Lixiviacion Por Bacterias: O Biolixiviacion

LIXIVIACION POR BACTERIAS O BIOLIXIVIACION • • • • •

INTEGRANTES: Ignacio Álvarez ; Marcelo Fuentes; Ninoska Luengo; Jonathan Campos CARRERA: Ingeniería en Minas ASIGNATURA: Metalurgia Extractiva II SECCION: 471 PROFESOR: Aldo Ahumada

ABSTRACT • Durante los últimos años, la industria de extracción de metales está sufriendo una aguda crisis cuyo origen inmediato son los crecientes costos del proceso, los precios de los metales cada vez mas bajos, los problemas de la contaminación atmosférica, los problemas energéticos y el agotamiento de las reservas. Ante esta difícil situación la biolixiviación se presenta , en algunos casos concretos como una alternativa a los clásicos procesos hidrometalúrgicos. En esta presentación podremos apreciar los principales microrganismos utilizados para este sistema y los mecanismos, tanto directos como indirectos, a través de los cuales se producen las reacciones. Hablaremos también de sus ventajas y desventajas y revisaremos sus aplicaciones industriales y tecnológicas mas importantes. Para concluir resaltaremos el protagonismo que está tomando la biolixiviaxión y la importancia de continuar profundizando aun mas en su desarrollo, evolución y aplicación en la industria minera.

ABSTRACT • During the last years, the metal extraction industry is suffering an acute crisis whose immediate source is the rising costs of the process, the prices for metals increasingly lower, air pollution problems, problems energy and the depletion of reserves. Faced with this difficult situation, the bioleaching is presented, in some specifics cases as an alternative to the classic hydrometallurgical processes. In this presentation, we will see the main microorganisms used for this system and the mechanisms, both direct and indirect, through which this reactions occure. We will also talk about its advantages and disadvantages and review its most important industrial and technological applications. To conclude, we will highlight the protagonism that biolixiviaxión is taking and the importance of continuing to deepen even more in its development, evolution and application in the mining industry.

Objetivos • Permite recuperar minerales que ya han sido desechados de las faenas. • Facilitar que el proceso de biolixiviación resulte económicamente más

rentable. • Transformar recursos de baja ley en reservas comercialmente explotables. • Contribuir al avance en materias de seguridad, sustentabilidad, medio ambiente, reducción de costos y mayor productividad.

DESARROLLO INVESTIGATIVO •

La lixiviación bacteriana (LB) es un método biológico utilizado en la concentración y extracción de valores metálicos y otra serie de minerales refractarios de baja ley, en hidrometalurgia se considera a la LB como una técnica barata y ecológica porque no causa contaminación ambiental

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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.

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Como se señaló, su principal ventaja económica es que permite aprovechar desechos minerales sulfurados o sulfuros metálicos de baja ley, llamados así, porque la concentración del metal de interés es mínima y su extracción no es económicamente rentable, por los métodos químicos tradicionales por ello no se explotan a pesar de que contienen: oro, plata, cobre, incluso metales radiactivos como: extraer un metal de valor como uranio, cobre, zinc, níquel o cobalto, presente en la mina o en un concentrado mineral.

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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.

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biolixiviación de minerales de cobre en pilas las soluciones son continuamente recirculadas y pueden alcanzar altos niveles de fuerza iónica e inhibir la actividad oxidativa bacteriana. (PDF) Criterios de Diseño del Circuito de Soluciones en la Lixiviación Bacteriana de Sulfuros de Cobre en Pilas.

Características de los Microorganismos •

En la biolixiviación se utilizan microorganismos que

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La más conocida es la “Acidithiobacillus ferrooxidans”; su

obtienen su energía de la oxidación de compuestos

nombre nos indica varias cosas: “acidithiobacillus” es

inorgánicos.

acidófilo porque crece en pH ácido, es “thio” porque es capaz de oxidar compuestos de azufre, es un “bacillus”

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Tal como los seres humanos oxidan la glucosa para

porque tiene forma de bastón y “ferrooxidans”, porque

conseguir energía y a partir de ésta fabrican todos los

además puede oxidar el fierro.

componentes

celulares,

quimiolitoautotróficas compuestos

inorgánicos

utilizan para

estas la

bacterias oxidación

generar

todos

de

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El sulfuro de cobre, CuS, es uno de los minerales que

los

pueden ser convertidos en una forma soluble del metal.

componentes de la célula. Esta capacidad metabólica es

Mediante una reacción de oxidación, las bacterias

la que se aprovecha para solubilizar cobre.

extraen los electrones y disuelven el sulfuro de cobre (CuS), que es sólido, obteniendo una solución de sulfato

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Esta bacteria al oxidar el azufre. del mineral genera ácido

de cobre (CuSO4) a partir de la cual se puede recuperar

sulfúrico, el que disminuye drásticamente el pH y con ello

el Cu como metal.

el por ciento de los sólidos al 20% ese pH facilita la solubilización del metal unido al mineral.

