LIXIVIACIN DE MENAS SULFURADAS

INTRODUCCINLa lixiviacin corresponde a la disolucin selectiva de los constituyentes de inters de la mena o concentrado para obtener una solucin acuosa conteniendo el metal valioso y un residuo insoluble conteniendo el material sin valorLa lixiviacin es fundamentalmente un proceso de transferencia de masa slido-lquido. La lixiviacin puede ser llevada a cabo en condiciones ambientales o a temperaturas elevadas y/o bajo presin. Las condiciones del proceso dependern de las reacciones qumicas que estn teniendo lugarEl objetivo en todos los casos es obtener iones metlicos o complejos que puedan ser extrados selectivamente desde la solucin

Reactivos de lixiviacinAdems del agua, que es utilizada para lixiviar sulfatos y cloruros solubles, existe una gran variedad de reactivos que pueden usarse para lixiviacin de menas o concentrados.

Tipos de reacciones de disolucinLas reacciones de disolucin son de varios tipos y pueden clasificadas en forma general como:Procesos fsicos: Este es el caso ms simple de lixiviacin. En este caso el slido es soluble en agua y se disuelve en una fase acuosa sin que haya transformacin qumica. Por ejemplo, la disolucin de CuCl2 o CuSO4 en agua:CuCl2 Cu2+ + 2Cl-CuSO4 Cu2+ + SO42-Generalmente las sales covalentes no son solubles en agua mientras que las sales inicas si lo son.

La mayora de los haluros, nitratos y sulfatos son solubles en agua. Los silicatos, sulfuros, xidos y fosfatos no son solubles en agua (la excepcin son los compuestos de metales alcalinosque son inicos)En la disolucin de sales en agua, los cristales de sal se recubren por una capa de solucin saturada de la sal la cual despus difunde lentamente al seno de la solucin acuosaLa velocidad de este proceso est gobernada por la velocidad de agitacin puesto que a altas velocidades se reduce el espesor de la capa lmite de difusin. La energa de activacin para un proceso fsico de este tipo es tpicamente menor a 5 kcal/mol

Procesos qumicos: En este tipo de proceso el slido cristalino, que generalmente tiene un enlace covalente, es insoluble en agua pero soluble en presencia de ciertos iones en la solucin. As, cuando un slido cristalino AB se pone en contacto con agua se establece el siguiente equilibrioAB(s) A+(aq) + B-(aq)En este caso el valor de la cte de solubilidad, Kps = [A+] [B-], es muy bajo y la sal AB no se disuelve apreciablemente en aguaSin embargo, cuando la concentracin de los iones A+ o B- disminuye, el equilibrio caracterizado por la constante Kps es afectado produciendo mayor disolucin del slido en la solucinLa disminucin de la concentracin de cualquiera de estos iones puede producirse como resultado de una reaccin de neutralizacin o una formacin de complejos que ocurra en la fase acuosa

Al(OH)3(s) Al3+ + 3OH-(aq)

Kps = (Al3+)(OH-)3 = 1.910-23Consideremos por ejemplo, el caso del Al(OH)3 que tiene baja solubilidad en agua:En presencia de un cido, los iones OH- son neutralizados; esto desplaza el equilibrio hacia la derecha, y ms hidrxido es llevado a la solucin:El hidrxido de aluminio puede tambin comportarse como un cido en cuyo caso ser necesaria la presencia de una base para neutralizar iones H+ y desplazar el equilibrio hacia la disolucin del hidrxidoAl(OH)3(s) + 3H+ Al3+ + 3H2O

PbSO4(s) Pb2+ + SO42-

Kps = (Pb3+)(SO42-) = 1.5810-8Respecto a formacin de complejos, consideremos como ejemplo la disolucin del sulfato de plomo. El sulfato de plomo tiene baja solubilidad en agua:En presencia de iones cloruros en el medio acuoso, se forma el complejo cloroplumbato de acuerdo a la ecuacinEsta reaccin produce una disminucin de la concentracin de Pb2+ en contacto con la fase slida. La reaccin global puede ser representada por la ecuacin:Pb2+ + 4Cl- PbCl42-

