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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA MINERA Y METALURGICACENTRO DE FORMACION TECNICA

PROCESOS METALURGICOS DE LIXIVIACION DE OXIDOSLIXIVIACION DE OXIDOS Los OXIDOS pueden ser lixiviados por las siguientes vas:Un xido metlico en su estado de oxidacin ms alto puede ser soluble en un cido fuerte; por ejemplo, la lixiviacin de la calcina de zinc.ZnO + H2SO4 = Zn SO4 + H202. Un xido metlico en su estado de oxidacin ms alto puede ser soluble en una solucin bsica fuerte; por ejemplo, la lixiviacin de hidrxido de Aluminio.Al(OH)3 + OH- = Al(OH)4-

3.Un xido metlico en su estado de oxidacin ms bajo puede requerir un agente oxidante fuerte para su disolucin; por ejemplo, la lixiviacin de uraninitaUO2 +1/2 O2 + 2 H+= UO2+2 + H20LIXIVIACION DE OXIDOS Sin embargo, muchos xidos metlicos son solubles en su estado de oxidacin ms bajo; por lo que requiere un agente reductor, ejemplo, la lixiviacin del MnO2. MnO2 +2 Fe+2 + 4 H+= 2 Fe+3 + Mn+3 + H20La velocidad de lixiviacin de los xidos es normalmente ms rpida que la velocidad de lixiviacin de los minerales sulfurados.LIXIVIACION DE OXIDOS DE URANIO El uranio puede ser considerado para recuperar comercialmente si este contiene alrededor de 0.2% de U3O8. El uranio se encuentra en forma frecuente finamente diseminado de tal manera que por medio de separacin fsica no puede alcanzarse un concentrado de grado ms alto.Sin embargo el uranio en su estado de oxidacin es fcilmente soluble en medios cidos o bsicos, se puede usar un proceso hidrometalrgico para producir U3O8 de alto grado. El proceso comprende frecuentemente de lixiviacin, concentracin de solucin y purificacin y precipitacin del U3O8 .Los mineral mas comunes son la uraninita y pechblenda. Ambos son una mezcla de UO2 y UO3.MINERALES DE URANIOElementoNombreFormulaUranioPetchblendaU3O8UranitaUO2El UO2 es relativamente insoluble en medio cido mientras que el UO3 es fcilmente soluble.La lixiviacin cida es ms efectiva para la mayora de los minerales de uranio. El cido es usado en la mayora de plantas.La lixiviacin alcalina con carbonatos es ms selectiva que la lixiviacin cida y es especialmente til para un mineral con cal alta que podra consumir cantidades excesivas de cido.Si el uranio esta en su estado reducido UO2, se requiere un oxidante durante la lixiviacin. La lixiviacin puede realizar por mtodos dinmicos o estticos.LIXIVIACION ACIDA DE OXIDOS DE URANIOEl acido sulfrico es el cido usado comercialmente.El uranio esta presente en el mineral como el in tetravalente y debe ser oxidado antes que ocurra la disolucin. El oxidante comn usado para la lixiviacin cida es el MnO2, NaClO3 O2.La lixiviacin cida es ms efectiva para la mayora de los minerales de uranio. Se cree comnmente que el in frrico es la especie en la solucin que es responsable para la reaccin de oxidacin:2 Fe+3 + UO2 = 2 Fe+2 + UO2+2Fierro ferroso es re oxidado por el oxidante O2, MnO2, NaClO3 a fierro frrico para oxidacin posterior.2 Fe+2 + O2 + 2 H+ = 2 Fe+3 + H2OLa reaccin cida con uranio hexavalente tambin producir UO2+2 UO3 + 2 H+ = UO2+2 + H2OLIXIVIACION ACIDA DE OXIDOS DE URANIOEl uranio puede estar presente en cualquiera de las formas mencionadas, dependiendo de la concentracin de cido y uranio, temperatura y otras variables complejas del sistema.El catin uranilo, UO2+2, adems reacciona con el in sulfato para producir sulfato de uranilo complejos como sigue: UO2+2 + SO4= = UO2SO4UO2SO4 + SO4= = UO2(SO4)2-2UO2(SO4)2-2 + SO4= = UO2(SO4)3-4

