I.

INTRODUCCION

1.1.PRESENTACIN DEL PROBLEMALa produccin de precipitado de cobre o cemento de cobre, es una tecnologaconocida y sencilla a partir de minerales oxidados, se obtiene a partir de solucionesprovenientes de lixiviacin cida de cobre, o soluciones cidas de agua de mina,para obtener un producto aceptable en su comercializacin, debe tenercaractersticas establecidas en sus impurezas, se requiere caracterizar el mineraloxidado, que se va a utilizar para obtener el precipitado de cobre, debe conocerse elcontenido de hierro, carbonatos, y otras impurezas, para procesar a pequea escaladebe tener un contenido aceptable de cobre(ley de cabeza), que presente un tipo demineraloga que facilite una buena recuperacin o extraccin de cobre.

Una de las limitaciones para los pequeos productores, es el precio del metal yexcesivo costo de los insumos, como la chatarra de fierro, y el cido sulfrico, ambosinsumos existen en el mercado nacional.

1.2. ENUNCIADO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIN

Problema generalDe qu manera el uso de la tecnologa de precipitacin de cobre es una alternativaptima tcnica y econmica rentable?

Problemas especficosa. Cmo identificar el tipo de mineral a procesar de manera que puedaaprovechar al mximo beneficios en la extraccin de cobre a favor de lapequea minera?

b. Cmo la tecnologa aplicada de precipitacin de cobre permitir unarecuperacin adecuada de cobre?

c. De qu manera tecnologa de precipitacin de cobre puede convertirse enuna herramienta eficaz y eficiente y pueda obtener recuperaciones, quepuedan obtener mrgenes de utilidad aceptable, en la pequea minera?

1.3.OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN

Objetivo general

Determinar que el uso de la tecnologa de precipitacin de cobre oxidado, es unaalternativa rentable para la pequea minera.

Objetivos especficosa. Caracterizar el tipo materia prima para el proceso de produccin.b. Determinar una recuperacin adecuada de cobre con la tecnologa aplicada.c. Establecer la rentabilidad de proceso propuesta.d. Identificar las reservas mineras de oxido de cobre de la pequea minera.

1.4. IMPORTANCIA Y JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACIN

Este trabajo de investigacin se realiza, para que un sector de la pequea minera ominera artesanal tenga al alcance tecnologas apropiadas y convenientes en laextraccin de los minerales, obteniendo mayor recuperacin posible de cobre porcada cantidad de mineral procesada, y as obtener mayores beneficios econmicos,las actividades relacionados a la extraccin de minerales se realiza bajo normas yleyes del estado peruano, para lo cual se deben proporcionarles orientaciones a lospequeos mineros en su correcta aplicacin de tecnologas apropiadas.

Es importante este trabajo de investigacin por que se pretende mejorar la situacinsocio-econmica de los pequeos mineros, adems deben insertarse como empresasformales, contribuyendo a la economa nacional con su pago de sus tributos,generando mayores ingresos familiares y la consecuente formalizacin laboral deeste sector.

1.5. ENUNCIADO DE LA HIPTESIS

Hiptesis generalSi utilizamos la tecnologa de precipitacin de cobre con una recuperacinadecuada, esta se convertir en una alternativa ptima tcnica y e econmicarentable para la pequea minera.

Hiptesis especficosa) Si se considera la recuperacin de cobre dentro un rango de 90 a 95% enlixiviacin, con cido sulfrico.

b) Si utilizamos la tecnologa de precipitacin de cobre nos permitir obteneruna ptima recuperacin de cobre entre 85 a 90%

c) Es viable econmicamente obteniendo un valor actual neto

una planta de lixiviacin al nivel piloto.

> 0, para

II.

2.1.

MARCO TERICO

GENERALIDADES

Se han encontrado algunas informaciones relacionados con el presente trabajo deinvestigacin como son:

Basadre en Historia Republicana del Per. El Per es un pas de tradicin minera.Durante la poca de la colonia se explotaron las minas de plata de Potos (HoyBolivia) y las minas de azogue de Santa Brbara (Huancavelica). El azogue esconocido hoy como el mercurio y fue en su momento indispensable para laseparacin de la plata. Diversas fuentes coinciden que los minerales provenientes deestas minas permitieron el desarrollo de Europa.

Memorias del Banco Minero del Per de los aos 1985- 1990. Ha realizadostrabajos de prospeccin minera, al nivel nacional, esta entidad financiera daba apoyotcnico-financiera y comercial a la pequea y mediana minera, hasta su liquidacinen el ao 1990, en pleno crisis de la minera cuando la cotizacin de los precios delos metales en el mercado mundial se encontraba en los niveles ms bajos, como eloro $ U.S.245 por onza troy, que hoy se encuentra en $U.S. 1200.

