Hidrometalurgia

1. Para el proceso de lixiviación por agitación en co corriente

a. Indique características de dicha lixiviación

Características

Agotamiento de mineral y reactivo en forma paralela

Necesita mayor tiempo de residencia

Varios agitadores en el proceso, por lo tanto todas las partículas tendrán el

mismo tiempo de residencia.

b. Como es la velocidad de disolución en cada agitador

La velocidad de disolución en cada agitador son distintas.

c. Realizar un diagrama de Flujo completo para esta agitación

Mena- chancado – harneo – Molienda – Clasificación – Agitación – Lavado

separación s/l – obt. Metal(sx,ew)

2. Para el proceso de Sx explique los términos orgánico continuo, y acuso

continuo. Para obtener un proceso eficiente cuales son las condiciones y porque

de trabajo con respecto a los términos anteriores en los siguientes puntos:

Orgánico continuo: Gotas de acuoso en la fase orgánica

Acuoso continuo: Gotas de Orgánico en fase acuosa

Esto se produce porque no existe una buena separación de fases, se puede

reducir:

Buena mezcla entre fases

Seleccionar extractante adecuado

Buena etapa de separación de fases (Estanque sedimentador)

a. Refino: Solución acuosa con baja concentración de Cu 0 0.01 g / lt

corresponde a la solución que vuelve a la pila de lixiviación con el contenido

de Cu que no se recupero en la etapa de Sx, Ph alto

b. Orgánico Cargado: Corresponde a la fase orgánica capaz de atrapar iones de

cu existentes en la solución PLS.

La cantidad de cu recuperado esta en funcion de la carga maxima (capacidad

de atrapar iones) que puede soportar la F.O. Esta solucion va a St.

c. Electrolito Cargado: Volumen de solución con altas concentraciones de cu (

40 – 50 grs /lt), obtenidas en el proceso de reeextracción.

Esta solución va a Ew.

d. Orgánico Descargado: Volumen de F.O que sale de la fase de reextracción,

rumbo a Sx con objeto de captar nuevamente iones de cu.

3. Para el proceso de lixiviación por agitación en contracorriente

a. Indique características de dicha solución

Mayor granulometría posible

Mayor densidad de la pulpa

Obtener mayor concentración en la solución

Minimizar capacidad volumétrica de lo equipos , implica un menor costo de

inversión

Reducir tamaño de equipos y costos de operación s/l

b. Como es la velocidad de disolución en cada agitador

La velocidad de disolución ven los agitadores va disminuyendo ya que el

mineral se va agotando, y esto implica un mayor tiempo de agitación.

c. Realizar un diagrama de flujo completo para esta lixiviación

Meana fresca solucion agotada

Mineral

Agitador

Espesador 1

Agitador 2

Espèsador 2

Agitador 3

Espesador 3

Residuos

Etapas de separación s/l – mayor costo de inversión y operación

4. Explique claramente que parámetros estudiaría para definir el proceso de

lixiviación

a. Especies mineralogicas Determinación de leyes, tiempos de lixiviación, y

característica de lixiviación.

b. Porosidad de la mena Porcentaje de huecos presentes para saber cantidad de

poros y si el fluido pasa a taves de ella,

c. Permeabilidad Fluido atraviesa o no la particula

d. Análisis de recuperaciones

e. Costos ( chancado, equipos)

5. Nombre, usos ventajas y desventajas de la lix. por agitación

Usos minerales no porosos ( Gran producción de finos en chancado )

Ventajas: Mayores recuperaciones sobre 90 %

Menor tiempo de lixiviación

Gran automatización

Desventajas: Mayor costo por etapa de chancado – molienda

Necesita etapa lavado de separación sólido liquido

Producción de soluciones diluidas

Agitación tipo ; batch , co corriente, contracorriente.

6. Explique el proceso de Extracción por solventes Sx, y cuales son sus usos

Se basa en una reacción reversible de intercambio iónico entre dos fases inmiscibles

entre si, la fase orgánica F.O (Diluyente + Extractante), y la fase acuosa (contiene

el metal que será concentrado)

Usos:

Tratamiento de efluentes de plantas (limpieza de metales pesados contaminantes

desde corrientes liquidas).

Purificación de metales valiosos, de elementos contaminantes.

Concentración de metales de interés desde soluciones,

Conversión de la forma química de una especie en otra.