PbSO4(s) + 4NaCl Na2(PbCl4) + Na2SO4De lo expresado anteriormente se puede apreciar que un proceso de disolucin qumica comprende una secuencia de dos procesos:(i) un proceso fsico en el cual se establece un equilibrio entre el slido y la fase acuosa y (ii) una reaccin qumica homognea (en la vecindad del slido) entre los iones que recin dejaron el slido y el reactivo presente en la fase acuosaEn una primera etapa el slido insoluble en contacto con el agua forma una solucin saturada estancada en la superficie. Cuando un reactivo escogido para atacar es incorporado al agua, ste difunde a travs de esta capa lmite donde neutraliza o compleja los iones presentes. Por lo tanto su concentracin en esta regin disminuye. Esto favorece que ms iones abandonen la red cristalina, lo cual implica mayor disolucin

La naturaleza del proceso vara dependiendo de la velocidad de la reaccin inica en la capa lmite. Si sta es rpida, el proceso est gobernado por la velocidad de difusin de la especie reactiva agregada, se convierte en un proceso controlado por difusin. Por otra parte, si la reaccin inica es lenta, controlar el procesos global, y el proceso ser controlado qumicamenteProcesos electroqumicos: Los procesos electroqumicos difieren de los procesos fsicos y los procesos qumicos de varias manerasa)El slido es un conductor (por ejemplo un metal) o tiene uniones covalentes que tienen propiedades semiconductorasb)Hay una transferencia de electrones desde la fase slida a las especies reactivas, es decir, el proceso involucra un par de oxido-reduccin. Los iones o molculas en solucin simplemente difunden a travs de la capa lmite para llegar a la superficie del slido y captar electrones

c)El slido se disuelve en ciertos puntos de la superficie mientras que la transferencia de electrones tiene lugar generalmente en otros puntos separados de los primeros por una distancia finitad)Las reacciones de oxidacin y reduccin proceden simultneamente, cada una con sus propias caractersticas (controladas por difusin o con control qumico)e)La velocidad a la cual el slido se disuelve es una funcin compleja de muchos factoresLos procesos electroqumicos ocurren principalmente en la disolucin de metales, xidos semiconductores, y sulfuros semiconductores. En general existen dos tipos de procesoselectroqumicos que tiene importancia en la lixiviacin de minerales: (i) pares de corrosin y (ii) pares galvnicos

Procesos electrolticos: En estos procesos se impone una corriente elctrica en el slido para producir la disolucin. Los sulfuros metlicos por ser semiconductores son adecuados para uso en procesos electrolticos. Hay varias maneras en la cual se puede disear un proceso electroltico con diferentes resultados. Si el sulfuro se instala como nodo en un electrolito acuoso, el metal va a la solucin en el nodo dejando detrs el azufre elemental como un barro andico segn la reaccin siguiente:MS M2+ + S + 2eM2+ + 2e MLa reaccin en el ctodo resulta en la deposicin del metal segn:As, el proceso permite obtener el metal y disolver el sulfuro en un slo paso. Una limitacin importante de este proceso es que la formacin de azufre elemental por ser no conductor, puede resultar en un aumento del voltaje en el bao y en algunos casos producir el bloqueo de la reaccin.

Si el sulfuro constituye el ctodo en un electrolito cido, el metal permanece en el ctodo, mientras que el ion sulfuro es liberado de acuerdo a la siguiente reaccin:MS + 2e M + S2-En un medio cido el ion sulfuro liberado reacciona rpidamente con H+ para formar H2S. Esta configuracin permite recuperar el metal directamente del sulfuro pero el azufre es liberado como H2S en vez de la forma elemental del caso anterior de disolucin andica del sulfuro metlico. Con el sulfuro metlico usado catdicamente en medio cido no habr aumento del voltaje a medida que procede la electrlisis

