Hidrometalurgia .. Terminado.docx

FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERIAS

HIDROMETALURGIA

CURSO: DISEÑO DE PLANTA

DOCENTE: Ing. John Bejarano Guevara

INTEGRANTES:

APELLIDOS Y NOMBRES

Total

YGLESIAS RAMIREZ JOSE TURNO: MAÑANA (JUEVES – 7:30) GRUPO: 2

CHICLAYO – PERÚ 2018

INDICE

Contenido INTRODUCCION ................................................................................................................ 4 LOS OBJETIVOS ESPECIFICOS: .......................................................................................... 5 1.

HIDROMETALURGIA ................................................................................................. 6 VENTAJAS DE LA HIDROMETALURGIA ........................................................................ 7 DESVENTAJAS DE LA HIDROMETALURGIA .................................................................. 7

2.

EXTRACCION DE METALES POR HIDROMETALURGIA:............................................ 8

3.

MATERIALES Y PRODUCTOS TIPICOS: ..................................................................... 8

4.

. PROCESOS DE LA HIDROMETALURGIA: ................................................................. 9 A) PREPARACION DEL MINERAL: ................................................................................. 9 a) TRITURACION: .................................................................................................... 11 b) MOLIENDA: ........................................................................................................ 11 c) CONCENTRACION: .............................................................................................. 11 B) LIXIVIACION: .......................................................................................................... 12 a.-LIXIVIACION IN SITU: ......................................................................................... 13 b.-LIXIVIACION EN BOTADEROS: ............................................................................... 14 c.-LIXIVIACION EN PILAS: ....................................................................................... 14 d.-LIXIVIACION EN BATEAS: ................................................................................... 15 e.-LIXIVIACION POR AGITACION: .......................................................................... 16 C) SEPARACION: ......................................................................................................... 16 D) TRATAMIENTO DE LA SOLUCION .......................................................................... 17 E) RECUPERACION DEL MINERAL .............................................................................. 17

5.

FUNDAMENTOS DE LA HIDROMETALURGIA:........................................................ 18

6.

OPERACIONES UNITARIAS DE LA HIDROMETALURGIA: ....................................... 18 

PROCESAMIENTO DE COBRE POR HIDROMETALURGIA .................................... 19 a.

MATERIAS PRIMAS: ..................................................................................... 19

b.

PREPARACIÓN DE LOS MINERALES: ............................................................ 19

c. EXTRACCIÓN DEL COBRE: ................................................................................ 19 

PROCESAMIENTO DE CINC POR HIDROMETALURGIA ....................................... 20 a.

MATERIAS PRIMAS: ..................................................................................... 20

b.

PREPARACIÓN DE LOS MINERALES: ............................................................ 21

c. EXTRACCIÓN DEL CINC: ................................................................................... 21 7.

ANEXOS .................................................................................................................. 23

8.

CONCLUSIONES ...................................................................................................... 24

9.

BIBLIOGRAFIA......................................................................................................... 25

10.

LINKOGRAFIA ...................................................................................................... 25

INTRODUCCION En el presente informe se dará a conocer un tema de suma importancia para los estudiantes de ingeniería de minas, como lo es la HIDROMETALURGIA, el cual es mayormente usado para la extracción de los metales y se realiza por vía húmeda a bajas temperaturas. En el desarrollo de la humanidad frecuentes son las evidencias de la pirometalurgia como técnica para la obtención de metales como se referencia a través de la historia y prehistoria en la edad de los metales, hacia los años 4000 a 3000 AC. En cambio, la hidrometalurgia sólo aparece referenciada bastante después por lo que puede ubicarse dentro de la historia de la humanidad como reciente. El descubrimiento en el siglo VIII, del agua regia, constituida por una mezcla de HClHNO3, como disolvente del oro, lo que permitió la lixiviación de este metal valioso hasta finales del siglo XIX, cuando apareció el cianuro como alternativa. La producción de potasa, para la fabricación de jabones, obtenida de la lixiviación de la ceniza de la madera en agua y posteriormente evaporación a sequedad, durante el siglo XVIII. El siglo XIX adquiere gran importancia para la historia de la hidrometalurgia, puesto que aparecen los procesos extractivos para la lixiviación de metales preciosos empleando cianuro en medio alcalino. En el siglo XX frecuentes avances hidrometalúrgicos han sido reportados, tales como la lixiviación en pilas, la extracción por solventes, el electro obtención, las aplicaciones del carbón activado, la biooxidación seguida de lixiviación etc.

