View
9
Download
1
Category
Preview:
DESCRIPTION
Presentacion que incluye los procesos , especificamente la hidrometalurgia.
Citation preview
MCC_2006
HIDROMETALURGIA HIDROMETALURGIA SITUACISITUACIÓÓN CASO COBREN CASO COBRE
MCC_2006
ResumenResumen
Responsable del gran crecimiento de la producción de cobre en la última década, llegando a producir la tercera parte de la producción nacionalEn parte por el desarrollo de la SX, extracción por solventes (20 años) a escala industrial y la posibilidad que abre la Lixiviación Bacteriana, para el caso de los sulfurosEs una tecnología de bajo costo (informadas menores de 30 centavos US$/lb de cobre) en algunos casos
MCC_2006
HIDROMETALURGIAHIDROMETALURGIA
TRES ETAPAS: LIXIVIACITRES ETAPAS: LIXIVIACIÓÓN (LX) O DISOLUCIN (LX) O DISOLUCIÓÓN; N; EXTRACCIEXTRACCIÓÓN POR SOLVENTES (SX) Y N POR SOLVENTES (SX) Y ELECTROOBTENCIELECTROOBTENCIÓÓN (EW)N (EW)ORIENTADA A MINERALES DE COBRE LIXIVIABLES, ORIENTADA A MINERALES DE COBRE LIXIVIABLES, PRINCIPALMENTE MINERALES PRINCIPALMENTE MINERALES ““OXIDADOSOXIDADOS””ORIENTADA A MINERALES DE CUALQUIER TIPO EN ORIENTADA A MINERALES DE CUALQUIER TIPO EN EL CUAL LA ESPECIE MINERALEL CUAL LA ESPECIE MINERALÓÓGICA DE INTERGICA DE INTERÉÉS SE S SE ““DISUELVEDISUELVE””EN SITUACIONES LA DISOLUCIEN SITUACIONES LA DISOLUCIÓÓN ES AYUDADA POR N ES AYUDADA POR AGENTE BIOLAGENTE BIOLÓÓGICOS: LIXIVIACIGICOS: LIXIVIACIÓÓN BACTERIANA O N BACTERIANA O BIOMETALURGIABIOMETALURGIAAl Al DISOLVERSE LA ESPECIE DE INTERDISOLVERSE LA ESPECIE DE INTERÉÉS, PASA A S, PASA A FORMAR PARTE DE UN FORMAR PARTE DE UN ““LIQUIDOLIQUIDO””, , ““HIDROMETALURGIAHIDROMETALURGIA””
MCC_2006
INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓN DE TECNOLOGN DE TECNOLOGÍÍASAS HIDROMETALHIDROMETALÚÚRGICAS.. Nada RGICAS.. Nada nuevo hasta la hace 25 anuevo hasta la hace 25 añños os atratrááss……
MCC_2006
HidrometalurgiaHidrometalurgia
Tradicionalmente ha permitido el tratamiento de minerales “oxidados”… por la dificultad de disolver en condiciones “económicas” las especies sulfuradas…Las recuperaciones de cobre son menores que las de las especies sulfuradas.En esta opción NO HAY SUBPRODUCTOSTecnología de baja empleabilidadLa tecnología hidro evolucionó desde LX-Precipitación (o cementación) a LX-SX-EW ó LX bacteriano – SX – EW
LX: lixiviación (disolución)LX bacteriano: disolución de especie de interés ayudada por bacterias, las cuales en gran medida catalizan la reacción de oxidación de especies sulfuradas de cobreSX: Extracción por solventes (etapa de purificación y concentración de solución acuosa)EW: electrowinning o electro obtención de cobre precipitado catódicamente en sistema electrolíticoPrecipitación – cementación: etapa opcional posterior a la LX en la cual a la solución acuosa que contiene CuSO4 disuelto se le agrega Fe° (fierro metálico en la forma de chatarra de acero generalmente) con lo cual se forma FeSO4 y el cobre precipita en la forma de sólido muy fino en la solución
