Facultad de IngenieraEscuela de Ingeniera Qumica

Lixiviacin y Flotacin

Nombre: Malcom TurpieProfesor: Gianfranco Debernardi ToledoIntroduccinEn el presente informe analizaremos dos procesos claves en la concentracin de minerales. Flotacin y Lixiviacin, teniendo hincapi en el prometedor proceso de biolixiviacin. Veremos en profundidad cada uno, sus procesos, ventajas y desventajas. Para poder ver cul es el ms barato, prctico, de cintica menor y sobre todo, menos contaminante.FLOTACION Se denomina flotacin al mtodo fisicoqumico que consiste en la concentracin de minerales finamente molidos. Este proceso comprende el tratamiento qumico de una pulpa de mineral que crea condiciones de adherencia de las partculas minerales a las burbujas de aire. Estas burbujas emergen con los minerales seleccionados a la superficie de la pulpa y forman una espuma estabilizada, que es recogida mientras los otros minerales permanecen sumergidos en la pulpa. El mtodo de recuperacin de minerales por Flotacin es actualmente el ms eficaz y el ms extensamente usado en todo el mundo. Se distingue entre Flotacin Colectiva (separacin de minerales distintos, como los sulfurados y los nosulfurados) y Flotacin Diferencial (separacin de tipos similares de mineral, como la separacin de sulfuros de Cobre, Plomo y Zinc). En la flotacin por espumas, la separacin mineral tiene lugar utilizando las diferencias en las propiedades de superficie de los minerales. Dichas propiedades son especficas para cada especie mineral y vienen determinadas por su composicin qumica y tipo de enlace qumico. Por ello, la flotacin ofrece una capacidad de separacin muy selectiva. La aplicacin de esta tcnica como mtodo de separacin es la tcnica ms utilizada, esperndose, en el futuro el mantenimiento de esta tendencia. La importancia de la flotacin reside en su relativa eficiencia y selectividad, su aplicabilidad a la mayor parte de las especies minerales y a sus altas capacidades por unidad de flotacin. Este ltimo aspecto es el que permite- con la utilizacin de la flotacin- el tratamiento de menas con leyes muy bajas que, de lo contrario, no hubiesen podido ser explotadas.Inicialmente desarrollada para el beneficio de los sulfuros de cobre, plomo y cinc, su utilizacin se ha expandido a otras especies minerales, como la hematita y la casiterita en el campo de los xidos, e inclusive especies como carbonatos tipo malaquita y cerusita como ejemplo de fases oxidadas, e incluso, para menas no metlicas como la fluorita, los fosfatos o el carbn. La importancia econmica de la flotacin puede evaluarse al tener en cuenta que se utiliza en un 80% de los minerales que se tratan mediante operaciones de concentracin.El procedimiento se basa en el hecho de que ciertos minerales (los trreos) son hidrfilos, es decir, se adhieren al agua, mientras que otros (los metlicos) son hidrfobos, o sea, no tienen afinidad por el agua (no son impregnables o mojables por sta o lo son en menor medida). Por el contrario, el comportamiento de estos minerales frente al aceite es totalmente opuesto, es decir, los trreos actan de forma hidrfoba y los metlicos hidrfilamente. De esta forma, si en un liquido con ambos tipos de partculas (estril y mena) introducimos un liquido oleaginoso y creamos burbujas, las partculas metlicas se adherirn, por afinidad, a las burbujas aceitosas y sobrenadarn con stas (ya que el bloque formado tendr menos densidad que el agua, debido a la presencia del aire contenido en la burbuja, que ocupa mucho volumen en relacin con la masa). Con ello, habremos conseguido la deseada operacin de separacin de las partculas estriles de las de inters econmico. Los mecanismos de separacin que operan en la flotacin estn fuertemente condicionados por el tamao de las partculas. Este debe ser suficientemente pequeo como para que las fuerzas de superficie que sostienen a la partcula adherida a la burbuja no sean superadas por la fuerza de gravedad. Si esto ocurriese el material se separara de la burbuja y no tendra lugar el proceso de separacin. El lmite superior de tamao de partcula que permite llevar a cabo la flotacin oscila alrededor de las 500 micras (0.5 mm). El mtodo descrito se compone de los siguientes procesos: coleccin activacin y depresin, espumacin y otras modificaciones, adems hay que considerar el ph, las celdas de flotacin y las nuevas tecnologas de columnas de flotacin y celdas Jameson.Los reactivos de flotacin estn en funcin del tipo de mena que se procesa, y toman la denominacin del proceso en que intervienen la clasificacin habitual (sin carcter cientfico, pero de utilidad prctica) distingue entre promotores o colectores (procesos de coleccin), espumantes (proceso de espumacin) y modificadores (procesos de activacin, depresin, floculacin, dispersin, sulfatacin. Estabilizacin, (regulacin del pH etc.).

