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Biolixiviacion del cobre
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Biolixiviacion del cobre

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  • 1.  INTRODUCCION.  TECNOLOGIAS. DEFINICION.  VENTAJAS DE LA TECNOLOGIA APLICACIÓN. MICROBIANA. BACTERIAS.  PROCESOS BASADOS EN EL RIEGO. ¿Cómo ACTUAN?  Biolixiviacion en Pilas.  Biolixiviacion en Botaderos. CARACTERISTICAS DE LOS MICROORGANISMOS.  Biolixiviacion In Situ. ¿Cómo SE PRODUCE?  PROCESOS BASADOS EN LA AGITACION. FACTORES QUE AFECTAN AL  Biolixiviacion en tanques agitados. DESARROLLO. MECANISMOS.  DIMENSIONAMIENTO DEL EQUIPO. a. Mecanismo Directo.  CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE UN CIRCUITO DE LIXIVIACION. b. Mecanismo Indirecto. b.1. Mecanismo de ataque directo via  DISEÑO DE UN PROCESO DE tiosulfato. LIXIVIACION. b.2. Mecanismo de ataque indirecto via  RESUMEN . polisulfato.  CONCLUSIONES. b.3. Mecanismo mixto. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 2. La biolixiviacion es una tecnología que usa bacteriasespecíficas para extraer (lixiviar) metales de losminerales. Por lo tanto, se determinó que la tecnologíadebería llamarse “biohidrometalurgia” ya que, para queel proceso de recuperación de cobre fuera eficaz eranecesaria además de agua, la presencia de ciertosmicroorganismos.La primera aplicación comercial de lixiviaciónbacteriana en pilas fue en Chile, en la planta Lo Aguirre,con la tecnología desarrollada por el grupo de la MineraPudahuel. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 3. DEFINICION DE BIOLIXIVIACIÓNLa oxidación bacteriológica de minerales es un término aplicado a ladisolución favorecida por microorganismos de los constituyentes delmineral, ya sea para extraer los valores metálicos (proceso de biolixiviación),o para remover los constituyentes del mineral que interfieren con laextracción de los valores metálicos por algún método convencional (procesode biooxidación). Detalle de una partícula de calcopirita sin atacar y atacada con microorganismos termófilos extremos. Panel A ) sin atacar y B) atacada (tomado de Departamento de Ingeniería Metalúrgica de la Facultad de Química de la UNAM, 2001). ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 4. Los métodos de lixiviación microbianaestán comenzando a ser aplicados paraincrementar la recuperación de metales demenas de sulfuros de bajo grado o recalcitrantes alos procesos convencionales usando un pre-tratamiento como en el caso de pirita oarsenopirita, microorganismos son usadoscomercialmente para la extracción de cobre pormedio de biolixiviación. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 5.  Son organismos que viven en condiciones extremas, en este caso; pH ácido y altas concentraciones de metales, condiciones normales en los minerales. Estas bacterias quimiolitoautotróficas utilizan la oxidación de compuestos inorgánicos para generar todos los componentes de la célula. Esta capacidad metabólica es la que se aprovecha para solubilizar cobre. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 6. Durante el proceso, las bacterias “comen” electrones, los cuales son extraídos de los minerales. Estos electrones forman una especie de batería dentro de la bacteria, creando una diferencia de potencial que genera energía. Esta energía es almacenada para luego utilizarla en los distintos procesos metabólicos.Además, estos microorganismosnecesitan carbono, pero lo obtienen delaire en forma de CO2, no de los hidratosde carbono. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 7. Características De Los Microorganismos Utilizados Las bacterias que intervienen en los procesos delixiviación son generalmente autrótofas, aeróbicas yquimiosintéticas. Esta última característica, las hacecapaces de oxidar minerales para producir el ión férrico yácido sulfúrico, necesarios para las reacciones debiolixiviación. El ión férrico, es un agente fuertemente oxidante,que permite oxidar los minerales de sulfuro de cobre asulfato de cobre que es soluble. Debido a esto, también seles llama microorganismos sulfo y ferro-oxidantes. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 8. La Acidithiobacillusferrooxidans, hasido la bacteria másestudiada parabiolixiviación . ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 9. Las protagonistas de la biolixiviación son bacterias,que se alimentan deminerales (quimiolitótrofas). Para vivir, estas bacterias necesitan el anhídrido carbónico (CO2) de la atmósfera Como fuente de carbono, y agua (H2O). Se “alimentan” de fierro, arsénico o azufre, elementos que suelen estar mezclados en las rocas que contienen cobre. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 10. Factores que afectan el desarrollo bacteriano.Los factores ambientales, biológicos y fisicoquímicos, sobre elcrecimiento y desarrollo de las bacterias es fundamental en elrendimiento de la extracción de metales por biolixiviación. El control de estos factores es muy importante para asegurar lascondiciones óptimas de pH, humedad, temperatura, nutrientes,fuentes de energía, que permitan obtener el máximorendimiento de cobre. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 11. El pH define que especies de bacterias se pH desarrollarán en el medio El oxigeno es utilizado como oxidante por losOxígeno y dióxido microorganismos en ambientes de lixiviación.de carbono El dióxido de carbono es utilizado como fuente de carbono para la fabricación de su arquitectura celular o generación de biomasa. Nutrientes Estos microorganismos requieren de fuentes nutricionales para su óptimo desarrollo. Los microorganismos utilizan como fuente primaria de energía el ion ferroso y el azufre Fuente de inorgánico. En la lixiviación de mineral el ión Energía ferroso (fe+2) es producido biológicamente, por ello no es necesario añadirlo. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 12. La luz visible y la no filtrada tienen un efecto Luz inhibitorio sobre algunas especies de bacterias, pero el hierro ofrece alguna protección a los rayos visibles. Los microorganismos se clasifican según el rango de temperatura en el cual pueden sobrevivir. Si la temperatura del medio en que se encuentren los microorganismos es menorTemperatura a 5°C, se vuelven inactivos volviendo a cumplir su función si aumenta la temperatura, pero si la temperatura del medio sobrepasa el óptimo, los microorganismos se mueren. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 13. Presencia de Inhibidores durante el proceso de biolixiviación, se van acumulando metales pesados como zinc, arsénico y hierro en la solución de lixiviación, y en ciertas concentraciones resultan tóxicos para los microorganismos.Potencial redox (Eh): la medida del potencial es un indicador de la actividad microbiana, mientras mayor sea el potencial medido, mayor será la actividad microbiana. El potencial óptimo es de 600 a 800 mV (miliVolt). a menor tamaño de la partícula de mineral,Tamaño de partícula mayor es el área de contacto que tiene el microorganismo, haciendo más efectiva la lixiviación. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 14. Existen varios mecanismos propuestos de como losmicroorganismos participan en la lixiviación deminerales:a. El ataque directo o enzimático del mineral por una o más bacterias en donde el contacto físico entre la bacteria y el mineral es necesariob. El ataque indirecto del mineral por uno o más productos del metabolismo de las bacterias, como el ión férrico Fe3+ o los protones H+, (el contacto físico entre el mineral y la bacteria no es necesario) ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 15. a.- MECANISMO DIRECTO La bacteria está en contacto directo con la superficie del mineral, promoviendo la oxidación del azufre de los sulfuros metálicos a sulfatos. La oxidación proporciona la energía para el crecimiento de las bacterias.Esquema del mecanismo directo de biolixiviación. Figura diseñada por Hugo Aguilera Bandín.1) Lasbacterias se encuentran presentes en el medio con mineral, 2) Las bacterias entran en contacto conel mineral por medio de los exopolímeros (EPS), 3) Los exopolímeros reaccionan con la superficie delmineral, 4) El metal es liberado. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 16. b.- MECANISMO INDIRECTO El sulfuro metálico es oxidado químicamente por la acción del agente oxidante Fe3+. La función de los microorganismos es regenerar el agente oxidante. Si la oxidación química es completa se obtiene Fe2+ y SO42-. Cuando es incompleta se generan Fe2+ y S°, en cuyo caso la bacteria oxida también el azufre elemental S° a SO42-, regenerando al medio H2SO4Esquema del mecanismo indirecto de biolixiviación. Figura diseñada por Hugo Aguilera Bandín.1) Las bacterias se encuentran presentes en el medio con el mineral, el hierro ferroso Fe+3 lixivia elmineral, 2) El metal es liberado y el hierro ferroso es oxidado a Fe+2 por las bacterias ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 17. B.1.- Mecanismo de ataque indirecto vía tiosulfato.El ión férrico Fe3+contenido en la capade EPS ataca de formaindirecta al sulfurometálico produciendoión ferroso Fe2+ ytiosulfato S2O32-. Eltiosulfato reaccionacon el ión férrico Fe3+formando variosintermediarios hastallegar al SO42- ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 18. b.2.- Mecanismo de ataque indirecto vía polisulfuro Los protones atacan la red cristalina de algunos sulfuros metálicos. El ataque indirecto del mineral por el par H+/Fe3+ al mineral produce Fe2+ y polisulfuros, y finalmente SO42-. El papel de las bacterias es de producir H2SO4 para abastecer de H+ y Fe3+ al medio para que se lleve a cabo el ataque químico. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 19. b.3.- Mecanismo MixtoEs la combinación deambos mecanismos; esdecir, un ataque directo eindirecto al mineral poruno o variosmicroorganismos activos.También es conocido comolixiviación cooperativa. Esquema del mecanismo mixto de biolixiviación. Figura diseñada por Hugo Aguilera Bandín. 1) Las bacterias se encuentran presentes en el medio con el mineral, 2) Algunas bacterias participan en contacto directo con el mineral por medio de sus exopolímeros, 3) El metal es liberado, 4) Algunas otras bacterias participan de manera indirecta en el medio, regenerando los iónes Fe . ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 20. Russi Canad a aLas diferencias entre las tecnologías de US Uzbekist anbiolixiviación dependen del lugar de Iran Chin aaplicación, la metodología ocupada, la ley Ghan ade cobre y el tamaño de partícula del Ugand Indone Brazi DRC amineral, principalmente. Una Peru l Zambi a sia Zimbabcategorización amplia según Brierley Botswa na we Austra lia South(2008), es la separación de las tecnologías Chil e Africa New Zealandsegún el método en que se basan parahacer la lixiviación. En este como losprocesos de lixiviación basados en elriego y los basados en la gitación. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 21. 1. Requiere poca inversión de capital, ya que las bacterias pueden ser aisladas a partir de aguas ácidas de minas.2. Presenta bajos costos en las operaciones hidrometalúrgicas, encomparación con los procesos convencionales.3. Ausencia de polución o contaminación ambiental durante elproceso.4. Permite el tratamiento de creciente stock de minerales de bajaley que no pueden ser económicamente procesados por losmétodos tradicionales. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 22. • La técnica de oxidación bacteriana empleada para eltratamiento de minerales sulfurados auríferos, se fundamentaen la acción efectiva de la bacteria Thiobacillus ferrooxidanspara oxidar especies reducidas de azufre a sulfato y para oxidar elion ferroso a ion férrico.• La fuente de energía fundamental para el Thiobacillusferrooxidans es el ion Fe+2, pudiendo ser utilizados también elazufre en sus formas reducidas. Usa nutrientes básicos para sumetabolismo a base de N, P, K, y como elementos de trazo, Mg yCa. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 23. PROCESOS BASADOS EN EL RIEGO Esta tecnología se puede procesarBiolixiviación en pilas. material recién extraído de la mina y mineral chancado, minerales de ley intermedia, sulfuros secundarios y primarios. La extracción de cobre desde minerales secundarios de cobre, como la calcocita (Cu2S) y la covelina (CuS), por biolixiviación en pila es ampliamente practicada en todo el mundo. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 24. Biolixiviación en botaderosCon esta tecnología se procesa lastre19,minerales de baja ley de cobre (menor a0,5 %), mineral recién extraídos de lamina, sulfuros secundarios y primarios.Como el contenido de cobre en estosminerales es tan mínimo como paracubrir los costos de la flotación yfundición, los grandes fragmentos demineral son arrojados a los botaderos.Estos tienen una base impermeabledesde la que se puede capturar loslixiviados. En la superficie del botadero se aplica la solución de acido sulfúrico y agua. Los microorganismos crecen naturalmente dado que se dan las condiciones óptimas para su crecimiento. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 25. Biolixiviación in situ La biolixiviación in situ, trata el mineral en la mina, previa fractura de esta por tronadura permitiendo a la solución fluir libremente. Este método se aplica a minas abandonadas y minas subterráneas, donde los depósitos de mineral no pueden ser extraídos por los métodos convencionales, por ser minerales de baja ley o de pequeños depósitos o ambos, siendo no rentable su extracción. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 26. PROCESOS BASADOS EN LA AGITACIÓNBiolixiviación en tanques agitadosSe utiliza para minerales de leyintermedia a alta y concentrados demineral, que generalmente es calcopirita,debido al capital y costos de operaciónasociados con esta tecnología.Los minerales son depositados en untanque de acero inoxidable de grantamaño, equipado con agitadoresmecanizados y con la introducción deaire por ventiladores, lo que asegura ladisponibilidad de oxigeno y dióxido decarbono para los microorganismos.Es necesario inocular estos reactores con los microorganismos, para lograr labiolixiviación que opera en un ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia proceso continuo.