OBJETIVO GENERAL: 

Describir el procesamiento de distintos materiales metálicos mediante hidrometalurgia.

LOS OBJETIVOS ESPECIFICOS: 

Comparar el procesamiento de distintos materiales metálicos mediante hidrometalurgia.



Reconocer

los distintos

procesos de

lixiviación

involucradas en

la

hidrometalurgia. 

Obtener el mayor porcentaje de pureza de los metales mediante los procesos de lixiviación, extracción por solventes y electro obtención.

1. HIDROMETALURGIA

Por hidrometalurgia se entiende los procesos de lixiviación selectiva (disolución) de los componentes valiosos de las menas y su posterior recuperación de la solución por diferentes métodos. El nombre de hidrometalurgia se refiere al empleo generalizado de soluciones acuosas como agente de disolución. La hidro-electrometalurgia comprende el conjunto de procesos de lixiviación y precipitación por medio de electrólisis, donde los procesos electroquímicos son precedidos por los procesos hidrometalúrgicos.

La hidrometalurgia es el proceso en cual se obtiene el mineral puro de interés con base en reacciones químicas en solución acuosa. Este proceso se realiza para minerales que son solubles, que en general corresponden a minerales oxidados.

El proceso hidrometalúrgico más importante es la lixiviación, en la cual el mineral que contiene el metal que se desea extraer se disuelve de un modo selectivo. Si el compuesto es soluble en agua, entonces el agua resulta ser un buen agente para la lixiviación, pero, en general, para la lixiviación se utiliza una solución acuosa de un ácido, una base o una sal. Para la extracción de cobre oxidado se utiliza ácido sulfúrico, que diluye todos los metales que contiene el mineral, incluyendo el cobre.

Ilustración 1 LIXIVIACION

Una vez que todos los metales se encuentran disueltos en una solución acuosa de ácido sulfúrico, se debe extraer aquel metal de interés. Para esta etapa se utiliza, en general, una extracción con un solvente especial. Dicho solvente debe ser orgánico, de modo que cuando se pone en contacto con la fase acuosa, extrae inmediatamente el cobre y forma una fase insoluble en la solución, como si fuera agua y aceite. De esta forma, el cobre queda unido a una fase orgánica, libre de todo el resto de los metales que se encuentran en el mineral inicial. Cuando el metal se encuentra en la fase orgánica, ahora se hace necesario sacarlo a una fase acuosa de modo que pueda seguir hacia la refinación.

Ahora vamos a ver como se realiza la extracción de metales mediante hidrometalurgia. Para ello vamos a describir el procesamiento de distintos materiales metálicos por hidrometalurgia, como es el caso del cobre y el cinc. Finalmente vamos a realizar una comparación entre el procesamiento por hidrometalurgia de los dos materiales metálicos.

VENTAJAS DE LA HIDROMETALURGIA -Algunos metales pueden ser obtenidos directamente por electrolisis de soluciones de lixiviación por ejemplo el Au, Zn, Co, Cu. -Producen metales puros de soluciones impuras. -Los materiales silicosas (ganga) no son afectados por la mayoría de reactivos de la solución. -El proceso de los materiales es más simple que en los procesos piro metalúrgicos. -Puede ser usado en minerales de muy baja ley (que no podrían ser tratados de otra forma) -Idealmente apropiada para minerales complejos. -Las soluciones agotadas (estériles) de las etapas finales de recuperación pueden ser recicladas.

