monografia el cobre
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INDICE
I) RESUMEN…………………………………………………………… 02
II) INTRODUCCION…………………………………………………… 03
III) OBJETIVOS………………………………………………………… 04
Generales
Específicos
IV) FUNDAMENTO TEORICO
CAPITULOI
Cobre
1.1) Reseña histórica…………………………………….. 05
1.2) Usos…………………………………………………… 06
1.3) Propiedades…………………………………… 07
1.4) Toxicidad del cobre y sus compuestos…………….. 07
CAPITULOII
Procesos de Obtención del cobre
2.1) Hidrometalurgia…………………………………………. 08
Lixiviación de cobre……………………………………. 10
Procedimientos…………………………………. 10
Agentes lixiviantes……………………………... 12
Biolixiviacion……………………………. 13
CAPITULOIII
Alternativa de lixiviación con acido nítrico……… 14
V)ANÁLISIS DE RESULTADOS…………………………………………. 17
VI) CONCLUSIONES………………………………………………………. 18
VII) BIBLIOGRAFÍA………………………………………………............ 19
VIII) ANEXOS……………………………………………………… 20
Lixiviación De Cobre
I- RESUMEN
En este trabajo he plasmado todo a lo concerniente al cobre pues este forma parte
del mundo que nos rodea. Su presencia puede pasar desapercibida, pero está allí,
utilizado como un material resistente, durable, reciclable y con alta conductividad
térmica y eléctrica.
Debido a la importancia de este mineral es que me interesé en sus propiedades,
usos, lo más importante y en el que he querido centrarme específicamente es
en su obtención metalúrgica.
Existen diferentes métodos para obtener al mineral uno de ellos es la
hidrometalurgia, esta abarca una amplia variedad de procesos que van desde la
lixiviación de menas o sulfuros tostados el cual es la separación del metal por
ataque y disolución del mismo a partir de la mena tratada físicamente, pasando
por la purificación de soluciones hasta la recuperación metales o sus compuestos
mediante precipitación química o electroquímica.
La lixiviación en grandes masas, con la ayuda de bacterias, pone el cobre en
disolución. En la lixiviación se emplean reactivos para la disolución el más usado
es el acido sulfúrico sin embargo, este insumo químico esta fiscalizado es por eso
se está usando como alternativa el acido nítrico que al igual que el acido sulfurico
resulta muy eficiente.
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Lixiviación De Cobre
II- INTRODUCCIÓN
El cobre es el metal industrial más antiguo de la tierra, después de los metales
preciosos oro y plata, con una antigüedad de 7000 años antes de Cristo.
Los seres humanos de comienzos del siglo XXI están en contacto permanente con
el cobre, en sus casas, en sus oficinas, en las calles, en los automóviles, cuando
realizan acciones inherentes a la vida moderna: prender la luz, hablar por teléfono
o tomar agua en sus casas.
La forma de presentación más común del cobre en estado puro es como un metal
rojizo. Pero también tiene otras facetas: participa en unas 450 aleaciones.
Las principales cualidades del cobre para su utilización son las siguientes:
conductividad eléctrica 60%, resistencia a la corrosión 21%, transmisión de calor
11%, propiedades mecánicas (fácil fabricación, dúctil, maleable, elástico, no
magnético, no produce chispas) 79% y estética 1%.
Debido a las propiedades y utilidades que presenta es que debemos conocer sus
formas de obtención, una de ellas y creo que la más importante es la lixiviación la
cual, es el proceso de separación del metal por ataque y disolución del mismo a
partir de la mena tratada físicamente.
Este metal aparece como componente de la naturaleza y es indispensable para la
vida animal y vegetal en la Tierra.
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Lixiviación De Cobre
III- OBJETIVOS
Generales
Tener conocimiento de que el cobre por sus propiedades y sus utilidades
es indispensable para la vida animal y vegetal en la Tierra.
Obtener información acerca de la obtención de este mineral.
Específicos
Conocer cuáles son los procedimientos utilizados en la lixiviación de cobre.
Saber las alternativas que hoy en día se están utilizando para la extracción
de minerales debido a la poca facilidad de obtener algunos reactivos.
