FUNDAMENTOS DEL ROL DE FUNDAMENTOS DEL ROL DE GANGAS MINERALES EN GANGAS MINERALES EN HIDROMETALURGIA DEL HIDROMETALURGIA DEL
COBRECOBRE
Prof. Dr. J. Mauricio TapiaProf. Dr. J. Mauricio TapiaLabLab. Procesos . Procesos AcusosAcusos LPALPA
EFECTO GANGAS EN SISTEMAS DE LIXIVIACIONEFECTO GANGAS EN SISTEMAS DE LIXIVIACION
LA SILICO GANGA ASOCIADA A LOS MINERALES DE COBRE INFLUENCIAN EL SISTEMA EN BASE A:
CONSUMOS DE ACIDOS.
DISOLUCION Y PRECIPITACION DE IMPUREZAS.
CINETICA DE LIXIVIACION.
CARACTERISTICAS AL ESCURRIMIENTO DE LECHOSPERCOLANTES.
PERDIDAS DE COBRE, Y
VIABILIDAD TECNICO ECONOMICA DEL PROCESO
RANGOS NORMALES DE CARACTERIZACION DE GANGAS
RANGOS NORMALES DE CARACTERIZACION DE GANGAS
ESPECIE RANGO
FDP 60 65
Fe Mg 14 18
ARCILLAS 5 12
SiO2 16 24
Ox. Fe
YESORESTO
CALCITA
OTROS
ALGUNOS ASPECTOS GEOQUIMICOSALGUNOS ASPECTOS GEOQUIMICOS
GANGAS
FELDESPATOS ARCILLAS
(PRIMARIOS) (HIDROTERMAL QUIMICA) (SECUNDARIOS)
(METEORIZACION)LIMONITASGOETITASHEMATITASJAROSITAS
(SECUNDARIOS)
HIDROMICAS(SERICITA, ILLITA,
PIROFILITAS)
FERROMAGNESIANOS(PRIMARIO)
BIOTITA, CLORITAS,PIROXENOS, ANFIBOLAS
HIDROTERMALQUIMICA
ALTERACION
FELDESPATOS ARCILLASFERROMAGNESIANOS
OXIDOS DE FIERRO
FELDESPATOS:ESPECIES DE LA FAMILIA DE LOS SILICATOS, SON MINERALES FORMADORES DE ROCAS PRIMARIAS, IGNEAS Y SU CRISTALIZACION ESTA ASOCIADA A LA CRISTALIZACION DEL MAGMA.
PLAGIOCLASA: ES LA DENOMINACION COMUN PARA LOS FELDESPATOS DE SODIO Y CALCIO. LA PROPORCION Na/Ca GENERA UNA FAMILIA DE FELDESPATOS.
MINERAL PROPORCIONAb/An
% Na 2O % CaO % Al2O3 % SiO 2 DENSIDAD
ALBITA Ab100 11.8 - 19.5 68.7 2.61
OLIGOCLASA Ab80 An20 9.5 4.0 22.5 63.6 2.64
ANDESITA Ab60 An40 7.1 8.1 26.3 58.5 2.67
LABRADORITA Ab40 An60 4.7 12.1 29.8 53.4 2.70
BYTOWNITA Ab20 An80 2.4 16.1 53.2 48.3 2.73
ANORTITA An 100 - 20.1 35.6 44.3 2.76
ARCILLAS: ALUMINO SILICATOS HIDRATADOS, FORMADOS POR DESCOMPOSICION Y ALTERACION DE FELDESPATOS, Y POR TANTO, DE CARACTER SECUNDARIO.
