Aplicación de un nuevo proceso hidrometalúrgico: LIX-EW-LIX-CEM para minerales de óxidos de cobre como alternativa para la minería artesanal

• Autores: Melendez Caceres, Carlos Andre, Ochoa Taipe, Ronald Javier
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2024
• Institución: Universidad Nacional de San Agustín
• Repositorio: UNSA-Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.unsa.edu.pe:20.500.12773/19868
• Enlace del recurso: https://hdl.handle.net/20.500.12773/19868
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Cátodos de cobre; Cemento de cobre; Electrolito; PLS; Lixiviación; Electroobtención; Cementación; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.11.02

En respuesta a que la pequeña minería y minería artesanal carecen de una adecuada tecnificación, un proceso hidrometalúrgico acorde a sus necesidades, y para las leyes de mineral que explotan (superiores a las de gran minería), por ello el uso de vats. Se propone el Proceso Hidrometalúrgico LIX-EW- LIX-CEM, orientado al beneficio de minerales de óxidos de cobre. Este proceso consta de etapas consecutivas de lixiviación y electroobtención sin realizar extracción por solvente hasta alcanzar una concentración de Fierro considerada límite en el PLS, sobrepasada esta concentración, se realiza la cementación (precipitación de cobre al añadir chatarra de Fierro al PLS). Para obtener los parámetros óptimos de lixiviación, se realizaron pruebas de Lixiviación con diferentes concentraciones de ácido y flujo de aire, obteniéndose 60 g/L de H2SO4 y 2 L de aire/Kg Cu*min, para un tiempo de lixiviación de 36 horas (se realiza la reposición del ácido a las 12 y 24 horas) (LIX 1). Bajo estas condiciones se realizaron las próximas lixiviaciones del proceso. También, se realizaron pruebas de electroobtención a diferentes densidades de corriente y concentraciones de Fierro, obteniéndose 280 A/m2 como densidad de corriente óptima y 5 g/L de Fe como concentración límite, esto significa que, por debajo de esta concentración de Fierro, el electrolito rico resultante se utiliza para obtener cátodos de Cobre. Si resultase mayor, el PLS se destinaría a cementación. A partir del PLS inicialmente obtenido (LIX1), se agrega H2SO4 para obtener un electrolito rico, con el cual se realiza la electroobtención (EW1) bajo parámetros de operación previamente establecidos (280A/m2, entre otros). El electrolito pobre se mezcla con la solución de lavado de la etapa de Lixiviación anterior (LIX1), obteniéndose un refino, el cual se emplea para lixiviar otro lote de mineral, bajo las condiciones de operación descritas para LIX1. El proceso se repite hasta que se obtenga un electrolito rico con una concentración mayor a 5 g/L de Fe. Se realizaron las siguientes etapas en el orden: EW 2- LIX 3- EW3- LIX 4- EW 4- LIX 5- EW 5- LIX 6, finalmente, este PLS se somete a cementación, ya que presenta 5.32 g/L Fe. Para tal fin se empleó 531.5 g de chatarra de Fierro, y se obtuvo 444.2 g de cemento de Cobre, con una ley de 90.36% de Cu. Además, se obtuvo una solución de desecho de 0.26 g/L de Cu y 50.54 g/L Fe. Producto del proceso hidrometalúrgico se obtuvieron cátodos con purezas de: EW 1: 99.45%, EW 2: 99.30%, EW 3: 99.10%, EW 4: 99.05%, EW 5: 98.90%. y concentraciones de Fierro: EW 1: 27.49 ppm Fe, EW 2: 27.45 ppm Fe, EW 3: 42.44 ppm Fe, EW 4: 47.52 ppm Fe, EW 5: 74.93 ppm Fe. Las purezas obtenidas no cumplen con las especificaciones de un cátodo grado A, pero si son aptos para el mercado local, cotizando 30 soles/Kg Cu. Asimismo, el mercado internacional presenta una tarifa relativa de 4.30 dólares/libra Cu (equivalente a 35.30 soles/Kg Cu) en el mes de abril del 2024. Para todo el proceso se realizó el balance de materia para [H2SO4], [Cu], [Fe], asimismo se destaca que cada etapa depende de una etapa predecesora, ya que a partir de las concentraciones finales de una etapa se obtiene las concentraciones iniciales de la siguiente etapa (Electrolito rico a partir de PLS y H2SO4cc); (Refino a partir de electrolito pobre y lavado). Al realizar el Balance General del Proceso se obtuvo un porcentaje de recuperación respecto al Cobre soluble de 92.31% y un porcentaje de Recuperación respecto al Cobre total del 87.88%. Además, se obtuvo un consumo de 75.904 Kg H2SO4 consumido / TM mineral, y de 1.803 Kg H2SO4 consumido / Kg Cu recuperado, valores inferiores al promedio registrados en todos los procesos de lixiviación, ello se debe a que se generó ácido en los procesos de electroobtención (que representa una mayor cantidad generada que la consumida en el proceso de cementación). Del Balance Metalúrgico del Proceso, la mayor parte del Cu se localizó en los electrolitos pobres remanentes, corresponde al 40.53% del total; en los cátodos, 16.84%; y en el cemento, 19.04%. Finalmente, el Fierro en los ripios corresponde al 83.81% del total que sale del proceso. El proceso hidrometalúrgico propuesto puede ser adoptado por la minería artesanal ya que está diseñado para procesar mineral con mayores leyes que la gran y mediana minería, requiere un menor grado de tecnificación y menor inversión para el beneficio de minerales oxidados de cobre.