Fundamentos Clave de la Lixiviación de Minerales: Factores, Reacciones y Optimización

Fundamentos Clave de la Lixiviación de Minerales

La lixiviación es un proceso crucial en la hidrometalurgia para la extracción de metales valiosos de sus menas. A continuación, se presentan los principios y factores clave que influyen en este proceso:

Reacciones y Agentes Lixiviantes

• Para disolver el óxido de cobre en una mena, es necesario un agente oxidante, generalmente un ácido.
• La uniformidad de la granulometría del mineral se logra mediante curado con ácido sulfúrico, cuya cantidad depende del tamaño de las partículas.
• Soluciones diluidas de lixiviación pueden concentrarse mediante extracción por solvente o intercambio iónico.
• Los requerimientos de ácido varían según la composición de la mena, influyendo en la elección del método de extracción (cementación o solventes).
• La eficiencia en la lixiviación en bateas depende del manejo adecuado de las soluciones.

Microorganismos y Lixiviación Bacteriana

• El hábitat de bacterias como Thiobacillus ferrooxidans debe ser rico en sustancias inorgánicas (S°, Fe²⁺, S^-2), aire, CO₂, nitrógeno, fósforo y sulfatos.
• El acondicionamiento de soluciones permite obtener lixiviantes efectivos para sulfuros secundarios.
• Para evitar la segregación por tamaño, se recomienda curar el mineral con altas dosis de ácido, lo que también favorece la aglomeración.
• Altos contenidos de ácido son necesarios para mantener el ión férrico en solución y evitar la precipitación de otros elementos.

Diagramas de Pourbaix y Estabilidad de Fases

• Los diagramas de Pourbaix describen las trayectorias de las reacciones y los campos de estabilidad de fases, prediciendo zonas de inmunidad, corrosión y pasivación.
• La presencia de carbonatos en el ripio indica falta de ácido, necesario para disolverlos.
• El riego en la lixiviación debe ser pulsante, con periodos de riego y reposo.
• Un potencial por encima de la línea de estabilidad del agua provoca la liberación de oxígeno, no hidrógeno.
• Algunas matrices reaccionan con el ácido, consumiéndolo sin generar impurezas.

Factores que Afectan la Lixiviación

• Las bacterias que facilitan la obtención de cobre de minerales sulfurados son aeróbicas.
• La reducción del metal oxidado ocurre en la zona oxidante ácida, no alcalina.
• Especies magnéticas pueden precipitar el cobre lixiviado.
• La oxidación del hierro ferroso a férrico y la generación de ácido sulfúrico a partir de S° son procesos bacterianos importantes.
• La lixiviación ácida de menas carbonatadas es económicamente inviable debido al alto consumo de ácido.
• La valencia de un elemento reductor aumenta al participar en una reacción redox.
• El consumo de ácido es independiente de la dosis de curado.
• Si no hay transferencia de electrones, la línea en el diagrama de Pourbaix es paralela al pH, no al Eh.
• La velocidad de reacción controlada por transporte se mejora con la agitación.
• Cambios bruscos en el pH afectan negativamente la actividad bacteriana.
• Thiobacillus ferrooxidans son microorganismos aeróbicos y quimioautotróficos obligados.
• La lixiviación en botaderos requiere baja inversión.
• Un mayor tamaño de partículas no favorece la velocidad de disolución.
• Las bacterias se utilizan para lixiviar minerales sulfurados, no oxidados.
• Los óxidos de cobre presentan alta inestabilidad química y alta mojabilidad.
• La hidrometalurgia es adecuada para menas sulfuradas de baja ley.
• El oxígeno atmosférico y el ión férrico son agentes oxidantes económicos.
• Los diagramas potencial-pH no determinan el mecanismo de reacción, sino la cinética.
• El consumo de ácido por la mena no es la variable más importante en la lixiviación bacteriana.
• La operación en contracorriente en lixiviación por agitación pone la parte más refractaria en contacto con el reactivo más débil.
• El efecto del pH alto no es disolver las sales de hierro.
• El efecto oxidante del Fe³⁺ es considerable a pH menor a 4.
• Un mineral poco poroso dificulta la cinética de lixiviación.
• La adición de H₂SO₄ en la aglomeración sulfatiza las especies minerales.
• Si solo cambia el estado de oxidación, la línea en el diagrama de Pourbaix es paralela al potencial.
• Una reacción es espontánea si su potencial electroquímico es mayor a cero.
• Las bacterias obtienen energía de la oxidación del ion férrico, no de S₂O₃^2- o S₄O₆^2-.
• El mineral nativo es una fuente secundaria.
• Para estabilizar una especie disuelta en el límite superior, se requiere un ambiente oxidante.
• No siempre se obtiene una pureza del 100% al disolver especies mineralógicas con ácido.
• El consumo de ácido afecta la estabilidad de las bacterias.
• El reciclo de soluciones en un proceso TL mantiene bajos niveles de impurezas.
• El aglomerado con altas dosis de ácido permite lixiviar con soluciones más débiles.
• Los óxidos de cobre presentan alta inestabilidad química al ataque con ácidos.
• La hidrometalurgia es factible para sulfuros secundarios de baja ley.
• El oxígeno disuelto no es el agente oxidante para minerales ricos en tenorita, se necesita un ácido.
• Si la reacción es electroquímica, la línea en el diagrama de Pourbaix es paralela al eje del potencial.
• La lixiviación directa es cuando el ácido actúa directamente sobre la especie a disolver.
• La agitación afecta la cinética controlada por difusión.
• Bajos contenidos de ácido no mantienen el Fe³⁺ en solución ni favorecen la recuperación de cobre sulfurado.