Lixiviación de sulfuros minerales en medio cloruro

Abstract

La presente tesis doctoral tuvo por objetivo estudiar la disolución de la calcopirita y la pirita en medio cloruro mediante la investigación modular de cuatro aspectos importantes para el proceso de lixiviación. Los temas que se abordaron fueron: (1) el estudio cinético de las especies de Cu (I), Cu (II), Fe (II) y Fe (III) en medio cloruro aireado, (2) la simulación de diferentes escenarios de la disolución de pirita con Cu (II) en medio cloruro aireado, (3) la caracterización de los subprocesos anódicos y catódicos involucrados en lixiviación de calcopirita con Cu (II) en medio cloruro y (4) la interacción galvánica entre la pirita y la calcopirita en medio cloruro con Cu (II). Inicialmente, se realizaron experimentos de oxidación de: Cu (I) y/o Fe (II) por O2, Cu (I) por O2 en presencia de Cu (II) y Fe (II) por O2 en presencia de especies de Cu y Fe en 4M NaCl+0.1M HCl a 75°C. En base a estos experimentos, se propuso un mecanismo de reacción para la oxidación de Fe (II) y Cu (I) por O2 en presencia de especies de Cu y Fe, el cual estuvo compuesto por reacciones sucesivas de transferencia de un solo electrón que podrían ocurrir de manera espontánea en medio cloruro. Los modelos cinéticos desarrollados en base al mecanismo propuesto para describir el comportamiento de Fe (II), Fe (III), Cu (I), Cu (II), O2, HO2 - , H2O2, OHy H+ entregaron buenas predicciones en las diferentes condiciones testeadas. Por otro lado, a partir de experimentos de lixiviación de pirita con Cu (II), Fe (III) y O2 en 4M NaCl+0.1M HCl a 75°C se desarrollaron modelos cinéticos para simular diferentes escenarios. En las simulaciones se evaluó diferentes [FeS2] (10, 50, 100 y 250 g/L), [Cu (II)] (0.025, 0.05, 0.10 y 0.25 mol/L) y tamaños de partícula (-250+125μm, -125+75μm, -75+45μm, -45+38μm). Los resultados mostraron que la disolución de la pirita aumentaría con la [Cu (II)] y disminuiría con el tamaño de partícula. Con respecto a la [FeS2], para maximizar la disolución de la pirita sin afectar la regeneración de 0.05M de Cu (II) sería conveniente utilizar hasta 100 g/L de pirita. Los experimentos de polarización electroquímica de calcopirita y/o pirita en 4M NaCl+0.1M HCl a 25°C mostraron que la disolución de estos sulfuros se rige por un mecanismo electroquímico que depende del potencial. Sin embargo, el comportamiento cinético de estos sulfuros fue muy distinto, principalmente con relación al potencial de reposo y al régimen de control del subproceso anódico. En el caso de la calcopirita, el aumento de la razón Cu (II)/Cu (I) y la [Cl- ] tuvieron un efecto positivo sobre su velocidad de disolución, mientras que el aumento de [Cu] total no presentó mejoras. Finalmente, los resultados del potencial mixto y la corriente de corrosión de la interacción galvánica entre la pirita y la calcopirita mostraron que la velocidad de disolución de la calcopirita mejoró con la interacción galvánica, especialmente a una razón Cu (II)/Cu (I): 2/1. Sin embargo, este aumento no llegaría a ser significativo en términos de proceso.