lixiviaciÓn

Departamento Ing. Minas Facultad de Ingeniera Universidad de Antofagasta

Quiroz R., Apuntes Hidrometalurgia, 2012 1

CAPITULO 2

LIXIVIACION DE MINERALES.

2.1.- Descripcin general.

La lixiviacin consiste en la extraccin selectiva de un compuesto, presente en una fase

slida, mediante su solubilizacin en una fase acuosa de caractersticas adecuadas. El

compuesto pasa a solucin y los desechos slidos son eliminados. Esta operacin se

utiliza en una amplia gama de procesos industriales, como es el caso de la qumica de

productos naturales e industria farmacutica, pero es en el campo de la metalurgia

extractiva donde ella alcanza una mayor escala siendo una tecnologa de uso comn en la

industria extractiva del Cobre, Oro, Plata y de otros metales. Adems se utiliza en el

campo de la minera no metlica constituyendo una etapa fundamental en el

procesamiento de las sales presentes en los "caliches" de salares fsiles.

FIGURA 1-1 Esquema de operacin de lixiviacin



2.2.- Tipos de soluciones.

La solucin lixiviante es una solucin acuosa que contiene disuelto algn reactivo qumico

capaz de reaccionar con el mineral til a fin de solubilizarlo. No obstante, en algunos

casos particulares, como en la lixiviacin de salitre o de otras sales solubles, basta con

utilizar agua pura para producir dicha disolucin. Entre las caractersticas generales que

debe de tener la solucin lixiviante se encuentran:

a) Capacidad para disolver a las especies mineralgicas de inters a velocidades

relativamente rpidas.

b) No disolver a los minerales estriles de la ganga o, en caso que esta disolucin

ocurra, su velocidad debe ser considerablemente ms lenta que la disolucin de la

especie til.

c) No ser corrosiva o, en caso de serlo, debe permitir trabajar con materiales

normalmente disponibles en el mercado.

d) No ser daina para la salud humana o para el medio ambiente, pero en caso de

serlo deben existir procedimientos para su manejo seguro y medidas de

mitigacin adecuadas para aplicar en caso de daos.

e) Debe tener un costo razonable y una disponibilidad adecuada.

f) En lo posible el componente activo debe regenerarse en operaciones posteriores

del proceso.

La mayor parte de estas caractersticas, algunas de las cuales resultan casi obvias, se

cumplen satisfactoriamente para los lixiviantes de uso comn en metalurgia extractiva.

No obstante, es conveniente comentar las relacionadas con el segundo punto porque es

frecuente que la solucin lixiviante afecte, en alguna forma, a las especies que

acompaan al mineral til, esto puede generar algunos problemas entre los que se

encuentran:



a) contaminacin de la solucin con iones o compuestos que pueden tener efectos

perjudiciales en las etapas posteriores o incluso durante la misma operacin de

lixiviacin;

b) aumento del consumo de lixiviante que puede redundar negativamente en la

economa global del proceso.

Con propsitos de clasificacin los reactivos utilizados pueden ser ordenados de acuerdo

a las siguientes categoras:

a.- cidos.

Uno de los ejemplos ms importantes es el uso del cido sulfrico en la lixiviacin de

minerales oxidados de cobre, (Domic 2001: 233:236). Su accin es de naturaleza qumica

no modificando al nmero de oxidacin de los elementos. La lixiviacin de los minerales

es en general rpida, con excepcin de la cuprita y algunos tipos de crisocolas. Para el

caso de minerales no sulfurados1 de cobre Reghezza, (Reghezza 1981) considera las

siguientes reacciones:

Azurita

(2CuCO3 Cu(OH)2) + 3H2SO4 = 3CuSO4 + 2CO2 + 4H2O (2-1)

Malaquita

(CuCO3 Cu(OH)2) + 2H2SO4 = 2CuSO4 + CO2 + 3H2O (2-2)

Crisocola

(CuSiO3 2H2O) + H2SO4 = CuSO4 + SiO2 + 3H2O (2-3)

Tenorita

(CuO) + H2SO4 = CuSO4 + H2O (2-4)

Atacamita

1 En el curso se distingue entre minerales sulfurados y no sulfurados. Los sulfurados son los que tiene en su

estructura azufre divalente, S2-



(CuCl2 3Cu(OH)2) + 3 H2SO4 = 3CuSO4 + CuCl2 + 6H2O (2-5)

Antlerita

(CuSO4 2Cu(OH)2) + 2H2SO4 = 3CuSO4 + 4H2O (2-6)

Brochantita

(CuSO4 3Cu(OH)2) + 3H2SO4 = 4CuSO4 + 6H2O (2-7)

b.- Base o Alcalis.

Estas son soluciones de hidrxidos fuertes que permiten disolver selectivamente algunos

minerales. Uno de los ejemplos ms relevantes se encuentra en la metalurgia del

aluminio. Este metal se obtiene principalmente de la bauxita que corresponde a un

hidrxido de aluminio, Al(OH)3, que se encuentra asociado con arcillas y se procesa

mediante el denominado Proceso Bayer, que consiste primero en una reduccin de

tamao y luego en un secado para la deshidratacin del mineral. Posterior a ello, el

mineral se muele bajo 100 mallas y en autoclaves se contacta para su digestin con una

solucin de hidrxido de sodio, Na(OH), a alta presin y temperatura2. La reaccin que

ocurre es la siguiente:

Al(OH)3 + NaOH = NaAl(OH)4 (2-8)

Los compuestos insolubles, que acompaan a la bauxita son xidos de hierro, Fe2O3,

xidos de titanio, TiO2, y slice, SiO2. Estos compuestos insolubles se separan de la

solucin que contiene el NaAl(OH)4 la que se enfra controladamente para obtener

cristales de Al(OH)3. Estos cristales se calcinan para obtener almina pura:

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O (2-9)

almina que se funde y mediante un proceso electroltico de sales fundidas permite

obtener aluminio metlico.

2 Dependiendo del tipo de mineral la temperatura vara entre 140 y 180 C y la presin entre 4 y 8 atm.



c.- Agentes Oxidantes.

Este tipo de reactivos se utiliza cuando la disolucin de la especie mineralgica procede

mediante procesos electroqumicos. A modo de ejemplo se encuentra el ion frrico que se

reduce a ion ferroso generando un ambiente oxidante en la pulpa que facilita la

disolucin de algunas especies mineralgicas. Para el caso de la calcosina, donde el

cobre se encuentra en su condicin monovalente, Cu+, las reacciones propuestas son las

siguientes:

Cu2S + Fe2(SO4)3 = CuSO4 + CuS + 2 FeSO4 (2-10)

al adicionar oxgeno a la pulpa se oxida el azufre que conforma la covelita, CuS, de

acuerdo a la siguiente reaccin:

CuS + Fe2(SO4)3 + H2O + 3/2 O2 = CuSO4 + 2 FeSO4 + H2SO4 (2-11)

de tal forma que la reaccin global es:

Cu2S + 2 Fe2(SO4)3 + H2O + 3/2 O2 = 2 CuSO4 + 4 FeSO4 + H2SO4 (2-12)

d.- Agentes acomplejantes.