7. Para el proceso de cementación con chatarra de fe

a. Porque el proceso es factible para cualquier concentración de cu

El proceso es factible debido a que es una reacción espontánea delta G < 0 , con

lo cual ocurriría para cualquier concentración además la probabilidad para que

ocurra es del orden 10 ^26 veces,

Nota: la chatarra debe estar libre de impurezas, en lo posible tener la mayor

superficie específica.

b. Podría usarse algún otro metal como elemento precipitante cual y

porque.

Se puede usar aluminio, ya que reúne las características para que el proceso sea

factible, pero debido a su costo es antieconómico usarlo.

c. Realice un esquema simple de este proceso hasta obtener cemento.

8. Que permite establecer el diagrama de pourbaix

Las zonas bajo las cuales es posible lixiviar los minerales y las condiciones

requeridas para ello.

Las propiedades de las soluciones en las que un mineral, metal o compuesto es

inestable y debería descomponerse.

Las características de las soluciones obtenidas en un determinado proceso

hidrometalúrgico, y la estructura ionica de las especies disueltas.

Las condiciones de precipitación de un constituyente de solucion.

9. Nombre y explique brevemente las etapas involucradas en un mecanismo

simplificado de lixiviación

a. Transferencia de masa en el film del fluido

b. Difusión a través del residuo sólido poroso como producto de la reacción

c. Reaccion de A con el solido en la superficie de reaccion

d. Difusion de los productos formados a traves del residuo solido hacia la

superficie exterior del solido

e. Transferencia de masa de losproductos de reaccion hacia el seno de la

solucion

10. Principales caracteristicas de un extractante

a. Poco soluble fase acuosa

b. Estable

c. Alta capacidad de carga

d. Facil reextraccion

e. Soluble a diluyentes

f. Bjo costo

11. Caracteristicas generales de celdas de Ew

a. 60 catodos 61 anodos

b. Distancia separacion 10 cm

c. Dipocision paralela al eje de la nave

d. Espesor de lamina inicial de cobre d 0.6mm

e. Superficie de Catodos 1 m2

f. Tiempo de permanencia 7 dias

g. Celdas construidas de pòlihormigos armado

h. Presencia de niebla acida

i. Temperatura trabajo 45 ºc

j. Gruas movidas por rieles

k. Estacion de lavado de catodos

12. Diferencias ente celda galvanica y celda electrolitica

Celda galvanica: Celda electroquimica en la cual la ocurrencia de reacciones en los

electrodos, produce energia electrica que puede ser convertida generandose una fem

que decrece hasta llegar a cuando termina la reaccion.

Celda electrolitica: Reaccion de los electrodos no es espontanea, se ponen en

marcha cuando se aplica o se conecta a atraves de electrodos un voltaje externo, en

esta ha de generarse energia o trabajo elecrico, para las reacciones.

13. Variables que intervienen en el proceso Ew

Voltaje de la celda

Densidad de corriente

Eficiencia de corriente

14. Especifique las partes de celda electrolitica convencional

Superficie catódica: Recuperacion del cobre.

Superficie anódica: se produce O2 y h+ (Rx oxidante). Debe ser inerte a la corrosion

y contaminación.

Conductores eléctricos: Permiten el paso de la corriente electrica

Electrolito: electrodo ionico

Cátodo: polo negativo

Ánodo: polo positivo

15. Características que deben tener las menas de oro para ser lixiviadas en pìlas

Las menas deben tener bajo contenido de finos y arcillas para evitar

impermeabiliasacion, las particulas de oro y plata Deben ser finas < 150 # Ty.

La mena debe ser porosa para favorecer la difusión, concentración baja en caianicidad

y sin materiales carbonosos ya que absorven el complejo aurocianurado

Ventajas: Menosre costos de infraestructura

Desventaja : Menor cinetica, menor recuperacion.

16. Carbon in pulp Ph y concentración de CN

El Ph debe estar entre 10 y 11 ya que a Ph < 10 se produce la hidrólisis del cianuro

formando acido cianihidrico el cual es volátil y altamentee peligroso paa el ser humano(

como medida de seguridad debe trabajarse en ambientes basicos).

Ph > 11 disminuye capacidad de absorción del carbon.

17. Comente las etapas fundamentales del carbón activado

Absorción: Captación de los complejos aurocianurados AuCn-2 y AgCn-2 en la

superficie del carbon al contactarlo con pulpas o soluciones.

Desorcion: Separación de los absorbentes de oro y plata del carbon cargado para

producir una solución concentrada.

