Post on 21-Jul-2016
LIXIVIACIÓN DEL
COBRE
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
COBRE:
1) De número atómico 26 y masa atómica 63.546 u.m.a.
2) Posee una estructura cristalina de empaquetamiento cerrada cubica ( ECC).
3) Densidad teórica de 8.93 g/cm3 a 20 º C.4) Su punto de fusión y ebullición son 1083
ºC y 2595 ºC respectivamente.5) A 20 ºC su conductividad térmica es 394
Wm-1K-1 y su conductividad eléctrica 58 MS/m.
PROPIEDADES DEL COBRE
MINERALES DE COBREMINERAL FÓRMULA % COBRECobre Nativo Cu <99.92Chalcocita Cu2S 79.9Covelita CuS 66.5Calcopirita CuFeS2 34.6Bornita Cu5FeS4 / Cu3FeS3 55.5 – 69.7Enargita Cu3AsS4 48.4Cuprita Cu2O 88.8Tenorita CuO 79.9Malaquita CuCO3 .Cu(OH)2 57.5Azurita 2CuCO3 .Cu(OH)2 55.3Crisocola CuSiO3 .nH2O 30 – 36Brocantita CuSO4 . 3Cu(OH)2 56.2Bournonita CuPbSbS3 13.0Dioptasa Cu6[Si6O18].6H2O 40.3
MIN
ERALE
S
SULF
URADOS
CAM
BIAR
MINERALES DE COBREMINERAL FÓRMULA % COBRECobre Nativo Cu <99.92Chalcocita Cu2S 79.9Covelita CuS 66.5Calcopirita CuFeS2 34.6Bornita Cu5FeS4 / Cu3FeS3 55.5 – 69.7Enargita Cu3AsS4 48.4Cuprita Cu2O 88.8Tenorita CuO 79.9Malaquita CuCO3 .Cu(OH)2 57.5Azurita 2CuCO3 .Cu(OH)2 55.3Crisocola CuSiO3 .nH2O 30 – 36Brocantita CuSO4 . 3Cu(OH)2 56.2Bournonita CuPbSbS3 13.0Dioptasa Cu6[Si6O18].6H2O 40.3
MIN
ERALE
S
OXIDADOS
CAM
BIAR
Cerca del 80% de cobre es obtenido por vía pirometalúrgica. El otro 20% es obtenido por vía hidrometalúrgica
Los métodos de lixiviación para el cobre son:• Lixiviación en pilas.• Lixiviación in situ.• Lixiviación Vat.• Lixiviación con agitación
EXTRACCIÓN HIROMETALÚRGICA DEL COBRE
EXTRACCIÓN HIROMETALÚRGICA DEL COBRE
MINERALES OXIDADOS DE COBRE
MINERALES SULFUROS DE COBRE
TOSTACIÓN• OXIDANTE.• SULFURANTE• CLORURANTE.
LIXI
VIAC
IÓN
PRECIPITACIÓN COMO CEMENTO DE COBRE
ELECTRODEPOSICIÓN DE COBRE
• REFINACIÓN ELECTROLÍTICA
• REFINAMIENTO POR FUEGO. CO
BRE
Lixiviación de minerales de cobre de alta ley• El mineral oxidado es previamente chancado y
en ocasiones molido.• El solvente utilizado es H2SO4 en
concentraciones variables de 150 a 250 mg de H2SO4 por litro de agua.• El mineral molido se lixivia en tanques fijos o en
tanques con agitación.• La recuperación de los valores de cobre es del
orden del 90%.• Los sólidos que arrastra la solución cargada de
CuSO4 son separados por asentamiento.
LIXIVIACIÓN DE MINERALES DE COBRE
LIXIVIACIÓN DE MINERALES DE COBRE
Las soluciones con el sulfato de cobre pueden pasarse a precipitación con fierro o a una planta de ESDE.
CHATARRA DE FIERRO
SOLUCIÓN ESTÉRIL
DESCARGA DE COBRE SOLUCIÓN
RICA DE COBRE
ZONA DE ACCIÓN DINÁMIA
LIXIVIACIÓN DE MINERALES DE COBRE
Lixiviación de minerales de cobre de alta ley arcillosos• Se aplica el proceso lixiviación, precipitación, flotación.• el mineral es triturado a -100 mallas. Posteriormente se
lixivia en tanques agitados de acero inoxidable.• De los agitadores la pulpa es pasada unos cilindros de
madera de gran diámetro donde se alimenta chatarra de fierro.