MCC_2006
Alcance del temaAlcance del tema
Visualización de la evolución de las tecnologías hidrometatúrgicas de minerales “oxidados”, algunos minerales sulfurados (calcocita=Cu2S) y en el futuro cercano la calcopirita
Desde el momento que se pueda lixiviar (disolver) económicamente y ambientalmente otras especies, la hidrometalurgia es una buena opción
Distinguir los principios que gobiernan las diferentes etapas de la hidrometalurgiaEstablecer las diferencias entre la obtención de cátodos electroobtenidos (EW) con respecto a los electrorefinados (ER)Visualizar - Mostrar que los principios de la ER y/o EW son equivalentes a los electrorecubrimientos de materiales…. “Electroplating”… con aplicación extensa en el campo de los materiales de Ingeniería… (estañado, cromado, plateado, aluminizado , zincado…)Ver video en CD proceso mina Radomiro Tomic (Codelco)
MCC_2006
Las dos opciones actuales de Procesamiento del CobreLas dos opciones actuales de Procesamiento del Cobre
MCC_2006
MCC_2006
CONCENTRADO O MINERAL ROM
TAMBIENTE óMAYOR
SOLUCIÓN LÍQUIDA CON CONCENTRADOS DISUELTOS
SOLUCIÓN QUE “DISUELVE” ESPECIES
DE INTERES
P = 1 ATMó SOBREPRESIÓN
“LIXIVIACIÓN”(DISOLUCIÓN)
ÁCIDA ALCALINAAMONIACALESOXIDANTE(DEPENDER(DEPENDERÁÁ DE LA DE LA ESPECIE POR ESPECIE POR DISOLVER)DISOLVER)
PRECIPITACIÓN INTERCAMBIO IÓNICO
EXTRACCIÓN POR SOLVENTES
“Cemento de COBRE”Sólido
++FeFe°°
LÍQUIDO CON ESPECIE DE INTERÉS EN SOLUCIÓN LIQUIDA, MÁS
CONCENTRADA y/o PURA
ETAPA PURIFICACIÓN / CONCENTRACIÓN
ELECTROOBTENCIÓN
CATODOS DE COBRE
MCC_2006
HIDROMETALURGIA: Etapa LXLixiviación
Sólido Chancado
FASE
ACUOSA
Minerales sobre 0,5% CuConcentrados
Productos IntermediosPRODUCTOS DE BOTADEROS
Sulfuros y Óxidos
De:Cobre, Oro, Plata
Desde:
Metales Disueltos
Acidos:Sulfúrico, Nítrico, Clorhídrico
Alcalis: Hidróxido y Carbonato de Sodio,
CuCu++++
MCC_2006
PROCESO HIDROMETALÚRGICO LX-SX-EW
Solución
CargadaExtracción -
Purificación Cu++
SoluciónAgotada
Solucióncon Cu
SoluciónAgotada
++
Carguío PILA de LX
ELECTRO
obtención
EW SX
MCC_2006
Especies Especies mineralmineralóógicasgicas:
A) OXIDADOSOXIDADOS: Carbonatos HidroxisilicatosOxidos
B) SULFUROSSULFUROS: Tipo calcocita
ETAPAS GENERALES PROCESO HIDROMETALETAPAS GENERALES PROCESO HIDROMETALÚÚRGICORGICO
CuCO Cu OH3 2⋅ ( )C uO SiO H O2 22⋅
Cu O CuO2 ,Cu S2
=+−+=+ ++→+ OHSOCuSOHCuO242
24
2
OHSOCuSOHOSCu 22
42
22 225,042
++→++ −+=+
CHANCADO(MOLIENDA)CHANCADO(MOLIENDA)
LIXIVIACIÓN (LX)Botaderos, pilas, estanques (c/s
agitación)
LIXIVIACILIXIVIACIÓÓNN (LX)(LX)Botaderos, pilas, estanques (c/s
