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LA HIDROMETALURGIA DEL COBRE
La hidrometalurgia es una disciplina de la metalurgia
extractiva, que se ocupa de los
métodos y la ciencia de la extracción de metales por medios
acuosos (Havlík, 2008). La
hidrometalurgia involucra varios aspectos, e incluye todas las
formas de extracción de
materiales de la corteza terrestre por medio de lixiviación y
recuperación del fluido. Se
ocupa principalmente de minerales, sales y otras soluciones de
ocurrencia natural, pero la
teoría y la práctica pueden extenderse a contaminantes
introducidos por la actividad
humana a los suelos o hasta los procesos geológicos secundarios
que dan lugar a
yacimientos. or tanto la hidrometalurgia es un campo
interdisciplinario que involucra a la
geología, química, hidrología, metalurgia extractiva, ingeniería
de minas, ingeniería de
procesos y economía (Bartlett, 1998)
!iagrama conceptual de los procesos hidrometal"rgicos del
co#re$%daptado de& '(her)aev, *++-
Los diagramas de flu/o modernos en la hidrometalurgia del co#re
comprenden tres etapasesenciales& lixiviación, extracción por
solventes y electro0o#tención. La integración de
estos procesos hidrometal"rgicos puede incluir operaciones
previas de procesamiento,
tales como la conminución, aglomeración, concentración por
flotación, etc.
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LA GEOLOGIA DE LO! "ACIMIE#TO! DE COBRE
!e acuerdo a la geología los principales yacimientos de co#re se
clasifican como
estratiformes, de sulfuros masivos y porfídicos. Los yacimientos
porfídicos son lo más
importantes, ya que constituyen la principal fuente de
extracción de co#re de#ido a su
gran volumen, la explotación puede resultar económicamente
atractiva aun en
concentraciones de co#re cercanas al +.12.
Sección de un yacimiento porfídico de co#re $%daptado de&
'3artlett, 445-
6n yacimiento porfídico de co#re, en su estado original de
formación corresponde a un
cuerpo intrusivo que contiene mineralización primaria finamente
diseminada de calcopirita
y de pirita, el cual es sometido a la acción de los niveles de
agua superficial cargada con
oxígeno por su cercanía al am#iente atmosférico, las sales que
en ella se disuelven y la
acción catalítica de las #acterias. 7n dichas condiciones se
produce una oxidación,
disolución y transporte del co#re, hierro y otros elementos de
importancia. 7ste transporte
de soluciones mineralizadas a través de la roca, da lugar a
reacciones de formación de
nuevas especies minerales 'sulfuros secundarios-, que pueden
llegar a acumularse en
cantidades económicamente importantes formando lo que se conoce
como una zona de
8enriquecimiento secundario9. 6na oxidación posterior de esta
zona de enriquecimiento,
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puede conducir a la formación de los llamados minerales
oxidados. 7n algunos casos la
erosión /uega un papel importante, y es posi#le que alguna de
dichas zonas no estén
presentes o que existan zonas de composición mixta (D$%&'
M&$v&l$v&', 200).
zonas de lixiviación natural y oxidación en un yacimiento
porfídico de co#re, donde la coloración ro/iza indicala presencia
de óxidos de hierro 'zona relativamente li#re de co#re de#ido a la
lixiviación natural-, y lacoloración azul indica la presencia de
minerales oxidados de co#re 'el co#re transportado de la zona
lixiviadaprecipita en esta zona-
LA MI#ERALOGIA
La mineralogía es pro#a#lemente el parámetro más importante que
afecta directamente
las condiciones de operación y la recuperación de co#re en la
lixiviación, puede cam#iar
significativamente de un área del yacimiento a otra. La
composición mineralógica de una
muestra en particular determinará la velocidad de disolución y
el consumo de ácido.
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*r&+'&ale- e-e'&e- %&+erale- .e '$/re
:inerales de la ganga en yacimientos porfídicos
EL CHA#CADO
7l chancado es una operación que consiste en la reducción de
tama;o de un mineral,
hasta la o#tención de un producto con la granulometría deseada.
La reducción de tama;o
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se aplica a materiales de distintos tama;os, que van desde unos
centímetros a un metro.
(ada etapa se su#divide, a su vez, en dos o tres su#0etapas
'chancado primario,
chancado secundario, etc.- esta#leciéndose circuitos completos,
cuyo o#/etivo se resume
en o#tener un producto de granulometría uniforme, con una
producción mínima de finos.
El '$+'et$ .e e$-&'&+ l&/era'&+ .e 3+
%&+eral, e+ la l&&v&a'&+ 4A.ata.$ .e5
(G$r/a+&, Be'ker, Ma&+6a,7ra+6&.&-, *eter-e+,
2011)
Las especies mineralógicas se encuentran siempre asociadas a la
ganga formando
mezclas que reci#en el nom#re de diseminaciones. 7l o#/etivo de
la conminución no sólo
es lograr una reducción del tama;o de las partículas, sino
tam#ién a la forma en la que los
valores metálicos son expuestos o li#erados de la matriz rocosa.
7stos conceptos son
muy importantes para el dise;o del circuito de chancado, ya que
indicaran el tama;o al
cual de#erá ser llevada la partícula rocosa.