De la publicacin del Diario el Comercio mes de marzo 2005, haciendo referenciasobre la problemtica minera, y el anlisis histrico sobre la problemtica de laminera en el Per.

La revista Mundo Minero en su publicacin quincenal ao 2003. Hace algunasreferencias sobre la problemtica de la minera, y los principales indicadoreseconmicos relacionados con el sector minero en el Per.

Ministerio de Energa y Minas, por intermedio de la Direccin General de

Estadstica,

publica

mensualmente

sobre

la

situacin

minera

del

Per,

proporcionando datos estadsticos, indicadores econmicos, nuevos proyectos deexplotacin minera en la pequea, mediana y gran minera.

La sociedad Nacional de minera y Petrleo, por intermedio de sus revistaespecializada, realiza publicaciones y informes sobre la problemtica de la pequeay mediana minera, y publica algunos avances sobre la exploracin y explotacinminera.

En los aspectos tecnolgicos relacionados a la extraccin de los metales, a partir delos minerales con valor econmico, existen varias publicaciones relacionados altema del presente trabajo de investigacin, que citare algunos ms importantes.

En el occidente en el siglo VIII, JabirIbnHayyandescubre el aqua regia , es deciruna mezcla de acido clorhdrico (HCl) y de acido ntrico (HNO3), como nicosolvente liquido capaz de disolver el oro(siendo que por separado no puedenlograrlo)

A inicios del siglo XX, es posible distinguir algunos hechos histricos relevantes,como la produccin masiva de la energa elctrica, permitieron reemplazar laproduccin de cobre por precipitacin a pequea escala e ingresar a la produccin agran escala con el uso de la electrolisis para la obtencin de cobre desde lassoluciones lixiviadas acidas, aplicada en la Minera Chuquicamata de Chile 1915.

Tilyard, P en el ao 1973, realiz trabajos de investigacin sobre la precipitacin decobre con chatarra de hierro, a partir de soluciones lixiviadas con acido sulfrico.

Large Chingola, en 1973 propuso mejorar la calidad de los productos precipitadosde cobre, eliminando las impurezas, especialmente el hierro.

Los procesos qumicos de cementacin de cobre se basan en los estudios realizadospor Nernst y otros, sobre los potenciales electroqumicos, y los principiosestablecidos por Faraday en procesos electroqumicos, y los potenciales estndar dereduccin estudiados por WilardGibbs y Stockholm.La cintica de la precipitacin de cobre por primera vez fue investigada porNadkarniy Wadsworth en 1968, establecindose que la etapa determinante de larapidez de precipitacin, es la difusin de los iones.

Spedden y colaboradores en 1966, propusieron algunas tcnicas industriales deobtencin del precipitado de cobre, usando una mezcladora tipo cnico llamadoprecipitadorKennecott, consistente en tanque de madera cilndrica.

A partir de 1970, se comienza utilizar el mtodo de electrodeposicin, a gran escala,en Estados Unidos, Zambia, Per en este ltimo, con la puesta en marcha de laexplotacin de los xidos de cobre de Minera Cerro Verde de Arequipa, hoy acargo del consorcio minera Fripor de USA.

El Banco Minero del Per, entre los aos 1980 a 1990, por intermedio delDepartamento de Investigaciones Metalrgicas, Laboratorio Central de Callao, harealizados varias pruebas experimentales de varios tipos de minerales procedentesde diferentes lugares del Per, especialmente en apoyo a la pequea minera.

Por intermedio de la Revista especializada del Instituto de Investigaciones deFIGMMG de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos Per Vol. 8, No 15,9-13 (2005), ha publicado sobre la produccin de sulfato de cobre, obtenida a partirdel cemento de cobre, que es una recopilacin de los trabajos realizados del exBanco Minero del Per, entre los aos 1980 a 1980.

Centro de investigaciones de la Pontificia Universidad Catlica del Per, 2005 ha

presentado

un

estudio

realizado

por

Fiorella

Polanco

Martnez,

sobre

Financiamiento para Pequea y mediana Minera en el Per.