DESVENTAJAS DE LA HIDROMETALURGIA -Los procesos a temperatura ambiente son muy lentos, -Contaminación potencial del agua, -Ocupan un área de espacio relativamente grande,

-Alto costo de reactivos y equipos, -Problemas de corrosión de equipos, tuberías, bombas, etc

2. EXTRACCION DE METALES POR HIDROMETALURGIA:

La extracción de metales por hidrometalurgia se lleva a cabo mediante operaciones por vía húmeda que se realizan a través de reacciones en fase acuosa y a bajas temperaturas. En general los minerales que se extraen de la naturaleza no son puros, sino que están mezclados con materias estériles, que constituyen la ganga del mineral. Estas materias se encuentran en la naturaleza rodeando al mineral propiamente dicho (mena) y no se pueden separar al arrancar el mineral en condiciones económicas y ventajosas.

3. MATERIALES Y PRODUCTOS TIPICOS:

Una de las mayores ventajas de la hidrometalurgia es su habilidad de recuperar, exitosamente, metales valiosos de una amplia variedad de materiales, tales como: Minerales de baja ley:  Oro de 1 a 5 g/t.  minerales de cobre de 0.4% Cu, 10% Fe.  lateritas de níquel con 1.5% Ni, 0.2% Co, 70% Fe2O3. Concentrados y calcinas de baja ley:  minerales de vanadio después de concentración magnética con 3% V2 O5, 70% Fe2O3.  concentrados y calcinas de alta ley.  calcinas de la tostación de concentrados de zinc conteniendo 75% Zn O, 8% Fe2O3.  minerales de bauxita conteniendo 50% Al2O3, 15% Fe2O3. Matas de alto grado:  una mata 8sulfuro sintético) producido por la fundición de concentrados de sulfuros de níquel conteniendo 40% Ni, 305 Cu, 20% S, 1% de metales preciosos.

Productos finales de los procesos hidrometalurgicos metales puros o compuestos metálicos. Algunos ejemplos:  Metales – oro, cobre, zinc, níquel, cobalto, platino, manganeso y cadmio.  Óxidos metálicos – Alúmina (AL2O3), dióxido de manganeso, pentóxido de vanadio, óxido de níquel.  Sales metálicas – sulfatos de cobalto o níquel, sulfato de manganeso. 4. . PROCESOS DE LA HIDROMETALURGIA:

Preparación del mineral

Separación (S/L)

Lixiviación

Tratamiento de la solución

Recuperación del metal

A) PREPARACION DEL MINERAL: En el procesamiento de minerales hay dos operaciones fundamentales principalmente la liberación o separación de los minerales valiosos de los minerales de desecho o ganga y la concentración de esos valores (mena). La separación de los minerales valiosos de la ganga se realiza por medio de la pulverización o molido lo cual implica trituración y si es

necesario, molienda, hasta un tamaño de partícula tal que el producto sea una mezcla de partículas de mineral y de ganga relativamente limpias. El grado correcto de liberación es la clave del éxito en el procesamiento de minerales. El mineral valioso debe estar libre de la ganga. Un proceso que sobre muele la mena es dañino, puesto que consume energía innecesariamente en la molienda y hace más difícil alcanzar una recuperación eficiente. Las principales etapas en la preparación de los minerales las podemo observar en el siguiente diagrama de flujo.

Ilustración 2 PREPARACION DEL MINERAL

a) TRITURACION: La trituración es la primera etapa mecánica en el proceso de conminación en la cual el principal objetivo es la liberación de los minerales valiosos de la ganga. Generalmente la trituración es una operación en seco y normalmente se realiza en dos o tres etapas. Los trozos de mena extraídos de la mina pueden ser tan grandes como 1.5 m y estos son reducidos en la etapa de trituración primaria hasta un diámetro de entre 10-20 cm en máquinas trituradoras de trabajo pesado. La trituración secundaria incluye todas las operaciones para aprovechar el producto de la trituración primaria desde el almacenamiento de la mena hasta la disposición del producto final de la trituradora el cual usualmente tiene un diámetro entre 0.5-2 cm.

