II CONGRESO DE MINERÍA “ LAS NUEVAS FRONTERAS DE LA MINERÍA”

UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA

BIODEGRADACIÓN EN PLANTAS DE EXTRACCIÓN POR SOLVENTES DE COBRE

Alex Martin Marey Ingeniero Civil Industrial en Minas

Jefe Sucursal Zona Norte, Técnico Andino - Sur HCI Interquímica Ltda - CPchem

RESUMEN

La constante preocupación por la optimización de rendimientos y costos en

las operaciones de Lixiviación, Extracción por Solventes y Electroobtención, son un

desafío constante para el negocio minero. El siguiente trabajo muestra uno de los

factores involucrados, biodegradación, su reconocimiento y formas de minimizar sus

efectos.

INTRODUCCIÓN

Los diluyentes y extractantes usados en de SX son mezclados en razones

apropiadas de acuerdo a los requerimientos operacionales de la planta. La solución

resultante es llamada orgánico de planta. El diluyente es normalmente la fracción

mayoritaria del orgánico y como tal juega un rol esencial en una operación eficiente.

Este trabajo discute algunos de los términos asociados a los diluyentes, sus

características, y consideraciones microbiológicas en las pérdidas de orgánico.

Los diluyentes modernos para SX son una composición constante de

destilados del petróleo que han sido desarrollados específicamente para ser usados en

circuitos de Extracción por Solventes. Ellos contienen un rango de hidrocarbonos

compuestos de alifáticos, aromáticos y compuestos nafténicos.

Los compuestos alifáticos son estructuras moleculares de cadenas abiertas

tales como: alkanos, alkenos y alkinos, incluyendo ambas especies: normal (lineal) e

iso (ramificadas) y sus cíclicos análogos.

Los compuestos aromáticos son aquellos compuestos que contienen una o más

estructuras de anillos no saturadas en alguna parte de la molécula. Aunque estos

términos incluyen aromáticos clásicos como benceno y tolueno, estos compuestos no

están presentes en ninguna concentración apreciable en diluyentes modernos. Los

aromáticos, en diluyentes modernos son los compuestos más pesados, más

exactamente llamados alkylaromáticos o arenas.

La característica distintiva de estos aromáticos es una estructura anillar no

saturada con una o más cadena alifáticas atadas al anillo.

BIODEGRADACIÓN

Si, por ejemplo, suponemos 100 lt de orgánico (diluyente más extractante),

dado:

15% extractante => 15 lt

85% diluyente => 85 lt

Entonces teóricamente la reposición o Make up debiera ser igual, pero existe

un ∆ que implica mayor adición de diluyente, lo cual erróneamente se atribuye en un

100% a pérdidas por evaporación, sin embargo, a través de estudios realizados por el

departamento de microbiología de Chevron-Phillips Chemicals y algunas mineras es

que postulamos lo siguiente.

La pérdida es efecto inmediato de una degradación microbiológica, que en

algunos casos de plantas testeadas va del orden de 40% a 60%. Algunas premisas

importantes se destacan a continuación:

Tipo de microorganismos: Hongos, bacterias. Algunos de estos microorganismos

pertenecientes a la familia de la penicilina, no se descartan microorganismos

provenientes de aguas residuales.

Formación: Estos microorganismos están presentes en todo lugar, entre ellos

depósitos minerales, etapas de lixiviación, también en piscinas; sólo requieren de las

condiciones adecuadas para su activación.

Activación: Influyen una serie de factores catalogados como Modificables (M) e No

modificables (Nm) desde el punto de vista de manejo por parte de la planta. Entre

ellos destacan:

Tº (Nm) considerada propia del circuito.

Nutrientes (Nm) particularmente fosfatos y nitratos, considerados propios del mineral.

Alimento (M) que es el orgánico del cual preferencialmente metabolizan las cadenas

largas alifáticas del diluyente, y extraen agua de la fase acuosa.

Oxígeno (M) el cual es necesario para la vida de estas colonias, pudiendo ser

modificable regulando la velocidad de agitación de los mixers (evitando efecto vortex),

regulando las caídas o efectos cascadas del PLS, manteniendo Settlers totalmente

cerrados, cortinas plásticas en el sector de vertederos y cualquier medida que minimice

este factor.

Efecto: Visualmente corresponde al crud o borra(compuesta de sólidos oxígenos y

colonias de microorganismos) no se descartan orgánicos turbios con tensiones

superficiales deterioradas, en efecto si la tasa de formación de crud no se controla

agresivamente estas colonias, tienden a aumentar su población exponencialmente

generando una biomasa o capa micelial capaz de resistir y adaptarse a las

adversidades del medio, generando mecanismos de auto defensa para cada caso.

Estos microorganismos como mencionamos anteriormente, metabolizan o

“cortan” las cadenas de carbonos, principalmente las cadenas alifáticas del diluyente,

generando con esto subproductos solubles como alcoholes, aldehídos y ácido

carboxílico, los que a su vez al ingresar al circuito provocan un deterioro en los

tiempos de separación de fases, cinética, carga de cobre etc.