NOMBRE GRUPOGENERICO
FORMULAPROPIEDAD
(SOLUBILIDAD)
ATTAPULGITA ARCILLA Mg 5 Si 8 O 20 (OH) 2.8H 2 O
NONTRONITAARCILLA
MONTMOR. Fe (Al Si) 8O 20 (OH) 4SOLUBLE EN HCl
BEIDELITA ARCILLA Al 2 O 3 3SiO 2. 4 H 2O
HECTORITA ARCILLA (Mg, Li) 6 Si 8O 20 (OH) 4
SAPONITA ARCILLA (Mg, Al) 6(Si, Al) 8O 20 (OH) 4
SERICITA ARCILLA K Al2
(AlSi3
O10
) (OH)INSOLUBLE EN
ACIDOS
SOLUBLE EN H 2 SO 4
Caracterizacin Geoqumica de Gangas asociadas a minerales de cobre
NOMBRE GRUPOGENERICO
FORMULA PROPIEDADES(SOLUBILIDAD)
- CUARZO MINERAL Si O 2INSOLUBLE EN H 2 SO 4 SOLOEN HF Y MEDIO ALCALINO
ORTOCLASA FELDESPATO K K Al Si 3 O 8 SOLUBLE EN MEDIO ACIDO
ALBITAFELDESPATO Na(PLAGIOCLASA) Na Al Si 3O 8
SE DISUELVE O
DESCOMPONE EN MEDIOACIDO
ANORTITAFELDEPATO Ca
(PLAGIOCLASA)Ca Al 2 SI 2O8 SOLUBLE EN MEDIO ACIDO
BIOTITA FERROMAGNESIANO K2 (Mg Fe) 6 Si 6 Al 2 O 20 (OH) 4SOLUBLE EN H 2SO 4
CONCENTRADO
HORNBLENDA FERROMAGNESIANONa Ca 2(Mg, Fe) a (Al, Fe )
(Si,Al) 8 O 22 (OH, F) 2
SE DISUELVEN ODESCOMPONEN EN MEDIO
ACIDO
Caracterizacin Geoqumica de Gangas asociadas a minerales de cobre
NOMBREGRUPO
GENERICO FORMULAPROPIEDAD
(SOLUBILIDAD)
MUSCOVITA MICA K 2Al 4Si 6Al 2O 20(OH) 4INSOLUBLE EN
ACIDO
CLORITA FERROMAGNESIANO (MgFeAL) 6 (Si Al) 4 O40 (OH) 8 SOLUBLE EN ACIDO
VERMICULITA ARCILLA(Mg)
0.7(Mg Fe
+3 AL) 6
(Al Si)8O
20(OH)
4. 8H
2O
INSOLUBLE EN MEDIO
ACIDO. AUMENTA DEVOLUMEN AL CALENTARSE
MONTMORILLONITA ARCILLA(0.5 Ca Na) 0.7 (Al Mg Fe) 4(Si Al)
8O
20(OH)
4. nH
2 OSOLUBLE EN ACIDOS,SE HINCHA EN AGUA
ILLITA ARCILLA K Al 4 Si7 AlO 20(OH) 4SE DESCOMPONE Y
DISUELVE EN MEDIOACIDO
LAUMONTITA ARCILLA Ca Al2Si
4O
124H O
4
ALTO CIC. ESTABLEEN Ph ACIDO
Caracterizacin Geoqumica de Gangas asociadas a minerales de cobre
NOMBRE GRUPOGENERICO
FORMULAPROPIEDAD
(SOLUBILIDAD)
ACTINOLITA ANFIBOLA Ca2(Mg, Fe) 6(Si 8O 22 ) (OH) 2 INSOLUBLE EN ACIDOS
EPIDOTA MAT. METAMORFICOSECUNDARIO
Ca 2(Al, Fe) 3(Si 3 O 12 ) (OH) INSOLUBLE EN ACIDOS
GRANATE MAT. METAMORFICOSECUNDARIO
(Ca, Mg, Fe, Mn)3 Al 2(SiO 4 )3
BAJA SOLUBILIDAD ENMEDIOS ACIDOS
AUGITA PIROXENOS (Ca, Mg, Fe, Al) 2(Al, SI)
2 O 6DEBILMENTE SOLUBLE EN
ACIDOS, EXEPTO HF.