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Lixiviación De Cobre
CAPITULOI
COBRE
1.1) Reseña Histórica
El cobre ha sido en la historia de la humanidad y desde el momento en que se
descubrió en estado nativo, uno de los elementos metálicos más importantes. Lo
adaptaron para diversos usos con simples técnicas de calentamiento y martilleo.
Posteriormente, las primeras metalurgias permitieron trabajar vetas de alta pureza
donde obtenían minerales como la malaquita (carbonato de cobre), que sometida
a un proceso de fundición simple permitía obtener pepitas de cobre puro.
Pero a medida que progresaba la civilización también comenzaron a agotarse los
minerales con alta ley de cobre, y los procesos metalúrgicos desarrollados durante
milenios para obtener el metal debieron ser reemplazados paulatinamente por
nuevas técnicas para el manejo del material mineralizado.
La alta demanda generada a partir de la Revolución Industrial fue un estímulo para
la búsqueda de tecnologías que permitieran aprovechar los yacimientos porfíricos
con baja ley en los cuales el metal está esparcido en grandes áreas y mezclado
con gran cantidad de componentes y roca estéril, como los que se explotan en la
actualidad.
La dispersión con que aparece el cobre hace necesario someter los minerales
extraídos a procesos productivos con la finalidad de obtener un metal puro.
(La Web)
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Lixiviación De Cobre
1.2) Usos del cobre
Las aplicaciones del cobre de alta calidad 99.99% del que se produce más del
95% del cobre primario, son muy variadas debido a sus magnificas propiedades.
El cobre forma parte del mundo que nos rodea. Su presencia puede pasar
desapercibida, pero está allí, utilizado como un material resistente, durable,
reciclable y con alta conductividad térmica y eléctrica. Son propiedades que
garantizan su vigencia como una materia prima esencial para la construcción de la
civilización iniciada hace miles de años.
En el campo del transporte la presencia del cobre es muy importante. Este
material está presente en automóviles, trenes, aviones, barcos e incluso en
vehículos espaciales.
(José Sancho Martínez)
Los alambres de cobre transportan energía y transmiten información. La industria
de la construcción es uno de los principales consumidores de cobre, utilizado para
el cableado de edificaciones, tuberías de agua y de gas, sistemas térmicos,
techumbres, terminaciones, o como componente estructural. Una casa moderna
requiere unos 200 kilos de cobre, prácticamente el doble de lo que se usaba hace
40 años, pues tiene más baños, más aparatos eléctricos, mayor confort, más
teléfonos y más computadores.
El cobre es clave para la generación y distribución eléctrica ya que es un
excelente conductor de esa energía. En el caso de las telecomunicaciones es la
materia prima más común en la fabricación de cables telefónicos, y el desarrollo
de nuevas tecnologías para aumentar la eficiencia en la transmisión de datos
también posiciona a este material como una opción importante para el desarrollo
de conectividad con banda ancha.
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Lixiviación De Cobre
El cobre puede estar más cerca de nosotros de lo que pensamos, ya sea en forma
pura o como parte de aleaciones. Aparece en las monedas, utensilios de cocina,
joyería, objetos de arte, adornos, muebles, maquillajes y pinturas, instrumentos
musicales, ropa.
(La Web)
1.3) Propiedades del Cobre
Algunas propiedades del cobre, como el hecho que sea un buen conductor
térmico, fuerte, resistente a la corrosión y no magnético, determina su utilización
en aleaciones destinadas a la construcción de maquinaria especializada y piezas
destinadas a procesos industriales.
El cobre también es utilizado en compuestos destinados a la agricultura, por
ejemplo para compensar la deficiencia de este elemento vital en los suelos o en
los cultivos.
(La Web)
1.4) Toxicidad del cobre y de sus compuestos
Ya se ha indicado que el cobre forma parte de los elementos necesarios tanto
para la vida humana como para la animal y la de las plantas. Los objetos
fabricados con este metal no causan ningún problema a los seres vivos, animales
y plantas. Sin embargo, algunos microorganismos mueren en contacto con las
superficies cupríferas.las sales de cobre se consideran más toxicas que el metal.
Los síntomas de envenenamiento por cobre incluyen nauseas, vómitos,
convulsiones, estado de coma y puede sobrevenir incluso la muerte.
Algunos envenenamientos que se le atribuyeron al cobre son más bien debido a
los metales que le acompañan, algunos de alta volatilidad, como el arsénico, el
zinc y el plomo.