Un caso de inters se encuentra en la metalurgia de la plata. Este es un metal noble que

muestra una alta estabilidad en medio acuoso, pero en presencia de oxgeno debieran

ocurrir las siguientes reacciones:

reaccin de oxidacin de la plata

2Ag = 2Ag+ + 2 e (2-13)

reaccin de reduccin del agua



O2 + H2O + 2 e = 2OH- (2-14)

De tal forma que la reaccin global de disolucin debiera ser : 2Ag + O2 + H2O = 2 Ag

+ + 2OH

- (2-15)

Sin embargo la plata el ion Ag+ forma a pH bsico el compuesto Ag2O, ptina insoluble

que pasiva y protege al mineral de una posterior disolucin. Ello se puede apreciar en el

diagrama tensin pH de la figura 2-1, donde se destaca una zona de inmunidad y de

pasivacin relativamente grande.

FIGURA 2-1: Diagrama Tensin- pH del sistema Plata-agua3, actividad

substancias disuelta 10-6

M

3 Trazado con el software HSC Vs 4



La situacin anterior se modifica sustancialmente por la presencia de cianuro y por la

formacin del complejo Ag(CN)2-. La reaccin que tiene lugar es:

2Ag + O2 + 4NaCN + H2O = 2 Ag(CN)2- + 2OH

- + 4Na

+ (2-16)

Lo que se muestra en el diagrama tensin pH de la Figura 2-2

FIGURA 2-2: Diagrama Tensin- pH del sistema Plata-agua-Cianuro

4, actividad

substancias disuelta 10-6

M

e.- Lixiviacin bacteriana

Existen algunas bacterias, por ejemplo Thiobacillus Ferroxidans y Leptospirillum

Ferroxidans, cuyo metabolismo les permite oxidar compuestos inorgnicos, en particular



ellas son capaces de oxidar el ion ferroso y el azufre elemental. Esta caracterstica

permite que soluciones que contengan dichas bacterias puedan utilizarse para la

lixiviacin de minerales sulfurados. Los mecanismos mediante los cuales las bacterias

actan son complejos, pero en el caso de metales bivalentes ellos pueden representarse

mediante dos procesos simples: el mecanismo directo, en el cual la bacteria recoge

directamente la energa del sustrato mineral y el mecanismo indirecto, que consta de dos

procesos, el aerbico, en el cual la bacteria oxida el ion ferroso a frrico, y el anaerbico

que es la reaccin de dioslucin del mineral sulfurado por la accin del ion frrico que se

form en la etapa aerbica. Adicionalmente, como producto de la reaccin de disolucin

se forma azufre elemental, el cual es oxidado por la accin bacteriana.

Mecanismo Directo:

Bacteria

MS + 2 O2 --------------- MSO4 (2-17)

Mecanismo indirecto

- Reaccin aerbica

Bacteria

2 Fe2+

+ 2H+

+ O2 ------------ 2 Fe3+

+ H2O (2-18)

- Reaccin anaerbica

MS + Fe2(SO4) ------------- MSO4 + FeSO4 + S (2-19)

- Reaccin de oxidacin del azufre elemental

4 Adaptado del apunte: Electroqumica con aplicaciones a la Metalurgia Extractiva, Noual Patrick,

Universidad de Concepcin, 1972.



Bacteria

2 S + 3 O2 + 2 H2O ------------ 2 H2SO4 (2-20)

La lixiviacin bacteriana se utiliza en varias faenas extractiva de cobre en el pas, en

particular en nuestra regin se utiliza en Minera Barrick- Zaldivar (11).

2.3. Aspectos Termodinmicos de la disolucin de una especie mineralgica.

En general la disolucin de compuestos minerales tiene lugar en sistemas que operan a

temperaturas relativamente bajas5. Bajo tales condiciones de operacin los aspectos

termodinmicos asociados no son de mucha relevancia y a veces basta el clculo de la

energa libre de Gibbs, G, para determinar la espontaneidad de la reaccin en estudio.

Por ejemplo para la reaccin:

(CuCO3 Cu(OH)2) + 2H2SO4 = 2CuSO4 + CO2 + 3H2O (2-21)

El valor de G es de -41.2 Kcal/mol. Como el valor es negativo se concluye que la

malaquita se solubiliza espontneamente en medio cido sulfrico.

No obstante, los sistemas minerales suelen ser bastante complejos, por ejemplo en el

sistema Cu-Fe-S-H2O coexisten varias especies estables, Calcosina, (Cu2S), Covelita,

(CuS), Calcopirita, (CuFeS2), Bornita; (Cu5FeS4); Pirita, (FeS2), Pirrotina, (FeS), otros que

aparecen como fases metaestables y especies oxidadas, varias de las cuales se

sealaron en las ecuaciones de la (2-1) a la (2-7). Dada la gran cantidad de especies el

anlisis puede volverse muy complejo, pero ello se simplifica al utilizar los denominados

diagramas Tensin-pH (diagramas de Pourbaix). Estos diagramas entregan las zonas de

estabilidad de las fases en el plano Tensin-pH y permiten explicar aspectos

termodinmicos de la disolucin de compuestos y de la precipitacin de metales. En la

Figura 2-3 se muestra el diagrama del sistema Cu-H2O, este diagrama se construy

5 Normalmente a temperatura ambiente, salvo sistemas que operan en autoclaves a temperaturas algo ms

elevadas pero que frecuentemente no son mayores a 140 0 160 C.



asumiendo que los iones en solucin tenan actividades unitarias. Esto no constituye una

limitacin para el anlisis ya que otra consideracin, por ejemplo actividades del orden de

10-1

M cambian los dominios de estabilidad pero el grfico mantiene su forma. La

confeccin de diagramas tensin-pH est adecuadamente descrita en la bibliografa,

(Reghezza 1981), pero adems existen utilitarios computacionales dedicados6 que

permiten su fcil construccin, por lo anterior para los objetivos del curso se abordar slo

la interpretacin de ellos y no su confeccin. En el caso del diagrama Cobre-Agua,

pH

E (volt)

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

O2

H O

CuO

Cu

Cu

Cu O

CuO

H

H O

2

2

2

2

2

=++

FIGURA 2-3: Diagrama Tensin-pH sistema Cu - H2O. Temperatura 25 C Actividad unitaria de las especies en solucin

6 En particular el software HSC Chemistry



De la figura pueden sacarse las siguientes conclusiones:

a.- La tenorita, CuO, puede ser lixiviada con cido, para ello es necesario tener un pH de

la solucin menor a 4. La reaccin que se produce es:

CuO + 2H+ --------- Cu2+

+ H2O (2-22)

b.- La cuprita, Cu2O, puede ser lixiviada en medio cido pero requiere de la participacin

de algn agente oxidante, como por ejemplo ion frrico. La reaccin que se produce es la

siguiente:

