lixiviacion de sulfuros

download lixiviacion de sulfuros

of 64

  • date post

    05-Jul-2018
  • Category

    Documents

  • view

    237
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of lixiviacion de sulfuros

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    1/64

     

    UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE

    FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS GEOLÓGICAS

    Departamento de Ingeniería Metalúrgica y Minas

    MINERALES SULFURADOS. ALTERNATIVAS DE PROCESAMIENTO.

    ÚLTIMOS AVANCES.

    Memoria para optar al título de Ingeniero de Ejecución Metalúrgico

    FABIOLA ALEJANDRA TORRES OPAZO

    Profesor Guía: Dra. Lilian Velásquez Yévenes

    Antofagasta, Chile

    2013

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    2/64

     

    ii

    Dedicado a mis amado s padres, Alejandr ina y J uan.

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    3/64

     

    iii

    AGRADECIMIENTOS

     Agradecer y manifestar mi eterna gratitud a mis padres, Alejandrina y

    Juan por su incondicional apoyo, confianza, amor y paciencia depositada en mí

    durante estos años, porque sin ustedes no sería quien soy.

     A Víctor Quezada por estar siempre guiándome, alentando, dándome

    buenos consejos y en especial por su ayuda y tiempo en todo momento en el

    desarrollo del seminario.

     A la profesora Lilian Velásquez por confiar en mí en este trabajo de

    seminario.

     A mi hermano Juan Antonio por sus consejos y apoyo para seguir

    adelante con el seminario.

     A mis amigas Elizabeth Zuleta, Tania Ibacache y Pricila Henríquez por

    escucharme, por sus consejos, apoyarme y darme fuerza en los momentos

    más difíciles durante este proceso.

     A Rodrigo Montalva, por su cariño y su incondicionalidad, por

    escucharme, apoyarme y dar consejos, por estar en las buenas y en las malas,

    y en especial por estar siempre cuando más lo necesité.

     A mi prima Magdalena Hume por escucharme y sus consejos, y por su

    supuesto, a todas las personas que me ayudaron a construir este trabajo, para

    todos ellos mis más sinceros agradecimientos.

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    4/64

     

    iv

    TABLA DE CONTENIDO 

    1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 1 

    1.1. Objetivos .................................................................................................................... 3

    1.1.1 Objetivo general ............................................................................................... 31.1.2. Objetivos específicos ...................................................................................... 3

    2. ESTADO DEL ARTE ................................................................................................. 4

    2.1. Procesamiento de los minerales de cobre ................................................................... 4

    2.1.1. Procesos hidrometalurgia y de flotación ................................................... 6

    2.2. Tratamientos actuales de los minerales sulfurados en Chile ..................................... 7

    2.2.1. Minera Escondida ....................................................................................... 7

    2.2.2. Minera Michilla .......................................................................................... 92.2.3. División Los Bronces ............................................................................... 10

    2.2.4. División Andina ...................................................................................... 122.2.5. Minera Esperanza ..................................................................................... 13

    2.2.6. División Mantos Blancos ........................................................................ 14

    3. ALTERNATIVAS DE PROCESAMIENTOS Y NUEVAS TECNOLOGÍAS .... 16

    3.1. Utilización del agua de mar en la minería ............................................................... 16

    3.2. Nueva planta concentradora .................................................................................... 19

    3.3. Utilización del medio clorurado en la lixiviación de la calcopirita .......................... 22

    3.3.1. Algunos parámetros más relevantes en la lixiviación de la calcopirita

    según estudios de laboratorio ............................................................................. 243.3.1.1. Efecto de la temperatura ........................................................................ 243.3.1.2 Tamaño de la partícula ........................................................................... 25

    3.3.1.3. Efecto de la concentración de cloruro ................................................... 25

    3.3.1.4. Efecto del potencial de solución ............................................................ 263.3.1.5. Efecto del pH ......................................................................................... 27

    3.4. Lixiviación de concentrado de cobre ....................................................................... 283.5. Utilización de reactivos en la flotación  ................................................................... 343.6. Nueva tecnología en equipos para minerales sulfurados de cobre .......................... 39

    4. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 46

    5. RECOMENDACIONES ........................................................................................... 48

    6. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 49 

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    5/64

     

    v

    ÍNDICE DE TABLAS

    Tabla 1: Especies de cobre importantes, clasificándose en zona, composición y porcentaje decobre ............................................................................................................................................... 5 

    Tabla 2: Empresas con uso de agua de mar directamente en los procesos. (Colchilco, 2012). .. 17 

    Tabla 3: Uso agua de Mar en Minería del cobre en Antofagasta. (Romero, 2012) .................... 18 

    ÍNDICE DE FIGURAS

    Figura 1: Equipo de flotación Wemco (FLSmidth, 2013). ......................................................... 40

    Figura 2: Equipo de flotación Dorr- Oliver (FLSmidth, 2013) .................................................. 41

    Figura 3: Equipo de flotación SuperCell (FLSmidth, 2013) ...................................................... 42

    Figura 4: Equipo de floculación (EralChile, 2013)..................................................................... 43

    Figura 5: Reactor Oktop serie 5000 (outotec, 2013). ................................................................. 44

    Figura 6: Reactor Oktop serie 2000 (Outotec, 2013). ................................................................. 45

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    6/64

     

    vi

    NOMENCLATURA

    EW: Electro-obtención

    LX: Lixiviación

    PLS: Solución rica en cobre

    SX: Extracción por solvente

    SHE: Escala estándar de hidrógeno

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    7/64

     

    vii

    RESUMEN

    La presente actividad de titulación se ha realizado en la modalidad de

    seminario y se fundamenta en la revisión bibliográfica de las nuevas

    alternativas de procesamiento de los minerales sulfurados de cobre. En la

    actualidad los minerales oxidados y sulfurados secundarios son tratados vía

    hidrometalurgia, sin embargo estos recursos están escaseando y las plantas a

    futuro quedarán sin alimentación, resultando ser los sulfuros primarios la

    principal fuente de cobre para éstas. Por lo tanto, se hace necesario buscar

    nuevas tecnologías que brinden alternativas de procesamiento para losminerales sulfurados de cobre, los cuales son los más abundantes en la

    corteza terrestre, pero también los más refractarios, y así dar continuidad de

    uso a las instalaciones de las plantas LX-SX-EW.

    El objetivo de esta investigación, es entregar al lector una revisión

    bibliográfica de las variadas alternativas para el tratamiento de los minerales

    sulfurados de cobre mediante técnicas de lixiviación y concentración, siendo

    este último el tratamiento más común para los minerales sulfurados primariosde cobre, cuya cadena productiva concluye en la pirometalurgia del metal rojo,

    método que ha sido cuestionado en el último tiempo. Por esta razón, cada vez

    se hace más importante encontrar soluciones y tecnologías limpias, que

    cumplan con las exigencias medio ambientales, para evitar problemas de

    contaminación. También, dependiendo de las condiciones y el material a tratar,

    se entregan algunas características sobre cada tipo de tratamiento, para poder

    elegir la mejor alternativa de procesamiento.

    En este estudio bibliográfico se pudo observar que el área de la

    metalurgia extractiva está en un constante desarrollo investigativo, como

    también se buscan nuevas implementaciones para mejorar cada día su

    producción y el tratamiento de los minerales sulfurados, debido a que ellos son

    la alternativa y el motor del futuro para seguir avanzando.

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    8/64

     

    1

    1. INTRODUCCIÓN

    Hoy en día, el procesamiento de los minerales sulfurados de cobre

    mediante lixiviación y/o flotación requiere de una constante innovación que

    tiende a buscar operaciones que sean más eficientes y con un máximo

    rendimiento de los recursos con que se cuenta para ello, a costos económicos

    que sean mínimos. Producto de lo anterior, así como de las positivas

    expectativas que se tienen para los años siguientes, es que en la actualidad,

    las empresas mineras se están preparando para materializar nuevos proyectos

    de inversión, que logren satisfacer la demanda proyectada de cobre medianteel tratamiento de estas especies mineralógicas. 

    Los minerales sulfurados de cobre son especies mineralógicas que

    contienen azufre en la forma de sulfuro, están libres de oxígeno y se

    encuentran combinados con elementos metálicos y semi-metálicos (Manual

    general de minería y metalurgia, 2006), cuya importancia radica en que son

    minerales de interés económico a partir de los cuales se puede extraer un

    elemento útil, ya que conforman uno de los grupos de minerales más

    abundantes.

    En general los sulfuros de cobre son semi-conductores y sus

    resistividades eléctricas son lo suficientemente bajas para que los electrones

    se muevan libremente en el sólido. En gran parte de los casos, los procesos de

    disolución de minerales sulfurados son de naturaleza electroquímica (Ruiz,

    2005 citado en Iglesias, 2008).

    En lo que respecta al tratamiento hidrometalúrgico de los minerales

    sulfurados de cobre, resulta importante la búsqueda de nuevas alternativas

    para procesamientos más eficientes y con mejores cinéticas de disolución, por

    otra parte, la pirometalurgia busca evitar o disminuir la generación de gases

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    9/64

     

    2

    perjudiciales para la salud y el medio ambiente. Así, el tratamiento

    hidrometalúrgico consiste en la recuperación del mineral de interés mediante

    procesos que se desarrollan en medio acuoso, que generalmente se realizan

    con la lixiviación, extracción por solvente y electro-obtención como etapas

    continúas y dependientes (Gaviria et al., 2007). El reactivo lixiviante

    normalmente utilizado es el ácido sulfúrico, concentrado o disuelto en solución

    acuosa.

     Ahora bien, el proceso de flotación como método de concentración,

    consiste en la separación selectiva de especies mineralógicas de acuerdo consus propiedades superficiales de adhesión a burbujas de aire. Este proceso ha

    sido usado en la recuperación de la mayoría de los sulfuros metálicos no

    ferrosos, como los de cobre, níquel, plomo, molibdeno, entre otro, y también se

    aplica a minerales metálicos no sulfurados como óxidos, silicatos, carbonatos,

    fosfatos, sales y al carbón mineral (Quiroz, 2009). La importancia de su

    aplicación radica en que ha permitido el procesamiento de minerales de

    depósitos mineralógicos de baja ley y complejos en su estructura genérica, acostos económicamente factibles y con procesos relativamente sustentables

    con el medio ambiente.