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Autotróficas: producen su propio alimento Aeróbicas: requieren de oxígeno, para su respiración

I. ETAPA DE ACOSTUMBRAMIENTO “lag time” durante el cual las bacterias se adaptan al nuevo medio. Muy poca actividad bacteriana

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Quimiosintéticas: tienen la facultad de obtener su energía para desarrollar su metabolismo energético a partir de la oxidación de compuestos inorgánicos (a partir de intercambio de electrones)

II. ETAPA DE CRECIMIENTO EXPONENCIAL La bacteria se multiplica exponencialmente por división celular binaria. En ella se mide el nivel de duplicación de la colonia bajo las condiciones expuestas

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III. ETAPA ESTACIONARIA Células completamente viables con crecimiento limitado, a igual que su velocidad de solubilización, debido al agotamiento de los nutrientes esenciales y de la consunción del sustrato.

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Acidofílicas: crecen en medios ácidos

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IV. ETAPA DE MUERTE Decaimiento de la actividad medible de las bacterias, al final, estas mueren.

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Mesófilas: se desarrollan en ambientes próximos de temperatura entre 20-35°C

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Las bacterias Thio-Ferroxidans son acidófilas y tienden a vivir en ambientes tales como las aguas termales, fisuras volcánicas y depósitos de sulfuros que tienen una alta concentración de ácido sulfúrico y son moderadamente termofílicas viviendo entre 20 a 35°C.

BACTERIAS DE LIXIVIACIÓN.

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Etapas del desarrollo de la bacteria. • Fase de latencia. • Fase exponencial y

logarítmica. • Fase estacionaria. • Fase de muerte.

MECANISMOS DE REACCIÓN EN EL PROCESO DE LIXIVIACION • MECANISMO DIRECTO

• MECANISMO INDIRECTO

• Adhesión de la bacteria directamente sobre los cristales del sólido. La bacteria consume los electrones. La Bacteria está en contacto directo con la superficie del mineral, promoviendo la oxidación del azufre de los sulfuros metálicos a sulfatos . La oxidación proporciona la energía para el crecimiento de las bacterias.

• Requiere de la presencia de fierro disuelto. La bacteria actúa como catalizador.

• El sulfuro metálico es oxidado químicamente por la acción oxidante del agente Fe3+. La función de los microorganismos es regenerar el agente oxidante. Si la oxidación química es completa se obtiene Fe2+ y SO42-. Cuando es incompleta se generan Fe2+ y S°, en cuyo caso la bacteria oxida también el azufre elemental S° a SO42-, regenerando al medio H2SO4

La biolixiviación o lixiviación bacteriana es un proceso natural de disolución, ejecutado por un grupo de bacterias que tienen la habilidad de oxidar minerales sulfurados, permitiendo la liberación delos valores metálicos contenidos en ellos.

• El Proceso de Biolixiviación se inicia cuando se riega una solución enriquecida con bacterias y microorganismos a las pilas de mineral de baja ley. • De esta Manera las bacterias son capaces de disolver el Fe y el S, liberando el Cu y dejándolo de manera soluble, este líquido se recoge en la planta inferior de las pilas y se acopia en piscinas especiales, luego pasa a las plantas tradicionales de Sx y EW.

VENTAJAS • La disminución de la contaminación provocada por los desechos de la lixiviación en los diferentes procesos mineros, como por ejemplo la reducción de lixiviados del proceso de extracción de oro por medio de cianuro. Disminución de los costos de operación química, ya que no se necesitaran los diversos compuestos químicos que realizan la común lixiviación, como por ejemplo el cianuro usado en la extracción de oro o el acido sulfúrico usado en la extracción de cobre. Requiere poca inversión de capital, ya que las bacterias pueden ser aisladas a partir de aguas ácidas de minas. • Es en general mas simple y de menor costo, por lo tanto mas fácil y barato de instalar, operar y mantener que los procesos tradicionales.

• El proceso no requiere de procesos de molienda, lo que implica un menor gasto energético, el consumo de agua se realiza en circuitos cerrados de soluciones con recuperación de agua en 95%. La LB no implica emisiones directa de material particulado fino y otros gases contaminantes como ocurre en la fundición.

