Metalurgia extractiva: procesos, separación sólido-líquido y tratamiento de licores de lixiviación

¿Oro en la Naturaleza sin Oxidarse?

El oro (Au) tiene un delta de G positivo, lo cual indica que es muy estable en la naturaleza en su forma metálica.

Extracción de Cobre a partir de Calcopirita

La extracción de cobre a partir de calcopirita se puede realizar mediante la lixiviación con soluciones cloruradas de Fe (III). Sin embargo, la velocidad de oxidación del azufre elemental en soluciones ácidas es lenta. Una vez que el azufre se forma, se va adsorbiendo en la interfase sólido-líquido, lo que aumenta la resistencia a la reacción de oxidación. Por lo tanto, el oxidante debe difundir a través del azufre sólido adsorbido, lo que produce una disminución de la velocidad de reacción, siguiendo leyes cinéticas de baja velocidad.

Carbón Activo en el Proceso de Cianuración

En el proceso de cianuración, el mineral molido se mezcla con cianuro en presencia de carbón activo. El carbón activo tiene una alta afinidad por el complejo de oro y cianuro, y adsorbe el oro de la solución. Al final de la lixiviación, el carbón activo se retira y el oro adsorbido se extrae a alta temperatura y presión, con soluciones de hidróxido de sodio (NaOH) y cianuro, para formar una solución electrolítica de alto valor. El oro se recupera del electrolito mediante electrodeposición (electrowinning).

Metalurgia Extractiva: Definición

La metalurgia extractiva es la rama de la metalurgia que estudia los procedimientos fisicoquímicos y termodinámicos, así como las tecnologías disponibles, para tratar una mena, un mineral o un residuo rico en un determinado metal y obtener este metal o alguno de sus compuestos con un determinado grado de pureza.

Diferencia entre Metalurgia Extractiva Primaria y Recuperativa (o Secundaria)

La metalurgia extractiva primaria se enfoca en la recuperación de metales a partir de menas minerales, mientras que la metalurgia recuperativa (o secundaria) tiene el mismo objetivo, pero a partir del reciclado de residuos.

Situación Actual de la Metalurgia

• Creciente interés por metales minoritarios (tierras raras, indio (In), galio (Ga)).
• Requerimientos de pureza cada vez más elevados.
• Explotación de yacimientos con leyes metálicas más bajas.
• Materias primas con minerales más complejos y mayor concentración de impurezas.
• Desarrollo de nuevos métodos de extracción, concentración y recuperación más sostenibles, como la biolixiviación y la fitoextracción.
• Inicio de la solvometalurgia, que utiliza nuevos medios distintos al agua.

Solvometalurgia

La solvometalurgia se define como el uso de nuevos medios de extracción distintos al agua, como por ejemplo, los líquidos iónicos.

Diagramas de Flujo en Procesos Metalúrgicos

Los procesos metalúrgicos se estudian mediante diagramas de flujo o flow sheets, en los cuales las operaciones se representan por nodos enlazados entre sí por corrientes o flujos de materia. Las corrientes o flujos de los diagramas son abiertas cuando parten de, o acceden a, una sola operación, y cerradas cuando unen dos de estas. Las abiertas se corresponden con las entradas de materias primas y materias auxiliares instrumentales, como agua de reposición en hidrometalurgia, y la salida de productos.

Productos, Subproductos, Coproductos y Residuos en un Proceso Metalúrgico

Entre los “productos” de un proceso metalúrgico, hay que diferenciar entre:

• Producto: material de valor cuya obtención es el objetivo principal de un proceso concreto.
• Coproductos: materias primas de nuevos procesos metalúrgicos, por ejemplo, para obtener metales minoritarios dentro de la misma instalación.
• Subproductos: valorizables en aplicaciones externas al proceso.
• Residuos: carecen de valor económico y no tienen otro destino que su retorno al medio natural, lo que implica un coste al proceso.

Equipos de Separación Sólido/Líquido

Sedimentadores

Se basan en las leyes de caída por gravedad de partículas sólidas en un medio fluido, en este caso, agua. En ellos se separan dos productos:

• Líquido claro: exento de sólidos.
• Pulpa densa: con hasta un 50% de peso de líquido.

Por lo tanto, la separación entre ambas fases no es completa, siendo necesario completar la operación con otros procedimientos como el filtrado y/o el lavado de los fangos. Una de las técnicas más utilizadas es el tanque sedimentador de láminas o lamelas.

Decantadores Espesadores

El tanque espesador se utiliza para incrementar el porcentaje de sólidos en la descarga de la pulpa. Esto permite la clarificación del líquido sobrenadante, que es derramado fuera del tanque espesador.

Tratamiento de Licores de Lixiviación

El tratamiento de las soluciones procedentes de lixiviación es cada vez más importante debido a que se están tratando materias primas más pobres y de composición más compleja. Los licores de lixiviación necesitarán distintos tratamientos en función de que tengan algunas de las siguientes características:

• Que sean pobres con respecto al metal de interés (concentración).
• Que contengan dos o más metales de interés.
• Que contengan dos o más metales de naturaleza química similar.
• Que estén altamente contaminados con impurezas.

El tipo de tratamiento depende del metal que se desee obtener. Algunos de los tratamientos de licores de lixiviación son:

• Precipitación química.
• Cementación (precipitación electroquímica).
• Adsorción con carbones activos.
• Extracción con resinas.
• Extracción con solventes orgánicos.
• Resinas de intercambio iónico.