Consumo de Ácido Sulfúrico y Cinética de Lixiviación de un Mineral Oxidado de Cobre

Abstract

La lixiviación ácida es el proceso más utilizado para la recuperación de cobre desde minerales oxidados. La rentabilidad de esta operación va a estar determinada por el consumo de ácido sulfúrico y el grado de extracción de cobre. Se sabe que un aumento en la concentración de ácido en las soluciones lixiviantes impulsa una mayor recuperación de cobre, pero también se produce un elevado consumo de ácido por especies reactivas de la ganga, lo que repercute negativamente en la economía del proceso. De estudios anteriores se sabe que con una adecuada selección del nivel de concentración de ácido es posible optimizar el consumo de ácido en el proceso.

De esta forma, el objetivo principal de este trabajo de título es identificar y estudiar los mecanismos involucrados en las cinéticas del consumo de ácido y de disolución del cobre de un mineral al variar la concentración de ácido sulfúrico en la solución lixiviante. Se estudió el comportamiento de un mineral oxidado con una ley de 1,2% de cobre principalmente presente como cuprita (), con un diámetro de partícula entre 0,93 y 1,4 [cm]. Se realizaron pruebas experimentales de lixiviación ácida en columnas diferenciales inundadas con circulación de la solución inducida mediante un agitador. Se analizó el efecto de la concentración de ácido sobre la velocidad de lixiviación utilizando las siguientes concentraciones: 2, 3, 5, 10, 15 y 20 [g/l]. Luego, para la interpretación de los datos experimentales se ajustó el modelo del núcleo sin reaccionar, con el fin de identificar los mecanismos involucrados en los procesos de lixiviación.

Como resultado principal de este estudio se estableció que la velocidad de consumo de ácido y de disolución de cobre aumentó a medida que la concentración de ácido crecía en el rango 2 - 20 [g/l]. Se comprobó que la cinética de estos dos procesos está controlada por la difusión de protones () en el interior de las partículas en el todo el rango de acidez estudiado. El valor del tiempo de reacción completa (), está dado por la expresión: [h] = 52.549 ⁄ ([] [g⁄l]), para el caso de la cinética de consumo de ácido y por la expresión: [h] = 19.503 ⁄ ([] [g⁄l]), para el caso de la cinética de lixiviación de cobre.

En base a estudios anteriores de lixiviación de minerales oxidados de cobre se esperaba que la velocidad de lixiviación de cobre no aumentara con la concentración de ácido a concentraciones sobre los 5 [g/l]. Por lo tanto, el comportamiento observado con este mineral indica que en la lixiviación de la cuprita interviene también el ión férrico como agente lixiviante, ion producido por la lixiviación de hematita () y limonita ()) presentes en la ganga de este mineral. Este mecanismo impide que en este caso se pueda controlar el consumo de ácido durante la lixiviación de este mineral sin afectar la disolución de cobre.

Se logró estudiar detalladamente las cinéticas de consumo de ácido y disolución de cobre, y se determinó el mecanismo que controla estos procesos, encontrándose los parámetros claves que caracterizan al mineral. Un estudio cinético como el que se realizó en este trabajo brinda información relevante sobre el comportamiento de un mineral bajo condiciones controladas, que puede ser aplicada en el diseño de las soluciones en los procesos se producción de cobre mediante la vía hidrometalúrgica, aumentando la lixiviación de cobre y disminuyendo el consumo de ácido sulfúrico, es decir, mejorando la economía de todo el proceso.