Universidad Nacional de

Piura

FACULTAD DE MINAS

PROCESOS DE REFINACIÓN

INTRODUCCIÓN A LA MINERÍAPROFESOR:

Dr. César A. Reyes Peña.

INTEGRANTES:

Avila Yangua, Jasmin Stefani.

Cornejo Medina, Sarita Pamela.

Farfán Tello, Gladys.

More García, Felix.

Patiño Gallo, David.

Reyes Merino, Hernán.

TEMA:

Refinación de Minerales.

Refinación de Minerales

Antiguamente no se conocían los metales. Cuando se descubrieron y se aprendió a trabajarlos cambió la vida de los pueblos. La historia de los metales se inició hace cerca de nueve mil años en el Próximo Oriente. El primer metal utilizado fue el cobre; en Palestina y Anatolia los antiguos pobladores martillaron trozos de cobre nativo para formar herramientas. En los siguientes siglos se aprendió a extraer cobre de los minerales y mezclarlo con estaño para formar bronce.

El bronce le permitió a los imperios de la antigüedad producir armas para los ejércitos de conquista. La agricultura y la artesanía tuvieron herramientas fuertes y la producción creció. Desde entonces los metales sirvieron para muchos fines. El oro y la plata adornaron a los grandes personajes y los acompañaron en sus sepulcros. El culto religioso se sirvió de ellos para elaborar ornamentos y símbolos.

• En el año 500 d.c, de nuestra era la metalurgia ya era una actividad corriente desde México central hasta el norte de Chile y Argentina. En cada región surgieron estilos propios: en México, figuras en lámina; en Centroamérica, pequeños adornos de oro; en Colombia y Ecuador, adornos de tumbaga dorada; en Perú, coloridos atuendos de cobre dorado y plateado; en los Andes del sur, placas de bronce.

• La metalurgia en la Colombia prehispánica fue, ante todo, orfebrería. En dos mil años surgieron muchos estilos diferentes y se fabricaron miles de piezas para el ritual y la ofrenda. Los indígenas manejaron con maestría el oro, el cobre, la tumbaga y el platino. La conquista europea, en 1500 d.c, truncó este desarrollo y causó la desaparición de la producción orfebre.

• En los últimos 300 años la producción de metales ha tenido un gran avance. La gran industria usa millones de toneladas de metales cada año; también las sociedades no industriales consumen cada vez más metales para los más variados propósitos. La historia de la humanidad en los últimos nueve mil años es la historia de los metales: con ellos hemos construido el mundo en que vivimos.

La Importancia de los Minerales

Los minerales tienen gran importancia por sus múltiples aplicaciones en los diversos campos de la actividad humana. La industria moderna depende directa o indirectamente de los minerales; se usan para fabricar múltiples productos, desde herramientas y ordenadores hasta rascacielos.

Algunos minerales se utilizan prácticamente tal como se extraen; por ejemplo el azufre, el talco, la sal de mesa, etc. Otros, en cambio, deben ser sometidos a diversos procesos para obtener el producto deseado, como el hierro, cobre, aluminio, estaño, etc. Los minerales constituyen la fuente de obtención de los diferentes metales, base tecnológica de la moderna civilización. Así, de distintos tipos de cuarzo y silicatos, se produce el vidrio. Los nitratos y fosfatos son utilizados como abono para la agricultura.

Ciertos materiales, como el yeso, son utilizados profusamente en la construcción. Los minerales que entran en la categoría de piedras preciosas o semipreciosas, como los diamantes, topacios, rubíes, se destinan a la confección de joyas y coronas para brocas para los taladros que se utiliza en las perforaciones de una mina.

Los minerales son un recurso natural de gran importancia para la economía de un país, muchos productos comerciales son minerales, o se obtienen a partir de un mineral. Muchos elementos de los minerales resultan esenciales para la vida, presentes en los organismos.

En la antigüedad los procesos metalúrgicos se fueron desarrollando por técnicas de ensayo y error, ya que las innovaciones en los procesos muchas veces eran el resultado de accidentes o a veces de una imaginación ingeniosa, por ejemplo alrededor de 400 a. C , el hombre aprendió a producir cobre y bronce mediante la fusión de menas de cobre y estaño utilizando como combustible el carbón ; hoy en los procesos utilizados para obtener los diferentes metales.