(José Sancho Martínez)
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Lixiviación De Cobre
CAPITULOII
PROCESOS DE OBTENCIÓN DE COBRE
La obtención actual de cobre primario en el mundo proviene sobre todo de las
menas de sulfuros de baja ley las cuales se tratan, normalmente por vía
pirometalurgica.
Casi el 20% del cobre primario se obtiene de menas de baja ley o menas mixtas
(oxidadas y sulfuradas); esta cantidad tendera a crecer en los años venideros.
Tales materiales se tratan por métodos hidrometalurgicos. Para la lixiviación de
los materiales sulfurados pobres nos preciso ninguna tostación; la lixiviación en
grandes masas, con la ayuda de bacterias, pone el cobre en disolución
(José Sancho Martínez)
2.1) HIDROMETALURGIA
Se conoce con el nombre de hidrometalurgia aquellos procesos utilizados para el
aislamiento y recuperación de metales por medio del uso de agua o de soluciones
acuosas. Esta abarca una amplia variedad de procesos que van desde la
lixiviación de menas o sulfuros tostados pasando por la purificación de soluciones
hasta la recuperación metales o sus compuestos mediante precipitación química o
electroquímica. La refinación electrolítica de metales impuros puede clasificarse a
veces como hidrometalurgia.
En años recientes, la hidrometalurgia se ha complementado mediante el uso de
otros disolventes como los líquidos orgánicos y resinas orgánicas
(intercambiadores de iones).
(Terkel Rosenqvis-1987)
El proceso convencional de producción de cátodos vía hidrometalurgia más
conocido por su nomenclatura anglosajona Sx-Ew es el siguiente:
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Lixiviación De Cobre
En esta vía se parte de mineral de cobre procedente de la mina o residuos
mineros, y se tritura a 10 mm siendo posteriormente transportado a los montones
o tanques donde será tratado posteriormente. La instalación suele ser anexa a la
mina con objeto de ahorra costos y optimizar servicios.
(La Web)
El cobre se fabrica normalmente como cobre electrorecuperado y se produce
mucha menor proporción de cobre cementado.
Los procesos hidrometalurgicos para el tratamiento de las menas de cobre se
centran, fundamentalmente, en distintas masas de minerales pobres o residuos
sulfurados de baja ley. Y es que las menas oxidadas son cada vez menos
abundantes, por no decir que casi inexistentes. Sin embargo, en las explotaciones
tradicionales de sulfuros de cobre existen minas abandonadas dentro de aureolas
de mineralización baja o muy baja, enormes escombreras, masas nunca hasta
ahora apreciadas por su baja ley, muchas de ellas extraíbles a cielo abierto, y en
algunos casos, principalmente yacimientos poco desarrollados, aparecen masas
menos ricas en las que puede no justificarse una inversión tan cara como la que
supone un establecimiento pirometalurgico. En algunos casos, también porque el
volumen del mineral no es importante.
Las menas ricas pueden requerir tratamientos previos de tostación para
convertirlas en óxidos, oxisulfatos y, en menos casos, en cloruros de mas fácil
lixiviación con el acido procedente de la planta de tostación.
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Lixiviación De Cobre
Así pues la mayor parte de hidrometalurgia del cobre se centrara en lo que se
entiende como una hidrometalurgia de sulfuros pobres.
(José Sancho Martínez)
LIXIVIACION
Se denomina lixiviación al proceso de separación del metal por ataque y
disolución del mismo a partir de la mena tratada físicamente.
El trabajo de lixiviación se desarrolla sobre diversos materiales en pulpa
(agitación) o partícula (heap leaching) a temperatura ambiente con un tiempo de
lixiviación de 24 horas por agitación y 10 días para minerales chancado a
partícula en heap leaching, el cobre obtenido por electrodeposición es >99% en
circuito cerrado de lixiviación y electrodeposición.
La disolución de bajo contenido de cobre con otros metales e impurezas se
trata con un reactivo extractante orgánico, en un circuito cerrado y a
contracorriente, que extrae el cobre y permite obtener un electrolito con alto
contenido de cobre y limpio de todos los elementos indeseables.
