INDICE

HIDROMETALURGIA.........................................................................................................1

I. INTRODUCCION........................................................................................................1

2.1. Etapas de la hidrometalurgia................................................................................2

2.1.1. Tostación...........................................................................................................2

2.1.2. Lixiviación..........................................................................................................2

a. Lixiviación de carácter ácido.....................................................................................4

LIXIVIACIÓN CON H2SO4:.........................................................................................4

LIXIVIACIÓN CON HCL:..............................................................................................4

b. Lixiviación de carácter neutro..................................................................................5

c. Lixiviación de carácter básico...................................................................................5

LIXIVIACIÓN CON NAOH:..........................................................................................5

LIXIVIACIÓN CON AMONÍACO Y SUS DERIVADOS:....................................................6

2.2. Etapas de purificación en procesos hidrometalúrgicos.........................................7

2.3. Etapas de acabado en procesos hidrometalúrgicos..............................................8

2.4. VENTAJAS DE LA HIDROMETALURGIA.................................................................11

2.5. DESVENTAJAS DE LA HIDROMETALURGIA..........................................................11

II. BIBLIOGRAFIA.........................................................................................................11

HIDROMETALURGIA

I. INTRODUCCION

La hidrometalurgia es el proceso en cual se obtiene el mineral puro de

interés con base en reacciones químicas en solución acuosa. Este proceso

se realiza para minerales que son solubles, que en general corresponden a

minerales oxidados. 

El proceso hidrometalúrgico más importante es la lixiviación, en la cual el

mineral que contiene el metal que se desea extraer se disuelve de un modo

selectivo. Si el compuesto es soluble en agua, entonces el agua resulta ser

un buen agente para la lixiviación, pero, en general, para la lixiviación se

utiliza una solución acuosa de un ácido, una base o una sal. Para la

extracción de cobre oxidado se utiliza ácido sulfúrico, que diluye todos los

metales que contiene el mineral, incluyendo el cobre. 

Una vez que todos los metales se encuentran disueltos en una solución

acuosa de ácido sulfúrico, se debe extraer aquel metal de interés. Para esta

etapa se utiliza, en general, una extracción con un solvente especial. Dicho

solvente debe ser orgánico, de modo que cuando se pone en contacto con la

fase acuosa, extrae inmediatamente el cobre y forma una fase insoluble en

la solución, como si fuera agua y aceite. De esta forma, el cobre queda unido

a una fase orgánica, libre de todo el resto de los metales que se encuentran

en el mineral inicial. 

Cuando el metal se encuentra en la fase orgánica, ahora se hace necesario

sacarlo a una fase acuosa de modo que pueda seguir hacia la refinación. 

La purificación del metal se efectúa mediante electro refinación, que permite

obtener el mineral en estado metálico.

2.1. ETAPAS DE LA HIDROMETALURGIA

Es frecuente que un metal pueda obtenerse a partir de un mineral o un

concentrado, pasando por una serie de etapas de procesamiento.

Ciertos tipos de compuestos presentan una extracción mucho más fácil

por un método que por otro. Por ejemplo los óxidos y lo sulfatos se

disuelven con rapidez y facilidad en soluciones lixiviantes, mientras que

los sulfuros se disuelven con dificultad.

Las etapas de este proceso hidrometalúrgico son la siguiente:

2.1.1. Tostación

En algunos casos es necesaria una tostación previa de los

concentrados para convertir a óxidos (más solubles), la mayor parte de

los sulfuros constituyentes de la carga de alimentación al proceso. En

otros casos se pasa directamente a la etapa de lixiviación.

2.1.2. Lixiviación

Se conoce como lixiviación al proceso de extraer desde un mineral una

especie de interés por medio de reactivos que la disuelven o

transforman en sales solubles. En otras palabras, en la lixiviación se

recuperan especies útiles desde una fase líquida, correspondiente a la

sustancia o una sal de esta en disolución acuosa. Los minerales que

usualmente son lixiviados son aquellos menos oxidados

(óxidos, carbonatos, sulfatos, silicatos, etc.).

