Sulfosales y procesos metalúrgicos para tratarlos Se da la descripción de los sulfosales más comunes, y luego se toman en cuenta los minerales de interés para la minería chile y se describen dos procesos que sirven para tratar dichos minerales.

2012

José Antonio Rosas Vilches Geología y Mineralogía

29/10/2012

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Sulfosales

El termino sulfosal fue propuesto para denominar una sal acida, en el cual el azufre había reemplazado el oxígeno de un ácido ordinario. Actualmente, se utiliza para denominar cierto tipo de minerales de azufre no oxidados que estructuralmente son diferentes a la de los sulfuros. También son conocidos sulfuros doble, la razón de esto es que por ejemplo el As se une al S y actúa como un catión.

Las sulfosales difieren de los sulfuros, sulfoarseniuros y arseniuros, en que el As (arsénico) y el Sb (antimonio) juegan un papel bastante semejante al de los metales en la estructura; en los sulfoarseniuros y arseniuros los semimetales toman el lugar del azufre en la estructura.

Además se puede realizar una comparación con respecto a las propiedades físicas de los sulfosales y sulfuros, siendo una de las tantas es que estos minerales poseen una dureza menor que los sulfuros, las sulfosales se descomponen fácilmente por los ácidos, las sulfosales poseen una estructura piramidal.

Las sulfosales es un grupo muy diverso y relativamente grande de minerales, en algunos de ellos tenemos los denominados: sulfoarsenitos (As2S3), sulfoantimonios (Sb2S3) y sulfobismutitos (Bi2S3), estos son sulfoanhidridos que corresponde ser la mayoría de las sulfosales.

Las sulfosales se presentan normalmente como minerales secundarios en filones hidrotérmicos (1) asociados con los sulfuros más corrientes. Con solo raras excepciones son compuestos que contienen plata (Ag), cobre (Cu) o plomo (Pb), pero solo unos pocos son lo suficientemente abundantes para servir de menas de estos metales.

Por lo tanto, se describirán algunos minerales pertenecientes a las sulfosales teniendo los metales antes descritos (Ag, Cu, Pb), dando énfasis en los minerales que poseen cobre y que se encuentren asociados a las minas de chile.

1. Sulfosales de Plata :

De los componentes de este grupo los más frecuentes en la naturaleza son la Proustita y la pirargirita. A pesar de que ambos minerales poseen fórmulas químicas análogas y cristalizan en una misma clase de simetría.

1.1. Pirargirita y proustita: Ambos poseen la misma fórmula química S3SbAg3, estos son minerales de plata roja, son isoestructurales, con cristales de forma semejante y similares propiedades físicas. Poseen una cristalización hexagonal, un brillo adamantino, translucidos. Sus durezas varían entre 2 – 2.5, la pirargirita tiene un peso específico de 5.85, en cambio la proustita 5.57. El color y la raya de la pirargirita es rojo, y para la proustita es bermellón. La composición de la pirargirita es Ag: 59.7, Sb: 22.5, S: 17.8 %, en cambio la proustita tiene Ag: 65.4, As: 15.2, S: 19.4 %. Hay una solución solida muy pequeña entre los dos minerales. Estos minerales se caracterizan por su intenso brillo y color rojo, pero una forma de diferenciarlos es que la

pirargirita posee un color rojo oscuro, en cambio la proustita tiene un color rojo claro.

La pirargirita es más común, esta asociado a la proustita , argentitta, tetraedrita y plata nativa. Estos minerales tienen importancia como fuentes de plata, por ende sirve como mena de plata. Se encuentran en Chañarcillo, Chile.

(1) minerales provienen de la precipitación en una cavidad de la roca de sustancias contenidas en disolución por aguas profundas muy

calientes y sometidas a fuertes presiones

Pirargirita

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1.2. Estefanita (Ag5SbS4): Contiene un 68.5% de plata. Cristaliza en sistema rómbico y se encuentra en cristales prismáticos, cortos y masas compactas. Su color y raya es negro grisáceo, teniendo así un brillo metálico. Es un mineral que se encuentra en pequeñas cantidades, junto con otros minerales de plata.