    La disolución de especies sulfuradas de cobre, ya sean en la forma de

    minerales o concentrados se ha estado investigando y desarrollando desde ya

    hace mucho tiempo, como una alternativa a los procesos convencionales de

    concentración y posterior fusión. Para la lixiviación se investigan nuevos

    medios para disolver el mineral con el fin de conseguir elevados porcentajes de

    extracción en el menor tiempo posible, por otra parte, en flotación, las

    compañías químicas realizan estudios de nuevos reactivos químicos que

    permitan una mejor selectividad y recuperación de los minerales de interés.

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    10/64

     

    3

    En este trabajo de seminario se realiza una investigación bibliográfica

    con los diversos avances que se han desarrollado últimamente en el

    tratamiento de estos minerales sulfurados de cobre en su concentración y/o

    trato directo a través de la hidrometalurgia, así como algunas tecnologías y

    procedimientos que buscan ser alternativa frente a las operaciones

    tradicionales.

    1.1. Objetivos

    1.1.1. Objetivo general

      Realizar una revisión bibliográfica sobre los distintos tratamientos

    aplicados a los minerales sulfurados de cobre como también las últimas

    alternativas de procesamiento. 

    1.1.2 Objetivos específicos 

      Realizar una recopilación bibliográfica.

      Revisar el estado del arte del procesamiento de los minerales sulfurados

    de cobre y/o concentrados. 

      Comprender los distintos métodos de lixiviación para los minerales

    sulfurados de cobre, y el estado del arte correspondiente.

      Entender los estudios realizados en flotación de minerales sulfurados de

    cobre con los distintos reactivos químicos que se investigan para tener

    una mejor recuperación y selectividad del mineral de interés.

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    11/64

     

    4

    2. ESTADO DEL ARTE

    2.1. Procesamiento de los minerales de cobre

    El tratamiento de los minerales oxidados y sulfurados de cobre se puede

    desarrollar de dos formas distintas, por pirometalurgia e hidrometalurgia.

    Para el proceso pirometalúrgico se realiza primero el chancado donde se

    reduce el mineral proveniente de la mina, seguido de la molienda para

    continuar reduciendo las partículas que componen el mineral de interés. La

    siguiente etapa es la flotación, que es un proceso físico-químico que permite la

    separación de los minerales sulfurados de cobre y otros elementos, después de

    la flotación se realiza el proceso de espesamiento y luego filtración. Las últimas

    etapas son fusión, conversión, refinación a fuego y electro-refinación. En este

    tratamiento se genera SO2, el cual contribuye de gran manera a la

    contaminación ambiental (Lovera, 1999).

    El proceso hidrometalúrgico generalmente se lleva a cabo con lalixiviación de los minerales oxidados, el proceso de obtención de cobre se

    realiza en tres etapas que se desarrollan una tras otra, totalmente

    sincronizadas las cuales son: lixiviación, extracción por solvente y electro-

    obtención. Estos procesos son mucho más convenientes y amigables para el

    medio ambiente (Gentina y Acevedo, 2013).

    En la Tabla 1 es posible apreciar las especies de cobre importantes,clasificándose según zona, composición y porcentaje de cobre.

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    12/64

     

    5

    Tabla 1: Especies de cobre importantes, clasificándose en zona, composición yporcentaje de cobre (Manual general de minería y metalurgia, 2006).

    Zonamineralizada 

    Especiemineralógica 

    Composición más frecuente paraesta especie  Cobre % 

    Zona oxidadasecundaria 

    Cobre nativo  Cu0  100 

    Malaquita  CuCO3 * Cu(OH)2 ó Cu2CO3(OH)2  57,5 

     Azurita  2CuCO3 * Cu(OH) ó Cu3(CO3(OH)2  55,3 

    Chalcantita  CuSO4 * 5H2O  25,5 

    Brochantita  CuSO4 * 3Cu(OH)2 ó Cu4SO4(OH)6  56,2 

     Antlenta  CuSO4 * 2Cu(OH)2 ó Cu3SO4(OH)4  53,7 

     Atacamita  3CuO * CuCl2 *3H2O ó CuSiO3 *H2O 

    59,5 

    Crisocola  CuO * SiO2 * H2O ó CuSiO3 * H2O  36,2 

    Dioptasa  CuSiO2(OH)2  40,3 

    Neotocita  (Cui-Fe j-Mnk)SiO3  variable 

    Cuprita  Cu2O  88,8 Tenorita  CuO  79,9 

    Pitch/Limonita  (Fei-Cu j)O2  Variable 

    Delafosita  FeCuO2  42 Copper wad  CuMnO2Fe  variable 

    Copper pitch  CuMn8FeSiO2  variable 

    Zona deenriquecimientosecundario (osupérgeno) 

    Calcosina  Cu2S  79,9 

    Digenita  Cu9S5  78,1 

    Djurleita  Cu1,95-xS  variable Covelina  CuS  66,5 

    Cobre nativo  Cu0  100 

    Zona primaria(o hipógena) 

    Calcopirita  CuFeS2  34,6 

    Bornita  Cu5FeS4  63,3 Enargita  Cu3 AsS4  48,4 

    Tenantita  Cu12 As4S13  51,6 

    Tetrahedrita  Cu12Sb4S13  45,8 *: Adición de moléculas

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    13/64

     

    6

    2.1.1. Procesos hidrometalúrgicos y de flotación

    La hidrometalurgia comprende los procesos de obtención de metales o

    compuestos a partir de minerales, mediante reacciones que tienen lugar en

    soluciones acuosas u orgánicas. Tiene por objetivo poner en solución acuosa

    las especies de valor contenidas en una mena o en un concentrado, para su

    posterior recuperación desde la solución, como un producto de valor comercial.

    El tratamiento de los minerales por esta vía comienza con la lixiviación

    donde se realiza la disolución de un metal desde los minerales que lo contienenpara ser recuperado, luego para continuar se realiza la extracción por solvente

    que es una etapa para purificar, concentrar y separar metales de interés que se

    encuentra en las soluciones ricas provenientes de la lixiviación, y finalmente,

    viene la etapa de electro-obtención, la cual consiste en hacer circular, a través

    de la solución electrólito, una corriente eléctrica continua de baja intensidad

    para separar selectivamente los iones del metal de interés (Manual general de

    minería y metalurgia, 2006). 

    En la industria minera para elegir un sistema de lixiviación se deben

    estudiar y seleccionar factores técnicos y económicos, algunos de estos son:

    ley de la especie de interés a recuperar, reserva del mineral, caracterización

    mineralógica y geológica, comportamiento metalúrgico, capacidad de

    procesamiento, costos de operación y de capital, rentabilidad económica, entre

    otras (Universidad de Atacama, 2013).

    Por otra parte, el proceso de flotación, consiste de una pulpa acuosa que

    contiene a las distintas especies de minerales valiosos y ganga, en donde se

    transforman a las partículas valiosas hidrofílicas en hidrofóbicas mediante el

    uso de agentes químicos que se adsorben selectivamente en sus superficies,

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    14/64

     

    7

    luego se le inyecta aire a la pulpa y con la agitación de ésta, las partículas se

    adhieren a las burbujas logrando así ascender hasta las superficie en donde

    son recuperadas desde una espuma estable.

    El principal objetivo del procesamiento de los minerales en flotación es

    extraer las especies útiles que se encuentran diseminadas en los minerales

    heterogéneos no útil, también llamada ganga, basándose en métodos que

    aprovechan las diferencias en sus propiedades físico-químicas tales como

    densidad, susceptibilidad magnética, conductividad eléctrica, propiedades

    superficiales, entre otras, y las diversidades de su naturaleza química ymineralógica (Quiroz, 2009).

    2.2. Tratamientos actuales de los minerales sulfurados en Chile

    Con el objetivo de facilitar la comprensión de esta investigación y hacer

    más práctico el entendimiento al lector, es que en este capítulo se describen

    algunas faenas mineras con sus procesos más importantes relacionados con lalixiviación y/o flotación de los minerales sulfurados de cobre, así como la

    continuidad o cambios en sus operaciones y las tecnologías utilizadas.

    2.2.1. Minera Escondida

    El yacimiento Escondida está ubicado en el norte de Chile, en el

    Desierto de Atacama, a 170 km al sureste de la ciudad de Antofagasta y a

    3.100 m sobre el nivel del mar. La infraestructura consiste en dos minas a

    rajo abierto, Escondida y Escondida Norte, dos plantas concentradoras, Los

    Colorados y Laguna Seca, posee y opera en el puerto Coloso una planta

    desalinizadora cuyo producto, agua de mar desalinizada de uso industrial, y

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    15/64

     

    8

     junto con el agua de filtrado, se transporta a la mina a través de un acueducto

    para reutilizarla nuevamente en sus procesos.

    Por la vía hidrometalúrgica produce cátodos de cobre con mineral

    oxidado que se extrae del rajo Escondida, se envía a la planta de óxidos,

    donde se somete a un proceso de reducción de tamaño para luego ser

    aglomerado con ácido sulfúrico y depositado en pilas de lixiviación. Luego, las

    pilas son regadas con una solución ácida, la que una vez enriquecida es

    recuperada y enviada a la planta de SX y posteriormente a EW, donde se

    obtienen cátodos.

    Escondida utiliza el medio de biolixiviación que se realiza con el mineral

    sulfurado, y se produce por oxidación asistida por bacterias. Este mineral

    también es reducido de tamaño y depositado en pilas, siendo la oxidación

    favorecida por la presencia de aire y a temperaturas favorables para la

    actividad microbiana. Finalmente, la solución enriquecida sigue los mismos

    procesos de SX y EW que el mineral oxidado (Gentina y Acevedo, 2013).

    El proceso de flotación con los sulfuros viene siendo su principal

    producto de cobre contenido en concentrado, ahora se está llevando a cabo el

    proyecto Fase V de Escondida que consiste en la construcción de una nueva

    planta concentradora destinada a reemplazar a la actual planta de Los

    Colorados, ampliar el rajo, y dar paso a la explotación de las reservas de

    sulfuros de cobre ubicadas justo por debajo de esa planta (Nueva minería,

    2010). 