2.2.EXTRACCIN HIDROMETALURGICA DEL COBRE

2.2.1. Lixiviacin de minerales oxidados de cobreLos procesos pirometalrgicos que conducen finalmente a la produccin de nodosde cobre. Estos nodos son corrodos posteriormente en celdas de electro refinaciny los tomos de cobre de los nodos son as disueltos en una solucin acuosa cida.Es en este punto, entonces, que los productos de la extraccin hidrometalrgica ypirometalrgicos alcanzan la misma etapa. Las tcnicas hidrometalrgicos para laextraccin de cobre se aplican principalmente a los minerales de cobre con oxgeno y

a los desechos de xido y sulfuro de baja ley. La hidrometalurgia tambin se aplicaen varios casos a la lixiviacin por agitacin de minerales de sulfuro tostados.Aproximadamente se producen ms de 900 000 toneladas de cobre al ao portcnicas hidrometalrgicos (que representan el 15% de la produccin mundial decobre a partir de minerales oxidado)La lixiviacin de desechos minerales mejora la eficacia con la cual el cobre esobtenido de un mineral y por lo cual este proceso cada vez tiene ms aceptacin.Un importante avance tecnolgico que ha causado un uso creciente de lahidrometalurgia para la extraccin de cobre es la aplicacin de las tcnicas deextraccin con disolventes a las soluciones cidas de lixiviacin con bajo contenidode cobre. El proceso de extraccin con disolventes consiste en:

a. La extraccin selectiva del cobre de soluciones diluidas de lixiviacin (1 a 5 kgde Cu/m3;1 a 10 kg H2SO4 m3) en una fase orgnica;

b. La separacin del cobre de la fase orgnica en una solucin acuosa fuertementecida (150 kg H2SO4m3) la cual absorbe los iones cobre en una altaconcentracin (30 a 50 kg Cu/m).

En esta forma, la extraccin de disolventes separa al cobre de las impurezas de lasolucin de lixiviacin original y produce un electrolito apropiado para la separacindirecta por electrolisis de ctodos de alta pureza (99.9% de Cu). El amoniaco y elcido clorhdrico se usan en dos o tres casos para minerales de sulfuro Ni-Cu o matay tambin han sido propuestos para concentrados de sulfuro de cobre; el cidosulfrico (en varias concentraciones) es un reactivo cuyo uso es mucho ms comnen estos procesos, las ventajas principales del cido sulfrico son su bajo costo, suaccin rpida sobre los minerales de cobre que contienen oxgeno y el hecho de quees regenerado cuando son lixiviados minerales de sulfato o sulfuro.

FIGURA No 2.1 Lixiviacin en terreros o pilas, precipitacin de Cu

Fuente: Biswas, Dawenport. Pg. 281 [8]

FIGURA No 2.2. Lixiviacin en terreros o pilas LIX-SW

Fuente: Biswas, Dawenport. Pg. 281 [8]

El medio de lixiviacin para minerales cobre casi siempre es una solucin acuosa deLas fuentes principales de cobre para la extraccin hidrometalrgicos son los llamadosminerales de xido, los ms importantes de los cuales se muestran en la tabla 2.2. Otrosminerales con oxgeno menos comunes son los xidos, fosfatos y, particularmente enZambia, los aluminio-silicatos con cobre en su estructura.

Estos minerales oxidados son los productos de la degradacin de los depsitos desulfuro originales y en ellos siempre se encuentran pequeas cantidades de sulfuro dehierro y sulfuro de cobre.

Los minerales de sulfuro tambin son lixiviados con cido sulfrico para la extraccinde cobre, pero el proceso es muy lento. Esto ha restringido la lixiviacin de sulfuros altratamiento prolongado de desechos minerales de xidos y sulfuros por perodos de 3 a30 aos. No obstante, son extradas grandes cantidades de cobre mediante estas tcnicas

de lixiviacin prolongadas ( 300 000 toneladas en 1973) y su importancia como

suministro de cobre va en aumento. Los principales minerales de sulfuro encontrados enlos depsitos de lixiviacin son la calcopirita (CuFeS2), calcosita (Cu2S) y pirita (FeS2).Los componentes de fierro de la mineralizacin son importantes porque conducen a laformacin de sulfato frrico, el cual contribuye a la lixiviacin de los minerales decobre.[22]

2.2.2. Procesos qumicos de la lixiviacin de xidosLos minerales de cobre que contienen oxgeno son muy solubles en cido sulfricodiluido. La rapidez real de disolucin depende del tipo de lixiviacin y de lascondiciones de contacto, pero los ciclos de lixiviacin tpicos para los minerales quecontienen oxgeno son 2 a 5 h para concentrados finos con lixiviacin por agitacin, 5 a10 das para partculas trituradas en la lixiviacin en tanques y 100 a 180 das para lalixiviacin en montones. Los factores que favorecen que la rapidez de lixiviacinaumente son la alta concentracin de cido (hasta 150 kg H2S04/m3), temperaturaselevadas (hasta 600C), grandes reas de contacto y, cuando es posible, la buenaagitacin.

