Lixiviación y Tostación en Hidrometalurgia: Tipos, Ventajas y Aplicaciones
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Lixiviación
Tipos de Lixiviación
Lixiviación vs. Digestión
Cuando se trabaja con disoluciones diluidas, a temperaturas no superiores a 100ºC y a presión ambiental, la operación de extracción se conoce como lixiviación. Si se opera con soluciones más concentradas y a temperaturas y presiones superiores (200-300 ºC y 15-30 atm), se la conoce como digestión.
Efecto de la Adición de Iones
La adición de iones cloruro, cianuro o amonio mantiene los iones metálicos de interés en solución acuosa.
Formas de Aumentar la Velocidad de Lixiviación de Calcopirita en Medio Ácido
- Aumentar la temperatura.
- Aumentar la concentración del agente lixiviante.
- Disminuir el tamaño de partícula del sólido.
Lixiviación Estática vs. Dinámica
Lixiviación Estática
El mineral permanece apilado en forma de granos y el medio acuoso circula a través de él. Este método se integra con la explotación minera.
Lixiviación Dinámica
El mineral se agita con el medio lixiviante en una planta metalúrgica, utilizando concentrados comerciales o minerales finamente molidos. A presión atmosférica, se usan tanques con agitación mecánica o por inyección de aire, con posibilidad de calentamiento. La lixiviación a presión (digestión) se realiza a presiones y/o temperaturas superiores a las atmosféricas en autoclaves con agitación mecánica o inyección de gas o vapor.
Uso de Diferentes Métodos de Lixiviación
La elección del método de lixiviación depende de la ley del mineral:
- Baja ley: Lixiviación en pilas.
- Ley media: Lixiviación en tanques.
- Alta ley: Digestión en autoclave.
Tostación Oxidante
Definición
La tostación es el cambio en la composición química de un mineral (sin variación de su estado físico) por reacción a alta temperatura con sustancias gaseosas. Se realiza a temperaturas inferiores a las de fusión de los óxidos (T < 1000 °C), típicamente alrededor de 500 °C para lograr una velocidad de reacción adecuada.
Proceso
La tostación oxidante es un proceso exotérmico que, para su desarrollo autógeno, requiere que la carga alcance la temperatura de ignición en la zona de reacción. La operación se realiza en contracorriente de mineral y gases:
- El sulfuro metálico, junto con la ganga, se calienta al entrar en el reactor con los gases ascendentes de la zona de reacción.
- Al descender de la zona de reacción, el mineral se enfría con el aire ascendente procedente del exterior.
Usos
Se utiliza para transformar los sulfuros metálicos en óxidos y/o sulfatos, por reacción con el oxígeno del aire a temperaturas entre 500-900ºC, facilitando la posterior extracción del metal por vía hidrometalúrgica o pirometalúrgica.
Otros Procesos Hidrometalúrgicos
Efecto de la Adición de Carbono en la Tostación Clorurante
La presencia de carbono permite realizar la reacción a temperaturas más bajas, debido a un efecto catalítico (el cloro se adsorbe sobre el carbono, favoreciendo su disociación) y un efecto termodinámico.
Ácidos en la Lixiviación
Se utilizan H2SO4 y HCl, pero el ácido sulfúrico prevalece por su menor coste, menor corrosión, y menor pérdida en vapores. El HCl presenta el problema de desprendimiento de Cl2 en la electrólisis.
Cementación
La cementación es un proceso electroquímico que precipita un metal de su disolución usando otro metal más activo. Se utiliza para recuperar metales o en la purificación, como en la cementación de cobre con chatarra de hierro.
Carbón Activo
Según la IUPAC, el carbón activo es un material carbonoso poroso. En hidrometalurgia, se utiliza principalmente para adsorber metales, iones complejos y contaminantes de licores de lixiviación y efluentes líquidos. Sus propiedades principales son su elevada capacidad de adsorción y la posibilidad de regeneración.