!esde el punto de vista de la extracción hidrometalurgica de los
valores metálicos, los
granos minerales no necesariamente necesitan ser li#erados como
granos li#res< ya que
una exposición parcial de los granos minerales puede proveer la
superficie necesaria para
el ataque químico por la solución lixiviante.
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CLA!I7ICACI:#
Los altos costos de chancado se de#en a los consumos elevados de
energía necesaria
para la reducción de tama;o del mineral. ara que el chancado sea
eficiente, se de#e
evitar que las partículas de mineral sean reducidas de tama;o
más allá de lo necesario.
7sto se consigue por medio de una clasificación adecuada, que
consiste en separar las
partículas seg"n su tama;o, entregando un material grueso
denominado descarga 'que
retorna al chancado- y un material fino llamado re#alse 'que es
enviado al siguiente
proceso-.
AGLOMERACI:#
La aglomeración consiste en la cohesión de partículas de menor
granulometría en torno a
aquellas de mayores tama;os. =iene como principal o#/etivo
me/orar la permea#ilidad del
lecho, minimizando la presencia de zonas sin acceso a la
solución lixiviante. %quellos
minerales que no han sido aglomerados presentan una ausencia de
las fuerzas para
mantener las partículas en su lugar, por lo cual, los finos se
desplazan de#ido al arrastre
de la solución lixiviante, ocupando espacios entre las
partículas mayores y, de existir
arcillas, am#os factores cumplen un rol sellante, afectando
negativamente lapermea#ilidad del lecho.
D&;ere+'&a e+tre la er'$la/&l&.a. .e 3+
%ater&al +$ a
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chancado, con el fin de iniciar una serie de reacciones, cuyos
efectos favora#les para la
operación son el incremento de la solu#ilidad mineral, la
generación de fracturas que
me/oran la difusión de reactivos al interior de la partícula y
finalmente la acidificación del
mineral que previene la precipitación de sulfatos de hierro
durante la lixiviación. La
aglomeración y el curado se realizan en equipos llamados
tam#ores aglomeradores.
D&;ere+'&a e+tre el ;l3=$ e+ 3+ %&+eral a
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*r$'e-$- 3+&tar&$- a-$'&a.$- a l$-
r&+'&ale- %t$.$- .e l&&v&a'&+ 473e+te5
(D$%&' M&$v&l$v&', 200)
Los diferentes métodos disponi#les para e/ecutar la operación
del proceso de lixiviación
#uscan o#tener el máximo #eneficio económico con el mínimo de
costos y complicaciones
posi#les. 7l método seleccionado dependerá principalmente de un
#alance económico
que de#e tomar en cuenta los siguientes factores&
>alor económico del metal a recuperar, ley de ca#eza,
el tonela/e disponi#le, precio de
venta y las condiciones de calidad del producto impuestas por el
mercado.
• 7l porcenta/e de recuperación que se puede esperar con cada
método
• 7l costo de explotación minera, el método de arranque y
transporte del mineral a la
planta
• 7l costo de procesos previos de reducción de tama;o, chancado,
molienda,
clasificación y los eventuales pre0tratamientos de aglomeración
y?o curado, y
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• La facilidad de disolución relativa de las especies deseadas y
los costos de
reactivo.
Rela'&+ e+tre la le .e '$/re ;re+te al ta%a$ .e
artí'3la ara l$- .&;ere+te- %t$.$- .e l&&v&a'&+
473e+te5(Dave+$rt, !'le-&+
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de vuelta al circuito de lixiviación donde el ácido generado por
la extracción puede
ser utilizado.
• Etaa .e reetra''&+5 7n el proceso de re0extracción,
el co#re cargado en la
fase orgánica se pone en contacto con una solución cargada de
ácido,
denominada electrolito gastado o #arren 'con EB04+ g?L de C*SD1-
proveniente
del circuito de electro0o#tención, extrae el co#re de la fase
orgánica. La fase
orgánica reducida en su contenido de co#re o gastada y la fase
acuosa
enriquecida con co#re o electrolito de avance son separadas por
gravedad. La
fase orgánica gastada es devuelta al circuito de extracción y el
electrolito de
avance es enviado a las celdas de electro0o#tención.
•
!e.&%e+ta.$r .e 3+a la+ta .e etra''&+ $r -$lve+te-
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EF3&$ %e6'la.$r -e.&%e+ta.$r .el '&r'3&t$
.e etra''&+ $r -$lve+te-
ELECTROOBTE#CI:# (E)
7l proceso de electro0o#tención 7F 'electrowinning - consta
de cátodos metálicos y
ánodos inertes 'pero conductivos- inmersos en las soluciones
electrolíticas de avance
cargadas con (uA* y C*SD1 provenientes del circuito
S@. or medio de la aplicación de
corriente eléctrica directa a partir de una fuente externa 'como
un rectificador-, entre el
ánodo y el cátodo se produce un flu/o de electrones, que permite
la reducción de (u A* a
(u+, que es depositado en la superficie del cátodo.
7l material de los cátodos es usualmente acero inoxida#le. Los
ánodos son usualmente
de aleaciones de plomo. 7l proceso se lleva a ca#o en un periodo
de G a E días, el co#re
luego de ser separado de los cátodos, es lavado y almacenado
para su comercialización.
%lrededor de B millones de toneladas de co#re son
electrodepositadas al a;o en todo el
mundo 'H(SI, *+J-.
