Lixiviación de Minerales: Conceptos Esenciales y Optimización de Procesos

Lixiviación: Conceptos Fundamentales y Aplicaciones en Metalurgia

En el proceso de lixiviación, se disuelve una o varias especies metálicas (metal + impurezas) presentes en una mena o en un concentrado, generalmente utilizando una solución acuosa del agente lixiviante. La lixiviación también puede aplicarse o extenderse a la disolución de materiales secundarios como chatarra, residuos o desechos.

Resultados y Consideraciones Ambientales de la Lixiviación

• La lixiviación produce una solución acuosa rica en los iones del metal valioso extraído (PLS), a partir de la cual debe ser posible separar este metal y recuperarlo con un alto nivel de pureza.
• Además, se produce un residuo sólido o ripio que, idealmente, tiene un contenido suficientemente bajo en la especie metálica lixiviada como para ser descartado en un botadero o tranque.
• Si el ripio queda impregnado con sales o precipitados, puede liberar agentes tóxicos al medio ambiente una vez expuesto. Por lo tanto, antes de ser descartado, el residuo debe ser adecuadamente tratado a fin de lograr la estabilización o eliminación de los potenciales compuestos contaminantes.

Objetivos Específicos y Aplicaciones de la Lixiviación

• En algunos casos, la lixiviación puede tener objetivos distintos a la extracción directa del metal valioso. Por ejemplo, un concentrado puede lixiviarse para extraer selectivamente ciertas impurezas y mejorar así la calidad del concentrado (por ejemplo, la remoción de cobre desde concentrados de molibdenita).
• En la biolixiviación de minerales y concentrados refractarios de oro, no se disuelve el oro directamente, sino la pirita o arsenopirita en la cual el metal precioso está encapsulado. Esto mejora la eficiencia de la cianuración.

Factores Clave para la Eficiencia y Selectividad en la Lixiviación

• En la lixiviación, es importante maximizar la recuperación del/de los metal/es de interés. El porcentaje de recuperación es fundamental para la viabilidad económica del proceso. El metal de interés que no se disuelve en esta etapa se pierde definitivamente, salvo que exista una lixiviación secundaria.
• Es crucial lixiviar las especies minerales de interés lo más selectivamente posible, es decir, minimizando la disolución simultánea de otras especies presentes en el mineral o concentrado cuya disolución no es de interés (impurezas). Por ejemplo, en la lixiviación ácida, conviene minimizar la disolución de impurezas o especies presentes en la ganga, lo que ofrece las siguientes ventajas:
  • Se optimiza el consumo de ácido.
  • Se minimiza la presencia de impurezas en el PLS (Mn, Cl, etc.).
  • Menor costo.
• Se requiere tener velocidades de lixiviación adecuadas, a fin de recuperar los metales de interés en el menor tiempo posible. Esto es crucial en el caso de reactores agitados a temperatura ambiente o a presión. En el caso de lixiviación en pilas, el tener mayores tiempos de lixiviación se vuelve crítico cuando no hay espacio disponible.

Preguntas Clave en el Diseño y Optimización de la Lixiviación

Existen dos preguntas clave en lixiviación que guían el diseño y la operación:

Pregunta 1: Condiciones para la Disolución Selectiva (Termodinámica)

Esta pregunta aborda las condiciones necesarias para disolver el mineral deseado y, simultáneamente, evitar la disolución de los minerales no deseados.

Factores Termodinámicos Relevantes:

• Acidez (pH)
• Temperatura, Presión
• Potencial oxidativo
• Composición de la solución lixiviante (es decir, tipo de iones y su concentración, fuerza iónica)

Pregunta 2: Velocidad y Eficiencia del Proceso (Cinética)

Esta pregunta se centra en cómo lograr que la disolución ocurra más rápidamente, ¿cuánto tiempo debe permanecer un mineral en lixiviación? y cómo optimizar el consumo de ácido.

Factores Cinéticos Relevantes:

• Tamaño de partícula (chancado)
• Tipo de reactor (agitación, batea, pila)
• Tamaño de reactor o pila (dimensionamiento)
• Tiempo de residencia
• Grado de agitación
• Altura de pila