VARIABLES DE OPERACIN EN LA LIXIVIACION ACIDA DE OXIDOS DE URANIO1. Una liberacin de operacin generalmente usada en la prctica puede ser obtenida con una molienda a 30-40% menos 200 mallas.Las variables de operacin generales usadas en la prctica son:2. El consumo de cido es normalmente de 40-120 lb de cido sulfrico/ ton de mineral.3. Los oxidantes principales son MnO2, NaClO3. La oxidacin con aire es posible pero requiere un recipiente de presin.4. El tiempo de lixiviacin varia de 4 a 24 horas y la temperatura desde ambiente a 80oC.LIXIVIACION CARBONATADA DE OXIDOS DE URANIOLa lixiviacin con carbonato de amonio o alcalina es posible.El anin solubilizado es UO2(CO3)3-4 . La disolucin selectiva de uranio puede ser hecha de minerales recomendables.Los minerales de uranio hexavalentes son fcilmente solubles en soluciones con carbonato. Pero los minerales conteniendo uranio tetravalente son insolubles hasta que ellos no sean oxidados al estado hexavalente. El mtodo requiere lixiviacin intensiva con un oxidante fuerte y tiempos de retencin largos en altas temperaturas. Frecuentemente se requieren de autoclaves para obtener una extraccin satisfactoria de minerales de uranio tetravalentes.LIXIVIACION CARBONATADA DE OXIDOS DE URANIOLas reacciones bsicas para la lixiviacin carbonatada de UO2 y UO3 son:

2 UO2 + O2 = 2 UO3

UO3 + CO3-2 + 2 HCO3- = UO2(CO3)3-4 + H2OLa lixiviacin con carbonato es particularmente ventajosa en el tratamiento de minerales que contienen carbonatos, tales como carbonatos de calcio y de magnesio. La solucin de lixiviacin de carbonatos no ataca a los compuestos de carbonatos de fierro, aluminio, titanio, etc.VARIABLES DE OPERACIN EN LA LIXIVIACION CARBONOTADA DE OXIDOS DE URANIO1. Se requiere de una molienda fina 70-80% menos 200 mallas.Las variables de operacin generales usadas en la prctica son:2. La pulpa a lixiviar contiene normalmente 50-60% slidos.3. La velocidad incrementa cuando se incrementa la concentracin de reactivo carbonatado y bicarbonato. Para una velocidad razonable se requiere de un mnimo de 4.2 gr de bicarbonato por litro de solucin.4. Las variables usadas son de 95 a 120 oC en autoclaves a 4 a 20 horas de agitacin. En tanques Pachuca a 75-80 oC con 3-6 horas de agitacin.LIXIVIACION DE OXIDOS DE ALUMINIO Para la obtencin del aluminio se usan menas que contienen Al2O3. Entre estas estn las:Bauxitas: Las bauxitas contienen el equivalente a 30-57% de Al2O3 en forma de hidrxido de aluminio Al(OH)3 ; 17-35% de Fe2O3 ; 3-13% de SiO2 ; 2-4% de TiO2 ; hasta 3% de CaO y 10-18% de H2O Nefelinas: Las nefelinas se producen en forma de colas, despus del beneficio de rocas de apatitas y contienen cerca de 30% de Al2O3 ; 20% de Na2O+K2O ; 40-45% de SiO2 ; 2-4% de CaO y 2-4% de Fe2O3.Alunitas: Las alunitas contienen 20-21% Al2O3 ; 4.5-5% de Na2O+K2O ; 22-23% de SO3 ; 41-42% de SiO2 ; 4-5% de Fe2O3 y 6-7% de H2O. LIXIVIACION DE OXIDOS DE ALUMINIO Las menas principales para la produccin de aluminio son las bauxitas y las nefelinas. Al usarse las nefelinas para la produccin de aluminio se obtienen valiosos productos derivados; la potasa y la sosa castica.El proceso tecnolgico para la elaboracin del aluminio se divide, en lo fundamental, en dos etapas: 1.La obtencin de la almina (Al2O3) a partir de la mena.2.La obtencin del aluminio a partir de la almina.1. Obtencin de la alminaPara obtener la almina desde la mena se usan diferentes procedimientos, dos de los cuales son: 1. Tratamiento con sosa castica. 2. Tratamiento con carbonatos.LIXIVIACION DE OXIDOS DE ALUMINIO Tratamiento con sosa casticaEste mtodo es mas conveniente cuando la cantidad de slice (SiO2) es menor del 5% en la mena.Segn este procedimiento, la bauxita se muele y se carga a unos autoclaves para su lixiviacin. A los autoclaves de agrega una disolucin de sosa castica y se da vapor hasta una presin de trabajo de 12 atm y una temperatura de 160-170oC.La almina, que se encuentra en la bauxita en forma de hidrxido de aluminio, reacciona con la sosa y pasa a la disolucin en forma de aluminato sdico (Na2O.Al2O3)