COLECCIN: Un colector es una sustancia normalmente orgnica que forma una superficie de tipo hidrocarbono sobre una partcula mineral contenida en una pulpa acuosa. El carcter hidrocarbonado viene condicionado por ser stos los nicos que flotan. Se denomina adsorcin a la acumulacin de una sustancia disuelta en un slido. Suele ser frecuente aadir ms de un colector al sistema de flotacin, de tal forma que, en la cabeza del proceso, se introduce un colector selectivo cuyo objetivo es flotar los minerales fuertemente hidrfobos, mientras que, posteriormente, se aade otro colector, ms potente pero menos selectivo, con el fin de recuperar los minerales de flotacin ms lenta. Existen multitud de productos que se utilizan como colectores, pudiendo citarse los xantatos, oleatos, etc., si bien son los xantatos los de mayor uso.Su naturaleza qumica es la de cidos dbiles, bases o sales qumicas heteropolares (con una parte inica que se adsorbe sobre la superficie del mineral por accin qumica o por atraccin fsica electrosttica). Se suelen clasificar en 2 grandes grupos:

COLECTORES ANINICOS: A su vez de dos tipos: El colector THIOL y los colectores oxhidrlicos.

COLECTORES TIPO THIOL: En estos colectores el grupo polar contiene azufre bivalente, el que normalmente se utiliza para flotar sulfuros. Dentro de este tipo de colectores los ms importantes son: los XANTATOS y DITIOFOSFATOS. Le sigue en importancia la TIOCARBANILIDA y MERCAPTOBENZOTIAZOL, usados en algunos casos como colectores de refuerzo, y luego estn los de menor uso actual que son los XANTOGENADOS (minerac). COLECTORES TIPO OXHIDRLICOS: Son usados generalmente en la flotacin de menas no sulfuros. Dentro de este tipo se tienen los CARBOXILATOS, SULFATOS ORGNICOS Y SULFONATOS.

COLECTORES CATINICOS: Estos colectores producen hidrofobocidad debido a la cadena hidrocarbonada al que se le asocia un grupo polar de carga positiva. Entre estas se encuentran generalmente las AMINAS PRIMARIAS Y CUAT ERNARIAS, las que se obtienen por lo general de grasas naturales. Con la finalidad de mejorar la solubilidad de los colectores aminas, estos se encuentran en forma de CLORUROS O ACETATOS. Tambin existen colectores no-inicos que permiten incrementar la hidrofobocidad lograda con los otros colectores previamente utilizados, debido a que fcilmente se adsorben sobre dichos colectores. Entre los ms conocidos y bajo costo se encuentran el PETRLEO Y KEROSENE. LOS XANTATOS: La palabra Xantato proviene del vocablo griego XANTOS quesignifica amarillo. Son colectores muy poderosos fabricados a partir de 3 elementos: bisulfuro de carbono, un lcali (potasa o soda custica) y un alcohol (metanol, etanol, etc.). Los ms usados son el Xantato lsopropilico de Sodio (se emplea en la flotacin de cobre, plomo y zinc, en minerales sulfurosos como la calcopirita, calcocita, enargita, galena, esfalerita, marmatita, pirita y pirrotita), el Xantato de Potasio (amlico o pentasol, muy potente, se usa para la flotacin de sulfuros alterados u oxidados de cobre, minerales de plomo con Na2S, para tratar la arsenopirita, sulfuros de cobalto, nquel y hierro), el Xantato de Sodio (etlico), el Xantato de Potasio normal (butlico), el Xantato de potasio secundario, (etlico). Todos los xantatos son de color amarillo o anaranjado claro, en forma de polvo o en pequeos cristales altamente solubles en agua, no suelen ser explosivos, pero arden con la misma intensidad que el azufre. Se descomponen fcilmente con el tiempo, en especial cuando estn disueltos en agua. No son selectivos de un modo especial, ya que promueven la flotacin de todos los sulfuros indiferentemente, no obstante, en proporciones reducidas, hacen flotar primero los sulfuros ms susceptibles, pero si se usa en exceso, flotarn tambin los elementos indeseables, por ello, en la flotacin diferencial o selectiva, los xantatos se usan selectivamente pudiendo trabajan en circuitos alcalinos o cidos, siendo mejor su rendimiento a pH mayor de 7.

THIOCARBANILIDA o DIFENILTHIO UREA: Tiene muy poca accin sobre la pirita, razn por la cual se emplea para flotar galena con una mezcla de pirita (s se usara xantato, sin un depresor de la pirita, flotaran conjuntamente la galena y la pirita).