b) MOLIENDA: La molienda es la última etapa del proceso de conminución de las partículas minerales; en ésta etapa se reduce el tamaño de las partículas por una combinación de mecanismos de quebrado de impacto y abrasión, ya sea en seco o en suspensión en agua. Esto se realiza en recipientes cilíndricos rotatorios de acero que se conocen como molinos de rodamiento de carga, los que contienen una carga suelta de cuerpos de trituración, el medio de molienda, libre para moverse dentro del molino y pulverizar así las partículas de mena. El medio de molienda puede ser bolas o barras de acero, roca dura y en algunos casos, la misma mena (molienda autógena). En el proceso de molienda, las partículas entre 5 y 250 mm se reducen de tamaño entre 10 y 300 µm.

c) CONCENTRACION: Existe una razón económica y la motivación de los industriales mineros desde tiempos inmemoriales de preparar y concentrar sus minerales antes de someterlos a fundición u otros procesos de transformación, esto equivale decir que el procesamiento directo de un mineral, por ejemplo, un mineral de 1,2% de Cu tiene un valor negativo, puesto que el valor del Cu contenido no compensa los costos de fundición, de flete y otros gastos adicionales. En cambio si este mismo mineral se concentrara por alguno de los métodos de concentración hasta que el contenido del cobre del concentrado llegue a 28% de Cu, el valor neto por tonelada de mineral se eleva desde un valor negativo hasta uno positivo, a pesar de que en el proceso de concentración (como es normal en la práctica) se pueda perder un 1% de Cu contenido

en el residuo mineral, habrá también que considerar los costos de operación, gastos generales, financieros y de comercialización, etc.

B) LIXIVIACION:

La palabra lixiviación viene del latín: "Lixivia, -a" sustantivo femenino que significa lejía. Los romanos usaban este término para referirse a los jugos que destilan las uvas antes de pisarlas, o las aceitunas antes de molerlas. En la actualidad, se denomina lixiviación, al lavado de una sustancia pulverizada para extraer las partes solubles. Se denomina también a una de las formas de obtener oro, para ellos se usa la lixiviación con cianuro a la mena de oro para purificarlo. Esto produce una gran contaminación donde se hace el procedimiento por el envenenamiento producido por los componentes del cianuro y la gran cantidad de agua que se utiliza. El procedimiento de lavado (lixiviación) se hace en piletones gigantes, hasta del tamaño de varios estadios olímpicos, y por desgracia, posteriormente estos residuos pasarán a las capas freáticas de agua que generalmente se ubican en las altas montañas, que es donde están las minas de oro.

Los métodos de lixiviación corresponden a la forma en que se contactan las soluciones lixiviantes con las menas con contenidos metálicos de interés. Los métodos más conocidos son: a.- Lixiviación In Situ, b.- Lixiviación en botaderos, c.- Lixiviación en pilas, d.-Lixiviación en bateas, e.-Lixiviación por agitación.

Aunque estos tipos de lixiviación se puede aplicar en forma muy eficiente a la mayoría de los metales que están contenidos en menas apropiadas para este proceso, tales como cobre (minerales sulfurados y oxidados), oro (nativo), plata (nativa), aluminio (óxidos),

zinc (óxidos y sulfuros), níquel (sulfuros y óxidos) y las formas minerales de los metales cobalto, zirconio, hafnio, etc; en esta oportunidad se hará referencia solamente al caso del cobre.

a.-LIXIVIACION IN SITU: Es la lixiviación de residuos fragmentados en minas abandonadas (In Place Leaching) o a la lixiviación de yacimientos que no se pueden explotar en forma convencional, ya sea por motivos técnicos y/o económicos, en este caso se riega el yacimiento “en el mismo lugar “, evitándose costos de extracción mina y de transporte. Este tipo de lixiviación se caracteriza pos bajos costos de inversión y de operación. En la figura 1, se puede observar un esquema de este tipo de procesos. Para aplicar este tipo de procesos se requiere efectuar estudios geológicos, hidrológicos y metalúrgicos. Para el caso del cobre, este método se justifica con reservas por sobre 100 millones de toneladas, con una ley de 0.5%, obteniéndose una producción aproximada a 20000 t de cátodos/año, con una recuperación de 50% en 12 años.