La lixiviación es una técnica ampliamente utilizada en metalurgia

extractiva que convierte los metales en sales solubles en medios

acuosos. En comparación con las operaciones piro metalúrgicas, la

lixiviación es más fácil de realizar y mucho menos dañina, ya que no se

produce contaminación gaseosa. Sus principales inconvenientes son

su alta acidez de trabajo y en algunos casos sus efluentes residuales

tóxicos, y también su menor eficiencia causada por las bajas

temperaturas de la operación, que afectan dramáticamente las tasas de

reacción química.

El mineral usado para el proceso de lixiviación puede ser o bien

oxidado o bien sulfurado. Por ejemplo, para un mineral oxidado, una

reacción de lixiviación ácida simple puede ser ilustrada mediante la

reacción de lixiviación del óxido de zinc:

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O

En esta reacción el ZnO sólido se disuelve, formando sulfato de zinc

disuelto en agua.

En muchos casos pueden ser usados otros reactivos para lixiviar

óxidos. Por ejemplo, en la metalurgia del aluminio, el óxido de aluminio

reacciona son soluciones alcalinas:

Al2O3 + 3H2O + 2NaOH → 2NaAl(OH)4

La lixiviación de sulfuros es un proceso más complejo debido a la

naturaleza refractaria de minerales de sulfuro. Esto implica a menudo el

uso de recipientes a presión, llamados autoclaves. Un buen ejemplo del

proceso de autoclave de lixiviación se puede encontrar en la metalurgia

del zinc. Se describe mejor por la siguiente reacción química:

2ZnS + O2 + 2H2SO4 → 2ZnSO4 + 2H2O + 2S

Esta reacción se produce a temperaturas superiores al punto de

ebullición del agua, creando así una presión de vapor dentro del

recipiente. El oxígeno se inyecta a presión, haciendo que la presión

total en la autoclave sea mayor a 0,6 MPa.

La lixiviación de los metales preciosos como el oro puede llevarse a

cabo con cianuro o el ozono bajo condiciones suaves.

a. Lixiviación de carácter ácido

Dentro de las lixiviaciones de carácter ácido las más comunes son

aquellas en las que se emplea una disolución de ácido sulfúrico o

clorhídrico como agente lixiviante.

LIXIVIACIÓN CON H2SO4:

La lixiviación de concentrados de zinc con disoluciones de ácido

sulfúrico se puede utilizar para obtener lejías de sulfato de zinc con

el fin de obtener zinc metálico mediante un proceso electrolítico, o

bien para obtener uno de los compuestos de zinc, como pueden ser

ZnO o ZnSO4·nH2O, mediante las etapas de acabado que se

precisen.

Además de la lixiviación sulfúrica tradicional existen algunas

alternativas como inyectar SO2 durante la etapa de lixiviación,

práctica mediante la cual se consigue mejorar el rendimiento de

lixiviación de zinc

En los últimos años se ha investigado la recuperación de zinc

mediante la utilización de sistemas de extracción líquido-líquido. Se

trata de utilizar un sistema de extracción en contracorriente del zinc

contenido en disoluciones de ácido sulfúrico.

De todas formas, el mayor problema existente en la lixiviación de

zinc es la presencia de especies ferríticas, del tipo ZnFe2O4, en los

concentrados o residuos industriales a tratar.

LIXIVIACIÓN CON HCL:

Las principales aplicaciones de las lixiviaciones ácidas en medio

clorhídrico son la obtención de cloruro de zinc y de óxido de zinc

después de las etapas de purificación y acabado necesarias. A

pesar de que el tratamiento de este tipo de lejías mediante

electrólisis es factible, no es recomendable ya que los cloruros

contenidos en ellas deben ser retirados de la disolución, ya que

disminuyen considerablemente el tiempo de vida útil de los

electrodos. Para llevar a cabo dicha eliminación de cloruros, con el

fin de tratar la lejía electrolíticamente, el proceso más común es la

utilización de un sistema de intercambio iónico.

