FUNDAMENTALS OF HYDROMETALLURGY, COPPER-PYROMETALLURGY-HYDROMETALLUR, GOLD MINERALOGY., Apuntes de Metalurgia

¡Descarga FUNDAMENTALS OF HYDROMETALLURGY, COPPER-PYROMETALLURGY-HYDROMETALLUR, GOLD MINERALOGY. y más Apuntes en PDF de Metalurgia solo en Docsity! FORMACIÓN DE YACIMIENTOS MINERALES METÁLICOS Formaciones porfídicas Depósito mineral que se caracteriza por la presencia de una roca ígnea llamada ‘’pórfido’’. Contiene minerales de color rojo y púrpura. Son ricos en Cu, Mo, Au, Ag, otros. Para un yacimiento porfídico de Cu: - Calcopirita CuFeS2 - Pirita FeS2 - Molibdenita MoS2 - Oro en estado nativo - Sulfuro de plata Ag2S Se pueden diferenciar 3 zonas: - Sobrero de hierro - Zona de lixiviación - Minerales oxidados Formación: 1. Bajo factores externos oxidantes, acción de bacterias, sulfuros de cobre, hierro, promueven la oxidación de la calcopirita y pirita. CuFeS2+FeS2+H2O+O2H2SO4+CuSO4+FeSO4 2. Las soluciones ácidas de sulfatos de cobre ya agotados en oxígeno, descienden y reaccionan con nuevos sulfuros en condiciones reductoras que prevalecen bajo el nivel freático. 3. Ocurren reacciones secundarias, se producen reacciones químicas con ácido sulfúrico con minerales de la ganga. 4. El cobre penetra y cementa como Cu nativo. 5. Este tipo de formaciones tipo porfídico están ubicadas en Cerro Verde (Arequipa), Cuajone (Moquegua), Toquepala (Tacna), Quellaveco (Moquegua), Tintaya (Cusco). Influencia de otros componentes mineralógicas en la lixiviación La velocidad de disolución está relacionada con el número de electrones que se necesita remover para hacer soluble cada una de las especies. Está determinada por la energía activadora. La fuerza o energía activadora es proporcional a los iones de hidrógeno presentes en la solución lixiviante. La energía libre es 2 veces el pH. En sulfurados, la fuerza activadora es proporcional al oxígeno disuelto o ion férrico. Desde el punto de vista de la velocidad de disolución cualitativa, se clasifica en muy rápida, rápida, lenta y muy lenta.  Muy rápido: Carbonatos, sulfatos y cloruros (segundos a min).  Rápido: óxidos cúpricos y silicatos (horas)  Moderada: cobre nativo (días a semana).  Lenta: Sulfuros simples  Muy lenta: Sulfuros complejos. Influencia de la ganga en la lixiviación Puede manifestarse en el grado de consumo de ácido, cinética de disolución y grado de penetración en las partículas.  Influencia de la ganga en consumo de ácido: Con la ortoclasa, si disminuye el pH aumenta la velocidad de disolución.  Influencia de la ganga en la cinética de disolución Puede ralentizar el proceso de disolución ya que el ácido debe disolver tanto la ganga como el mineral valioso.  Penetración de las partículas Actúan como barrera física y ralentiza la reacción de partículas del lixiviante con el mineral valioso. Oxidación del hierro en la disolución de minerales sulfurados Mecanismo de reacción: 1. Reacción directa de la Pirita con O2 (4FeS2+11 O2= 2Fe2O3+8SO2). 2. Oxidación del ion ferroso 3. A través de la acción catalizadora de bacterias, se pasa se ion ferroso a ion férrico. FUDAMENTOS DE LA HIDROMETALURGIA  Hidrometalurgia: Rama de la metalurgia extractiva que involucra la extracción y recuperación de minerales valiosos usando soluciones líquidas las cuales pueden ser en medio ácido o alcalino. Es una técnica que consume poca energía, trata minerales complejos y de baja ley. El proceso más representativo es la lixiviación. Toda operación minera implica la alteración de la configuración geológica local. Etapas previas a la explotación:  Búsqueda de los recursos minerales  Evaluaciones preliminares: Endógenas (calidad y cantidad de mineral, capital y tecnología a emplear) Exógenas (precio de los metales, política tributaria, marco legal).  Lixiviación: Es un proceso fisicoquímico en el cual un disolvente líquido (generalmente agua) se utiliza para extraer elementos solubles de un sólido (mineral). 1. Disolución del metal del mineral mediante una solución acuosa. 2. Concentración y extracción de la solución obtenida. 3. Recuperación selectiva mediante reducción o precipitación. METALURGIA EXTRACTIVA DEL COBRE- PIROMETALURGIA Minerales SULFURADOS de cobre:  Calcosina: Cu2S  Covelina: CuS  Calcopirita: CuFeS2 Mineral valioso: Cu, Ag, Au Ganga: especies (considerados impurezas) que tienen bajo valor comercial.  Extracción para minerales SULFURADOS 1. Chancado 2. Molienda 3. Flotación 4. Tostación 5. Fusión, conversión 6. Refino a fuego 7. Moldeo de ánodos 8. Electrorefinación  Pirometalurgia: Proceso metalúrgico que implica el uso de altas temperaturas para llevar a cabo reacciones químicas que permitan la separación y purificación de metales de interés. Ventajas: la velocidad de reacción es rápida Desventajas: alto consumo de energía, requiere de múltiples etapas para remover impurezas, genera mayor contaminación debido a los gases. Obtención de concentrado de cobre a partir de la mena: 1. Trituración: Reducir considerablemente el tamaño de las rocas extraídas de las minas. 