LIXIVIACION BACTERIANA APLICADA A MINERI\• .. ES MARGINALE S C_ COBRE. Investigaciones Experimentales J Nível de Mini­Columna (*) Jorg e Rodrfgu ez Velarde INGEMMET Lima-P e rcr El tratamiento metalúrgico para la extrú c ci6n de elementos valiosos a partir de minerales marginale s , ahora, puede ser po sible por la utilizaci6n de microorganismos como agentes catalíticas en el proceso redox que se produce entre el sulfuro ｭ･ｴｾｬｩ｣ｯ＠ y el media electrolítico. E 1 e s tu di o com p 1 e to compre n de i n v e s ti g a c i o n e s ex per i me n tales realizadas a escala de frascos agitados, en minicolumnas y en columnas de Percolación (1). Ahora, nosotros mostra remos los resultados obtenidos en minicolumnas, valores qu e confirman los hallados en frascos agitados . El mineral marginal de Cerro Verde(Arequipa-Perú), qu e c:ô un tenor de 0.28 'H u, correspondiendo el 75 % a cobre sulfurado (chalcopirita) y el r esto de min c rales oxidados de cobre; sele E:X"perimentó en dis e nos de frascos ayitados,utili za elo pul pa s , con un contenido Ｑ Ｘ Ｎｾ＠ e n s ólidos; el material molido estuvo a 70 % pasando malla 200 (A STM) (74tl.). En esta s expErimentos se constatá qu e la t emperatura y la acidez dcl medic (6) tienen una influ e ncia decisiva en el grado de extracción de los diferentes iones (Fe3+ ,Al+++,Mg++,ca++,cu++, Mn++,P04=',K+,Na+ y otros). Se es tableció que la temp e ratura mejora la ex tracción esp ecialmente del Cu++, Mn ++, y que e l Al+++, Mg++ y Fe+++ eran iones consumidores de á'cido; asi mismo Conc entracion es de 4gr/ lt de Fierro hacía má's Selec­tivo elproceso y eiConsu mo de Ac-i do disminu;a-(6). Los va lores de los dif e rentes C!TSeno s '' 'ostraron consumos que varían de 70gr de H+/gr de Cu ex t rctido a 9gr, de §cido /gr de cu ++ para el dis en o optimi zado Asimismo se alcanz6 una extracc iôn de 53 , 3% de Cu para 15 : horas de experi mentación. Por otro lado se estudiô en ､ｩｳ･ｮｯ ｾ＠ de fases homogéneas que en soluciones ferrosas, a temperaturas que oscilaban entre 22-28°C y pH s emejantes a 2.0 y 1.75, la velocidad de oxi­daciôn del Fe++ alcanzaba a 0.85-0 . 90mg de Fe++;hora (6). Estas valores quedaron cuadriplica uos con la utilizaciôn de cepas bact er iales co ncentradas y has ta unas 8 veces en el interior de l a minicolumna ｱｲｾ｣ｩ ＿ ｳ＠ a la contribuciôn de la acci ón bacte riana insitu .

(*) Todas la s inv esti gaciones experimental es se desarrollaron en los laboratorios de tratamientos de minerales de la Uni vers idad Católica de Lova ina La Nueva - ｂｾｬｧｩ ｣ ［ Ｌ Ｌ＠ 1981 - 82

614

DiseHo Experimental: Se utilizá una columna de vidrio de 58cmt, de largo y 5.5 cmt. de di&metro interno; presenta una pl aca porosa en la parte inferior a 2cms. del borde inferior. En la columna se albergá 1,200gr de mineral, haciendo un lecho de 38cmt . de altura. El sistema operá en forma contfnua, recirculando la soluci6n lixiviante. Las variables investigadas son: pH del sistema, potencial redox y concentraci6n de Fierro ｴｯｴｾ＠para lo cual se desarrollô los siguientes diseHos ･ｸｰ･ｲｩｭ･ｾ＠ta 1 e s:

Condkiônes · i Requerimientos :

\ de · Operaci6n pH Potencial Fe to ta 1 I de Diseiios ｾ＠

ＭＭＭｾ Ｍ ＭＭＭ

mV gr/lt Mi c roorgan i smos Aireación

25915 ( 1 ) 2.0 1 i bre 1 i bre ln situ -.-25915 (2) 2.0 450 4 ln situ -.-25915 ( 3) 1.35 450 5 - 6 (I n situ)

s( *)I -.-25915 (4) 1,75-1.91 450 2 - 3 I Cepa tipo poca 25915 ( 5) 1.75-1,9 450 4 - 5 ! Cepa tipo A I buena 25915 (6) 1.75 I libre 1 - 2 i buena

I -.- ! L _____ _L

Cepa tipo "B": Potencial el ectroqu ímico 450 mv. Cepa tipo "A": Caldos bacteriales con mejores resultados en 1 a oxida:i6n

de l Fe++ y evolucioná a rfngos de pH, algo menores que * cepa tipo "8", potencial 300 mv.