1.3. Polibasita ((Ag, Cu)16Sb2S11): El contenido de plata varía entre un 62.1-74.9%; el de cobre 3-10%. Este mineral cristaliza en un sistema monoclínico. Se observan cristales tabulares o prismáticos cortos similares a un hexágono. Su color es negro grisáceo; la raya es negra con matiz rojizo y tiene un brillo metálico. Es un mineral blando porque su dureza varía entre 2 – 3. Es un mineral típico de Europa.

2. Sulfosales de plomo:

2.1. Boulangerita (Pb5Sb4S11): su composición química es de Pb:

55.4%; Sb: 25.7%; S: 18.9%, y hay veces que contiene hasta el 1% de cobre. Cristaliza en un sistema monoclínico, los cristales son extremadamente raros. Posee un color gris de plomo hasta negro de hierro, es opaca y también tiene una raya negra grisácea con matiz pardusco y el brillo es metálico. Tiene una dureza que está entre 2.5 – 3. Es un mineral que si se encuentra en grandes cantidades reviste interés como mena de plomo.

2.2. Jamesonita (S14Sb6Pb4Fe): La variedad que no contiene hierro se le llama Plumosita; cristaliza en un sistema monoclínico, normalmente en cristales aciculares o en formas capilares. Posee un brillo metálico; color y raya gris acero a negro grisáceo y es opaco.

Se reconoce por su aspecto característico fibroso (Plumosita). Es difícil de distinguirla de especies similares. Está asociada con otras sulfosales de yoduro de plomo, galena, estibina, tetraedrita y blenda. Es un mineral que reviste como una mena menor de plomo

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3. Sulfosales de Cobre, posee tres grupos, los cuales son:

3.1. Grupo de la Tetraedrita: Su estructura es análoga a la Esfalerita, pero con dimensión de celdilla doble. Están formados por 4 tetraedros y 6 octaedros, estos con el centro vacío, por el contrario, en el centro de los tetraedros hay átomos de cobre (Cu) monovalente. El antimonio y el arsénico están en el centro del hexágono. Hay dos minerales que cabe destacar, los cuales son: Tennantita (Cu12As4S13) y Tetraedrita (Cu12Sb4S13); estos minerales poseen características cristalográficas y físicas son similares. Son isométricas, poseen un hábito tetraédrico.

Poseen un dureza entre 3-4.5 y un peso específico entre 4.6-5.1; la Tennantita es más dura que a tetraedrita, pero de menor peso específico. Su brillo va de metálico a submetálico y el color varia del negro grisáceo a negro y por ultimo tienen una raya negra a parda.

La tetraedrita es uno de los minerales más corriente del grupo de las sulfosales, esparcidos en yacimientos, pero la Tennantita es menos corriente; estos minerales sirven como menas de cobre (Cu) y plata (Ag). Pero no se han encontrado grandes yacimientos de tetraedrita. Se hallan conjuntamente con otros sulfuros de cobre y sirven para la extracción de dicho elemento. Durante la fundición de los minerales de cobre que contiene tennantita se volatiliza con los gases de desecho una mezcla nociva que es el arsénico bajo la forma de As2S3. En las grandes empresas el arsénico en estado gaseoso se capta para purificar los productos de la sublimación, lo cual permite obtener cantidades considerables de esta clase de materia prima.

3.2. Grupo de la bournonita: Se incluyen minerales con cobre (Cu) y plomo (Pb); y se encuentran la bournonita y la aikinita, los cuales son rómbicos y teniendo un hábito acicular.

La bournonita (CuPbSbS3) posee un brillo metálico, color y raya gris de acero a negro. Se le reconoce por sus típicos cristales y su gran peso específico. Es una de las sulfosales más comunes y está asociada a la galena, tetraedrita, calcopirita, blenda y pirita. Este mineral se puede utilizar como mena de cobre (Cu), plomo (Pb) y antimonio (As). Pero cuando se encuentra en grandes cantidades se utiliza como mineral de plomo.