Cu2O + 2H+ -------- 2Cu2+

+ H2O + 2

{Ox } + 2 -------- {Red} ___________________________________________________________

Cu2O + 2H+ + {Ox} -------- 2Cu2+

+ H2O + {Red} (2-23)

c.- Para que el cobre est en solucin se requiere de una cierta acidez libre (pH < 4) de

otra forma precipitar formando CuO o bien Cu(OH)2.

d.- El cobre metlico es estable en todo el rango de pH. Sin embargo, en medio cido

y en presencia de algn oxidante puede pasar a solucin. En particular, cuando existe

oxgeno en el medio pueden ocurrir las siguientes reacciones

Cu ---------- Cu2+

+ 2

1/2 O2 + 2H+ + 2 ----------- H2O _____________________________________________

Cu + 1/2 O2 + 2H+ ---------- H2O + Cu2+

(2-24)

En lo que respecta a la precipitacin de Cobre metlico el diagrama permite sacar las

siguientes conclusiones:



a.- La posicin relativa del equilibrio Cu2+

/Cu, respecto del equilibrio H+/H2 , indica que

es posible precipitar cobre metlico mediante la reduccin de los iones cpricos con

hidrgeno gaseoso.

Cu2+

+ 2 -------------- Cu

H2 ------------- 2H+ + 2 _____________________________________

Cu2+

+ H2 ------------- 2H+ + Cu (2-25)

b.- Para realizar la precipitacin electroltica debe aplicarse un potencial superior a 1.0

Volt (ENH)7. Las reacciones que ocurren son las siguientes:

Reaccin catdica.

Cu2+

+ 2 -------------- Cu (2-26)

Reaccin andica.

H2O ------------- 1/2 O2 + 2H+ + 2 (2-27)

de tal forma que la reaccin global es:

Cu2+

+ H2O = Cu + 2 H+ + O2 (2-28)

Al incorporar otros elementos se pueden obtener diagramas ms complejos, por ejemplo

el sistema Cu-S-H2O, que se muestra en la Figura 2-4.

7 Si se considera las condiciones reales de electrodeposicin, en temperatura y concentracin de cido y

cobre, este valor es del orden de 0.9 Volt, (ENH), pero es la prctica operacional por restricciones cinticas se aplica un potencial del orden de 2.0 Volt



FIGURA 2-4: Diagrama Tensin-pH sistema Cu S - H2O. Temperatura 25 C. Actividad

unitaria de las especies en solucin

2.4. CONSIDERACIONES CINETICAS.

2.4.1. Aspectos generales.

El anlisis termodinmico indica la viabilidad de algn proceso en trminos de ocurrencia

de las reacciones involucradas, pero no indica nada respecto a las etapas que contendr

dicho proceso y el tiempo en el cual tendr lugar. Al respecto puede observarse lo

siguiente:

a. Existen procesos que son termodinmicamente posibles, pero que en la prctica

no ocurren. Un ejemplo de esto se encuentra en la lixiviacin de calcopirita con

soluciones frricas, de acuerdo al diagrama tensin-pH la evolucin de la fase



slida debiera contemplar los estados de bornita, (Cu5FeS4), covelita (CuS) y

calcosina (Cu2S). Sin embargo, la evidencia experimental indica que el hierro y el

cobre pasan a solucin quedando en estado slido una matriz de azufre elemental.

En este caso no se evidencian los procesos de nucleacin y crecimiento de las

fases slidas que son termodinmicamente estables. Esto puede deberse a que el

tiempo empleado en la lixiviacin no es el suficiente para que el proceso tenga

lugar, o bien, porque las condiciones de temperatura y presin difieren de las que

tuvieron las soluciones hidrotermales que dieron origen a esos minerales. En todo

caso este es un dato de la realidad que no puede explicarse mediante un anlisis

termodinmico.

b. Es frecuente que durante la disolucin aparezcan una serie de compuestos y fases

que no son termodinmicamente estables, (fases metaestables). En la bibliografa

existen numerosas referencias de ello, a modo de ejemplo, durante la lixiviacin

amoniacal de sulfuros aparecen en solucin especies del tipo tiosulfato, S2O32-

,

tritionato, S3O62-

, y tetrationato, S4O82-

. Estos compuestos se consideran como

fases metaestables, ya que termodinmicamente resultan ms estables el sulfato,

SO42-

y el sulfuro, S2-

Las limitaciones anteriores, y otras que podran sealarse, hacen conveniente analizar el

problema de la disolucin de minerales desde el punto de vista de la velocidad del

proceso y de las etapas a travs de las cuales sta ocurre.

La disolucin de una partcula slida es, en general, un proceso complejo en el que

pueden identificarse varias etapas de transporte de materia entre las fases participantes y

reacciones qumicas que pueden ocurrir en fase homognea o en sistemas

heterogneos. Estas etapas pueden ocurrir en serie o en paralelo, pueden ser de

velocidades comparables o bien tener una marcada diferencia de velocidad entre ellas.

En este ltimo caso se considera que la etapa ms lenta es quien determina la velocidad

global del proceso.



Para un estudio cintico se realizan experiencias que miden el grado de conversin o

disolucin de la especie mineralgica en funcin del tiempo, datos que deben

representarse matemtica mediante una ecuacin cintica. Esta ecuacin depende del

modelo que se haya elegido, si ste responde al comportamiento real, su expresin

cintica predecir y describir dicha realidad; en cambio, si los resultados predichos por

modelo difieren mucho de los resultados obtenidos experimentalmente, su expresin

cintica resultar del todo intil, aun cuando ella se haya deducido a travs de complejos

procesos matemticos.

Para las reacciones de partculas slidas con el fluido que las rodea los modelos ms

utilizados son los siguientes:

a. Modelo del Ncleo sin Reaccionar o de Ncleo Recesivo

b. Modelo de Conversin Progresiva ( o Volumtrico o de reaccin generalizada)

estos modelos, aun cuando tericos, resultan tiles para explicar la disolucin de algunas

especies minerales de inters.

2.4.2. Modelo de ncleo sin reaccionar o de ncleo recesivo:

La reaccin tiene lugar primero en la superficie exterior de la partcula slida, despus la

zona de reaccin se desplaza hacia el interior del slido, dejando atrs un residuo slido

denominado histricamente como cenizas. As, durante la reaccin existir un ncleo de

material que se mantendr sin reaccionar y cuyo tamao ir disminuyendo a medida que

transcurre la transformacin: Este modelo se esquematiza en la Figura (2-4) para una

partcula esfrica.



Figura 2- 4: Modelo de ncleo recesivo

Este modelo fue inicialmente desarrollado por Yagi y Kunii en 1955 (25), y considera que

durante la transformacin se presentan sucesivamente las cinco etapas siguientes:

Etapa 1: Difusin del reactante fluido A hasta la superficie del slido a travs de la

pelcula que le rodea.

Etapa 2: Penetracin y difusin de A, a travs de la capa de ceniza o producto hasta la

superficie del ncleo que no ha reaccionado.

