Métodos de Precipitación de Metales y Fundamentos de la Hidrometalurgia

Métodos de Precipitación de Metales desde Soluciones

Precipitación Física: Cristalización

Esta técnica se basa en los parámetros de concentración, presión y temperatura de la solución. Es un proceso exotérmico. En soluciones calientes y a presión, se reduce la presión, lo que vaporiza parte del disolvente y enfría la solución. La sal metálica precipita hidratada. La cinética se acelera sembrando cristales del compuesto a precipitar y agitando la solución.

Precipitación Química

Este método implica variaciones en la composición del soluto o en el potencial de oxígeno y/o pH de la solución. Es ampliamente utilizado para purificar lejías y recuperar metales de soluciones diluidas. Los reactivos pueden modificar el pH, el potencial de oxígeno o la solubilidad del metal. Al ajustar el pH de las lejías ácidas o alcalinas, el metal precipita como compuestos insolubles. Esto se logra con reactivos alcalinos o ácidos, o incluso con dilución (hidrólisis).

Precipitación Electrolítica

Este proceso reduce los cationes metálicos en una celda electrolítica. Un ejemplo es la cementación, donde un metal más electronegativo actúa como reductor en soluciones ácidas. El metal a extraer debe estar en su estado de oxidación inferior, la solución debe tener un potencial oxidante moderado y estar neutralizada para un rendimiento óptimo. El metal más electropositivo se reduce y el más electronegativo se oxida y disuelve, actuando como ánodo y cátodo en cortocircuito.

Preparación y Uso de la Fusión Alcalina

La fusión alcalina prepara la disolución de óxidos metálicos ácidos y refractarios a la disolución acuosa ácida. Estos óxidos forman sales alcalinas solubles en agua, desde las cuales se obtienen metales por reducción química (ej. Mn, Cr, V, Zr). La fusión se realiza a temperaturas inferiores a 1000 °C con hidróxido, carbonato o sulfato sódico. Es un proceso complejo que requiere depuraciones de las lejías acuosas, especialmente para metales de alto valor como el litio o el cobalto.

Problemática de la Cementación

• Producto impuro con residuos del metal cementante e impurezas.
• Producto húmedo, de granulometría fina y fácilmente oxidable.
• Alto consumo de metal cementante, lo que aumenta el costo.
• Aguas residuales con sales ferrosas que requieren tratamiento.

Carbón Activo en Hidrometalurgia

El carbón activo se usa para extraer metales nobles de soluciones acuosas. Su carga superficial negativa atrae cationes o iones grandes polarizables. La activación térmica o química crea una gran superficie porosa. Se usa principalmente para adsorber vapores, gases y olores.

Quelatos y Resinas de Cloruro de Aminas

Definición y Usos

Los quelatos y las resinas de cloruro de aminas son reactivos orgánicos que extraen metales de soluciones acuosas. Los quelatos se diluyen en queroseno y las aminas se incorporan a resinas poliméricas sólidas. Su acción es reversible y son inmiscibles en agua, lo que permite su reutilización.

Propiedades y Funcionamiento

• Quelatos: Mezclas de ácidos carboxílicos y ácidos alquilifosforicos. Extraen cationes metálicos por reemplazo de hidrógenos. Mayor selectividad que las aminas.
• Aminas: Actúan principalmente sobre aniones metálicos. Menos selectivas que los quelatos, se usan para concentrar lejías diluidas.

Electrowinning y Electrorefino

Electrowinning

Método de recuperación o precipitación electrolítica. El reactor consta de una cuba con celdas electrolíticas y electrodos. El ánodo es resistente a la corrosión y el cátodo es un depósito metálico. El ánodo no participa en la reacción (ánodo insoluble).

• Electrólisis sulfúrica: Se desprende oxígeno en el ánodo y aumenta el pH del electrolito.
• Electrólisis de cloruros: Se desprende cloro en el ánodo, que se recupera con membranas o diafragmas.

Electrorefino

Electrólisis con ánodo soluble. Se precipita el metal disuelto en el cátodo y se disuelve otro metal más electronegativo en el ánodo. El electrolito se contamina con sustancias del ánodo que deben eliminarse mediante purgas.

Acondicionamiento del Medio Acuoso

Acondicionamiento Físico

Modificación de la presión, temperatura, concentración y cristalización de las sales.

Acondicionamiento Químico

Ajuste del pH, potencial oxidante o adición de reactivos (agentes acomplejantes, reductores, aniones, cationes o gases reductores).

Acondicionamiento Biológico

: se potencia la acción disolvente con ayuda de bacterias que actúan sobre el medio acuoso o los granos minerales. Cementación, electrolítica, electrorefino, electrowinning, sulfatos y cloruros.

¿Qué es la pulpa?

Mezclas o emulsiones de sólidos en líquidos: S/L usadas en hidrometalurgia, su composición física se determina por peso porcentual de sólidos, densidad, viscosidad, minerales en trozos, concentrados mineralurgicos: más agua, no fluidos hasta mayor 20% a partir de cierto contenido en liquido (50) se forman pulpas capaces de fluir, excepto en minerales arcillosos finos. La concentración en solidos de las pulpas puede graduarse: diluir: tanque repulpados y densificar: espesamiento, filtración y centrifugado

Fundamentos de la biolixiviacion directa e indirecta

La actuación catalica de las bacterias puede desarrollar sobre el mineral o sobre el medio lixiviante. Junto a estas acciones directas se producen otras indirectas cuya causa es de naturaleza puramente química y que son consecuencia de la modificación de las condiciones de pH y potencial oxidante del medio. Sobre le mineral actúan disolviendo el hierro férrico como sulfato y utilizando ácido sulfúrico o sulfuros metálicos. Debido a su carácter exotérmico elevan la temperatura del medio, favoreciendo la actuación de bacterias thermofilas moderadas. Sobre el medio acuoso actúan actuando el hierro ferroso en disolución hierro férrico. El resultado práctico de ambas actuaciones es un aumento del potencial oxidante de medio lixiviante que, a su vez, tiene incidencia sobre los procesos de disolución o ataque de las especies metálicas sulfuradas.