Lixiviación Del Cobre Final

LIXIVIACIÓN DEL

COBRE

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

COBRE:

1) De número atómico 26 y masa atómica 63.546 u.m.a.

2) Posee una estructura cristalina de empaquetamiento cerrada cubica ( ECC).

3) Densidad teórica de 8.93 g/cm3 a 20 º C.4) Su punto de fusión y ebullición son 1083

ºC y 2595 ºC respectivamente.5) A 20 ºC su conductividad térmica es 394

Wm-1K-1 y su conductividad eléctrica 58 MS/m.

PROPIEDADES DEL COBRE

MINERALES DE COBREMINERAL FÓRMULA % COBRECobre Nativo Cu <99.92Chalcocita Cu2S 79.9Covelita CuS 66.5Calcopirita CuFeS2 34.6Bornita Cu5FeS4 / Cu3FeS3 55.5 – 69.7Enargita Cu3AsS4 48.4Cuprita Cu2O 88.8Tenorita CuO 79.9Malaquita CuCO3 .Cu(OH)2 57.5Azurita 2CuCO3 .Cu(OH)2 55.3Crisocola CuSiO3 .nH2O 30 – 36Brocantita CuSO4 . 3Cu(OH)2 56.2Bournonita CuPbSbS3 13.0Dioptasa Cu6[Si6O18].6H2O 40.3

MIN

ERALE

S

SULF

URADOS

CAM

BIAR

MINERALES DE COBREMINERAL FÓRMULA % COBRECobre Nativo Cu <99.92Chalcocita Cu2S 79.9Covelita CuS 66.5Calcopirita CuFeS2 34.6Bornita Cu5FeS4 / Cu3FeS3 55.5 – 69.7Enargita Cu3AsS4 48.4Cuprita Cu2O 88.8Tenorita CuO 79.9Malaquita CuCO3 .Cu(OH)2 57.5Azurita 2CuCO3 .Cu(OH)2 55.3Crisocola CuSiO3 .nH2O 30 – 36Brocantita CuSO4 . 3Cu(OH)2 56.2Bournonita CuPbSbS3 13.0Dioptasa Cu6[Si6O18].6H2O 40.3

MIN

ERALE

S

OXIDADOS

CAM

BIAR

Cerca del 80% de cobre es obtenido por vía pirometalúrgica. El otro 20% es obtenido por vía hidrometalúrgica

Los métodos de lixiviación para el cobre son:• Lixiviación en pilas.• Lixiviación in situ.• Lixiviación Vat.• Lixiviación con agitación

EXTRACCIÓN HIROMETALÚRGICA DEL COBRE

EXTRACCIÓN HIROMETALÚRGICA DEL COBRE

MINERALES OXIDADOS DE COBRE

MINERALES SULFUROS DE COBRE

TOSTACIÓN• OXIDANTE.• SULFURANTE• CLORURANTE.

LIXI

VIAC

IÓN

PRECIPITACIÓN COMO CEMENTO DE COBRE

ELECTRODEPOSICIÓN DE COBRE

• REFINACIÓN ELECTROLÍTICA

• REFINAMIENTO POR FUEGO. CO

BRE

Lixiviación de minerales de cobre de alta ley• El mineral oxidado es previamente chancado y

en ocasiones molido.• El solvente utilizado es H2SO4 en

concentraciones variables de 150 a 250 mg de H2SO4 por litro de agua.• El mineral molido se lixivia en tanques fijos o en

tanques con agitación.• La recuperación de los valores de cobre es del

orden del 90%.• Los sólidos que arrastra la solución cargada de

CuSO4 son separados por asentamiento.

LIXIVIACIÓN DE MINERALES DE COBRE


Las soluciones con el sulfato de cobre pueden pasarse a precipitación con fierro o a una planta de ESDE.

CHATARRA DE FIERRO

SOLUCIÓN ESTÉRIL

DESCARGA DE COBRE SOLUCIÓN

RICA DE COBRE

ZONA DE ACCIÓN DINÁMIA

Lixiviación de minerales de cobre de alta ley arcillosos• Se aplica el proceso lixiviación, precipitación, flotación.• el mineral es triturado a -100 mallas. Posteriormente se

lixivia en tanques agitados de acero inoxidable.• De los agitadores la pulpa es pasada unos cilindros de

madera de gran diámetro donde se alimenta chatarra de fierro.

