Lixiviación Básica Del Cobre y Zinc

8/15/2019 Lixiviación Básica Del Cobre y Zinc

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Universidad Nacional de

Moquegua

Benefcio de MineralesIng. Flavio Zapana Ríos

[LIXIVIACIÓN

BÁSICA DECOBRE]Alumno:

Vargas u!re"# Brian arni


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$I%IVIA&I'N B()I&A*+ &,BR+

ContenidoIN-R,*U&&I'N.........................................................................................

/0u1 es la $i2iviaci3n4...........................................................................

/5 la $i2iviaci3n B!sica4........................................................................

$i2iviaci3n B!sica del &o6re 7 Zinc...........................................................8

9 In;roducci3n.....................................................................................8

6 -ermodin!mica de la $i2iviaci3n....................................................?c &in1;ica.......................................................................................9@

d Recuperaci3n del me;al de la soluci3n de li2iviaci3n# $)...........9<

*esarrollo +2perimen;al.................................................................98

a Mineralogía..................................................................................98

6 &omposici3n 0uímica..................................................................9=

c *is;ri6uci3n ranulom1;rica........................................................9=

d rocesamien;o Mineral &ompleCo de &o6re.................................9>

e rocesamien;o Mineral ,2idado de Zinc.....................................


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INTRODUCCIÓN

¿Qué es ! Li"i#i!$i%n&$a i"i#i!$i%n# o e2;racci3n s3lidoGlíquido# es un proceso en el queun disolvente líquido pasa a ;rav1s de un s3lido pulveri"ado para que seprodu"ca la disoluci3n de uno o m!s de los componen;es solu6les dels3lido.

+n la me;alurgia es un m1;odo para ;ra6aCar los mineralesprincipalmen;e o2idados. *esde un ;iempo a es;a par;e se reali"a lali2iviaci3n de minerales sulEurados de co6re median;e procesos de

li2iviaci3n 6ac;eriana.

+n el caso de la li2iviaci3n de los minerales de oro H32idos el diseo delos pads son de acuerdo a la morEología de la "ona# de acuerdo a es;oes;aremos iniciando los de;alles para la selecci3n del ;ipo de ad# 7a seapad reu;ili"a6le# e2pandi6le o el caso de li2iviaci3n ;ipo valle Hcaso deierina.

$a li2iviaci3n es una ;1cnica ampliamen;e u;ili"ada en me;alurgiae2;rac;iva que convier;e los me;ales en sales solu6les en medios

acuosos. +n comparaci3n con las operaciones pirome;alJrgicas# lali2iviaci3n es m!s E!cil de reali"ar 7 mucKo menos daina# 7a que no seproduce con;aminaci3n gaseosa. )us principales inconvenien;es son sual;a acide" de ;ra6aCo 7 en algunos casos sus eLuen;es residuales;32icos# 7 ;am6i1n su menor efciencia causada por las 6aCas;empera;uras de la operaci3n# que aEec;an dram!;icamen;e las ;asas dereacci3n química.

¿' ! Li"i#i!$i%n B(si$!&+l proceso de li2iviaci3n 6!sica se diEerencia esencialmen;e en el medioen que se reali"a H6!sico# 7a que los reac;ivos que serían u;ili"ados 7ano serían compues;os !cidos sino por el con;rario compues;os 6!sicos.

or eCemplo si en una li2iviaci3n !cido u;ili"amos el !cido sulEJrico# parauna li2iviaci3n 6!sica u;ili"amos el Kipoclori;o amoniaco.