• El cobre precipita como cobre metálico y queda revuelto en la pulpa.
• La pulpa pasa a unas celdas de flotación en medio acido y pH bajo donde el cobre metálico y parte del mineral flotan.
• El concentrado se envía a fundición. La recuperación por este método esta entre 80 – 85%.
LIXIVIACIÓN DE MINERALES DE COBRE
LIXIVIACIÓN DE MINERALES DE COBRE
Lixiviación de minerales de cobre de baja ley• Minerales oxidados de cobre de hasta 0.5%.• El mineral es chancado y apilado y con una
solución de acido sulfúrico se lixivia para obtener una solución de sulfato ferroso.• el agua que escurre es colectada al pie de la pila
y posteriormente es pasa a decantación para quitarle la arcilla en suspensión.• La solución cargada pasa a un proceso de
extracción por solvente selectivo de cobre.• Se deposita el Cu en placas desde la solución
que proviene de la extracción.
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Etapas.• Exploración y perforación• Tronadura.• Carga y transporte.• Chancado primario.• Chancado secundario.• Aglomerado.• Transporte hacia el área de
lixiviación.• Lixiviación en pilas.• Extracción por solventes.• Electroobtencion.
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Perforación
Consiste en hacer varias perforaciones en el terreno de mineral para la instalación de explosivos.
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Tronadura
Se introduce los explosivos en las perforaciones. Con el fin de fragmentar la roca y exponer los minerales de cobre.
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Carga y transporte
El mineral fragmentado se carga hacia las tolvas que van a alimentar al chancador primario.
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Tronadura
Se alimenta el mineral al primer chancador, luego de esto el mineral se descarga en correas transportadoras que van a alimentar al chancado secundario.
Chancado primario
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Chancado secundario
Por medio de una tolva se alimenta el mineral a los chancadores secundarios donde el mineral va a obtener una granulometría por debajo de 0.5 pulgadas.
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Aglomerado
El mineral por medio de fajas transportadoras es alimentado a dos tambores aglomeradores que giran a 6 rpm. Se añade agua caliente y H2SO4 concentrado. Aumenta la temperatura y la humedad en un 10 % mejorando la porosidad, oxigenación, permeabilidad y el escurrimiento de la solución para la extracción del cobre
H2SO4 H2O
Proceso de Aglomeración
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Mineral
AglomeradoH2SO4cc, H2O
En el caso de la lixiviación del cobre, la aglomeración (o curado) se realiza con el mismo lixiviante ácido en un tambor rotatorio. Primero, se humecta el mineral (+/- 4%) con agua o solución pobre (refino). Después, se agrega ácido sulfúrico concentrado (+/- 30 kg/t o 3%), este ácido ataca el mineral y genera compuestos cementantes entre las partículas.
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Transporte hacia el área de lixiviación.
Las fajas transportadoras llevan el mineral aglomerado a las pilas. Este material es depositado sobre un piso preparado e impermeabilizado donde se han instalado tuberías de 4 pulg para canalizar la solución drenada y de 2 pulgadas para inyectar aire.
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Lixiviación en pilas
Sobre el mineral apilado se esparce una solución ácida diluida mediante un sistema de irrigación constituida por goteros o aspersores. La solución percola a través de la pila disolviendo el cobre diseminado.
Solución Acida Diluida
Aire
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Criterios para lixiviación en pilas.• Minerales oxidados son lixiviados directamente con
H2SO4 – H2O mediante la reacción:
• Minerales sulfurados requiere un oxidante como el H2SO4. La reacción representativa es:
• Con la adición de Fe la velocidad de lixiviación aumenta considerablemente.