    En la actualidad Minera Escondida se destaca por el desarrollo industrial

    y las sucesivas etapas de expansión que ha tenido durante sus años de vida,

    han incrementado su capacidad de producción desde 320.000 a más de

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    16/64

     

    9

    1.200.000 toneladas de cobre fino al año, no ha sido sólo la consecuencia

    natural de contar con un enorme y rico yacimiento, sino de aplicar moderna

    tecnología (ejemplo de ello implementar biolixiviación de los minerales

    sulfurados de cobre) como también, la capacidad técnica y visión de su gente

    aportando conocimiento, en consecuencia de esto, ha sabido desarrollar esta

    Minera un especial cuidado en los diversos aspectos de sustentabilidad (Allbiz,

    2013).

    2.2.2. Minera Michilla

    Minera Michilla está ubicada en la Región de Antofagasta, comuna de

    Mejillones, en el km 110 del camino a Tocopilla, y a 25 km desde la costa hacia

    el interior, con una altura de 800 m sobre el nivel del mar.

    Posee y opera plantas de lixiviación en pilas dinámicas, extracción por

    solvente y electro-obtención. Trabaja con minerales oxidados y sulfurados de

    cobre, una de las bondades de la producción de esta minera es que trabaja contodo tipo de agua, agua servida, agua de procesos y agua de mar, desde sus

    inicios. Antes Minera Michilla tuvo una planta concentradora pero la cerraron en

    el año 2000 por los altos costos de su mantención (Backit, 2012).

    Michilla utiliza el proceso CuproChlor que es una tecnología que se

    aplica a la lixiviación de minerales sulfurados y se fundamenta en la química de

    los medios clorurados. Está compuesta por las etapas de chancado,

    aglomeración, reposo, lixiviación con solución intermedia y lavado con refino.

    Este proceso promueve la formación de una capa de productos más porosa, lo

    que a su vez ayuda a mejorar la difusión de reactivos y productos, también

    termodinámicamente estabiliza el ión Cu+  (no existe en soluciones sulfato)

    mediante la formación de complejos de cobre y el ión cloruro (CuCl2, CuCl3-2,

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    17/64

     

    10

    CuCl4 -3), lo que aumenta la velocidad global de reacción (regeneración del ión

    férrico). Algunas ventajas de este proceso se nombran a continuación:

    - Probado industrialmente con minerales sulfurados secundarios

    - Similar a la lixiviación convencional

    - Proceso exclusivamente químico, sin participación de bio-sistemas

    - Permite utilizar agua de mar o soluciones con altos contenidos de

    salinidad

    La tecnología CuproChlor constituye una alternativa tecnológica muycompetitiva en el mercado para el tratamiento hidrometalúrgico de minerales

    del tipo sulfuros secundarios y mezclas, ya sean óxidos-sulfuros o sulfuros

    primarios y secundarios. Los atributos más importantes de la tecnología

    CuproChlor se focalizan en las etapas de aglomeración y curado las que

    permiten por una parte, reducir de manera significativa los ciclos de lixiviación

    de minerales sulfurados de cobre, y por otra parte, obtener recuperaciones de

    cobre por sobre el 90% en comparación a otras tecnologías que ofrece elmercado. Otro punto importante que se ha investigado y comparado es que los

    resultados metalúrgicos de recuperación de cobre son consistentes con los

    resultados obtenidos tanto en las pruebas de lixiviación a escala en columnas

    de lixiviación, como en las obtenidas a escala semi-industrial e industrial

    (Backit, 2012).

    2.2.3. División Los Bronces

    Los Bronces se ubica en la Región Metropolitana, a 65 km de Santiago y

    a 3.500 m sobre el nivel del mar. Esta mina es de cobre y molibdeno y se

    explota a rajo abierto. El mineral que se extrae es molido y transportado por un

    mineroducto de 56 km a la planta de flotación llamada Las Tórtolas, en la que

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    18/64

     

    11

    se produce cobre y molibdeno contenido en concentrados, también procesa los

    minerales vía hidrometalurgia (LX-SX-EW).

    En la planta de flotación que tiene Los Bronces se utiliza mineral con ley

    promedio de 0,64% (Portal minero, 2013), aquí se realiza el proceso físico-

    químico que permite la separación de los minerales sulfurados de cobre y otros

    elementos como el molibdeno, del resto de los minerales que componen la

    mayor parte de la roca original. La pulpa proveniente de la molienda, que tiene

    ya incorporados los reactivos necesarios para la flotación, se introduce en las

    celdas de flotación. En estas celdas se realiza la concentración del cobremediante el burbujeo de aire en una solución. Las partículas de cobre son

    hidrofóbicas y se adhieren a las burbujas de aire y suben a la superficie desde

    donde rebasan a canaletas que se encuentran a los costados. Luego se realiza

    el espesamiento del material y uso de grandes filtros, el concentrado es secado

    hasta reducir su humedad a un 9%. El producto obtenido a partir de la flotación

    del mineral de cobre tiene principalmente componentes de cobre, azufre y

    hierro (Anglo American, 2013b).

    Por la vía hidrometalúrgica se utiliza mineral con una ley promedio de

    0,32% (Portal Minero, 2013). Se construyen pilas donde el mineral es

    acumulado sobre una membrana impermeable en montículos (pilas) de varias

    toneladas. Luego se lixivia regando el mineral con una solución preparada,

    generalmente ácido sulfúrico o sulfato férrico, que percola a través de toda la

    pila, luego se recolectan los líquidos enriquecidos que se llevan a la planta de

    proceso de recuperación de la sustancia mineral (SX-EW).

    En la actualidad Los Bronces está con un proyecto llamado Desarrollo

    Los Bronces. El proyecto considera agregar a las actuales instalaciones de Los

    Bronces una nueva planta de chancado y molienda, una segunda planta de

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    19/64

     

    12

    flotación en Las Tórtolas y nuevas tuberías con estaciones de bombeo. Con el

    desarrollo del proyecto, la mina Los Bronces aumentará su producción desde

    las actuales 236.000 toneladas de cobre fino al año a un promedio de 400.000

    toneladas por año (Nueva Minería, 2010). Esto quiere decir que la nueva planta

    concentradora agregará a la producción de Los Bronces nuevas 276.000

    toneladas por año, y haría que se posicione entre las cinco minas de cobre de

    mayor producción en el mundo (Portal Minero, 2013).

    2.2.4. División Andina

    Está ubicada a 80 km al noreste de Santiago, entre 3.700 y 4.200 m

    sobre el nivel del mar. En la actualidad esta división realiza la explotación de

    minerales en la mina subterránea de Río Blanco y en la mina a rajo abierto Sur

    (Codelco, 2013a).

     Andina no posee planta de lixiviación, trabaja con planta concentradora,

    que produce unas 188.494 toneladas métricas anuales de concentrados decobre que son materia prima fundamental para obtener el metal refinado.

    La División Andina actualmente tiene un proyecto llamado expansión

     Andina 244, el cual llevará su vida útil a 65 años a contar del 2021, cuenta con

    una serie de innovaciones que permitirán una operación sustentable y en línea

    con la minería inteligente. Este proyecto contará con un túnel de más de 25 km

    de extensión, una nueva planta concentradora que impide cualquier tipo de

    fuga y que ahorra el 10% de energía en su funcionamiento, una canaleta de

    hormigón sellada y la recirculación del 65% del agua utilizada en los procesos.

    La nueva planta concentradora será auto-contenida, o sea, que incorpora

    diferentes medidas de control para evitar posibles fugas o derrames con un

    nuevo camino de acceso. Su capacidad de tratamiento de mineral promedio

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    20/64

     

    13

    será de 150 toneladas por día y funcionará con equipos de alta tecnología,

    posibilitando el ahorro de un 10% de energía en comparación a los

    convencionales (Codelco, 2013b).

    2.2.5. Minera Esperanza

    Minera Esperanza es un yacimiento minero de cobre y oro ubicado a 30

    km de la localidad de Sierra Gorda, en la Región de Antofagasta y a 2.300 m

    sobre el nivel del mar. Su producción principalmente es de concentrados de

    cobre.

    En Minera Esperanza hay que destacar que utiliza tanto agua de mar

    como agua recuperada de su proceso, alcanzando esta última hasta un 80% de

    las necesidades de su planta concentradora. El proceso comienza con la

    extracción del mineral proveniente del yacimiento y prosigue hacia las etapas

    de chancado, molienda, flotación, concentrado y embarque. El mineral extraído

    del acopio, se transporta hasta un molino semi-autógeno SAG, para luegocontinuar a dos molinos de bolas y baterías de hidrociclones, los que en

    conjunto con los chancadores de pebbles completan el proceso de reducción

    de tamaño o conminución. El mineral, con muy bajo tamaño, ingresa como

    pulpa al proceso de flotación, el cual posee diversas etapas tales como

    flotación primario, flotación flash, flotación de primera limpieza y barrido,

    remolienda y flotación de segunda limpieza, dando como resultado una

    separación del mineral valioso del material estéril o ganga. Al concentrado

    colectivo obtenido en la flotación de segunda limpieza, se le aumenta el

    porcentaje de sólidos y se almacena en un estanque de agitado, desde donde

    se bombea a través de un concentraducto de 143 km hasta la costa, en la zona

    de Michilla. Una vez allí, la pulpa es espesada y filtrada obteniendo el

    concentrado colectivo que se almacena en el edificio de acopio.

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    21/64

     

    14

    Minera Esperanza utiliza agua de mar bombeada mediante cuatro

    estaciones de bombeo ubicadas entre su muelle y su faena ubicada en la

    comuna de Sierra Gorda. Esta agua de mar se suma a la recuperada en el

    proceso de espesamiento de relaves y concentrado de pulpa, generando así el

    flujo necesario para satisfacer las necesidades de su planta (Minera

    Esperanza, 2013).

