1MCC_2007
HIDROMETALURGIA HIDROMETALURGIA SITUACIN CASO COBRESITUACIN CASO COBRE
MCC_2007
ResumenResumen
Responsable del gran crecimiento de la produccin de cobre en la ltima dcada, llegando a producir la tercera parte de la produccin nacional
En parte por el desarrollo de la SX, extraccin por solventes (20 aos) a escala industrial y la posibilidad que abre la Lixiviacin Bacteriana, para el caso de los sulfuros
Es una tecnologa de bajo costo (informadas menores de 30 centavos US$/lb de cobre) en algunos casos
MCC_2007
HIDROMETALURGIAHIDROMETALURGIA
TRES ETAPAS: LIXIVIACITRES ETAPAS: LIXIVIACIN (LX) O DISOLUCIN (LX) O DISOLUCIN; N; EXTRACCIEXTRACCIN POR SOLVENTES (SX) Y N POR SOLVENTES (SX) Y ELECTROOBTENCIELECTROOBTENCIN (EW)N (EW)
ORIENTADA A MINERALES DE COBRE ORIENTADA A MINERALES DE COBRE LIXIVIABLES, PRINCIPALMENTE MINERALES LIXIVIABLES, PRINCIPALMENTE MINERALES OXIDADOSOXIDADOS
ORIENTADA A MINERALES DE CUALQUIER TIPO ORIENTADA A MINERALES DE CUALQUIER TIPO EN EL CUAL LA ESPECIE MINERALEN EL CUAL LA ESPECIE MINERALGICA DE GICA DE INTERINTERS SE S SE DISUELVEDISUELVE
EN SITUACIONES LA DISOLUCIEN SITUACIONES LA DISOLUCIN ES AYUDADA N ES AYUDADA POR AGENTE BIOLPOR AGENTE BIOLGICOS: LIXIVIACIGICOS: LIXIVIACIN N BACTERIANA O BIOMETALURGIABACTERIANA O BIOMETALURGIA
Al Al DISOLVERSE LA ESPECIE DE INTERDISOLVERSE LA ESPECIE DE INTERS, PASA A S, PASA A FORMAR PARTE DE UN FORMAR PARTE DE UN LIQUIDOLIQUIDO, , HIDROMETALURGIAHIDROMETALURGIA
MCC_2007
INTRODUCCIN DE TECNOLOGASINTRODUCCIN DE TECNOLOGAS HIDROMETALRGICAS.. Nada nuevo HIDROMETALRGICAS.. Nada nuevo hasta la hace 25 aos atrshasta la hace 25 aos atrs
Parte primera planta de LX amoniacal para CU2S, seguida de SX-EW.
Escondida1995
Primeras plantas LX-SX-EW, con TL bacterial, sobre minerales de Cu sulfurados a gran altitud.
1993/94
Proyecto ripios, en Mina Sur.
Lixiviacin en Botaderos + SX-EWChuquicamata1988
Para tratar liquidospercolados de la mina
Lixiviacin In Situ +SX-EWEl Teniente1986
Lixiviacin TL (aglomeracin-curado cido+LX en pilas no inundadas)
Extraccin por Solventes (SX)
TL Bacteriano + SX-EW
Lo Aguirre1980
1985
Lixiviacin por agitacin
Cementacin
Mantos Blancos
1960
Lixiviacin por agitacin
Remocin de Fierro
Potrerillos1927
Lixiviacin en Bateas
Electro-obtencin (EW)
Chuquicamata1915
TECNOLOGAPLANTAAO
2MCC_2007
HidrometalurgiaHidrometalurgia Tradicionalmente ha permitido el tratamiento de minerales
oxidados por la dificultad de disolver en condiciones econmicas las especies sulfuradas
Las recuperaciones de cobre son menores que las de las especies sulfuradas.