2.2.3. Procesos qumicos de la lixiviacin de sulfurosLos minerales de sulfuro de cobre no son solubles en cido sulfrico a menos que setengan condiciones oxidantes. Aun as, las reacciones de lixiviacin tienden a ser lentassi es que las condiciones oxidantes no son extremadamente fuertes, como las obtenidascon altas presiones de oxgeno.

2.2.4. Lixiviacin de los sulfuros mediante bacterias

Las condiciones oxidantes para la lixiviacin prolongada de minerales de sulfuro(lixiviacin en depsitos de los desechos minerales) son proporcionadas por elaireatmosfrico. Los mecanismos del proceso no se conocen bien, pero se sabe quediversas bacterias autotrficas aceleran las reacciones de lixiviacin en algn grado. Sepiensa que la bacteria activa es la Thiobacillusferrooxidans(Fletcher, 1970) la cual sealimenta de la reaccin:

Fe+2 Fe+3

(2.1)

(En solucin)

Se cree que el proceso de lixiviacin causado por bacterias tiene lugar como sigue:

a. Los iones ferrosos pasan a la solucin por la accin qumica del cido sulfricoy el oxgeno sobre los minerales de sulfuro de fierro, por ejemplo

CuFeS2 + 4O2 CuSO4 + FeSO4 (en solucin acuosa)

(2.2)

b. La Thiobacillusferrooxidansataca qumicamente los iones ferrosos para formariones frricos, por accin bacteriana.

2FeSO4 + H2 SO4 + O2

Fe2 (SO4)3 + H2O

(2.3)

c. Los iones frricos actan como un lixiviante para los minerales de sulfuro, porejemplo:

Fe2(SO4)3 + Cu2S + 2O2 2FeSO4 + 2CuSO4

(2.4)

2Fe2(SO4)3 + CuFeS2 + 3O2 + 2H2O FeSO4 + CuSO4 + 2H2SO4Fe2(SO4)3 + FeS2 + 3O2 + 2H2O 3FeSO4 + 2H2SO4

(2.5)

(2.6)

Los esquemas de reaccin b) y e) entonces se vuelven cclicos. Todas estas reaccionespueden proceder sin la presencia de bacterias, pero las enzimas de la Thiobacillus Ferro-

oxidancatalizan la reaccin y aceleran el proceso total de lixiviacin.

GRAFICA No 2.1

Efecto de las bacterias sobre la rapidez de extraccin de cobre

FUENTE: EJM. Malouf y Pratter, 1963

Se crey que otras bacterias como la Thiobacillusthiooxidansatacaban directamente losminerales de sulfuro pero ahora hay pruebas de que los minerales de cobre no sonatacados directamente en esta forma, aun cuando el azufre elemental y los sulfuros dehierro lo puedan ser. El hecho que la Thiobacillusthiooxidansviva en un ambiente desulfuro indica que contribuye en alguna forma a la oxidacin de los sulfuros, tal vez enlas etapas de oxidacin intermedias del azufre, por ejemplo:

S2O2-2 + O2 S2O3-2S2O3-2 + 5/2 O2 2SO4-2

(2.7)(2.8)

La mayor parte de las aguas minas de sulfuro contiene bacterias auto trpicas activas. Eluso de estas aguas minerales para las soluciones de lixiviacin (con H2SO4 diluido)automticamente proporciona los cultivos inciales de bacteria para los sistemas delixiviacin.

Para una accin bacteriana ptima, la lixiviacin se debe llevar a cabo en condicionesdonde la bacteria prospere y stas son:

a. un pH entre 1.5 y 3.5;b. temperaturas entre 25 y 40 0C;c. un suministro adecuado de oxgeno (obtenido por aeracin de las soluciones ydrenado peridico de la pila de mineral);d. evitar la exposicin de las soluciones a la luz solar.[Malouf y Prater, 1961; Malouf, 1973)]

Adems, es determinante el buen contacto del lixiviante (y sus bacterias) con los slidospara obtener una rpida lixiviacin. El contacto se puede mejorar en algn grado si seagrega un humectante a la solucin de lixiviacin.[17]

En algunos casos, el precipitado puede impedir el escurrimiento del lixiviante a travsde la pila de mena. Este problema se puede resolver en parte si se pasa ocasionalmenteuna solucin reductora (por ejemplo, bisulfito de sodio) a travs de los montculosdepositados [Spedden y Malouf, 1974].

