Estudio de un proceso de recuperación de cobalto desde relaves de cobre en Chile

Abstract

El presente trabajo de memoria tuvo como objetivo proponer un diseño preliminar de planta de producción de cobalto a partir de relaves de cobre. Para ello, se llevó a cabo una revisión del estado del arte de los procesos de producción de cobalto en el mundo y de la información disponible sobre los distintos depósitos de relaves de cobre existentes en Chile. A partir de esta información, se analizaron depósitos con contenidos altos de cobalto y estabilidad en la composición, seleccionándose el depósito Hamburgo de Minera Escondida como caso de estudio, por ser el depósito no activo con mayor contenido de cobalto (7.840 t Co aproximadamente). Se fijó como caso base una extracción a 12 años del contenido total del relave, con un procesamiento de aproximadamente 104.700td^-1, en una operación continua 24/7, para producir aproximadamente 2 td^-1 de hidróxido de cobalto (Co(OH)2), como producto de valor. El proceso constaría de 15 operaciones unitarias, divididas en dos grandes partes: concentración e hidrometalurgia. La primera incluye la etapa de flotación en 14 celdas de 200 m^3 cada una, la filtración y espesado del concentrado obtenido, y la tostación de este en un reactor de lecho fluidizado de 5.190 t. La segunda contempla la lixiviación en un reactor continuo de 7,4 m^3, una extracción por solvente de dos etapas en mezcladores-sedimentadores de 7,3 y 17 m^3 respectivamente, la obtención de precipitado de Co(OH)2, y su posterior secado en una cámara spray de 3,7 m^3. Además, se requerirían 2 espesadores con áreas de 1.620 y 160 m^2, y 4 filtros de áreas de entre 96 y 164 m^2. Los equipos dimensionados serían en su mayoría técnicamente factibles de implementar, a excepción del tostador y los reactores de purificación final de producto, los cuales estarían sobredimensionados y requerirían ajustes en sus condiciones de operación para tener dimensiones más adecuadas. La planta generaría 186.000 td^-1 de relaves, magnitud representativa de la mediana minería, además de flujos menores de ripios de lixiviación y precipitados (hidróxidos) de metales. También, se generan cerca de 554.000 m^3 h^-1 de gases de tostación procesables para obtener ácido sulfúrico y una corriente de orgánico cargado en cobre para stripping y electroobtención de cátodos de cobre. A modo de conclusión, es posible recuperar cobalto a partir de relaves de cobre mediante el proceso propuesto, aunque las leyes del depósito escogido son muy bajas para su actual aprovechamiento económico. Sin embargo, el proceso podría ser aplicable a minerales de cobalto con mayor ley, pudiéndose obtener mayores flujos de producto, y con la oportunidad de generar subproductos de valor como ácido sulfúrico o cátodos de cobre.