Fundamentos físico químicos de la biolixiviación.

La posibilidad de aprovechar millones de toneladas de mineral cuprífero de descarte acumulado por decenas de años de operación minera, fue lo que impulsó a los investigadores a buscar nuevos procesos más baratos y eficientes. Las bacterias lixiviantes permitieron separar el cobre de los minerales sólidos, con los que se encontraba mezclado, haciendo rentable su procesamiento.

La técnica de oxidación bacteriana empleada para el tratamiento de minerales sulfurados auríferos, se fundamenta en la acción efectiva de la bacteria Thiobacillus ferrooxidans (T.ferroxidans) para oxidar especies reducidas de azufre a sulfato y para oxidar el ion ferroso a ion férrico.

Thiobacillus ferrooxidans

El Thiobacillus ferrooxidans es eficaz en ambiente ácido, aeróbico, móvil y quimioautotrófico, presentándose en forma de bastoncitos de 1-2 micrones de largo por 0.5-1.0 micrones de ancho. Presentan un punto izo eléctrico en torno de 4.0 – 5.0 y se desenvuelven en el intervalo de temperatura de 28 ºC a 35 ºC. La fuente de energía fundamental para el Thiobacillus ferrooxidans es el ion Fe+2, pudiendo ser utilizados también el azufre en sus formas reducidas. Usa nutrientes básicos para su metabolismo a base de N, P, K, y como elementos de trazo, Mg y Ca.

La biolixiviación de sulfuros como procesos.

biohidrometalúrgicos, involucra un conjunto de reacciones químicas, metabólicas, enzimáticas y no enzimáticas, en las cuales el mineral insoluble es oxidado y otros metales de interés son liberados en solución. Actualmente, los siguientes procesos microbiológicos son de importancia en la hidrometalurgia:

• Oxidación de sulfuros, azufre elemental y hierro ferroso.
• Producción de compuestos orgánicos, peróxidos, etc., por microorganismos organotróficos, los que atacan minerales oxidando o reduciendo los elementos con valencia variable.
•  Acumulación de elementos químicos o en su precipitación por microorganismos.

Oxidación de hierro (Fe)
La reacción de oxidación del Fe2+ es:

Esta reacción es importante para lixiviación de metales pues permite la acumulación de biomasa bacteriana en minerales y soluciones, además de obtener una fuerte oxidación de muchos sulfuros y producir un alto potencial redox en el medio.

La bacteria es capaz de oxidar los siguientes sulfuros:

Pirita y Marcasita: FeS2

Petlandita: (Fe, Ni)9S8

Pirrotita: FeS	Violadita: (Ni, Fe)3S4
Calcopirita: CuFeS2	Bravoíta: (Ni, Fe)S2
Bornita: CuFeS4	Milerita: NiS
Covelina: CuS	Polidimita: Ni3S4
Tetrahedrita: Cu12SB4S13	Antimonita:Sb2S3
Enargita: CuAsS2	Molibdenita:MoS2
Arsenopirita: FeAsS	Escalerita: ZnS
Realgar: As4S4	Marmatita: (Zn,Fe)S
Orpimentra: As2S3	Galena: PbS
Cobaltito: CoAsS	Geocronita: Pb5(Sb,As2)S8Ga2S3

Fuente: https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/tecnicos_biolixiviacion.asp

Flotación.

La flotación se define como un proceso físico-químico de tensión superficial que separa los minerales sulfurados del metal de otros minerales y especies que componen la mayor parte de la roca original.

Durante este proceso, el mineral molido se adhiere superficialmente a burbujas de aire previamente insufladas, lo que determina la separación del mineral de interés.

La adhesión del mineral a estas burbujas de aire dependerá de las propiedades hidrofílicas (afinidad con el agua) y aerofílicas (afinidad con el aire) de cada especie mineral que se requiera separar de las que carecen de valor comercial y que se denominan gangas.

En la etapa previa (molienda), se obtiene la roca finamente dividida y se le incorporan los reactivos para la flotación. El propósito es darle el tiempo necesario de residencia a cada uno de los reactivos para conseguir una pulpa homogénea antes de ser utilizada en la flotación. Con la pulpa (o producto de la molienda) se alimentan las celdas de flotación.

Al ingresar la pulpa, se hace burbujear aire desde el interior y se agita con un aspa rotatoria para mantenerla en constante movimiento, lo que facilita y mejora el contacto de las partículas de mineral dispersas en la pulpa con los reactivos, el agua y el aire, haciendo que este proceso se lleve a cabo en forma eficiente.