2.3. METODOS DE LIXIVIACINLos mtodos de lixiviacin que se utilizan en la extraccin siderometalrgica del cobreson:

a. Lixiviacin in situ, terreros y pilas[Evans y Sheffer, 1968]. La lixiviacin in situ, en terreros y pilas es esencialmente lamisma tcnica. La mena o mineral se tritura para exponer los minerales de cobre en lasinterfases de fractura generalmente dbiles; y el lixiviante (soluciones diluidas de cidosulfrico que por lo general contienen bacterias) escurre por gravedad entre las piezasde mena. Las condiciones especiales para los tres mtodos son una base impermeable(natural y artificial) en la que puedan recolectarse las soluciones de lixiviacinsaturadas; y una roca husped que no consuma cantidades fuera de lo ordinario de cidosulfrico. Las caractersticas de cada mtodo son:

La lixiviacin in situimplica el rompimiento de la mena in situ con explosivossin que la mena sea extrada por los mtodos ms usados en las minas. Estopuede hacerse en depsitos superficiales de baja ley o minas subterrneas ya

trabajadas. Una tcnica que ha tenido aceptacin es la fractura de rocasubterrnea bajo presin hidrulica.

La lixiviacin en terreros se aplica a los desechos con bajo contenido de cobreprovenientes de los mtodos comunes de explotacin, generalmente operacionesa cielo abierto. La roca se amontona en grandes depsitos (millones detoneladas) y el lixiviante se distribuye peridicamente sobre la superficie paraque escurra a travs del depsito. La mayor parte del cobre lixiviado en losterreros proviene de minerales sulfurados para lo cual es necesario el oxgeno(ecuaciones 13.1 y 13.5). El oxgeno es suministrado entre las aplicaciones

peridicas de lixiviante ( mensualmente) de modo que el aire suba a travs de

los depsitos.

La lixiviacin en pilas es exactamente lo mismo que la lixiviacin en terrerosslo que los depsitos de mineral oxidado superficiales, a diferencia de losdesechos de mina, se parten y apilan en montones de 100 000 a 500 000toneladas. Los materiales slidos en los montones son algo ms pequeo que losde los depsitos (es decir, alrededor de -10 cm) y la lixiviacin es continua yconsiderablemente ms rpida (El cobre obtenido de los minerales de sulfuroque suele estar en los montones es poco, debido a los tiempos de lixiviacincortos (100 a 180 das).

En los tres casos, la solucin de lixiviacin concentrada tiene poco cobre (1 a 5 kg/m3)y, por tanto, el proceso posterior es la cementacin del cobre de la solucin sobrechatarra de acero o la extraccin con disolventes del cobre para la preparacin delelectrolito. Despus de la eliminacin del cobre, las soluciones se saturan con cidosulfrico para compensar las prdidas en la roca husped y son devueltas al sistema dedistribucin para continuar la lixiviacin. Las adiciones de cido normalmente no sonnecesarias para lixiviacin de desechos en depsitos porque las reacciones mismasreabastecen el lixiviante (ecuaciones anteriores) Los caudales de aplicacin de lixivianteson del orden de 0.01 a 0.05 (depsitos e in situ y 0.1 a 0.5 m3 de lixiviante por da/m2de superficie horizontal (pilas).[17]

b. Lixiviacin en tanque de menas de cobre oxidadasLa lixiviacin en tanques de los minerales de cobre que contienen oxgeno, (1 a 2% deCu) se realiza para producir directamente una solucin de lixiviacin concentrada con elsuficiente cobre para la separacin por electrlisis (30 a 50 kg de Cu/m3). Comparadacon la lixiviacin in situ, en terreros y pilas, ste es un mtodo de alto nivel deproduccin que emplea cido sulfrico concentrado (tabla 2).

La lixiviacin en tanque incluye mineral triturado (- 1 cm) con soluciones de 50 a 100kg de H2SO4/m3 en grandes tanques rectangulares (ejemplo de dimensiones: 25 m delargo, 15 m de ancho, 6 m de profundidad, apropiados para 3 000 a 5 000 toneladas demineral). La lixiviacin normalmente tiene lugar en una secuencia de cuatro a sieteciclos de llenado y desage. Las soluciones concentradas de las primeras dos a tresoperaciones de llenado se usan como electrolitos (despus de la purificacin), mientrasque las soluciones restantes (que estn ms diluidas en cobre) se vuelven a usar paralixiviar los lotes nuevos de mineral. La lixiviacin continua en tanque mediante la cualel lixiviante fluye sin interrupcin a travs del mineral en una serie de tanques, sepractica en la actualidad en varias instalaciones [Verney y colaboradores, 1969].

El ejemplo ms importante de lixiviacin en tanque ha sido la planta de Chuquicamata(Chile) la cual se recupera hasta 150 000 toneladas de cobre en solucin por ao[McArthur, 1961] a partir de minerales de sulfito por (ejemplo antlerita 3CuOSO32H2O). Gran parte del mineral de sulfito de Chuquicamata actualmente est agotadoy la planta de lixiviacin ahora se usa para tratar el mineral de xido de La Extica.Infortunadamente, el mineral de La Extica no es tan apropiado para la lixiviacin entanques como los sulfitos de Chuquicamata y se deben buscar otros mtodos delixiviacin, en particular la lixiviacin por agitacin seguida por extraccin condisolventes.