En naturaleza son muy raros los metales que se encuentran en estado libre, únicamente se presentan como metales nobles: Plata, oro platino, se presenta general formando compuestos minerales, los de mayor interés técnico a lo que se refiere a su extracción propiamente dicha, se hallan en forma de óxidos o sulfuros y en otras proporciones menores en forma de hidróxidos y de carbonatos

Actualmente se han desarrollado enormemente en cuanto a la tecnología que emplea en ellos, utilizando diferentes procesos metalúrgicos o de refinación como la hidrometalurgia y piromatalurgia.

REFINACION DE MINERALES

Es un proceso de separación de mezclas, lo cual involucra procesos

fisicoquímico consiste en eliminación de impurezas remanentes en el

material, mediante un tratamiento térmico. Esto comprende una amplia

gama de procesos, que requieren diferentes tipos de horno o incluso otra

factoría. El término «refinado» también puede referirse a ciertos procesos

electrolíticos en frío. Por ello algunos tipos de refinación piro metalúrgica

se conocen como «refinado al fuego”. Y complejos.

Los metales que se obtienen de los procesos primarios de extracción

contienen fuertemente impurezas provenientes de la mena, los fundentes

o el combustible es necesario. Para poder utilizar dichos metales es

necesario someterlos a uno o varios procesos de refinación.

La refinación tiene como fin producir el metal tan puro como sea

posible, o en algunos casos, por ejemplo, en la fabricación de acero

la refinación se hace para producir un producto con cantidades

controladas de impurezas.

Se trata principalmente de extraer –del mineral– el metal, mediante

separación –de la ganga– del mineral y purificación de los metales.

Además algunos procesos de refinación se realizan para recuperar

impurezas que no son perjudiciales, si no que tienen un alto valor por

sí mismas, como por ejemplo, la recuperación de plata en menas de

plomo. Los procesos de refinación se basan siempre en el principio

de diferentes elementos se distribuyen de manera distinta entre

distintas fases y que estas fases pueden separarse por métodos

físicos. Metal-escoria:

aquí el proceso importante es la oxidación y eliminación de la escoria

de los elementos menos nobles y puede darse el nombre común de

piro refinación, ejemplos, de este proceso son la fabricación de acero

y la piro refinación de cobre y plomo.

PROCESOS DE REFINACION

CONCENTRACION DE MINERALES SULFURADOS

Mineral de la mina está constituido de minerales valiosos, no valiosos y

ganga, que vienen en forma conjunta.

MOLIENDA

La molienda es la reducción de tamaño de las partículas relativamente gruesas

dejadas por la trituración.

Por atrición, las partículas se desmenuzan debido a fuerzas de fricción que se

generan entre dos superficies duras o entre partículas. Como resultado se

producen partículas bastante pequeñas o también grandes.

Existen molinos de barras, bolas y semiautógenos (SAG ).

FLOTACION

La flotación es un proceso físico-químico de separación de minerales compuestos molidos, basados en las propiedades superficiales de los minerales (notabilidad que hace que un mineral o varios se queden en una fase o pasen a otra. Las propiedades superficiales pueden ser modificadas a voluntad con ayuda de reactivos.

El proceso de flotación se basa en las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de los minerales. Se trata fundamentalmente de un fenómeno de comportamiento de sólidos frente al aguaEs un proceso de gravedad modificado en el que el mineral metálico finamente triturado se mezcla con un líquido. El metal o compuesto metálico suele flotar, mientras que la ganga se va al fondo. En algunos casos ocurre lo contrario.Se emplean aceites u otros agentes tensos activos para ayudar a flotar al metal o a la ganga.

TIPOS DE FLOTACIÓN:

FLOTACIÓN NO SELECTIVA DE ACEITE

Consistía en mezclar la mena molida con aceite y posteriormente con agua, de tal manera que las partículas del mineral sulfuroso, por sus propiedades superficiales hidrófobas, quedaban retenidas en la fase aceitosa y aquellas partículas que se mojaban en el agua se quedaban en la fase acuosa, de modo que al final del proceso, flotaba una capa de aceite sobre la pulpa, la cual contenía las partículas de mineral sulfuroso que eran separados por decantación y se separaba del aceite por filtración.

FLOTACIÓN DE ESPUMA

Con la flotación de espuma la separación se la realiza gracias a la adhesión selectiva de partículas hidrófobas a pequeñas burbujas de gas (aire) que son inyectadas al interior de la pulpa. El conjunto partícula-burbuja asciende a la superficie formando una espuma mineralizada, la cual es removida por medio de paletas giratorias o simplemente por rebalse. Las propiedades superficiales de las partículas y las características del medio pueden ser reguladas con ayuda de reactivos.