EL AEROFLOAT LIQUIDO: El cido fosfocreslico o dicrosildithio fosfrico es un compuesto fabricado por la American Cyanamid Co. (Cytec) y que se comercializa bajo la denominacin Aerofloat. Los aerofloats no exigen una dosificacin tan exacta como los xantatos, de manera que un ligero exceso es perjudicial para la flotacin. Adems tienen poca selectividad sobre la pirita y se emplean para seleccionar otros sulfuros metlicos sin levantar la pirita.Se les suele utilizar con preferencia a la THIOCARBANILIDA, excepto cuando el sulfuro a flotar es la galena. Los aerofloats pueden trabajar en un circuito alcalino, pero son ms efectivos en un circuito neutro. En caso de circuitos cidos, son preferibles a los xantatos, pues stos podran descomponerse en dicho medio. El aerofloat lquido es muy corrosivo para los metales, adems produce cierta cantidad de espuma en la pulpa lo que puede ser perjudicial cuando hay que usarlo en una pulpa que ya tiene espumante, provocando un exceso daino.

EL AEROFLOAT SOLlDO: Para evitar los inconvenientes del aerofloat lquido, se fabrica tambin el aerofloat de Sodio, que es slido y soluble en el agua Su accin no es tan poderosa como, promotor, pero suele emplearse junto a los xantatos de etilo para la flotacin de minerales que contienen piritas, cuando por alguna de las razones expuestas, el aerofloat liquido no es conveniente. Se suelen comercializar variantes con selectividad especial para cada tipo de mineral.

ACTIVACIN Y DEPRESIN: Por regla general, una alimentacin por flotacin contiene una mezcla de muchos minerales, divisibles, al menos en parte, en grupos que estn relacionados qumicamente pero que son casi independientes entre s desde el punto de vista tecnolgico y comercial (e, incluso, en ocasiones, penalizables). La solucin del problema puede enfocarse de dos maneras: evitar que una de las dos especies relacionadas responda a la accin del colector ( o provocar la susceptibilidad de una especie en un medio en el que, generalmente, no respondera a la accin del colector (activacin). Los productos utilizados tambin son muy variados , dependiendo esta variabilidad, lgicamente, del tipo de mineral que se quiera activar o deprimir. Ejemplos de activantes y depresores son: cales, sosa, cianuros, sulfatos varios, silicatos, etc.

DEPRESORES: REFERENCIA AL CIANURO DE SODIO, SULFATO DE ZINC, CAL YBICROMATOS: En definitiva, los depresores son reactivos que impiden la flotacin o deprimen algunos de los sulfuros presentes en un mineral, mientras se hace flotar otro u otros de ellos (por eso se les llama tambin inhibidores), los ms usados son inorgnicos (cianuro de sodio, sulfato de zinc, cal y bicromatos) pero tambin hay depresores orgnicos como la cola de carpintero, la gelatina, el almidn y la casena. EL CIANURO DE SODIO: Absorbe los iones de cobre e impide la formacin de xantato de cobre, que es el que provoca la flotacin de este metal. Con la pirita, forma ferrocianuros, por lo que la deprime de manera casi permanente, necesitndose un reactivo enrgico (cido sulfrico) para que recobre su flotabilidad. A la blenda la deprime solo temporalmente, bastando la presencia de sulfato de cobre para que sta vuelva a flotar. Por estas propiedades, el cianuro de sodio se emplea en la flotacin de la galena, para deprimir la pirita y la blenda, sin afectar a la flotabilidad de la aquella. La adicin de sulfato de zinc al cianuro de sodio intensifica en general la accin depresora de ste sobre la blenda y la pirita. SULFATO DE ZINC: Esta sal sola o en unin del cianuro acta como depresora de la blenda, y, en menor medida de la pirita. CAL: Se emplea en lugar del cianuro para impedir la flotacin de la pirita en concentrados de otros minerales, como la calcopirita o la blenda. Es preferible al cianuro cuando se trata de deprimir solo la pirita y no la blenda. La accin de la cal es progresiva, al principio deprime solo a la pirita, pero si se incremente la dosis, comienza a deprimir a la blenda y as sucesivamente a los dems sulfuros. BICROMATOS: Deprimen la pirita en presencia del cido sulfrico en la flotacin de la blenda. Tambin deprimen a la galena, lo que permite separarla de la blenda y de la calcopirita.