UNAM &IM V &I&$,: Benefcio de Minerales !gina


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)Not!* A+,os +étodos -ueden se. utii/!dos -!.! su0u.os 1 %"idos de $o,.e2! i"i#i!$i%n 3,(si$! o ($id!4 es un -.o$eso +u$5o +(s sen$io 1 +enos$ont!+in!nte 6ue os +étodos -i.o+et!7.8i$os -o. ! .!/%n de 6ue nodes-.ende 8!ses $ont!+in!ntes9 :e.o se de,e +onito.e!. ! to"i$id!d de os.esiduos ;6uidos9 En ! -.esente +ono8.!0;! de in#esti8!$i%n -ode+os$ono$e. +u$5o +(s de +étodo de i"i#i!$i%n ,(si$! 35i-o$o.ito < !+onio49

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minerales ;am6i1n se pueden ;ra;ar median;e la li2iviacion !cida. )inem6argo# con la disoluci3n del "inc se disuelven mucKos o;ros me;ales;ales como Fe# &a# Mg# adem!s de )i, del medio li2ivian;e las impure"as ;ales como Fe


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t!+!Fos de 8.!no Gnos2 est(n ;nti+!+ente i8!dos ! su0u.osse$und!.ios 3$!$osit!4 1 5!1 -.esen$i! de $o,.e n!ti#o2 o 6ue5!$e 6ue se! di0;$i su .e$u-e.!$i%n -o. i"i#i!$ion ($id! o -o.

Hot!$i%n9

Con e -.esente estudio2 se -.o-one un nue#o -.o$eso det.!t!+iento -!.! os +ine.!es $o+-eos de $o,.e 1 -!.! os+ine.!es o"id!dos de /in$2 e+-e!ndo e !+oni!$o $o+o!8ente i"i#i!nte -.in$i-! 1 ! 5i-o$o.ito 3$o.o !$uoso4 $o+oo"id!nte en $ondi$iones de -.esi%n 1 te+-e.!tu.! !+,iente9 $ali2iviaci3n en medio 6!sico presen;a ven;aCas signifca;ivas con respec;oa la li2iviaci3n en medio !cido. Adem!s el Kipoclori;o como agen;eo2idan;e es m!s solu6le 7 mucKo m!s eEec;ivo que el o2ígeno en medios

acuosos.

Una #ent!! i+-o.t!nte de ! i"i#i!$i%n en +edio ,(si$oempleando el li2ivian;e compleCo cloroamoniaco es la $!-!$id!d de-ode. .e$u-e.!. e +et! disueto -o. ee$t.ode-osi$i%n di.e$t!o -o. -.e$i-it!$i%n $on $o+-uestos de !/u0.e.

4 und!+ento Te%.i$o$a disoluci3n de los minerales o2idados de co6re en medioKipoclori;oamoniacal se reali"a segJn las reacciones siguien;es:

J!!6uit!* &u


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S+it5sonit!* Zn&, W < NOHac W < NO8W S ZnHNO8W


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+l ion Kipoclori;o# ,&lG # es un agen;e o2idan;e Euer;e que sirvecomo generador de iones OW# los que permi;en li6erar al ca;i3nme;!lico MeW


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,4 Te.+odin(+i$! de ! Li"i#i!$i%n

i) $is!ema %" & p' para '3 & 'O

+l acompleCan;e principal es el amoniaco# NOHac# un reac;ivode moderada alcalinidad que se degrada a ni;ri;os 7 ni;ra;osHcompues;os que Eorman par;e de los Eer;ili"an;es. +n eldiagrama +KGpO del sis;ema NOGO


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&laramen;e se puede apreciar en es;e diagrama que el clorogaseoso &l


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*el e2amen del diagrama se puede concluir:

+l "inc es solu6le cuando el rango de pO se Kalla en;reD.T@ 99.9@.+l amoniaco disuelve ;an;o a los 32idos como al "incme;!lico.$a disoluci3n de los 32idos se eEec;Ja en condiciones noo2idan;es# es;o de6ido al car!c;er elec;ronega;ivo del"inc H+[Zn S G @.?># por es;a misma ra"3n# el "incme;!lico es disuel;o por el amoniaco.

$4 Cinéti$!ara descri6ir la velocidad de disoluci3n se aplica el modelo denJcleo sin reaccionar.

i) Lixiiación del Co7re$os resul;ados de varios ;ra6aCos e2perimen;ales (Ekmekyapar,2003, Bingol, 2005 y Liu, 20102012# mues;ran que la velocidadde disoluci3n del co6re aumen;a:

Al incremen;ar las concen;raciones de NOHac 7 de NO8W

. Al disminuir el ;amao de la par;ícula. Al disminuir la relaci3n s3lidolíquido.