    2.2.6. División Mantos Blancos

    La División Mantos Blancos de Anglo American se encuentra ubicada en

    la II Región, a 45 km de la ciudad de Antofagasta y a 800 m sobre el nivel del

    mar. Comprende una mina a rajo abierto, y en la actualidad basa su producción

    en dos líneas principales, procesamiento de minerales sulfurados vía

    concentración y beneficio de minerales oxidados vía lixiviación.

    Es importante destacar que esta empresa aún utiliza lixiviación porbateas que es un método ya abandonado en la industria minera, aquí la

    lixiviación se realiza en 12 bateas, la lixiviación se realiza en dos etapas,

    primaria y secundaria, en general hay permanentemente 4 bateas en lixiviación

    primaria, 4 bateas en lixiviación secundaria, 1 carguío, 2 descargas y 1 en

    inspección. La lixiviación primaria consiste en que las bateas que están en este

    ciclo operan con bombeo continuo de soluciones intermedias, desde un

    estanque de traspaso. La solución es alimentada desde un colector principal

    que permite distribuir la solución a las 12 bateas. Periódicamente se controla el

    contenido de ácido residual en la solución saliente, para evitar la neutralización

    por consumo de ácido en el lecho, de acuerdo a requerimientos es necesario

    adicionar, eventualmente, ácido fresco en el estanque de la bomba. La solución

    saliente durante esta etapa es la solución rica que contiene el cobre. La

    http://www.mineraesperanza.cl/http://www.mineraesperanza.cl/http://www.mineraesperanza.cl/http://www.mineraesperanza.cl/

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    22/64

     

    15

    solución rica es transportada por gravedad hacía dos clarificadores que operan

    en paralelo, cuyo objetivo es disminuir el contenido de sólidos en suspensión,

    antes de ser enviada a las piscinas de la solución rica. Para que disminuya la

    suspensión se le adiciona floculante. La lixiviación secundaria consiste en la

    etapa donde la batea es alimentada con solución de refino, la solución es

    bombeada desde una piscina y llega al área de lixiviación a un colector que al

    igual que la lixiviación primaria permite distribuir a las doce bateas. El flujo

    saliente se denomina solución intermedia, que por gravedad es conducida a los

    estanques de almacenamiento para reutilizarla en la lixiviación primaria

    (Minería Chilena, 2013; Díaz, 2013).

    En la planta de tratamiento de minerales sulfurados, la pulpa es enviada

    a flotación primaria, en celdas convencionales, remolienda del concentrado y

    posteriormente la flotación de limpieza columnar. La cola de la columna pasa a

    flotación de barrido, el concentrado obtenido pasa a remolienda y el relave al

    primer banco de flotación primaria de óxido. El concentrado final obtenido en la

    columna es espesado y luego filtrado. Dado que el mineral sulfurado, contieneuna cantidad importante de cobre oxidado, éstos se tratan  mediante una

    flotación sulfidizante, donde  son espesados y enviados directamente a las

    instalaciones de una planta de lixiviación y flotación  ácida, donde son

    sometidos a un proceso de lixiviación por agitación con ácido sulfúrico 

    concentrado en agitadores, con el objetivo de recuperar el cobre sulfurado que

    trae el  concentrado de óxido, la pulpa lixiviada es flotada en un circuito de

    flotación primaria y de barrido ácida,  compuesta por una celda del tipo

    Jameson y celdas convencionales. El  concentrado obtenido es espesado y

    almacenado para su posterior transporte (Díaz, 2013).

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    23/64

     

    16

    3. ALTERNATIVAS DE PROCESAMIENTO Y NUEVAS TECNOLOGÍAS

    En este capítulo se mencionan algunas alternativas y tecnologías para el

    tratamiento de los minerales sulfurados de cobre con respecto a nuevas

    modalidades de operación, para que ayuden aumentar la productividad del

    proceso en la industria minera.

    3.1. Utilización del agua de mar en la minería

    Se menciona la utilización del agua de mar como una alternativa, ya quela escasez hídrica es una de las preocupaciones que posee la industria minera,

    razón por la cual es de suma importancia tener otra opción y evaluar el efecto

    del agua de mar en los procesos.

    Cuando se utiliza agua de mar en los procesos de flotación no hay

    mayor consumo de reactivos, ni efectos en la recuperación, de hecho se

    disminuye el tamaño de las burbujas con el agua de mar, aumentando el índicede espumabilidad y así mejorando el proceso, las problemáticas aquí son las

    incrustaciones de yeso por la adición de cal taponeando las tuberías y

    maquinarias, la corrosión de las bolas y revestimientos en las etapas de

    molienda (Romero, 2012), por lo tanto deben usarse materiales especiales en

    el proceso que toleren el efecto corrosivo superior que cuando se utiliza aguas

    dulces. Sin embargo, la tecnología de los materiales ha avanzado y es posible

    tener materiales adecuados para el uso del agua de mar.

    En los procesos hidrometalúrgicos hay estudios que demuestran que

    extracciones de cobre realizadas con agua de mar y con agua dulce arrojan

    resultados similares, por ejemplo en la extracción de cobre desde los minerales

    oxidados usando agua de mar se alcanzan extracciones de cobre entre 70-

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    24/64

     

    17

    80%, similares a las extracciones obtenidas usando agua dulce (Gecamin,

    2013). Con respecto a los minerales sulfurados secundarios la utilización del

    agua de mar incrementa la cinética de lixiviación, obteniendo altos porcentajes

    de extracción, ya que el cloruro contenido en el agua de mar mejora la cinética

    de disolución, entonces, se puede decir que los procesos se realizan sin mayor

    problema para los sulfuros secundarios de cobre, siendo beneficiados por el

    medio clorurado natural que se crea, haciendo con ellos rentable la lixiviación

    (Gecamin, 2013). Lo anterior coincide con lo postulado en estudios donde la

    utilización de iones cloruros tienen un efecto más eficiente debido a la

    reactividad que presentan los minerales sulfurados en medio clorurado(Velásquez, 2008). Algunos problemas que se podrían presentar al utilizar

    agua de mar en la hidrometalurgia, podrían verse reflejados en la electro-

    obtención, algunos de ellos podrían ser: alto contenido de cloruro en el

    electrólito, cátodos contaminados con CuCl-, problema de despegue de las

    placas de cobre, disminución de la eficiencia de corriente y corrosión de las

    placas catódicas de acero (Romero, 2012). En la Tabla 2 y 3 se muestran

    empresas que utilizan actualmente agua de mar en sus procesos productivos.

    Tabla 2: Empresas con uso de agua de mar directamente en sus procesos (Cochilco,

    2012).

    Región Operador Operación

    II Antofagasta

    MineralsMinera

    Esperanza

    II Antofagasta

    MineralsMineraMichilla

    IICompañíaminera deTocopilla

    PlantaLipesed

    IISLM LasCenizas

    MineraLas Luces

    IICompañíaminera deTocopilla

    MineraMantos de

    la Luna

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    25/64

     

    18

    Tabla 3: Uso agua de Mar en Minería del cobre en Antofagasta (Romero, 2012).

    Minera ProductoProducción

    de Cu(t/año)

    Impulsiónlong/altura

    (km/m.s.n.m.)

    Consumoagua(L/s)

    Líneaóxido

    Líneasulfuro

    Cia. MineraTocopilla – 

    LipesedS.A. (1987)

    Cátodos 3,600 Borde costero / x

    Cia. MineraTocopilla – Mantos de

    la Luna(2005)

    Cátodos 25,000 8 / 1355 40 x

    Cia. Mineralas Cenizas –Las Luces

    (1995)

    Concentrado 12,00 7 / 178 44 x

    Cia. Mineralas Cenizas

     –PlantaOxido(2010)

    Cátodos 6,000 50 / 800 8.5 x

     AntofagastaMinerals – Michilla(1959)

    Cátodos 50,000 15 / 835 93 x

     AntofagastaMinerals –MineraEsperanza(2011)

    Concentrado 190,000 145 / 2200 635 x

    BHP-Minera

    Escondida

    (1985/Desaladora

    2006)

    Concentrado/Cátodos 1,2 MM 176 / 3160525

    desaladax

    x: Utilización agua de mar en el tratamiento de óxido o sulfuro

    /: No hay dato

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    26/64

     

    19

    En la actualidad solo algunas mineras de la II región utilizan agua de mar

    directa en sus procesos, hay otros proyectos para la III región pero para utilizar

    agua de mar desalinizada, ya que se están construyendo plantas

    desalinizadoras en las faenas Mantoverde, Candelaria y Cerro Negro Norte

    (Cochilco, 2012).

    3.2. Nueva planta concentradora

    En la actualidad Codelco, específicamente en la división Ministro Hales,maneja un proyecto llamado explotación Mina Ministro Hales (MMH), que a

    futuro la idea es implementarlo en las otras divisiones de Codelco si tiene

    buenos resultados. Este proyecto posee como innovación la construcción de

    una nueva planta concentradora de sulfuros de cobre, la cual tendrá nuevas

    etapas de flotación, con más celdas, remoliendas, limpieza y barrido, estará

    localizada entre la ciudad de Calama y el campamento Chuquicamata. El

    proyecto considera la explotación a rajo abierto del yacimiento Mina MinistroHales por un período de 13 años, y de 17 años para la operación de la planta

    (Codelco, 2012).

    El proceso del proyecto MMH sigue la vía de: chancado, molienda,

    flotación, espesamiento de concentrado y relaves, transporte de relaves, como

    anexos las plantas de reactivos de colectores, espumante, floculante y de cal y

    un suministro de agua para las operaciones del proyecto. Es importante

    resaltar que lo beneficioso de esta nueva implementación, es que tendrá un

    circuito de flotación diseñado para manejar escenarios de operación tales

    como: normal, normal más un 20% en tonelaje alimentado, normal menos un

    20% de sólido alimentado, y un molino de bolas operando eventualmente con

    un máximo y mínimo fino de cobre alimentado a la planta. Los escenarios

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    27/64

     

    20

    normal, máximo y mínimo fino de cobre alimentado a la planta permiten

    asegurar el diseño de esta para una variación en la ley de alimentación de

    entre 2 y 0,67%, para un flujo de alimentación instantáneo de 2.289 t/h (Muñoz,

    2013; Codelco, 2012).

    El circuito normal consta de la flotación primaria, comienza en el cajón

    distribuidor, el cual recibe los flujos del rebose de los hidrociclones, agua de

    proceso, lechada de cal y colector secundario. Desde este cajón se alimenta a

    dos líneas de celdas, cada una compuesta por 6 celdas y con agitadores. La

    espuma flotada que lleva el cobre primario es enviada al circuito de remolienda.La pulpa remanente (cola) es transferida al área de espesamiento de relaves.

    Luego viene la remolienda que comienza en el cajón de bombeo, que

    alimenta a los hidrociclones. A este cajón ingresa, en operación normal, los

    concentrados generados por la flotación primaria y por la flotación de primer y

    secundo barrido, además, de una fracción (10%) del total de la adición de

    espumante, la recirculación de los derrames propios del área y la cargacirculante del circuito. La pulpa es enviada mediante bombas centrífugas hacia

    los hidrociclones. La descarga de los hidrociclones es enviada hacia un molino

    vertical cada uno con un 65% de sólido, aproximadamente, mientras que el

    rebose de cada hidrociclón es transferido a la próxima etapa de flotación que

    es primera limpieza (Codelco, 2012).

    Finalmente viene la flotación de limpieza y barrido normal, la flotación de

    primera limpieza comienza en el cajón distribuidor desde donde se alimenta a

    dos líneas de cuatro celdas. La flotación de segunda limpieza recibe el

    concentrado de la primera limpieza, bombeado desde el cajón concentrado.

    Esta etapa consta de dos columnas de flotación. El concentrado de esta etapa

    es el producto final del circuito (concentrado final), con una ley estimada de

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    28/64

     

    21

    35% de Cu, el que se transporta gravitacionalmente hasta el cajón de

    distribución de espesadores de concentrado. El relave de esta etapa retorna a

    flotación de primera limpieza. El relave de la etapa de primera limpieza

    alimenta a la flotación de primer barrido, que está compuesta por 6 celdas,

    separadas en dos líneas de 3 celdas cada una. El relave producido pasa a una

    segunda etapa de barrido compuesta por una línea de flotación con celdas 6 y

    posteriormente descartado junto al relave de la flotación primaria. Los

    concentrados de primer barrido y segundo barrido van a remolienda (Codelco,

    2012).

    Recapitulando los procesos de las faenas mineras expuestas en el

    trabajo, se puede observar que ninguna compañía trabaja con lixiviación de

    concentrado de cobre, esto se debe a que aún este tratamiento tiene un costo

    muy elevado para su producción, hay algunas empresas que si quieren apostar

    por este tratamiento, realizando proyectos en plantas piloto y laboratorios,

    como también proyectos de expansión instalando la nueva tecnología de lixiviar

    concentrado en sus plantas concentradoras ya instaladas, esta vía posee unagran ventaja, que es evitar la contaminación ambiental provocada por los

    procesos metalúrgicos convencionales basados en la fundición.

    También se puede observar que en la mayoría de las mineras su

    producto estrella es la producción de concentrado, el cual se vende, y se podría

    decir que Chile en su mayoría exporta cobre en estado concentrado, pero no es

    así, ya que cifras concretas publicadas en junio del 2013 por el Consejo Minero

    dice que Chile en el último año exportó el 62% de producto en estado de

    cátodo o refinado, y el 38% representa a la exportación de concentrado de

    cobre (Nueva minería, 2013), estas cifras se han mantenido similares durante

    los últimos 10 años en la exportación de cobre chileno.

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    29/64

     

    22

    3.3. Utilización del medio clorurado en la lixiviación de la calcopirita

    Los minerales sulfurados primarios son muy importantes para la industria

    minera, ya que los óxidos y sulfuros secundarios se están agotando, y es por

    esto que se buscan nuevas tecnologías de tratamiento, en especial para tratar

    a la calcopirita que es el sulfuros primario más abundante y de naturaleza

    refractaria que hay entre los sulfuros de cobre (Gu et al., 2013). Se han

    realizado varias investigaciones para estudiar la disolución de la calcopirita en

    medio clorurado, sin embargo, los factores que afectan a la lixiviación de la

    calcopirita son poco conocidos y aún no existe un consenso en ciertos factoresimportantes (Ibáñez, 2011). Las velocidades de disolución de la calcopirita aún

    no son actualmente satisfactorias (Gu et al., 2013), ya que la idea es que este

    proceso se pueda utilizar en la industria minera del cobre, por lo mismo estos

    factores que determinan la disolución de la calcopirita han sido y siguen siendo

    ampliamente estudiados (Córdoba et al.,2008).

    En estudios de lixiviación utilizando cloruro ha quedado demostrado quees eficiente debido a la mayor reactividad de los minerales sulfurados en este

    medio (Velásquez, 2008), también es positivo este medio clorurado ya que se

    puede utilizar agua de mar que posee aproximadamente 20 g/L de iones

    cloruros (Ibáñez, 2011), siendo muy rentable para la industria por la escases

    del agua en el norte de Chile.

    Son varias las ventajas que tiene la lixiviación en medio clorurado, como

    tratar mineral de baja ley, un control de residuos de mayor facilidad (Córdoba et

    al., 2008), la lixiviación se puede realizar a temperaturas moderadas, la

    mayoría del azufre sulfurado en el mineral es convertido a azufre elemental,

    costo capital más bajo, más fácil de controlar y realizar, (Lu et al., 2000) y

    amigable con el medio ambiente (Lovera, 1999).

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    30/64

     

    23

    La extracción de cobre a partir del mineral de calcopirita en medio

    clorurado tiene varias ventajas sobre los procesos basados en sulfato, como

    cinéticas más rápida, alta solubilidad de los metales, fácil oxidación de sulfuros,

    entre otras. Las desventajas incluyen la corrosividad y la reducción de densidad

    de corriente límite durante la electro-obtención, esto se comprobó en varias

    pruebas realizadas con variaciones en los parámetros para mejorar el

    rendimiento y disminuir estas desventajas, y se demostró que es mejor la

    extracción electrolítica de cobre de la solución de lixiviación del mineral de

    calcopirita utilizando medios clorurados con bajas concentraciones de ácido e

    iones cúpricos (Kumar, 2010). Si se comparan estas ventajas y desventajas sepuede observar que la lixiviación de un mineral sulfurado o concentrado en

    medio clorurado es más ventajoso, ya que varios medios en cloruro han sido

    examinados para la extracción de cobre, por ejemplo cloruro cúprico y

    soluciones de cloruro férrico ya han demostrado ser eficaces agentes de

    lixiviación, como también el cloruro ferroso o combinaciones de iones férricos/

    ferrosos y cúprico/ cuproso (Lu y Dreisinger, 2013; Lundstrom et al.,2012;

    Kumar, 2010). 

    Importante destacar en lo económico, que se realizaron investigaciones

    donde queda demostrado que las velocidades de disolución de la calcopirita

    con H2SO4 y NaCl son similares a las velocidades obtenidas con HCl, y como el

    HCl es más caro, se hace conveniente utilizar estos dos reactivos (Velásquez,

    2008), apoyando esta investigación utilizando NaCl a presión atmosférica y a

    95°C se ve favorecida la lixiviación de la calcopirita ya que aumenta

    considerablemente el porcentaje de extracción del cobre (Lu et al., 2000).

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    31/64

     

    24

    3.3.1 Algunos parámetros más relevantes en la lixiviación de la calcopirita

    según estudios de laboratorio

    Se mencionan algunos parámetros influyentes estudiados en la

    disolución de la calcopirita, para así tener un mejor entendimiento al momento

    de trabajar con este sulfuro primario de cobre.

    3.3.1.1. Efecto de la temperatura

    Varios investigadores han llegado al acuerdo que aumentando latemperatura se produce un incremento en la disolución de la calcopirita

    (Quezada, 2013; Beiza, 2012; Ibáñez, 2011; Velásquez et al., 2010b; Lu et al.,

    2000; Córdoba et al., 2008; Harahsheh et al., 2008), es por esto que esta

    variable es muy importante, ya que es sabido que cuando se utilizan elevadas

    temperaturas hay un mayor gasto económico en el tratamiento.

    Se realizaron estudios a temperatura ambiente y moderadas entre 25 y75°C, los cuales tuvieron un efecto positivo en la disolución de la calcopirita

    (Velásquez et al., 2010b), otro estudio aumentando la temperatura de 35°C a

    75°C la disolución de la calcopirita generó buenos resultados, dando un valor

    de energía de activación de 96,55 kJ/mol, indicando que la velocidad es

    controlada por la reacción química (Ibáñez, 2011).

    En varios experimentos realizados en reactores agitados, también ha

    quedado demostrado un efecto negativo al aumentar mucho la temperatura

    entre 85 y 95°C, donde disminuye la velocidad de disolución (Lu et al, 2000), y

    a 90°C se produce una aglomeración de las partículas ocasionando el mismo

    efecto negativo en la disolución (Ibáñez, 2011).

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    32/64

     

    25

    3.3.1.2. Tamaño de la partícula

    En varios estudios ha quedado demostrado que el tamaño de las

    partículas es importante al momento de obtener buenos resultados en la

    disolución de la calcopirita, ya que trabajar con partículas de menor tamaño

    como 4,03 µm, es más rápida la cinética de disolución por tener mayor

    exposición de superficie el mineral en la solución (Lu et al., 2000).

    Los estudios demuestran la dependencia del tamaño de la partícula en la

    disolución de la calcopirita, ya que tamaños de partículas finas bajo 25µmgenera una cinética más rápida que con un tamaño entre 25µm y 38µm, esto

    demuestra que la lixiviación es directamente proporcional al área superficial de

    las partículas, esto se probó en pruebas de lixiviación a 35°C; 0,2 M HCl; 0,5

    g/L de Cu2+  y con control de potenciales en la solución (Velásquez et al.,

    2010b).

    En otra investigación utilizando agitadores magnéticos y partículas de25 µm, queda demostrado la importancia del tamaño de las partículas, ya que

    estos agitadores disminuyeron el tamaño del mineral debido a la abrasión

    causada en ellos, aumentado la disolución de la calcopirita en un 70% (Ibáñez,

    2011).

