PIM41011 – Procesos de la industria minera Jorge Bravo D.

Escuela de IngenieríaSede Plaza Norte

PROCESO DE LIXIVIACION DE OXIDOS, EXTRACCION POR SOLVENTES (SX) Y ELECTRO

OBTENCION (EW)PIM4101

PROCESOS DE LA INDUSTRIA MINERA

Segundo Semestre 2015

1.- LIXIVIACION

2.-EXTRACCION POR SOLVENTES (SX)

3.-ELECTROOBTENCION (EW)

Los químicos han conocido durante mucho tiempo que los ácidos fuertes son capaces de disolver ciertos metales. El metal de cobre se puede disolver de esta manera, mediante la adición a ácido nítrico concentrado. En esta reacción, cada átomo de cobre pierde dos electrones y por lo tanto se convierte en una especie química cargada, o en un ion. El ácido nítrico también cambia, ya que reacciona con el metal, convirtiéndose en una mezcla de agua y gas de dióxido de nitrógeno. El resultado final de la reacción es que el cobre metálico se convierte en iones de cobre en una solución de agua.

Reacción Química General

n° atómico (Z) y la masa atómica (A). Para el oxígeno: Símbolo: O Z = 8 A = 16 Para el mercurio: Símbolo: Hg Z= 80 A = 201 Para el cobre: Símbolo: Cu Z= 29 A= 64

N° de protones = Z N° de electrones = N° de protones = Z N° de neutrones = A - Z

Entonces, O tiene 8 protones, 8 neutrones y 8 electrones. Hg tiene 80 protones, 121 neutrones, 80 electrones. Cu tiene 29 protones, 35 neutrones, y 29 electrones.

por lo general,su número de oxidación desde +1 hasta +3

correspondiendo Cu +1 , +2 tiene 1 electrón de valencia Ag +1 tambien posee 1 electrón Au +1,+3 tambien poseee 1 electrón Recuerda que son metales de transición, asi que la distribución de sus electrones puede ser inconsistente .

Elemento químico, de símbolo Cu, con número atómico 29; uno de los metales de transición e importante metal no ferroso. El cobre es el primer elemento del subgrupo LB de la tabla periódica y también incluye los otros metales de acuñación, plata y oro. Su átomo tiene la estructura electrónica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63 d10 4s1. El bajo potencial de ionización del electrón 4s1 da por resultado una remoción fácil del mismo para obtener cobre(I), o ion cuproso, Cu+, y el cobre(II), o ion cúprico, Cu2+, se forma sin dificultad por remoción de un electrón de la capa 3d. El peso atómico del cobre es 63.546. tiene dos isótopos naturales estables 63Cu y 65Cu. También se conocen nueve isótopos inestables (radiactivos). El cobre se caracteriza por su baja actividad química. Se combina químicamente en alguno de sus posibles estados de valencia. La valencia más común es la de 2+ (cúprico), pero 1+ (cuproso) es también frecuente; la valencia 3+ ocurre sólo en unos cuantos compuestos inestables.

La valencia, es el número de electrones que tiene un elemento en su último nivel de energía, son los que pone en juego durante una reacción química o para establecer un enlace con otro elemento.El término que se identifica como valencia posee múltiples significados. Desde la perspectiva de la química, por ejemplo, valencia es la palabra que identifica a la cifra que da cuenta de las posibilidades de combinación que tiene un átomo respecto a otros para lograr constituir un compuesto. Se trata de una medida relacionada a la cantidad de enlaces químicos que establecen los átomos de un elemento químico.ValenciaExisten distintas clases de valencia. La valencia positiva máxima es el dígito positivo que refleja la más alta capacidad de un átomo para combinarse y que es igual para el grupo al que corresponda en la Tabla Periódica de los Elementos. La valencia negativa, en cambio, es el dígito negativo que muestra las posibilidades del átomo para ser combinado con otro que se presente con una valencia positiva.

