"TRATAMIENTO DE MENAS OXIDADAS DE COBRE CON GANGA CALCAREA"

S. Guggiana

La investigación tuvo por objetivo, estudiar un tratamiento meta­lúrgico para extraer cobre a partir de menas oxidadas de cobre, que tengnn una ganga con un allo consumo de ácido, considerando para este efecto la lixiviación ron sales y soluciones amoniaca­les. Se compará esta alternativa con procesos convencionales de lixiviación ácida. En el estudio sé' realizaron pruebas de lixi­viación ácida por percolactón v por agitación y pruebas de lixi­viación amoniacal por percolación v por agitación. Se analizó en cada una de estas metodologias, las diferentes variables que afectan el consumo de ácido y/o recuperación del metal. De los resultados ohtenidos se puede concluir lo siguiente:

En la lixiviación ácida por percolación se puede extraer un 71% del metal con un consumo de 2,92 kg H1 /kg Cu disuelto. En la lixiviación ácida por a~itación se puede obtener so­bre 85% de extracción del met~l. con un consumo de 5 kg1/kg Cu disuelto, si se mantiene una concentración de 4,1 g/1. En la lixivación amoniacal por agitación, se puede llegar hasta valores de 87,7% de exteacción del metal con un con­sumo de 110 kg de NH; v 61 k~ de NH4H co3 por tonelada de mena. En la llegar

lixiviación hasta una

amoniacal por percolación, es 65% de extracción para estas

cantidades de eeactivos.

posible mismas

COPPER EXTRACTION FROM OXYDIZED ORES WITH CALCAREOUS GANGUE

This piece of research was aimed at analysing a metallurgical treatment to extract copper from oxydized copper ores having a high acid-consuming gangue: by using leaching with salts and ammonium solutions. This alternative was compared to conventio­nal acid leaching processes. Acid leaching test by percolation anel by agitation, anel ammonium leaching by percolation and agitation were carried out. ln each of these methodologies, the different variables that affect acid consumption and/or metal recovery were analysed. From the results obtained, we can conclude the following:

71% of metal can be extracted in acid leaching by perco­lation with a consumption of 2.92 kg. of dissolved H+/Kg. 85% of metal can be extracted in acid leaching by agita­tion with a consumption of 5 kg. of dissolved H+/Kg.Cu, if a free acidity concentration below 4.1. g/Lt is kept. ln ammonium leaching by agitation, metal extraction can he 87.7% with a consumption of 110 kg of NH 3 and 61 kg of (NH 4 l 2 Co3 per ton of ore, wi th the sarne amount of reagents, met,al ammonium leaching by percolation.

Orpartamento de Jngenieria Q11imica y MetaJargica I Universidad Católica dei NnrtP I Avda. AngamnR 0610, Casilla 1280, Antofagasta: Chile.

23

I N T R O D U C C I O N

En los últimos aiíos, la industria del cobre ha tenido que

orientar la i nv e stigaci ó n t ec n o ló g i c a ha c ia pr o c e so s hirlromet a ­

lúrgic os por divPr s a s raz o ne s , e nt~. r P lA.s qu e s e puerl e me n c i o nar· :

Nec e s id a d de control a r la cont a mlna c ión a mbienta l .

Al za c o n st a n te e n el v a lor de la e n e r gi a.

cline ral .;' s c:lda v ez má s pobres y a la ve z probiPm:'it·. ic o s

de s d e e .l pun to d e vi s tH d e la p r<> s en c i a de ga n g a al ta m<··nl:e

consumidora de á cido.