• El cobre precipita como cobre metálico y queda revuelto en la pulpa.

• La pulpa pasa a unas celdas de flotación en medio acido y pH bajo donde el cobre metálico y parte del mineral flotan.

• El concentrado se envía a fundición. La recuperación por este método esta entre 80 – 85%.



Lixiviación de minerales de cobre de baja ley• Minerales oxidados de cobre de hasta 0.5%.• El mineral es chancado y apilado y con una

solución de acido sulfúrico se lixivia para obtener una solución de sulfato ferroso.• el agua que escurre es colectada al pie de la pila

y posteriormente es pasa a decantación para quitarle la arcilla en suspensión.• La solución cargada pasa a un proceso de

extracción por solvente selectivo de cobre.• Se deposita el Cu en placas desde la solución

que proviene de la extracción.

LIXIVIACIÓN DE COBRE EN PILAS

Etapas.• Exploración y perforación• Tronadura.• Carga y transporte.• Chancado primario.• Chancado secundario.• Aglomerado.• Transporte hacia el área de

lixiviación.• Lixiviación en pilas.• Extracción por solventes.• Electroobtencion.


Perforación

Consiste en hacer varias perforaciones en el terreno de mineral para la instalación de explosivos.


Tronadura

Se introduce los explosivos en las perforaciones. Con el fin de fragmentar la roca y exponer los minerales de cobre.


Carga y transporte

El mineral fragmentado se carga hacia las tolvas que van a alimentar al chancador primario.


Tronadura

Se alimenta el mineral al primer chancador, luego de esto el mineral se descarga en correas transportadoras que van a alimentar al chancado secundario.

Chancado primario


Chancado secundario

Por medio de una tolva se alimenta el mineral a los chancadores secundarios donde el mineral va a obtener una granulometría por debajo de 0.5 pulgadas.


Aglomerado

El mineral por medio de fajas transportadoras es alimentado a dos tambores aglomeradores que giran a 6 rpm. Se añade agua caliente y H2SO4 concentrado. Aumenta la temperatura y la humedad en un 10 % mejorando la porosidad, oxigenación, permeabilidad y el escurrimiento de la solución para la extracción del cobre

H2SO4 H2O

Proceso de Aglomeración


Mineral

AglomeradoH2SO4cc, H2O

En el caso de la lixiviación del cobre, la aglomeración (o curado) se realiza con el mismo lixiviante ácido en un tambor rotatorio. Primero, se humecta el mineral (+/- 4%) con agua o solución pobre (refino). Después, se agrega ácido sulfúrico concentrado (+/- 30 kg/t o 3%), este ácido ataca el mineral y genera compuestos cementantes entre las partículas.


Transporte hacia el área de lixiviación.

Las fajas transportadoras llevan el mineral aglomerado a las pilas. Este material es depositado sobre un piso preparado e impermeabilizado donde se han instalado tuberías de 4 pulg para canalizar la solución drenada y de 2 pulgadas para inyectar aire.


Lixiviación en pilas

Sobre el mineral apilado se esparce una solución ácida diluida mediante un sistema de irrigación constituida por goteros o aspersores. La solución percola a través de la pila disolviendo el cobre diseminado.

Solución Acida Diluida

Aire


Criterios para lixiviación en pilas.• Minerales oxidados son lixiviados directamente con

H2SO4 – H2O mediante la reacción:

• Minerales sulfurados requiere un oxidante como el H2SO4. La reacción representativa es:

• Con la adición de Fe la velocidad de lixiviación aumenta considerablemente.

