Lixiviación de minerales de cobre con ácido nítrico y obtención de cobre fino (página 2)
Enviado por SEVERO PALACIOS
El concentrado de cobre se recibe en la fundición, cuya primera etapa industrial es el Horno de fusión, donde se recupera el cobre, eliminando el azufre y el hierro mediante oxidación en estado fundido a una temperatura entre 1200 y 1300°C. En el horno el azufre se convierte en gas SO2, mientras que el cobre y el hierro conjuntamente sílice procedente de la arena que se introduce en el horno, permanecen en estado líquido. En esta fase líquida el cobre, por su mayor densidad, se deposita en la parte inferior u se extrae del horno formando parte de un producto que se denomina mata de cobre, con un contenido del 62% de cobre, mientras que la mezcla de hierro y sílice en forma de silicato permanece en la parte superior del horno y se extrae en forma de escoria con un contenido del 0.8% de cobre, 45% de hierro y 30% de sílice.
El proceso convencional de producción de cátodos vía hidrometalurgia más conocido por su nomenclatura anglosajona Sx-Ew es el siguiente:
En esta vía se parte de mineral de cobre procedente de la mina o residuos mineros, y se tritura a 10 mm siendo posteriormente transportado a los montones o tanques donde será tratado posteriormente. La instalación suele ser anexa a la mina con objeto de ahorra costes y optimizar servicios.
La presente tecnología de Lixiviación de minerales de cobre con ácido nítrico y obtención de cobre electrolítico fino, es una nueva alternativa, con resultados halagadores y de bajo costo en su sistema operativo, primero por el ácido nítrico por ser comercial y de fácil adquisición, segundo por el bajo consumo del mismo, tercero por que se recircula el agente lixiviante una vez recuperado el cobre por vía electrolítica.
El trabajo de lixiviación se desarrolla sobre diversos materiales en pulpa (agitación) o partícula (heap leaching) a temperatura ambiente con un tiempo de lixiviación de 24 horas por agitación y 10 días para minerales chancado a partícula en heap leaching, el cobre obtenido por electrodeposición es >99% en circuito cerrado de lixiviación y electrodeposición.
La disolución de bajo contenido de cobre con otros metales e impurezas se trata con un reactivo extractante orgánico, en un circuito cerrado y a contracorriente, que extrae el cobre y permite obtener un electrolito con alto contenido de cobre y limpio de todos los elementos indeseables.
Actualmente como ALTERNATIVA DE LIXIVIACIÓN y electrodeposición directa, se plantea el uso del ácido nítrico. Esta invención se relaciona con la rama Metalúrgica, específicamente en el campo Hidro-electro-metalurgia del cobre y con otras ramas de la Ciencia y especialmente de la Tecnología interesada en el procesamiento de minerales en medio ácido, con el objetivo de recuperar de los minerales el cobre como material fino.
El primer indicio para el desarrollo del presente trabajo fue el de concebir si se podía lixiviar a nivel industrial con el ácido nítrico comercial sin la generación de gases contaminantes. El poderlo aplicar a minerales fue la parte más importante a fin de poderlo implementar en la parte industrial es por ello que se desarrollaron múltiples pruebas con diversos materiales, llegando a desarrollar una estequiometría de tal manera de poder cumplir con las metas y objetivos trazados a fin de poder disolver el cobre, lo cual se desarrollo y hoy se tiene entre manos la técnica completa para su aplicación industrial.
Una alternativa de lixiviación de minerales cupríferos es mediante el ácido nítrico y posterior recuperación por electrodeposición directa del cobre fino.
El proceso de lixiviación con ácido nítrico para procesar minerales de cobre, se desarrollo a fin de sustituir el ácido sulfúrico por ser un insumo químico fiscalizado (iqf) en el Perú, Bolivia y Colombia.
La ventaja principal es que se trabaja a condiciones normales con diversos materiales de cobre, ya que el ácido nítrico es un agente corrosivo que reacciona instantáneamente y disuelve el cobre del mineral. Así mismo se recicla la solución lixiviante una vez que se ha extraído el cobre por electrodeposición directa al medio lixiviado.