    3.3.1.3. Efecto de la concentración de cloruro

    Se realizaron experimentos que demostraron que al aumentar de 10 a

    50 g/L la concentración de iones cloruros no fue propicio cuando se disolvió

    mineral de calcopirita en reactores instrumentados, obteniendo un 27% de

    extracción de cobre contra un 10% aumentando la concentración de iones

    cloruro. Luego se aumentó la concentración de cloruro de 50 a 90 g/L en

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    33/64

     

    26

    lixiviación de columnas con una mezcla de mineral y concentrado de

    calcopirita, obteniendo un leve incremento en la extracción de cobre en un 25%

    y 32% respectivamente (Beiza, 2012).

    Otra experiencia con presencia de los iones cloruros (50 g/L) en la

    disolución de calcopirita en reactores instrumentados mejora la cinética de

    disolución de 3,33% a 9,71% y luego al aumentar más la concentración no

    existió un efecto importante en la disolución (Ibáñez, 2011).

    En experimentos realizados en reactores agitados a 35°C; 0,2 M HCl;0,5 g/L de Cu2+  y bajo potenciales de la solución, se determinó que a altas

    concentraciones de cloruro no aumenta la disolución de la calcopirita, pero si

    los iones de cloruro son importantes en la velocidad de oxidación de iones

    cuprosos y ferrosos por el oxígeno disuelto que se mejora a altas

    concentraciones de cloruro (Velásquez et al., 2010b).

    3.3.1.4. Efecto del potencial de solución

    El efecto del potencial de solución es una variable muy importante en la

    cinética de disolución de la calcopirita, y un control de ella no llevaría a que se

    forme la capa pasivante en la calcopirita (Ibáñez, 2011; Velásquez et al.,

    2010a; Córdoba et al., 2008).

    En investigaciones se habla de una ventana de potencial ideal, este

    rango se nombra en estudios donde se encontró la dependencia de la

    disolución con el potencial y el oxígeno disuelto, utilizando calcopirita en medio

    clorurado, aquí la llamada ventana de potencial ideal, es la tasa de disolución

    de la calcopirita lineal y sus rangos están entre los 560 y 620 mV (SHE). La

    presencia de oxígeno disuelto ayuda aumentar la disolución en esta ventana de

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    34/64

     

    27

    potencial, pero un exceso de oxígeno podría aumentar el potencial provocando

    la pasivación (Velásquez et al., 2010a).

    En estudios recientes en reactores instrumentados queda demostrado la

    dependencia del potencial en la disolución de la calcopirita en medio clorurado,

    cuando los potenciales alcanzan valores entre los rangos 540- 630 mV (SHE)

    la cinética de disolución aumenta y son aceptables, y cuando sube o baja de

    este rango, la disolución disminuye considerablemente (Quezada, 2013;

    Ibáñez, 2011).

    3.3.1.5. Efecto del pH

    El efecto del pH varía en algunas investigaciones según las condiciones

    de trabajo, en experiencias se demostró que mantener un pH sobre 2,5 en

    reactores instrumentados aumenta la cinética de disolución de la calcopirita en

    un 99,31% a diferencia de un 13% de extracción de cobre a un pH

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    35/64

     

    28

    utilizaron nitrógeno para disminuir el potencial, demostraron que la disolución

    baja durante los períodos de alto potencial y aumentaba durante los períodos

    de bajo potencial cuando se realizaba a un pH bajo de 0,34, esto se produjo

    por los cambios de concentración del oxígeno disuelto que dificulta el control

    del potencial y aumenta la oxidación del ion cuproso.

    3.4. Lixiviación de concentrado de cobre

    Para el tratamiento de los minerales sulfurados de cobre las empresasmineras buscan desarrollar procesos alternativos, fáciles de realizar,

    económicos y favorables para el medio ambiente, siendo la lixiviación de

    concentrado una alternativa. Por lo mismo, existe interés por parte de las

    empresas mineras en evaluar la posibilidad de lixiviar concentrado de cobre,

    así lo expresó el presidente ejecutivo de Codelco Thomas Keller en la charla

    magistral Futuro y desafíos de la minería chilena y Codelco, realizada en junio

    del 2013 en la Universidad Católica del Norte. Codelco en uno de susproyectos Expansión Andina 244 tendrá una equipada planta concentradora

    que contará con la operación unitaria de lixiviación de concentrado de

    molibdeno con alto contenido de cobre, este molibdeno será obtenido de los

    minerales sulfurados de cobre durante el proceso de separación del cobre

    (Codelco, 2013c; Codelco, 2013d). Otro proyecto es Sulfuros Radomiro Tomic

    fase II, en RT la reserva de los óxidos se agotarán totalmente en el 2017, y

    quedarán las plantas de electro-obtención sin funcionamiento por el

    agotamiento natural de los recursos lixiviables. Para solucionar este problema

    se considerará producir hasta la etapa de concentrado, y se impulsará en forma

    paralela o simultánea el desarrollo de nuevas tecnologías, que permitan lixiviar

    el concentrado de cobre y aprovechar las capacidades de la actual planta de

    electro-obtención (Codelco, 2013e). Codelco y BHP Billiton realizaron un

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    36/64

     

    29

    proyecto llamado BioCOP de investigación y desarrollo en biotecnología, con la

    idea de realizar una planta industrial para el tratamiento de lixiviación de

    concentrado de cobre complejos con alto contenido de impurezas, pero este

    proyecto no se pudo llevar a cabo, ya que los resultados de rentabilidad

    proyectados no fueron óptimos, no eliminaron el proyecto por completo, ya que

    se mantiene la planta piloto donde siguen realizando pruebas consiguiendo

    buenos resultados técnicos (Codelco, 2011).

    En el HydroCopper 2011 se desarrolló el tema de lixiviación de

    concentrado de sulfuros de cobre, donde se discutió sobre las más recientesinnovaciones, mejores prácticas y el desarrollo tecnológico de esta área de

    procesamiento del cobre. En esta actividad se mostraron varias empresas del

    mundo interesadas en esta técnica, las empresas con faenas en Chile

    interesadas presentes fueron: Procesos Barrick Sudamérica, Xstrata Lomas

    bayas, Metallica Ingeniería Chile. También se presentó en esta ocasión la

    Universidad Técnica Federico Santa María que está investigando y

    desarrollando un activo acercamiento sobre el tema con los actores másrelevantes a nivel nacional e internacional de la minería (Portal minero, 2011a;

    Portal Minero, 2011b). 

    Se desarrolló un proyecto tecnológico el año 2003 para operar

    aproximadamente 15 años, con la compañía Phelps Dodge y minera El Abra, el

    objetivo del proyecto es lixiviar concentrado de cobre por presión a

    temperaturas media y alta (sobre los 200°C), para llevarlo a escala comercial,

    este trabajo de diseño y construcción de la planta de demostración se hizo en

    Bagdad, ubicada al noroeste de Arizona, y no en minera El Abra básicamente

    por desventajas económicas, actualmente aún no se lleva a cabo en minera El

     Abra por lo costoso del tratamiento, pero no se descarta a futuro, ya que El

     Abra posee significativas reservas de sulfuros de cobre. El proyecto comenzó

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    37/64

     

    30

    con un detallado programa de pruebas para desarrollar nuevas tecnologías de

    procesamiento en lixiviación de concentrado de cobre, se realizaron pruebas

    tipo batch a escala de laboratorio y luego realizadas en la planta construida, en

    donde se investigó y observó el comportamiento químico de los concentrados

    de sulfuros de cobre en un amplio rango de condiciones y con diferentes

    alternativas de preparación de los concentrados. De aquí nacieron dos clases

    de procesos con el potencial de ser comercialmente viable, el primero fue la

    lixiviación de concentrado por presión y a altas temperaturas, donde se

    produce una cantidad importante de ácido sulfúrico como subproducto de la

    reacción química, que puede o debe ser utilizado en la lixiviación de óxidos decobre o lixiviación de sulfuros de baja ley, ya que la neutralización del ácido es

    prohibitiva en términos económicos. En este proceso, más del 98% del cobre

    presente en el concentrado es disuelto y la solución resultante es procesada

    por una planta convencional de SX- EW. La segunda clase de proceso es la

    lixiviación por presión a temperaturas medias, en donde la mayor parte del

    sulfuro presente en el concentrado es convertido a azufre elemental, la

    cantidad convertida depende de la temperatura, la adición de ácido durante lareacción a alta presión y del tamaño de la partícula. Este proceso requiere

    previamente un concentrado ultra fino antes de la lixiviación por presión. Las

    compañías evalúan su proyecto como una experiencia excelente, ya que desde

    su partida se logró alcanzar una capacidad de diseño en régimen permanente,

    con extracciones del 99% en la lixiviación y recuperaciones globales del 98%.

    Las desventajas del proyecto se presentaron por interrupciones de energía

    eléctrica por la baja disponibilidad en la planta durante el primer período de

    operación, por otro lado, como en todos los procesos metalúrgicos, una

    investigación detallada de todos los aspectos metalúrgicos debería ser llevado

    a cabo antes de iniciar cualquier diseño de ingeniería, pero aumentando la

    experiencia operacional se mejoraron a medida que avanzaba el proyecto

    (Minería Chilena, 2004). Este proyecto concluyó antes de tiempo, ya que en el

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    38/64

     

    31

    año 2007 la empresa Freeport adquirió la compañía Phelps Dodge, también se

    hizo socia de minera El Abra cambiando los proyectos para estas empresas.

    Freeport para minera El Abra estudia la posibilidad de hacer una nueva planta

    concentradora utilizando agua de mar desalinizada, con el objetivo de

    aprovechar la gran reserva de mineral sulfurado de cobre que posee (Qué pasa

    minería, 2012).

