Extracción de Cobre: Procesos Hidrometalúrgicos y SX-EW
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Chancado
El chancado reduce el tamaño de un mineral hasta la granulometría deseada. En minería, el mineral se encuentra como una mezcla de mineral valioso y ganga. El chancado realiza la conminución para exponer los minerales a un ataque químico durante la lixiviación.
Aglomeración
La aglomeración es la cohesión de partículas finas a otras más grandes para mejorar la permeabilidad del lecho. Además, se realiza el curado, donde se agrega ácido sulfúrico concentrado y agua para incrementar la solubilidad del cobre.
Tipos de Lixiviación
- In situ
- En botaderos
- En pilas
- Tanques de Lixiviación (TL)
- Precolación
- Agitación
Selección
Se debe realizar un balance económico que considere:
- Valor económico del mineral
- Ley de cabeza
- Tonelaje disponible
- Precio de venta y condiciones de calidad
- Porcentaje de recuperación
- Costo de explotación
- Costo de chancado
- Facilidad de disolución
Extracción por Solventes (SX)
La extracción por solventes (SX) se utiliza para purificar las soluciones cargadas provenientes de la lixiviación. El proceso se lleva a cabo en mezcladores-sedimentadores en dos etapas:
Extracción
La solución proveniente de la lixiviación (PLS) se mezcla con un orgánico, extrayendo el cobre y dejando impurezas en la fase acuosa (refino), que vuelve a lixiviación. La fase orgánica cargada con cobre se separa por gravedad y pasa a la reextracción.
Reextracción
El cobre cargado en la fase orgánica se mezcla con una solución ácida (electrolito pobre) proveniente de la electroobtención (EW). Esta solución extrae el cobre, generando el electrolito rico. La fase orgánica descargada vuelve a la extracción, y el electrolito rico va a la EW.
Electroobtención (EW)
La electroobtención (EW) se lleva a cabo mediante cátodos metálicos y ánodos inertes en una solución electrolítica de ácido sulfúrico cargada con Cu+2. La corriente eléctrica entre el ánodo y el cátodo produce un flujo de electrones que reduce el Cu+2 a Cu0, depositándose en el cátodo. El cátodo es de acero inoxidable y el ánodo de plomo. Durante 6-7 días, el cobre se deposita en los cátodos y luego se lava. Anualmente, se electrodepositan 5 millones de toneladas de cobre en el mundo.
Reacciones Químicas en SX
Extracción:
2RH + Cu+2 <---> R2Cu + 2H+
OD PLS OC Refino
Reextracción:
R2Cu + 2H+ <---> 2RH + Cu+2
OC EP OD ER
Donde:
- OD: Fase orgánica descargada
- PLS: Solución proveniente de lixiviación
- OC: Fase orgánica cargada
- EP: Electrolito pobre
- ER: Electrolito rico
Diagrama de McCabe-Thiele
El diagrama de McCabe-Thiele determina el número de etapas de extracción, la concentración de las soluciones resultantes, la eficiencia por etapa, la recuperación global y la carga máxima del reactivo orgánico.
Isoterma de Extracción
La isoterma de extracción describe la capacidad de un orgánico para extraer el cobre en una planta de SX para cada razón O/A (orgánico/acuoso). Se utiliza para evaluar la eficiencia de la SX en diferentes condiciones.
Eficiencia y Acercamiento al Equilibrio
La eficiencia y el acercamiento al equilibrio describen cómo se mezclan las soluciones y su proximidad al equilibrio. Estos parámetros se monitorean para actuar a tiempo y mitigar los efectos de condiciones operacionales adversas.
Coalescencia
La coalescencia ocurre cuando la mezcla se desfasa y las gotas de la fase dispersa se juntan. Al crecer, aumenta su tamaño y peso, y se dirigen a la interfase para unirse con el resto de la fase.
Borra
La borra se refiere a la presencia de sólidos en las soluciones lixiviantes. Genera una emulsión que se encuentra en la interfase orgánico-acuoso. Debe ser retirada de los decantadores, ya que causa problemas en la separación de fases.