Estas cepas se desarrollaron utilizando caldotnutritivos se lect ivos (2) La muestra mineral (1, 20 0gr) proviene de un pórfiro ele cobre êste ｦｵｾ＠ triturado en unas 20 veces menor del promedio de diãmetrn de partícula tal como viene de mina. El mayor % en peso se acumula entre 2-5mm de di&metro. El diâmetro que corresponde al 50 % de peso acumulado es 2.8mm . ;;, finos ( < 0,4mm) alcanza e l 7%. La composición minera lógi ca determiná como su lfuras princi­pales la chalcopirita y pirita en una relaci6n de 1.2. El componente principal de la ganga fué la sflices(Si0 29H) 67 y Al 2o3 (15,3 ).

El anâlisis qu í mico arrojá

Cu Cu s ol ,= Fe tot.= s Al

ＰＮＲＸ ￭ｾ＠

o. 07 '/ 2 . 5 0,90 7 • 1 ;•,

Las condiciones de operacián quedar on establecidas en lo s iguiente : • Volu men de solución aprox im ad am ente un litro , Flujo de recircu l ación de la so l uci6n li x i vianteru 6 cc / min

615

I

Control de pH en fo rma automática CO !l •:quipo pH -met er y su correspondiente t i tu la do r, se nsibil dad de l ec tur a para 0,5gr/l t . de H+, ± 0.05

• Control de Pot enc i a l ｱｵ ｾ ｭ ｩ ｣ｯ＠ interdi ario . Análisis ｱｵｾｭｩ｣ｯＧ､ ･＠ Fe++ , Fe total, C11++, Al +++, ｓＰＴ ｾ＠ y otros ,.

r-esultados y Discusi6n:

La exper im en taci6n en si st emas de percol dc ión en columnas de vidrio tuvo un compo r t ami e nto dual, pue s por un la do confirm6 a lgunos resultados ocu rr idos e n las et ap as de frasco ag itado y por otro, limi ta ba esta ocurr e ncia y obligaba a introducir al estudio de parâmetros referidos a la penetrabilidad de l a soluci6n en e l grânulo de mineral. La ev olución de l proceso puede obse rv arse en e l gráf ico N° l, donde s e t i ene tabu l ado lo s mg de Fe evolu c i onados a lo l argo de l ti empo Para est e caso a partir de t=40d f as l a actividad bact e riana se ev id en cia por l a r áp id a oxidaci6n de l Fe2+ , as fmism o, e l potenc i a l del sistema aument a r ápi da mente . -En el gráfico N°2 se muestran l as curvas de acu mu l ac ión de ác ido co nsum i do par a cada ､ｩ ｳ･ ｾｯＮ＠ Es ｾｰｯ ｲｴ ｡ｮｴ･＠ notar que -e l camb i o de consum o (f o rma de l a curva) so n semejantes a la s cu rvas de extrac c ión de i ones ( gr áfico N°3) . En es tegráfico se observa tambiên qu e exis t e una re laci6n dir ec ta entre e l ácido ut ili zado en e l s i stema c on e l ác i do c on su mi do y qu e e s tá e n r e l a c i 6 n i n v e r s a a l a c o n cent r a c i ó n de F e de l sistema Asf e l diseno 25 915(3) tuvo un a l to consumo porque trabajo a pH=1, 35 y el dis e no 25915(2) a una concentración de 2-45 gr/ l t . de Fe total , En e l gráfico Nc-3 mostr amos las so lubilidad es relativas de lo s dif ere nt es ion es, ésto para pH=L35 y potencial·J450mv; sin em ba rgo ,a condi ci ones de meno r ac idez, e l s istema ev oluciona se l ectiva me nte a favor de l ión cu++, Asfmismo el Fe3+ t iene una decisiva influ e nci a en la so lubilidad del Al Fe , y Mg . El gr áfico N°4 muestran las diferentes curvas de extracc i6n de cu ++ y fierro , e s fácil observ ar, qLemientras e l diseno ( 3 ) obtuv o l a mejor ext r acc ión de Cu ( es to se de bi6 a la alta acidez del sistema) . As ími smo , la ext r ac ci6n de otros ion es fu é a l ta (Fe pr. e j m.) y el consumo fué muy alto (gráfico N° 2) en compar ac i6n con e l diseno 2591 5( 2) .