Etapa 3: Reaccin qumica propiamente tal del reactante A con el slido en la superficie

de reaccin.

Etapa 4: Difusin de los productos solubles formados a travs de la capa de producto,

hacia la superficie exterior del slido.

Etapa 5: Difusin de los productos solubles formados a travs de la pelcula hacia el

seno del fluido.



Se debe tener presente que aquella etapa que presente mayor resistencia a la

transformacin, es decir, aquella ms lenta, es la etapa controlante del proceso adems,

en la disolucin no siempre ocurren todas las etapas descritas, en particular las

individualizadas como 4 y 5 se presentan slo ocasionalmente.

El desarrollo de este modelo se encuentra suficientemente descrito en la literatura;

(Levenspiel O., (1974), pp. 393:414). En la Tabla 2-1 se presentan los resultados

obtenidos por dicho autor8 para la disolucin de esferas.

TABLA 2-1 Expresin conversin tiempo segn el modelo de ncleo recesivo, partculas esfricas

Control por difusin en el film BX

t

,

con

agg

B

Ckb

R

2

(2-29)

(2-30)

Control por difusin en la capa

de producto )X()X(

tB

/

B

12131 32

con

age

B

CDb

R

6

2

(2-31)

(2-32)

Control por reaccin qumica 3111 /B )X(t

con

ags

B

Ckb

R

(2-33)

(2-34)

8 En la Tabla 12-1 del texto citado, Levenspiel incluye ecuaciones cinticas para cilindros y placas planas.



A la expresin 1/ se le denomina como constante de velocidad, k, y se le asimila la

ecuacin de Arrhenius:

k AE

RT

a

exp

(2-35)

Donde A es un factor de frecuencia, R la constante universal de los gases, T la

temperatura y Ea la energa de activacin de la reaccin. Este ltimo valor es de mucha

importancia y se determina a travs de experimentos cinticos. Para lo anterior se

efectan experiencias cinticas a varias temperaturas, en cada una de ellas se calcula

la constante de velocidad, k, y luego se grafica el logaritmo de k versus 1/T. De la

pendiente de la recta, m, que se obtiene desde la grfica, se calcula la energa de

activacin utilizando la ecuacin:

mE

RT

a 2 3.

(2-36)

2.4.3.- Partculas esfricas que cambian de tamao ( esferas decrecientes)

Para el caso de partculas que decrecen con el tiempo, vale decir, no se forma una capa

de productos, se pueden obtenerse las relaciones que se presentan en la tabla siguiente:



TABLA 2-29

MECANISMOS DE CONTROL PARTICULAS DECRECIENTES

PARTICULAS MECANISMO DE CONTROL

Difusin en el film Reaccin qumica

Partculas pequeas. k t 1 1 2 3( ) / k t 1 1 1 3( ) /

k

b D C

r

AO

B

2

0

2 k

b k C

r

r AO

B

0

Partculas grandes. k t 1 1 1 3( ) / k t 1 1 1 3( ) /

k

C

r

AO

0

3 2/ kb k C

r

r AO

B

0

2.4.4. Criterios para determinar el tipo de control.

Para estudiar la cintica de la reaccin de disolucin se realizan experiencias

controladas en las cuales se contacta una masa conocida de slido con una solucin

lixiviante en un reactor agitado mecnicamente. Las variables normales de estudio son la

concentracin del reactante en la solucin, temperatura del bao, tamao de partcula,

agitacin del medio y otras de menor importancia. Durante el desarrollo de la experiencia

se toman muestras de solucin a diferentes instantes de tiempo las que se analizan

qumicamente, a partir de esa informacin es posible calcular la fraccin transformada en

funcin del tiempo de reaccin.

Para el anlisis de los datos se utilizan las relaciones (2-43), (2-50) y (2-56) con las

cuales se calcula el valor de la constante de velocidad. Para discernir en cuanto al

mecanismo controlante se utilizan los siguientes criterios en relacin a las variables

ensayadas:

9 Adaptada de Tabla 12-1 de Levenpiel op.cit



a.- Concentracin de la solucin: Es importante para determinar el orden de la reaccin

de disolucin y tener un valor estimativo de la constante de velocidad.

b.- Temperatura: Con los valores de k obtenidos a diferentes temperaturas y mediante la

correlacin de Arrhenius, ecuacin (2-29), se calcula el valor de la energa de activacin.

Si este valor fuese menor que 3 Kcal/mol el control es de tipo difusional en el film de

solucin, si se encontrase entre 3 y 6 Kcal/mol la etapa determinante es la difusin en la

capa de productos y si fuese mayor que 10 Kcal/mol el control es de tipo qumico. Para

valores intermedios, entre 6 y 10 Kcal/mol, se hace necesario considerar un control de

tipo mixto.

c.- Agitacin de la solucin: Cuando el control est determinado por difusin en el film el

aumento de la agitacin del bao conduce al aumento en la velocidad de disolucin. En

los otros tipos de control esta variable no genera cambios apreciables.

d.- Tamao de partcula: En trminos generales se cumplir la siguiente dependencia

para la velocidad de disolucin:

Control por difusin en el film : proporcional a r0n con n variando entre 1 y 2.

Control por difusin en la capa de productos: proporcional a r02.

Control de tipo qumico: proporcional a r.



2.5.- TECNOLOGIAS DE LIXIVIACION.

2.5.1.- Tipos de tecnologas.

Las tecnologas utilizadas en lixiviacin pueden agruparse en dos categoras: lixiviacin

por Percolacin y lixiviacin por Agitacin. La caracterstica principal de la Lixiviacin por

Percolacin es que el mineral se encuentra esttico, dispuesto en un lecho, y la solucin

lixiviante escurre a travs de l mediante la accin de la fuerza de gravedad o impulsada

por algn dispositivo de naturaleza mecnica.. En este tipo de tecnologa pueden

identificarse dos situaciones generales: lixiviacin en lecho inundado y lixiviacin por

pelcula delgada (TL). A la primera corresponde la tecnologa de Lixiviacin en bateas. A

la segunda las tecnologas de lixiviacin en pilas, lixiviacin de botaderos, lixiviacin in

situ e in place.

La diferencia fundamental entre estas tecnologas, lecho inundado y pelcula delgada, se

encuentra en que la primera los huecos entre partculas se encuentran siempre llenos de

solucin lixiviante, mientras que en la segunda los huecos no se encuentran llenos y

existe una fase gaseosa, normalmente aire, situada entre ellos. Lo anterior marca una

ventaja para la lixiviacin TL porque favorece la transferencia de materia, difusional y/o

convectiva, entre la fase gaseosa y la fase lquida (28). Esto es de importancia en dos

casos:

a.- Cuando la reaccin genera gases, stos pueden evacuarse satisfactoriamente

sin que den origen a burbujas que afecten la permeabilidad y homogeneidad del

lecho.

b.- Cuando se utiliza el oxgeno contenido en el aire como oxidante o bien se

utiliza la accin de microorganismos aerbicos que requieren de oxgeno para su

metabolismo.