CuO + H2SO4 ==== CuSO4 + H2O

Cu2S + H2SO4 + 2.5O2 ==== 2CuSO4 + H2O


Oxidación con Fe++

Las reacciones son las siguientes:

El Fe++ generado es reoxidado en la segunda reacción y el proceso se vuelve cíclico. Soluciones cargadas contienen 1 -5 kg Fe

2FeS2 + 7O2 + 2H2O 2Fe++ + 2SO4-- + 2H2SO4

0.5O2 + 2Fe++ + 2SO4-- + 2H2SO4 2Fe+++ + 3SO4-- + H2O

Cu2S + 10Fe+++ + 15SO4-- + 4H2O 2Cu++ + 10Fe++ + 12SO4

-- + 4H2SO4


Reacciones Generales

CuO + H2SO4 ==== CuSO4 + H2O Tenorita

Cu + H2SO4 ==== 2CuSO4 + 2H2O Cobre Nativo

Cu2O + H2SO4 + Fe2(SO4)3 ==== 2CuSO4 + 2FeSO4 + H2O Cuprita

Cu3(OH)2(CO3)2 + 3H2SO4 ==== 3CuSO4 + 2CO2 + 4H2O Malaquita

CuS + H2SO4 + 1/2O2 ====

CuSO4 + S + H2O Covelita

Cu2S + H2SO4 + 2.5O2 ====

2CuSO4 + H2O Calcocita

Construcción de las pilas

El diseño de las pilas debe tener en cuenta los siguientes factores :• La calidad del patio o base de apoyo (impermeable)• Las facilidades de riego y recolección o drenaje del

efluente.• La estabilidad de la pila seca y saturada en agua• Los tanques (piscinas) de soluciones ricas y pobres• La forma de apilamiento o deposición del material

lixiviable.


Preparación de la base de las pilasSe necesita disponibilidad de amplias superficies de terreno relativamente llanas con menos de 10% de pendiente


Una base firme y consolidada

Una capa de lecho granular

La lámina impermeabilización

Un conjunto de drenaje

Capa protectora del sistema Las láminas de impermeabilización son

geomembranas de origen sintético, polietileno de alta densidad de 1 a 1.5 mm o polietileno de baja densidad de 0.2 a 0.3 mm de Espesor.

Altura de la pila


La altura de la pila fluctúa entre 2.5 m para sistemas de camión y cargador frontal, hasta 10 m para apiladores.

Riego de la pila


El riego de las pilas se puede realizar fundamentalmente por dos procedimientos :• Por aspersión o por distribución de goteo, este

último siendo recomendable en caso de escasez de líquidos y bajas temperaturas.

• En la industria, se utiliza generalmente una tasa de riego del orden de 10 - 20 litros/h.m2.

Riego por aspersión Riego por goteo

Operación de las pilas – circulación de soluciones


Mina Trituración,

aglomeración

Pila en lavado y drenaje

pila en operación

Pila en operación Pila en

formación

EMERGENCIA SOLUCION RICA SOLUCION ESTÉRIL

PLANTA DE RECUPERACIÓN

Pila agotada

Adición reactivosSolución de

riego

Variables de proceso

• La granulometría • La altura de la pila • La tasa de riego [l/h.m2] o [l/h.T] • La concentración en ácido de la solución de riego • El tiempo de lixiviación


Descripción

La lixiviación por agitación se utiliza en los minerales de leyes más altas, cuando los minerales generan un alto contenido de finos en la etapa de chancado, o cuando el mineral deseado está tan bien diseminado que es necesario molerlo para liberar sus valores y exponerlos a la solución lixiviante. Es también el tipo de técnica que se emplea para lixiviar calcinas de tostación y concentrados.

LIXIVIACIÓN DE COBRE POR AGITACIÓN

Ventajas• Alta extracción del elemento a recuperar• Tiempos cortos de procesamiento (horas)• Proceso continuo que permite una gran automatización• Facilidad para tratar menas alteradas o generadoras de

finos


Desventajas• Un mayor costo de inversión y operación • Necesita una etapa de molienda y una etapa de

separación sólido-líquido (espesamiento y filtración)

Equipos


Se recurre a la agitación mediante burbujeo o bien a la agitación mecánica para mantener la pulpa en suspensión hasta que se logra la disolución completa, siendo el tiempo de contacto de los sólidos con la solución del orden de horas comparado con el proceso de lixiviación en pilas que requiere meses. Los agitadores mecánicos son simplemente impulsores colocados en el interior del tanque, mientras que los tanques agitados con aire son a menudo tanques de tipo "Pachuca“.

Variables de proceso

• Granulometría.• Tiempo de lixiviación.• Mineralogía.• Otras variables.


Lixiviación Del Cobre Final

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