616

CONC LUSIONES :

La actividad ｢｡｣ｴ･ｲｩｾ｡＠ 0ued6 manifestada por l a mayor ve l oci dad de ox ida ciô n dPl Fe++(el disefío 25 91 5(5) alcan zó e n varias partes de l a operac iôn una velocidad de -oxidac iõn de 6 . 5mg / hr. Por otro lado a ｴｲ｡ｶｾｳ＠ de l micras copio de luz tr asmitida a 800 aument6, s e ve ri ficá una -variada f lora ｭｩ ｣ｲｯ｢ｩ｡ｮ｡Ｎ Ｈ･ｳｾｵ･ｭｾ＠ ad j unto) La presenc ia de cepas ba cte riales concentrada s y obteni­da s fuera del sistema no tuv i er on ma yor in c iden c ia en e l grado de oxidac i6n (la ox id aci6n bacter i a l alcanzô 3mg Fe/hr )( 7) de l fierro de l circuito, pues ｾｳｴ ｡ｳ＠ s i er an fu erteme nte atacadas por l os microorganismos In s i tu . Por otro lad o , s e ob s erv6 un a pronta ac tiv i dad bacter ian a en disefíos aereados (dis e no 25915 ( 5) que en lo s poco s permea bl es (25915(4)).

/ tl

ｾ＠

La act i viad bacteriana s e manifesto oo c o se nsible a los s i s tem as de a l ta acidez ( d i seno 2 5 91 5 ( 3 ) y se i n h i b e cu a n do ex is te cambias bru sc os de acidez de l orden de 0. 2gr ､ｾ＠H+/lt. (diseno 2591 5(6)(7)(8) .

I

El cuad ro que continua es un ord e nami e nto de la extr acci 6n de los dif e rent es ion es arr eg lados en funci6n del co nt e nido decreciente de Fe total.

ｾ ｾｾＺＺｲｾ＠ total

ｾｾ ｾＭ Ｍ ｾｾＭ ｾｾ ｾｩｩ＠

25915(3) 3-5

25915(2) 2-4.5

25915(5) 1.5-35

2.59 15 (4) 1-3

259 15(6) 0- 1. 5

25915(1) 0-1.2

Orden decre-cidq_

2

3

4

5

6

- -Fe ext. ·- -

I 2

6

3

5

4

Ｍ Ｍ ｾｾｯＡ｟｟Ｚ｟＾ＧＺＮＡＮＡＺ｟ｯｾ ｾ ｩ ｟ ＿ｾ＠ o ｾｾ ｵｭ｡＠Orden de m

C a+ ---- --

+ AIH+ ｾｮｴＫ＠ MQ++ Pou= - .:.:.:__ c u++ -

5 I I I I

2 6 6 6 6 6

3 2 5 5 5 5

4 3 3 3 3 3

; 2 2 2 2

() 4 4 4 4 4 ---

Ht Sistema

" ＭＭ ｾ＠ Jj •

I I ( 1.36)

6 6 ( 196)

3 5 (1.73-1.85)

5 3 < 1.76- 1.9n

2 2 ( 1.88 - 1.75)

4 4 ( 1.85- 2.0)

Ord gr./ li!

El orden d= crec i ente de ,, cst r'n fu nciôn di re cta con e l or­den para e l cu++ y e l . t' den 1e l Al 1 ++, ｾＱ ｮＫ Ｋ Ｌ＠ ｾＱｧＫＫＬ＠ P04= est& en r e laci6n dire r a c0n e l §cido de l sistema .

617

De los disenos desarrol l ados Ｙ ｾｾｴ＠se ha correlacionado las - 6 extracciones de cu++ como - / una funcil5n tanto de laacidez Ｕ ｾＧ＠del sistema como de l conteni 1

do de Fierro. Asimismo se han construido las curvas marg i­nales dentro de l cua l e l pro ceso puede evolucionar favo= rablemente o Está c l aro que para lograr una mayor ext r ac c i6 n de cobre se requi e r e -operar en med io s de mayor concentraci6n de Fe total y a condiciones lig eramen te mãs ácidas, sin que ésto perj ud i que l a act i vidad ｢｡｣ｴ･ｲｩ｡ｮ｡ｾ＠

4

3

2

r-or Fe tota l

El siguiente cuadro muestra informaci6n Gti l sobre los lo­gros alcanzados en l os dif ere ntes disenos:

ｾ ･ｳｵｩｩ［［､［＠ - f' tOO d H•cons . lc u .. /H2so4 lc,';,efico(Cu)

·,__procs. Cu'0.28°/o H• + 60°/o !1. ' ｉ ｾ ﾷｾ＠ ' Oisel\o ｾ ｾ＠ mo ext ｯｪｾｾｦＮ＠ H mel reol{gill ｭｧｲＮ Ｏｧ ｲ Ｎ｟ｾｧｲ Ｎ Ｏ､ｴｯ＠

25915 (3) 1850 53.0 6120 32.0 57.7 I 10

--;;:1-----. --- ------r--·---.M.g...f.'!__ Fe fofo I I H t gr. H•/d io I S tsl. (g r/ Í ' ｾ＠ Sist.