Al igual que en el caso en el que se utilizan lejías sulfúricas como

agentes lixiviantes, la presencia de ferritas de zinc es una de las

limitaciones más importantes que se encuentran a la hora de

maximizar la lixiviación de zinc.

De manera análoga a lo comentado en el caso de la lixiviación

sulfúrica, se han estudiado sistemas de extracción líquido-líquido

con el fin de recuperar el zinc presente en lejías clorhídricas.

b. Lixiviación de carácter neutro

Los resultados obtenidos, en lo que a la lixiviación de zinc se refiere, en

los diversos ensayos realizados utilizando lejías de carácter neutro

para lixiviar concentrados y residuos industriales con alto contenido en

zinc son claramente inferiores a los obtenidos en medio ácido y básico.

Como ejemplo, al utilizar agua como agente lixiviante, la cantidad de

zinc que se consigue lixiviar es menor al 20 %.

Por ello, las vías más utilizadas para recuperar zinc se basan en

lixiviaciones ácidas o básicas.

c. Lixiviación de carácter básico

En los últimos años se han desarrollado varios procesos de

recuperación de zinc que se basan en lixiviaciones de carácter básico.

Las lejías lixiviantes más utilizadas son aquellas formadas por

disoluciones de: NH3, (NH4)2CO3, (NH4)2SO4, NaOH y, en algunos

casos, mezclas de éstas. Aunque los porcentajes de lixiviación de zinc

suelen ser considerables, no son tan elevados como los obtenidos

mediante vía ácida.

LIXIVIACIÓN CON NAOH:

La principal utilidad de los procesos basados en lixiviaciones que

utilizan disoluciones de hidróxido sódico como agente lixiviante es la

obtención de óxido de zinc.

La ventaja más destacada de este tipo de lixiviaciones es que

apenas se lixivian el hierro y el calcio, lo cual facilita la purificación

del zinc.

Llevando a cabo lixiviaciones convencionales en las que se utilizan

disoluciones de NaOH de diferentes concentraciones, no se

consigue lixiviar más del 40 % del zinc presente en el concentrado o

residuo industrial con alto contenido de zinc.

En los últimos años, con el fin de mejorar el rendimiento de

lixiviación de zinc, se han estudiado diversas alternativas. En la

investigación recogida se llega a la conclusión de que ni las

lixiviaciones a presiones superiores a la atmosférica ni la aplicación

de microondas y/o ultrasonidos durante la etapa de lixiviación

mejoran de manera apreciable dicho rendimiento de lixiviación. En

cambio, se recogen dos alternativas que sí consiguen aumentar el

rendimiento de lixiviación de zinc con disoluciones de NaOH. La

primera de ellas consiste en hidrolizar el concentrado de zinc y

posteriormente fundirlo con NaOH, de esta manera se consigue

aumentar la lixiviación de zinc hasta un 95 %. La segunda alternativa

consiste en fundir directamente el concentrado de zinc con NaOH,

sin la etapa previa de hidrólisis, de esta forma el rendimiento de

lixiviación de zinc es de aproximadamente el 65 %.

LIXIVIACIÓN CON AMONÍACO Y SUS DERIVADOS:

La utilización más común de este tipo de lejías es la obtención de

óxido de zinc. Para ello, lo más habitual es la utilización de una

disolución de carbonato amónico como agente lixiviante, en este

proceso se alcanzan porcentajes de lixiviación de zinc próximos al

45 %. Para incrementar la recuperación de zinc, íntimamente ligada

al pH de la disolución, se ha estudiado la posibilidad de añadir

amoníaco comercial a la disolución de carbonato amónico, de esta

manera se han conseguido lixiviaciones de zinc superiores al 75 %.