Esquema adhesión selectiva:

B: burbuja;  P: partícula
s - g: sólido - gas;  s - l: sólido - líquido

Esquema de celda de flotación:

Pocas partículas de especies minerales tienen flotabilidad natural. Es decir, no forman una unión estable burbuja-partícula. Esto dificulta el proceso de flotación y hace necesario invertir las propiedades superficiales de las partículas minerales. Para ello deben mutar su condición  hidrofílica a propiedades hidrofóbicas mediante el uso de un reactivo colector. Además, es necesario que posean el tamaño adecuado para asegurar una buena liberación de las especies minerales.

Video flotación:

Fuente: https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/tecnicos_flotacion.asp

SQM auspició el "primer congreso metalúrgico de Tarapacá COMET-UNAP 2015"

Chile

Los alumnos de la carrera Ingeniería Civil Metalúrgica conocieron el proceso productivo de la faena de Nueva Victoria a través de charla técnica y visita a faena.

Jueves 27 de Agosto de 2015.- En agosto, mes de la Minería, la capital regional de Tarapacá fue el escenario escogido por un grupo de estudiantes y titulados de Ingeniería Civil Metalúrgica de la Universidad Arturo Prat (UNAP) de Iquique para desarrollar el “Primer Congreso Metalúrgico de Tarapacá, COMET-UNAP 2015”, cuya iniciativa busca generar un espacio de conversación y debate sobre la actual situación de la metalurgia extractiva del país.

SQM estuvo presente en diferentes instancias como la presentación de una charla técnica dictada por David Pérez, Ingeniero Control de Procesos SQM Nueva Victoria, la cual abordó el “Proceso Hidrometalúrgico de Minería No Metálica en Nueva Victoria”, espacio de diálogo realizado en Iquique y que tuvo una exitosa convocatoria. A esta actividad se agrega la instalación de un stand laboral en el marco de los seminarios y una visita a faena.

En esta última, 16 jóvenes se embarcaron en Iquique rumbo a Nueva Victoria, con el deseo de conocer los procesos productivos de la operación de  SQM en la Región de Tarapacá.

Luego de 2 horas de viaje, los estudiantes, llegaron a Campamento Iris donde fueron recibidos por un equipo de profesionales de la Compañía,  quienes les dictaron una charla sobre el proceso productivo, antes de comenzar una visita a la operación, una experiencia invaluable para cualquier estudiante universitario relacionado con la industria.

Fuente: http://www.portalminero.com/pages/viewpage.action?pageId=99725083

5 metales mortíferos del mundo.

En nuestro planeta existen elementos que son más peligrosos de lo que creemos. Basta el contacto con algunos minerales, la inhalación o que se introduzcan en el cuerpo de alguna forma para que estemos próximos a la muerte. La lista a continuación hace un repaso de los 10 minerales que pueden ser considerados más mortíferos. Su toxicidad es altísima y nos conviene mantenernos fuera de su alcanze.

• Coloradoíta:

Este curioso mineral se encuentra en el magma volcánico, y se le conoce como telurio de mercurio. Su toxicidad es muy grande; se produce debido a la contaminación de dos elementos que ponen en riesgo la vida humana en caso de ser manipulados de mala manera: el telurio y el mercurio. Es mortal al entrar en contacto con la piel, también al ser calentado ya que liberan vapores letales.

• Calcanita: 

Si la calcanita es diluida en agua y luego ingerida, provoca una muerte segura. Su color azulado llama la atención. Puede encontrarse en depósitos de cobre oxidado, sobre todo de la regiones áridas. Su sabor es metálico.

• Cinabrio:

Este es uno de los más peligrosos de la lista. El cinabrio, al fragmentarse o calentarse, libera mercurio y puede causar la muerte. Extrañamente, las culturas antiguas lo usaban creyendo que tenia propiedades beneficiosas para la salud. Tras ser ingerido, respirado o de estar en contacto con la piel las consecuencias son gravísimas. 

• Asbesto:

El asbesto es un mineral que se ha hecho conocido por sus devastadores efectos que ha tenido en grandes áreas pobladas. También conocido como amianto, es cancerígeno luego de ser inhalado.Anteriormente era usado de forma masiva en la industria, pero ahora que se sabe de su alta toxicidad esta siendo regulado.

• Galena:

Este curioso mineral se separa en diferentes partes iguales a la primera si es que es golpeado con un martillo. El contacto con la galena no provoca daño al instante, pero si la exposición es prolongada puede llegar a ser letal.

Fuente : el-ingeniero-metalurgico.blogspot.cl

Buenaventura iniciará obras preliminares en proyecto San Gabriel.

Miércoles 02 de Noviembre de 2016.- Con el inicio de producción del proyecto Tambomayo en diciembre, San Gabriel toma la posta entre los nuevos proyectos de la minera peruana Buenaventura. Su CEO, Roque Benavides, anunció la construcción de obras preliminares en la zona.

Según consignó diario Gestión, la minera señaló durante su conferencia trimestral, que han concluido la adquisición de tierras de una comunidad aledaña para habilitar un acceso permanente al futuro proyecto de oro. Hoy, una vía temporal es usada para ingresar al lugar, explicó. En tanto, planean ejecutar en estos meses un programa de perforación de 3,000 metros con el objetivo de confirmar recursos. Además, esperan terminar estudios metalúrgicos que permitan mejorar los niveles de recuperación de mineral. 

Sobre la aprobación del estudio de impacto ambiental de la iniciativa de USD 450 millones, el ejecutivo explicó que esta podría lograrse con el apoyo de la comunidad en una audiencia programada para diciembre próximo.

Fuente: http://www.portalminero.com/pages/viewpage.action?pageId=115052655

Chancado

Proceso por el cual el mineral es triturado entre ½ a 1/6 de su tamaño original, en preparación a la siguiente etapa de reducción (segunda o tercera etapa de chancado o circuito de molienda).


¿Que es Chancado Secundario y Terciario?

Las chancadoras secundarias son más livianas que las máquinas primarias, puesto que toman el producto chancado en la etapa primaria como alimentación. El tamaño máximo normalmente será menor de 6 ó 8 pulgadas de diámetro y, puesto que todos los constituyentes dañinos que vienen en el mineral desde la mina, tales como trozos metálicos, madera, arcilla y barro han sido ya extraídos, es mucho más fácil de manejar. Las chancadoras secundarias también trabajan con alimentación seca y su propósito es reducir el mineral a un tamaño adecuado para molienda o chancado terciario si es el que el material lo requiere.

Área chancado:

Fuente: procesaminerales.blogspot.cl/2012/08/chancado-secundario-y-terciario.html

Lixiviación

Se conoce como lixiviación al proceso de extraer desde un mineral una especie de interés por medio de reactivos que la disuelven o transforman en sales solubles. En otras palabras, en la lixiviación se recuperan especies útiles desde una fase líquida, correspondiente a la sustancia o una sal de esta en disolución acuosa. Los minerales que usualmente son lixiviados son aquellos menos oxidados (óxidos, carbonatos, sulfatos, silicatos, etc.).

La lixiviación es una técnica ampliamente utilizada en metalurgia extractiva que convierte los metales en sales solubles en medios acuosos. En comparación con las operaciones pirometalúrgicas, la lixiviación es más fácil de realizar y mucho menos dañina, ya que no se produce contaminación gaseosa. Sus principales inconvenientes son su alta acidez de trabajo y en algunos casos sus efluentes residuales tóxicos, y también su menor eficiencia causada por las bajas temperaturas de la operación, que afectan dramáticamente las tasas de reacción química.

El mineral usado para el proceso de lixiviación puede ser o bien oxidado o bien sulfurado. Por ejemplo, para un mineral oxidado, una reacción de lixiviación ácida simple puede ser ilustrada mediante la reacción de lixiviación del óxido de zinc:

ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O

En esta reacción el ZnO sólido se disuelve, formando sulfato de zinc disuelto en agua.

En muchos casos pueden ser usados otros reactivos para lixiviar óxidos. Por ejemplo, en la metalurgia del aluminio, el óxido de aluminio reacciona son soluciones alcalinas:

Al₂O₃ + 3H₂O + 2NaOH → 2NaAl(OH)₄

La lixiviación de sulfuros es un proceso más complejo debido a la naturaleza refractaria de minerales de sulfuro. Esto implica a menudo el uso de recipientes a presión, llamados autoclaves. Un buen ejemplo del proceso de autoclave de lixiviación se puede encontrar en la metalurgia del zinc. Se describe mejor por la siguiente reacción química:

2ZnS + O₂ + 2H₂SO₄ → 2ZnSO₄ + 2H₂O + 2S

Esta reacción se produce a temperaturas superiores al punto de ebullición del agua, creando así una presión de vapor dentro del recipiente. El oxígeno se inyecta a presión, haciendo que la presión total en el autoclave sea mayor a 0,6 MPa.

La lixiviación de los metales preciosos como el oro puede llevarse a cabo con cianuro o el ozono bajo condiciones suaves.