Actu a lm e nt e ex i s t e n muchos y ac imi e nt o s de cob r e , ex plotados

e inactivo s , l.os cual e s poseen Pn a l g un a me di.dR.: gra nd es rese r· Yrt s

·l e mi n er:Rles. R lt a ley, prob l e mH s de pror:esamie nt o , dehidn >1l

:dto c o nsum o de ácido s ul fú ric o por

·alc á rf~a .

l fl pres e n c i a d e garl~fi

En c> st e t r abajo . s e inves ti.gó l n fnctibi lirl ad t<>cni ca d e r e ­

cupe caci.cin d e este tipo d e rnen,q, mc' rli Rnt e .la apli cac i ó n de la

li.x i vin.c _i ó n c on a mo n í.aco y b ica r· bona.t.o de amon.io (~ n so l11cj t'.) n, ('~) fi

r· I ohj et.ivo d e demost.rar que el pr·n c eso a J cR l i n o r•' Jn·ese nt ~l una

· l tP.r~ nn t. i vn. té(:ni cA. rn e n te viFtbl e p r1 r r1. el t . rat.amiento df~ 11u~ n ns cor 1

·tnga ca l. c ár.·e,q. Para el l o se es tudia un mineral en i• elr ticl rl >:r ,

~1 ya cAra c.tP:·i zA.c i.ón s e presenta a co nt.inuac i. ó n .

CAHACTER[ZACION DE LA HlJESTRA

Se t rabH ió con un mineral oxidado de a lt.rt le y, cn ni'o r ma d o

pr in c ipam (• n tP po r rttaca mit.<-1 y c riso c ol.a. e.l q11 e ~ st . rí. aco mp ar-lrt d o

en f or·nHt t:~• n trec r-t-:>r· id;") po r P.p idota, yeso y hema ti ta. La a tac:-:t m i.t. fi

apHr·ect) en ~ u mnyor proporc i ó n co mo impr Pgnttción, la que SP

l_im.i t..a n dP 1 ':{:-t d rt '-' laminl.llas soh r ~ l rt ga nt.{ r.t (men o r P s H. O ,S mm).

24

La '2:t1ngr1 cnr·r·c·sponde Fl una roca vnl.cánica de tF· ..... ~tura porf_i-

dica, los t'Pttoc-..i--;tales (de hast'' 1 mm) inclll''<'n plagioclasas al­

teradas y anfiboles, la masa fundamental es afanítica y presenta

algo dP silifir:nción, acornpanada por cantidades importantes de

cLorit.a, epi<l()ta, hem.:-1Lita .\" enlcita.

Análisis Qu[mico:

Cobre Total 5,05%

4,37%

Calcio Total 3,38%

Fir•rrn Total 4,81%

Cons11JTio de rí.c i do 6,42 kg de ácido/kg de cobre disuelto.

Anãlisis Granulométrico:

i :I

~la 1 las

:f-----' ---- -+ fi

+ 8 + 10 + 1l + 20 + 28 + 3êi + l8 + 65 + 100 + ]50 + 200 + 270

270

Total

f' I X)

drl l i x. ác i­

ag.it-=tción

18' :: J J 7' 3 () 18' 2.11

1 ")''li 9,74

"' 1 o 3,70 2,7(1 1,80 1,30 1 ,;w 0,50 0,50 3,72

100,00%

Desarrollo Experimental:

L ( x ) 1 i x. ;i c i­d~ perco1acjôn

Jf;' 2il 1 7 ' 1 () Jl)' 10 1b,70 'l.6~ 5,40 -!,50 J, 70 2,90 l 4 ,,

' " 1 '20 0,60 O,éiO

1 '03

100,00%

f3

1 x) 1 ix. amo­niacal agita­

ción

21,:15 1 7 '80 16,80 14,10 29,95

100,00%

ParA el d<>sarToflo de esta investigación se realizan

distintos tipos de pruebA.s, a fin de comparar resultados para

diferPntes condlcionps de operación:

25

Lixiviaclón ~cida por agitaci6n:

La variable analizada es la conc entración de á c ido libre,

manteniendo c onstante la granulometria, porcentaje de sólidos,

agitac ión y t empe ratura.

En e s tao< p r· u e bas en el ataque ini c ial. se traba_ió c on do s

formas de al i men t ación tanto de sólido c omo de ácido.

1.- Se agre ~ó t od o e ! mineral en la solt1ci ó n á c ida y enseguida

el á c ido sulf~ri c o hasta nelttrali~ar la ganga, manteni e ndo

c onstante el nivel de á c ido libre.

2.- Se a g reg ó min e ral y solu c ión ácida simultáneamente en forma

paus a da, manteniendo el nivel inicial de ácido libre e n la

solu c ión c on el agre gado de ácido.

