Trabajo N2:

Lixiviacin en Autoclaves

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Introduccin

En los ltimos 15 aos las condiciones de extraccin se han perfeccionado y hay mineras que son lderes mundiales en el uso de tecnologa de autoclaves, la que se ha venido utilizando desde entonces, cuyo desempeo ambiental ha sido bien documentado y reconocido.

La idea es hacer una minera con impacto mnimo para el medio ambiente y que la tierra pueda ser recuperada despus que cesen las operaciones de extraccin, todo aquello nos lleva a pensar en una minera ms responsable y sustentable en el tiempo, la proteccin y conservacin del entorno es uno de los principales objetivos de trabajo.

Por ello, los autoclaves, son considerados aptos para medio de lixiviacin de sulfuros en los cuales no se tiene contaminacin de gases al exterior de este, excepto vapor, y se realiza la refinacin de metales que tiene impurezas y as podremos ver como un proceso tan amigable con el medioambiente puede ser tan efectivo en la separacin, como lo es este mtodo de separacin de pulpas.

Autoclaves

Cmo funcionan:

El material de molienda (roca molida) contiene un alto nivel de sulfuro. Para separar los metales, entre ellos el oro, es necesario cocerlos dentro de las autoclaves que permiten capturar los gases y eliminar los residuos txicos.

En estas enormes ollas de presin, el sulfuro se somete a altas temperaturas y baos a presin en oxgeno puro, convirtindolo en xido de metal. El resultado es un proceso ambientalmente amigable para la separacin de la partcula de inters.

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La lixiviacin por presin es una alternativa hidro-metalrgica bien establecida para oro, nquel, PGE y minerales metales bsicos. Desde 1985, se han desarrollando diagramas de flujo yoperando plantas piloto integradas en respaldo de estudios de factibilidad bancables que incluyen lixiviacin por presin. Numerosas plantas operativas han sido construidas.

Lixiviacin de los sulfuros en digestin a presin (Autoclave)

La lixiviacin de sulfuros en autoclave se realiza a temperatura y presin elevadas para lograr la oxidacin y solubilizacin del azufre, y su separacin. Por esta tcnica, el producto de autoclave es una solucin cida en la que los metales del mineral son solubles. En tanto un lodo atrapa las especies inertes como arcillas y partculas de metales preciosos. Posteriormente, se efecta la neutralizacin para enseguida efectuar la cianuracin.

En el proceso de lixiviacin a presin y temperaturas controladas de especies sulfuradas, donde intervienen el aire u oxgeno y la presencia de carbonato de sodio, normalmente se oxidan los sulfuros para dar cido sulfrico. Adems, durante dichas lixiviaciones se forman hidrxido de hierro y sulfato de sodio, como puede observarse en las siguientes ecuaciones:

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De acuerdo con la literatura, la generacin de cido sulfrico a partir de la pirita parece proceder en tres etapas principales:

1. Oxidacin del hierro y el azufre del mineral para producir cido sulfrico ms sulfato ferroso soluble.[pic]2. Conversin del sulfato ferroso y formacin del sulfato frrico. Etapa de control del proceso.[pic]3. Finalmente, la hidrlisis del hierro frrico, la que procede a valores de pH menores que 1.0 y a temperaturas superiores a 150 C.[pic]Es de considerar que a valores de pH mayores que 1.0, el sulfato frrico se hidroliza para formar cido sulfrico y una sal bsica insoluble.[pic]Siendo muy escasa la concentracin del in frrico en solucin. En un pH de 1.0 la concentracinde equilibrio del in frrico se incrementa, rpidamente cuando se incrementa la acidez libre.

En la lixiviacin de menas aurferas, el contenido de hierro en la solucin se controla del mismo modo que para el cido. Lo favorable de esto es que durante la lixiviacin a presin, el oro no es atacado y permanece en el residuo y es la solucin la que se desecha. Un incremento en la acidez y una alta concentracin de hierro resultante en la solucin de descarte, constituyen una ventaja. Sin embargo, stas deben ser controladas de modo tal que despus de la lixiviacin a presin no quede nada de pirita sin oxidar, ya que esto puede resultar en una baja extraccin de oro despus de la cianuracin.

La efectividad de la digestin cida a presin, sobre otros procesos de digestin a presin, puede determinarse cuando:1. En el proceso se requiere solamente aire u oxgeno como reactivo y por lo tanto resulta ms econmico que otros procesos de digestin a presin.2. El perodo de oxidacin es usualmente ms corto que con los otros procesos de digestin a presin.

Lixiviacin de los sulfuros de cobre:

Estos se lixivian en gran variedad de formas, por lixiviacin en el sitio, en pilas y por percolacin en tanques a presin atmosfrica, y tambin en autoclaves agitados a altas y bajas presiones. En la lixiviacin atmosfrica, se oxidan los sulfuros a sulfatos solubles y a xidos, los cuales se disuelven fcilmente en las soluciones lixiviantes acuosas de cido sulfrico y sulfato frrico, o bien pueden lixiviarse como sulfuros con cloruro frrico. En los autoclaves de alta presin se tiene una solucin acuosa concentrado de amoniaco que disuelve al cobre. Debido a que el cobre es uno de los pocos metales que forman iones complejos cuproamoniacales, puede de esta manerarecuperarse selectivamente. La lixiviacin a baja presin se efecta a presin casi atmosfrica en un sistema de oxigeno-amoniaco-sulfato de amonio y es el ms reciente de los procesos de lixiviacin.

Lixiviacin en autoclave de Calcopirita.

