La solución de metales de metales de metales de alta calidad, junto con la trilogía de metales de metales, presenta una solución de metales de metales de alta calidad y de metales de alta calidad. La solución de metales de metales de metales de alta calidad, de metales de alta calidad y de metales de alta calidad, también tiene problemas de recuperación.

Comprender la hidrometolourgia: Principios básicos y ventajas

La hidrometallurgia se basa en la disolución selectiva de metales blancos en un solvente acuoso, a menudo una solución ácida, base o sal. La fuerza química fundamental de conducción es la relativa estabilidad de iones de metal en solución, gobernada por el potencial de oxidación-reducción (Eh) y pH. Los pasos clave son:

  1. ]Línea:] Contactando el mineral con un lixiviante (agente de blanqueamiento) para disolver el metal de interés. El residuos sólidos se descarta, y la solución de lixiviante embarazada (PLS) lleva el metal disuelto.
  2. Purificación de la solución: Removendo impurezas como hierro, aluminio, sílice u otros iones metálicos que pueden colisionar. Esto se logra a través de técnicas como extracción de solventes, intercambio de iones o precipitación selectiva.
  3. Recuperación de metal: Extracting the pure metal or a high-grade intermediate from the purified solution, usually by electrowinning, cementation, precipitation, or reduction with gases.

Las ventajas de la hidrometolorgia están bien documentadas. Puede procesar ores con grados tan bajos como 0,1% de cobre o 0,5 g/t de oro, que sería antieconómico en una fundición. Las bajas temperaturas de funcionamiento (normalmente inferiores a 250°C) reducen el consumo de energía y evitan la formación de gases tóxicos como SO2. Las plantas hidrometolares también son más modulares y fáciles de permitir en áreas pobladas.

El proceso de arrendamiento en detalle

El plomo es el paso determinante de la tasa en la mayoría de los flujos hidrometorúgicos. La reacción química entre el mineral sólido y el lixiviante se produce en la interfaz de líquido sólido; los cinéticos están influenciados por la temperatura, la concentración de reactivos, el tamaño de partículas, la agitación y la presencia de oxidantes o reductores. Las reacciones de plomo pueden clasificarse por el tipo de transformación química: acidolisis, complexación, oxidación, oxidación, combinación.

Química de la Líder

Para un sulfuro metálico como la chalcopyrite (CuFeS2), la disolución requiere un oxidante para romper el vínculo sulfuro. En la lixiviación de la pila de cobre, el ácido sulfúrico se combina con el hierro férrico (Fe3+) como el oxidante. La reacción se puede escribir como:

CuFeS2 + 4Fe3+ → Cu2+ + 5Fe2+ + 2S0

El azufre elemental se forma como subproducto, que puede ser oxidado posteriormente a sulfato si las condiciones lo permiten. Para el oro, el lixiviamiento cianuro se basa en la formación de un complejo de oro-cianida estable: 4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O → 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH

Tipos de arrendamiento

La selección de un método de lixiviación depende de grado de mineral, mineralogía, permeabilidad y escala económica. Los tres tipos principales —camino, in situ y lixiviación de tanque— cada uno tiene características de ingeniería distintas.

Salto que conduce

El salto de heap en Arizona es el método más aplicado para los minerales de cobre y oro de bajo grado. El mineral de heaptación se apila en ascensores (normalmente 2-10 m de altura) en un revestimiento impermeable (generalmente HDPE), formando una almohadilla de leach que puede abarcar cientos de hectáreas.

Plomo in situ (ISL)

También se llama minería de solución, ISL implica inyectar el lixiviante directamente en el cuerpo de mineral a través de agujeros sin eliminar el mineral. Se utiliza para el uranio (por ejemplo, en Kazajstán, que produce más del 40% de uranio global a través de ISL) y para el cobre en algunos depósitos fracturados. El lixiviante fluye a través del mineral, disuelve el metal, y se bombea de nuevo a la superficie mediante pozos de producción.

Tanque (Agitado) Plomo

Para orejas de mayor grado o concentrados, el lixiviante proporciona una mayor cantidad de kinetics. El mineral de alto nivel (P80 75–150 μm) se mezcla con el lixiviante en una serie de vasos agitados (normalmente 4–8 tanques en serie). Los tiempos de residencia varían de 6 a 48 horas.

Agentes de Comienzo Común y Sus Aplicaciones

La elección del lixiviante está dictada por la estabilidad química del mineral, la química de la solución del metal y las restricciones ambientales y económicas. La siguiente tabla enumera los líxiviantes más importantes:

Acid Leaching

El ácido sulfúrico (H2SO4) es, por mucho, el lixiviante más común debido a su bajo costo, disponibilidad y capacidad para disolver muchos minerales de óxido y sulfuro secundario. Se utiliza para óxidos de cobre (crisocolla, malachite, azurite), ores de uranio y para los posteriores níquel (leaching de ácido de alta presión).

Cyanide Leaching

Las soluciones de cianuro alcalino siguen siendo el método dominante para la extracción de oro y plata a pesar de las preocupaciones de toxicidad. Las concentraciones de cianuro de sodio (NaCN) son típicamente 0,01–0,05%. El proceso es seguro cuando el pH se mantiene por encima de 10 para suprimir el gas HCN. El cianuro es altamente efectivo, logrando recuperaciones ⁇ 90% para el oro de la extracción gratuita.

Lixiviantes alternativos

Debido a los riesgos ambientales del cianuro y las limitaciones de la lixiviación de ácido, se han desarrollado varios líxiviantes alternativos.