ACTIVADORES: REFERENCIA AL SULFURO DE SODIO Y AL SULFATO DE COBRE: Un activador es un reactivo que es capaz de restablecer la flotabilidad de un sulfuro que ha sido deprimido. Los dos principales son el sulfuro de sodio y el sulfato de cobre: EL SULFURO DE SODIO: Se utiliza como activador para la flotacin de la cerusita (PbCO3), a la que recubre de una pelcula de sulfuro de plomo. Tiene el inconveniente que adems acta como depresor sobre todos los otros minerales. EL SULFATO DE COBRE: Es universalmente empleado en la se etapa de las flotaciones diferenciales de sulfuros de plomo y zinc. En la primera se flota la galena, deprimiendo la blenda con el cianuro, con el sulfato de zinc o con ambos. La blenda, una vez en las colas, es reactivada por el sulfato de cobre, volviendo a ser capaz de flotar. La presencia de cal o de carbonato de sodio no impide la operacin, por lo que frecuentemente se usan a la vez, para deprimir la pirita que pueda acompaar a la blenda. Por el contrario, el empleo del sulfato de cobre con los xantatos puede ser peligroso porque se forma un xantato insoluble de cobre, que no tiene accin activadora. Para evitar ese efecto, los xantatos deben agregarse en el ltimo momento. Un ejemplo clsico de activacin sera el uso del sulfato de cobre para activar la esfalerita. Este mineral no flota adecuadamente con los colectores usuales (p.e. xantatos), pues el producto formado, xantato de cinc, es poco soluble en agua, por lo que no se forma una buena pelcula hidrfoba alrededor de la partcula. La flotabilidad podra incrementarse con el uso de grandes cantidades de xantatos de cadena larga, pero una mejor solucin reside en el uso del sulfato de cobre, rpidamente soluble en agua. Esta disolucin genera iones de cobre llevndose a cabo la actividad por la formacin de molculas de sulfuros de cobre en la superficie del mineral, las cuales reaccionan con los xantatos para formar xantatos de cobre insolubles, que confieren a la esfalerita el carcter hidrfobo. Por extensin, los sulfatos de cobre tambin mejoran la flotabilidad de otras fases minerales como la galena, pirita y calcita.

ESPUMACIN: Los espumantes son lquidos orgnicos poco solubles en agua, y tienen por funcin asegurar la separacin de las partculas hidrfobas e hidrfilas, Las burbujas creadas, generalmente por inyeccin de aire u otro gas o por agitacin, tienen una duracin muy corta (la duracin de la vida de las burbujas en el agua limpia es del orden de una centsima de segundo), y tendencia a unirse entre si, por lo que, para asegurar la estabilidad de la espuma y evitar que las partculas captadas caigan nuevamente en la pulpa, perdindose la recuperacin, se introducen unos compuestos espumantes, entre los cuales los ms utilizados son el aceite de pino y el cresol (cido creslico). Es importante que el espumante no se adsorba sobre la superficie del mineral, ya que si acta como colector, la selectividad del colector propiamente dicho se ve disminuida.

En los ltimos aos se tiende a la bsqueda de espumantes sintticos (entre otros el metilisobutil carbinol MIBC y el polipropileno glicol ter), pues sus composiciones qumicas suelen ser ms estables y aseguran un mejor control del proceso de flotacin. Idealmente los espumantes actan directamente en la fase liquida y no interaccionan con la superficie de las partculas. Sin embargo en la prctica existe una interaccin entre los espumantes y los otros reactivos aadidos al proceso de flotacin por lo que la seleccin del espumante adecuado para cada mineralizacin suele hacerse despus de numerosas pruebas de laboratorio. En definitiva los espumantes reducen la tensin superficial del agua e incrementan el grosor de la pelcula que rodea a las burbujas, si bien existe un lmite por encima del cual las burbujas no podran reducir las partculas del mineral adheridas a su superficie (por ello no se usan solos el jabn u otras substancias que producen efectos espumantes muy intensos, ya que reducen demasiado la tensin superficial del agua de forma insuficiente para la flotacin).El aceite de pino (Ap), se obtiene de la destilacin al vapor de la madera de ciertas especies de pinos y es un espumante poderoso, que tiene la ventaja de emulsificarse y disolverse sin necesidad de agitacin muy intensa. Sin embargo tiene el inconveniente que carece de selectividad, es decir, tiende a levantar todas las partculas metlicas.El crisol o cido creslico (CH3.C6H4.OH) es un producto de la destilacin del alquitrn dehulla y, a diferencia del aceite de pino, posee una cierta selectividad respecto de las especies ms flotables de la pulpa.

OTROS MODIFICADORES: DISPERSANTES, FLOCULADORES, SULFURANTES,ESTABILIZADORES, Y, ANTIDOTOS: En este grupo hay una gran variedad de reactivos, en su mayora inorgnicos, que se emplean en la flotacin con fines muy diversos, pero cuya funcin comn es la de modificar en la forma que se desea y con un fin determinado, alguna o algunas de las condiciones en que se realiza el proceso de flotacin. Se distingue entre:

REGULADORES DEL pH: Se agregan con el fin de hacer la pulpa alcalina o cida, segn convenga al tratamiento.