Otro aspecto importante en lixiviacin por percolacin es la permeabilidad del lecho, que

se mejora sustantivamente al uniformar el tamao de partcula mediante aglomeracin.



La formacin de glmeros consiste en la adhesin de las partculas ms pequeas a las

ms gruesas. Esto puede lograrse mediante algn medio ligante como agua, cido

sulfrico, cal o algn reactivo especfico. La aglomeracin puede hacerse en correas,

platos peletizadores o en tambores rotatorios. En la minera del cobre los ms utilizados

son los tambores rotatorios, pero existen importantes ejemplos de aglomeracin en

correa10

. En este tipo de minera tiene importancia el denominado: Curado cido, este

consiste en la adicin de cido puro al mineral durante la aglomeracin, este tiene varios

efectos, en primer trmino, la reaccin que produce la interaccin del cido sulfrico con

el agua de humedad del mineral es fuertemente exotrmica favoreciendo la

aglomeracin; en segundo trmino est la sulfatacin de las especies mineralgicas, aun

cuando el tiempo de permanencia en el tambor o correa es slo de algunos minutos, gran

parte de la reaccin entre el cido sulfrico y los minerales oxidados se verifica entre ese

tiempo y el reposo posterior, (de all la denominacin de curado), Finalmente, en la

lixiviacin de crisocola, evita la formacin de slice coloidal y geles de aluminosilicatos que

podran hacer inviable las etapas posteriores de extraccin por solventes y

electrodepositacin. En la Figura 2-6 se muestran los tambores rotatorios de la empresa

minera Mantos Blancos.

10

Es el caso de Radomiro Tomic, Divisin de CODELCO



Figura 2-6: Tambores rotatorios para el curado cido en la empresa minera

Mantos Blancos.

En la Lixiviacin por agitacin en cambio, el material a lixiviar, concentrado o mineral

molido, se pone en contacto con la solucin lixiviante en un estanque que es agitado en

forma mecnica o neumtica. Una vez que se ha alcanzado la disolucin de la especie

til, la solucin es separada de los slidos residuales mediante lavados en espesadores

en contracorriente o mediante la accin combinada de espesadores y filtros.

2.5.2.- Lixiviacin en Bateas.

En esta tecnologa el material triturado se dispone por capas en bateas o

estanques de capacidades variables entre 1000 y 10.000 Toneladas. Las bateas estn

construidas de concreto armado y revestidas. Disponen de un falso fondo, confeccionado

con madera, y sobre ellas una tela filtrante, que permite la circulacin de las soluciones.



El mineral se carga mediante correas transportadoras ajustables y se descarga mediante

dragas. Ambos sistemas se disponen sobre puentes deslizantes a fin de que puedan

abarcar, a lo ancho y a lo largo, toda la superficie de las bateas. El carguo de la batea se

hace mediante capas delgadas a fin de evitar problemas de segregacin de partculas

por tamaos y la consecuente compactacin del lecho.

La circulacin de las soluciones se efecta mediante bombas y el flujo puede ser

ascendente o descendente, segn la solucin atraviese el lecho hacia arriba o hacia

abajo. En pequeas faenas es usual utilizar para la circulacin elevadores de aire (air lift)

La granulometra de trabajo depende de la naturaleza qumica del mineral, de la ley de

la mena y de la forma como la especie til se encuentra distribuida. En el caso de

minerales oxidados de cobre valores normales son del orden de - 3/8" o -1/4". Debe

indicarse que las partculas finas (- 100 ) originan compactacin del lecho produciendo

canalizaciones que hacen que algunos sectores no se lixivien, con la consecuente

prdida de recuperacin.

En la prctica industrial las bateas operan en circuito a fin de optimizar las variables de

rendimiento, extraccin y concentracin de las solucin de descarga. Estos circuitos

comprenden distintas tipos de movimiento de soluciones: cobertura, al comienzo del

ciclo y que tiene como propsito eliminar el aire ocluido y arrastrar las lamas y partculas

finas; recirculacin de soluciones, a fin de proceder a la lixiviacin propiamente tal;

desplace de las soluciones enriquecidas y etapas de lavado finales. Cada batea tiene

ciclos que duran algunos das, desde que se cargan con el mineral hasta que se

descargan los ripios, por lo cual es necesario articularlas en circuitos con otras bateas

para optimizar el trabajo. Esto requiere de disponer de estanques de almacenamiento de

soluciones y de sistemas de bombeo apropiados. El esquema de trabajo general es el de



una cascada en contracorriente, con cosecha de solucin una vez que esta ha alcanzado

la concentracin adecuada para las otras operaciones del proceso.

Esta tecnologa produce soluciones bastante controlables y con buenos niveles de

extraccin. Sin embargo, en los ltimos aos ha disminuido su uso por las mayores

ventajas que tiene la lixiviacin por pilas. En el caso del cobre esta tecnologa fue

ampliamente utilizada hasta la dcada del setenta, pero el agotamiento de reservas de

minerales oxidados, la disminucin de leyes, la alta inversin requerida en obras civiles y

el uso extendido de la tecnologa de extraccin por solventes, que permite concentrar

soluciones en fase acuosa, ha hecho que este tipo de lixiviacin haya ido perdiendo

importancia relativa. Al extremo que las faenas actualmente en operacin, que lixivian en

bateas, lo hacen solamente porque disponen del equipamiento, es decir la inversin ya

est hecha, y operan con ellas aplicando procedimientos de lixiviacin ms simples que

los del diseo original. En particular y es el caso de Minera Mantos Blancos S.A., se

abandon el antiguo proceso es serie y se sigue un proceso en paralelo.



Figura 2-7: Bateas de lixiviacin de la empresa minera Mantos Blancos.

2.5.3.- Lixiviacin por pilas.

2.5.3.1. Descripcin de las pilas (29), (30)

Esta es una tecnologa que ha experimentado un gran desarrollo en los ltimos

aos y en la Regin se utiliza extensamente en el tratamiento de minerales de cobre, de

oro y en la recuperacin del yodo contenido en los caliches. El mineral despus de

sucesivas etapas de trituracin se deposita por capas sobre una carpeta impermeable

formando una pila de altura variable entre 6 a 8 metros. La pila se irriga con solucin de

lixiviacin en su superficie y la solucin percolada se retira por la parte inferior.

Entre las pilas pueden distinguirse dos tipos: las pilas permanentes y las pilas

renovables. En las primeras el piso es desechable y una vez completada la lixiviacin el



ripio no se remueve. En las segundas, una vez completado el ciclo de lixiviacin se retira

el ripio y se enva a botaderos para cargar nuevamente la carpeta con mineral fresco. La

eleccin de algn tipo particular de pilas depender de factores econmicos entre los que

destacarn los costos asociados al manejo de materiales, a la fabricacin de la carpeta y

al comportamiento metalrgico de la mena. En las tablas siguientes, tomadas de la

literatura, se indican algunas diferencias respecto de sus caractersticas y campo de

aplicacin.

