Nuevos desafíos para la hidrometalurgia

	LX-SX-EW Nuevos desafíos para la hidrometalurgia La lixiviación a escala industrial de la calcopirita aparece como “el sueño dorado” para los especialistas. Entre tanto, una serie de soluciones se ofrecen en el proceso de extracción y obtención de cobre.
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En la reciente versión del 3er Taller Internacional de Procesos Hidrometalúrgicos – Hydroprocess 2010 (organizado por Gecamin), el presidente del encuentro fue Marcelo Jo, gerente general de Soporte Técnico, División Joint Venture en Sudamérica, Xstrata Copper. Su charla “Lixiviación atmosférica de la calcopirita: el sueño dorado para los hidrometalurgistas” dio la apertura al encuentro. En ésta hizo una serie de reflexiones. Por ejemplo, se preguntó: ¿Por qué lixiviar minerales? Su análisis fue que, en definitiva, genera oportunidades de valor agregado. “Realmente puede agregar mucho valor, dadas las condiciones que se dan en el mercado hoy día”. Agregó que los procesos hidrometalúrgicos suelen ser bastante más económicos y se constituyen en una alternativa. Desde el punto de vista químico, dijo que hay “decenas y decenas de estudios” que ofrecen un potencial para la industria minera, entre los cuales destacó: Catalizadores: Dijo que para superar la pasivación en calcopirita, se ha utilizado una combinación de microorganismos y/o iones catalíticos. Efecto galvánico, Galvanox: Cuando la pirita está en contacto cercano con calcopirita (formando una celda galvánica) en un medio ácido, la calcopirita reacciona anódicamente y se disuelve más rápidamente, mientras la pirita es pasivada. Lixiviación en ambientes férricos: La calcopirita se disuelve en la presencia de iones férricos, de acuerdo con diferentes mecanismos químicos. Medios de cloruros: Los oxidantes en los medios de cloruros consideran diferentes opciones férricas, oxígenos, cúpricas, entre otras. Potencial Redox: Ha aparecido una tendencia sobre el papel del Potencial Redox en la viabilidad de lixiviar calcopirita. Productos sólidos formados en lixiviación férrica tienen una función en la potencial solución crítica. Biolixiviación: La biolixiviación de calcopirita a nivel industrial aún no se ha logrado comercialmente. Un gran desafío será poder controlar la temperatura a escalas gigantescas para este proceso. El debate sigue abierto. En el intertanto, una serie empresas ofrecen diversas soluciones para los procesos LX-SX-EW, algunas de las cuales identificamos a continuación. Outotec Outotec Chile ofrece diversas soluciones para extracción de cobre. Dispone de sistemas que cubren del mineral a los cátodos y, dependiendo de las características del mineral, cuenta con procesos para realizar lixiviación sulfúrica o clorhídrica, por percolación o agitación. Para procesos de lixiviación por agitación, Outotec posee equipos como los reactores OKTOP® y espesadores Supaflo®, de eficiente tasa de separación sólido-líquido. Una vez que el cobre que se encuentra en fase acuosa diluida (PLS), dispone de su proceso de extracción por solventes VSF (éste se aplicó en Chile por primera vez hace 20 años en Radomiro Tomic), con sus bombas DOP® de bajo esfuerzo de corte y alta eficiencia de mezclado; agitadores SPIROK®, que aseguran un alta transferencia de masa con un mínimo de generación de borra; decantadores OutoCompact® y de flujo reverso, equipados con barreas DDG® y sistemas de recirculación de acuoso, que llevan a un mínimo los arrastres de orgánico y acuoso, maximizando los flujos de PLS con un muy bajo costo de operación. Pensando en menores costos de inversión, en las últimas plantas que Outotec ha diseñado y fabricado, en Chile y el mundo, ha incluido decantadores prefabricados de fibra de vidrio que eliminan las fugas de electrolito y orgánico, y tienen un menor periodo de implementación. Asimismo, ha desarrollado decantadores de bajo perfil que eliminan la necesidad de cubierta. Además, Outotec maneja tecnología para construir plantas de electro-obtención totalmente automatizadas o