QUMCIA Y MECANISMOS DE DISOLUCIN DE METALES, XIDOS Y SLFUROSEn general, los minerales oxidados son aquellos que tienen el oxgeno como elemento constitutivo principal. Por analoga en su comportamiento frecuentemente se incluyen tambin en este grupo a los halogenuros. Algunos minerales oxidados naturales de importancia comercial incluyen la gibsita (Al(OH)3), casiterita, (ZnO2) , pirolusita (MnO2), uraninita (UO2), pechblenda (U3O8) y una gran variedad de minerales de cobre como se muestra en la siguiente TablaLixiviacin de minerales oxidados

Por lo general la mayor parte de los xidos se disuelven en cido diluido por un proceso qumico. Sin embargo, existen algunos xidos que son insolubles en cido y requieren de un agente oxidante (caso de UO2) o un agente reductor (caso de MnO2) para su disolucin

Como se observ en la Tabla anterior, la disolucin cida de xidos de cobre generalmente no incluye pares de xido reduccin con la excepcin de la disolucin de la cuprita, Cu2O. En ausencia de oxgeno, la reaccin es:Lixiviacin cida de xidos de cobreCu2O + 2H+ Cu2+ + Cuo + H2Oen la cual el par de xido reduccin se completa con la dismutacin del cobre cuproso. En presencia de oxgeno, cuprita reacciona para dar iones cpricos en solucin segn la reaccin global:Cu2O + 4H+ + 1/2O2 2Cu2+ + 2H2OPuesto que el Cu2O es un semiconductor, el proceso de disolucin es probablemente de naturaleza electroqumica, aunque esto no ha sido demostrado

Como consecuencia, la mayora de los minerales oxidados de cobre puros tienen una cintica de lixiviacin muy rpida, particularmente los sulfatos (chalcantita, brochantita y antlerita), los carbonatos (malaquita y azurita) y los cloruros (atacamita). La tenorita se disuelve un poco ms lento y requiere de mayor acidezPor otro lado, en el caso de los silicatos (crisocola y dioptasa) la formacin de slice como producto de reaccin tiende a hacer la disolucin ms lenta. En el caso de crisocola, Pohlman y Olsonencontraron que un modelo de ncleo recesivo explicaba sus resultados. La reaccin es:CuOSiO22H2O + 2H+ Cu2+ + SiO2nH2O + (3-n)H2O

La lixiviacin con bases es especialmente apropiada para menas que tienen una gran proporcin de constituyentes de la ganga que consumen cido. La lixiviacin con bases en general es msselectiva que la lixiviacin con cidos y puede disolver los metales de inters dejando atrs impurezas como el hierro. Las bases que se usan ms extensivamente en hidrometalurgia son elhidrxido de sodio, el hidrxido de amonio y el carbonato de sodio. Este ltimo aunque es bsicamente una sal acta como una base dbil una vez que se disuelve en aguaLixiviacin alcalina de minerales oxidados

La velocidad de disolucin de los minerales sulfurados es generalmente muy lenta. La mayora de los minerales sulfurados son insolubles en cido sulfrico diluido, y requieren la presencia de un oxidante para oxidar el azufre del estado S2- a azufre elemental o a estados de oxidacin superiores (como sulfato), segn sean las condiciones en que se efecta el proceso. As por ejemplo, la reaccin global que ocurre en la lixiviacin de calcopirita con cido sulfrico y oxgeno en condiciones ambientales es:Lixiviacin de minerales sulfuradosCuFeS2 + 2H2SO4 + O2 CuSO4 + FeSO4 + 2So + 2H2OEsta reaccin es extremadamente lenta en condiciones ambientales y requiere periodos muy largos de tiempo para completarse. La presencia de microorganismos tiene un efecto acelerador en esta reaccin y hace posible el tratamiento de sulfuros de cobre de baja ley in situ o en botaderos.

A diferencia de los xidos, la mayora de los sulfuros son semiconductores y sus resistividades elctricas son lo suficientemente bajas como para que los electrones se muevan libremente en el slido.