TABLA 2-2

Campo de aplicacin y caractersticas de pilas permanentes y renovables

PILAS PERMANENTES PILAS RENOVABLES

Minerales de baja ley. Minerales de mayor ley que el

caso anterior.

Campo de Minerales de baja recuperacin. Minerales de alta recuperacin

Aplicacin Cintica de disolucin lenta. Cintica de disolucin rpida.

Buena disponibilidad de espacio

en el terreno de la planta.

Pilas altas para lograr una alta

densidad de carga por metro

cuadrado de superficie.

Generalmente de 5 o ms

metros..

Pilas bajas para permitir una

rpida carga y descarga del

material. Generalmente de 2 a 6

metros.

Caractersticas Granulometra relativamente

gruesa. (Chancado secundario)

Granulometra relativamente fina.

(Chancado terciario)

La altura queda determinada

por la compactacin del lecho y

por las necesidades de oxgeno

en el interior de la pila.

La altura se define por el sistema

de carga y por la concentracin

de las soluciones a obtener.

Las partculas deben de tener

una buena resistencia mecnica



Otra de las distinciones que pueden hacerse con las pilas es respecto a su

configuracin. En esa idea se distinguen pilas unitarias y pilas dinmicas11

(31), (32). En

las primeras todo el material pasa simultneamente por las distintas etapas del ciclo de

tratamiento. En las segundas en cambio en una misma pila coexisten materiales que

estn en distintas etapas del ciclo de tratamiento. Una comparacin de ambos mtodos

se muestra en la tabla siguiente:

TABLA 2-3

COMPARACION ENTRE PILAS UNITARIAS Y DINAMICAS

PILAS UNITARIAS PILAS DINAMICAS

Carga de una vez la totalidad del

mineral en la pila y una vez terminado

el ciclo descarga la totalidad de los

ripios.

La pila est estructurada en mdulos y

en cada perodo se carga y descarga

un mdulo.

Ventajosa para plantas de baja

capacidad.

Menor inversin unitaria por mejor

aprovechamiento del piso.

Operacin ms simple y flexible Ciclos de operacin muy regulares

Concentracin de las soluciones de

proceso regulables.

2.5.3.2. Aspectos constructivos12

.

En los aspectos constructivos de la pila es conveniente indicar lo siguiente:

a.- Sustrato: Corresponde a un terreno con pendiente, del orden de 3 a 4 %, con una

direccin hacia la canalete recolectora de solucin.

11

Herreros,O., Quiroz, R. y Gutierrez, M., Dimensionamiento de pilas unitarias o dinmicas con apoyo computacional, Innovacin, Ao 3, N1, 1990, pp. 15-22.

12

Avendao, C., Aspectos constructivos de un sistema de lixiviacin en pilas, Seminario de Lixiviacin en Pilas, VIII Congreso Chileno de Ingeniera Qumica, Universidad de Antofagasta, 1986.



b.- Finos de proteccin: Es una capa de ridos finos, normalmente arena, que se

encuentra bajo la carpeta impermeable. Su propsito es acomodar la carpeta y protegerla

de piedras. Su espesor es del orden de 10 a 20 cm.

c.- Base impermeable: Estn confeccionadas de plsticos que deben ser inertes a la

accin de los agentes qumicos de la solucin lixiviante, debe de tener la resistencia

mecnica apropiada para resistir los esfuerzos a que ser sometida; traccin y torque

durante la carga y descarga y compresin una vez que se encuentre la pila cargada.

Deber, adems, poseer propiedades fsico qumica que le permitan resistir la radiacin y

la temperatura ambiental, sobre todo cuando se utilizan en condiciones extremas. En el

mercado existe una buena disponibilidad de materiales con las caractersticas indicadas.

d.- Tuberas de drenaje: Son tuberas corrugadas y perforadas que se ubican en la base

de la pila espaciadas longitudinalmente. Su propsito es el de permitir una rpida

evacuacin de las soluciones una vez que estas alcanzan el fondo evitando con ellos la

inundacin de la pila y la aparicin de capas freticas. Como un factor adicional, permiten

airear la pulpa en las zonas inferiores, lo cual puede ser de gran utilidad en sistemas que

requieren de la presencia de oxgeno (Oro, plata, sulfuros de cobre).

e.- Ripio de proteccin: Es una capa de ripio de unos veinte centmetros de espesor que

se ubica sobre la carpeta impermeable cubriendo a las tuberas de drenaje. Es de un

material de apariencia diferente al del mineral en proceso y define el piso sobre el cual se

carga dicho mineral. Su granulometra es del orden de 100 % + 1 1/2 y en algunos

casos esta carpeta de ripio tiene una permeabilidad tal que no hace necesario el uso de

tuberas de drenaje.

f.- Pila de mineral: Es el apilamiento de material que se lixiviar. En su construccin

debe cuidarse el disponer el material por capas a fin de evitar problemas de

compactacin y disgregacin mecnica.

g.- Sacos de relleno: Se ubican en los bordes de las pilas y antes de las canaletas. Su

propsito es el de servir de contencin a los finos arrastrados por la solucin y a las

diferentes capas de ridos que conforman la base de la pila.



h.- Canaletas de recoleccin: Permiten la recuperacin de las soluciones de lixiviacin y

est integrada al revestimiento impermeable. En las pilas unitarias es comn para toda la

pila, en cambio en las pilas dinmicas est sectorizada y con salidas para cada uno de

los sectores.

i.- Anclajes: Corresponde a la fijacin de la carpeta impermeable.

j.- Sistemas de riego: El sistema de riego es quien permite mojar a la pila con el flujo de

solucin de lixiviacin medido en (litros/hora x metro cuadrado). El sistema es un

enramado de tuberas provisto de goteros, aspersores, jeringas, boquillas u otros

dispositivos dispersores de lquidos. Sus objetivos bsicos son los siguientes:

I. Permitir un riego uniforme sobre la pila.

II. Generar un tamao de gotas que no se vea afectado por las condiciones

ambientales, prdidas por arrastres de viento y por evaporacin.

III. Generar un tamao de gotas que no afecte el aglomerado del material.

IV. Estar confeccionado de un materiales resistente a los agentes qumicos y a las

condiciones particulares de operacin.

Adems de lo anterior, el sistema de riego debe ser lo suficientemente simple como para

no presentar dificultades durante las operaciones de armado y desarmado al trmino e

inicio de las faenas. En cuanto a la seleccin de aspersores versus sistemas de goteo en

la tabla siguiente, tomada de la literatura, se comparan algunos aspectos prcticos de

inters.

TABLA 2-4

COMPARACION DE SISTEMAS DE GOTEO Y DE ASPERSION

RIEGO POR GOTEO RIEGO POR ASPERSION

Recomendable cuando el agua es

escasa por las menores prdidas de

evaporacin.

Recomendable cuando no hay

limitaciones de agua.

No recomendable cuando existe riesgo

de precipitacin de sales o impurezas.

Recomendable en sistemas que

pueden precipitar sales.