Paso a paso del proceso:

Fuente:  https://es.wikipedia.org/wiki/Lixiviaci%C3%B3n_(metalurgia)

Cueva de Cristales encontrada en la Mina Naica , Chihuahua, México.

La Mina de Naica es una mina en explotación localizada en la población de Naica, Chihuahua, México, conocida mundialmente por las extraordinarias formaciones de cristales localizadas en su interior. La mina produce plomo y plata y en sus galerías fueron descubiertos enormes cristales de selenita de hasta 15 metros (45 pies), de largo y 2 metros (6.5 pies), de espesor.

Los mineros que descubrieron la cueva fueron los hermanos Eloy y Javier Delgado en abril del año 2000.

Cristales de Selenita.

En Naica, a 300 metros (984 pies), de profundidad, se encuentran los cristales más grandes descubiertos en el planeta, llegando a medir hasta 13 metros (42 pies), y pesando más de 55 toneladas.

Actualmente, la temperatura registrada es de 45ºC (113° F), y 80% de humedad, lo que imposibilita la respiración y así, aumenta el riesgo de quedar inconsciente en menos de 10 minutos. Para esto, los científicos idearon trajes especiales con oxígeno - de esta forma podrían soportar 30 minutos y seguir con las investigaciones.

Después de 10 años de constante investigación, y gracias a los trajes especiales, se determinó que lo mejor sería regresar el agua encontrada anteriormente a la mina; de esta forma, el ciclo de las formaciones continuaría y podrían ser estudiadas de nuevo en el futuro. Incluso la excavación de 600 m (1,968 pies), que ayudaba a enfriar las cuevas donde fueron descubiertas más formaciones en forma de finos hilos y coral, será cubierta.

Video de los descubridores.

Fuente:http://el-ingeniero-metalurgico.blogspot.cl/

Electrólisis.

La electrólisis o electrolisis es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad. En ella ocurre la captura de electrones por los cationes en el cátodo (una reducción) y la liberación de electrones por los aniones en el ánodo (una oxidación).

Historia:

Fue descubierta accidentalmente en 1800 por William Nicholson mientras estudiaba el funcionamiento de las baterías. En 1834 el físico y químico inglés Michael Faraday desarrolló y publicó las leyes de la electrólisis que llevan su nombre y acuñó los términos.

Michael Faraday.

Proceso:

Animación de electrólisis.

• Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución. El electrodo conectado al polo positivo se conoce como ánodo, y el conectado al negativo como cátodo.
  
• Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o aniones, son atraídos y se desplazan hacia el ánodo (electrodo positivo), mientras que los iones positivos, o cationes, son atraídos y se desplazan hacia el cátodo (electrodo negativo).
  
• La manera más fácil de recordar toda esta terminología es fijándose en la raíz griega de las palabras. Odos significa camino. Electrodo es el camino por el que van los electrones. Catha significa hacia abajo (catacumba, catástrofe). Cátodo es el camino por donde caen los electrones. Anas significa hacia arriba. Ánodo es el camino por el que ascienden los electrones. Ion significa caminante. Anión se dirige al ánodo y catión se dirige al cátodo. La nomenclatura se utiliza también en pilas. Una forma fácil también de recordar la terminología es teniendo en cuenta la primera letra de cada electrodo y asociarla al proceso que en él ocurre; es decir: en el ánodo se produce la oxidación  y en el cátodo la reducción.
  
• La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.
  
• En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre estos y los iones, produciéndose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al ánodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del cátodo (-).
  

Aplicaciones de la electrolisis.

Cobalto puro (99,99 %+), en pedacitos, refinado electroliticamente.

• Producción de aluminio, litio, sodio, potasio, y magnesio.
• Producción de hidróxido de sodio, ácido clorhídrico, clorato de sodio y clorato de potasio.
• Producción de hidrógeno con múltiples usos en la industria: como combustible, en soldaduras.
• La electrólisis de una solución salina permite producir hipoclorito (cloro): este método se emplea para conseguir una cloración ecológica del agua de las piscinas.
• La electrometalurgia es un proceso para separar el metal puro de compuestos usando la electrólisis. Por ejemplo, el hidróxido de sodio es separado en sodio puro, oxígeno puro e hidrógeno puro.
  
  
  
  

Video Electrólisis

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3lisis

Proceso electrolítico en la minería:

Electrometalurgia.