Por lo tanto, en la mayora de los casos, los procesos de disolucin de minerales sulfurados son de naturaleza electroqumica

Mecanismos de disolucin de sulfuros

Como ocurre con los procesos de corrosin; dos tipos de pares redox pueden ser operativos en la lixiviacin de sulfuros. El primero es un par de corrosin y comprende una sola fase slida. La superficie de esta fase slida (que puede ser discontinua) tiene zonas catdicas y andicas donde ocurren las respectivas semi-reacciones.

El segundo tipo es un par galvnico donde se incluyen dos o ms fases slidas. Las reacciones andicas y catdicas ocurren en las superficies de fases diferentes. Las dos superficies deben estar en contacto por medio de un conductor elctrico

La lixiviacin de calcopirita con oxgeno en soluciones amoniacales es un ejemplo de un par de corrosin. La semi-reaccin andica es la disolucin de calcopirita:CuFeS2 + 19OH- Cu2+ + 1/2Fe2O3 + 2SO42- + 9/2H2O + 17eLa semi-reaccin catdica es la reduccin de O2:O2 + 2H2O + Cu2+ + 4e 4OH- + Cu2+que es catalizada por el Cu2+Las dos semi-reacciones ocurren en sitios andicos y catdicos que son parte de la misma superficie y que estn en cortocircuito debido a la naturaleza semiconductora del sulfuro. Como resultado el sistema desarrolla un potencial mixto al cual la corriente neta es cero, es decir la corriente catdica es igual pero de signo opuesto a la corriente andica. La Figura siguiente ilustra este mecanismo de lixiviacin

La hematita, producida por la reaccin andica, produce una reduccin del rea andica efectiva llevando a la pasivacin del mineral

Etapa I:Cu2S CuS + Cu2+ + 2e

Etapa II:CuS Cu2+ + So + 2eEl mecanismo de reaccin se ilustra en la figura siguiente:La reaccin de calcosina en medio cido ilustra el par redox galvnico. Esta reaccin ocurre en dos etapas secuenciales:

La primera etapa de esta reaccin representa un par galvnico. La reaccin andica (disolucin de calcocina para dar covelina) ocurre en la interfase Cu2S/CuS, mientras que la reaccin catdica ocurre en la interfase CuS/solucin. La reaccin catdica dependiendo del oxidante usado es:A baja temperatura las dos etapas de la reaccin ocurren en secuencia. Sin embargo, a alta temperatura y concentracin elevada de oxidante puede ocurrir traslapo de las etapas de reaccin. Como la segunda etapa produce azufre elemental el cual no es conductor, el oxidante debe ahora difundir a travs de esta capa de azufre, lo cual resulta en un marcado retardo de la cintica. Las reas andica y catdica de esta segunda etapa de la reaccin estn ubicadas sobre la misma superficie, y esta reaccin representa un par de corrosin1/2O2 + 2H+ + 2e H2OoFe3+ + e Fe2+

Los oxidantes ms utilizados en la lixiviacin cida oxidante de sulfuros metlicos en medio sulfato son el oxgeno y los iones frricos. En medio cloruro, se debe agregar los iones cpricos a la lista anteriorFactibilidad termodinmica de la lixiviacin oxidante de sulfuros de cobreEs ampliamente conocido que la disolucin de sulfuros ocurre por procesos electroqumicos. En la fig. siguiente se muestra el diagrama potencial pH del sistema Cu-Fe-S-H2OObservando este diagrama se puede ver que en condiciones cidas y en presencia de un agente oxidante las siguientes reacciones globales de disolucin de calcopirita son posibles segn el valor del potencial de oxidacinCuFeS2 + 8H2O + 16ox Cu2+ + Fe2+ + 2SO42- + 16H+ + 16ox-

CuFeS2 + 4ox Cu2+ + Fe2+ + 2So + 4ox-

Reaccin (1) es la ms favorable termodinmicamente, sin embargo, reaccin (2) es la reaccin dominante en la mayor parte de los sistemas de lixiviacin con la excepcin de la lixiviacin con oxgeno a temperatura y presin elevadas en autoclaves.