La tabla 2.1 proporciona los detalles de la planta de lixiviacin en tanque de Chambishi(Zambia) la cual recupera alrededor de 3 000 toneladas de cobre por ao de una menade carbonato. Esta planta es parte de un complejo de lixiviacin en tanque dexido/lixiviacin por agitacin de calcinado. La tabla 3.4 muestra que la menacontiene parte de cobre proveniente de sulfuro adems de sus carbonatos de cobre;

dicha tabla confirma que los sulfuros no son lixiviados en ningn grado durante lostiempos cortos de la lixiviacin en tanque. Se puede observar que hasta la lixiviacindel cobre soluble (carbonato) ms bien es deficiente (85%), debido a la falta decontacto.

Entre la solucin de lixiviacin y algunas partes de la mena. Un problema particular enla lixiviacin en tanque es que las grandes cantidades de finos de la mena impiden lapercolacin uniforme del lixiviante a travs de ella. Esto inhibe el contacto entre ellixiviante y las partes de mena y conduce a un bajo rendimiento de la lixiviacin. Esteproblema puede resolverse parcialmente si se criban los finos de la mena antes de la

lixiviacin, pero esto hace que este proceso sea

inapropiado para ciertas menas

quebradizas.[17]

La lixiviacin en tanque tambin se usa en varios lugares para producir soluciones delixiviacin diluidas (1 a 5 kg Cu/m3) a una alta velocidad [Argal, 1973]. En estos casos,el cobre se recupera por cementacin o por extraccin mediante disolventes.

TABLA No 2.1 Datos de operacin de la planta de lixiviacin en tanque deChambishi. [Verney y colaboradores, 1969)]

Toneladas de mena lixiviada/da

(6 cubas, 14 x 9 x 6 m de prof.)

% Cu en mena% Cu soluble en manea (xido)% Cu insoluble en mena (sulfuro)% Extraccin total de cobre% Extraccin de Cu xido

% Extraccin de Cu sulfuro

500

2.21.90.37485

0

Cu H2S04

Fe

Fe3+

TOTAL

3

Composicin del electrolito (a celdas) kg/m3

2545

7030

1010

56Composicin lixiviante kg/m (electrolito re circulado)

c. Lixiviacin por agitacin de concentrados oxidadosLa lixiviacin por agitacin es la lixiviacin rpida de partculas finas (normalmente90%-75 m) de concentrados de cobre oxdicos o productos calcinados provenientes deltostador en soluciones concentradas de cido (50 a 100 kg de H2SO4/m3). Mientras quela lixiviacin in situ, pilas y terreros toma aos y la que se realiza en tanques toma dasla lixiviacin por agitacin toma de 2 a 5 h .

Las razones para esta rpida velocidad de lixiviacin son:

el tamao fino de las partculas slidas,

la rpida saturacin de la solucin de lixiviacin de la superficie de mineralcomo resultado de la agitacin vigorosa.Los minerales de sulfuros no son lixiviados durante el corto contacto proporcionado porla lixiviacin por agitacin. Por lo general, la lixiviacin tiene lugar continuamente enuna serie de tres o cuatro tanques (volumen 50 a 200 m3), el aire o medios mecnicosproporcionan la agitacin; la lixiviacin de minerales que contienen oxgeno es unproceso relativamente simple debido a su alta solubilidad en H2S04. Parece que lasnicas precauciones necesarias para obtener extracciones de ms de 95% son:

Molienda fina de los slidos;

Concentracin de cido moderadamente alta en el comienzo y terminacin delciclo de lixiviacin.

Adems, la rpida lixiviacin es fomentada por una alta temperatura deoperacin (600C).

Las plantas existentes no practican la lixiviacin en contra-corriente y es probable quese obtengan mayores rendimientos si se emplean procedimientos de lixiviacin encontra-corriente. La planta de lixiviacin Nochanga ha incorporado recientemente la relixiviacin en contra-corriente de los residuos de la planta de lixiviacin y las colas deflotacin para mejorar las recuperaciones [EngeneringMiningJournal, 1973], tambinse practica el lavado en enteramente de los residuos de lixiviacin.

d. Lixiviacin de productos calcinados provenientes del tostadorLa lixiviacin de concentrados de sulfuro de cobre tostados se practica en varioslugares, particularmente en Zaire y Zambia. Las ventajas de esta prctica son:

1. Los productos del tostador contienen sulfatos o sulfatos bsicos los cualesproporcionan cido al sistema de lixiviacin para procesar en forma simultneamenas oxidadas de cobre o concentrados, es decir, el cido es suministrado porla reaccin total:

CuSO4 (soluc) + H2O Cu0 + H2SO4 (2.9)

2. El cido sulfrico puede ser producido a partir de los gases del tostador paraotras operaciones de lixiviacin.

La ventaja (1) se explota combinando la lixiviacin del producto calcinado con lalixiviacin de menas de xido o concentrados y todas las plantas de lixiviacin deproductos calcinados existentes siguen esta prctica [Verney y colaboradores, 1969;Theys, 1970]. Los productos calcinados provenientes del tostador se lixivian muyfcilmente; pueden ser intercalados en el circuito de lixiviacin en cualquier punto.

Una limitacin del proceso es el equilibrio entre el sulfato agregado en los productoscalcinados del tostador y las prdidas de cido sulfrico en la ganga de xido. Unexceso de sulfato dar por resultado un circuito cada vez ms acido, el cual puederequerir, con el tiempo, neutralizacin, mientras que si hace falta sulfato se necesitaagregar cido sulfrico. La tabla 2.3 proporciona los detalles de la planta de lixiviacinen tanque de Chambishi (Zambia) la cual recupera alrededor de 3 000 toneladas decobre por ao de una mena de carbonato. Esta planta es parte de un complejo delixiviacin en tanque de xido/lixiviacin por agitacin de calcinado. La tabla 2.4muestra que la mena contiene parte de cobre proveniente de sulfuro adems de suscarbonatos de cobre; dicha tabla confirma que los sulfuros no son lixiviados en ningngrado durante los tiempos cortos de la lixiviacin en tanque. Se puede observar que has-ta la lixiviacin del cobre soluble (carbonato) ms bien es deficiente (85%), debido a lafalta de contacto.La prctica normal es evitar la etapa de neutralizacin, operando conuna ligera deficiencia de sulfato. [3]

2.4.. RECUPERACIN DE COBRE A PARTIR DE SOLUCIONES DELIXIVIACIN DILUIDAS: CEMENTACIN Y EXTRACCIN CONDISOLVENTES.

2.4.1.

Aspectos generales

Las soluciones saturadas provenientes de las operaciones de lixiviacin son de dostipos, de acuerdo a su contenido de cobre:

a. Concentradas, contienen de 30 a 50 kg Cu/m3, provenientes de la lixiviacin entanque o por agitacin. Estas soluciones contienen una concentracin suficientepara la separacin por electrlisis directa de cobre de alta pureza.

b. Diluidas, 1 a 5 kg de cobre por m3, provenientes de lixiviacin in situ, pilas yterreros. Estas soluciones son demasiado diluidas en cobre para la separacin porelectrlisis directa de ctodos de alta pureza [Spedden y colaboradores, 1966].

Ambos tipos de solucin de lixiviacin contienen impurezas de la mena, principalmentehierro con otras impurezas metlicas en menor cantidad como cadmio, plomo y zinc.

Las soluciones con 30 a 50 kg de Cobre/m3 slo necesitan una purificacin antes de laseparacin por electrlisis. En general, para lograrlo, se precipitan los iones frricos desoluciones aereadas utilizando cal viva (burnt lime) a un pH 3 3.5 y desviando unaporcin de electrolito del circuito para el decobrizadoy descarga.

Un problema ms complicado es la recuperacin efectiva del cobre a partir del tipodiluido de solucin de lixiviacin original. El mtodo importante de recuperacin decobre es la cementacin sobre chatarra de acero (unas 350 000 toneladas de cobreanuales). Este mtodo es simple y efectivo, pero el cobre obtenido es impuro y debe serenviado a una instalacin pirometalrgica para su fundicin y refinacin.

El descubrimiento de nuevos disolventes para la extraccin de cobre de soluciones delixiviacin cidas ha proporcionado una opcin segura para el proceso de cementacin.Estos disolventes, en particular los reactivos LIX de la General Mills Chemicals, Inc. y

los reactivos KELEX de la Ashland ChemicalsCompanypermiten: a) la extraccin delcobre a partir de soluciones de lixiviacin diluidas dentro de una fase orgnica y b) laproduccin de electrolitos de cobre concentrados (30 a 50 kg Cu/m) apropiados para laseparacin por electrlisis. Para la preparacin de los electrolitos se mezclan losorgnicos cargados con las soluciones de cido sulfrico concentrado.