manuales. “Se consideran celdas de más de 80 cátodos que ahorran espacio, puentes-grúa que posicionan con precisión milimétrica los electrodos en la celda, barras de doble contacto que disminuyen el voltaje de celda y uniforman el peso de los cátodos, lavado automático de los cátodos al momento de la cosecha, control efectivo de la neblina ácida con recuperación de cobre y ácido sulfúrico y máquinas de despegue de cátodos lineales o robóticas de hasta 500 cátodos por hora”, explica Tirso Meneses, senior process engineer de Outotec Chile. La compañía también cuenta con sistemas inalámbricos CellSense® de control de voltaje por celda, temperatura del electrolito y aislación del circuito de electro-obtención, que monitorean las 24 horas del día el uso eficiente de la energía. Lo anterior se complementa con analizadores en línea Courier® y el sistema TIMS (Tankhouse Information Management System) que integra la información de control del proceso, producción y trazabilidad de los cátodos. “Outotec Chile está en condiciones de ofrecer un servicio integral, desde el diseño y construcción de plantas de lixiviación, extracción por solventes y electro-obtención, hasta la operación y mantención de la planta en el periodo de explotación”, indica Meneses. NTC Con el objetivo de mejorar el proceso de electrodepositación de cobre y otros metales, New Tech Copper (NTC) desarrolló el dispositivo SELE® que, diseñado a medida, se instala en las celdas de electro-obtención (EW). Es una tecnología desarrollada íntegramente en Chile y respecto de la cual Xstrata Technology llegó a un acuerdo con NTC para su representación exclusiva en el mundo. Sus creadores aseguran que esta solución permite trabajar a alta densidad de corriente, sin producir cortocircuitos y aumentando la capacidad instalada de la planta de EW, sin requerir grandes inversiones adicionales. Asimismo, se adapta 100% a la planta existente. Ahorra costos operacionales; disminuye los contratos de operación; aumenta la vida útil de activos; disminuye los riesgos laborales; reduce el impacto ambiental y elimina labores manuales, potenciando la automatización. La tecnología SELE® se encuentra implementada en la Planta de EW San Francisco de Anglo American, “con excelentes resultados”, dice el subgerente de Operaciones de NTC, Emilio Cardoen. Allí ejecutan las tareas de operación y mantención asociadas al dispositivo. El ejecutivo sostiene que estadísticamente la reducción en el consumo específico de energía está entre 3% a 8%, un parámetro de mucho interés para las compañías mineras, pues impacta directamente en sus costos de producción.Junto con ello, Cardoen destaca la productividad que ofrece: “Puedes cosechar cátodos de 120 kg. (el estándar es 70 kg) sin comprometer la calidad ni la eficiencia de corriente”. En una planta de EW, por ejemplo, que opera a 300 Amp/m2, puede elevar su densidad de corriente a 400 Amp/m2, es decir alrededor de un 33%. “Esto significa que, dependiendo de la cantidad de cobre disponible, la producción puede aumentar directamente en un 33%”, subraya el ejecutivo. Respecto del menor impacto ambiental, Cardoen destaca que con la tecnología disminuyen las emisiones de CO2 y existe menos contaminación por residuos e insumos que deben ser reciclados o eliminados. BTA Biotecnologías Antofagasta (BTA) es una empresa de biotecnología industrial, que se ha especializado en el desarrollo de bioproductos para el proceso de lixiviación bacteriana en la minería. Según observa su socia fundadora y gerente general, María de la Luz Osses, la tendencia a incorporar productos biológicos en la industria minera es escasa, entendiendo que la biolixiviación es un proceso nuevo en la minería (no más de 15 años). “BTA se ha orientado a generar soluciones que optimicen el proceso de extracción de minerales por la vía de los bioproductos”, señala la ejecutiva, puntualizando que ganaron un concurso de patentamiento en la Universidad Federico Santa María, que certificó que no existe un producto similar al desarrollado por BTA: un test