Ilustración 3LIXIVIACION IN SITU

b.-LIXIVIACION EN BOTADEROS: La lixiviación en Botaderos consiste en lixiviar desmontes o sobrecarga de minas de tajo abierto, los que debido a sus bajas leyes (menores de 0.4%) no pueden tratarse por métodos convencionales. Estos materiales se han ido acumulando a través de los años a un ritmo que en algunos casos pueden ser de varios cientos de miles de tonelada al día. La mayoría de los botaderos se construyen en áreas adecuadas cerca de la mina. Este tipo de procesos no requiere inversión en Mina ni tiene costos asociados a transporte, lo que los hace ser proyectos atractivos del punto de vista económico. En el caso del cobre las recuperaciones fluctúan entre 40 a 60% en alrededor de 3 años de operación.

Ilustración 4LIXIVIACION EN BOTADEROS

c.-LIXIVIACION EN PILAS: Este método se aplica a minerales de cobre oxidados y a minerales mixtos de cobre de baja ley. Desde la década de los ochenta se ha incorporado un proceso de aglomeración y curado con el objetivo de mejorar las cualidades físicas del lecho poroso y producir la sulfatación del cobre presente en la mena. La aglomeración de partículas finas y gruesas con la adición de agua y ácido concentrado pasó a constituir una operación unitaria de gran importancia en la lixiviación en pilas,

pues, como pretratamiento previo a la lixiviación en lecho irrigado tiene los siguientes objetivos: - Uniformar el tamaño de partículas, ligando los finos a los gruesos, evitando el comportamiento indeseable de un amplio rango de distribución de tamaños. - Homogenizar la porosidad de un lecho de partículas e incrementarla. - Optimizar la permeabilidad de un lecho y la consiguiente operación de lixiviación mediante la aglomeración. - Facilitar el tratamiento por lixiviación, con los propósitos de disminuir los costos de inversión y operación del proceso extractivo.

Ilustración 5 LIXIVIACION EN PILAS

d.-LIXIVIACION EN BATEAS: La Lixiviación en bateas conocido también como sistema de lixiviación por percolación, consiste en la utilización de una estructura de hormigón con forma de paralelepípedo, en donde se deposita el mineral previamente chancado para posteriormente cubrirlo con las soluciones de lixiviación hasta 1/2 o ·3/4 de su volumen. El molde de hormigón posee un fondo falso de madera, cubierto con una tela filtrante que permite la recirculación en sentido ascendente o descendente de la solución, de modo de favorecer la dilución del mineral. En la utilización de este método se dispone de una serie de bateas ubicadas en serie una contigua a la otra, donde cada batea está conectada a la siguiente de manera de permitir la circulación de la disolución entre estas, tal que las sucesivas

recirculaciones permiten subir el contenido del metal de interés (generalmente cobre), tanto como para poder enviarlas a recuperación electrolítica directa. La utilización de este método otorga una mayor rapidez al proceso de lixiviación ya que al estar el mineral total o parcialmente sumergido en la solución facilita la dilución de este. El proceso permite el tratamiento de un volumen considerable de mineral ya que tiene la facilidad de conectar una serie de estas, aumentando la productividad del mismo.

Ilustración 6LIXIVIACION EN BATEAS

e.-LIXIVIACION POR AGITACION: La lixiviación por agitación requiere que el mineral esté finamente molido, aumentando el área expuesta. La agitación disminuye el espesor de la capa límite y maximiza el área de la interface gas-líquido. Se utiliza preferentemente para minerales no porosos o que produzcan muchos finos y especialmente en la disolución de especies que requieren drásticas condiciones de operación. Se aplica a minerales de leyes altas, que justifican la molienda, o bien a concentrados o calcinas de tostación, que por sus menores volúmenes permiten justificar el gasto de una agitación, a cambio de una mayor recuperación y de un menor tiempo de proceso. C) SEPARACION: La lixiviación tiene lugar en dos etapas: contacto del disolvente con el sólido a tratar y el lavado o separación de la disolución del resto del sólido.