El ácido nítrico posee las siguientes propiedades químicas que favorece el proceso de lixiviación:
En la siguiente reacción vemos que es un ácido monoprótico:
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El ácido nítrico es un oxidante fuerte, si se trabaja con el ácido concentrado, ya que genera el dióxido de nitrógeno, gas altamente tóxico y volátil:
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El ácido nítrico concentrado reacciona con el cobre:
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Cuando se trabaja con el ácido nítrico diluido se forma el óxido nítrico, el cual se regenera y es encargado de la lixiviación del mineral cuprífero:
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Si el mineral es sulfurado, reacciona el ácido nítrico con el azufre de la siguiente manera:
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El proceso de lixiviación con ácido nítrico es preferible realizarlo en solución diluida para recuperar el cobre, el mecanismo de reacción es el siguiente:
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La solución lixiviada procesada por electrolisis para recuperar el cobre fino, genera el óxido nítrico el cual es regenerado para formar el ácido nítrico para proceder a lixiviar mineral fresco:
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El potencial de reducción estándar en disolución acuosa del azufre, cobre y el ácido nítrico son:
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Lixiviación mineral cuprífera
a) Mineral sulfurado
El mineral sulfurado es lixiviado por el ácido nítrico a condiciones normales, sin la adición de ningún agente externo, el ácido nítrico es un poderoso oxidante que logra separar el azufre del mineral sulfurado, ver ecuación 43, logrando de esa manera dejar libre al cobre para luego disuelto y permanecer en el medio acuoso para su posterior recuperación por electrodeposición directa.
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Cuando se electrodeposita el cobre del medio lixiviado, se regenera la solución logrando generar óxido nítrico el cual con el oxígeno que se genera se logra obtener ácido nítrico naciente el cual disuelve el sulfuro de cobre de la siguiente manera:
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b) Mineral oxidado
El mineral oxidado en sus diversas variedades es lixiviado por el ácido nítrico diluido, logrando de esa manera solubilizar todo el cobre presente en el mineral, es una nueva técnica de lixiviación, ya que el ácido sulfúrico es un insumo químico fiscalizado, que los pequeños mineros y artesanos no pueden utilizar para recuperar el cobre presente en sus minerales.
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Al desarrollar el proceso de lixiviación del mineral oxidado se genera el óxido nítrico, dicho compuesto con el oxigeno que se genera al desarrollar la electrolisis se regenera el ácido nítrico in situ.
Dicho ácido nítrico es el encargado de realizar la lixiviación con el mineral fresco para seguir disolviendo el cobre presente y continuar con el ciclo de disolución, y precipitación electrolítica.
Electrowinning cobre fino
El cobre proveniente del mineral (oxidado o sulfurado) el cual es lixiviado con el ácido nítrico diluido, una vez que este es disuelto en la solución percolada. Sin realizar ningún tipo de proceso de limpieza de la solución se electro deposita directamente en una celda especial, lográndose obtener cobre fino con un 99,99% de pureza.
El mecanismo electrolítico regenera el óxido nítrico a ácido nítrico por la formación de oxígeno en el electrodo anódico, el cual interactúa con el óxido nítrico para la formación del ácido nítrico in situ, el cual continúa lixiviando el cobre del mineral.
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El proceso electrolítico genera una buena cantidad de oxígeno para el desarrollo de la regeneración del ácido nítrico in situ.
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Figura 1. Cobre fino obtenido por electrodeposición directa de PLS lixiviado con ácido nítrico diluido |
Reciclado del óxido de nítrico
El óxido de nítrico que se forma de la electrodeposición del cobre, es regenerado por la formación del oxígeno que se desarrolla en el ánodo, por el proceso electrolítico.
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| Alternativa medio ambiental al procesamiento de minerales |
Palacios C. Severo
CEO Proceso SEVERO
Del Perú para el Mundo
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