FLOCULADORES O AGLUTINANTES: Que tienen por objeto promover la formacin de cogulos o grumos dentro de la masa de la pulpa, con determinados fines. DISPERSANTES O DEFLOCULADORES: Se usan para provocar el efecto contrario a los floculadores. Los reactivos dispersantes logran que las superficies minerales se vean libres de partculas finas o lamas que pudieran estar recubrindolas entorpeciendo la flotacin de algunas especies minerales deseadas.

SULFURANTES: Se usan en la flotacin de metales oxidados, con el objeto de provocar la formacin de una pelcula sulfurada en su superficie que permita su flotacin.

ESTABILIZADORES O CONSERVADORES: Se utilizan para proteger o impedir que algunos de los reactivos usados para la flotacin se descompongan.

Dado que la mayora de las substancias modificadoras, pueden desempear dos o ms funciones, vamos a pasar revista a los principales reactivos que se usan como modificadores, indicando para cada uno las funciones que puede desempear:

LA CAL: Tiene un efecto depresor sobre las partculas de ganga (parte no valiosa del mineral reduciendo la posibilidad de que floten, pero antes de producir ese efecto, la cal neutraliza la acidez de la pulpa y precipita las sales disueltas en el agua. La cal impide que los minerales piritosos (especialmente pirrotita y marcasita) eleven la acidez durante la molienda. Despus de neutralizar la pulpa y precipitar los compuesto daino soluble, el resto de la cal comienza a actuar como depresor de las gangas, y posteriormente de la pirita de hierro, si sigue aumentndose la dosis, impide que flote el plomo y puede tambin impedir que flote el oro. Adems la cal acta como aglomerante o floculador de las lamas muy finas y, dado que es muy barata, hay tendencia a exagerar su uso.

EL CARBONATO DE SODIO (SODA ASH): Tiene las mismas facultades que la cal, pero no todos sus inconvenientes, salvo su precio. Es un alcalinizador enrgico, precipita las sales solubles mejor que la cal y tiene un efecto depresor sobre la ganga pero no sobre el oro y los sulfuros metlicos (excepto la blenda). Tampoco es floculante, teniendo ms bien la tendencia contraria, es decir, la de dispersar las lamas finas.

EL SILICATO DE SODIO: Se emplea como dispersor de la ganga que se encuentre finamente pulverizada, en los casos en que tenga tendencia a flotar y a ensuciar el concentrado. Su uso es comn en las flotaciones de colas o relaves antiguos, que contienen una elevada proporcin de arcilla muy fina. Tambin se usa en las flotaciones de oro y de molibdenita cuando la ganga cuarzosa est muy pulverizada y con tendencia a levantarse con la espuma.

EL ALMIDN: Es un dispersor ms enrgico que el silicato de sodio y no tiene la tendencia a deprimir el oro. Sin embargo, al ser demasiado caro el almidn soluble, hay tendencia a utilizar & ordinario, diluyndolo con sosa custica. Un exceso de almidn puede provocar que acte como depresor de los sulfuros o de metales nativos muy finos.

LA CERA: Se usa para impedir que floten las lamas o partculas coloidales de sales de hierro y de magnesio.

EL CEMENTO: Se emplea a veces en sustitucin de la cal o del carbonato de soda. Es un fuerte dispersor, que tambin deprime la pirita y la pirrotita.

EL SULFURO DE SODIO: Se emplea mucho por sus propiedades sulfurantes. Es un depresor enrgico de la mayor parte de los metales (si bien ms de la blenda que de la galena), por lo que a veces se utiliza para separar los sulfuros de plomo y los de zinc. Es un promotor de la bauxita. Dado que ataca los aparatos de flotacin, exige revestimientos especiales.

EL SULFURO DE BARIO: Se emplea con los mismos finos que el sulfuro de sodio, con la ventaja de que es ms estable.

EL SULFITO DE SODIO: Posee propiedades deprimentes del zinc y de la pirita y molesta las flotaciones de casi todos los minerales.

EL SULFITO DE CAL: Deprime la blenda, pero no a la pirita, lo que es de aplicacin a las piritas aurferas.