FLOTACIÓN DE PELÍCULA

En esta técnica, el mineral finamente molido era esparcido

cuidadosamente sobre la superficie libre del agua, de modo que las

partículas de sulfuro, que se caracterizan por tener propiedades

hidrófobas, sobrenadaban en la superficie del agua, formando una

delgada película que era removida por medio de algún mecanismo; en

cambio la ganga se mojaba y sedimentaba en el fondo del recipiente de

agua. Estas dos técnicas no tuvieron éxito en su aplicación en la industria

por lo que en la actualidad ya no se las usa.

FLOTACIÓN DE IONESCon ayuda de reactivos de flotación se precipitan los iones y luego éstos son flotados como en el caso de la flotación de espuma.

FLOTACIÓN DE ESPUMA Es la técnica que más se emplea en la concentración de minerales. Se basa en la repelencia natural o inducida de los minerales al agua (hidrofobicidad).Son reactivos tenso activos, que modifican la tensión superficial del agua y que producen una espuma estable. Ejemplo: Aceite de pino. Una espuma consiste de un gas disperso en un líquido en una relación tal que la densidad aparente de la mezcla se aproxima más a la densidad del gas que a la del líquido.Los productos más usados como espumante son: aceite de pino, ácido cresílico.

TIPOS DE FLOTACIÓN DE ESPUMA:

FLOTACIÓN DIRECTALa flotación directa es aquella en la que el mineral valioso sale en la espuma y la ganga se queda en el non-float.

FLOTACIÓN INVERSAEn este tipo de flotación el mineral valioso se queda como non-float y la ganga es la que flota.

FLOTACIÓN COLECTIVA Se dice flotación colectiva en el caso de que todos los minerales valiosos y de un solo tipo mineralógico (por ejemplo: sulfuros) salen en la espuma.

FLOTACIÓN SELECTIVA O DIFERENCIALComo su nombre indica la flotación es selectiva, se flota un solo mineral a la vez en cada etapa.

PROCESOS DE OXIDOS:

-LIXIVIACION Es extracción sólido-líquido, es un proceso en el que un disolvente líquido pasa a través de un sólido pulverizado para que se produzca la elución de uno o más de los componentes solubles del sólido.Se entiende por lixiviación la disolución de los metales soluble de una mena con ayuda de disolventes apropiados.Además es un proceso hidrometalúrgico que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua. Este proceso se basa en que los minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones ácidas.

Las pilas deben ser regadas con una solución de ácido sulfúrico, la que circula por cañerías distribuidas homogéneamente agua. Este proceso se basa en que los minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones ácidas.a) CHANCADO: el material extraído de la mina (generalmente a rajo abierto), que

contiene minerales oxidados de cobre, es fragmentado mediante chancado primario y secundario (eventualmente terciario), con el objeto de obtener un material mineralizado de un tamaño máximo de 1,5 a ¾ pulgadas. Este tamaño es suficiente para dejar expuestos los minerales oxidados de cobre a la infiltración de la solución ácida.

FORMACIÓN DE LA PILA: El material chancado es llevado mediante correas transportadoras hacia el lugar donde se formará la pila. En este trayecto el material es sometido a una primera irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico, conocido como proceso de curado, de manera de iniciar ya en el camino el proceso de sulfatación del cobre contenido en los minerales oxidados. En su destino, el mineral es descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco, que lo va depositando ordenadamente formando un terraplén continuo de 6 a 8 m de altura: la pila de lixiviación. Sobre esta pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersores que van cubriendo toda el área expuesta.Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de drenes (tuberías ranuradas) que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través del material.

C) SISTEMA DE RIEGO: a través del sistema de riego por goteo y de los aspersores, se vierte lentamente una solución ácida de agua con ácido sulfúrico en la superficie de las pilas. Esta solución se infiltra en la pila hasta su base, actuando rápidamente. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre, la que es recogida por el sistema de drenaje, y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas.

El riego de las pilas, es decir, la lixiviación se mantiene por 45 a 60 días, después de lo cual se supone que se ha agotado casi completamente la cantidad de cobre lixiviable. El material restante o ripio es transportado mediante correas a botaderos donde se podría reiniciar un segundo proceso de lixiviación para extraer el resto de cobre. Concentraciones de hasta 9 gramos por litro (gpl) denominadas PLS que son llevadas a diversos estanques donde se limpian eliminándose las partículas sólidas que pudieran haber sido arrastradas. Estas soluciones de sulfato de cobre limpias son llevadas a planta de extracción por solvente.