Una de las mayores ventajas que presenta este tipo de lixiviación es

la dificultad para lixiviar hierro y plomo, dos de las impurezas

principales del zinc en los polvos de acería, lo cual facilita el ulterior

proceso de purificación de la lejía.

2.2. ETAPAS DE PURIFICACIÓN EN PROCESOS

HIDROMETALÚRGICOS

Separación de sustancias acompañantes e impurezas por extracción

sólido-líquido y/o precipitación (en forma de hidróxidos o sulfuros,

cementación).

La solución cargada que contiene los valores de metal disuelto

procedentes del proceso de lixiviación se trata de diversas maneras para

precipitar el metal disuelto y recuperarlo en forma sólida.

En algunos casos debe purificarse primero el licor de lixiviación para

separar los metales secundarios que también entraron en solución

durante la lixiviación , los cuales si no son separados primero

selectivamente, se precipitaran también con el material metálico valioso,

contaminándolo.

En otros casos es posible efectuar la recuperación selecta directa del

metal valioso de la solución al salir del circuito de lixiviación, sin

necesidad de purificación preliminar.

Existen dos métodos generales de precipitación: Por electrodeposición

utilizando ánodos insolubles y por precipitación química.

Durante la etapa de lixiviación no sólo se consigue pasar a la lejía el

zinc, sino que otras impurezas metálicas como el hierro, el plomo, el

cadmio o el cobre también son lixiviadas. Por ello, previamente a las

etapas de acabado, es necesario purificar la lejía con el fin de eliminar la

máxima cantidad de las citadas impurezas.

Las etapas de purificación más comunes son la oxidación y la

cementación.

En la etapa de oxidación el objetivo que se pretende principalmente es la

eliminación del hierro. El hierro, tras la lixiviación, se encuentra

básicamente como Fe2+ que, mediante la adición de un agente

oxidante, se oxida a Fe3+ y precipita como Fe(OH)3. Se ha estudiado la

utilización de diferentes agentes oxidantes, siendo los principales el

peróxido de hidrógeno, aire, bióxido de manganeso y una combinación

de estos dos últimos. En todos estos casos se recomienda que el pH de

oxidación se encuentre entre 3 y 4, ya que es preciso encontrar un

equilibrio entre la oxidación (favorecida por pH bajos) y la precipitación

del hidróxido férrico (favorecida por pH altos).

Además de la utilización de los agentes oxidantes anteriormente citados,

también se ha estudiado la eliminación de hierro mediante hidrólisis,

provocando su precipitación a un pH controlado próximo a 4. En esta

operación se utiliza óxido de zinc como agente neutralizante.

Una vez eliminado el hierro, se deben eliminar el resto de impurezas

metálicas que contiene la lejía. Esto se consigue mediante una

cementación en la que las impurezas metálicas se reducen mientras que

el agente cementante se oxida, ver reacción. Las impurezas ya en su

estado metálico se depositan sobre la superficie del agente cementante

precipitando. El agente cementante más comúnmente utilizado es el

polvo de zinc.

2.3. ETAPAS DE ACABADO EN PROCESOS

HIDROMETALÚRGICOS

Separación electrolítica del metal con ánodos solubles (p. ej., Cu, Pb).

En los procesos arriba indicados pueden aparecer las

siguientes emisiones y materias brutas de relevancia ambiental:

Una vez precipitado el elemento valioso dependiendo de la pureza

obtenida y del fin al que se le destine, puede ser necesaria una etapa

final de refinación como es el caso del proceso piro metalúrgico.

En función del compuesto de zinc que se desee producir es preciso

someter a la lejía purificada a una o varias etapas de acabado. A

continuación se describen las principales etapas de acabado utilizadas

con el fin de producir zinc metálico, óxido de zinc, sulfato de zinc en

diferentes grados de hidratación y cloruro de zinc.