KAOLINITA ARCILLA Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8SOLUBLE EN H 2SO 4
CALIENTE
GIBSITA ARCILLA Al (OH) 3INSOLUBLE EN AGUA,
SOLUBLE EN ACIDOCALIENTE
ESMECTITAFERR0MAGNIANO(ILLITA, CAOLIN)
Al 4 (( 4OH)
8Si O )
10
SE DISUELVE EN MEDIOACIDO, EXPANDIBLE Y
AFECTA PERCOLABILIDAD
Caracterizacin Geoqumica de Gangas asociadas a minerales de cobre
NOMBREGRUPO
GENERICO FORMULAPROPIEDAD
(SOLUBILIDAD)
PIROFILITA ARCILLA Al 4 Si 8O 20 (OH) 4 INSOLUBLE EN ACIDOS
ESMECTITAARCILLA
FERRUGINOSA(Al, Fe) 4 Si 4 O 10 (OH) 8
ALTAMENTE HINCHABLE
EN AGUA
YESO SULFATO Ca SO 4 * 2H 2 O0.2, A 80C AGUA LEVEMENTE
SOLUBLE EN HCL.
CALCITA CARBONATO Ca CO 30.0014, A 25 C AGUA,
SOLUBLE EN HCL
LIMONITA LIMONITAS 2 Fe 2O
3* 3 H
2O SOLUBLE EN H 2 SO4
HEMATITA LIMONITAS Fe 2O 3INSOLUBLE EN AGUA,
SOLUBLE EN HCL, CALIENTE.
INSOLUBLE. EN H 2
SO4
Caracterizacin Geoqumica de Gangas asociadas a minerales de cobre
NOMBREGRUPO
GENERICO FORMULAPROPIEDAD
(SOLUBILIDAD)
GOETITA LIMONITAS FeO*OH SOLUBLE EN HCL YSULFURICO EN MEDIO
JAROSITA LIMONITAS(K, NH 4
+,..) Fe 3 (SO 4 )2(OH) 6
SOLUBLE EN ACIDOS
PIRITA SULFURO Fe S 2SOLUB. EN HNO 3 Y EN ACIDOS
DILUIDOS, EN FORMA LENTA
PIRROTITA SULFURO Fe SBAJA SOLUB. EN ACIDOS
DILUIDOS. (HCL, HNO 3 )
MAGNETITA OXIDO Fe 3 O 4INSOL. EN AGUA, BAJA
SOLUBLE EN HCL
RIPIDOLITA FERROMAGNESIANO(Mg Fe +2Al) 6 (Al, Si) 4
O 10 (OH) 8
SOLUBLE EN H 2 SO 4
Caracterizacin Geoqumica de Gangas asociadas a minerales de cobre
REACCIONES DE DISOLUCION DE LAS SILICO-GANGAS EN MEDIO ACIDO.REACCIONES DE DISOLUCION DE LAS SILICO-GANGAS EN MEDIO ACIDO.
ANORTITA. (Ca - FELDESPATO)
NaAlSi3O8 + 4H+ + 4 H2O Na+ + Al+3 + 3H4SiO4H4SiO4 SiO2 * 2H2O
BIOTITA.
K2(MgFe)6 Si6Al2O20(OH)4 + 20H+ 2K+ + 3Mg+2 + 3Fe+2 + 2Al+3 + 6H4SiO4
ORTOCLASA. (K - FELDESPATO)
KAlSi3O8 + 4H+ + 4H2O K+ + Al+3 + 3H4SiO4
CAOLINITA.
Al4Si4O10(OH)8 + 12H+ 4Al+3 + 4H4SiO4 + 2H2O
ILLITA (MONTMORILLONITA)
KAl4Si7AlO20(OH)4 + 16H+ + 4H2O K+ + 5Al+3 + 7H4SiO4
CLORITA.(MgFeAl)6 (OH)8 (AlSi)4 O10 + 20H+ 2Mg+2 + 2Fe+2 + 4Al+3 + 2H4SiO4 + 10H2O
RIPIDOLITA.
(MgFeAl)6(AlSi)4O10(OH)8 + 20H+ 2Mg+2 + 2Fe+2 + 4Al+3 + 2H4SiO4 + 10H2O
SAPONITA.