Precipitación: Reactivar el carbon para su etapa de reciclaje o absorción. Esto se realiza

mediante lavado con acidos y reactivacion termica en horno acompñado de una

clasificacion.

18. Ventajas y desventajas del carbón activado

Ventajas:

-Solucion rica no requiere pretratamiento

-Proceso maneja menas lamas y menas carbonosas.

-Recuperaciones muy eficientes independientes de la concentracion de m

-Mayor recup. de oro (99.999%) que en merril-crow

Desventajas

Leyes altas de plata en la solucion rica que originan demasiado movimiento de

carbon

El carbon se puede bloquear con sales Cr y Mg

Perdidas de oro en carbon fino

Implementacion del proceso es mas costosa.

19. En un sistema Hidrometalúrgico, cómo son las condiciones

termodinámicas y las condiciones cinéticas y por qué aspectos termodinámicos son

muy favorables.

Implican una gran disminución de la energía libre asociada a la reacción

considerada. Todos los minerales son lixiviables termodinámicamente, la limitación es

normalmente el aspecto cinético, ya que es cuánto tiempo demorará en ocurrir la reacción.

Temperaturas bajas (en el proceso) ( velocidad de reacción baja

20. En una reacción heterogenia con qué variables relacionamos lo siguiente:

Flujo Forzado: Se relaciona con tipo de reactor, tamaño y forma de las partículas y con

el caudal de la fase fluida.

Difusión externa: Tamaño y forma de las partículas, velocidad relativa entre el fluido y

las partículas y el tipo de reactor.

Etapas en el interior de las partículas: Naturaleza física y química del sólido y la

composición de las fase fluida, no dependen del tipo de reactor.

Difusión interna: Tamaño y forma de las partículas; porosidad, tamaño de los poros,

diámetro y longitud de poros.

Reacción con la superficie: Composición del sólido y del fluido, características del

sólido (tamaño, grano, impurezas, etc.), de la presión y temperatura y de la afinidad

química.

A + B ( C + D

21. Explique el fenómeno de difusión en hidrometalurgia y relaciónelo con la

1ra

ley de Flick.

Proceso que tiende a regular las concentraciones dentro de una fase. El potencial que

provoca la difusión es el gradiente de la concentración dentro de la fase.

1ra

ley de Flick: Relaciona la cantidad de materia que difunde por unidad de tiempo en

una dirección perpendicular a un plano de área unitaria con la concentración, la

coordenada de posición x y con un coeficiente de difusión.

La velocidad no depende de la solución, sino que de las características del sólido y

la temperatura.

22. Cuáles son las ventajas que se logran al realizar en un proceso de lixiviación

en minerales, la operación de aglomeración y curado. Explique y compare con un

proceso donde no se realiza.

Consiste en humedecer las minerales de Cu oxidado con una solución concentrada

de H2SO4 (se consume alrededor del 90% del ácido, el resto se ocupa en la pila) con lo cual

la sulfatación ocurre más rápido, debido a las altas concentraciones de reactivo y aumento

de la temperatura en la reacción de la fase acuosa. El aumento de la T° produce micro-

fracturas, las cuales favorecen el fenómeno de transferencia de masa, lo que implica una

mayor cinética y mayor recuperación de Cu en la lixiviación.

En la aglomeración las partículas finas se unen a las de mayor tamaño en forma

homogénea, mejorando la percolación

Ventajas�Desventajas��Disminución del consumo de reactivos.

Desventajas��Disminución del consumo de reactivos.

�Disminución del consumo de reactivos.

Disminución del consumo de reactivos.

Mayor cinética (T°< 50%).

No se producen finos.

Curado = H2SO4 (90%) + H2O (10%)�Impermeabilización de la pila

Impermeabilización de la pila

Mayor tiempo de lixiviación.

Mayor consumo de ácido.

Menor extracción de soluciones mineralizadas��

�

23. Explique el proceso de lixiviación in situ, indicando las condiciones de las

diferentes variables involucradas.

Consiste en lixiviar los minerales residuales de una mina que se ha dejado de

explotar, o la aplicación de solución de una solución lixiviante directamente al cuerpo

mineralizado en profundidad. La solución se introduce en la mineralización y se deja

percollar por gravedad, en niveles más bajos, mediante una red de drenaje, se colecta la

solución rica, la cual se bombea a la superficie.