Lixiviación ácida por percolación:

Las var i able s anali z adas son:

- Concentraci ó n de á c ido en la s olu c ión lixiviante.

- Tama~o g ranulom~tri c o del mineral.

- Pretrat umi e nto de c urado del mineral de co bre.

Adem <-is Ps tas pru e bas se rea.Lizan utili z ando:

- Dise~o factorial.

-La relac ión sólido liquido es 1:1.

- La alimentac ión de la solución es por ~r avedad en pistón

ascendente y la recirculación es realizada por bomheo en pistón

descendent e .

Finalmente, la solución es drenada y el ripio es lavado c on

agua en un"' relación sólido: agua de 1:1.

26

Lixivi:tción amoniacal por agiLac ión:

Las ,.a r ' a h I e:-; anal i zadas son:

- Co n cP nLr~ A.. ( ' l•Hl d•-' amon í..·-=J.co P n la solución d e ataque .

- C o n c e n t r· a" 1 "n d' h i c <H' b o nato de amo n i o e n la s o lu c i ó n ri e

a.taque .

- A ireac .i ó n de la s,,lu c ión

- l. a dilución d<> lrt p1llpa es de 3, í 5: 1 y el r eactor utilizado es

se l.l a rlo.

La a l i me nt. ac i ó n de la so lu c ión se realiza p or me d io de un tubo

latera l.

Lixiviación amoniacal por percolación:

LA. va r· iable ilnfl.l i z11 da e s la concent.rac ión de amoníaco,

cons id e ranrln l o •-; r:, p_ iorPs pan'i met.ros de diso!Jt c.ió n obteni.dos en

la lixi v iació n <~llloniacal por ag itación. La r e l ac ión sólido

1 í.quido es d<> 1: 1 . La so Lu c i ó n 1 ixiv iant.e se c a r>?: a p or gravedad

e n pist.ón .• t S<:t' ndr> , , t.e -'. se recircula por b o mbeo e n pistón

de sce nd en i. P.

solució n r·i<>l .

c.:o l JJc i ó n s e apli c a ttn se l.l o d e parafina ,

fin a li zar la operA.c i ó n y s eparada de la

FI rn i TJ Pl'i1l se dr e na por 24 hor <'>s .

R E S lJ L T A D O S

De ]a lixiviación ~cida por agitación.

Los r·es 11l t.ad os d P estas experiencias para distintas

co n ce ntrA. c iorws d<> ác id o 1 i.bre después de 3, 5 horas de

t. r· a t. a mi e nto, sr> pll<>den o bs e rvar en los gráfic os 1, 2, 3 y 4, los

Cll ldes se co nst r·llo'Pron a partir del muestreo a c ada prueba de

Li x .ivi ci 6n en los t.iempos 30 , 45, 60, 120 y 210 minutos en el que

se co ntroJó PI cohr·e di s u elto y el ácido libre.

27

I,.

La s diferPnc1as P tllr<-> las pr·ort•bns de ln mo da.lidad l, PS

de ci. r, en dond e S"' >t >! rega tod"- l n c ar-~<~ só lida al inicio de l a

lixi v iació n con e.L ae;regn.rlo posterior de ácido y las pruebas d e

la mod a lidnd 2 dond e se alimenla pausadame nte I<~ carga sólida a

la sol.uci.ón ácidA. , pue·den obsPrvn.cs e P tl l•>~ t'rimero :..:; 30 min11to s

de lixi\· i;1ci ó n. Fn la !llo dnlldad 2 P I ('D 1lSI J!II o dP :lc ido mant.if~r,p

el ni\·e.l. con peq11Piias \· ari tlci.o np s po~t e r·inr p~ y e ] porcenta.)e d e

ext.racción d e co bre es superior ai "iO% en cambio, en la modali.dad

l, los valores d e conslllno de ácido son m11y a ltos est.abilizándose

luego, co n porcentaj<>s <l P e xt. r,,cci<Sn nn•v hajo s de.l ord e n de 25% .