+l proceso de li2iviaci3n es con;rolado por la diEusi3n a ;rav1sde la capa residual solida del nJcleo sin reaccionar.



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$a cin1;ica de la li2iviacion se puede represen;ar por laecuaci3n (Liu, 2012#:

> < ?3> < "4?

3> "4 t*onde:

" S Eracci3n de la par;ícula sin reaccionar

S cons;an;e aparen;e de velocidad

t ;iempo de reacci3n

$os 32idos de co6re li6res son E!ciles de li2iviar# sin em6argolos silica;os de co6re son m!s diEíciles.

Así la disoluci3n de la crisocola se reali"a en dos e;apasQ en laprimera:

&u)i,.O


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velocidad es adecuado para e2plicar la relaci3n en;re el ;iempode reacci3n 7 la Eracci3n de "inc li2iviado.

$a cin1;ica del modelo mi2;o se puede escri6ir en la Eorma($haohua *u, 2005#:

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$a purifcaci3n se reali"a median;e un proceso de cemen;aci3ncon uso de granalla de "inc. $o m!s resal;an;e es que no sein;roducen nuevas impure"as en el $).

$a reacci3n química de la cemen;aci3n so6re la granalla de "inces:

&dHNO8W


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MeHNO8W4

,6;eni1ndose como produc;o me;al ca;3dico de al;a le7.

iii)Precipi!ación del me!al de in!ers desde el PL$$a precipi;aci3n química se eEec;Ja segJn:

MeHNO8W se presen;a

una Eo;ograEía del an!lisis mineral3gico del mineral en la cualse mues;ra el me"clado en;re 32idos de co6re con sulEurossecundarios 7 co6re na;ivo. Asimismo se presen;a la presenciade la ganga de car6ona;os. )e reali"3 un an!lisis del mineral 7se de;ermin3 que el con;enido de co6re na;ivo es de @.D@ ^.

)I+89* oto8.!0;! SEJ9 :!.t;$u! 8.!nde de 8!n8!s 3s4 $onin$usiones de $o,.e n!ti#o 3+!.$os 8.ises42 $!#id!desi"i#i!d!s 3"42 1 nidos de $!.,on!tos de $o,.e 3C42 in$usiones-e6ueF!s de su0u.os se$und!.ios de $o,.e 3+!.$os !/ues49:!.t;$u! +i"t!* +!8netit!8!n8! 3+!.$o #e.de49

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ii) Mineral Oxidado de 6inc+l mineral de "inc empleado las prue6as de li2iviacion es;!cons;i;uido en su ma7or par;e de Kemimorf;a 7 smi;Ksoni;a#presen;ando una ganga con al;o con;enido de car6ona;os.

$a composici3n mineral3gica del mineral o2idado de "inco6;enida por diEracci3n de ra7os % se presen;a en la -a6la 9siguien;e.


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,4 Co+-osi$i%n Qu;+i$!$a composici3n química del mineral de co6re se presen;a en la -a6la


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+l amoniaco se gener3 par;ir del sulEa;o de amonio# regulando elpO del medio con Na,O. +l li2ivian;e es;uvo compues;o poriones amonio NO8WP 7 amoniaco NOHacP.

)e ;omaron mues;ras cada 8= 7 >@ min 7 se anali"3 loscon;enidos de co6re# amoniaco e Kipoclori;o en el $). &on cadamues;ra se midi3 el pO del medio li2ivian;e. +l ;iempo ;o;al deli2iviacion Eue 8 Koras.

$a Img. ? mues;ra el equipo empleado para la prue6a deli2iviaci3nQ ;am6i1n se mues;ra el $) o6;enido.

*Img.B: I8>uierda: e>uipo de agi!ación para la lixiiacion del mineral comple;o de co7re4 capacidad / 1+ L4 elocidad / ++re#min. erec"a: PL$ con!eniendo el co7re disuel!o en Dorma

de comple;o

$a -a6la > mues;ra las carac;erís;icas del $) con;eniendo elcompleCo amínico de co6re# &uHNO8W


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*Img.2: Cin!ica de la ex!racción de co7re a par!ir de mineral comple;o de co7re.

ii) Concen!ración Eraim!rica)e reali"3 una prue6a de concen;raci3n gravim1;rica con elrelave de li2iviaci3n para de;erminar la posi6ilidad de recuperarel co6re na;ivo.