2.4.2. CementacinLa cementacin del cobre en solucin est descrita por la reaccin:

Fe+ Cu2+ Cu0 + Fe2+

(2.9)

Fe: chatarra de hierro o retallas de fierroCu2+: cobre en solucin como sulfatoCu0: Precipitado de cobre metlicoFe2+: Fierro en solucin como sulfato ferroso

Adems del fierro, podran utilizarse otros metales para la cementacin, por ejemplo, elaluminio o el zinc pero a un costo considerablemente ms alto. Por consiguiente, elfierro (como desperdicio de acero) es el nico medio de cementacin prctico. Como sehace en la industria del cobre, la solucin de lixiviacin original se hace fluir a travs deuna pila de desperdicio de acero y el cobre precipita sobre las superficies de hierro. Elprecipitado de cobre se desprende en escamas o en forma de polvo [Tilyard, 1973], bajola influencia del flujo de la solucin, pero invariablemente est contaminado con elfierro sobre el cual precipita (anlisis tpico: 85 a 90% de Cu, 0.2 a 2% de Fe, 0.5% deSiO2, oxgeno remanente).

La ventaja principal de la cementacin es su sencillez. Virtualmente se puede removertodo el cobre de la solucin en una serie corta de tanques o de canales de contacto.Contra esta sencillez se debe considerar el hecho de que el producto de cobre sepurificar posteriormente.

El mtodo ms comn de tratamiento del cobre cementado es por fundicin en hornosde fundicin o convertidores a partir de los cuales sigue la ruta estndar de electrorefinacin de nodos. Otro mtodo poco usado, es disolver el cobre cementado en unasolucin acuosa bsica y luego reducirla con hidrgeno. La impureza de hierro precipitade la solucin bsica como hidrxido frrico, mientras que el cobre es reducido por lareaccin:

H2 + Cu2+ Cu0 + 2 H+

(2.10)

El producto de esta reaccin es cobre en polvo ( 0,85

Variable

N

Mean

StDevSE Mean

T

P

CUADRO 4.112 0,91197 0,02481 0,00716

8,65

0,00

Podemos observar que al ser p 0,85

Variable

N

Mean

StDevSE Mean

T

P

CUADRO 4.216 0,88255 0,01377 0,00344

9,46 0,000

Se puede observar que al ser p 0,91

Variable

N

Mean

StDev

SE Mean

T

P

CUADRO 4.3

20 0,92189 0,00793 0,00177 -6,71 0,000

Podemos observar que al ser p0 ACEPTARVANF 0,05 loque verifica la normalidad de las observaciones.

Para el caso de los cuadros presentados presentados, se tiene el siguiente resultadosgrficos.

GRFICA No 1

2. GRAFICA No 1. PRUEBA DEL CUADRO 4.1

Normal Probability Plot

,999,99,95,80,50,20,05,01,001

0,87

0,88

0,89

0,90

0,91

0,92

0,93

0,94

% DE RECUPERACION DE Cu

Average: 0,911967StDev: 0,0248108N: 12

Anderson-Darling Normality TestA-Squared: 0,463P-Value: 0,210

lo que verifica la normalidad de las observacionesProbability

GRFICA No 2

3. GRAFICA No 1. PRUEBA DEL CUADRO 4.2

Normal Probability Plot

,999,99,95,80

,50

,20,05,01,001

0,852

0,862

0,872

0,882

0,892

0,902

% DE RECUPERACIN DE Cu

Average: 0,88255StDev: 0,0137653N: 16

Anderson-Darling Normality TestA-Squared: 0,379P-Value: 0,363

lo que verifica la normalidad de las observacionesProbability

GRFICA No 3

4. GRAFICA No 3. PRUEBA DEL CUADRO 4.3

Normal Probability Plot

,999,99,95,80,50,20,05,01,001

0,904

0,914

0,924

0,934

% DE RECUPERACIN DE Cu

Average: 0,921895StDev: 0,0079320N: 20

Anderson-Darling Normality TestA-Squared: 0,399P-Value: 0,332

lo que verifica la normalidad de las observaciones

Habiendo verificado la normalidad de las observaciones, haremos uso de la prueba t,para cada caso.Probability

ANEXO No 6

DISTRIBUCION ACUMULATIVA T STUDENT

FUENTE: Tablas Estadsticas. Daz Busto, Pedro. Edit. San Marcos. Lima-Per 2008

ANEXO No 7

PROYECTO: COBREPAMPAANLISIS DE COSTO BENEFICIO

El excedente que se obtiene luego de recuperar la inversin total y de cubrir todos los costos en el horizonte delproyecto.El anlisis se realiza para todo el horizonte establecido de 7 anos y se considera en el flujo econmico.La tasa de corte para la evaluacin del flujo econmico corresponde al costo de capital global que asciende a 13%.

=

,

.=$