agitación)
SOLUCISOLUCIÓÓN DE COBREN DE COBREy otros elementos
Ayudado con bacterias y pila Ayudado con bacterias y pila aireadaaireada……
MCC_2006
Esquema Esquema GeneralGeneral
CHANCADO (MOLIENDA)CHANCADO (MOLIENDA)
LIXIVIACIÓN(LX)
LIXIVIACILIXIVIACIÓÓNN(LX)(LX)
SOLUCISOLUCIÓÓN N (L) (L) DE DE COBRECOBRE
y otros elementos
CEMENTACIÓNCEMENTACICEMENTACIÓÓNN
=++=++ +→+4
)( 4 SOFeCuFeSOCu DEPOSITADOCHATARRALIQUIDO
PURIFICACIÓN Y CONCENTRACIÓN (SX)
PURIFICACIPURIFICACIÓÓN Y N Y CONCENTRACICONCENTRACIÓÓNN (SX)(SX)
Cu RH R Cu H+ ++ ↔ +222 2Reacción Global:
SoluciSolucióón Ln Lííquida quida ““solosolo”” Cu disuelto Cu disuelto
a etapa de ELECTROOBTENCIa etapa de ELECTROOBTENCIÓÓNN
MCC_2006
MCC_2006
ETAPAS GENERALES PROCESO HIDROMETALETAPAS GENERALES PROCESO HIDROMETALÚÚRGICO 2/2RGICO 2/2
MCC_2006
Esquema general de las 3 etapas principalesEsquema general de las 3 etapas principales
MCC_2006
SX: ExtracciSX: Extraccióón por solventesn por solventes
Esta etapa es posterior a la LX y tiene por objetivo inicialmente EXTRAEREXTRAER solamente el cobre desde la solución de LX, mediante una solución orgánica (aceite):
Posterior a la EXTRACCIÓN el cobre está en la fase Aceite y debe ser REEXTRAREEXTRAÍÍDODO desde ella…
Estas etapas (Extracción y Reextracción) se realizan en PISCINAS ó ESTANQUES, en donde se logra el traspaso de iones luego de lograr una gran superficie de intercambio.
( ) ( )[ ]
[ ] ( ) LX hacia acuosoEn Aceite FaseEn 2
Aceite Fase CompuestoLX desde AcuosoEn 2
2
2
+
+
+
⇒+
HCuR
RHCu
[ ] ( )
( ) ( )[ ] EXTRACCIONA Aceite Faseen CompuestoEW hacia Acuoso2
EW de salida acuosoEn Aceite FaseEn 2
2
2
RHCu
HCuR
+
⇒+
+
+
MCC_2006
Segunda etapa: extracción por solvente (SX)
¿¿CUCUÁÁL ES EL OBJETIVO?L ES EL OBJETIVO?En esta etapa la solución que viene de las pilas de lixiviación, se libera de impurezas y se concentra su contenido de cobre, pasando de 9gpl a 45 gpl, mediante una extracción iónica..
¿¿CCÓÓMO SE HACE?MO SE HACE?Para extraer el cobre de la solución de lixiviación, ésta se mezcla con una solución de parafina y resina orgánica. La resina de esta solución captura los iones de cobre (Cu+2) en forma selectiva. De esta reacción se obtiene por un lado un complejo resina-cobre y por otro una solución empobrecida en cobre que se denomina refino, la que se reutiliza en el proceso de lixiviación y se recupera en las soluciones que se obtienen del proceso.
El compuesto de resina-cobre es tratado en forma independiente con una solución electrolito rica en ácido, el que provoca la descarga del cobre desde la resina hacia el electrolito (solución), mejorando la concentración del cobre en esta solución hasta llegar a 45 gpl. Esta es la solución que se lleva a la planta de electroobtención.