    Es sabido que la hidrometalurgia del cobre se ha estudiado ampliamente

    como una alternativa a la fundición. Una gran atención se ha prestado al

    tratamiento de concentrado de cobre y generalmente para estudios delaboratorio se utiliza concentrado de calcopirita, ya que este mineral es el más

    abundante entre los sulfuros que contienen cobre. El reto del desarrollo de este

    proceso es que sea la lixiviación de la calcopirita rápida y completa. Sin

    embargo, para superar la lixiviación lenta e incompleta de la calcopirita hay que

    resolver dos problemas, la formación de películas pasivas en la superficie de la

    calcopirita y controlar el potencial de solución (Muszer et al., 2013), pero

    investigaciones han esclarecido parámetros para manejar estos problemas(Beiza, 2012; Ibáñez, 2011; Velásquez et al., 2010b). En estudios se ha

    observado que para romper la capa de pasivación protectora formada por

    productos de oxidación se ha utilizado como alternativa la adición de

    catalizadores, tales como pirita y/o iones de plata a la lixiviación, los cuales han

    mostrado modificar esta película de pasivación (Ibáñez, 2011).

    En este campo la Dra. Lilian Velásquez y su grupo de la Universidad

    Católica del Norte, siguen investigando acerca de la disolución de calcopirita

    utilizando iones cloruro en diferentes condiciones. Se investiga los parámetros

    que influyen en la disolución y los procedimientos se realizan en condiciones

    ambientales moderadas en reactores agitados. La importancia de investigar la

    lixiviación de los concentrados de calcopirita, como se mencionaba antes, es

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    39/64

     

    32

    que este mineral será la principal fuente de cobre ya que se están agotando los

    óxidos y es necesario el desarrollo de nuevas alternativas tecnológicas que

    permitan disolver este mineral, para seguir trabajando las plantas de LX-SX-

    EW (Portal Minero, 2012). A continuación se presentan investigaciones

    recientes en lixiviación de concentrado de calcopirita.

    La cinética de lixiviación de un concentrado de calcopirita con sulfato

    férrico y sulfato cúprico, en presencia de NaCl fue investigada por Veloso et al.,

    (2013). Se realizó a temperatura de 70 a 90°C y se utilizaron los reactivos Fe

    (III), Cu (II) y Cl-. Los resultados mostraron que la lixiviación de la calcopirita esmás rápida con sulfato cúprico que con sulfato férrico, ya que con la adición de

    cloruro de sodio a las soluciones de lixiviación aumentó la velocidad de

    disolución, esto se observó en los experimentos llevados a cabo con 2 mol/L de

    cloruro y 1 mol/L de ión férrico, en el que la disolución de la calcopirita se

    acercó a 24%, mientras que en ausencia del cloruro se acercó sólo 5%.

    Cuando el hierro férrico fue reemplazado por iones cúpricos (en presencia de

    cloruro), la calcopirita tuvo una disolución que aumentó a 46%. Por los altosvalores de la energía de activación que fueron 92.9 kJ/mol con 0,5 mol/L Cu 2+ y

    122.3 kJ/mol, para los experimentos con 1 mol/L de Fe3+, queda demostrado

    que la lixiviación de la calcopirita es altamente dependiente de la temperatura.

    Se realiza una investigación por Lu y Dreisinger, (2013), en la lixiviación

    de un concentrado de calcopirita en medio clorurado con iones férricos y

    cúpricos, se utilizó una alta concentración de cloruro de calcio para mantener

    una alta solubilidad de los iones y con ello mejorar la lixiviación, las pruebas se

    realizaron en condiciones atmosféricas y a temperatura de 95°C, las

    extracciones de cobre para un tamaño de partícula de 14 µm fue de 99,1%, y

    las extracciones de hierro de 73,3%, aumentando el tamaño de las partículas a

    30 µm y manteniendo la temperatura, las extracciones de cobre disminuyeron

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    40/64

     

    33

    en un 0,4% y las extracciones de hierro prácticamente no cambiaron. Para

    ambos casos la oxidación del azufre en sulfato fue aproximadamente de 1,2%

    a 1,7% y la oxidación de sulfuro a sulfato dio como resultado un aumento en la

    concentración de HCl.

    Otra experiencia realizada por Ruiz et al., (2011), en la lixiviación de un

    concentrado de calcopirita con oxígeno a presión ambiente en solución de

    H2SO4 – NaCl, se analizó teniendo en cuenta la evolución del potencial redox de

    la solución y la concentración de iones férricos durante la lixiviación. Los

    resultados indicaron que la lixiviación del concentrado de calcopirita en soluciónsulfato-cloruro fue rápida, ya que más de un 90% de cobre se disolvió a 100°C.

    Respecto a la mezcla de nitrógeno-oxígeno con un 21% de oxígeno se observó

    que disminuyó significativamente la velocidad de disolución en comparación

    con el caso de 100% de oxígeno, está reducción en la tasa fue debido a una

    oxidación más lenta de los iones ferrosos y cuprosos en la solución de

    lixiviación a causa de la solubilidad del oxígeno. Luego se adicionó 3 g/L de

    iones férricos en el sistema de lixiviación produciendo un gran aumento en elpotencial de disolución que a su vez afecta negativamente a la tasa de

    lixiviación del concentrado de calcopirita.

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    41/64

     

    34

    3.5. Utilización de reactivos en la flotación

     A continuación algunos reactivos y combinaciones de nuevos reactivos

    utilizados en la flotación. Es importante comentar que la utilización de reactivos

    es una actividad relevante en el proceso de flotación y si no se preparan los

    reactivos en el momento oportuno, el proceso de flotación se vería afectado

    negativamente, bajando la recuperación y obteniendo un producto de baja

    calidad (Cataldo, 2008).

    Las empresas mineras siempre están buscando una mayorconcentración en sus productos con nuevos y mejores reactivos, y las

    empresas Anglo American, Antofagasta Minerals, Codelco y Minera Las

    Cenizas utilizan dos tipos de nueva tecnología en reactivos, el primero es el

    colector Alky Thioglycolates, tecnología que mejora la selectividad ante

    elementos de hierro indeseados en la flotación de molibdeno y cobre,

    mejorando de forma significativa la recuperación de estos minerales. El

    segundo es el colector Octyl Thioglycolates, producto que ha demostradoimportantes resultados en la recuperación de hierro en la flotación de cobre,

    pasando de 15% a 42% (Minería Chilena, 2010b).

    Las operaciones de la planta Manuel Antonio Matta de Enami, ubicada

    en la localidad de Paipote, ciudad de Copiapó, probaron varios tipos de

    colectores y de todas las pruebas el reactivo colector Petkom en sus

    variedades 30, 60 y 70 fue el que mejor resultado les arrojó. Estos reactivos

    demostraron un fuerte efecto como colector, con las tres dosis se pudo

    recuperar sobre un 90%. El Petkom 30, entre 55 a 60 g/t, con Petkom 60, de 50

    a 57 g/t y con Petkom 70, entre 50 y 55 g/t. El espumante utilizado fue MIB y se

    mantuvo en 25 g/t y el pH varió de 10 a 11,5, según el porcentaje de hierro

    presente en el mineral, que osciló entre 4% y 37% (Minería Chile, 2010b).

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    42/64

     

    35

    Orozco, (2012), investigó los efectos que tienen los espumantes sobre la

    relación entre recuperación de agua, recuperación por arrastre de partículas y

    para el efecto de selectividad en una celda de flotación a escala laboratorio.

    Para estudiar estos efectos se realizaron pruebas con espumantes de distinta

    estructura molecular, alcoholes y polietilenglicoles. Los resultados mostraron

    diferencias de comportamiento entre alcoholes y polietilenglicoles. Para la

    recuperación de agua, los polietilenglicoles estudiados (PEG400, PEG300 y

    PEG200) llevan más agua al concentrado que los alcoholes. En el caso de la

    recuperación por arrastre, son los alcoholes (octanol, heptanol, MIBC y

    hexanol) los que arrastran más partículas de sólido al concentrado. Paracorroborar si existe un efecto sobre la selectividad del proceso de flotación, se

    realizaron pruebas de flotación con polietilenglicol (PEG300) y alcohol (octanol)

    con un mineral preparado de cuarzo más calcopirita, obteniéndose una mayor

    ley acumulada de cobre en el caso del polietilenglicol (PEG300), lo cual es

    consistente con lo observado en la recuperación por arrastre, por lo tanto si es

    selectivo el polietilenglicol. 

    Los factores para seleccionar el espumante han cambiado con el pasar

    del tiempo. Antes, las principales preocupaciones era el costo, disponibilidad y

    ser amigable con el medio ambiente. Si bien siguen siendo importantes, otros

    factores relativos al desempeño como las condiciones de aire o la calidad de la

    espuma producida han ido tomando importancia (Wenqing et al., 2013; Orozco,

    2012; Albijanic et al., 2012).

    Se investigaron por Wenqing et al., 2013, algunos colectores, y uno de

    ellos son los polisacáridos como depresores orgánicos en la separación por

    flotación de cobre y plomo, en general los polisacáridos tienen varias ventajas,

    como no ser tóxicos, biodegradables y relativamente más baratos que los

    depresores inorgánicos utilizados ampliamente en la industria, así el interés en

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    43/64

     

    36

    el uso de los polisacáridos ha estado creciendo. En esta investigación se

    utilizaron los colectores con calcopirita y galena para ver sus recuperaciones,

    en un primer ensayo se observó que el xantato butilo es capaz de flotar

    calcopirita y galena muy bien, la recuperación de la flotación en los dos

    minerales fueron alrededor del 90%, y los análisis de espectro infrarrojo

    muestran que la adsorción química se produjo entre el xantato butilo y los dos

    minerales. Luego utilizando dextrina y almidón soluble se observó que pueden

    depresar a la galena, dando una recuperación en la flotación de la galena

    alrededor de un 20%, y en la calcopirita fue aproximadamente el 90%.

    Posteriormente se hacen mediciones con dextrina y O-isopropil- N-etiltionocarbamato (Sulfuros de sodio, almidón soluble, carboximetil celulosa,

    silicato de sodio) (IPetC), indicando que una mayor cantidad de IPetC se

    adsorbe más sobre la calcopirita que en la galena, después en los ensayos de

    disolución se demostró que la cantidad de iones de plomo lixiviados de la

    galena disminuyen con cierta cantidad de concentración de dextrina (más un

    aumento en el tiempo de agitación), sin embargo, los iones de cobre lixiviados

    de calcopirita siguen siendo casi constantes con o sin la adición de dextrina.