La electrometalurgia es un conjunto de tecnologías, junto con la electricidad y otros factores, por lo cual se obtienen reacciones físicas y/o químicas la cual se emplea para obtener y/o refinar materiales; siendo así parte de la electroquímica. La electrometalurgia se define como la rama de la metalurgia que usa la energía eléctrica para la producción y tratamiento de los metales, la energía eléctrica es convertida en calor con el fin de producir la temperatura necesaria para el proceso o servir para descomponer un compuesto por acción de electrolítica en el que el calor generado es relativamente pequeño ó por electrolisis, en la que la cantidad de calor empleado es necesariamente grande.

Proceso electrolítico en la minería:

La electrólisis, es el proceso químico mediante el cual un compuesto es separado por medio del paso de una corriente eléctrica durante un tiempo determinado, por la propiedad de un compuesto de disociarse en solución, para provocar el paso de electricidad. Se caracteriza por la utilización de ánodos prácticamente insolubles, sobre los cuales se produce la reacción de oxidación. Además, emplea cátodos de acero inoxidable, sobre los cuales se deposita el metal. La electrolisis se lleva a cabo en celdas especiales, a través de las cuales se hace circular la solución portadora de la especie disuelta del metal, previamente purificada y concentrada.

La descomposición electrolítica o electrólisis es la base de un gran número de procesos de extracción y fabricación muy importantes en la industria moderna.

Aplicación Industrial Celdas Electrolíticas:

El procedimiento  que consiste en utilizar un voltaje externo para provocar una reacción de oxidación-reducción en la dirección no espontánea, se conoce como ELECTROLISIS.

Este fenómeno tiene una importancia primordial en la tecnología ya que se emplea para producir muchos elementos como aluminio, magnesio, cobre, fósforo y silicio, además de numerosos gases como  H2, O2 y Cl2. También constituye la base para la electrodeposición de metales.

Video electro obtención:

fuente:http://marmontes.blogspot.cl/

Hidrometalurgia.

La hidrometalurgia es la rama de la metalurgia que cubre la extracción y recuperación de metales usando soluciones líquidas, acuosas y orgánicas.

Se basa en la concentración de soluciones en uno a varios elementos de interés metales, presentes como iones, que por reacciones reversibles y diferencias físicas de las soluciones son separados y aislados de forma especifica. Como resultado se obtiene una solución rica en el ion de interés y con características propicias para la próxima etapa productiva.

EXTRACCIÓN POR SOLVENTES (SX).

Sedimentador de una planta de extracción por solventes

Los circuitos de extracción por solventes SX (solvent extraction) se utilizan para purificar las soluciones cargadas provenientes de la lixiviación. El proceso se lleva a cabo en unidades denominadas mezcladores-sedimentadores (mixer-settler), a través de dos etapas:

Etapa de extracción: Durante la etapa de extracción, el PLS (pregnant leach solution) o solución rica, con valores típicos de 1-10g/L de Cu+2, 0.5-5 g/L H2SO4, se pone en contacto con la fase orgánica, que contiene un extractante específico para el cobre. Posteriormente, el extractante forma complejos con el Cu+2, resultando en la transferencia del metal en estado iónico a partir de la fase acuosa hacia la fase orgánica, dejando la carga de impurezas presentes en el PLS en la fase acuosa. La fase orgánica cargada con el cobre, es separada por gravedad de la fase acuosa que en dicho punto se denomina refinado. El refinado es reciclado de vuelta al circuito de lixiviación donde el ácido generado por la extracción puede ser utilizado.

Etapa de re-extracción: En el proceso de re-extracción, el cobre cargado en la fase orgánica se pone en contacto con una solución cargada de ácido, denominada electrolito gastado o barren (con 175-190 g/L de H2SO4) proveniente del circuito de electro-obtención, extrae el cobre de la fase orgánica. La fase orgánica reducida en su contenido de cobre o gastada y la fase acuosa enriquecida con cobre o electrolito de avance son separadas por gravedad. La fase orgánica gastada es devuelta al circuito de extracción y el electrolito de avance es enviado a las celdas de electro-obtención.

ELECTRO-OBTENCIÓN (EW):

El proceso de electro-obtención  EW (electrowinning) consta de cátodos metálicos y ánodos inertes (pero conductivos) inmersos en las soluciones electrolíticas de avance cargadas con Cu+2 y H2SO4 provenientes del circuito SX. Por medio de la aplicación de corriente eléctrica directa a partir de una fuente externa (como un rectificador), entre el ánodo y el cátodo se produce un flujo de electrones, que permite la reducción de Cu+2 a Cu0, que es depositado en la superficie del cátodo.

Video:

Fuente:

https://hydrometallurgyperu.wordpress.com/2015/04/21/hidrometalurgia-del-cobre/