2Al(OH)3 + 2NaOH ==> Na2O.Al2O3 + 4H2OLos xidos de hierro presentes, no reaccionan y pasan a los lodos.LIXIVIACION DE OXIDOS DE ALUMINIO La slice reacciona con la sosa y pasa a la disolucin en forma de silicato sdico (Na2O.SiO2):SiO2 + 2Na(OH) ==> Na2O.SiO2 + H2O

El silicato sdico, acta con el aluminato sdico en la disolucin y forma el alumino-silicato sdico insoluble (Na2O.SiO2.2SiO2.2H2O):

Na2O.Al2O3 + 2Na2O.SiO2 + 4H2O ==> Na2O.SiO2.2SiO2.2H2O + 4NaOHComo resultado de esta reaccin, la disolucin se limpia de slice pero cierta cantidad de aluminio para a los precipitados.Finalmente se ha obtenido el aluminato sdico (Na2O.Al2O3) como una masa pastosa en el autoclave. Del autoclave se enva a un aparato de evaporacin especial, donde la masa se enfra y se hidroliza el aluminato sdico para obtener el hidrxido de aluminio (Al(OH)3) cristalino precipitado. Este proceso se inocula con cristales de hidrxido de aluminio para servir de centros de cristalizacin.

LIXIVIACION DE OXIDOS DE ALUMINIO Na2O.Al2O3 + 4H2O NaOH + 2Al(OH)3

Finalmente se hace la calcinacin a 1200oC del hidrxido obtenido en hornos rotatorios para convertirlo en almina (Al2O3):

2Al(OH)3 ==> Al2O3 + H2O

El rendimiento de almina a partir de la mena, por este procedimiento es cerca del 85%.

Tratamiento con carbonatosLas menas se trituran y se mezclan con carbonato de sodio y carbonato de calcio y se sinteriza a 1100oC, como resultado se obtiene el Aluminato sdico slido (Na2O.Al2O3), as como el silicato clcico (CaO.SiO2) y la ferrita sdica (Fe2O3.Na2O), segn las reacciones.Al2O3 + Na2CO3 ==> Na2O.Al2O3 + CO2

2CaCO3 + SiO2 ==> CaO.SiO2 + 2CO2

2Fe2O3 + Na2CO3 ==> 2Fe2O3.Na2O + CO2Tratamiento con carbonatosDespus de la sinterizacin la masa se muele y se somete a la lixiviacin, durante la cual pasan a la disolucin el aluminato sdico (Na2O.Al2O3) y la ferrita sdica (2Fe2O3.Na2O), el silicato clcico (CaO.SiO2) precipita, as como algunas otras impurezas. Con el tiempo posterior la ferrita sdica en disolucin se hidroliza y forma hidrxido de hierro insoluble (Fe(OH)3) que precipita, y sosa custica (NaOH) que pasa a la disolucin, segn la reaccin:

Fe2O3.Na2O + 4H2O ==> 2Fe(OH)3 +2NaOHLuego el aluminato de sodio se somete a la carbonatacin con CO2 para formar hidrxido de aluminio (Al(OH)3) insoluble que precipita y carbonato de sodio (Na3CO3) que pasa a la disolucin; la reaccin es la siguiente:Na2O.Al2O3 + CO2 + 3H2O ==> 2Al(OH)3 +Na3CO3Tratamiento con carbonatosFinalmente se hace la calcinacin del hidrxido de aluminio para obtener almina (Al2O3) pura, igual que en caso anterior