Los líquidos se adhieren siempre a los sólidos y éstos deberán lavarse para evitar las pérdidas de disolución (si el material soluble es el deseado) o la contaminación del sólido (si este es el deseado). Los aparatos utilizados pueden clasificarse de acuerdo con el modo de realizar la primera etapa. La expresión “lecho sólido estacionario” significa que las partículas sólidas se mantienen en posiciones invariables entre sí, mientras que el disolvente circula a través de ellas, tanto si el material sólido se halla o no estacionario, durante la extracción. La expresión “contacto en dispersión” significa que las partículas sólidas suspendidas en el líquido están en movimiento relativo entre sí y con el disolvente, durante el tiempo de contacto. En ambos tipos de aparatos la operación puede realizarse con un lote del sólido, a tratar con uno o más lotes del disolvente, o con el disolvente fluyendo sucesivamente a través de los sólidos sometidos a la extracción. Las corrientes que salen de un sistema de extracción líquido-sólido sufren en muchos casos una serie de operaciones posteriores antes de la obtención de un producto acabado. Tanto la solución como el sólido extraído pueden contener el material deseado. Además, la obtención del producto, la recuperación del disolvente constituye, en general, una operación de importancia. D) TRATAMIENTO DE LA SOLUCION En este paso se pueden obtener subproductos e implica varios procesos como precipitación, absorción de carbón activado o intercambio iónico. Estos procesos pueden aplicarse al tratamiento de efluentes y la eliminación de contaminantes.

E) RECUPERACION DEL MINERAL En esta etapa la solución metálica, se recupera de ya sea de forma selectiva o por precipitación,

pasando

a

otros

procesos

metalúrgicos

(pirometalúrgicos

o

electrometalúrgicos), en donde se recupera el metal como un producto sólido. Los residuos generados (solución estéril) por el proceso son reutilizados hasta que se agoten es ahí donde se desecha debidamente neutralizado antes de entrar en contacto con el medio ambiente.

5. FUNDAMENTOS DE LA HIDROMETALURGIA: El Agua: El agua es una combinación de dos volúmenes de hidrógeno y un volumen de oxígeno, que constituye el componente más abundante de en la superficie terrestre. El agua es la única sustancia que existe a temperaturas ordinarias en los tres estados de la materia: sólido en los polos, glaciares, nieve, granizo y escarcha principalmente; líquido en la lluvia, el rocío, lagos, ríos, océanos y mares y gas en la niebla y las nubes. PROPIEDADES: Físicas El agua es un líquido inodoro e insípido. Tiene un cierto color azul cuando se concentra en grandes masas. Cristaliza en el sistema hexagonal, llamándose nieve o hielo según se presente en de forma esponjosa o compacta, se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí que la densidad del hielo sea menor que la del agua y por ello el hielo flota en el agua líquida. Químicas El agua es el compuesto químico más familiar para nosotros, el más abundante y el de mayor significación para nuestra vida. Su excepcional importancia, desde el punto de vista químico, reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que ocurren en la naturaleza, no solo en organismos vivos, sino también en la superficie no organizada de la tierra, así como los que se llevan a cabo en el laboratorio y en la industria tienen lugar entre sustancias disueltas en agua, esto es en disolución. Normalmente se dice que el agua es el disolvente universal, puesto que todas las sustancias son de alguna manera solubles en ella. No posee propiedades ácidas ni básicas, combina con ciertas sales para formar hidratos, reacciona con los óxidos de metales formando ácidos y actúa como catalizador en muchas reacciones químicas.

6. OPERACIONES UNITARIAS DE LA HIDROMETALURGIA:

Agentes Lixiviantes: La escogencia de un reactivo que actúe como agente lixiviante, debe considerar varios factores tales como: -Costo del reactivo

-Selectividad del agente lixiviante. -Carácter físico / químico del elemento a lixiviar. -Efecto del reactivo en el reactor de lixiviación. -Capacidad para ser regenerado y reintegrado al proceso. En este orden de apreciación se pueden clasificar los Agentes Lixiviantés en los siguientes grupos: -Agua -Soluciones de sales acuosas -Soluciones ácidas -Soluciones básicas A continuación, se mostrará unos ejemplos referidos a la hidrometalurgia del cinc y cobre: 

PROCESAMIENTO DE COBRE POR HIDROMETALURGIA

a.