Recomendable en condiciones de baja

temperatura ambiental.

Recomendable en condiciones

climticas favorables, temperatura

mayor que 0 C.

Recomendable bajo regmenes de

viento fuerte.

Recomendable en regmenes de viento

moderados.

2.5.3.4. Manejo de materiales.

2.5.4.- Lixiviacin de botaderos. (34)

Como consecuencia del tratamiento de minerales en las faenas se van

acumulando materiales de desecho: desmontes que no tienen la ley mnima de corte y

ripios o relaves producto de operaciones anteriores. Estos desechos, que se disponen en

botaderos, contienen alguna cantidad de material til que puede ser recuperada mediante

lixiviacin.

En el caso de lixiviacin de desmontes o de materiales que se encuentran bajo lal

ley de corte, resulta de inters la experiencia de CODELCO -Chuquicamata en su

proyecto de lixiviacin de sulfuros de baja ley (35). Al respecto, entre los factores de

mayor incidencia se encuentra el lugar fsico donde se dispondr el botadero, este debe

reunir las condiciones geolgicas apropiadas que permitan la captacin de las soluciones

enriquecidas de cobre, una vez que hayan estas percolado, y debe de estar ubicado de a

una distancia tal que resulte econmico el transporte del material. Asimismo, la

construccin del botadero debe hacerse considerando una buena aireacin natural, para

ello el material se dispone por capas a fin de evitar la segregacin entre finos y gruesos.

En el caso de la lixiviacin de ripios antiguos en botaderos debe de tomarse la

misma precaucin anterior en la seleccin del terreno, es decir, en el subsuelo debe

existir un estrato impermeable y la topografa del terreno debe permitir que las soluciones

escurran a travs de dicho estrato hacia un lugar de captacin. En caso que no se cumpla

con la condicin anterior debern transportarse los materiales hacia algn lugar que



cumpla con estos requisitos. En el caso de Chuquicamata (36) desde el ao 1915, fecha

en que se inici la explotacin de minerales oxidados, al ao 1986 se estimaba que se

encontraban dispuestos en botaderos 450 millones de toneladas de ripios con una ley

media de 0,3 % de Cobre. Estos ripios son actualmente tratados irrigando las tortas con

soluciones cidas, mediante un sistema de distribucin por goteo, las soluciones percolan

a travs de los ripios y gravas del subsuelo hasta encontrar un estrato impermeable.

2.5.4.- Lixiviacin in situ.

En este caso la lixiviacin tiene lugar en el mismo yacimiento, para ello

deben cumplirse algunas condiciones geolgicas apropiadas, en particular, que existan

estratos impermeables y facilidad para extraer soluciones desde el fondo del yacimiento.

Esta tecnologa se ha utilizado en el caso de minas agotadas, se han inducido derrumbes

en las labores lo que ha fragmentado a los minerales. En el caso de Cobre en la literatura

se mencionan ejemplos con recuperaciones del orden de 30 a 40 % y en Chile se ha

utilizado en Andacollo. Esta tecnologa, que puede aparecer actualmente como una

curiosidad, tiene grandes posibilidades futuras, sobre todo en el tratamiento de minerales

de baja ley que se encuentran con una alta sobrecarga de estril.

2.6.- Circuitos de procesamiento

2.6.1.- Variables de rendimiento.

La variable de rendimiento ms utilizada es el porcentaje de extraccin que se define por

la relacin:

%EMaterial

Contenido 100 x

til extrado por la solucin

de material til en alimentacin (2-67)

En una planta de lixiviacin lo corriente es tener mediciones del caudal de la solucin

saliente y de su concentracin en el componente til, asimismo, se conoce la masa de



alimentacin de mineral y su ley y se tiene una estimacin de los ripios producidos. De

acuerdo a esto, el porcentaje de extraccin se puede escribir como:

%E

Q C C t

L Mx f

i fi ii i

i

m

100 (2-68)

donde Qi representa los diferentes flujos volumtricos de las soluciones que participan en

el proceso y Cii y Cfi las concentraciones inicial y final respectivas, Lm y M son la ley del

mineral y su masa en base seca cargada al equipo de lixiviacin, ti el tiempo en el cual

la solucin considerada circula y f es un factor que permite compatibilizar las distintas

unidades utilizadas.

Alternativamente la extraccin se puede definir mediante la relacin:

%EL M L R

L Mxm r

m

100 (2-69)

o bien,

%EL R

L Mxr

m

1 100 (2-70)

donde Lr es la ley de los ripios y R su masa.

Normalmente la masa de ripios o de relaves generados no puede medirse

directamente y es necesario estimarla a travs de tcnicas indirectas, por ejemplo en

lixiviacin por pilas mediante mediciones topogrficas y anlisis de la informacin

utilizando la tcnica de elementos finitos. Lo anterior limita el uso de la expresin (2-70) y

slo es recomendable su aplicacin cuando se tiene una estimacin confiable de la masa

de ripios. No obstante, en algunos casos se puede hacer la consideracin que la masa de



mena que se disuelve es prcticamente despreciable frente a la masa de mineral que se

carga al sistema, en base a ello R = M y la expresin (2-70) se simplifica a :

%EL

Lxr

m

1 100 (2-71)

Cuando se calcula la extraccin utilizando la expresin (2-68), o alguna de

naturaleza similar, se indica que el clculo se hace por soluciones. En el caso que se

utilice la expresin (2-71), u otra similar, el clculo se hace por tierras. Estos clculos, en

general, entregan valores que son diferentes entre s pero ellos se pueden compatibilizar

mediante tcnicas numricas que establezcan una cuadratura en el balance de slidos y

de soluciones. Al respecto Menacho (37) para el control de columnas de lixiviacin de

laboratorio ha presentado un mtodo que utiliza la tcnica de multiplicadores de Lagrange

y que puede ser fcilmente implementado en una planilla de clculo.

2.6.2.- Circuitos de procesamiento.

2.6.2.1.- Etapas del proceso.

En la lixiviacin industrial de minerales se busca obtener una solucin de alguna

concentracin determinada en la especie til y con un nivel de extraccin que asegur el

xito econmico de la operacin. La necesidad de conjugar estas dos variables, calidad

de la solucin y extraccin del componente til, hace que la operacin contemple varias

etapas y que se articulen circuitos ms o menos complejos, dependiendo del tipo de

mineral que se trata, de sus caractersticas propias y de los resultados esperados.

En trminos generales en una operacin de lixiviacin se identifican dos etapas

bsicas: Lixiviacin y Lavado. En la primera de ellas se pone en contacto el mineral con

la solucin lixiviante y tiene lugar la disolucin de la especie til. Como producto se

obtienen una solucin fuerte, que sigue a otras etapas del proceso, y ripios que contienen

el material estril. En la segunda etapa, la de lavado, los ripios se ponen en contacto con



soluciones diluidas, o bien con agua pura, a fin de desimpregnar los slidos de la solucin

fuerte remanente.

2.6.2.2.- Lixiviacin por percolacin en bateas.