DESVENTAJAS • A bajas temperaturas la acción de las bacterias disminuye y con ello la recuperación de cobre. Sería necesario invertir en un sistema que pueda aumentar la temperatura en la matriz de mineral, para garantizar recuperaciones mayores de el metal requerido. Es importante controlar variables como la temperatura, aireación, pH, tamaño de partículas, para asegurar las condiciones óptimas de funcionamiento de las bacterias, pero esto resulta difícil en metodologías de mayor envergadura como los botaderos y las pilas.

• Es un proceso mas lento donde el catión metálico se obtiene en periodos de tiempo mayor en comparación con la flotación y fundición.

Clasificación de la Biolixiviación •

Biolixiviación In Situ: Se refiere al proceso de tratamiento

del mineral sin necesidad de realizar la perforación y transporte del mineral. Este proceso se basa en la fractura por la tronadura de mineral con lo que crea vacíos y porosidades que permiten a la solución fluir libremente.

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Biolixiviación en tanques agitados: Se lleva a cabo en los tanques, donde éstos son agitados mecánicamente por medio de la introducción de oxígeno. La aplicación de este proceso a los minerales ha sido bastante limitada debido al gran tamaño

de los tanques, lo que a menudo hace su costo prohibitivo. •

Biolixiviación en pilas : Las pilas están formadas por material fragmentado que se apila sobre capas impermeables que tienen una pendiente, a objeto de hacer circular la

solución recogida de los drenajes.

Aplicación tecnológica • se inició la explotación comercial en 1950 en la mina Bingham Canyon de Kennecott Utah Copper Company, cerca de Salt Lake City. Tres décadas más tarde se puso en operación la primera planta moderna de biolixiviación. • Lo Aguirre, perteneciente a Sociedad Minera Pudahuel, fue la primera faena en el mundo en aplicar a escala comercial el proceso de lixiviación en pilas TL (Thin Layer) para minerales oxidados de cobre y mediante bacterias para los sulfurados de cobre presentes en el mismo mineral, denominado BTL (Bacterial Thin Layer).

• En la división Radomiro Tomic de Codelco en 2013. En 12 meses, esta prueba recuperó 30% más de cobre fino que los sistemas convencionales, aumentó la rapidez de recuperación del mineral y extrajo a temperatura ambiente entre ocho y 14 veces más cobre desde calcopirita que los métodos existentes.

Ejemplo : En una planta de Lx se cargan 10.000 Ton de Mx sulfurado con una ley de 1.4% de Cu. Se agregan 10.500 m3 de solución con una (Cu+2) = 10grl y una (bac) = 20 grl ; como resultado de la operación se obtiene una solución con 20 grl de (Cu+2) y 10 grl de (bac). Calcular %Rec Cu.

CONCLUSIONES • La lixiviación bacteriana resulta en el reto más importante en el futuro de la Metalurgia, los métodos tradicionales de recuperación de metales deberán dar paso a métodos no contaminantes y la biolixiviación es uno de ellos y que debe responder a la exigencia de un mundo que clama por un ambiente que no contamine más. • La biolixiviación tiene, ante todo, un objetivo de creación de riqueza. Permite aumentar las tasas de recuperación del mineral, por tanto, hacer más rentable un determinado proceso. El desafío entonces es aumentar la aplicación comercial, en base a que existen investigaciones científicas tanto internacionales como nacionales, que avalan la tecnología de biolixiviación, además de estudios en plantas pilotos a escala industrial para probar la factibilidad técnica y económica del proceso, dando excelentes resultados.

BIBLIOGRAFIAS • https://www.lixiviacion.com/pagina/biolixiviacion-lixiviacionbacteriana/

• https://slideplayer.es/slide/1030771/ • https://es.pdfcoke.com/document/93346364/Lixiviacion-bacterianade-un-mineral-sulfurado-refractario-argentifero

Biolixiviación o Lixiviación Bacteriana | Lixiviación

CITAS • Biolixiviación o Lixiviación Bacteriana | Lixiviación: La información sobre nutrición vegetal me lleva a considerar a una bacteria del género Thiobacillus como responsable del ciclo del azufre en la disponibilidad de nutrimentos para las plantas; el azufre es un componente esencial en la constitución de numerosas fitohormonas. • La biotecnología aplicada a los procesos minero: Biotecnología Uso de la microbiología, la bioquímica y la ingeniería con el fin de lograr aplicaciones tecnológicas industriales provenientes de microorganismos o de células de cultivo de tejidos y sus partes. Explotación industrial del potencial de microorganismos, células vegetales y animales en beneficio del hombre, plantas y animales.