MATERIAS PRIMAS:

Las materias primas utilizadas en el procesamiento del cobre por hidrometalurgia son minerales oxidados. Los minerales oxidados de cobre se originan en la descomposición y oxidación de los minerales sulfurados. Fueron los primeros minerales explotados. Los principales minerales oxidados son la malaquita (Cu2CO3(OH)2), la azurita (Cu3(CO3)2(OH)2), la crisocola ((Cu,Al)4H4(OH)8Si4O10·nH2O), la cuprita (Cu2O) y la brochantita (Cu4SO4(OH)6). b. PREPARACIÓN DE LOS MINERALES:

Los minerales oxidados una vez extraídos se someten a operaciones de trituración y molienda para reducir el tamaño de partícula. c.

EXTRACCIÓN DEL COBRE:

El proceso hidrometalúrgico de extracción del cobre a partir de minerales oxidados se realiza mediante tres etapas consecutivas:

Lixiviación: tiene por objetivo la obtención del cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua. Este proceso se basa en que los minerales oxidados son sensibles al ataque de disoluciones ácidas. Se realiza mediante el “heap leaching” (lixiviación en pilas), consistente en el apilamiento de grandes cantidades de minerales que se riegan con disoluciones diluidas de ácido sulfúrico formando una disolución de sulfato de cobre (CuSO4). Estas pilas se realizan encima de superficies previamente impermeabilizadas y preparadas para recoger todo el líquido procedente de la lixiviación, que contienen óxidos de cobre, así como sulfuros. Este proceso se alarga durante meses o incluso años hasta que se agota el cobre de la pila de material. De la lixiviación se obtienen disoluciones de sulfato de cobre con concentraciones de hasta 9 g/l de cobre. Purificación/Concentración: las disoluciones obtenidas en la etapa anterior de lixiviación no contienen suficiente cobre, por lo que se extrae este cobre con disolventes orgánicos para separarlo de otras impurezas. A posteriori se extrae una disolución concentrada de cobre de estos disolventes. Mediante la extracción con disolventes se obtienen disoluciones de sulfato de cobre con concentraciones de hasta 45 g/l de cobre.

Electrólisis-Electrodeposición: la disolución resultante en la etapa anterior de purificación/concentración se electroliza en grandes plantas con cátodos de acero inoxidable y ánodos inertes de plomo-antimonio. Finalizada la electrólisis se extrae cobre sólido del 99,99% de pureza. Esta última electrólisis tiene elevado coste energético.



PROCESAMIENTO DE CINC POR HIDROMETALURGIA

a.

MATERIAS PRIMAS:

Las materias primas utilizadas en el procesamiento del cinc por hidrometalurgia son: Minerales sulfurados: frecuentemente son mezclas de sulfuros de cinc y hierro, combinados con compuestos de otros diferentes elementos. El mineral más importante es la esfalerita o blenda (ZnS).

Minerales oxidados: - Smithsonita (esmitsonita): carbonato de cinc (ZnCO3). Hemimorfita (calamina): silicato de cinc (4ZnO·2SiO2·2H2O). - Cincita: óxido de cinc (ZnO). - Franklinita: óxido mixto de hierro y cinc (ZnO·Fe2O3). Las menas más comúnmente utilizadas como fuente de cinc son la esmitsonita y la esfalerita o blenda. b. PREPARACIÓN DE LOS MINERALES:

Las menas de cinc, principalmente la blenda, se someten a una serie de etapas de preparación de los minerales: Trituración y molienda: tiene como objetivo la reducción del tamaño de partícula del mineral. Concentración: tiene como objetivo la concentración del mineral en el caso de menas mixtas. La concentración de menas se realiza mediante la técnica de flotación, obteniéndose el concentrado de cinc.

c.

EXTRACCIÓN DEL CINC:

El proceso hidrometalúrgico de extracción del cinc a partir de los minerales se realiza mediante las siguientes etapas consecutivas: Tostación: los minerales sulfurados, como es el caso de la blenda, se someten a una tostación oxidante de modo que el contenido metálico de la mena pueda ser recuperado fácilmente. Esta conversión del sulfuro de cinc (ZnS) en óxido de cinc (ZnO) se exige puesto que el sulfuro no se ataca con facilidad por ácidos o bases. Si el contenido de hierro es alto en la blenda, la formación de ferrita de cinc, ZnO·Fe2O3, es inmediata y completa.