La Valencia de un elemento

Elementos del grupo 11El grupo 11 de la tabla periódica lo comprenden los elementos cobre (Cu), plata (Ag), oro (Au), roentgenio (Rg).Los tres metales son denominados "metales de acuñar o metales nobles", aunque no es un nombre recomendado por la IUPAC.Son relativamente inertes y difíciles de corroer. De hecho los tres existen en forma de elemento en la corteza terrestre y no se disuelven en ácidos no oxidantes y en ausencia de oxígeno.El cobre también se emplea ampliamente en cables eléctricos y en electrónica. A veces se emplean contactos de oro en equipos de precisión. En ocasiones también se emplea la plata en estas aplicaciones, y también en fotografía, agricultura (sobre todo el cobre en formulaciones de fungicidas), medicamentos, equipos de sonido y aplicaciones científicas.Estos metales son bastante blandos y no soportan bien el uso diario de las monedas, desgastándose con el tiempo. Por esto deben ser aleados con otros metales para conseguir monedas más duraderas, más duras y más resistentes al desgaste.Su valencia varia entre 1 y 3

Reacción electroquímica

En el proceso global de la extracción por solvente se distinguen tres momentos fundamentales que consisten en:

1. El líquido extractante se agrega a la solución primaria, y se conecta con el ión metálico, el que queda entonces formando parte del extractante.

2. Enseguida, este complejo extractante - ión metálico es separado de la solución y llevado a una solución secundaria pobre en el ión metálico.

3. En esta solución secundaria se produce la reextracción. Es decir, el elemento de interés es nuevamente devuelto a la solución, la que al estar exenta de impurezas es óptima para el proceso siguiente de EO.

En general, en el proceso de extracción por solvente se reconocen dos etapas fundamentales: la etapa de extracción propiamente tal y la de reextracción o stripping. 

EXTRACCION POR SOLVENTES

EXTRACCION POR SOLVENTES

En la extracción por solvente se pone en contacto la solución de lixiviación (fase acuosa) con un reactivo orgánico (fase orgánica) mezclándose fuertemente por agitación.El reactivo orgánico contiene una molécula extractante (fase orgánica) que tiene una alta afinidad por el ión metálico que se quiere recuperar. Este ión de interés es transferido desde la fase acuosa (solución de lixiviación) a la orgánica, a través de la interfase de dos líquidos no miscibles.La mezcla resultante por la agitación se deja decantar, con el objeto de separarla en dos capas o fases.La fase superior corresponde a la capa orgánica, que se mantiene allí debido a su menor peso específico. En esta fase orgánica que se conoce como fase cargada o fase extracto, se encuentra retenido el ión metálico de interés, formando un complejo órgano-metálico.Por su parte, la capa acuosa inferior, denominada fase acuosa o de refino, es una solución estéril respecto de iones metálicos, y tiene un peso específico mayor al de la fase orgánica.

EXTRACCION POR SOLVENTES

Al mezclarse las fases acuosa y orgánica, el equilibrio se irá dando paulatinamente, debido a que la transferencia de masa dentro de un reactor depende de los siguientes factores:

1. Tiempo de residencia2. Área de interfases acuoso/orgánico3. Potencial químico en la interfase.

El equilibrio de la reacción es el factor más importante en el proceso de intercambio. Esto depende del tamaño de los equipos utilizados, la energía consumida en la agitación y otros factores que afecten en la totalidad de los costos del proceso.Desde este punto de vista, las dos etapas en que se puede subdividir el proceso, extracción y reextracción, pueden ser considerados uno como el inverso del otro. Por ello, solo será necesario analizar una etapa.

