Extracción de Cobre: Mineralogía, Procesos y Ecuaciones Clave

Mineralogía: Maclas en Rammelsbergita y Pararammelsbergita

La Rammelsbergita (Ni, Co, Fe)As₂ muestra casi invariablemente maclas lamelares, mientras que la Pararammelsbergita (NiAs₂) generalmente no presenta maclas, y cuando lo hace, estas no son lamelares.

Tipos de Maclas

• Macla de Contacto: Se define como la unión de dos elementos cristalinos congénitos por un plano común. En minerales metálicos, las más comunes se observan en la casiterita (SnO₂) y marcasita (FeS₂).
• Macla Polisintética: Ocurre cuando las maclas de contacto se repiten varias veces en planos paralelos con alternancia inversa de individuos. Los minerales que más la presentan son: Rammelsbergita, Cubanita, Silvanita, Rutilo, Marcasita, Argentita, Calcosina, Estefanita, Jamesonita (Pb₄FeSb₆S₁₄), Geocronita.

Equipos de Análisis Mineralógico

• Videomat: Microscopio de TV para análisis cuantitativo y cualitativo de imagen. Mide relaciones de reflectividad en minerales en grano suelto y cuantifica la ley de Cu.
• Tecnología QESCAN: Basado en microscopio electrónico con detectores EDS de rayos X. Mide la intensidad de la emisión BSE y el espectro en la energía dispersiva de rayos X, resultado de la interacción entre un haz de electrones y una muestra.

Proceso de Extracción de Cobre

Tronadura y Clasificación del Material

El material se divide según la ley que presenta:

• Botadero de estéril (Dump leach): Material de baja ley que se somete a lixiviación sin pasar por chancado.
• Chancado primario: Material de alta ley, donde comienza el proceso de extracción del Cu.

Planta de Chancado

El proceso de chancado tiene como objetivo generar un tamaño adecuado de material de acuerdo al proceso posterior.

1. Chancador primario.
2. Chancador secundario (cinta transportadora).
3. Stock pile.
4. Área de pre-harneado y chancador terciario.

Desde aquí, de acuerdo a su tamaño o granulometría, se selecciona el material que será derivado a la pila de lixiviación o al proceso de flotación.

Muestras de cabeza o alimentación: Material que alimenta la planta.

En la flotación, el tamaño es mucho menor (< 200 mallas) para tener una buena recuperación. Los materiales que van a flotación pasan a un proceso de concentración, donde la espuma adhiere el mineral de mena, y lo que no es mena va al fondo.

Flotación y Relaves

El material fino de bajo tamaño es enviado a las celdas de flotación, donde se mezcla con agua, cal, colector y espumantes. Esta mezcla se agita y se producen burbujas que llevan a la superficie las partículas de Cu adheridas a ellas. Luego, el material pasa a los espesadores y por un filtro que extrae el exceso de humedad, constituyéndose un concentrado de Cobre. El material que queda en este proceso (cola o relave) se transporta por gravedad hasta un depósito de relave, donde se produce la evaporación de agua, quedando finalmente solo material sólido.

Apilado y Lixiviación

El mineral chancado es transportado por correas transportadoras hasta el área de apilamiento, donde es depositado en una pila (ejemplo: 2100 m de largo, 650 m de ancho y 9 m de alto) para ser irrigado por goteo con una solución de ácido sulfúrico al 4%. Posteriormente, la solución ácida es percolada. El Cu de los minerales sulfurados se recupera por lixiviación bioquímica, utilizando bacterias naturales del mineral. La solución obtenida se lleva a una piscina (PLS) y de allí, por gravedad, hasta la planta de extracción por solventes.

Extracción por Solventes (SX) y Electroobtención

Luego de pasar por tanques y filtros, el Cu es transferido desde el área de lixiviación a una solución purificada, llamada "electrolito", que luego pasa a la etapa siguiente de electroobtención. En esta etapa, la corriente eléctrica que circula entre placas de ánodos y cátodos induce al cobre a depositarse en los cátodos, obteniéndose Cu de alta pureza. La lixiviación puede ser un proceso aparte o complementario al de flotación. Si es necesario, habiendo dos menas que responden a distintos tipos de extracción, se realizan de forma consecutiva. En la extracción por solvente se obtienen cátodos de alta pureza. Si se extrajera Oro, por lixiviación se usa ácido cianhídrico. Los óxidos exóticos se tratan por lixiviación y los sulfuros u óxidos refractarios por flotación.

Ecuaciones de Recuperación y Concentración

• Razón de recuperación (R): R = C(H-T) / H(C-T)
• Razón de concentración (K): K = (C-T) / (H-T)

Donde:

• C: Concentrado
• H: Cabeza
• T: Cola (relave)

Oxidantes Enérgicos: O₂ disuelto, Cl₂, MnO₄^-, Fe³⁺

Reductores Enérgicos: H₂, S^2-, Fe⁰, Zn.

Procesos de Lixiviación de Pila

Preparación del mineral:

Tres etapas de chancado a menos de media pulgada para aumentar la cinética de disolución de Cu desde el mineral. El material chancado es sometido a un proceso de aglomeración mediante una solución de ácido sulfúrico y agua (curado). El ácido que se agrega en la etapa de aglomeración ayuda en el proceso.

Luego, el material aglomerado es depositado formando pilas de 6 m de altura hasta 72 m, con carpeta plástica (liner) cada 3 pisos. Antes de entrar en proceso, se define la unidad geometalúrgica para determinar qué material se va a pila y qué material se va a flotación.

Proceso de Lixiviación Bacteriana

El ciclo de lixiviación es de 280 – 300 días. El tipo de lixiviación es bacteriana para recuperar >95% de óxidos y >85% de sulfuros supérgenos. La lixiviación primaria es de 100 días (en el que se incuba la bacteria, lixiviación química). La lixiviación secundaria es de 140 – 160 días (fundamentalmente bacteriana).

El PLS (pregnant liquid solution) recolectado fluye hasta un estanque de acumulación y luego hacia la planta de extracción por solventes. Las bacterias pueden realizar un proceso directo o indirecto. Los minerales sulfurados de Cu pueden ser lixiviados por diferentes procesos biológicos (biolixiviación).

Proceso directo:

Proceso indirecto: