INVESTIGACIÓN ACERCA DE LA LIXIVIACIÓN DE ENARGITA EN CONDICIONES ATMOSFÉRICAS

INVESTIGACIÓN ACERCA DE LA LIXIVIACIÓN DE ENARGITA EN CONDICIONES ATMOSFÉRICAS

Abstracto

El comportamiento del mineral de cobre de enargita (Cu3AsS4) tiene cada vez más importancia, y fue estudiado bajo condiciones ambientales. Fue estudiada la disolución tanto de un concentrado como de un mineral puro de enargita, utilizando agitación a escala y pruebas de reactores con variación temperatura, tamaño de partícula, concentración de ácido, concentración de hierro, flujo de oxígeno y la adición de la pirita. En los experimentos de diseño factorial se hicieron usando  matraces con agitadores, temperatura, concentración de cloruros (hasta 1 mol/L NaCl), adición de iones ferrosos y tamaños de partículas (desde 2 micrones), todos estos resultaron ser los factores más importantes para incrementar la velocidad de de disolución del cobre. La energía de activación de la enargita en disolución fue determinada en alrededor de 32 Kj/mol, en un rango de temperatura de 55°C a 85°C, tanto para el concentrado como para el mineral puro. Para ser encontrado el cobre fue disuelto el arsénico, apoyando la teoría de que el cobre tiene una fina capa de arsénico-azufre en la superficie de una partícula de enargita, la cual que actúa como barrera de difusión, esto fue confirmado por microsonda. En el reactor de prueba con agitación se observó la presencia de altas concentraciones de sales de hierro o de oxígeno en la solución mejoraba en cierta medida la recuperación de cobre. La adición de NaCl también mejoró la recuperación de cobre, pero sólo a valores bajos de pH. La reducción del tamaño de partícula incrementó la recuperación de cobre de mejor forma, pero sólo el 70% del cobre pudo ser extraído después de 24 horas de lixiviación, usando un tamaño de partícula de 2 micrones. Las adiciones de pirita en una proporción de hasta 4:1(pirita-enargita) tenían un efecto despreciable sobre la cinética de disolución del cobre desde la enargita, debido al alto contenido de pirita en el concentrado. Se encontró que la cinética de disolución de la enargita era muy lenta bajo todas las condiciones y se concluyó que la lixiviación de la enargita a condiciones ambientales no es un proceso competitivo comparado con la tostación a alta temperatura con oxidación a presión.

Introducción

La enargita se está convirtiendo en un mineral cada vez más importante dentro de los súlfuros de cobre primarios, especialmente en Chile. Los concentrados de cobre que contienen enargita pueden ser fundidos directamente por unas pocas fundiciones de cobre, porque la mayoría de las fundiciones limita la concentración de entrada por razones ambientales, y sólo procesan los concentrados de cobre limpio que contienen menos de alrededor del 0,3%.  El único tratamiento que ha sido utilizado comercialmente para el pre-tratamiento de los concentrados de enargita es la tostación con oxidación parcial con el fin de producir una calcina de bajo contenido de arsénico para la fundición.  La fundición y tostación de los concentrados que contienen enargita mostraron el mejor resultado en la volatización del arsénico. El arsénico que es limpiado desde los gases caliente de salida es removido en la sección de limpieza de gas húmedo en una solución de ácido débil que debe ser tratada para eliminar el arsénico. Existen varios métodos de tratamiento que han sido desarrollados por las fundiciones para eliminar el arsénico de la solución de ácido débil, para que contengan una cantidad de arsénico ambientalmente aceptable de acuerdo a las normas ambientales locales.

En los procesos hidrometalúrgicos del tratamiento de concentrados de enargita, la alternativa de tostar es altamente más atractiva, porque asegura que el arsénico es eliminado en forma estable al medio ambiente (como arsenato férrico o escorodita). Sin embargo, la enargita es usualmente aún más refractaria que la calcopirita en lixiviaciones comunes. Dutrizac y MacDonald estudiaron la disolución de enargita sintética en soluciones de sulfato férrico en un rango de temperatura de 60 a 90°C. Ellos mostraron que la enargita  disuelta resultante en extremadamente lenta en la recuperación de cobre, con sólo un 50% del cobre en 7 días.

Herreros y Col demostraron que la enargita se disuelve en forma relativamente rápida en la primera etapa de la lixiviación en el sistema Cl2/Cl-, sin embargo, se hizo muy lenta en la segunda etapa a a 200°C. Viñals mostró que el hipoclorito en medio básico disuelve el arsénico de la enargita con la rápida formación de CuO entre 20 y 60 °C.  Padilla estudió el sistema H2SO4-NaCl-O2 para lixiviar enargita en las condiciones atmosféricas encontrando que la velocidad de disolución de arsénico en la enargita es muy lenta en condiciones atmosféricas, 6% en 7 horas de lixiviación con alta concentración de cloruro y una temperatura entre 80-100°C. De acuerdo con Muñoz, quien estudió la  biolixiviación de enargita,  la enargita fue solubilizada más rápida con bacterias termófilas que con microorganismos mesófilos.

Padilla ha demostrado recientemente que la disolución completa de enargita puede lograrse a 220°C,0.2 M de H2SO4 y 689 kPa de presión parcial de oxígeno en 120 minutos de acuerdo con la reacción (1).

[pic 1]

Gajam y Raghavan  mostraron que sólo alrededor del 60% de la enargita  se disuelve en 24 horas en una solución de amoníaco oxigenada a pH 10 y 82°C. Nadkarni y Kusik, Tongamp y Curreli demostraron que hidrogenosulfuros y sulfuros en soluciones alcalinas a 25-115 °C son capaces de disolver el arsénico de la enargita, dejando atrás una chalcocita fácilmente solubles Cu2s  o Cu1.54S, respectivamente.

Balaz y Welham  propusieron un enfoque mecánico químico para mejorar la velocidad de disolución  de la enargita.

Los estudios electroquímicos fundamentales sobre la disolución de enargita También se llevaron a cabo por Cordova ,Velázquez, Asbjornsson , Fantauzzi  y Guo y Yen .

Entre las técnicas hidrometalúrgicas mencionados anteriormente, sólo la lixiviación a presión a alta temperatura y la disolución de sulfuro de enargita parecen ser viables a escala comercial. Sin embargo, la lixiviación a presión a alta temperatura requiere usar autoclaves con altos costos de mantenimiento, mientras quela recuperación de los productos químicos en la lixiviación de sulfuros, que es esencial para la viabilidad económica, es bastante complicada. Por lo tanto, este trabajo se centra en el estudio de la lixiviación de enargita bajo condiciones atmosférica. El objetivo principal es optimizar la extracción de cobre a partir de enargita, al mismo  tiempo que se obtiene una mejor comprensión de los fundamentos del proceso de lixiviación atmosférica.

...