$a recuperaci3n de co6re en la concen;raci3n gravim1;rico llegoal


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$a cin1;ica de la elec;rodeposici3n se mues;ra en la Img. T. +lcon;enido de co6re en el elec;roli;o luego de @ Koras deelec;rodeposici3n es 9.


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@ Koras. Asimismo se o6serva el co6re desprendido en Eormade l!mina.

*Img.11: I8>uierda: cA!odo de acero inoxida7le con co7redeposi!ado direc!amen!e a par!ir de PL$ cloro#amoniacal.erec"a: lamina de co7re desprendida del cA!odo de aceroinoxida7le

i) Hecuperación por Precipi!ación

$a precipi;aci3n ser reali"3 con una me"cla de precipi;an;es a6ase de a"uEre. $as condiciones de precipi;aci3n Eueron:

-iempo: 8@ min pO. D.?@ &uHNO8W


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-a6la ?. recipi;aci3n de &o6re *esde )oluci3n Amoniacal

$a Img.9< mues;ra dos Eo;ograEías del precipi;ado de co6reluego de la separaci3n solidoliquido 7 despu1s de secado. +l

resul;ado es un precipi;ado de color negro con >uierda: precipi!ado "umedo. erec"a: precipi!ado seco.

e4 :.o$es!+iento Jine.! O"id!do de =in$

i) Lixiiación*e6ido al car!c;er elec;ronega;ivo del "inc# la li2iviaci3n sereali"a en dos e;apas diEeren;es:

9. ,2idaci3n con Kipoclori;o a pO elevado. +n la primerae;apa li2iviaci3n con Kipoclori;o# 6aCo las condicionessiguien;es iniciales:G &oncen;raci3n ,&lGP: 9@.@@ g$G pO: [email protected] -iempo de li2iviaci3ne;apa: 9 KoraG Relaci3n solidoliquido: 9@9



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G NJmero de e;apas de li2iviaci3n: 9@ min 7 se anali"3 loscon;enidos de "inc# amoniaco e Kipoclori;o en el $). &on cadamues;ra se midi3 el pO del medio li2ivian;e.

ara la li2iviaci3n del mineral o2idado de "inc se u;ili"a de unrecipien;e cilíndrico de D $ de capacidad. $a agi;aci3n se reali"amedian;e un sis;ema de ;ransmisi3n por poleas accionado porun mo;or el1c;rico. $a velocidad de agi;aci3n es de 8=@revmin. +l ;iempo ;o;al de li2iviacion Eue 9 Koras.

$as carac;erís;icas de los $) o6;enidos en las dos li2iviacionescon Kipoclori;o 7 con amoniaco se presen;an en la -a6la D. $os$) de cada e;apa se envían a la secci3n de purifcaci3n.

-a6la D. $) de las *os +;apas de $i2iviaci3n

+n la Img. 9 se presen;a la cin1;ica de la li2iviaci3n delmineral o2idado de "inc. $a e2;racci3n ;o;al de "inc Eue DT.@ ^luego de 9 Koras de li2iviaci3n. +n el grafco se aprecia que enlas dos Jl;imas e;apas H< Koras cada una la e2;racci3ndisminu7e en la segunda Kora. +s;o pro6a6lemen;e se de6a ala Eormaci3n de compleCo del ;ipo ZnHNO8&l


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*Img.13: Cin!ica de la lixiiacion de mineral oxidado de 8incen medio cloro#amoniacal. %x!racción !o!al de 8inc 2F.+J.

ii) Puri9cación$a purifcaci3n de la soluci3n se reali"3 en un ;anque agi;adoadicionando granalla de "inc. $a granalla de "inc es len;amen;ea;acado por el amoniaco 7 amonio presen;es en el $) queen;ra al ;ra;amien;o de purifcaci3n. )i el ;iempo de purifcaci3n

no es largo la disoluci3n del "inc es insignifcan;e.