(La Web)
PROCEDIMIENTOS
Existen varios procedimientos de lixiviación que continuación se resumen los
realizados para el cobre:
a) lixiviación in situ aplicada a masas minerales de baja ley
b) lixiviación en escombreras o montones para material apilado
c) lixiviación por percolación en cajones para material de tamaño fino.
d) lixiviación en reactor agitado, con o sin presión o temperatura, para material
fino.
La lixiviación in situ puede ser aplicada a la masa mineral atravesada por
antiguas explotaciones mineras hoy abandonadas. Algunos sondeos antiguos
complementarios y muestras de mano pueden proporcionar el conocimiento de
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Lixiviación De Cobre
un volumen con una ley media susceptible de explotación. Mediante programas
de ordenador se pueden optimar voladuras que permitan obtener licores de
lixiviación a partir de la masa mineralizada.
Si los estudios hidrológico y estratigráfico así lo indican, se podrían diseñar
pozos de recolección del licor de lixiviación. Un bombeo con poco costo puede
llevar el licor rico a la planta de extracción. Las labores dentro de una gran
masa mineralizada pueden suministrar solución cuprífera durante varios años.
También la lixiviación de escombreras de mina es in situ. En dichos depósitos
artificiales se encuentran apiladas millones de toneladas de actividad minera
ya abandonada. Algunos sondeos en dicha escombrera, estratégicamente
realizados, pondrán de manifiesto su ley media. Con una inversión
relativamente baja en tubería plástica, aspersores y bombas, así como algunas
canalizaciones y la construcción de balsas de recolección de los licores ricos,
se puede conseguir una extracción de cobre contenido en esas enormes masas
que tardaran meses e incluso años en ser agotadas.
Cuando se decide una actividad minera a cielo abierto para lixiviar menas
pobres, se puede pensar en lo que se denomina lixiviación en montones. Una
preparación del suelo, con un apisonado del suelo, posteriormente
impermeabilizado y, en algunos casos, utilizando un recubrimiento con plásticos
termosoldados, puede permitir preparar múltiples montones para lixiviar en
estadios progresivos, hasta su agotamiento. La extracción minera deberá
disponer, así mismo de una planta de tratamiento de mineral para reducirlo al
tamaño adecuado (aquel que permítala máxima permeabilidad), y de grandes
maquinas movilizadoras del producto que permitan el acarreo y construcción de
los montones, así como la evacuación del residuo una vez agotada la mena.
La lixiviación en cajas o en cajones, construidos normalmente de hormigón y
recubiertos de un impermeabilizante, se puede realizar para algunas
mineralizaciones más ricas, que, preparadas convenientemente por extracción
trituración y molienda, se sitúan en dichos cajones para ser sometidas a
lixiviación. Estos sistemas tratan centenares de toneladas y en general su
lixiviación y agotamiento son más rápidos.
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Lixiviación De Cobre
En menos casos y tratándose de mineral rico, una vez molido este y, a veces,
tostado previamente, se puede cargar en reactores, normalmente de gran
volumen, en los que atacan por vía acida, a presión atmosférica o alta presión,
mediante agitación forzada, se extrae el cobre metálico a una disolución rica.
Todos estos procedimientos llevan a la obtención de disoluciones de cobre, las
obtenidas de lixiviación in situs y en montones de baja concentración y la de
cajones y reactores de concentraciones elevadas, que se tratan posteriormente
para recuperar el cobre metálico
Las disoluciones ricas de lixiviación se filtran y, a veces, se purifican eliminando
elementos disueltos contaminantes; después se les retira el cobre por
cementación, electrolisis o precipitación de compuestos. El cobre cementado se
funde y se afina al fuego y electrolíticamente. El electrodeposito se vende o se
funde en lingotes, pues tiene un mercado propio (99.9% de cobre). También se
afina electrolíticamente para vender una cantidad para la conducción eléctrica.
(José Sancho Martínez)
Agentes Lixiviantes En Las Menas De Cobre
En la práctica, se utilizan solo algunos agentes lixiviantes; entre ellos se debe
mencionar:
a) Acido sulfúrico diluido, utilizable para menas oxidadas de cobre tales como
óxidos, carbonatos, sulfatos básicos y silicatos.
b) Disoluciones de sales de hierro (III), preparadas o formadas in situ, en la propia
lixiviación, en presencia de oxigeno, como el sulfato de hierro III. Estas
disoluciones como los cloruros, son oxidantes y atacan bien a los sulfuros
minerales de cobre. En la lixiviación a presión de menas sulfuradas, el oxigeno
sirve para oxidar dicho sulfuro a sulfato o azufre elemental.
c) Disoluciones clorhídricas con un oxidante, o cloraciones que atacan con
facilidad los sulfuros de cobre a disolución.
