Lixiviación y Biolixiviación de Minerales: Fundamentos y Aplicaciones en Metalurgia

Lixiviación: Conceptos Fundamentales y Aplicaciones

Definición de Lixiviación (Según el Texto Original)

La lixiviación se describe en este contexto como mezclas homogéneas de dos (un soluto y un solvente) o más sustancias que intervienen en proporciones variables. (Nota del editor: Esta definición se refiere más precisamente a una solución o mezcla homogénea, no al proceso de lixiviación en sí mismo, que es la extracción de sustancias de un sólido mediante disolución en un líquido.)

Características de la Lixiviación de Sulfuros de Cobre

La lixiviación de sulfuros de cobre se caracteriza por:

• Requerir condiciones oxidantes.
• Dado el carácter de conductores electrónicos de los sulfuros, principalmente la cinética de disolución está controlada por procesos electroquímicos.
• Formación de fases sólidas intermedias.
• Cinética menor comparada con óxidos.

Consideraciones Clave en la Disolución de Minerales de Cobre

• La extracción de cobre desde un mineral sulfurado requiere de un ambiente ácido y la presencia de un oxidante.
• La disolución de los sulfuros es termodinámicamente posible en condiciones ambientales en presencia de oxígeno.
• En general, la velocidad de reacción o cinética de la lixiviación de los minerales oxidados de cobre depende de la concentración de ácido en el sistema acuoso.
• La disolución de óxidos de cobre normalmente no requiere la presencia de un agente oxidante.

Biolixiviación: Un Enfoque Biotecnológico

El Papel de las Bacterias en la Lixiviación

La biolixiviación es un proceso que involucra microorganismos para la extracción de metales.

Ventajas del Proceso Bacteriano

• El proceso bacteriano lixivia los sulfuros en condiciones de presión y temperatura ambientales.
• Los microorganismos crecen y se generan utilizando el carbono del aire (CO₂).
• El proceso requiere de ácido sulfúrico; parte del ácido se genera por la oxidación del azufre.

Condiciones Necesarias para el Desarrollo de Organismos Vivos

• H₂O (Agua)
• Temperatura
• Oxígeno
• CO₂ del aire
• Energía: luz o compuestos químicos

Aplicaciones de la Biolixiviación de Minerales de Sulfuro

La biolixiviación se aplica a diversos tipos de minerales y concentrados:

• Minerales de cobre de baja ley (botaderos).
• Minerales de uranio de baja ley.
• Minerales refractarios de oro (pretratamiento).
• Minerales secundarios de cobre (CuS, Cu₂S), en pilas.
• Concentrados de cobre (CuFeS₂), en reactores (termófilos).
• Concentrados de cobre con alto arsénico (As), en reactores.
• Concentrados de sulfuro de níquel.
• Concentrados de sulfuro de cinc.

Factores Adversos al Poblamiento Microbiano

• Concentraciones altas de cationes.
• Ausencia o deficiencia de aire.
• Temperaturas mayores a 50°C.
• pH fuera del rango 1-7.
• Falta de humedad o fase acuosa.
• Falta de CO₂.

Modelos y Conceptos Cinéticos en Química

Modelo para Control Químico

Un modelo para control químico no solo sirve para predecir la evolución de un sistema, sino también para determinar la ecuación cinética de una reacción.

Modelo de Transporte en Película Fluida

El modelo de transporte en película fluida solo tiene sentido físico para partículas de tamaño decreciente.

Conceptos Clave en Cinética Química

• Molecularidad: Es el número de átomos o moléculas que forman parte como reactivos en una reacción elemental.
• Orden de Reacción: Es el valor numérico de las potencias a las que se elevan las concentraciones de los reactivos en la ecuación de velocidad, y es igual a la suma de los órdenes individuales. Debe ser determinado de forma experimental.
• Tiempo de Vida Media: Es el tiempo necesario para que la concentración de un reactivo sea igual a la mitad de su concentración inicial.

Etapas de un Proceso de Reacción (Ejemplo General)

1. Difusión a través de la capa límite.
2. Transporte de A a la capa de producto.
3. Absorción de A.
4. ...
5. ...
6. Transporte de los productos a través de la capa.
7. ...