$as condiciones de la purifcaci3n Eueron:

G olvo de "inc adicionado:


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-a6la T. &oncen;raci3n de &admio

+l con;enido fnal de cadmio es acep;a6le para laelec;rodeposici3n direc;a del "inc.

iii)%lec!rodeposición irec!a

)e reali"3 una prue6a de elec;rodeposici3n con las condicionessiguien;es:

G Volumen de la soluci3n:


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$a Img.9= mues;ra el produc;o de la elec;rodeposici3n.I"quierda: el c!;odo de acero ino2ida6le con el "incelec;rodeposi;ado. *erecKa: lamina de "inc desprendida delc!;odo.

*Img.1: I8>uierda: cA!odo de acero inoxida7le mos!rando al 8inc elec!rodeposi!ado. erec"a. Lamina de 8inc desprendidadel cA!odo

i)Precipi!ación&omo una al;erna;iva a la elec;rodeposici3n se reali"aronprue6as de precipi;aci3n del "inc al es;ado de sulEuro.

$a Img.9> mues;ra el precipi;ado de "inc seco. +l precipi;ado)Zn se o6;iene en la primera e;apa. +n la segunda e;apa seo6;iene un precipi;ado de color amarillo# que indica la presenciade cadmio.



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*Img.1: o!ograD?as del precipi!ado seco de 8inc. I8>uierda: precipi!ado sulDuro de 8inc. erec"a: precipi!ado sulDuro decadmio K sulDuro de 8inc.

*uran;e la precipi;aci3n del "inc con;enido en el $)# serecupera un T@ ^ del elemen;o me;!lico. $a precipi;aci3n sereali"a en dos e;apas:

1. recipi;aci3n I: se recupera ma7ormen;e Zn Hapro2. D@^.

. recipi;aci3n II: se recupera Zn H 9@^ 7 casi ;odo el &d.

4 Resut!dos$a li2iviaci3n de minerales compleCos de co6re 7 de minerales o2idados

de "inc en un medio 6!sico empleando como agen;e o2idan;e al ionKipoclori;o# ,&lG Huna Eorma de cloro acuoso# 7 al amoniaco# NO Hac#como agen;e acompleCan;e son via6les como lo Kan demos;rado lasprue6as an;eriores. )in em6argo# cada elemen;o requiere una variaci3nde ;ra;amien;o. Asimismo# la composici3n mineral3gica ;iene una Euer;einLuencia en el esquema de ;ra;amien;o.

$a ven;aCa principal de es;e proceso de li2iviaci3n 6!sica con unli2ivian;e o2idan;eGacompleCan;e es su capacidad de adap;arse apequeas operaciones mineras así como a las grandes. +s;o de6ido a

consecuencia del pO del medio li2ivian;e que produce $) de una al;apure"a# lo que elimina la cos;osa e;apa )%# requiriendo en alguno casode una simple e;apa de eliminaci3n de impure"as median;e lacemen;aci3n con el mismo elemen;o disuel;o en el $)# no in;roduciendoelemen;os e2;raos en la soluci3n.

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!4 Jine.! Co+-eo de Co,.e$a Img. 9? mues;ra el esquema de ;ra;amien;o del mineralcompleCo de co6re. *e6ido a la presencia de co6re na;ivo con

;amao de par;ícula de 9=@ micrones se eEec;Ja unaconcen;raci3n gravim1;rica con un concen;rador cen;ríEugo. +l;ra;amien;o comprende:

G &onminuci3n: cKancado# molienda 7 clasifcaci3n.

G $i2iviacion: o2idaci3n 7 acompleCamien;o.

G recipi;aci3n+lec;rodeposici3n: precipi;ado de co6re o co6reca;3dico.

G &oncen;raci3n gravim1;rica: co6re na;ivo.

*Img.1B: %s>uema del procesamien!o del mineral comple;o deco7re.



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$os resul;ados de la elec;rodeposici3n direc;a se mues;ran en la -a6la 9@.