La principal etapa de acabado, por ser el zinc metálico el producto más

demandado, es la electrólisis de lejías sulfúricas con alto contenido en

zinc.

El proceso de electrólisis transcurre de manera similar al proceso

electrolítico para la obtención de zinc a partir de una fuente de zinc

primario.

Para obtener el óxido de zinc a partir de una lejía purificada generada en

la etapa de lixiviación existen dos posibilidades. La primera de ellas

consiste en carbonatar una lejía amoniacal mediante borboteo de

CO2.Como consecuencia de la disminución del pH provocada por el

CO2 se precipita el zinc en forma de ZnCO3 que, mediante calcinación,

se transforma en ZnO. La segunda alternativa, recomendada en el caso

de lejías ácidas, consiste en adicionar NaOH o Ca(OH)2 con el fin de

provocar la precipitación del zinc como Zn(OH)2. A partir de ese

hidróxido de zinc se produce ZnO también mediante calcinación.

La obtención de ZnSO4·7 H2O a partir de una lejía sulfúrica concentrada

de zinc se lleva a cabo mediante evaporización a temperatura

controlada. Continuando con el secado, a temperaturas superiores a 30

ºC, se obtiene ZnSO4·6 H2O, el sulfato de zinc de menor aplicación. A

partir de este sulfato de zinc hexahidratado se puede producir

ZnSO4·H2O mediante deshidratación térmica o deshidratación química

utilizando etanol al 95 % (v/v).

La obtención de ZnCl2 a partir de una lejía clorhídrica se lleva a cabo

mediante la deshidratación de la misma. Para eliminar totalmente la

humedad que pueda permanecer en el sólido se recomienda llevar a

cabo el secado a una temperatura ligeramente inferior a su temperatura

de fusión, 290 ºC.

Atendiendo a toda la tecnología existente, hemos de destacar como

proceso de gran interés el denominado “EXCINOX”, cuya originalidad del

procedimiento radica en la elección, secuencia y acoplamiento de las

técnicas y procesos empleados, y en su adaptación a las características,

tipo y cantidad de producto  a tratar haciéndolo técnica y

económicamente viable, consiguiendo con ello la mejor solución

medioambiental.

Es decir, esta combinación de procesos garantiza las siguientes

condiciones de trabajo a nivel industrial:

Gran flexibilidad de tratamiento de materia prima.

Gran flexibilidad en operación.

Facilidad de automatización y control.

Menor inversión en instalaciones y existencias en curso.

Menor necesidad de mano de obra.

Menor coste energético.

Mayor garantía de calidad.

Mayor beneficio de los metales secundarios.

Mayor control medioambiental.

FIGURA N° 01: etapas del proceso de la hidrometalurgia.

2.4. VENTAJAS DE LA HIDROMETALURGIA

Posibilidad de tratar minerales pobres o incluso marginales

Alta selectividad y alto grado de separación en las reacciones

químicas

Alta pureza de los productos

Fácil control y optimización

Ausencia de polución por gases

2.5. DESVENTAJAS DE LA HIDROMETALURGIA

Velocidades de reacción lentas

Poca producción por reactor o unidad productiva

Sensible a variaciones en la composición de la alimentación

Problemas en la eliminación y almacenamiento de los residuos

sólidos generados

Problemas con las aguas residuales

II. BIBLIOGRAFIA

http://procesos-quimicosymeatalurgicos.blogspot.pe/2009/11/proceso- hidrometalurgico.html

http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/1738/Capitulo2.pdf http://es.slideshare.net/carloseyquem/resumen-hidrometalurgia http://www.ecured.cu/Lixiviaci%C3%B3n http://pendientedemigracion.ucm.es/info/metal/transpare/Ballester/Premat12.pdf http://www.confiep.org.pe/facipub/upload/publicaciones/1/1152/

la_lixiviacion_snmpe.pdf