(MgAl)6(SiAl)8O20(OH)4 + 27H+ 3Mg+2 + 7Al+3 + 4H4SiO4 + 7,5H2O + O2
GIBSITA.
Al(OH)3 + 3H+ Al+3 + 3H2O
AUGITA.
(CaMgFeAl)2(AlSi)2O6 + 8H+ Ca+2 + Mg+2 + Fe+3 + 3/2Al+3 + H4SiO4 + 2H2O
REACCIONES DE DISOLUCION DE LAS SILICO-GANGAS EN MEDIO ACIDO.REACCIONES DE DISOLUCION DE LAS SILICO-GANGAS EN MEDIO ACIDO.
ALBITA (Na FELDESPASTO)
NaAlSi3O8 + 4H+ + 4H2O Na+ + Al+3 + 3 H4SiO4
NONTRONITA (EN MEDIO CLORHIDRICO)
Fe (AlSi)8O20 (OH)4 + 14 H+ Fe +2 + 4 Al+3 + 4 H4 SiO4 + H2O + 3,5 O2
HORNBLENDA
NaCa2 (MgFe)4 (AlFe)(SiAl)8 O22(OH,F)2 + 28H+ Na+ + Ca+2 + 2 Mg+2 + 2Fe+2 + 4,5 Al+3+ 0,5 Fe+3 + F + 0H- + 4H4 SiO4 + 6 H2O
MUSCOVITA
K2Al4Si6Al2O20(OH)4 + 20H+ 2K+ + 6 Al+3 + 6 H4 SiO4
ESMECTITA
Al4 ((OH)8 Si4O10 ) + 12H+ 4Al+3 + 4 H4 SiO4 + 2 H2O
REACCIONES DE DISOLUCION DE LAS SILICO-GANGAS EN MEDIO ACIDO.REACCIONES DE DISOLUCION DE LAS SILICO-GANGAS EN MEDIO ACIDO.
ANALISIS DE LAS REACCIONES 1 A 14
TODAS LAS REACCIONES CONSUMEN ACIDO SULFURICO, Y POR TANTO INCIDEN EN UN AUMENTO DEL CONSUMO NETO DEL REACTIVO EN EL SISTEMA.
1
GANGAS ASOCIADAS A ANORTITA, ORTOCLASA, MONTOMORILLONITA, ILLITA, ALBITA INCORPORAN AGUA A SU ESTRUCTURA Y PODRIA ELLO DERIVAR EN COMPLEJIDADES OPERACIONALES, TALES COMO:
2
TECNICAFENOMENOLOGIA PROBLEMA
AGITACION - TIXOTROPIADIFICULTAD EN LA
SEPARACION SOLIDOLIQUIDO
BATEAS- HIGROSCOPIA- DELICUESCENCIA
DIFICULTAD EN ELMANEJO Y
DISPOSICION DERESIDUOS
PILAS - HIGROSCOPIA ESTABILIDAD DEPILAS
LIXIVIACION
CRUD
2Al+3 + SiO2 nH2O + 3H2O Al2O3 SiO2 nH2O + 6H+
EL SWELLING (HINCHAMIENTO) DE CIERTO TIPO DE ARCILLAS, POR ABSORCION DE AGUA Y SOLUTOS, GENERA SERIOS PROBLEMAS DE ESCURRIMIENTO HIDRAULICO EN LOS LECHOS RESPECTIVOS.3
GANGAS ASOCIADAS A CAOLINITA, CLORITA, RIPIDOLITA, SAPONITA, GIBSITA, AUGITA, NONTRONITA HORBLENDA, Y ESMECTITA, ENTRE OTRAS, DESPRENDEN AGUA DURANTE LA LIXIVIACION Y POR TANTO, SON MAS BENEFICAS QUE LAS ANTERIORES PARA SU PROCESAMIENTO RESPECTIVO.
4
PRESENCIA DE BIOTITAS, Y EN MENOR GRADO, MUSCOVITAS NO ALTERAN LAS CARACTERISTICAS DEL RESIDUO MINERAL POR EFECTOS DE FENOMENOS COMO LOS MENCIONADOS, DADO QUE NO ATRAPAN NI LIBERAN AGUA EN SU REACCION.
5
LOS PRODUCTOS DE REACCION ASOCIADOS A IONES Al+3 Y ACIDO POLISILISICO (H4SiO4), A TRAVES DE POLIMERIZACION E HIDROLIZACION, FORMAN COLOIDES QUE FAVORECEN LA PRESENCIA DE CRUD EN SISTEMAS DE SX.
6
REACCIONES DE DESCOMPOSICION Y PRECIPITACIONEN SISTEMAS DE LIXIVIACION
REACCIONES DE DESCOMPOSICION Y PRECIPITACIONEN SISTEMAS DE LIXIVIACION
1 LOS IONES CODISUELTOS PUEDEN PERMANECER EN DISOLUCIONO FORMAR PRECIPITADOS, LO CUAL PUEDE LLEGAR A AFECTAR LAPERMEABILIDAD Y LA CONDUCTIVIDAD HIDRAULICA DE LOSLECHOS.
ALGUNAS DE ESTAS REACCIONES SON:
K++ 5Al +3+ 7H 4SiO4 Al5Si7O20(OH)4+ 16H + + 20 H 2OILLITA
3.7 Mg +2 + 3Fe +2 + 4Al +3 + 4H 4SiO4 Mg0.7 (MgFe)6(AlSi) 8O20(OH) 4 8H 2OVERMICULITA
Fe+3 + 2H2O FeOOH + 3H+
GOETITA
3Fe+3 + K+ + 2SO4-2 + 6H2O KFe3(SO4)2(OH)6 + 6H+
JAROSITA
Ca+2+ SO4-2+ 2H2O CaSO4 2H2OYESO
K+ + 3Al+3 + 2SO4-2 + 6OH- KAl3(SO4)2(OH)6ALUNITA
ARCILLAS DE ALTA CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO, COMO LA LAUMONTITA (4.25 meq / 100 gr), Y ESTABLES EN MEDIOS ACIDOS, FAVORECEN LA CAPTURACION DE CATIONES CUPRICOS DESDE LA SOLUCION, AFECTANDO LARECUPERACION DEL PROCESO.
Ca Al Si O4
* 4H2
O + 3 Cu Ca Cu Si O12 2
+23 4 12
* 4H O + 2Al 2
+3
H++ K-FELDESPATO ILLITA + CATIONES + H4SiO
4
SILICE + CAOLINITA PIROFILITA
EN OTROS CASOS, SE PRODUCEN REACCIONES DE DESCOMPOSICION, TALES COMO:
H++ ILLITA CAOLINITA + CATIONES + H4SiO
4
LA VELOCIDAD DE ESTAS REACCIONES ES DEPENDIENTE DE LA RAZON LOGARITMICA M+/H+ EN SOLUCION, DE ACUERDO A UNA REACCION TIPO:
4NaAlSi3O8 + 4H+ Al4Si8O20(OH)4 + 4Na+ + 4SiO2
4log K = log [ Na+] + 4 pH
1 TODO ESTE CONJUNTO DE REACCIONES CONSTITUYE ELLLAMADO CICLO DE LAS IMPUREZAS EN LIXIVIACION, EL CUALIMPIDE, EN FORMA NATURAL, UN AUMENTO CRECIENTE YPROGRESIVO DE LAS IMPUREZAS EN EL SISTEMA.
ROL DE LAS GANGAS ASOCIADAS A Fe.
LOS SULFUROS DE HIERRO EN MEDIO ACIDO, PUEDEN REACCIONAR POR ACCION QUIMICA DIRECTA, DE BAJA CINETICA POR LO GENERAL, O POR ACCION BACTERIAL, MEDIANTE REACCIONES DEL TIPO:
FeS2 + 14Fe3+ + 8H2O 15Fe2+ + 2SO 4-2 + 16H+
4Fe2+ + O 2(g) + 4H+ 4Fe3+ + 2H 2OBACTERIAS
2FeS2 + 7O2(g) + 2H2O 2FeSO4 + 2H2SO4
FeS + 2Fe 3+ 3Fe2+ + S0
FeS2+ 2Fe3+ 3Fe +2 + 2S0
1 EN GENERAL, EL Fe III PRODUCIDO, ADEMAS DE ACTUAR COMOAGENTE LIXIVIANTE, FAVORECE LA ACCION QUIMICA DE LAPIRROTITA Y PIRITA, EN ESE MISMO ORDEN CINETICO, PARAGENERAR AUN MAS Fe III AL TERMINO DEL CICLO.
FLA HEMATITA Y MAGNETITA, ASI COMO LAS PIRITAS YPIRROTITAS, SON VIRTUALMENTE INSOLUBLES EN MEDIOACIDO.
FLAS LIMONITAS , EN CAMBIO, SE DISUELVEN EN BASE A:
2Fe2O3 * 3H 2O + 12H+
4Fe+3+ 9H2O
EL Fe III Y Fe II DISUELTO PUEDEN GENERAR POR HIDROLISIS PRECIPITADOS COLOIDALES, TALES COMO, LA JAROSITA, GOETITA, LIMONITAS Y OTROS COMPUESTOS QUE PUEDEN AFECTAR SERIAMENTE LA PERCOLABILIDAD DE LOS LECHOS.
ESTE CONJUNTO DE COMPUESTOS SON DEL TIPO:
FeSO4+ + OH- + 5H2O FeSO4OH 5H2OFIBROFERRITA
K+ + 3Fe+3 + 2SO4-2 + 6OH- KFe3(SO4)2(OH)6JAROSITAS
H+ + Fe+3 + SO4-2 + 4H2O HFe(SO4)2 4H2ORHOMBOCLASA
4Fe+2 + O2(g) + 10H2O 4Fe(OH)3 + 8H+HIDROXIDOS
Fe(OH)3 + xH2O Fe(OH)3 * H2O FeO OH + (x+1)H2O LIMONITA GOETITA
Fe + 4Fe + 6SO4 + 2OH + 20H2O Fe+2 Fe+3(SO4)6(OH)2 20H2O COPIAPITA
+2 +3 -2 -
LAS CONDICIONES DE pH LOCAL Y LA CONCENTRACION DE LOS ELEMENTOS SON SUFICIENTES COMO PARA ACTIVAR ESTE TIPO DE REACCIONES, CUYA PRECIPITACION ES MAS RAPIDA QUE LA VELOCIDAD DE REDISOLUCION RESPECTIVA.
EN PRESENCIA DEL As DISUELTO, PARTE DEL ACUOSO SE CONSUME, TERMODINAMICAMENTE, PARA OXIDAR EL As III A As V Y LUEGO PARA FIJARLO COMO ESCORODITA, COMPUESTO QUIMICAMENTE ESTABLE Y NO CONTAMINANTE.
POR TANTO,
AsO+ + 2Fe+3 + 3H2O H3AsO4 + 3H+ + 2Fe+2
H3AsO4 + Fe+3 + 2H2O FeAsO4 * 2H2O + 3H+
AsO+ + 3Fe+3 + 5H2O FeAsO4 * 2H2O + 6H+ + 2Fe+2
LAS PRESENCIA DE OTROS ELEMENTOS DISUELTOS PUEDE TAMBIEN DAR ORIGEN A COMPUESTOS COMO:
EN ESTE CASO, LA PRECIPITACION ES DESEABLE POR EFECTOS AMBIENTALES, DADO QUE LA REDISOLUCION DE ESTE TIPO DE COMPUESTO PRACTICAMENTE ES NULA.
5Cu+2 + 2AsO4-3 + 4OH- Cu5(AsO4)2(OH)4CORNUBITA
Ca+2 + Cu+2 + AsO4-3 + OH- CaCu(AsO4)OHCONICHALCITA
2Ca+2 + 2Cu+2 + 3SiO2 + 6H2O Ca2Cu2Si3O10 *2H2O + 8OH-KINOITA