LIXIVIACIÓN DE COVELITA Y CHALCOPIRITA EN MEDIO BÁSICO CON

CLORO AMONIO PROYECTO TACAZA

LIXIVIACIÓN DE COVELITA Y CHALCOPIRITA EN MEDIO BÁSICO CON CLORO AMONIO

PROYECTO TACAZA

ING. JUAN MUÑIZ DELGADO Ing. Químico Metalurgista

Catedrático Principal de la

Facultad de Ingeniería de Procesos

PROYECTO TACAZA

Ubicación→ Departamento de Puno

(entre Lagunillas y el distrito de Santa Lucía)

Altitud → 4300 m.s.n.m,

Clima → frígido.

• El mineral extraído esta conformada por una mineralización polimetálica, con contenidos de Cobre, plata y plomo .

• El área de la mina cuenta con una diversidad de flora y fauna que merece respeto ambiental.

• El Proyecto Tacaza pertenece al grupo CIEMSA.

UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL PROYECTO MINERO TACAZA

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La presente ponencia describe el proceso de lixiviación de la covelita y chalcopirita en medio básico con cloro amonio, obteniéndose resultados muy favorables con una cinética de lixiviación rápida cuyas recuperaciones de cobre superan el 95%

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En este proceso se incluye todo el cobre presente en el mineral como son los sulfuros, óxidos y el cobre soluble.

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Se introdujo ésta tecnología para lixiviar minerales frescos procedentes de las canchas de almacenamiento y relaves de la planta concentradora

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Durante las pruebas de investigación se realizaron procesos hidrometalúrgicos considerando Variables de operación, tales como:

Granulometría

Densidad de pulpa

Temperatura

Porcentaje de sólidos

Tiempo de agitación

Potencia del solvente

Tiempo de agitación

pH, entre otros

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DETALLES DE LA INVESTIGACIÓN

CINETICA DE LIXIVIACIÓN

La cinética del proceso encontrada para este mineral fue muy rápida y el PLS no requiere etapa de extracción por solventes por la escasa presencia de los iones Fe+2 y Fe+3 por lo tanto solo fue necesaria la etapa de sedimentación, filtración y clarificación.

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Actualmente en la gran minería nacional la hidrometalurgia es muy empleada para tratar minerales oxidados y minerales secundarios de cobre, en este trabajo de investigación se empleo mineral con presencia mayoritaria de covelita y poca proporción de chalcopirita asociadas a rocas carbonatadas procedente del Proyecto Minero Tacaza.

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Proceso actual de la Concentradora Tacaza

Actualmente la concentradora procesa por flotación los sulfuros de cobre como la covelita (CuS) y chalcopirita (CuFeS2).

↓bajas recuperaciones de cobre (70%)

↑ altos consumos de reactivos de flotación

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Problemas actuales

en la concentradora

de Tacaza

El proceso presenta varias etapas de

flotación y remolienda Cinética de flotación

→lenta

Relaves →amenaza al ambiente

El costo de producción por

tonelada de concentrado es muy

onerosa

Elevado consumo de reactivo y energía

Ocasionando:

bajas recuperaciones y concentrado de cobre con alta presencia de

insolubles

Mineralogía compleja por presencia de : - Óxidos - Cobre soluble - Carbonato de Calcio - Arcillas - Manganeso - Cericita

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Interfieren en la flotación

PROBLEMAS DE LA CONCENTRADORA

El proceso se inicia desde trituración, molienda, clasificación y finalmente la lixiviación básica en tanque agitado con cloro amonio para oxidar sulfuros y precipitar los interferentes tales como el Fe, Mn, Al, etc. con la finalidad de formar complejos de cobre y obtener una solución rica en cobre para la electroobtención (EW).

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PARTE EXPERIMENTAL DE LA LIXIVIACIÓN

En este proceso se beneficia todo el cobre presente en el mineral como son los sulfuros, óxidos y el cobre soluble.

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Como resultado de este proceso se garantiza: Incremento en la producción con recuperaciones altas Bajos costos Cinética de lixiviación acelerada y Ambientalmente amigable.

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Las ventajas competitivas logradas a través de tecnologías limpias con la hidrometalurgia del cobre se están dando en nuestro país para minerales marginales de cobre, caso Cerro Verde, Tintaya, Cuajone, Toquepala entre otros.

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RELEVANCIA TECNOLÓGICA Y SOCIO ECONÓMICA

Esta tecnología favorece además notables círculos virtuosos al entorno de la metalurgia haciéndolas cada vez más limpias, utilizando sub productos de otros procesos como el acido sulfúrico proveniente de la Fundición de Ilo, Cajamarquilla, y amoniaco procedente de Cachimayo-Cusco.

RELEVANCIA TECNOLÓGICA Y SOCIO ECONÓMICA

Esta metodología no ocasiona problemas sociales por ser

una tecnología limpia exento de generación de polvos,

gases, ruidos que generalmente causan inconvenientes a la

biodiversidad del entorno.