EXTRACCION POR SOLVENTES

ESQUEMA GENERAL PROCESO LIX-SX-EW

PLS

REFINO

Electrolito Rico

Electrolito Pobre

LIXIVIACION

ELECTROOBTECION

PILAS MINERALPILAS RIPIOSAPILAMIENTO APILAMIENTO

AGLOMERADO AGLOMERADO RIPIOS

MINERALES MINA

MINA RIPIOS

CHANCADO

PROCESO DE PREPARACION DEL MINERAL PARA SU RECUPERACION (AREA SECA)

RIPIOS ANTIGUOS

PLS MINERAL

E-1E-2

S-2 S-1LTK OC

PLS RIPIOS

REFINO

PILAS MINERAL PILAS RIPIOS

TK REC

ER

SX EW

LIXIVIACION MINERAL LIXIVIACION RIPIOS

AGLOMERADO MINERAL AGLOMERADO RIPIOS

MINERAL

MINA RIPIOS

CHANCADO

DIAGRAMA DE FLUJOS PLANTA DE PROCESOS

OBJETIVO PLANTA DE CHANCADO REALIZAR LA CONMINUCION Y CLASIFICACION DEL MINERAL DE ACUERDO

A UN TAMAÑO ESTABLECIDO

ACIDO SULFURICO

AGUA

OBJETIVO 1 PLANTA DE AGLOMERADO CREAR UN GLOMERO ESTABLE Y COMPACTO MEDIANTE LA ADICION DE

ACIDO SULFURICO Y AGUA PARA EL POSTERIOR APILAMIENTO

Cu+

2

Cu+

2Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2Cu+2

Cu+2 Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2Cu+2Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

CuSiO3*2H2O + H2SO4 + 2H2O === CuSO4*5H2O + SiO2

OBJETIVO 2: PLANTA DE AGLOMERADO INICIAR LA DISOLUCION DE LA PARTICULA DE COBRE MEDIANTE LA

ADICION DE ACIDO SULFURICO Y AGUA

OBJETIVO APILAMIENTO CREAR UNA SUPERFICIE ADECUADA PARA POSTERIORMENTE REALIZAR EL

RIEGO DEL MINERAL

PROCESO DE RECUPERACION HIDROMETALURGICA

PLS MINERAL

E-1 E-2 S-2 S-1 LTK OC

PLS RIPIOS

REFINO

PILAS MINERAL PILAS RIPIOS

TK REC

ER

EXTRACCION POR SOLVENTES (SX)

ELECTROOBTENCION (EW)

LIXIVIACION

(LIIX)

PISCINA

PILA

OBJETIVO DE LA LIXIVIACION RECUPERAR EL COBRE CONTENIDO EN EL MINERAL

Cu+2

Cu+2

Cu+2 Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2Cu+2Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2Cu+2 Cu+2

Cu+2

Cu+2Cu+2Cu+2

Cu+2Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2Cu+2

Cu+2Cu+2

T

R

E-2 S-2 S-1 L

EP

OC

ERREF

OCLOD

E-1

PLS

TK OC

DIAGRAMA DE FLUJOS PLANTA SX-EW

EXTRACCION REEXTRACCION ELECTROOBTENCION

E-2 E-1

PLS

OD

REF

OCEMULSION

PLSODREFOC

Cu SO4 + 2 (R H) ====== R2 Cu + H2SO4

PLS OD OC REF

OBJETIVO ETAPA DE EXTRACCION RECUPERAR EL COBRE CONTENIDO EN EL PLS

S-1 S-2

EP

OC

AS1

ODEMULSION

EPOCAS1OD

Cu SO4 + 2 (R H) ====== R2 Cu + H2SO4

AS1 OD OC EP

OBJETIVO ETAPA DE REEXTRACCION TRASPASAR A EW EL COBRE RECUPERADO EN LA ETAPA DE

EXTRACCION

OBJETIVO : ELECTROOBTENCION REDUCIR EL COBRE IONICO A COBRE METALICO

Cu+2 + 2 e- Cu0

(+) (+)(-)

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2

Cu+2 Cu+2

EP

1. LIXIVIACION DE ORO

2. OBTENCION DE OXIDOS DE HIERRO