En esta opcin NO HAY SUBPRODUCTOS Tecnologa de baja empleabilidad La tecnologa hidro evolucion desde LX-Precipitacin (o
cementacin) a LX-SX-EW LX bacteriano SX EW LX: lixiviacin (disolucin) LX bacteriano: disolucin de especie de inters ayudada
por bacterias, las cuales en gran medida catalizan la reaccin de oxidacin de especies sulfuradas de cobre
SX: Extraccin por solventes (etapa de purificacin y concentracin de solucin acuosa)
EW: electrowinning o electro obtencin de cobre precipitado catdicamente en sistema electroltico
Precipitacin cementacin: etapa opcional posterior a la LX en la cual a la solucin acuosa que contiene CuSO4disuelto se le agrega Fe (fierro metlico en la forma de chatarra de acero generalmente) con lo cual se forma FeSO4 y el cobre precipita en la forma de slido muy fino en la solucin
MCC_2007
Alcance del temaAlcance del tema
Visualizacin de la evolucin de las tecnologas hidrometatrgicas de minerales oxidados, algunos minerales sulfurados (calcocita=Cu2S) y en el futuro cercano la calcopirita
Desde el momento que se pueda lixiviar (disolver) econmicamente y ambientalmente otras especies, la hidrometalurgia es una buena opcin
Distinguir los principios que gobiernan las diferentes etapas de la hidrometalurgia
Establecer las diferencias entre la obtencin de ctodos 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 aplicacin extensa en el campo de los materiales de Ingeniera (estaado, cromado, plateado, aluminizado , zincado)
Ver video en CD proceso mina Radomiro Tomic (Codelco)
MCC_2007
Las dos opciones actuales de Procesamiento del CobreLas dos opciones actuales de Procesamiento del Cobre
MCC_2007
3MCC_2007
CONCENTRADO O MINERAL ROM
TAMBIENTE MAYOR
SOLUCIN LQUIDA CON CONCENTRADOS DISUELTOS
SOLUCIN QUE DISUELVE ESPECIES
DE INTERES
P = 1 ATM SOBREPRESIN
LIXIVIACIN(DISOLUCIN)
CIDA ALCALINA AMONIACALES OXIDANTE(DEPENDER(DEPENDER DE LA DE LA ESPECIE POR ESPECIE POR DISOLVER)DISOLVER)
PRECIPITACIN INTERCAMBIO INICO
EXTRACCIN POR SOLVENTES
Cemento de COBRESlido
++FeFe
LQUIDO CON ESPECIE DE INTERS EN SOLUCIN LIQUIDA, MS CONCENTRADA y/o PURA
ETAPA PURIFICACIN / CONCENTRACIN
ELECTROOBTENCIN
CATODOS DE COBRE
MCC_2007
HIDROMETALURGIA: Etapa LXLixiviacin
Slido Chancado
FASE
ACUOSA
Minerales sobre 0,5% CuConcentrados
Productos IntermediosPRODUCTOS DE BOTADEROS
Sulfuros y xidos
De:Cobre, Oro, Plata
Desde:
Metales Disueltos
Acidos:Sulfrico, Ntrico, Clorhdrico
Alcalis: Hidrxido y Carbonato de Sodio,
CuCu++++
MCC_2007
PROCESO HIDROMETALRGICO LX-SX-EW
Solucin
CargadaExtraccin -
Purificacin Cu++
SolucinAgotada
SolucinAgotada
Solucincon Cu++
Carguo PILA de LX
ELECTRO
obtencin
EW SX
MCC_2007
Especies Especies mineralgicasmineralgicas:A) OXIDADOSOXIDADOS: Carbonatos
HidroxisilicatosOxidos