MCC_2006
MCC_2006
MCC_2006
||
MCC_2006
EXTRACCIEXTRACCIÓÓN POR N POR SOLVENTES: SOLVENTES:
TERMODINTERMODINÁÁMICAMICA
Estas relaciones permiten observar que se trata de la misma ecuación química que manejada adecuadamente (mediante el pH) puede EXTRARSE el cobre desde la solución de LX y posteriormente REEXTRAERSE hacia una solución acuosa que va hacia la electroobtención
MCC_2006
Esquema Mezclador
MCC_2006
MCC_2006
MCC_2006
Permite observar tres circuitos:
• Solución acuosa de LX y hacia Extracción
• Solución orgánica / etapas Extracción y Re-extracción
• Solución acuosa de EW hacia ReExtracción (Stripping)
MCC_2006
ElectroWinning (EW): ElectroWinning (EW): ElectroObtenciElectroObtencióónn
El electrolito entrada trae 45gr/lt de cobre…
En ánodo insoluble se produce H+, e- y O2…
El Cu se deposita en el cátodo con gran consumo energético
MCC_2006
CATODOS ELECTROCATODOS ELECTRO-- refinados refinados electrolelectrolííticamenteticamente
ANODO REACCION 2
CATODO REACCION 22
2
−+°
°−+
+→
→+
eCuCu
CueCu
MCC_2006
ElectroWinning (EW): ElectroWinning (EW): ElectroObtenciElectroObtencióónn
Se trata de un sistema que está formado por:EL electrolito que contiene el cobre, proveniente de la ReExtracciónUn ánodo (que no contiene cobre), que cumple el rol de tal al imponer una diferencia de potencial
Es de Plomo y es insoluble en la solución acuosa
Un cátodo (en este caso) de acero inoxidableAl aplicar la diferencia de potencial requerida se logra:
Generar en el ánodo los electrones necesarios que viajan hacia el cátodo y así permitir la depositación del cobre allíGenerar en el ánodo e introducir a la solución acuosa los iones H+ necesarios para compensar la salida de los iones Cu++ que se depositan en el cátodoAdicionalmente se produce O2 gaseoso en el anodo
MCC_2006
DATA: Serie electromotriz elementosDATA: Serie electromotriz elementos
Ordenamiento de oxidación de los diferentes metales en soluciones acuosas, con respecto a electrodo de hidrógeno…
Estas tablas están referidas a metales en contacto con soluciones acuosas con una concentración de 1M (un mol por litro de solución)
Permite deducir que metal tiene comportamiento anódico frente a otro
MCC_2006
EJEMPLO DE VOLTAJE GENERADO AL PONER EN CONTACTO EJEMPLO DE VOLTAJE GENERADO AL PONER EN CONTACTO EN UN ELECTROLEN UN ELECTROLÍÍTO DOS TO DOS SOLUCIONESSOLUCIONES…… EL COBRE ES EL COBRE ES
ANANÓÓDICO Y LA PLATA ES CATDICO Y LA PLATA ES CATÓÓDICADICA
MCC_2006
MCC_2006
(a) Una celda electroquímica simple (b) Una celda de corrosión entre una tubería
de acero aque trasnporta agua y un fitting de cobre
MCC_2006
PROTECCIÓN DE TUBERÍAS BAJO TIERRA
a) Anodo de sacrificio
b) Protección catÓDICA por voltaje impreso
MCC_2006
ELECTROPLATINGELECTROPLATING
En general se puede electrorecubrir materiales en un circuito electroquímico…Debe disponerse de una solución que contenga o acepte al elemento a recubrir en forma disuelta..Se puede imponer un voltaje para uno de los electrodos actúe como cátodo o ánodo, o alternativamente en forma natural uno de ellos será el cátodo…En cualquier caso se requiere de un electrolíto conductor… y aparecerá una diferencia de potencial asociada al sistema
MCC_2006
¿ACERO GALVANIZADO VERSUS ESTAÑADO?
MCC_2006
Minera Minera ZaldivarZaldivar
Recommended