EL CIDO SULFRICO: Se emplea para la regulacin del PH, para acidificar la pulpa. Adems es un fuerte promotor de las piritas de hierro y de algunos sulfuros de cobre. Sirve tambin para disolver las pelculas de hidrxidos o sales bsicas formadas en las superficies de los minerales sulfurados, por la accin del aire o del agua. Se emplean tambin para reactivar la pirita despus de que haya sido deprimida por medio de cal o de cianuro. La tendencia es a usar cada vez menos este reactivo.

pH DE FLOTACIN: De las diferentes variables que operan de forma significativa en la flotacin, es probablemente el pH la que mayor incidencia tiene en el adecuado comportamiento de los diferentes reactivos. La flotacin se realiza a un pH muy variado que depende de la naturaleza de las especies a flotar, prefirindose los procesos en medio alcalino por la estabilidad de los colectores en dicho medio.La alcalinidad se controla con el uso de componentes tales como la cal, el carbonato sdico y, en menor medida, el hidrxido sdico.En ocasiones si es necesario disminuir el pH, se puede utilizar el cido sulfrico.

CELDAS DE FLOTACIN: El proceso de flotacin se lleva a cabo en las denominadas celdas de flotacin, que son equipos que consisten, esencialmente, en una cuba en la que entra la pulpa y agitador o turbina en su parte inferior que origina o facilita la creacin de las burbujas. Estas, normalmente, se forman de dos maneras: bien mediante el propio giro del rodete del agitador, que crea un torbellino que introduce el aire a la parte inferior de la cuba, bien insuflando, adems, aire comprimido en sta. Las celdas, por lo comn, se montan en bancos de varias unidades y, los bancos, en varias etapas en las que se realizan diferentes separaciones. Normalmente, un desbaste. Los aparatos que llevan a cabo el proceso de flotacin pueden ser de dos tipos, en funcin del mtodo de agitacin de la pulpa: neumticos y mecnicos. Los primeros han ido dejando paso a los segundos dado el excesivo coste econmico en aire comprimido y la excesiva turbulencia de las mquinas neumticas. Existen variaciones entre los diversos aparatos no habindose demostrado que alguno de ellos produzca un mejor rendimiento que el resto, por lo que la eleccin suele hacerse despus sucesivas pruebas en plantas piloto y con la mineralizacin objeto del tratamiento.