    Los investigadores Reyes et al., 2011 estudiaron el efecto de los bio-

    sólidos (residuos orgánicos sólidos, semisólidos o líquidos que resultan del

    tratamiento de las aguas residuales) en las propiedades hidrofóbicas de los

    minerales sulfurados de cobre. Los principales componentes de los bio-sólidos

    son sustancias húmicas, principalmente ácido húmico (son constituyentes

    principales del humus, materia orgánica del suelo) y compuestos de fósforo. Se

    observaron en las mediciones que los bio-sólidos pueden interactuar

    (adsorberse) con las superficies de los minerales sulfurados de cobre

    mejorando su hidrofobicidad, y todas las dosis utilizadas de los bio-sólidos

    hicieron que los sulfuros de cobre sean más electronegativo en todo los

    intervalos de pH (de 2 a 10) investigados (Reyes et al., 2011). Utilizando

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    44/64

     

    37

    ortofosfato se observó que pueden interactuar químicamente con los minerales

    sulfurados a través de enlaces del centro de la esfera (mineral), sin embargo, el

    ácido húmico interactúa con los sulfuros a través de enlaces externos a la

    esfera. El ácido húmico puede adsorberse físicamente en la calcopirita y pirita a

    través de enlaces de hidrógeno. Por lo tanto, los bio-sólidos que contienen

    tanto el ácido húmico y compuestos de fósforo pueden interactuar con

    superficies de los minerales sulfurados de cobre, a través de mecanismos

    complejos que implican vínculos de enlaces tanto interior y exterior de la

    espera (mineral). También se observó que los bio-sólidos muestran una mayor

    afinidad con la pirita, en general, los resultados demostraron que el uso deestos reactivos pueden cambiar las propiedades hidrófobas de los minerales

    sulfurados de cobre, por lo tanto, el uso de los bio-sólidos es factible en una

    etapa de flotación preliminar para la eliminación de la pirita, o también en

    etapas más selectivas de la flotación para separar comercialmente importantes

    minerales de sulfuros de la ganga.

     Azañero et al., 2011 realizaron un estudio de flotación de sulfurospolimetálicos de cobre-plomo deprimiendo simultáneamente a la esfalerita y

    pirita. Aquí la flotación cobre- plomo se realizó a pH natural o levemente

    alcalino utilizando xantatos y dithiofosfatos como colectores, la depresión de la

    pirita y esfalerita se logró mediante el uso de cal, cianuro, bisulfito y sulfato de

    zinc en dosificaciones que no afectan la flotación del cobre, ya que el cobre es

    deprimido por el cianuro y el plomo por el bisulfito en concentraciones altas.

    Luego en la separación del cobre-plomo, los resultados demostraron que para

    separar los concentrados de cobre y plomo, el proceso que más se adapta es

    el método de depresión del plomo y el reactivo más efectivo por su poder

    oxidante es el dicromato de sodio, también se puede usar el dicromato de

    potasio, pero es más caro. El dicromato de potasio es un reactivo no

    compatible con el medio ambiente, por lo que se puede usar en combinación

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    45/64

     

    38

    con dextrina, carboximetil celulosa o extractos de madera como quebracho o

    taninos con el objeto de bajar el consumo de este reactivo y disminuir el daño

    al medio ambiente.

    Se realiza una investigación por Albijanic et al., 2012, para analizar las

    relaciones entre el tiempo de fijación burbuja- partícula, dosis de colector y la

    ley de un mineral sulfurado de cobre. En esta investigación se realizaron varias

    pruebas comparando diferentes medidas de colector, liberación y ley del

    mineral, pero se darán a conocer los resultados más relevantes. Los resultados

    indicaron que para las partículas con alta ley de cobre y con un pequeñoaumento en la dosis de colector, se ve una reducción dramática en el tiempo de

    fijación burbuja- partícula. Sin embargo, para las partículas con moderada ley

    de cobre y más liberado, el efecto de la adición del colector fue de reducir

    mucho menos el tiempo de fijación. Para las partículas de baja ley de cobre el

    colector no hizo ninguna diferencia en el tiempo de fijación. Todos estos

    resultados confirman que existe una correlación altamente dependiente entre la

    liberación del mineral, ley de cobre, dosis del colector y el tiempo de fijación.

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    46/64

     

    39

    3.6. Nueva tecnología en equipos para minerales sulfurados de cobre

    El gran avance de la minería hace que se esté constantemente

    innovando en la tecnología de los equipos para tener un mejor producto, lo cual

    va de la mano con un ahorro de energía, fácil traslado, mejor material de

    estructuras, etc. En los procesos de flotación no se registran grandes cambios,

    pero si las empresas han evolucionado en sus equipos y con respecto a la

    lixiviación se mostraran reactores de última tecnología. A continuación algunos

    equipos.

    En agosto del 2013 se realizó una charla en la Universidad Católica del

    Norte por el Dr. Dariusz Lelinski de la empresa FLSmidth sobre la “Operación y

    mantención de celdas de flotación”, en general se destacaron los equipos y

    avances que se han desarrollado en los últimos años por la empresa. Como

    hay mucha competencia en el mercado con respecto a los equipos de flotación,

    lo que lo diferencia del resto de las empresas es que FLSmidth es la única

    empresa que puede combinar sus equipos (fusionar), llamados equipos decircuito mezclado, sistemas que otras empresas no pueden hacer. A

    continuación los tres tipos de equipo.

    Equipo de flotación Wemco: Este equipo es de auto-aspiración, el cual

    no necesita soplador, el rotor está en la parte superior, sus rodamientos son de

    hierro fundido, los cuales mantienen la alineación precisa del eje en todas sus

    cargas, lo que garantiza una larga vida útil y la economía del capital.

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    47/64

     

    40

    Figura 1: Equipo de flotación Wemco (FLSmidth, 2013).

    Equipo de flotación Dorr- Oliver: Este equipo tiene bajo consumo de

    energía. Posee alta capacidad de dispersión de aire, en comparación con otros

    equipos, obteniendo resultados con un mayor control en el proceso de

    flotación. Tiene una intensa recirculación en la zona de mezcla, lo que

    multiplica las posibilidades de contacto entre las partículas minerales y

    burbujas de aire con lo cual permite una mayor recuperación del mineral de

    interés. Posee un fácil mecanismo de reinicio lo que hace más fácil después

    reiniciar paradas imprevistas.

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    48/64

     

    41

    Figura 2: Equipo de flotación Dorr- Oliver (FLSmidth, 2013).

    Equipo de flotación SuperCell: Es la celda de flotación más grande en

    funcionamiento en el mundo. Con un rendimiento probado en hidrodinámica,

    metalúrgico y con fiabilidad mecánica. Este equipo utiliza un tanque universal

    que puede ser equipado con cualquier tanque fabricado por FLSmidth, esto le

    da flexibilidad en el uso, ya que puede utilizar mecanismos intercambiables en

    función del tipo de partículas (gruesas o finas) que están siendo alimentadas en

    la celda de flotación. Este tanque universal acepta tanto las tecnologías de

    aspiración natural y aire forzado. 

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    49/64

     

    42

    Figura 3: Equipo de flotación SuperCell (FLSmidth, 2013).

    La empresa Eral desarrollo un proyecto en agosto del 2012 para

    ofrecerles a las empresas mineras chilenas un equipo de floculación para

    plantas de concentrado de cobre, el cual ha tenido buena aceptación en la

    industria minera (EralChile, 2013a). La preparación y dosificación del floculante

    se realiza con el equipo de floculación que permite controlar la preparación y

    dosificación del polielectrolito (floculante) y operar en continuo de manera

    automática. El sistema consiste en una tolva para el floculante en polvo,

    dosificador con moto-variador y tanques de preparación, maduración y con sus

    correspondientes electro-agitadores. Todo el conjunto se construye en aceroinoxidable e incorpora una bomba dosificadora con variador de velocidad

    electrónico y armario eléctrico de control (EralChile, 2013b).

    http://www.eralchile.com/http://www.eralchile.com/

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    50/64

     

    43

    Figura 4: Equipo de floculación (EralChile, 2013).

    Con respecto a los equipos para hidrometalurgia se han hecho estudios

    en reactores de escala laboratorio, los cuales ahora se fabrican de tamaño

    industrial (como una celda de flotación), y han demostrado tener buenos

    resultados en la recuperación del mineral de interés. La empresa Outotec tiene

    una larga historia como proveedor de tecnología para la hidrometalurgia.

    Outotec Chile posee varias soluciones para la extracción de cobre. Dispone de

    sistemas que abarcan del mineral a los cátodos y dependiendo de las

    características del mineral, cuenta con procesos para realizar lixiviación

    sulfúrica o clorhídrica, por percolación o agitación. Para procesos de lixiviaciónpor agitación Outotec posee equipos como los reactores OKTOP y

    espesadores Supaflo, de eficiente tasa de separación sólido- líquido (Outotec,

    2013). En los procesos de esta empresa, una vez que el cobre que se

    encuentra en fase acuosa diluida (PLS), dispone de un proceso de extracción

    por solvente, el cual se aplicó en Chile por primera vez hace 20 años en

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    51/64

     

    44

    Radomiro Tomic, con sus bombas DOP de bajo esfuerzo de corte y alta

    eficiencia de mezclado (Minería Chilena, 2010a). A continuación tipos de

    reactores.

    Reactor Oktop serie 5000: Este tipo de reactor se utiliza para lixiviar

    calcosina, calcopirita y en los procesos HydroCopper (Outotec, 2013). Posee

    un agitador vertical para el flujo de fluidos, alta agitación y potencia para las

    propiedades de suspensión de sólidos, proporción de mezclado para

    concentrados de poca uniformidad y menores costos de operación capaces de

    permitir que los rendimientos de lixiviación sean viables para la industria.

    Figura 5: Reactor Oktop serie 5000 (outotec, 2013).

  • 8/16/2019 lixiviacion de sulfuros

    52/64

     

    45

    Reactor Oktop serie 2000: Se utiliza este reactor para los procedimientos