Lixiviación de minerales de cobre con ácido nítrico y obtención de cobre fino (página 2)
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 |
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 |
Palacios C. Severo
CEO Proceso SEVERO
Del Perú para el
Mundo
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