La recuperacin de cobre desde calcopirita por medio de lixiviacin es compleja, principalmente porque la disolucin tiene una cintica muy lenta en la mayora de los medios de lixiviacin, y porque se produce una solucin de cobre altamente contaminada con hierro. En contraste, la lixiviacin de calcopirita sulfurizada para producir cobre es un proceso muy atractivo debido a que la disolucin tiene una cintica rpida y es un proceso muy selectivo en medio cloruro.El mineral sulfurado de cobre ms comn en los concentrados chilenos es la calcopirita y tambin el mineral ms difcil de lixiviar. An en medios fuertemente oxidantes la cintica de disolucin de calcopirita es mucho ms lenta que la de otros sulfuros de cobre y adems no extrae el cobre selectivamente sobre el hierro. La precipitacin y descarte del hierro desde las soluciones de lixiviacin de calcopirita es un problema grave ya que los precipitados tienen un alto potencial contaminante y requieren de sistemas de confinamiento especiales y caros para prevenir la contaminacin ambiental.En estudios recientes los autores determinaron que mediante la reaccin de calcopirita con azufre elemental (reaccin de sulfurizacin) a temperaturas moderadas era posible transformarla en especies ms fciles de lixiviar. Esos estudios tambin mostraron que si la sulfurizacin de calcopirita se realiza en el rango de temperaturas 325 - 400 C la calcopirita se transforma segn la siguiente reaccin global:CuFeS2 + S = CuS + FeS2 (1)

Formndose las fases covelina y pirita;mientras que sobre 400 C, la reaccin global fue:5CuFeS2 + 4S = Cu5FeS6 + 4FeS2 (2)

Formndose las fases idaita y pirita. La reaccin (1) es la reaccin ms deseada puesto que la calcopirita se transforma en sulfuros separados de cobre y de hierro.

Lixiviacin de los sulfuros de nquel:

Estos se lixivian en dos formas bastante diferentes, como concentrados de flotacin en solucin amoniacal realizada en autoclaves a temperatura y presin altas, y como mata de convertidor finamente molido y despus lixiviado con una solucin de cido sulfrico en tanques agitados a la presin atmosfrica y a la temperatura ambiente. En ambos casos se lleva el nquel a la solucin, junto con el cobre y el cobalto presentes, y stos se separan luego selectivamente.

VISIN GENERAL DE APLICACIONES AUTO-CLAVE

Oxidacin cida y alcalina de concentrados y minerales de oro refractario Lixiviacin de concentrado de cobre, zinc, nquel y/o cobalto Lixiviacin de concentrado de nquel Precipitacin de sulfuro de Ni, Co Lixiviacin de mineral de uranio Purificacin de concentrado de grafito Lixiviacin (custica) de mineral de arsnico Lixiviacin de concentrado de molibdenita Precipitacin de escoradita Lixiviacin de laterita cobalto, nquel Estabilizacin de jarosita Precipitacin de hematita Lixiviacin custica Lixiviacin Polimetlica PGM (PLATSOLTM)PARMETROS OPERACIONALES, AUTO-CLAVES DE ESCALA PILOTO DE SGS SERVICIOS MINERALES|[pic] |[pic] |[pic] || |SGS en Australia |SGS en Canad||Comisionado |2001 |1992 ||Diseo |Submarino 5-etapas, titanio |Submarino 6-etapas, titanio ||Volumen de Trabajo |65-75 L |25-35 L ||Temperatura Mxima |290oC |255-270C ||Presin Mxima |9 MPa |5 MPa ||Tasa de alimentacin |20-50 kg/h |6-12 kg/hr ||Pre-calentamiento |Intercambio de calor por vapor |Intercambio de calor elctrico ||Bajada |Descarga continua de lechada de pote |Descarga intermitente de lechada de pote || |nico, a 100C con control. |nico, a 100C. ||Alimentacin de muestra y parmetros de |S, cada compartimiento |S, cada compartimento ||medicin durante lixiviacin | | ||Control de Proceso |Sistema de control distribuido, Interfase |Sistema de control distribuido Bailey || |operador Windows | ||Manejo y Exportacin de Datos |Accesso Excel |Excel y Access ||Hojas de flujo respaldadas |HiPAL* |POX, HPAL ||Especialmente adecuado para |Generar productos para evaluacin de |Proyectos con minerales marginales o si el || |mercado |costo de envo es un factor |

* Auto-claves adecuadas para POX tambin disponibles en SGS en Australia[pic] [pic]

[pic]Conclusin

Como hemos observado anteriormente, el tratamiento hidrometalurgico de concentrados de cobres por lixiviacin est presentando grandes avances en un campo que antes estaba dominado por la fundicin y la refinacin. En 1990 se vio un fuerte resurgimiento en el inters en la lixiviacin cida de presin primaria de hierro-sulfuro de cobre, como la calcopirita. Esto puede atribuirse, en parte, a la exitosa implementacin de la tecnologa de autoclave de oro zinc y refractarios. Este gran avance responde a una gran necesidad como tambin a una oportunidad nica, por lo que se puede prever que las aplicaciones en el rea de la hidrometalurgia para el tratamiento de los concentrados de cobre continuarn en el futuro.Esto es de vital importancia ya que presente en los concentrados de cobre chilenos el mineral sulfurado ms comn es la Calcopirita, que a su vez es tambin el mineral ms difcil de lixiviar. El hecho de que en estudios recientes se determinara que mediante la reaccin de calcopirita con azufre elemental (reaccin de sulfurizacin) se pudiera transformar en especies ms fciles de lixiviar a T moderadas hace de esto un proceso muy atractivo.