En c uan to a l t. i .- mpo cJ, .i x.i.'virtció n. f~ n l_R mo cfr=tlidad s e

al c anza una PStabilizaci ó n de la e xtr·ac c ión a los 2 10 min y en

la modalidad 2 se a] c anza a lo s 120 min.

De la lixiviación ácida por percolación.

Los result.ados de es. tn.s e xperiencias p ar é\ distintas

granulometrías y c ant.idad d e rí · ici o 11t i]izado, co n prPt.r>ttam .iento

y sin pretratnmiPnt•'> dt..)l rn i nP.ral. Sf~ pr·Ps P.nt a n c~n Los ~réificos

5, 6, 7 y 8, los c qa}P ~..:; '-' C const. rtt~' e r·on (·nn l os datos ob t eni dos

a la s 2·1 horas de ] i:-; i v i ac i ón clP cada una rJp las pr11ehas

realizada s .

En ellas puedPn ohservarse 1111"- disminot c i ó n d e i c ons>tmo de

ácido relat" ivo al. cob r· e d js u·~ lto v 11n a>tmPnto e n Ja diso]ución

d P cobre, al dismi.n>tir e! tamano dei minE>ral tn1 tad o se

favorecen las t'PB.c c ionPs en tre el ;:\cido y E:~ l cobrf) co nt.eoido Pn

el minerRl.

El efecto de pretrat .amiento de cur·ado y aglomPrado es

negativo tanto para e l cons11mo dP Acido c o mo para la extracción

de co bre. Al r e ali za r la etélp>l de aglomPrado hay un i ncr P mPnto

de la temperatura dp 70 'C , debido a r·p n cc ion Ps PXot.é nnicas

producidas entee el ag•ra y el H2so4 co n ce nt.r·lld o , qup favorPce las

reacc iones de las Pspe c ies sol>tbles en á c ido, i . nclllyé~nd o aqu e llas

que co mponen la ga nga.

28 ~ i I !

1.;-1 c o n cPn tr·ac i c".) n rle ácido en La so lució n l ixiviAnt e , para

J os n i vP l es estudi a d os e n estas pruebas n o afE>cta en f orma

s if5nifi c ativa ni a l cons umo ele á cido ni a l a extr·acción de cob re .

F s p <ls ible obser· , -:tr qu e ex i ste una tendencia, <jue aumento s e n Ja

r· o nc(~ ntr·rtci. l _ _)n eh.:.. ;l c id o ~ n la s oluci ó n li x i vi an t e, a.ume n t , a la

r · l' e• t o df.~ la ~an g:a .. .

De l a lixiviac ión amoniac al por agitación.

I.1 s r P SII]Lado s d f' e s tas <"X per·ie n c i as pueden observarse e n

l u s .,;ráf i cos 9, 10. 11, 12 y 1 3, l os cua l E>s se c o n st ru yero n con

I " -" dn t.os o bt e ni d o s a Las 7 horas de li x i viació n d e cada un a d e

l a s p ru e ba s r e aliz ad a s.

E n e ll as pued e n obs e rvar se qu e la e x tra c ción de cobre

s .-, ]ubl e e n fun ci ó n dP lR concent.r·ac i ón de ii: H, , au men t a a medid a _, .

qll <' aum P nla es t. P 1d t. i mo , ll e gando h:>sta un va l or má ximo de 87 ,7 %

d e e :; tr -.l c· c ión parn 11 O kg d e NH-./to n me na y pos t e ri ormente

d e c r' P (_ "(~ h a s t n e s t.ah.iljzarst? en 77,-l % p ara valorfl's s uperiore s H

l fi rl b< NH /t un rn e- nr1-

L a PXtrac ci.ó n de c o br e en funcicín d e l a co n c e ntr:>ci ón de

l lit·a r· b o nat o de a mo n ·i o para l.os niveles u t il i~ados, tanib i én

ai lmenLa. ha s t a un va l or de 87 . 7% , d ec reciendo poster i ormente para

v a lo t' es superior-es a 61 kg de NH4Hco1 / t o n de me n a.

l,a te n d enc ia d e L t.~ f e c t o p r od n cido por la razón

l í<<u i d o/ s ól id o s obr·e La extracción de Cu, es a ume nt a r cuando

:>l!mPnta e sta relflción, d e bi d o a i aumento de la s o l11bilidad del

m0 tal Pn l :> sol u c i ó n. L as dife r·enci a s e n extr a c.c: i ô n no s o n mu y

s ·i <(n ifi <:: f< t. i v a s pflr a los n iveles ut.il i z nrlos, po r l o CJIIe e st.a

va r·ia.hl P d e ~Jt:~ ndP.r.:-i rle o t.ros fF~1 ;. tore s .