Resulta interesante mencionar que los resultados experimentales de varios investigadores muestran que a igual potencial de oxidacin la produccin de sulfato (por la reaccin (1) en medio cloruro es menor que la produccin de sulfato en la lixiviacin sulfrica. A pesar de que el azufre formado por la reaccin (2) debera descomponerse, puesto que la oxidacin del azufre es muy favorable termodinmicamente, en la prctica, el azufre elemental es muy estable, especialmente en medio cloruro.

Dutrizac determin que el azufre elemental no es atacado por el cloruro frrico a temperaturas menores de su punto de fusin. Sobre el punto de fusin el azufre se hace ms reactivo de modo que los procesos de lixiviacin que operan a temperaturas mayores obtienen una mayor formacin de sulfato

Reaccin (1) es la ms favorable termodinmicamente, sin embargo, reaccin (2) es la reaccin dominante en la mayor parte de los sistemas de lixiviacin con la excepcin de la lixiviacin con oxgeno a temperatura y presin elevadas en autoclaves. Resulta interesante mencionar que los resultados experimentales de varios investigadores muestran que a igual potencial de oxidacin la produccin de sulfato (por la reaccin (1)) en medio cloruro es menor que la produccin de sulfato en la lixiviacin sulfrica. A pesar de que el azufre formado por la reaccin (2) debera descomponerse, puesto que la oxidacin del azufre es muy favorable termodinmicamente, en la prctica, el azufre elemental es muy estable, especialmente en medio cloruro. Dutrizac(14) determin que el azufre elemental no es atacado por el cloruro frrico a temperaturas menores de su punto de fusin. Sobre el punto de fusin el azufre se hace ms reactivo de modo que los procesos de lixiviacin que operan a temperaturas mayores obtienen una mayor formacin de sulfatoDebido a que la obtencin de S es ms deseable que la produccin de sulfato, la mayor predominancia de la reaccin (2) representa una ventaja adicional de los procesos de lixiviacin en medio cloruro sobre la lixiviacin en medio sulfato

Cundo el oxidante es oxgeno, a presiones de oxgeno bajas la reaccin andica dominante en la lixiviacin de calcopirita es:mientras que la reaccin catdica es:El potencial de esta semi-reaccin, en voltios, est dado por:CuFeS2 Cu(II) + Fe(II) + 2So + 4e2H+ + 0.5O2 + 2e H2OEh = 1.23 0.0591pH + 0.0148 logPO2

Para una presin de O2 de una atmsfera y pH = 2 el potencial ser de 1.11 voltios, es decir, ms que suficiente para oxidar los sulfuros de cobre. Sin embargo, la reduccin de oxgeno sobre la superficie de las partculas de calcopirita generalmente tiene un sobrepotencial elevado, por lo que el ataque del oxgeno sobre el mineral no es tan efectivo como se podra esperar. En los sistemas de lixiviacin a baja presin generalmente el ion frrico se considera el principal oxidante, mientras que el papel del oxgeno es la re-oxidacin de los iones ferrosos a frricos. Bajo condiciones ms oxidantes, es decir, en lixiviacin a alta presin, el oxgeno toma un rol activo en la lixiviacin y adems el hierro puede precipitar como goetita. Por ejemplo en la lixiviacin de calcopirita a 110 C, 210 kPa de O2 y 2M HCl la reaccin global es:

Cundo el oxidante es el ion frrico, la reaccin andica dominante es la misma ecuacin (3) anterior, y la reaccin catdica global se puede escribir como:CuFeS2 + HCl + O2 CuCl + FeOOH + 2SoFe(III) + e Fe(II)El potencial de esta semi-reaccin, en voltios, est dado por:Eh = 0.771 0.0591log(Fe2+)/(Fe3+)