Lixiviación: tiene por objetivo disolver el tostado de la blenda, el óxido de cinc, ZnO (s) (calcina), en una disolución diluida de ácido sulfúrico (100- 150 g/l), formando una disolución de sulfato de cinc (ZnSO4); esta concentración de ácido sólo permite disolver el ZnO, quedando las ferritas formadas en la tostación, ZnO·Fe2O3, inatacadas. Para mejorar la recuperación del cinc y evitar así pérdidas de metal se efectúa la lixiviación ácida en caliente (90-95ºC) durante 2-4 horas. Bajo estas condiciones no solo se disuelve

el cinc sino también el hierro asociado a la ferrita de cinc (franklinita), obteniéndose una disolución rica en cinc que contiene entre 15-30 g/l de hierro (principalmente en forma férrica) que debe ser eliminado de la misma. Neutralización y precipitación de hierro: tiene por objetivo precipitar el hierro, con el que coprecipitan impurezas como el As, Sb y Ge. También se coprecipitan sílice coloidal e hidróxido de aluminio. La precipitación de Fe+3 se efectúa como jarosita, M2Fe6(SO4)4(OH)12 (donde M = Pb, Na, K, NH4) o como goetita, FeOOH.

Purificación: tiene por objetivo eliminar algunos elementos presentes en la disolución obtenida en la etapa anterior, los cuales están en forma de sulfato metálico en la disolución. Dicha eliminación se realiza con la adición de cinc en polvo. Por medio de esta adición precipitan metales como Cu, Co, Cd, Ni, As, Sb y Ge. Esto es posible debido a la cementación de los mencionados metales por el cinc, que es menos noble que ellos.

Electrólisis: una vez purificada la disolución, ésta se pasa a la instalación de electrólisis para la recuperación metálica. La disolución resultante se electroliza en grandes plantas con cátodos de aluminio y ánodos inertes de plomo-plata. Finalizada la electrólisis se extrae cinc sólido del 99,99% de pureza. Esta última electrólisis tiene elevado coste energético.

7. ANEXOS

Ilustración 9LIXIVIACION

Ilustración 8HIDROMETALURGIA DEL COBRE

Ilustración 7HIDROMETALURGIA

8. CONCLUSIONES

-Hemos logrado concluir que para cada tipo de material metálico existen diferentes tipos de procesamientos de hidrometalurgia.

-A lo largo de este documento hemos aprendido cómo se realiza la extracción de metales mediante hidrometalurgia, poniendo como ejemplos el caso del procesamiento del cobre y el cinc, y realizando finalmente una comparación entre el procesamiento por hidrometalurgia de los dos materiales metálicos. -Para lograr obtener un adecuado porcentaje de pureza en los metales es necesario que en los procesos de lixiviación, extracción y electro obtención se utilicen agentes químicos adecuados y en cantidades necesarias.

9. BIBLIOGRAFIA -HABASHI F., Principles of Extractive Metallurgy”, vol I, “General Principles”, Gordon & Breach, 1980. -DOMIC E. Hidrometalurgia: Fundamentos, procedimientos y aplicaciones. ISBN 956291-083-0, 2001 -ROSENQVIST, T., Principles of Extractive Metallurgy.

10. LINKOGRAFIA

-http://www.encuentrometalurgia.com/Hidrometalurgia-2017 -https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/68321/Mu%C3%B1oz%20%20Extracci%C3%B3n%20de%20metales%20por%20hidrometalurgia%3A%20Procesa miento%20de%20cobre%20y%20cinc.pdf?sequence=1 -http://recursosbiblio.url.edu.gt/Libros/2013/cmII/4.pdf -https://www.iberlibro.com/Hidrometalurgia-Oro-Extracci%C3%B3n-SolventesValenzuela-Garc%C3%ADa/19729017792/bd