Por otro lado está la aikinita (CuPbBiS3), se observa bajo la forma de cristales aciculares y bacilares impregnados en el cuarzo. Posee un color gris de plomo hasta gris de acero, muchas veces con eflorescencia pardusca o marrón. La raya es grisácea, brillante y tiene un brillo metálico. Su dureza es entre 2 – 2.5 y su peso específico varía entre los 6.1 – 6.7. Es un mineral raro asociado a la pirita, calcopirita, las

tetraedritas, la galena, oro nativo, a veces a la scheelita, la wolframita y otros minerales. Industrialmente no es de mucho interés pero si su presencia nos da un buen síntoma de la presencia de oro.

Aikinita

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3.3. Grupo de la enargita: La enargita (Cu3AsS4) es un sulfosal que posee cristales tabulares, posee una dureza de 3.5; su color y raya negro grisáceo a negro hierro. Posee una composición de Cu: 48.3%; As: 19.1%. S: 32.6%. El Sb sustituye al As hasta en un 6% y normalmente hay algo de hierro y zinc presentes. Se caracteriza por su color y exfoliación. Este mineral es relativamente raro, se encuentra en filones, se encuentra asociado a la pirita, blenda, bornita, galena, tetraedrita, covelina, calcocita. Cuando se encuentra en grandes cantidades sirve como mena de cobre, es decir para la extracción de este y además sirve para obtener arsénico. Este mineral se encuentra en chile

Como a nosotros nos importa la extracción del cobre, como Chile un país minero y de los minerales anteriores se puede obtener cobre de la enargita y la tennantita que poseen una mena bastante buena de este metal.

Si bien en estos minerales se observa que poseen arsénico, si bien el arsénico es un mineral toxico y produce daños a la salud.

La principal fuente de contaminación está relacionada, al igual que en el caso del plomo, con el tratamiento metalúrgico de los minerales de arsénico. En concreto, los procesos de fundición de concentrados de cobre, que influyan la presencia de minerales arsenicales (como los descritos anteriormente), pueden dar lugar a intensos problemas de contaminación vía aérea (arsénico que escapa por la chimeneas) en la forma de As2O3. Entonces el arsénico que así escapa se deposita luego en los suelos del entorno de la fundición. Dependiendo del volumen de las emisiones y el régimen de vientos, el problema puede extenderse por decenas de kilómetros.

Actualmente las mineras, hacen que precipite el arsénico en forma de arsenato férrico, por lo que en los suelos el arsénico puede ser disuelto y absorbido por los oxihidroxidos de hierro (la goethita), las arcillas o la materia orgánica.

Lo anterior es una forma de tratar lo minerales que poseen una mena de cobre y que a su vez tienen arsénico.

También, hay otra forma de tratar este tipo de minerales que es mediante la lixiviación. Estos minerales con arsénico son cada vez más comunes y están asociados a minerales sulfurosos de cobre, por lo que no se encuentran depósitos limpios. Por lo que se puede tratar a través de la lixiviación acidad de minerales conteniendo arsénico, si bien la enargita no tiene una rápida cinética de lixiviación. Además uno de los productos que se forman es causante de la lenta disolución del mineral. Azufre elemental, que es también mencionado como causante de la pasivación de calcopirita. Se logra

lixiviar, utilizando la pirita como catalizador y cátodo; la presencia de pirita en la lixiviación de enargita cambio totalmente la morfología de los residuos. Las partículas se muestran casi completamente cubiertas de azufre, pero este no sería un impedimento físico a la disolución de las partículas ya que la capa residual de este elemento es suficientemente porosa para permitir el paso de reactantes al núcleo sin lixiviar y de manera opuesta también permitirían la salida de los productos de lixiviación y además el arsénico no precipita por el contrario sigue una tendencia casi idéntica a la presentada por la disolución de cobre. Finalmente obteniendo cobre y es un proceso que trata concentrados con alto contenido de arsénico.