Lixiviacin

En procesos de lixiviacin de minerales de cobre en pilas las soluciones de lixiviacin son continuamente recirculadas entre la etapa de extraccin por solvente y la etapa de ataque del mineral, por lo cual se produce una progresiva acumulacin de iones disueltos, siendo en general su concentracin en la operacin a estado estacionario bastante alta. Una muy alta concentracin de iones en la solucin cargada (Pregnant Leach Solution o PLS) y refino puede ser problemtica para la operacin en circuito cerrado: en biolixiviacin, al irrigar la pila con soluciones de concentracin de sulfato superiores a 100 g/l (por ejemplo), se producen niveles crticos de inhibicin en la actividad cataltica oxidativa de los microorganismos (Espejo, 1997); en lixiviacin qumica, altos niveles de iones producen dificultades en la etapa de extraccin por solventes al disminuir la cintica de extraccin y la velocidad de separacin de fases. La existencia de alta concentracin de iones y compuestos en la solucin de lixiviacin aumenta notoriamente la viscosidad de las soluciones y contribuye a la precipitacin de compuestos al interior de los poros y partculas de mineral, disminuyendo la difusin de oxgeno, reactivos y productos de las reacciones, y la cintica del proceso (Brinhall and Wadsworth, 1973; Montealegre et. al., 1995; Murr, 1980). Todo lo anterior hace pensar en la necesidad de un adecuado control de dichas especies,mediante criterios bsicos de diseo, que se adecuen a lascaractersticas del mineral.La concentracin de especies disueltas en una solucin de lixiviacin depende de la composicin del mineral, en particular su ganga, del pH de la solucin lixiviante, de su temperatura y del rgimen delixiviacin utilizado (Baum, 1996). Los factores enumerados deben necesariamente condicionar la solucin lixiviante, al establecerse una relacin, ya sea de equilibrio o de balance dinmico, entre la alimentacin del mineral y la solucin.El objetivo de este estudio es desarrollar una metodologa sistemtica de apoyo en el diseo de circuitos de lixiviacin bacteriana de sulfuros y minerales mixtos de cobre en pilas. Estas metodologas permitirn definir la viabilidad de un proceso de lixiviacin bacteriana, asegurando las condiciones para una actividad bacteriana suficiente. Es decir, evitando que la composicin de la solucin de lixiviacin que es recirculada en el sistema pueda producir efectos de inhibicin por sulfato, como expresin conjunta de diversos tipos de inhibicin que afectan en la cepa bacteriana ( Salhe, 1999).Definicin de biolixiviacin La biolixiviacin es un proceso en el cual se emplean microorganismos para disolver los minerales, liberando un metal de valor presente en un mineral o en un concentrado, que con mtodos convencionales sera muy difcil de extraer. La biolixiviacin es el proceso convencional de lixiviacin, catalizado biolgicamente pero aplicado a los minerales sulfurados, ante la necesidad de aumentar la cintica de su disolucin. De esta manera la biolixiviacin es un proceso qumico, mediado por el agua y oxgeno atmosfrico y un proceso biolgico, mediado por microorganismos.Los metales base son los metales relativamente fciles de oxidar o corroer y en el rea industrial se refiere a los metales no-ferrosos, que incluye prcticamente a todos los metales a excepcin del mismo hierro y su aleacin, el acero. A escala comercial la biolixiviacin es aplicada para la recuperacin de cobre y uranio por lixiviacin y de oro mediante un pretratamiento de minerales refractarios, que recibe el nombre de biooxidacin. La tecnologa de biolixiviacin tambin ha sido probada en laboratorios para sulfuros de cobalto, galio, molibdeno, nquel, zinc y plomo.Factores que afectan el desarrollo bacteriano. El papel que juegan los factores ambientales, biolgicos y fisicoqumicos, sobre el crecimiento y desarrollo de las bacterias es fundamental en el rendimiento de la extraccin de metales por biolixiviacin. El control de estos factores es muy importante para asegurar las condiciones ptimas de pH, humedad, temperatura, nutrientes, fuentes de energa que deben existir junto con la ausencia de inhibidores, que permitan obtener el mximo rendimiento de cobre. Los factores que influyen en la respuesta de los microorganismos encargados de la biolixiviacin segn Pradhan et al. (2008) y el ITGE (1991) son: pH: Son bacterias acidfilas, es decir crecen en medios cidos, siendo incapaces de desarrollarse a un pH mayor de 3.0. El pH define que especies de bacterias se desarrollarn en el medio Oxgeno y dixido de carbono: Como la mayora de las bacterias lixiviantes en la naturaleza son aerbicas, necesitan un ambiente con oxgeno para sobrevivir. El aire aporta el oxigeno (O2) y dixido de carbono (CO2) necesarios para la lixiviacin, por lo que es importante asegurar la aireacin independiente de la tecnologa utilizada. El oxigeno es utilizado como oxidante por los microorganismos en ambientes de lixiviacin. El dixido de carbono es utilizado como fuente de carbono para la fabricacin de su arquitectura celular o generacin de biomasa. Nutrientes: como todos los seres vivos estos microorganismos requieren de fuentes nutricionales para su ptimo desarrollo, que pueden obtener del mismo mineral, como amonio, fosfato, azufre, iones metlicos (como Mg+), etc. El magnesio, es necesario para la fijacin de CO2 y el fsforo es requerido para el metabolismo energtico. Fuente de Energa: los microorganismos utilizan como fuente primaria de energa el ion ferroso y el azufre inorgnico. En la lixiviacin de mineral el in ferroso (Fe+2) es producido biolgicamente, por ello no es necesario aadirlo. Luz: la luz visible y la no filtrada tienen un efecto inhibitorio sobre algunas especies de bacterias, pero el hierro ofrece alguna proteccin a los rayos visibles. Temperatura: Los microorganismos se clasifican segn el rango de temperatura en el cual pueden sobrevivir. As las mesfilas sobreviven en un rango ptimo de 30-40C, las moderadamente termfilas a una temperatura cercana a los 50C, y las extremadamente termfilas sobre los 65C. Si la temperatura del medio en que se encuentren los