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Lixiviación De Cobre
d) Disoluciones amoniacales de sales de amoniaco, como el carbonato de amonio,
para menas oxidadas, así como cobre nativo si las gangas son carbonatos.
.
Un proceso muy interesante biohidrometalúrgico es el de lixiviación bacteriana
(BIOLIXIVIACION) utilizada para menas de cobre de baja ley y desechos
industriales.
(José Sancho Martínez)
BIOLIXIVIACION
La biolixiviación de minerales, concentrados y relaves sulfurados que contienen
Au y Cu encapsulados es un concepto relativamente nuevo en comparación a
los procesos de tostación, oxidación a presión y/o oxidación química, y
rápidamente fue establecido como un pre-tratamiento alternativo de oxidación
viable.
La técnica de oxidación bacteriana empleada para el tratamiento de minerales
sulfurados auríferos se fundamenta en la acción efectiva de la bacteria
Thiobacillus Ferrooxidans para oxidar especies reducidas de azufre a sulfato, y
para oxidar el ión ferroso a ión férrico. El Thiobacillus Ferrooxidans es eficaz en
ambiente ácido, aeróbico, móvil y quimioautotráfico y se presenta en forma de
bastoncitos de 1-2 ìn de largo por 0.5-1.0 ìn de ancho, gran negativas.
Presentan punto isoeléctrico entorno de 4.0 - 5.0 y se desenvuelven en el
intervalo de temperatura de 28 - 35 ° C. La fuente de energía fundamental para
el Thiobacillus Ferrooxidans es el ión Fe+2, pudiendo ser utilizados también el
azufre y sus formas reducidas. Usa nutrientes básicos para su metabolismo a
base de N, P, K, y Mg, Ca, como elementos de trazo.
La biolixiviación de sulfuros como proceso biohidrometalúrgico involucra un
conjunto de reacciones químicas, metabólicas, enzimáticas y no enzimáticas,
en el cuál el mineral insoluble es oxidado y otros metales de interés son
liberados en solución.
(La Web)
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Lixiviación De Cobre
CAPITULO III
ALTERNATIVA DE LIXIVIACIÓN DE MINERAL DE COBRE CON ACIDO
NITRICO
Una alternativa de lixiviación de minerales cupríferos es mediante el ácido
nítrico y posterior recuperación por electrodeposición directa del cobre fino.
El proceso de lixiviación con ácido nítrico para procesar minerales de cobre, se
desarrollo a fin de sustituir el ácido sulfúrico por ser un insumo químico
fiscalizado (iqf) en el Perú, Bolivia y Colombia.
La ventaja principal es que se trabaja a condiciones normales con diversos
materiales de cobre, ya que el ácido nítrico es un agente corrosivo que
reacciona instantáneamente y disuelve el cobre del mineral. Así mismo se
recicla la solución lixiviante una vez que se ha extraído el cobre por
electrodeposición directa al medio lixiviado.
El ácido nítrico posee las siguientes propiedades químicas que favorece el
proceso de lixiviación:
En la siguiente reacción vemos que es un ácido monoprótico:
El ácido nítrico es un oxidante fuerte, si se trabaja con el ácido concentrado, ya
que genera el dióxido de nitrógeno, gas altamente tóxico y volátil:
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Lixiviación De Cobre
El ácido nítrico concentrado reacciona con el cobre:
Cuando se trabaja con el ácido nítrico diluido se forma el óxido nítrico, el cual se
regenera y es encargado de la lixiviación del mineral cuprífero:
Si el mineral es sulfurado, reacciona el ácido nítrico con el azufre de la siguiente
manera:
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El proceso de lixiviación con ácido nítrico es preferible realizarlo en solución
diluida para recuperar el cobre, el mecanismo de reacción es el siguiente:
La solución lixiviada procesada por electrolisis para recuperar el cobre fino,
genera el óxido nítrico el cual es regenerado para formar el ácido nítrico para
proceder a lixiviar mineral fresco:
(La Web)
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V-ANALISIS DE RESULTADOS
La obtención actual de cobre primario en el mundo proviene sobre todo de las
menas de sulfuros de baja ley, es por eso que he tomado el tema de lixiviación
pues este es un proceso de la hidrometalurgia, la mayor parte de hidrometalurgia
del cobre se centra en lo que se entiende como una hidrometalurgia de sulfuros
pobres.