-a6la 9@. Resul;ados + *irec;a &u

ara una relaci3n s3lidolíquido: 9=# el elec;roli;o ago;ado querecircula a la li2iviaci3n con;iene amoniaco e Kipoclori;o disuel;osQpor lo ;an;o# el consumo de reac;ivos en el proceso $i2iviacionG+direc;a se presen;a en la -a6la 99.

-a6la 99. &onsumo Reac;ivos $i2iviaci3n + Mineral &ompleCo de&o6re

$os resul;ados de la precipi;aci3n se mues;ran en la -a6la 9


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-a6la 9. &onsumo Reac;ivos $i2iviacionrecipi;aci3n Mineral&ompleCo de &o6re

+l consumo de amoniaco en las dos opciones es similar. )in

em6argo# el consumo de Kipoclori;o es ma7or en la opci3nli2iviaci3nGprecipi;aci3nQ ;am6i1n en es;a opci3n el consumo deprecipi;an;e es signifca;ivo. $a opci3n li2iviaci3nGelec;rodeposici3n;iene menores consumos de reac;ivos# pero el cos;o deimplemen;aci3n de la plan;a de + es ma7or.

,4 Jine.! O"id!do de =in$$a Img. 9D mues;ra el esquema de ;ra;amien;o del mineralo2idado de "inc. +l ;ra;amien;o comprende:

G &onminuci3n: cKancado# molienda

G &lasifcaci3n.

G $i2iviaci3n I: o2idaci3n

G Hrecipi;aci3n I: precipi;ado de "inc

G urifcaci3n I: cemen;o de cadmio

G +lec;rodeposici3n I: "inc en polvo.

G $i2iviaci3n II: acompleCamien;oG Hrecipi;aci3n II: precipi;ado de "inc 7 de &admio.

G urifcaci3n II: cemen;o de cadmio

G +lec;rodeposici3n II: c!;odos de "inc



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*Img.12: %s>uema del procesamien!o del mineral oxidado de 8inc.

$os resul;ados de la elec;rodeposici3n direc;a se mues;ran en la -a6la 98 siguien;e:

-a6la 98. Resul;ados + *irec;a Zn

ara una relaci3n solidoliquido: 99@# el elec;roli;o ago;ado querecircula a la li2iviaci3n con;iene amoniaco e Kipoclori;o disuel;osQpor lo ;an;o# el consumo de reac;ivos en el proceso $i2iviaci3nG+direc;a se presen;a en la -a6la 9=.



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-a6la 9=. &onsumo Reac;ivos $i2iviaci3n + Mineral ,2idado deZinc

$os resul;ados de la precipi;aci3n se presen;an en la -a6la 9>.

-a6la 9>. Resul;ados recipi;aci3n Zinc

-eniendo una relaci3n solidoliquido: 99@# la soluci3n 6arren querecircula a la li2iviaci3n con;iene amoniaco disuel;oQ por lo ;an;o#el consumo de reac;ivos en el proceso $i2iviaci3nGrecipi;aci3n sepresen;a en la -a6la 9?.

-a6la 9?. &onsumo Reac;ivos $i2iviaci3nrecipi;aci3n Mineral,2idado de Zinc

Nuevamen;e la opci3n li2iviaci3nGprecipi;aci3n ;iene ma7orconsumo de reac;ivos# sin em6argo# el cos;o de ins;alaci3n de laplan;a es menor que la opci3n li2iviaci3nGelec;rodeposici3n.

K4 Con$usiones$as prue6as de li2iviaci3n en medio 6!sico reali"adas con mineralescompleCos de co6re H32idosGsulEuros secundariosGco6re na;ivo 7

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*Img.+: Locali8ación del depósi!o de @cc"a (Cu8co).

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4 Bi,io8.!0;! +. Mu"enda# I Rama;sa# F. N;uli# M Belaid and M. -sKa6i# _AN

INV+)-IA-I,N IN-, -O+ +FF+&- ,F -+M+RA-UR+ ,N -O+$+A&OIN ,F &,+RMA--+`# orld Academ7 oE )cience#engineering and -ecKnolog7 ?> H

Lixiviación Básica Del Cobre y Zinc

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