microorganismos es menor a 5C, se vuelven inactivos volviendo a cumplir su funcin si aumenta la temperatura, pero si la temperatura del medio sobrepasa el ptimo, los microorganismos se mueren. Es importante considerar que la reaccin de oxidacin de los minerales sulfurados es exotrmica, es decir libera calor al medio lo que produce el aumento de la temperatura. La posibilidad de controlar la temperatura depender del diseo de la tecnologa de biolixiviacin ocupada, por ejemplo sera ms difcil el control en una pila que un tanque agitado. Presencia de Inhibidores: durante el proceso de biolixiviacin, se van acumulando metales pesados como zinc, arsnico y hierro en la solucin de lixiviacin, y en ciertas concentraciones resultan txicos para los microorganismos. Estas concentraciones txicas se pueden disminuir al diluir la solucin lixiviante. Potencial redox (Eh): La oxidacin de las especies reducidas depende del movimiento o transferencia de electrones, por lo tanto influye en el metabolismo de la bacteria. De esta manera, la medida del potencial es un indicador de la actividad microbiana, mientras mayor sea el potencial medido, mayor ser la actividad microbiana. El potencial ptimo es de 600 a 800 mV (miliVolt). Tamao de partcula: a menor tamao de la partcula de mineral, mayor es el rea de contacto que tiene el microorganismo, haciendo ms efectiva la lixiviacin.Ventajas y desventajas de su aplicacin El uso de estas especies de bacterias a nivel industrial est asociado directamente a su capacidad de crecimiento en medio cido (carcter acidfilo), a los escasos requerimientos de nutrientes e infraestructura necesarios, debido a que no requieren fuentes orgnicas de energa ni mantenimiento de temperaturas elevadas. Otras ventajas de la tecnologa microbiana sobre los mtodos convencionales son: Requiere poca inversin de capital, ya que las bacterias pueden ser aisladas a partir de aguas cidas de minas. Presenta bajos costos en las operaciones bio-hidrometalrgicas, en comparacin con los procesos convencionales. No se emiten gases ni polvo, lo que produce un impacto ambiental varias veces inferior a la tecnologa clsica de pirometalurgia, que genera emisiones con altos contenidos de dixido de azufre (SO2) y arsnico (As), por el tratamiento de sulfuros en fundiciones. Permite ahorrar en tecnologa de abatimiento, como sistemas o chimeneas de alto costo, al bajar los ndices de azufre y arsnico asociados a hornos de fundicin. Permite el tratamiento de los recursos y reservas crecientes de minerales con baja ley de cobre que no pueden ser econmicamente procesados por los mtodos tradicionales. - Se pueden tratar concentrados que contengan altos niveles de metales con efectos negativos para la fundicin de cobre como de zinc. La accin de las bacterias permite lixiviar los minerales sulfurados a temperatura y presin ambiente en la presencia de oxigeno, obtenido del aire. Durante el proceso se genera parte del acido y el calor requeridos en la lixiviacin. El acido se genera como producto de las reacciones de oxidacin y el calor se libera por la oxidacin de la pirita, a veces presente en la matriz de mineral, lo que aumenta cerca de 7C la temperatura en el medio. Los microorganismos crecen y se reproducen sin la necesidad de adicionar una fuente de carbono, pues la obtienen del dixido de carbono del aire. Entre las desventajas propias de la tecnologa aplicada son los impactos ambientales que esto genera, reflejado en la alta produccin de cido por parte de las bacterias (en particular contaminando fuentes de aguas subterrneas). Este hecho, junto con la bsqueda por hacer ms eficientes los procesos de biolixiviacin, ha impulsado la bsqueda de soluciones a nivel gentico de la bacteria. - A bajas temperaturas la accin de las bacterias disminuye y con ello la recuperacin de cobre. Sera necesario invertir en un sistema que pueda aumentar la temperatura en la matriz de mineral, para garantizar recuperaciones mayores de cobre. - Los tiempos para una recuperacin significativa de cobre, son ms largos para metodologas menos controladas, como la biolixiviacin en botaderos. - Es importante controlar variables como la temperatura, aireacin, pH, tamao de partculas, para asegurar las condiciones ptimas de funcionamiento de las bacterias, pero esto resulta difcil en metodologas de mayor envergadura como los botaderos y las pilas.DiscusinEn el presente informe analizamos brevemente los procesos de flotacin y lixiviacin de minerales, enfatizando la biolixiviacin como una tecnologa que esta abarcando cada vez ms terreno. La pregunta es el porqu analizar y comparar estos dos procesos para la concentracin de un mineral de inters. Los dos tienen un nivel final en el proceso que alcanza concentraciones similares, pero cada una de diferente forma y para diferente tipos de minerales en su especialidad. La flotacin para sulfurados y lixiviacin para xidos. Pero mientras sigan avanzando las tecnologas de biolixiviacin y los nuevos desafos que se propone, ste proceso ir superando poco a poco la flotacin debido a los siguientes puntos. La biolixiviacin tiene un proceso y cintica mas largo que la flotacin. Si bien la biolixiviacin contamina por requerir niveles de pH demasiado cidos se est avanzando en cambiar genticamente a los microorganismos para as requerir pH ms elevados y menos contaminantes. La flotacin en su especialidad de tratar minerales sulfurados requiere un procesos de fundicin, lo cual genera gastos para disminuir el impacto medioambiental propiamente tal de la pirometalurgia.

ConclusinLos procesos vistos son similares en el requerimiento de tener un extremo cuidado en el pH, temperatura, tamao de partcula y procesos posteriores de inhibicin de contaminantes. An as la biolixiviacin sigue siendo un proceso para tener en cuenta, con el avance en las tecnologas este proceso seguir abaratando sus costos en los equipos, aminorando los tiempos de para obtener un producto final y teniendo an ms una ventaja de ser un proceso poco contaminante (un tema en boga hoy en da).

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