Variables: La permeabilidad del cuerpo es un factor importante, pero este se puede

incrementar mediante la formación de fracturas (explosivos, hidro-fracturas, etc.) debe ser

una zona estratificada, en donde el estrato más bajo debe ser impermeable para que la

solución no se escape o pase a aguas subterráneas. Esta recolección también se puede hacer

por galerías. Es de muy bajo costo, ya que hay muy poco gasto en explotación. La

desventaja es que hay bajas recuperaciones, lenta cinética y baja concentración del metal.

24. Si un mineral de Cu presenta una velocidad de reacción proporcional a su

área superficial, ¿qué método de lixiviación recomendaría y por qué?

Recomiendo la lixiviación en pilas, ya que tendría un bajo consumo de ácido debido

a un mayor tamaño de las partículas ( mayor velocidad de reacción, por lo tanto, habría una

mayor difusión hacia y fuera de la partícula.

25. La lixiviación en pilas se puede adoptar luego de …

Un análisis basado en el comportamiento metalúrgico de la mena (laboratorio) el

cual debería clasificar el proceso metalúrgico completo, necesario para obtener una máxima

recuperación y determinar los costos asociados a cada etapa involucrada.

28. En que aventaja la lixiviación en pilar a la en percoladores

Por razones de menor costo de inversión en instalaciones y equipos de manejo de

materiales, exige leyes menores (1%) y menor chancado.

29. Menciones cuales son las condiciones básicas de un sistema de riego,

explique los sistemas de riego que existen, cuál es el más usado hoy en día y por qué.

Permitir un riego tan uniformemente como sea posible.

Un tamaño de gota que no provoque la aparición de finos, por ej. des-aglomeramiento

del mineral y que no se vea afectada por las condiciones del medio (arrastre por viento

o perdidas por evaporación).

Riego por goteo: Si el agua es escasa, si el pH de trabajo no permite precipitación de

las durezas del agua, peligro de congelamiento (alta cordillera), régimen de viento fuerte.

Riego por aspersores: Recurso de agua no limitada, aguas carbonatadas, condiciones

climáticas favorables, régimen de viento moderado, necesidad de O2 en la solución, sin

posibilidad de agregar en alguna instalación (el O2).

30. Mencione los tipos de pilas y coméntelas

Pila permanente. Aquí la mena es depositada en una pila desde la cual no se retira el

ripio hasta una vez completado la lixiviación (piso desechable). Se aplica en minerales

de baja ley, baja recuperación, lenta cinética, amplio espacio disponible. Características:

Pila elevada (5 m) granulometría gruesa, altura limitada por necesidad de O2 en la pila.

Pila renovable: Se retira el ripio final para ser utilizada por mena fresca. Se aplica a

minerales de alta ley, alta recuperación, rápida cinética y lixiviación primaria en menas.

Características: Pila relativamente baja, para una rápida carga y descarga, granulometría

baja, la altura define el sistema de carguío.

Pila unitaria: todo el material es depositado simultáneamente para las diversas etapas

del ciclo de tratamiento. Para plantas de baja capacidad.

Pila dinámica: En una misma pila co-existen materiales que están en diferentes etapas

del proceso, con la condición de que no haya contacto entre mena fresca y el ripio

agotado. Menor inversión unitaria por aprovechamiento del piso.

31. Tipos de estanques que se emplean y su dimensionamiento

Se emplean estanques tipo tronco piramidal invertido los cuales se excavan en el

terreno revestidos con material impermeable.

Dimensionamiento:

Debe recibir la solución correspondiente a la diferencia entre la humedad de

escurrimiento bajo riego y la humedad retenida por el ripio.

Debe recoger las aguas adicionales provenientes de las aguas lluvias.

Debe mantener un nivel mínimo compatible con el sistema de bombeo.

Se les puede dotar de una capacidad adicional para alimentar la planta de tratamiento en

periodos de detención de riego.

Deben tener conexión entre ellos, en casi de emergencia.

32. Nombre los tipos de estanques que existen

Estanque de agua industrial.

Estanque des-arenador.

Estanque de emergencia.�Estanque de solución rica.

Estanque de solución rica.

Estanque de solución intermedia.

Estanque de solución agotada.��

�

33. Para el diagrama de Pourbaix, qué se representa. Explique lo siguiente:

a) En qué condiciones se puede obtener la disolución de los óxidos de Cu.

