 78,2 73,4 79,2 87,8 8,240 109,4 111,4 106,1 98,4 94,6 113,3 119,0 122,4 133,4 9,150 147,4 150,7 141,1 144,0 151,7 157,0 158,9 166,1 173,3 178,6 11,560 183,4 187,2 179,0 184,8 188,2 199,2 205,4 218,4 238,6 241,0 12,580 202,1 201,2 207,8 210,2 218,4 222,2 233,8 243,4 247,7 251,5 17,8

~:, Medio 2La granulometría corresponde a mallas Tyler

~: Medio 5

limitada por la disponibilidad de superficie de sólidopara la actividad química y bacteriana. A medida queprogresa la reacción, los reactantes en solución y las mis-mas bacterias encuentran cada vez mayor dificultadpara llegar a la interfase de reacción.

Obsérvese como en los controles estériles las con-centraciones siguen siendo cerca de 13veces menos quelas logradas en presencia de bacterias.

Considerando ahora la variable tiempo de lixivia-ción. Fácilemte se detecta en las Figs. 4, 5 Y 61a presenciade 3 períodos diferentes que constituyen 3 zonas impor-tantes bien delimitadas. La primera zona (zona 1) vadesde O hasta 20 días caracterizándose por las bajas

extracciones de níquel logradas; tiempo llamado "tiem-po de inducción" y se refiere al requerido por las bacte-rias para adaptarse al medio ambiente. Una vez que losorganismos han superado esta adaptación entran e~naetapa de gran actividad biológica que corresponde co lazona 2 y va desde el día 20 hasta el día 60. En este pe dola velocidad de disolución del níquel es bastante m yorque en el anterior. Tal zona es quizá la más importante delas tres y que permite determinar la velocidad de lixívía-ción del proceso [4].Mediante el cálculo de la pendiente,por un ajuste de mínimos cuadrados de la porción delínea recta de las curvas a - 200 mallas de las Figs. 5y 6 seobtuvo 7,95 mg/lt. día como velocidad de lixiviación parasaprolita verde y 6,26 mg/lt, día para saprolita café.

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ÚltinAmerican Journal of Metallurgy and Materials, Vol. 5. N° 2, 1985

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TIEMPO (OlAS)

Fig. 5. Efecto del tamaño de partícula en la disolución de nfquel parasaprolita verde.

En el tercer período o zona 3 que se inicia aproxima-damente en el día 60 la velocidad de extracción se hacecada vez más decreciente hasta que la disolución final-mente cesa. Tal fenómeno posiblemente se deba a que elcrecimiento bacteriano y por tanto la actividad biológicadisminuyen notablemente como consecuencia del agota-

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Flg. 6. Efecto del tamatlo de partícula en la dísolucíén de nfquel ensaprolita café .

.. ...".

miento de nutrientes y a la posible acumulación de ionesinhibidores de la actividad bacteriana.

Por lo tanto, sólo convienen los dos primeros perío-dos; es decir, este ciclo de lixiviación bacteriana de lateri-tas debe ser suspendido luego de 60 días de percolación.Claro que buscando mejorar más el proceso puede inten-tarse disminuir el período 1, preparando cepas bacteria-nas fuertes en medios iguales a los de trabajo antes deinocularse a los percoladores.

3.3. Mecanismo de lixiviación propuesto

En la literatura relacionada con la Metalurgia Ex-tractiva del Níquel a partir de Lateritas [11] se encuentraque estas pueden ser atacadas a altas temperaturas conácido sulfúrico, iones férricos O una mezcla de ambos,liberando iones Ni+2 que pasan a la solución. Resulta

. lógico suponer que al entrar en ~ontacto el mineral conbacterias Thiobacillus Ferrooxidans, las cuales bajo cier-tas condiciones "producen" esos dos reactivos, se obten-ga disolución del Níquel. Tal suposición ha sido demos-trada positivamente en la presente investigación.

Se sabe que el Thiobacillus Ferrooxidans sólo puedeaprovechar la energía liberada en los procesos de oxida-ción metabólica de azufre, sulfuros e ión ferroso [12].Ante la ausencia de compuestos de azufre en el minerallaterítico, la fuente de energía para la bacteria será elhierro, y los microorganismos se verán en la imperiosanecesidad, para sobrevivir, de catalizar la oxidación delos minerales ferrosos que se encuentran en la laterita.En la Fig. 7 podemos observar la variación del hierroferroso en el perfil del yacimiento de Cerro Matoso[13].