CuO + H2SO4 ==== CuSO4 + H2O
Cu2S + H2SO4 + 2.5O2 ==== 2CuSO4 + H2O
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Oxidación con Fe++
Las reacciones son las siguientes:
El Fe++ generado es reoxidado en la segunda reacción y el proceso se vuelve cíclico. Soluciones cargadas contienen 1 -5 kg Fe
2FeS2 + 7O2 + 2H2O 2Fe++ + 2SO4-- + 2H2SO4
0.5O2 + 2Fe++ + 2SO4-- + 2H2SO4 2Fe+++ + 3SO4-- + H2O
Cu2S + 10Fe+++ + 15SO4-- + 4H2O 2Cu++ + 10Fe++ + 12SO4
-- + 4H2SO4
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Reacciones Generales
CuO + H2SO4 ==== CuSO4 + H2O Tenorita
Cu + H2SO4 ==== 2CuSO4 + 2H2O Cobre Nativo
Cu2O + H2SO4 + Fe2(SO4)3 ==== 2CuSO4 + 2FeSO4 + H2O Cuprita
Cu3(OH)2(CO3)2 + 3H2SO4 ==== 3CuSO4 + 2CO2 + 4H2O Malaquita
CuS + H2SO4 + 1/2O2 ====
CuSO4 + S + H2O Covelita
Cu2S + H2SO4 + 2.5O2 ====
2CuSO4 + H2O Calcocita
Construcción de las pilas
El diseño de las pilas debe tener en cuenta los siguientes factores :• La calidad del patio o base de apoyo (impermeable)• Las facilidades de riego y recolección o drenaje del
efluente.• La estabilidad de la pila seca y saturada en agua• Los tanques (piscinas) de soluciones ricas y pobres• La forma de apilamiento o deposición del material
lixiviable.
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Preparación de la base de las pilasSe necesita disponibilidad de amplias superficies de terreno relativamente llanas con menos de 10% de pendiente
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Una base firme y consolidada
Una capa de lecho granular
La lámina impermeabilización
Un conjunto de drenaje
Capa protectora del sistema Las láminas de impermeabilización son
geomembranas de origen sintético, polietileno de alta densidad de 1 a 1.5 mm o polietileno de baja densidad de 0.2 a 0.3 mm de Espesor.
Altura de la pila
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
La altura de la pila fluctúa entre 2.5 m para sistemas de camión y cargador frontal, hasta 10 m para apiladores.
Riego de la pila
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
El riego de las pilas se puede realizar fundamentalmente por dos procedimientos :• Por aspersión o por distribución de goteo, este
último siendo recomendable en caso de escasez de líquidos y bajas temperaturas.
• En la industria, se utiliza generalmente una tasa de riego del orden de 10 - 20 litros/h.m2.
Riego por aspersión Riego por goteo
Operación de las pilas – circulación de soluciones
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Mina Trituración,
aglomeración
Pila en lavado y drenaje
pila en operación
Pila en operación Pila en
formación
EMERGENCIA SOLUCION RICA SOLUCION ESTÉRIL
PLANTA DE RECUPERACIÓN
Pila agotada
Adición reactivosSolución de
riego
Variables de proceso
• La granulometría • La altura de la pila • La tasa de riego [l/h.m2] o [l/h.T] • La concentración en ácido de la solución de riego • El tiempo de lixiviación
LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS
Descripción
La lixiviación por agitación se utiliza en los minerales de leyes más altas, cuando los minerales generan un alto contenido de finos en la etapa de chancado, o cuando el mineral deseado está tan bien diseminado que es necesario molerlo para liberar sus valores y exponerlos a la solución lixiviante. Es también el tipo de técnica que se emplea para lixiviar calcinas de tostación y concentrados.
LIXIVIACIÓN DE COBRE POR AGITACIÓN
Ventajas• Alta extracción del elemento a recuperar• Tiempos cortos de procesamiento (horas)• Proceso continuo que permite una gran automatización• Facilidad para tratar menas alteradas o generadoras de
finos
LIXIVIACIÓN DE COBRE POR AGITACIÓN
Desventajas• Un mayor costo de inversión y operación • Necesita una etapa de molienda y una etapa de
separación sólido-líquido (espesamiento y filtración)
Equipos
LIXIVIACIÓN DE COBRE POR AGITACIÓN
Se recurre a la agitación mediante burbujeo o bien a la agitación mecánica para mantener la pulpa en suspensión hasta que se logra la disolución completa, siendo el tiempo de contacto de los sólidos con la solución del orden de horas comparado con el proceso de lixiviación en pilas que requiere meses. Los agitadores mecánicos son simplemente impulsores colocados en el interior del tanque, mientras que los tanques agitados con aire son a menudo tanques de tipo "Pachuca“.
Variables de proceso
• Granulometría.• Tiempo de lixiviación.• Mineralogía.• Otras variables.
LIXIVIACIÓN DE COBRE POR AGITACIÓN