--- ------ -, ·--·-----03 1 3-5 i 1.36

25915 (5 ) 1640 48. 8 9.0 14.4 114 .0 9 0.6 2 1. 5 - :3.5 1.73 -l.85

259 15( 2) 1635 4866 5 .3 8 .48 192 .7 8 0.94 2 --4. 5 1.96

25915 ( 4 ) 1385 41.12 8.0 12.8 108.1 5.7 0.43 ,_ 3 1. 76 - - 1.97

25915 ( I) 1330 39.5818.6 13.76 96.8 6.67 0.49 0-1.2 1.85-2.0

25915 ( 6) 1328 39.52 15.0 24.C 55.0 5.7 0.23 0- 1.5 1.88- 1.75

El diseno N°25915(3), si ｾ･ｮ＠ alcanz6 la mejor ex traccil5n . asi como e l valor mas a lto en su velocidad de extraccil5n: ｴ ｡ｭ｢ｩｾｮ＠ muestra un gran consumo de ãcido y su eficiencia de consumo de ãcido con respecto a la ve l ocidad de ext r acc i6n de cobre , es baja (O 3 lmgCu / grH+ x d); en cambio e l di sefío li

0 2 alcan zô un buen va l or , una cinética c ompet i­t i va y un ba jo consumo deScido . Se conc l uye pues , tal co­mo los resultados en frascos agitados, que l as me j ores extraccione s s e lo gran a pH ｾ＠ 2 .0 y contenido s de fi e rro t ot al mayo r cs de 2, 0gr/ l t . Cabe destacar que en r esu l tados de frascos agitados, s e determin6, que e l f i e rro de be estar e n su mayor parte como Fe++ (7) (po t encial red ox me nor de 425mv ) .

618

Finalmente ind icamos que la muestra •e mineral de Ce rro Verde, ､･ｳｰｵｾｳ＠ del ataque fé . · ico b,, terial (t=100 días) determin6 que las extraccione s de Cobre alcanzan el 55 %, el Fe alr e1e dor del 15%, el Al203 3 , MgO 25 %, el Na20 y K2o ﾷＧＭｬｩｾＮ＠ c;., salubre 60 ;:, , Cu como suLuro 56 %, el CaO 10% , -

P O 4 = 3 5% • E s tos r e s u 1 ta dos c o n f ; r·m a n l f u e r tem e n t c se l e c t ivo en la extracción del cobre para estas procesos,

R E F E R E N C I A

1. A.TORMA Seminario de Metalurgia Especial del Cobre Trujillo-Perú 1979.

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619

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620

0'1 N f--'

GRAFICO N° I ·- DI SENO 2!191!1 ( 3 I ' pH I. 3fl ; mv > 4!10 Ft TOTAL ' 4-6 ;r/11 .

EVOLUCION DE LAS CANTIDADES DE Ft (II 1m) EN M;ra, ASI COMO DEL POTENCIA L

REDOX Ｈｭｾｬ＠ EN FUNCION DEL TIEMPO (dioal

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GRAFICO N° 2.- CONSUMO DE ACIDO EN FUNCION OEL TIEMPO PARA LOS DIVERSOS

DISENOS EXPERIMENTALES I PERCOLADORES l

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GRAFICO N° 3 __ OISENO 2!191!1 (3): pH : 1.3!1; mv ,..4f10 Ft TOTAL' 4-6 vr/lt.

4 OOOc

3 8 001 /

ｾ ＭＯ ﾷ＠

EVOLUCION OE LAS CANTIOAOES DE IONES EXTRAIOOS

lm9l DEL MINERAL, COMO UNA FUNCION DEL TIENPO

OE LIXIVIACION (dias I

3 6 00

3-4 00

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cn 3000 ... " o 2 8 00

"' ＲＶＰ Ｐ ｾ＠ｾ＠ I

ｾ＠ 24 001

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GRAFICO N° 4.- M9r. OE Cui"+ Y Fe EXTRAIOOS PARA LAS DIVERSAS PRUEBAS EXPERI­

MENTALES EN PERCOLAOORES COMO UNA fUNCION OEL TIEMPO

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