EXTRACCION POR SOLVENTE:

La extracción por disolvente es posible debido a que ciertos reactivos químicos tienen un alto grado de afinidad selectiva con determinados iones metálicos , con los que forman compuestos organometalicos. Por esta razón , la principal aplicación de extracción por disolvente se encuentra en la separación selectiva de metales.La purificación médiate la extracción se basa generalmente en extraer del lixiviado un metal que nos interesa traspasándolo en un disolvente orgánico .De esta manera hacemos permanecer los metales en el lixiviado, a las vez que concentramos el metal deseado en un volumen menor de diluyente , ahora de naturaleza orgánica .Esta disolución orgánica es después sometida a otro proceso de reextracion, generalmente con ácidos muy fuertes.

ELECTROOBTENCION:

La precipitación por reducción electrolítica -comúnmente conocida como

electro obtención o electrodeposición- es uno de los procedimientos actuales más sencillos para recuperar -en forma pura y selectiva- metales que se encuentren en solución .

La electro obtención es particularmente interesante en el proceso de producción de cobre, ya que prácticamente todo el cobre de uso industrial a nivel mundial, requiere del grado de pureza establecido por los estándares del cobre electrolítico.

Básicamente, este proceso consiste en recuperar el metal desde una solución de lixiviación debidamente acondicionada (solución electrolito), y depositarlo en un cátodo, utilizando un proceso de electrólisis.

Para ello se hace circular a través de la solución electrolito, una corriente eléctrica continúa de baja intensidad entre un ánodo (la solución misma) y un cátodo. De esta manera, los iones del metal de interés (cationes) son atraídos por el cátodo (polo de carga negativa) depositándose en él, y las impurezas quedan disueltas en el electrolito y también precipitan en residuos o barros anódicos.La electro obtención es un proceso de una gran importancia económica, ya que permite recuperar metales -como cobre, oro y plata- a partir de recursos lixiviables que de otra forma serían inviables.

CELDAS ELECTROLÍTICAS (EW):

Para realizar el proceso de electro obtención se requiere de instalaciones especializadas llamadas celdas electrolíticas equipadas con sistema de circuitos eléctricos para hacer circular una corriente eléctrica continuas de baja intensidadLa Electro obtención consiste en una electrólisis mediante la cual se recupera el cobre de la solución proveniente de la lixiviación, obteniéndose cátodos de alta pureza. Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergida en la solución. El electrodo conectado al polo positivo se conoce como ánodo, y el conectado al negativo como cátodo, en el cual se obtienen cátodos de cobre de alta pureza (99,9% de cobre).

La precipitación por reducción electrolítica es actualmente uno de los procedimientos más sencillos para recuperar metales en forma pura y selectiva, respecto a las impurezas existentes en solución. Su característica principal radica en que el metal ya esta en la solución y solamente se trata de recuperarlo depositándolo en el cátodo, mientras el ánodo es esencialmente insoluble. En la actualidad tiene una gran importancia económica, al permitir el beneficio de recursos lixiviables, tanto en oro, como cobre, plata, etc., cuyo tratamiento por otras vías resultaría económicamente inviable.

Biolixiviación

Es un proceso en cual se emplean microorganismos para disolver los minerales, liberando un metal de valor presente en un mineral o en una concentración que con métodos convencionales son muy fáciles de extraer.

A escala comercial la biolixiviación es aplicada para la recuperación de cobre y uranio por lixiviación y de oro mediante un pre tratamiento de minerales refractarios, que recibe el nombre de biooxidación. La tecnología de biolixiviación también ha sido probada en laboratorios para sulfuros de cobalto, galio, molibdeno, níquel, zinc y plomo.

Las bacterias que intervienen en los procesos de lixiviación son generalmente autrótofas aeróbicas y quimiosintéticas.

Esta última característica, las hace capaces de oxidar minerales para producir el ión férrico y ácido sulfúrico, necesarios para las reacciones de biolixiviación. El ión férrico, es un agente fuertemente oxidante, que permite oxidar los minerales de sulfuro de cobre a sulfato de cobre que es soluble. Debido a esto, también se les llama microorganismos sulfo y ferro-oxidantes.

Su capacidad autótrofa les permite sintetizar sus componentes celulares a partir de compuestos inorgánicos, como la fijación del CO2 de la atmósfera. Se alimentan de los minerales de los que obtienen energía y realizan esta tarea como parte de sus procesos metabólicos.

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