RELEVANCIA TECNOLÓGICA Y SOCIO ECONÓMICA

En el proceso se genera amoniaco a partir de nitrato de amonio , que al

disolverse en el agua se disocia formando iones amonio en medio básico

convirtiéndose en amoniaco acuoso , como se observa en la siguiente

reacción:

MECANISMOS EMPLEADOS EN LA LIXIVIACIÓN

Como agente oxidante se empleo el hipoclorito OCl-, que es un oxidante fuerte

capaz de descomponer al agua con producción de O2 (g)

En la figura se muestra el equilibrio entre el ion amonio y el amoniaco acuoso, aquí vemos que se produce un intercepto a un pH 9.30 como mínimo, y justamente es el punto ideal de basicidad para la lixiviación cloro amonio.

En el diagrama Eh – pH

para el sistema Cl –

H2O a 25 ºC se observa

que a un pH >7,55 se

genero ion hipoclorito

proporcionando un

ambiente básico de alto

poder oxidante; el cloro

acuoso únicamente

está presente en

medios ácidos menores

a pH 4,5

Según las condiciones

de operación el pH se

debe mantener en 9.50,

por lo tanto según el

diagrama mostrado, las

especies acuosas que

pueden estar presentes

son oxicloruro

y oxido cúprico

que actúan como

oxidantes

MECANISMO DE LIXIVIACIÓN EN MEDIO HIPOCLORITO/AMONIACO

REACCIONES QUÍMICAS QUE OCURREN CON EL MINERAL DE TACAZA

La oxidación del hipoclorito (OCl-) con sulfuros de cobre se muestra en las siguientes ecuaciones:

Los minerales oxidados y sulfuros , en presencia de cloruros, oxicloruros

y amoniaco acuoso forman complejos de tetra amín cobre (II), en

presencia de cobre elemental Cu0 formando el complejo cupro di amín.

• La lixiviación amoniacal debe efectuarse en varias etapas según la mineralogía del mineral de Tacaza.

• PLS de la lixiviación inicial se agrega al mineral para incrementar el contenido de cobre en la solución final .

• En la segunda etapa de lixiviación el PLS contiene mayor concentración de cobre disuelto por lo tanto ingresa directamente a EW para obtener cobre catódico.

• El electrolito gastado se recircula a la lixiviación de mineral fresco, el amoniaco se regenera e incrementa a la solución lixiviante del Cobre.

Diagrama de flujo de lixiviación de mineral fresco

PARTE EXPERIMENTAL

RELAVE FINAL

RELAVE 1

COBRE

CATODICO

EW

SULFATO DE

COBRE

RELAVE 2

• El hipoclorito (ClO-) como agente oxidante para el proceso, se

obtiene por electrolisis de una solución saturada de sal común.

PRODUCCIÓN DE HIPOCLORITO

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• Lixiviando relaves de flotación en tres etapas sin remolienda a 25% de sólidos, en 6.50 hrs. se obtuvo una recuperación de 90.79%, tal como se muestra en la grafica:

RESULTADOS OBTENIDOS

CURVA DE RECUPERACIÓN DE COBRE

Se obtuvo una deposición del 88.45% de Cu en 7 horas

PRUEBA DE ELECTRODEPOSICION DIRECTA

Los cátodos obtenidos llegaron a una pureza de 99.99 % de cobre metálico.

RESULTADOS

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DIAGRAMA DEL PROCESO

Los relaves finales significan una amenaza al ambiente por ser una zona de pastoreo y próximos a un rio que es afluente de Lagunillas.

PROYECTO TACAZA

Por el proceso de lixiviación los residuos sólidos se clasifican en finos y gruesos, los gruesos se descartan y los finos podrían ser empleados como fertilizantes para mejorar los pastizales.

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El proceso además de producir Cu en forma de cátodos plantea la posibilidad de producir fertilizantes con alta presencia de nitritos derivados de las reacciones del amoniaco.

Esta producción es

factible utilizando como

material de relleno el

estiércol de los animales

de la zona.

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Eeeeeeeeeeeee POSIBLE PRODUCCIÓN DE FERTILIZANTES

Las diversas pruebas de lixiviación realizadas a nivel experimental dieron resultados muy halagadores con recuperaciones metalúrgicas de 90% en un tiempo de lixiviación de 6.0 hr. tanto para minerales frescos como para relaves.

El control del pH en la etapa de lixiviación es fundamental, por mantener recuperaciones altas y el rango debe mantenerse entre 9,5 a 9,7 con un consumo de Cal que varia desde 95 a 100 Kg/TM.

No es necesaria una recuperación de 99 % de cobre en la EW, puesto que el cobre remanente en el electrolito agotado es un poderoso agente oxidante de los sulfuros primarios y secundarios. Esta es otra importante ventaja de este proceso.

CONCLUSIONES

En la determinación de amoniaco libre en todas las pruebas de lixiviación se advirtió que el 50 % se encuentra como amoniaco libre en cada etapa y que las pérdidas por volatilización fueron alrededor del 10%.

Durante el proceso de Electrodeposición se pierde una cantidad similar de amoniaco. Esto indica que el 70% de amoniaco pude ser regenerado para lixiviar mineral fresco, este hecho representa una ventaja económica muy importante frente al proceso tradicional de lixiviación con ácido sulfúrico.

CONCLUSIONES

GRACIAS