En trminos generales los patrones de flujo que se utilizan en esta tecnologa,

tanto en la etapa de lixiviacin como en la de lavado, siguen el denominado patrn de

flujo en contracorriente. En l la solucin se enriquece en el componente til a medida

que avanza y los slidos, a su vez, se empobrecen en dicho componente. El nmero de

etapas en este patrn depende de la calidad de la solucin de cosecha, de los

procedimientos de operacin (ej. recirculacin) y de la lixiviabilidad del mineral, en

particular de sus cintica.

En este patrn una batea que haya sido cargada entra en proceso recibiendo

soluciones de la batea inmediatamente anterior, estas soluciones se recirculan hasta

alcanzar la concentracin deseada en el componente til y luego se cosechan y se

envan a las otras etapas del proceso. El nmero de cosechas de soluciones depende de

que ellas alcancen la concentracin requerida. Cuando la batea ya no es capaz de

entregar soluciones finales pasa a una segunda etapa y las soluciones que obtiene

alimentan a la batea siguiente que ha entrado en proceso, a su vez ella continua siendo

alimentada por la batea inmediatamente anterior. De esta forma, la batea va cambiando

de posicin en el circuito y, de acuerdo a la figura, se desplaza desde el nmero 1 hasta

el nmero n, que corresponde al momento en el cual se ha alcanzado la extraccin

deseada y termina el proceso de lixiviacin propiamente tal.



1 2 n m 1

Solucin fuerte de

cosechaSolucin de lavado

Ripios a

botadero

ETAPA DE LIXIVIACION ETAPA DE LAVADO

FIGURA 2-7

Esquema general de patron de lixiviacion

con patron de flujo en contracorriente

Circuito con : n etapas de lixiviacin

m etapas de lavado.

Mineral

Una vez concluida la lixiviacin la batea entra en la etapa de lavado que tiene un

patrn de flujo similar al de la lixiviacin, la batea m que inicia su lavado recibe soluciones

de la batea que anteriormente ha entrado en lavado y las soluciones que obtiene sirven

para alimentar a la batea en proceso final de lixiviacin. De acuerdo a la eficiencia que se

logre en el lavado las bateas se irn desplazando desde la etapa nmero m hasta la

etapa nmero 1, desde la cual se evacuan los ripios y se alimenta con soluciones diluidas

frescas o provenientes de otra parte del proceso.

Dependiendo de las caractersticas del mineral los ciclos de procesamiento,

incluyendo carga y descarga de bateas, duran entre 6 y 8 das. Esto obliga a tener un

cronograma rgido de operacin que permita que en todo momento una batea se

encuentre entregando solucin final, otra est en proceso de carga y otra est

descargando. El resto de las bateas estar en lixiviacin, entregando soluciones

intermedias, o bien en etapa de lavado.



La operacin de las bateas genera diferentes tipos de soluciones intermedias las

que deben ser almacenadas en estanques separados, asimismo, existen sistemas de

bombeo y de distribucin de soluciones que permiten hacer los traspasos

correspondientes y recircular soluciones en las bateas.

En el caso del cobre y debido a la extraccin por solventes este tipo de circuitos

est prcticamente obsoleto, en su defecto, se utilizan sistemas en paralelo, en el cual la

solucin de refino, proveniente del circuito SX, se circula por la batea dando origen a una

solucin PLS que alimenta al circuito de extraccin. Cuando el mineral se ha agotado se

genera una solucin intermedia.

2.6.2.3.- Lixiviacin por agitacin.

En esta tecnologa el mineral molido se lixivia en estanques agitados, que pueden

ser accionados mediante dispositivos mecnicos o neumticos. Se prefiere estos ltimos

cuando por necesidad de la reaccin de disolucin debe de existir oxgeno disuelto en la

pulpa.

La granulometra de alimentacin depende del grado de diseminacin del material

til en la matriz de ganga. El tiempo de operacin depende de la cintica de disolucin, lo

cual determina el flujo volumtrico de pulpa y el tamao de los estanque a utilizar.

El lavado en circuitos de lixiviacin por agitacin se efecta mediante una cascada

de espesadores dispuestos en contracorriente, del primer espesador de la cascada se

obtiene la solucin fuerte que sigue a las etapas siguientes y del ltimo de ellos se

evacuan los relaves. Asimismo, en este ltimo espesador se adiciona la solucin de

lavado. Este esquema en contracorriente se muestra en la Figura (2-8).



FIGURA 2-8

LAVADO EN ESPESADORES EN CONTRACORRIENTE

Espesador 1 Espesador 2 Espesador n

Relaves a

botadero o filtros

Pulpa alimentacin

Solucin

fuerte

Solucin de

lavado

Direccin de flujo de slidos

Direccin de flujo de solucionesReactor de

lixiviacin

La concentracin de salida del ltimo espesador puede calcularse mediante

la relacin de Page (38):

C

C C

RL RL RLCn

l w

n w

12

(2-72)

donde: n es el nmero de espesadores; Cn, Cl, Cw son, respectivamente, las

concentraciones en la especie til de: salida del espesador n; solucin de lixiviacin y

agua de lavado; Qw y Ql los flujos volumtricos de solucin de lavado y de solucin de

lixiviacin y R la relacin de flujos Qw/Ql.

2.6.2.4.- Lixiviacin en pilas.

El circuito de operacin depender del tipo de pila que se utilice, unitaria o

dinmica, permanente o renovable, asimismo depender del tipo de material que se trate.

Por ejemplo, y como se indic, en las operaciones de lixiviacin bacterial de sulfuros



existen etapas de reposo a fin de reconstituir la poblacin de bacterias. No obstante, en

cualquier caso se identifican las operaciones de lixiviacin y de lavado.

Cabe destacar que previo a disponer el mineral en la carpeta este pasa por un

aglomerado. En esta operacin el mineral se contacta con cido sulfrico y agua en un

tambor aglomerador, u otro dispositivo de mezcla, alcanzando una humedad del orden de

8 a 10 %. El propsito de este mezclado es adherir las partculas pequeas a las ms

grandes y mejorar con ello la permeabilidad del lecho facilitando el escurrimiento de

soluciones y la rpida evacuacin de gases. Adems, con el aglomerado y curado cido

se logra estabilizar la slice presente en la crisocola mejorando la cintica de extraccin

de cobre. (39), (40).

BIBILOGRAFIA GENERAL DEL CAPITULO

Domic Esteban., (2001), Hidrometalurgia: Fundamentos, Procesos y Aplicaciones., ANDROS, 2001, Chile.

Levenspiel O., (1974), Ingeniera de las Reacciones Qumicas, Editorial Revert, Barcelona, Espaa.

Sohn, H. Y. and Wadsworth, M. E., (1986), Cintica de los Procesos de la Metalurgia Extractiva, Trillas, Mxico, D. F.

Reghezza Andres, Hidrometalurgia del cobre, Curso Panamericano de Metalurgia

Extractiva, Universidad de Concepcin, 1981

lixiviaciÓn

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