2Al(OH)3 ==> Al2O3 + H2OEn ambos procesos el resultado final es la almina, base para la produccin del aluminio metlico.LIXIVIACION DE OXIDOS DE COBRE Los xidos de cobre esta finamente desiminado en el mineral.Los xidos son productos de la degradacin de un depsito de sulfuro original. Este tipo de mineral es usualmente de baja ley y no es recomendable para concentracin fsica.Los procesos piro metalrgicos para el tratamiento de minerales de xidos de cobre no podran justificar el costo de la operacin.El cobre en la forma de xidos de cobre es fcilmente soluble en soluciones cidas o alcalinas.Una ventaja del uso del cido sulfrico es la facilidad para recuperar el cobre metlico de la solucin. El sulfato frrico usualmente existe en la solucin de lixiviacin con cido sulfrico y es frecuentemente el agente oxidante . El cido sulfrico es producto de la oxidacin de minerales pirticos.MINERALES DE OXIDOSElementoNombreFormulaAluminioGibbsitaAl(OH)3diasporeAlOOHCobreCupritaCu2OTenoritaCuOMalaquitaCuCO3.Cu(OH)2Azurita2CuCO3.Cu(OH)2BrochantitaCuSO4.3Cu(OH)2CrisocolaCuSiO3.2H2OHierroMagnetitaFe3O4HematitaFe2O3LimonitaFe2O3.nH2OGoethitaFeO(OH)SideritaFeCO3ManganesoPirolusitaMnO2ManganitaMn2O3.H2OHausmannitaMn3O4EstaoCasiteritaSnO2UranioPetchblendaU3O8UranitaUO2ZincZincitaZnOHydrozincitaZnCO3.2Zn(OH)2SmithsonitaZnCO31. MINERALES DE COBRE OXIDADOSb) Azurita : 2CuCO3.Cu(OH)2

c) Crisocola : CuSiO3.2H2O

d) Cuprita : Cu2Oe) Tenorita : CuOf) Chalcantita : CuSO4.5H2Og) Brochantita : CuSO4.3Cu(OH)2h) Atacamita : CuCl2.3Cu(OH)2a) Malaquita : CuCO3.Cu(OH)2

MALAQUITA

MALAQUITA

CRISOCOLALIXIVIACION DE OXIDOS DE COBRE Las reacciones para cada tipo de minerales oxidados con acido sulfrico seran:AzuritaCu3(OH)2(CO3)2 +3 H2SO4 = 3 CuSO4 + 2 CO2 + 4 H2OMalaquitaCu2 (OH) 2CO3 +2 H2SO4 = 2 CuSO4 + CO2 + 3 H2OCupritaCu2O + H2SO4 = CuSO4 + Cu + H20

Cu2O + H2SO4 + Fe(SO4)3 =2 CuSO4 + H20 + FeSO4

CrisocolaCuSiO3.2H2O + H2SO4 = CuSO4 + SiO2 + 3 H2O26LIXIVIACION DE OXIDOS DE COBRE La recuperacin de cobre de licores de lixiviacin es realizada casi enteramente por medios de cementacin o electrowinning.El cemento producido por fierro metlico tiene un contenido de cobre de 70%, por lo tanto es necesario una etapa adicional de refinacin.La solucin cosecha contiene iones de fierro por lo que se requiere una etapa de purificacin como es la extraccin por solventes orgnicos para luego ser sometido al proceso de electrowinning, con lo cual se producirn ctodos de cobre de alta pureza.TenoritaCuO + H2SO4 = CuSO4 + H2OTIPOS DE LIXIVIACION DE OXIDOS DE COBRELIXIVIACION POR AGITACIONEste mtodo se aplica para menas de altas leyes para que justifique su inversin, que pueden estar comprendidas para el caso del cobre entre 5 y 30% Cu y en el caso de calcinas entre 30 y 40 % Cu., es usualmente preparado para lixiviacin de un material molido (55%