Está comprobado que para dichos microorganismos es imposible metabolizar

las estructuras anillares aromáticas, dada la fuerte estructura del anillo bencénico

tanto en la estructura del extractante como en el diluyente aromático, con el mismo

anillo. Lo que implica una ventaja bastante atractiva de los diluyentes con aromáticos

respecto a su símil sin ellos, en solventes sin aromáticos entonces la biodegradación

es mayor.

Esta posición referente a microorganismos no es tan nueva como creemos de

hecho en EEUU, en situaciones de derrames de hidrocarburos la remediación del

impacto se hace esparciendo dichos microorganismos en terreno, más nutrientes, con

el objeto de biodegradar los elementos nocivos del terreno y no causar daños

medioambientales, por otra parte en este mismo país y ahora aplicado en todo el

mundo, se dejó atrás el uso de detergentes con componentes aromáticos y se

reemplazó por componentes alifáticos que son fácilmente degradables por los

microorganismos.

Incluso este “problema microscópico” ha tocado la industria de combustibles en el

campo automotor, tal como lo indica la última edición de la revista” Lubrication &

Fluid Power” cuyo artículo comienza preguntando “ Si Ud. Ha observado que al

cambiar filtro de combustible este se tornó de color negro, o si alguna vez a olido su

tanque de bencina y este huele a huevo podrido, si alguna vez le sucede es que su

tanque tiene microorganismos en su interior. Estos son verdaderamente devastadores

“ los microorganismos utilizan el combustible como alimento convirtiendo los

aditivos en nuevos productos químicos y agua, algunos de estos microorganismos

forman una biomasa y otros generan otros subproductos o metabolitos.

CRUD

Término usado para describir varios tipos de sólidos encontrados en un

circuito de Extracción por solventes, gran parte de esos sólidos provienen de la etapa

de lixiviación. Entre los diversos tipos de sólidos se encuentran: sílicas cristalinas,

sílicas amorfas (arcillas, talco) etc.

Otro componente que se encuentra es la biomasa, que está compuesta de

varios microorganismos que incluyen hongos y bacterias que pueden provenir de la

etapa de Lixiviación y piscinas, pero también crecen en el circuito de Extracción por

Solventes.

Algunas plantas generan más Crud que otras, por lo que no necesariamente

es una relación lineal con la cantidad de sólidos suspendidos. La estabilidad y

cantidad de la capa de crud se incrementa por los subproductos que generan estos

microorganismos, algunos de esos subproductos son ácido carboxílico, alcoholes,

ácidos grasos, lípidos, etc.

FASE EXPERIMENTAL

Crud de

Organica

Interfase

Acuosa

sólidos

Filtro de vidriode

Faena AIP Faena BIP

Faena baja T.F.CIP Faena alta T.F.CIP

Biomasa activa

Microorganismo fértil

Microorganismo “bastón” Microorganismo “filamento”

PRECAUCIONES PARA EVITAR EL FENÓMENO

• Tratamiento agresivo del Crud

• Remoción constante y estricta de las colonias de microorganismos, algunos de ellos son

verdaderas islas flotantes que generan una emulsión de orgánico en acuoso alrededor de

burbujas de aire. Esto ayuda a detener el crecimiento exponencial de la población

• Se sugiere aspirar el Crud de la interfase

• Minimizar los atrapamientos de aire en el circuito, ya que el Oxígeno promueve el

crecimiento microbiológico.

• Recuperar el orgánico desde la piscina de refino tan pronto como sea posible, lo que sin

duda ayuda notoriamente a la reducción de la degradación química y biológica.

• Un tratamiento acertado en cuanto a calidad y dosificación de las arcillas en el manejo

del orgánico optimizan los tiempos de separación de fases y los arrastres

• Control periódico por parte de un microbiólogo.

CONCLUSIONES

Así como hace casi 30 años la lixiviación a través de bacterias no se

concebía, hoy se está frente a una nuevo fenómeno que se está comprendiendo cada

vez más, con lo que se persigue mejorar la performance de las plantas de Extracción

por Solventes de Cobre y por otra parte, la optimización de los costos ocultos en las

pérdidas de los reactivos utilizados.

Si bien es cierto, la identificación de estos microorganismos es una tarea

complicada por efecto de la distorsión a que están sujetos los cultivos, podríamos

decir que los microorganismos típicos provienen de la familia del hongo penicillium.

En pruebas de faena se comprobó que la biodegradación contribuye en un

40% en la degradación del orgánico.

El tratamiento agresivo de las borras, dosificación adecuada de las arcillas de

tratamiento, control de factores de crecimiento de la población microscópica y lo más

importante el cambio de filosofía en los operadores, y personal de la planta para

enfrentar el fenómeno conllevan a la disminución y atenúan la biodegradación.

La Biodegradación afecta principalmente a los diluyentes de tipo alifáticos,

es decir con un bajo o nulo contenido de aromáticos, por el contrario los diluyentes

con un contenido de aromáticos entre un 20 % a un 25 %, presentan mejor resistencia

al fenómeno.

REFERENCIAS

1. Estudio de microorganismos en el Crud, por Dr. Gary Jenneman, departamento de Microbiología, Chevron-Phillips Mining Chemical.

2. Investigation of evaporative losses in Solvent Extraction Circuits, M.D. Bishop and

L.A. Gray; Chevron-Phillips Mining Chemicals and M.G. Green and T.L Young, Tomsha Associates. Copper 99.