Hidrometalurgia
¿Qué es la Hidrometalurgia?
La Hidrometalurgia es un proceso de lixiviación selectiva que abarca la extracción y recuperación de metales utilizando soluciones líquidas, acuosas y orgánicas.
Lixiviación (LX)
La lixiviación es un proceso fundamental en la hidrometalurgia. Implica la extracción de metales de los minerales mediante el uso de soluciones líquidas. A continuación, se presenta un esquema general del proceso:
- Lixiviación (LX)
- Extracción por Solvente (SX)
- Electrodepositación
- Reextracción
- Cementación
Tipos de Lixiviación
Existen diferentes métodos de lixiviación, entre ellos:
- En pilas: Este método se utiliza a menudo para minerales de baja ley.
- En bateas: Este método se utilizaba anteriormente, pero ya no es común.
- Por agitación: Este método se utiliza para minerales finamente molidos y es común en la industria minera.
- En columnas: Este método se utiliza para minerales permeables.
Procesos de Lixiviación
Los procesos de lixiviación pueden variar según el método utilizado. Algunos procesos comunes incluyen:
- Irrigación: Se rocía la solución lixiviante sobre el mineral.
- Impregnación: El mineral se sumerge en la solución lixiviante.
- Percolación: La solución lixiviante se filtra a través del mineral.
Fundamento de la Lixiviación
El principio básico de la lixiviación es poner en contacto un agente lixiviante con el mineral. La lixiviación es la separación de uno o varios solutos contenidos en una fase sólida mediante su contacto con un disolvente líquido que los disuelve selectivamente. Este proceso puede ser una simple disolución física o una reacción química que libera al soluto de la matriz sólida.
Tipos de Pilas de Lixiviación
- Pilas permanentes: Antes de cargar la pila, se impermeabiliza el suelo y luego se carga con un MDPE.
- Pilas renovables: Después de utilizar la pila, se renueva excavando y cargando nuevo material en el mismo lugar.
- Pilas estáticas: Similares a las pilas renovables, se utiliza un solo módulo.
- Pilas dinámicas: Se utiliza una sola pila, pero con diferentes módulos para diferentes procesos, lo que acelera el proceso.
Preparación Física y Química del Mineral
- Aglomeración: Se mezcla el mineral con un ligante y un aglutinante (por ejemplo, H2SO4 + H2O).
- Curado: Se humedece el mineral para prepararlo químicamente.
Biolixiviación
La biolixiviación es un método que utiliza microorganismos (bacterias) para el tratamiento de minerales sulfurados. La disolución de metales por acción bacteriana puede ocurrir de dos maneras:
- Directamente: Por el metabolismo del propio microorganismo.
- Indirectamente: Por algún producto de su metabolismo.
La atracción de metales se basa en la oxidación de sulfuros con bacterias del tipo Thiobacillus ferroxidans o Thioxidons (TF o TT), presentes en procesos industriales y en aguas mineras. Las bacterias termófilas se utilizan para tratar minerales como la calcopirita y la enargita.
Clasificación de las Bacterias
Las bacterias se pueden clasificar según:
- Su modo de nutrirse: Autótrofas, heterótrofas y mixótrofas.
- Su modo de respirar: Aeróbicas, anaeróbicas y facultativas.
Las bacterias que catalizan reacciones de oxidación se conocen como quimiolitoautótrofas. Estas bacterias tienen la capacidad de desarrollar su metabolismo energético mediante el intercambio de electrones.
Procesos Hidrometalúrgicos de Tecnología Limpia: LIX-SX-EW
La hidrometalurgia es la aplicación del proceso de extracción y separación de una sustancia soluble de otra insoluble, utilizando un solvente inorgánico u orgánico, generalmente acuoso, a temperaturas y presiones variables.
Aspectos de la Hidrometalurgia
En la hidrometalurgia, se deben considerar los siguientes aspectos:
- Pretratamiento o preparación
- Lixiviación
- Separación sólido-líquido
- Purificación y extracción
- Recuperación final del metal valioso
1. Preparación
Para lixiviar un mineral, es necesario determinar el tamaño adecuado de las partículas y la densidad de la pulpa para lograr una mejor eficiencia de extracción al menor costo posible. En algunos casos, es necesario cambiar la estructura química del mineral para realizar una lixiviación preferencial.
2. Lixiviación
Es un proceso en el que los valores metálicos contenidos en un mineral se transfieren selectiva y completamente, en la medida de lo posible, del estado sólido al líquido, dejando la ganga en forma sólida para su posterior separación. El líquido lixiviante suele ser una solución acuosa de un reactivo que reacciona fácilmente con el mineral, pero no con la ganga.
La selección del reactivo para la lixiviación está determinada principalmente por factores de selectividad y costo. Aunque las condiciones para lixiviar un mineral se determinan mediante experimentación, ciertos factores son comunes en la lixiviación en condiciones normales de presión, como el tamaño de las partículas, la composición y concentración del solvente, el tiempo de contacto, la temperatura y la agitación.
Técnicas de Lixiviación
- Lixiviación in situ
- Lixiviación en pilas
- Lixiviación por precolación
- Lixiviación por agitación
- Lixiviación a presión
3. Separación Sólido-Líquido
Para separar el líquido de los sólidos, a menudo es necesario pasar por las etapas de sedimentación, espesamiento y filtración. Los requisitos y costos de la planta y el equipo para estas etapas suelen ser mayores que para la etapa de lixiviación.
4. Purificación o Extracción
En muchos casos, la solución madre, ya separada de los sólidos (principalmente relaves o ganga), aún no está en condiciones de pasar a la etapa final de recuperación de valores. Esto se debe a que la solución madre contiene impurezas que pueden precipitarse junto con el producto final deseado, contaminándolo y afectando su calidad. Por lo tanto, la solución debe pasar por una etapa de purificación, que en la mayoría de los casos consiste en:
- Cambio de pH
- Adición de reactivos
- Uso de intercambio iónico
- Extracción por solventes
- Uso de membranas permeables
5. Recuperación Final de Valores
La recuperación de valores de la solución purificada se puede realizar generalmente de dos maneras:
- Por precipitación o reducción química con diversos agentes reductores a condiciones normales o bajo presión.
- Por reducción electrolítica.
a) Precipitación y Reducción Química
La precipitación o cementación es una reacción bien conocida. Un ejemplo clásico es la cementación de cobre con hierro. Siguiendo con el ejemplo del cobre, se pueden mencionar las siguientes posibilidades:
- Precipitación como cloruro cuproso.
- Precipitación como soluciones amoniacales por descomposición y volatilización del solvente.
- Precipitación con anhídrido sulfuroso de soluciones en forma de sulfatos.
- Precipitación con sulfuro de hidrógeno.
b) Reducción Electrolítica
El uso de la corriente eléctrica permite obtener el metal con una pureza del 99.999%. La electrorefinación de ánodos solubles de un metal a partir de una solución acuosa que lo contiene en forma de iones disueltos. Para que un proceso de electrorefinación sea económico, se debe obtener un depósito catódico de buena calidad mediante una operación con la mayor eficiencia de corriente posible.