Efecto de los iones cloruro en la cintica de lixiviacinAdems de los efectos termodinmicos discutidos, la presencia de cloruro en la solucin de lixiviacin tiene efectos importantes en la velocidad de disolucin de los sulfuros metlicosPor muchos aos ha sido reconocido que el cloruro frrico lixivia los sulfuros de cobre mucho ms rpido que el sulfato frrico. Varias razones se han dado para explicar este comportamiento:1.La primera explicacin de la mayor cintica de lixiviacin obtenida al lixiviar sulfuros en medio cloruro versus medio sulfato es que la capa de azufre que se forma sobre la superficie del sulfuro en medio cloruro es porosa y permite fcilmente la difusin de los reactivos de lixiviacin a la superficie del sulfuro no reaccionado. En contraste, la capa de azufre que se forma por lixiviacin en medio sulfato es densa y constituye una barrera al progreso de la reaccin

Esto explicara porqu la cintica de lixiviacin de calcopirita, por ejemplo, con sulfato frrico es muy lenta y est controlada por la difusin de reactivos a travs de una capa creciente de azufre que se forma en la superficie del mineral, mientras que en medio cloruro la cintica es mucho ms rpida2.Algunos investigadores atribuyen la mayor efectividad de los sistemas de lixiviacin del cloruro frrico a los iones cpricos los cuales tienen un efecto catalizador sobre la reaccin de disolucinExiste amplia evidencia experimental sobre la diferente naturaleza de la capa de azufre formada en medio cloruro y en medio sulfato, sin embargo, esto no es suficiente para explicar la gran diferencia en reactividad que presentan los sulfuros de cobre en ambos medios

Por ejemplo, Jones and Peters, basados en mediciones de potenciales mixtos concluyeron que la lixiviacin de calcopirita con cloruro frrico es en realidad una lixiviacin con cloruro cprico. La razn por la cual el par Cu(II)/Cu(I) es ms efectivo que el par Fe(III)/Fe(II) es porque el primero es ms rpido y ms reversible que el segundo en la superficie de la calcopiritaOMalley y Liddell estudiaron en detalle los productos formados en la lixiviacin de calcopirita con cloruro frrico en un sistema discontinuo (batch). Ellos determinaron que al comienzo de la lixiviacin, el potencial de la solucin era muy elevado para que ocurriera la reduccin de Cu(II) a Cu(I), sin embargo, a medida que el Fe(III) era consumido por la reaccin de lixiviacin y el potencial de oxidacin de la solucin bajaba lo suficiente, el Cu(II) comenzaba a reaccionar con el mineral y la concentracin de Cu(I) en la solucin aumentaba bruscamenteLa razn Cu(I)/Cu(II) final as como el avance de la reaccin dependa de la concentracin total de cloruro en la solucin

LIXIVIACIN BACTERIANALas bacterias son organismos unicelulares del tamao muy pequeo (del orden de 1m). Estos microorganismos son formas de vida muy arcaicas, inferiores a los animales y las plantas. Hace muchos aos se descubri que ciertas bacterias pueden acelerar la velocidad de lixiviacin de menas sulfuradasEfecto de las bacterias en la lixiviacin de minerales sulfuradosClasificacin de las bacterias segn su modo de nutrirse:Autotrficas: Capaces de sintetizar todos sus nutrientes, como protenas, lpidos y carbohidratos a partir de CO2.Heterotrficas: Requieren carbohidratos como la glucosa para formar sus propios nutrientes.Mixotrficas: Pueden formar sus propios nutrientes a partir de CO2 y de los carbohidratos

Clasificacin de las bacterias segn su modo de respirar:Aerbicas: Requieren oxgeno para su respiracinAnaerbicas: Se desarrollan en ausencia de oxgeno.Facultativas: Pueden desarrollarse tanto en medios aerbicos como anaerbicosLa disolucin de metales sulfurados por accin de bacterias puede ocurrir:- Directamente por el metabolismo del propio organismo (enzimas generadas por las bacterias catalizan el ataque a los minerales)- Indirectamente por algn producto de su metabolismoLas bacterias que intervienen en los procesos de lixiviacin generalmente son autotrficas y aerbicas. Ellas tienen la facultad de obtener su energa vital a partir de la oxidacin de compuestos inorgnicos, fundamentalmente a partir de la oxidacin de los sulfuros metlicos, la oxidacin del ion ferroso o la oxidacin de azufre elemental