  • Thiosulfate:] Se utiliza como alternativa no tóxica para el lixiviamiento de oro. Requiere ión cúrico como catalizador y forma un complejo oro-thiosulfato estable. La adopción comercial está creciendo, especialmente para los ores preg-robbing carbonaceous ores.
  • Thiourea:] Límites de oro en condiciones ácidas, pero es más caro y menos selectivo que el cianuro. Tiene aplicaciones de nicho para ores refractarios.
  • Chloride/Hypochlorite:] Se utiliza para la extracción de oro de concentrados (el proceso "Intec") y para el lixiviamiento de plomo, bismut y otros metales como chloro-complexes.
  • Ionic Liquids and Deep Eutectic Solvents:] Disolventes verdes emergentes con selectividad sintonizada. Aún no son comerciales para metales de granel sino que muestran promesa para tierras raras y metales de batería.

Bioleaching

El bioligerante utiliza microorganismos como Acidithiobacillus ferrooxidans para catalizar la oxidación de minerales sulfuros, liberando metales en solución. Se aplica a los minerales de cobre de bajo grado (por ejemplo, en la mina Escondida en Chile) y para el tratamiento de oro refractario.

Purificación de la solución y recuperación de metal

Después de la lixiviación, el PLS contiene el metal objetivo junto con varias impurezas. La solución debe concentrarse y purificarse antes del paso final de recuperación de metal. La elección de la tecnología depende de la concentración de metal, la selectividad y la escala económica.

Extracción de solución (SX)

SX es el caballo de trabajo para la purificación de cobre y uranio. El PLS se contacta con un solvente orgánico que contiene un extractor metálico específico (por ejemplo, hidroxióxidos para el cobre).Los transferencias de metal a la fase orgánica, mientras que las impurezas permanecen en el raffinato acuoso. El orgánico cargado se despoja con un ácido concentrado para producir una solución acuosa de alta pureza adecuada para el cambio de electrovinización.

Intercambio de iones (IX)

IX utiliza cuentas de resina sólidas que adsorbían de forma selectiva iones de metal de solución. Es particularmente útil para soluciones diluidas (por ejemplo, licores de uranio ISL, oro de soluciones de cianuro y tierras raras). Después de cargar, la resina se elute con un pequeño volumen de reactivo fuerte, produciendo una solución concentrada. IX puede lograr una recuperación muy alta (conjunto) y manejar los caudales de resina.

Precipitación y Cementación

Precipitación - el método más simple: añadir un reactivo que forma un compuesto insoluble con el metal. El cobre se puede precipitar como Cu2S con sulfuro de hidrógeno, o como Cu(OH)2 con cal. El polvo de zinc se utiliza para la cementación de oro (el proceso de Merrill-Crowe): 2[Au(CN)2]— + Zn →

Electrowinning (EW)

EW es la deposición electrolítica del metal de la solución a una catoda. Es el paso final para las plantas de cobre SX-EW (producción de catodes de 99.99% de pureza), para el electrovincnificado de zinc, y para las soluciones de cianuro de oro combinado con eliminación de oxígeno disuelto. Las células modernas EW utilizan en blancos de acero inoxidable con eliminación periódica del depósito de metal.

Ventajas y consideraciones ambientales

Hidromeloloterapia ofrece beneficios ambientales claros sobre la pirometallurgia: no emisiones SO2, menor huella de carbono y la capacidad de tratar los ores en el sitio de minas sin concentrados de envío a fundición. Sin embargo, no está sin problemas ambientales. Los grandes volúmenes de aguas residuales (PLS, raffinate, soluciones de lavado) requieren una gestión cuidadosa.

Otra ventaja es la capacidad de combinar la recuperación de metales con el reciclaje de recursos: la hidrometolorgia es crítica para el reciclaje de desechos electrónicos, el reciclaje de baterías de iones de litio (por ejemplo, el uso de lixiviación para recuperar Li, Co, Ni, Mn) y la minería urbana. Las regulaciones en la UE y otras regiones están impulsando un mayor uso de rutas hidrometolares para materiales secundarios.

Desafíos y futuras orientaciones

A pesar de su madurez, la hidrometolourgia enfrenta desafíos continuos. La kinetica de plomo para algunos ores (por ejemplo, la chalcopyrite) sigue siendo lenta, que requiere altas temperaturas o presión, que aumentan los costos. La presencia de minerales ganglios puede consumir reactivos y obstaculizar la transferencia de masa. La escala de pruebas de laboratorio a montones comerciales es notoriamente difícil debido a la vigilancia heterogeneitaria y el canalización más compleja que el control de procesos.

Es probable que los acontecimientos futuros se centren en:

  • Recuperación in situ (ISR)] para el cobre, el oro y las tierras raras, reduciendo la huella superficial y eliminando las colas.
  • nódulos polimetálicos de profundidad: Procesamiento hidrometolarúrgico de nódulos de manganeso que contienen Ni, Co, Cu y Mn utilizando el lixiviamiento selectivo con amoníaco o ácido sulfúrico.
  • Leaching electroectroquímico: Usando electrolisis para generar lixiviantes in situ, reduciendo el consumo de reactivos.
  • Intensificación del proceso: Reactores de alta costura, lixiviación con ayuda de ultrasonido y calefacción por microondas para acelerar la kinetica.
  • ] Química verde: Lixiviantes no tóxicos como aminoácidos (glicina), polisacáridos o disolventes bio-basados.

La integración de la hidrometolourgia con pirometallurgia (procesos hibridos) también está ganando interés, por ejemplo, el asado o la oxidación de presión para descomponer las matrices refractarias antes de la lixiviación. A medida que la industria transfiere a ores de menor calidad y materiales reciclados, la importancia de la hidrometodoxia sólo aumentará.