Fn cuanto al t iernpo dP tratamient.o, se obs e rv a (_}\l f~ d ur a n te

l a s p r·in<er·a s hon-ts dE' t cat.amient.o, La velo ci. rlad d e d isol u ción del

c u !Jr·c· es al t a , pAT'd p o sL e ri o rm e- n tf.~ disminuir· pro gr·e:~ s iv ame nt e .

29

De la li x iviaci ó n amoni aca l por perco lac ión.

E.l resultado de la prueha de l ix i v iaci ón a mo n iaca l p or

percolación fu e de una ex trac ció n rlel 6 5,5% de cobre so J11bl e ,

para una rfl.7.Ón só lido l i q uid o dr> 1:1. un tiem po de lixiviaci<í n

d e 30 h o ras, una con c.e nt r::tc i. ó n de <:=t mon íaco de 11 o h~ de

NG1HCO';,./ton de nl(-"n a y un a c oni f...,nt r·c1ción d(:. bic arbo nat o dt> aiTJ()n io

de 61 kg de 1\ H ~ H C0 1 / t on n1 e n'' pi 1e d e obst>rvarsP en c{rát'i co 1"1.

C O N C L li S r O N E S

De los valores expe rim e ntétle s e n t. r"e ~Sarlo s c> n este tra b étj O se pu e d e

co ncluir lo sigui e nte:

De la lixiviación ácida:

La l ix ivi ació n ácid a por ngit aci ón pe rmi te o btene r ti empos

de tratamientos menores , aün c uanrlo los vai ores en 1 os nivel es

de extrac c i ón son s imil;,.res , ex i s t"e un a di feren c iR n o tab.l n e n l os

co nsumos de ác ido que favor e cen la p erco laci ón .

De la lixiviación amoniacal:

La Jixiviac ión amon .iacal po r" a:.;itación, pe rmi te ob t ener

mayore s ex tracclones, en tiemp o de tratami.entos c ort...os . p ero

desde e 1 p11nto de vista económico la a l te rnativa d e p(>rc o lact ô n

no deb e desconsiderars e , ya q u e involucra me nores cos tos P.n

eq u ipos y menores c osta s en e I tratamiento d e sol ucion es por ser

de ma yor co nc entrac ión.

R E F E R E N C [ A S

BUSTOS, A. E., Lixiviación am o ni ac al y e xtracció n por so lventes

de cobre po r· alto co nsumo de á c id o , "Uni vt', rsid ad

de Chile (197!1).

HALPERN, J., "Kinetic o f the dissolution of Cop per in il<Jueous

u mmonia", Journal of the Electro c h em i cRl Soc i ety,

p ~21-42~. Oct5J.

30

VAN ARSD ,.-\LE , G., oH i d r o metalnr~ i a de lo s meta .I es comun P. s" ~ 1-~1

Edi ción UTEHA, ~l éx i co , p 1l (1965).

S HELLEY , T .R ., "S ul phuric Acid 'lnd Amoniacal Lea.ching of Sar

C'hPghmeh Oxidic C: o pper Ore", Arya. Mehr Uni,·ersit,y

of Technolog>·· T e h e r·a n, fran, fi22- 775 (1 955 ).

F'RENAY J. D IM AC HE F., Lixi viat ion Am moniacal.e et evolutions

mi nerals giques"' p .IJ-.17, Fevrier 19 79.

31

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GRAFICO N°13 . --ErECTO OEL NH 4 HC03 SOBRE LA EXTRACC ION

OE Cu . OJLUCION 3,75. TIEI-!PO TOTAL DE

AGI T AC !Otl : 7 HORAS , 109,2 Kg NH 3 / T M. ----

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