Las bacterias acidoflicas son capaces de vivir en ambiente cido y algunas de ellas son nativas de algunos yacimientos. Las principales bacterias encontradas en las aguas cidas de mina son: Thiobacillus Ferrooxidans y Thiobacillus Thiooxidans. La primera obtiene su energa para chemosntesis y crecimiento de la oxidacin cataltica de iones ferrosos, sulfuros metlicos o azufre elemental mientras que la segunda obtiene su energa vital de la oxidacin del azufre y es incapaz en la mayora de las condiciones de oxidar iones ferrosos o sulfuros metlicosSe pueden distinguir tres rangos de temperatura principales en los que se desarrollan las bacterias. Segn el rango las bacterias se pueden clasificar en:

Mesfilas: se desarrollan a temperaturas cercanas a la ambiental, 20 a 35 C, y son las ms habituales en la lixiviacin de minerales en pilas, en botaderos e in situ; han sido aisladas en las zonas hmedas del mismo yacimiento y normalmente estn totalmente adaptadas a ese mineral especfico. Consiguen adaptarse con cierta rapidez a otros eventuales elementos txicos: arsnico, mercurio, concentraciones altas de cobre y hierro, etc.Moderadamente termfilas: se comportan mejor entre 45 y 60 C; se encuentran slo ocasionalmente en botaderos y lixiviaciones in situ cuando la temperatura ha subido a causa de las reacciones exotrmicas de los sulfuros. Son ms frecuentes en las zonas de aguas termales azufrosas, giseres y volcanismos recientes. Han sido propuestas y se usan para lixiviacin de concentrados, en reactores de temperatura controlada. Pertenecen en general a los gneros Sulfobacillus y leptospirillum

Extremadamente termfilas: tienen rangos de trabajo ptimo entre 60 y 80 C. Rara vez se dan en operaciones de lixiviacin naturales. Se han aislado de aguas termales azufrosas, giseres y zonas de volcanismos recientes. Pertenecen en general a los gneros Sulfolobus, Acidianus, Metallosphera y Sulfurococcus. Se han usado con xito en la lixiviacin de concentrados de flotacin en reactores de temperatura controlada, especialmente para calcopirita y enargitaCiclo de vida: El ciclo de vida de una colonia de bacterias inoculadas en un medio de cultivo apropiado consta de varias etapas:

El ciclo de vida de una colonia de bacterias inoculadas en un medio de cultivo apropiado consta de varias etapas:Ciclos de vidaEtapa de acostumbramiento: Este perodo corresponde a una etapa inicial que se caracteriza por muy poca actividad, mientras la bacteria se acostumbra y desarrolla los niveles de enzimas, RNA, ribosomas, etc., al nivel requerido para su mantenimiento y posterior divisin celularEtapa de crecimiento exponencial: En esta etapa la bacteria se multiplica exponencialmente por divisin binaria. En esta etapa de la vida de una colonia se puede medir una importante caracterstica, particular de cada especie, que es el perodo de duplicacin o tiempo que demora en duplicarse la poblacin bacteriana bajo ciertas condiciones estandarizadas

Etapa estacionaria: Corresponde a una limitacin de la velocidad de crecimiento de la poblacin debido al agotamiento de uno o ms nutrientes o de la consuncin del sustrato. La poblacin bacterial en esta etapa consiste en su totalidad de clulas completamente viables pero su crecimiento est limitadoFase de muerte: En esta cuarta etapa comienza a disminuir la poblacin bacteriana y se entra en un decaimiento de la actividad medible (o el nmero de individuos por unidad de volumen). Las bacterias usadas en la oxidacin de minerales tienen un perodo de duplicacin del orden de 20 a 70 horas. Luego al planear una operacin continua en un bio-reactor es importante que se le asigne un tiempo de residencia para el sustrato mineral que sea menor que el perodo de duplicacin del cultivo bacteriano que se pretende usar. De lo contrario, la eficiencia de la bacteria se ver reducida y habr una eventual prdida de capacidad oxidativa.