La acción bacterial puede representarse por:

BateriaFeO(.) ---> Fe+S(aq)+ 1/2 O2 + 3e-

Estos electrones son tomados por la bacteria y trans-portados a lo largo de su sistema de transporte de elec-trones [10], suministrando la energía necesaria para susreacciones metabólicas, al final del cual encontramos alúltimo aceptar de electrones que es el oxígeno y que reac-ciona con ellos para dar agua según:

(3)

-'Y.--o 2 4 8 a 10 12 14 16 '1 20 22 24 26 21;3Q 32 3~ 36 38 iO

I ~ e 7.11 B 1~ 171i21 232527 2931 ~33537 39

o

PERIDOTITA SAPftOLlTlCA

0.1 1.51.0 2.0 DENSIDAD WT 'WT3

Fig. 7. Curvas medias obtenidas de los análisis promedios en matosoCórdoba (13).

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Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales. Vol. 5. N° 2. 1985

Hasta acá la bacteria ha aprovechado la energíaproveniente de su fuente, pero también, y es lo que im-porta desde el punto de vista metalúrgico, ha "liberado"iones férricos que pasan a la solución.

Por otro lado, se ha comprobado que gran parte delníquel se encuentra en el mineral bajo la forma de unortosilicato (Ni, Fe)2Si04 [14]. En realidad este ortosili-cato está conformado por FeO, Si02, NiO, es decir, elníquel aparece como NiO en el mineral. El óxido de níquelreacciona directamente con los iones férricos disueltos[15] producidos biológicamente según la reacción 3, parasolubilizar el níquel de acuerdo a:

Las tres reacciones anteriores que hacen parte delproceso de disolución de la laterita conforman un meca-nismo electroquímico en el cual la bacteria actúa comodespolarizador tomando electrones en una parte de lasuperficie del mineral (la zona catódica) mientras elóxido ferroso los entrega en la otra parte (zona anódica).Este mecanismo se muestra en la Fig. 8.

Como el contenido de hierro de la laterita es bas-tante mayor que el de níquel, teóricamente se podría pen-sar que la reacción progresaría hasta agotar el NiOdisolviendo así el 100% de níquel. (Véase la reacción 5).Sin embargo, el hidróxido férríco producido, forma unapelícula delgada que se adhiere firmemente al mineralimpidiendo la posterior disolución de níquel o disminu-yéndola ostensiblemente. Además, parte de los ionesférricos producidos o liberados en la reacción 3 se puedenhidrolizar según:

Claro que la situación no es tan crítica ya que amedida que progresa la reacción 6, el pH desciende y el

LONA CATOOICAOE$PQLA/'IIZADOR

(BACTERIA)

lIteatclanOIf04ICO

SOLUCION LlXIVIANTEACUOSA

3/'

R,ncciónAn"diel'l

-~o,

ZONA ANODtCA PRODUCTOS IN50WBLES

Fig. 8. Representación esquemática de un posible modelo electroquí-mico para la producción de iones férricos a partir de minerallaterítico en solución acuosa que contiene bacterias.

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hidróxido se disolverá nuevamente por reversibilidad dela reacción.

La producción y consumo de iones H+ en las reaccio-nes 4 y 6, explica el fenómeno de estabilización del pHobservado a lo largo del proceso de lixiviación.

4. CONCLUSIONES

Con este estudio inicial se ha demostrado la aplica-bilidad que tienen las bacterias tipo Thiobacillus Ferroo-xidans en la recuperación del Níquel de minerales laterí-ticos. Desde un punto de vista más amplio se compruebala posibilidad de emplear tales micra-organismos en larecuperación de los distintos valores metálicos conteni-dos en minerales oxidados carentes de sulfuroso

Comparaciones morfológicas y fisiológicas condatos suministrados por la literatura permitieron esta-blecer que en las aguas efluentes de la Mina de Carbón deMiraflores (Pamplona, Norte de Santander) existen bac-terias del género Thiobacillus Ferrooxidans.

Los medios nutrientes 2 y 5 que aparecen descritosen la Tabla 3, reportan los mejores resultados. El carbón,pirita o azufre empleados como aditivos fueron agrega-dos en cantidad de 0,3 grs. por cada litro de soluciónlixiviante.

El pH adecuado es 2,0 -2,3. Debe recalcarse que elanterior es un pH natural para los ensayos realizados enesta investigación, ya que no hubo necesidad de adicio-nar ácidos para ajustarlo a tales valores de acidez; coin-cidiendo con el pH óptimo de máxima actividad bac-teriana.

Las mejores extracciones del níquel fueron logradascon mineral a - 200 mallas.

El tiempo de lixiviaeión-óptimo alcanzado fue de 60días. Hay necesidad de disminuir el largo tiempo deinducción que se presentó durante los ensayos (cercade 20 días) utilizando cepas bacteríanas fuertes adapta-das previamente a un medio ambiente idéntico al detrabajo.

La saprolita café reportó 52,4% como máxima ex-tracción de níquel contra 49,8% de la saprolita verde. Lavelocidad de lixiviación para la saprolita café fue de 6,26mg Ni/lt. día y para saprolita verde 7,95 mg Ni/lt.día.

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