biológico para la estimación del potencial de extracción en los minerales biolixidables, denominado Bioactivity. La empresa ha estado validando la tecnología en la industria minera, trabajando con cinco compañías que desarrollan biolixiviación en Chile. BTA en noviembre podría firmar en noviembre su primer contrato de largo plazo para el uso de dicho producto, con una compañía minera del grupo Anglo American. También está haciendo prospecciones de venta en Perú. María de la Luz Osses señala que Bioactivity permite optimizar la planificación minera, es decir, la definición de la calidad de los minerales. “Convencionalmente las técnicas que se utilizan para determinar el destino del material se basan en tests químicos, entre ellos el de cobre secuencial o el tests férrico, que no brindan la capacidad de observar, por ejemplo, el efecto de las impurezas del mineral sobre la actividad celular y, por lo tanto, sobre la extracción de cobre”, indica. En tanto, Bioactivity, por ser un test bioquímico, tiene mayor exactitud –señala– pues como su principio activo es biomasa liofilizada, es capaz de reflejar el efecto de las impurezas presentes en los minerales, sobre la extracción de cobre. Hoy BTA está desarrollando, en conjunto con una minera, un segundo producto que busca optimizar el proceso de recuperación de cobre en sí, aumentando el potencial de extracción de mineral de las pilas de biolixiviación o disminuyendo el tiempo del ciclo, cuenta Osses. Xstrata Tech Desarrollado por Xstrata PLC, el proceso Albion es una combinación de molienda ultrafina y lixiviación oxidativa a presión atmosférica. La molienda ultrafina es la etapa clave en este proceso, que tiene como resultado un alto grado de tensión en la estructura del mineral. Ello disminuye la energía de activación para la oxidación de los sulfuros, facilitando la lixiviación. Además, este tipo de molienda elimina los efectos de pasivación de la lixiviación del mineral. Cabe señalar que los precipitados que se forman en la superficie de un mineral lixiviado lo pasivan, impidiendo el acceso de químicos a la superficie del mismo. En cambio, el tamaño de partícula de 80% bajo 8 – 12 micrones impide la pasivación del mineral, ya que éste se desintegra antes que la capa de precipitado llegue a ser lo suficientemente gruesa para pasivarlo. Después de que el mineral ha sido finamente molido, es lixiviado con oxígeno a presión atmosférica en tanques agitados convencionales, lo que ofrece un ahorro de costos en relación con las tecnologías alternativas, aseguran en la compañía. Xstrata Technology ha desarrollado un tipo de tanques de lixiviación de bajo costo, diseñados para una fácil instalación y mantención. Se introduce oxígeno a la pulpa para la oxidación por inyección a altas velocidades, utilizando la tecnología HyperSparge, también de Xstrata Technology. La lixiviación se realiza en forma autotérmica, ya que la temperatura de la pulpa es establecida por la cantidad de calor que libera la reacción de la lixiviación. Es decir, el calor no se agrega a los tanques de lixiviación desde fuentes externas. La temperatura es controlada por la tasa de adición de oxígeno y por la densidad de la pulpa de lixiviación, eliminando el exceso de calor a través de enfriamiento por evaporación directa. En general, la lixiviación de mineral en el proceso Albion ocurre vía intermediarios de hierro férrico, en dos pasos: 1) Los sulfuros son oxidados a un sulfato soluble y a sulfuro elemental. 2) El sulfuro elemental es oxidizado para formar ácido sulfúrico Las condiciones de lixiviación del proceso Albion pueden ser controladas para variar los alcances relativos de la reacción, de modo que la etapa de lixiviación pueda ser operada sin agregar ácido desde fuentes externas. Para completar la lixiviación, la pulpa es neutralizada con caliza para precipitar el exceso de hierro y el ácido, antes de la separación sólido/líquido y la recuperación del cobre. El hierro férrico es precipitado como geotita y el arsénico es precipitado como arsenato férrico cristalino.