B) SULFUROSSULFUROS: Tipo calcocita
ETAPAS GENERALES PROCESO HIDROMETALETAPAS GENERALES PROCESO HIDROMETALRGICORGICO
CuCO Cu OH3 2 ( )C uO SiO H O2 22
Cu O CuO2 ,Cu S2
OHSOCuSOHCuO 22
42
42
+++ +=+
OHSOCuSOHOSCu 22
42
22 225,0 42 +++++=+
CHANCADO(MOLIENDA)CHANCADO(MOLIENDA)
LIXIVIACIN (LX)Botaderos, pilas, estanques (c/s
agitacin)
LIXIVIACINLIXIVIACIN (LX)(LX)Botaderos, pilas, estanques (c/s
agitacin)
SOLUCIN DE COBRESOLUCIN DE COBREy otros elementos
Ayudado con bacterias y pila aireadaAyudado con bacterias y pila aireada
4MCC_2007
Esquema GeneralEsquema GeneralCHANCADO (MOLIENDA)CHANCADO (MOLIENDA)
LIXIVIACIN(LX)
LIXIVIACINLIXIVIACIN(LX)(LX)
SOLUCIN SOLUCIN (L) (L) DE DE COBRECOBRE
y otros elementos
CEMENTACINCEMENTACINCEMENTACIN
=++=++ ++4
)( 4 SOFeCuFeSOCu DEPOSITADOCHATARRALIQUIDO
PURIFICACIN Y CONCENTRACIN (SX)PURIFICACIN Y PURIFICACIN Y
CONCENTRACINCONCENTRACIN (SX)(SX)
Cu RH R Cu H+ ++ +2 22 2Reaccin Global:
Solucin Lquida Solucin Lquida solo Cu disuelto solo Cu disuelto
a etapa de ELECTROOBTENCINa etapa de ELECTROOBTENCIN
MCC_2007
MCC_2007
ETAPAS GENERALES PROCESO HIDROMETALRGICO 2/2ETAPAS GENERALES PROCESO HIDROMETALRGICO 2/2
MCC_2007
Esquema general de las 3 etapas principalesEsquema general de las 3 etapas principales
5MCC_2007
SX: Extraccin por solventesSX: Extraccin por solventes
Esta etapa es posterior a la LX y tiene por objetivo inicialmente EXTRAEREXTRAER solamente el cobre desde la solucin de LX, mediante una solucin orgnica (aceite):
Posterior a la EXTRACCIN el cobre est en la fase Aceite y debe ser REEXTRADOREEXTRADO desde ella
Estas etapas (Extraccin y Re-extraccin) se realizan en PISCINAS 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_2007
Segunda etapa: extraccin por solvente (SX)
CUL ES EL OBJETIVO?CUL ES EL OBJETIVO?En esta etapa la solucin que viene de las pilas de lixiviacin,se libera de impurezas y se concentra su contenido de cobre, pasando de 9 (g/l) a 45 (g/l), mediante una extraccin inica..
CMO SE HACE?CMO SE HACE?Para extraer el cobre de la solucin de lixiviacin, sta se mezcla con una solucin de parafina y resina orgnica. La resina de esta solucin captura los iones de cobre (Cu+2) en forma selectiva. De esta reaccin se obtiene por un lado un complejo resina-cobre y por otro una solucin empobrecida en cobre que se denomina refino, la que se reutiliza en el proceso de lixiviacin y se recupera en las soluciones que se obtienen del proceso.
El compuesto de resina-cobre es tratado en forma independiente con una solucin electrolito rica en cido, el que provoca la descarga del cobre desde la resina hacia el electrolito (solucin), mejorando la concentracin del cobre en esta solucin hasta llegar a 45 (g/l). Esta es la solucin que se lleva a la planta de electroobtencin.