CuO ( Cu++

+ O-2

Para esto se requiere un pH < 4 y un E/V > 0,4 V

b) Qué condiciones requiere la tenorita (CuO) y la cuprita (Cu2O) para ser

lixiviados.

La Tenorita requiere de un ambiente ácido pH<3.8 y E/V=0-2 V. Mientras que en

las mismas condiciones, la Cuprita necesita, además, la presencia de un agente

oxidante.(ion fe+3,O2)

c) Como es la estabilidad del cobre metálico El Cu metálico es estable en todo rango de pH (termodinámicamente) estando en

contacto con el agua, pero en ausencia de oxigeno.

d) A qué potencial es posible reducir el Cu++

A un potencial E=0,4 V es posible reducir el Cu

++, además en presencia de H

+.

32. Qué significado tiene las líneas de estabilidad del agua.

Esta nos entrega los límites en donde trabajamos con soluciones acuosas estables y

permite saber el rango de pH y eH para que ocurra la reacción.

33. Comente la influencia que puede tener la presión y la temperatura en el

aspecto cinético de la lixiviación.

La presión en la termodinámica de sistemas acuosos no tiene mucha importancia,

aunque si desde el punto de vista cinético, la temperatura influye en la reacción, pero esta

debe ser elevada para aumentar la velocidad, pero es un parámetro que no se puede

controlar, por su alto costo.

34. Que influencia tiene el pH y el eH en procesos de lixiviación.

Estos sirven para saber si el procesos de lixiviación ocurre o no, sin tener que

realizar en cálculo matemático, y el rango donde un mineral estable se puede lixiviar o

precipitar.

35. En una lixiviación por agitación, que condiciones debe reunir la mena y

cuáles son las ventajas y desventajas de este método para obtener una buena

disolución de oro.

La mena debe ser fresca, colas de flotación concentrados con o sin tostación, la

característica del mineral debe ser oro fino y liberado menor a 150#Ty dado que con esto

hay mayor superficie fresca en contacto con la solución lixiviante, además bajo contenido

de cianucidas (porque consumen cianuro) y una alta velocidad de sedimentación en

espesadores.

Ventajas: alta recuperación, menor tiempo de lixiviación, se puede iniciar la

lixiviación en molienda, menor tiempo cianuración.

Desventaja: Menor cinética, menor recuperación, alto costo de inversion.

35. Efectos constituyentes de la pulpa en cianuración. Nombrar los más

importantes y explique a lo menos 3 de ellos.

Minerales de cobre, minerales de hierro, minerales de arsénico, ion sulfuro, ion

calcio, reactivos de flotación, ditosulfatos.

-Minerales de cobre: Estos tienen buena afinidad con el CN-, consumiéndolo en una

relación 4 mol CN- / 1 mol de Cu. La recuperación del oro se ve afectada. Soluciones: flotar

el Cu, lixiviar el Cu (acido) o hacer mezcla de cianuro amonio.

-Reactivos de flotacion: estos tienden hidrofobizar la particula provocando que no

se produzca la cianuracion. para esto se recomienda calcinar el concentrado para volatizar

con reactivos.

-Minerales de hierro: Se oxidan las soluciones y tiende a formar Fe(OH)3 evitando

la formación de ferrocianuros e iones sulfuro.

36. Explique al menos 3 reactantes para el oro y cuál es su desventaja en el uso

de ellos.

1. Cloro gaseoso

Metodo clorinacion 2An + 3Cl2 ( “AnCl3

Generacion de cloro H2so4 +2Nacl ( Nasso4 + h2o +Cl2

Agua regia

Disuelve el An cuando (y sus aleaciones)

Hno3: Hcl ( 1:3

Tiurea: necesita soluciones ácidas más agente oxidante (Fe+3

) selectivo frente a

cianicidas, no tóxico, recuperaciones (95 a 99%) y cinética alta.

Como haria el dimensionamiento de un pila

En funcion de la capacidad de tratamiento, toneladas tratar:

-peso especifico de la mena, bajo condiciones de carga

-altura de la pila(laboratorio, equipos)

-Angulo de reposo del material, condiciones de carga.

Explique el proceso de CIC y haga claramente un diagrama de flujo y cuáles

son las condiciones de entrada del proceso

Para el proceso de cementación, la velocidad de cementación está dada:

�

Explique cada uno de los parámetros, indique alternativas a manejar para

acelerar este proceso.

A partir de la EC. de SX, determine coeficiente distribución para SX y ST.

Nombre las impurezas más comunes en EW y explique sus efectos