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/