  • 27. • El tamaño es clave pues se área de contacto facilita la oxidación lenta o rápida, los que tienen dimensión cercanas bacterias son ideales para su lixiviación. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 28.  Se buscará definir los parámetros específicos de la cinética de disolución decationes metálicos que aparecen en la solución. Definir los parámetros que caracterizan lacinética con que el mineral reacciona con el ácidode la disolución, es decir la velocidad de consumode ácido Este procedimiento contempla la lixiviación de unmineral mixto de cobre utilizando columnas cortasinundadas con recirculación de soluciones.Se ha encontrado que en la lixiviación de minerales oxidados de cobre el proceso estacontrolado por la difusión de los reactivos a través del material reaccionadoSe ha encontrado que en la lixiviación de minerales oxidados de cobre el proceso estacontrolado por la difusión de los reactivos a través del material reaccionado ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 29. Elección del agente lixiviante (solvente), Tipo deConsidera 5 factores proceso químico a usar , Tipo de operación físico a emplear , Elección del equipo de lixiviación industrial, Recuperación del metal disuelto Elección del agente lixiviante Depende de la estructura química del material En metalurgia, normalmente son soluciones acuosas. Parámetros a considerar:a) Solubilidad del metal en él bb) Selectividad hacia metal de interés, f (pH) (baja en general)c) Propiedades Físicas . Tensión superficial: a < > humectación sólida .. Viscosidad : a < > eficiencia ... Bajo P.Eb (ºC) si se recupera por destilaciónd) Estabilidad Térmica : evita pérdidas por degradación.e) Peligrosidad: toxicidad, inflamabilidad, no explosivo.f) Costo: recicladas son mejores, por costo y riesgos ambientales. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 30. Tipo de Proceso QuímicoLa lixiviación metalúrgica se puede efectuar tanto en mediooxidante, neutro o reductor, como ácido o básico. a) Lixiviación con agua b) Lixiviación Acida c) Lixiviación Alcalina d) Lixiviación por Complejación e) Lixiviación Oxidante f) Lixiviación Oxidante-Complejante ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 31. Tipo de Operación Física a emplearDependen del tipo de reacción y las características del mineral . Difusión del lixiviante Velocidad total , Velocidad Reacción Química Lixiviación Bacteriana:Existen bacterias que viven naturalmente en los minerales decobre, transformando S = SO4 2 - Acción directa en presencia de agua y oxigeno-Acción indirecta: generan H2SO4 (lixiviante) y oxidan Fe SO4 aFe2 (SO4)3 (lixiviante)- a veces se superpone con lixiviación química Ej., ThiobacillusFerrooxidans: pH = 2 -3 ( 2g/L H2SO4) 30 - 35ºC y presencia O2 ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 32. La lixiviación bacteriana resulta en el reto másimportante en el futuro de la Metalurgia, los métodostradicionales de recuperación de metales deberándar paso a métodos no contaminantes y labiolixiviación es uno de ellos y que debe responder ala exigencia de un mundo atribulado que clama porun ambiente que no contamine más. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 33. La biolixiviación tiene, ante todo, un objetivo de creación de riqueza. Permiteaumentar las tasas de recuperación del mineral, por tanto, hacer más rentable undeterminado proceso.El desafío entonces es aumentar la aplicación comercial, en base a que existeninvestigaciones científicas tanto internacionales como nacionales, hace décadas,que avalan la tecnología de biolixiviación, además de estudios en plantas pilotos aescala industrial para probar la factibilidad técnica y económica del proceso,dando excelentes resultados. ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia
  • 34. Trabajamos en estas Ni siquieracondiciones tenemos salarios… Creo que necesitamos un sindicato de trabajadores ESTRELLA SANTOS, Maribel Alicia

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