la lixiviación tiene varios procedimientos los cuales se emplean de acuerdo al
terreno o lugar donde se encuentre el mineral, en este tipo de obtención se
emplean muchos reactivos importantes como Acido sulfúrico diluido, utilizable para
menas oxidadas de cobre tales como óxidos, carbonatos, sulfatos básicos y
silicatos. Disoluciones de sales de hierro (III), disoluciones clorhídricas con un
oxidante, o cloraciones que atacan con facilidad los sulfuros de cobre a disolución.
Disoluciones amoniacales de sales de amoniaco, como el carbonato de amonio,
para menas oxidadas, así como cobre nativo si las gangas son carbonatos.
La desventaja de este método es debido a que el uso del acido sulfúrico es muy
restringido por eso es que se está tomando como alternativa a la lixiviación por
medio del acido nítrico, este reactivo al igual que el acido sulfúrico resulta muy
eficiente pues se trabaja a condiciones normales con diversos materiales de
cobre, ya que el ácido nítrico es un agente corrosivo que reacciona
instantáneamente y disuelve el cobre del mineral. Así mismo se recicla la solución
lixiviante una vez que se ha extraído el cobre por electrodeposición directa al
medio lixiviado.
Los procesos utilizados en la lixiviación traen consigo la obtención del cobre
generalmente de terrenos abandonados que tardaran meses e incluso años en ser
agotados.
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VI.-CONCLUSIONES
El cobre es un metal muy antiguo su presencia puede pasar desapercibida,
pero está allí, presente mostrándonos sus grandes utilidades y propiedades
como la conductividad eléctrica 60%, resistencia a la corrosión 21%,
transmisión de calor 11%, propiedades mecánicas (fácil fabricación, dúctil,
maleable, elástico, no magnético, no produce chispas) 79% y estética 1%.
Este metal debido a que es un material resistente, durable, reciclable
garantizan su vigencia como una materia prima esencial para la
construcción de la civilización iniciada hace miles de años.
Existen diversos métodos utilizados en la extracción de minerales como por
ejemplo la hidrometalurgia que es en la que me he centrado más. esta
abarca una amplia variedad de procesos como la lixiviación de menas o
sulfuros tostados que es el proceso de separación del metal por ataque y
disolución del mismo a partir de la mena tratada físicamente. ) los
procedimiento utilizados en la lixiviación son la in situ aplicada a masas
minerales de baja ley , lixiviación en escombreras o montones para material
apilado, lixiviación por percolación en cajones para material de tamaño fino,
lixiviación en reactor agitado, con o sin presión o temperatura, para material
fino. Dichos procesos traen consigo la obtención de cobre para su posterior
tratamiento y comercialización.
La alternativa de lixiviación de minerales cupríferos debido a que uno de
los reactivos utilizados en la lixiviación (acido sulfúrico) es un insumo
químico fiscalizado (iqf) tanto en el Perú gcomo en el exterior, se opto por
el ácido nítrico y su posterior recuperación por electrodeposición directa del
cobre fino.
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VII- BIBLIOGRAFIA
http://www.monografias.com/trabajos59/lixiviacion-minerales-cobre/
lixiviacion-minerales-cobre2.shtml
http://www.monografias.com/trabajos7/liva/liva.shtml
http://www.escolares.net/descripcion.php?ide=967
José Sancho, Luis Felipe Verdeja y Antonio Ballester- Metalurgia Extractiva
Volumen II-Editorial Síntesis
Terkel Rosenqvist (1987),Fundamentos De Metalurgia Extractiva, editorial
limusa
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Lixiviación De Cobre
VIII-ANEXOS
Lixiviación con acido nítrico
Cobre fino obtenido por electrodeposición directa de PLS lixiviado con ácido nítrico diluido
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