2. Molienda: Reducir el tamaño hasta un 60% y liberar aún más el material (molinos de bolas o barras). 3. Concentrado o Flotación: separar la ganga del mineral (ganga + mineral = mena). En los tanques se utiliza depresores (recubren las partículas y las llevan en el fondo del tanque), espumantes (forman espumas) y activantes (recubren solo al mineral que se requiere separar y evita que se moje y flota con las espumas en la parte superior del tanque). La espuma se saca del tanque y luego es filtrada. pH. A nivel de laboratorio se utiliza NaCO3.  Se utiliza vidrio roto para aglomerar y se separa con golpes.  Una forma de recuperar pirita aurífera es realizar la flotación en medio ácido ya que en medio básico (pH=4) se precipita.  La mayoría de sulfuros se flota en medio alcalino.  Las piritas auríferas tienen aglomerado oro libre.  También se puede realizar operaciones combinadas, si el oro está asociado a sulfuros y a su vez tiene oro libre, se recupera sometiendo el relave a la cianuración para disolver el oro libre.  En muchos casos depende del contenido de oro la aplicación de un determinado método. Depende de los costos, beneficios y precio del oro en el mercado. Etapas generales:  Extracción: Remoción del mineral de oro, los más comunes son a cielo abierto y minería subterránea a través de túneles.  Trituración y molienda: para reducir el tamaño del mineral y facilitar la liberación del oro.  Concentración por gravedad: para separar el oro de otros materiales indeseados.  Flotación: si el mineral de oro contiene minerales sulfuroso, se puede realizar un proceso de flotación. Se hace que el oro se adhiera a partículas de aire lo que permite su separación de minerales no deseados.  Cianuración: disuelve el oro del material molido o triturado.  Refinación: el oro en forma de complejos de cianuro de oro, se procede a la refinación que implica la fundición del oro en lingotes o la electrólisis para refinarlo. CIANURACIÓN DE ORO, PROCESO CIL, CIP, CIC  Proceso de carbón en pulpa CIP  Lixiviación: En el proceso CIP, el mineral triturado se mezcla con una solución de cianuro y se agita en tanques de lixiviación. El cianuro disuelve el oro y otros metales valiosos del mineral.  Adsorción: El oro disuelto en la solución se adhiere a partículas de carbón activado en suspensión en los tanques de lixiviación. El carbón activado actúa como un adsorbente eficaz para el oro disuelto.  Desorción: El carbón cargado de oro se lava y se coloca en columnas de desorción donde se calienta y se lava con una solución cáustica para liberar el oro de las partículas de carbón.  Electro-obtención: El oro liberado se recoge en una celda de electro- obtención y se deposita en forma de metal sólido en un cátodo.  Cianuración en CIL  Lixiviación: En el proceso CIL, la lixiviación ocurre en tanques similares a los del proceso CIP, pero la adsorción del oro en el carbón activado se realiza en la misma etapa de lixiviación. El oro se adsorbe directamente en las partículas de carbón en suspensión.  Desorción y Electro-obtención: Las etapas de desorción y electro- obtención son similares al proceso CIP.  Proceso CIC (Carbon in Column)  Lixiviación: En el proceso CIC, el mineral triturado se mezcla con una solución de cianuro y se pasa a través de columnas llenas de carbón activado. A medida que la solución fluye hacia abajo a través de las columnas, el oro se disuelve y se adsorbe en el carbón activado.  Desorción y Electro-obtención: Las etapas de desorción y electro- obtención son similares a los otros dos procesos. MINERALOGÍA DE LA PLATA  Extracción: Extracción del mineral de plata de la tierra o la roca. Los minerales de plata comunes incluyen la argentita (Ag2S), la cerargirita (AgCl), la galena (PbS).  Trituración y molienda: no hay reacciones químicas significativas.  Concentración por flotación: Si el mineral de plata contiene otros minerales valiosos, como el plomo o el zinc, se puede utilizar la flotación para separarlos. En esta etapa, se agregan reactivos químicos como colectores y espumantes para crear una espuma que atrapa las partículas de mineral de plata y las separa del resto del mineral.  Cianuración: Similar a la metalurgia del oro, la cianuración se utiliza para disolver la plata en forma de complejos de cianuro de plata (AgCN). Ag2S+4NaCN2Na(Ag(CN)2)+Na2 S  Precipitación con zinc (Merrill- Crowe): Se utiliza zinc en polvo. El zinc reacciona con el complejo de cianuro de plata para formar un precipitado de plata metálica y liberar cianuro para ser reciclado. 2Na(Ag(CN)2)+Zn2Ag+Zn(CN)2+ 2NaCN  Refinación: El precipitado de plata obtenido en la etapa de precipitación se somete a procesos de refinación, como la fundición, para obtener plata de alta pureza.