En un bio-reactor operado eficientemente se deben optimizar las condiciones de tiempo de residencia para lograr que el cultivo bacteriano est operando en todo momento en su fase de crecimiento exponencial. En su etapa estacionaria las bacterias pueden alcanzar poblaciones del orden de 108 (cientos de millones) de individuos por centmetro cbico

Mecanismo directo: Las bacterias pueden catalizar la oxidacin directa de los sulfuros metlicos con el oxgeno. Este mecanismo implica la adhesin de la bacteria directamente sobre el slido, actuando ella como puente para el traspaso de electrones, en una sucesin de dos reacciones aerbicas secuenciales:MecanismosPara los sulfuros de cobre ms comunes las reacciones globales:MeS + 1/2O2 + H2SO4 MeSO4 + So + H2O

So + 1/2O2 + H2O H2SO4CuFeS2 + 8/2O2 + H2SO4 2CuSO4 + Fe2(SO4)3 + H2O

Cu2S + 1/2O2 + H2SO4 CuSO4 + CuS + H2O

CuS + 2O2 CuSO4BacteriaBacteriaBacteriaBacteriaBacteria

Mecanismo indirecto: Adems las bacterias pueden actuar por un mecanismo indirecto, a travs de la generacin de cido sulfrico y sulfato frrico. Casi todos los depsitos de cobre porfdico contienen pirita, la cual se oxida para producir sulfato frrico de acuerdo a las siguientes reaccionesEn ausencia de bacterias la segunda reaccin sera muy lenta y slo podra producir cantidades apreciables de sulfato frrico en un perodo muy largo. La accin de las bacterias tales como las de los gneros Thiobacillus, Sulfolobus y Archae acelera esta reaccin en un factor del orden de 106 y permite la existencia de abundante sulfato frrico en el sistema. El ion frrico lixivia los sulfuros metlicos segn la siguiente secuencia de reaccionesFeS2 + 3/2O2 + H2O FeSO4 + H2SO4

2FeSO4 + 1/2O2 + H2SO4 Fe2(SO)3 + H2OBacteriaBacteria

Como se puede ver, en ambos mecanismos directo o indirecto, la bacteria enfrenta la oxidacin de azufre elemental. Aunque es difcil separar los efectos directos e indirectos de la catlisis bacterial, existe evidencia que permite concluir que ocurren ambasMeS + Fe2(SO)3 MeSO4 + 2FeSO4 + So

So + 1/2O2 + H2O H2SO4Efectos galvnicos: Una manera adicional en la cual las bacterias pueden ayudar a la lixiviacin se puede ver considerando el mecanismo galvnico de lixiviacin. Se sabe que la pirita y calcopirita tienen potenciales de reposo de 0.6 y 0.5 voltios respectivamente. En medio cido si estos sulfuros estn en contacto fsico formarn pares galvnicos, con la calcopirita que tiene el menor potencial como nodo y la pirita como ctodoBacteria

Como resultado la calcopirita ser oxidada y la pirita se pasivar, permaneciendo esencialmente inalteradaReaccin andica: CuFeS2 Cu2+ + Fe2+ + 2So + 4e

Reaccin catdica: O2 + 4H+ + 4e 2H2O(en la superficie de las partculas de pirita)La reaccin galvnica total es:CuFeS2 + O2 + 4H+ Cu2+ + Fe2+ + 2So + 2H2OEl papel de las bacterias aqu es acelerar la reaccin galvnica por oxidacin continua de la capa de azufre elemental formada sobre la superficie de las partculas de calcopirita. La figura a continuacin ilustra la oxidacin galvnica de calcopirita y la pasivacin de pirita por las reacciones indicadas

En cualquier sistema de lixiviacin con sulfuros mixtos pueden ocurrir otras reacciones galvnicas porque en cualquier pareja de minerales sulfurados en contacto, aquel que tenga el potencial de reposo ms elevado ser pasivado