MCC_2007 MCC_2007
6MCC_2007
||
MCC_2007
EXTRACCIN POR EXTRACCIN POR SOLVENTES: SOLVENTES: TERMODINMICATERMODINMICAEstas relaciones permiten observar que se trata de la misma ecuacin qumica que manejada adecuadamente (mediante el pH) puede EXTRARSE el cobre desde la solucin de LX y posteriormente REEXTRAERSE hacia una solucin acuosa que va hacia la electroobtencin
MCC_2007
Esquema Mezclador
MCC_2007
7MCC_2007
Acidified Liquor SprayCopper LoadedExtractant
Strip
Solution ELECTROWINNING
High Grade
Copper catodeLeachPad
Reffinate
LiquorStorage
LEACHING
EXTRACT
STAGE
Feed Mixer
STRIP
STAGE
Regenerated Extractant
Settler
ConcentratedCopper Electrolyte
SOLVENT EXTRACTION
MCC_2007
Permite observar tres circuitos:
Solucin acuosa de LX y hacia Extraccin
Solucin orgnica / etapas Extraccin y Re-extraccin
Solucin acuosa de EW hacia ReExtraccin (Stripping)
MCC_2007
ElectroWinning (EW): ElectroWinning (EW): ElectroObtencinElectroObtencin
El electrolito entrada trae 45(g/l) de cobre
En nodo insoluble se produce H+, e- y O2
El Cu se deposita en el ctodo con gran consumo energtico
MCC_2007
CATODOS ELECTROCATODOS ELECTRO-- refinadosrefinados electrolticamenteelectrolticamente
ANODO REACCION 2CATODO REACCION 2
2
2
+
+
+
+
eCuCu
CueCu
8MCC_2007
ElectroWinning (EW): ElectroWinning (EW): ElectroObtencinElectroObtencin
Se trata de un sistema que est formado por:
EL electrolito que contiene el cobre, proveniente de la Re-Extraccin
Un nodo (que no contiene cobre), que cumple el rol de tal al imponer una diferencia de potencial
Es de Plomo y es insoluble en la solucin acuosa
Un ctodo (en este caso) de acero inoxidable
Al aplicar la diferencia de potencial requerida se logra:
Generar en el nodo los electrones necesarios que viajan hacia el ctodo y as permitir la depositacin del cobre all
Generar en el nodo e introducir a la solucin acuosa los iones H+ necesarios para compensar la salida de los iones Cu+2 que se depositan en el ctodo
Adicionalmente se produce O2 gaseoso en el nodo
MCC_2007
DATA: Serie electromotriz elementosDATA: Serie electromotriz elementos
Ordenamiento de oxidacin de los diferentes metales en soluciones acuosas, con respecto a electrodo de hidrgeno
Estas tablas estn referidas a metales en contacto con soluciones acuosas con una concentracin de 1M (un mol por litro de solucin)
Permite deducir que metal tiene comportamiento andico frente a otro
MCC_2007
EJEMPLO DE VOLTAJE GENERADO AL PONER EN CONTACTO EN UN EJEMPLO DE VOLTAJE GENERADO AL PONER EN CONTACTO EN UN ELECTROLTO DOS SOLUCIONES EL COBRE ES ANDICO Y LA ELECTROLTO DOS SOLUCIONES EL COBRE ES ANDICO Y LA
PLATA ES CATDICAPLATA ES CATDICA
MCC_2007
9MCC_2007
(a) Una celda electroqumica simple (b) Una celda de corrosin entre una tubera de acero que
trasnporta agua y un fitting de cobre
En general, la corrosin sucede de 2 maneras: Corrosin qumica, en la cual el metal es disuelto por un lquido
corrosivo. Corrosin electroqumica, se retiran electrones del metal del material
slido como resultado de un circuito elctrico producido
MCC_2007
PROTECCIN DE TUBERAS BAJO TIERRA
a) nodo de sacrificio
b) Proteccin CATDICA por voltaje impreso
MCC_2007
ELECTROPLATINGELECTROPLATING
En general se puede electro-recubrir materiales en un circuito electroqumico
Debe disponerse de una solucin que contenga o acepte al elemento a recubrir en forma disuelta..
Se puede imponer un voltaje para uno de los electrodos acte como ctodo o nodo, o alternativamente en forma natural uno de ellos ser el ctodo
En cualquier caso se requiere de un electrolito conductor y aparecer una diferencia de potencial asociada al sistema
MCC_2007
ACERO GALVANIZADO VERSUS ESTAADO?
10
MCC_2007
Minera Minera ZaldivarZaldivar
Recommended