Hidrometalurgia

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MENA 
REDUCCION DE TAMAÑOS 
Trituración 
Molienda 
CLASIFICACION 
CONCENTRACION 
Física 
Física - química 
REFINACION 
M E T A L 
HIDROMETALURGIA 
 
La operación comúnmente vinculada a la hidrometalurgia es la LIXIVIACION. 
La hidrometalurgia trata los procesos de CONCENTRACION QUIMICA. 
En general de los PROCESOS DE CONCENTRACION FÍSICA, se obtiene un concentrado 
al que se debe realizar una etapa de refinación, para lograr la obtención del metal o mineral en 
condiciones de pureza necesarias. 
Un esquema del proceso que nos lleva a esta etapa es el siguiente: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Un ejemplo típico de esta problemática es la industrialización del Cobre. El Cobre que sale 
de una concentración por Flotación por Espuma, no sale con los requerimientos necesarios para 
ser utilizado para la fabricación de conductores, por lo que se lo pasa a una etapa de Refinación. 
Otro ejemplo es el caso del Azufre, por lo general a este producto no hace falta Refinarlo, 
para los usos que posee. 
Por lo general, para los No Metales, los procesos de concentración (físicos ó físicos-
químicos) proveen un concentrado, al que no hace falta un proceso de refinación. 
Por otro lado los Metales, que por lo general se encuentran muy unidos a la ganga, necesitan 
un proceso de refinación. 
Los procesos que permiten realizar la extracción del elemento valioso, se pueden clasificar 
de la siguiente manera: 
 
ENZO CORTE
Resaltar
 2 
TABLA N° 1 
PROCESO OPERACION 
Hidrometalurgia 
Lixiviación bacteriana 
Lixiviación química 
Pirometalurgia 
Oxidación 
Reducción 
Cloruración, etc. 
 
 LIXIVIACION 
Se define como lixiviación al proceso por el cual se extrae el mineral, contenido en una mena 
ó en un concentrado, disolviéndolo en un solvente adecuado (agua o solvente químico 
(reactivo)). 
El reactivo utilizado para confeccionar el solvente, tiene la restricción que debe disolver 
solamente el mineral útil, pero no la ganga.. 
En orden de importancia Industrial, se producen por lixiviación, en el mundo: cobre, 
aluminio (a partir de la bauxita), cinc, plomo, niquel oro, plata, platino. 
Las condiciones que debe cumplir el reactivo son las siguientes: 
 Ser soluble en agua o en otro reactivo barato. 
 Ser obtenible en escala industrial (ej. Ácido sulfúrico). 
Si bien la lixiviación es un proceso de Concentración, algunas veces en necesaria una etapa 
de PRECONCENTRACION (ej. Los sulfuros minerales son pocos solubles). Durante la 
preconcentración, se transforma a los minerales en compuestos más solubles y por lo tanto mas 
lixiviables. Un claro ejemplo de esta situación es la industrialización del SZn (sulfuro de cinc), 
cuya forma oxidada es la más soluble, por lo que al sulfuro de cinc se le practica una tostación 
oxidante, según la siguiente reacción: 
SZn + 3/2 O2  SO2 + OZn 
 Luego por lixiviación se obtiene un concentrado de cinc y las gangas o colas del 
sistema, según el esquema que se representa a continuación. 
 
 
 
 
 
 
 
Una vez obtenida la solución concentrada de Zn
2+
 se pasa a una etapa de PRECIPITACION 
del metal útil (purificación y recuperación). 
Mena Disolvente 
Solución concentrada 
en Zn2+ 
Ganga 
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
 3 
Las técnicas de lixiviación, pueden clasificarse de la manera detallada a continuación: 
 Lixiviación IN SITU (en el lugar donde se encuentra la mena) 
 Lixiviación en pilas. 
 Lixiviación en Tanques: 
 Tanques de percolación 
 Tanques agitados 
 Tanques de presión. 
 Lixiviación BACTERIANA. 
 
Purificacion y Recuperación 
Se denomina de esta manera al proceso de precipitación del mineral útil, este proceso se 
puede llevar a cabo por lo siguientes métodos: 
 Electrólisis 
 Intercambio iónico 
 Extracción por solventes 
 Precipitación química 
 Desplazamiento por otros metales. 
 
Lixiviación IN SITU 
Es una operación que se efectúa en el mismo lugar donde se encuentra el mineral útil, por lo 
que generalmente no se extrae el mineral del yacimiento. 
Se lo usa para menas de BAJA LEY. Ejemplo menas de cobre con contenidos del 0.7-0.8% 
de Cu
2+
. 
El mineral no se mueve de su yacimiento, se lo moja con el disolvente. 
Esta técnica fue practicada sobre un yacimiento pobre de cobre, por la empresa OHIO 
COPPER Co. Practicando la lixiviación de una mena con ley 85% de Cu
2+
. Además del cobre, 
tambien existía pirita y cobre bajo la forma de sulfuros, por lo que estaba presente la posibilidad 
de una reacción química que produzca (SO4)3Fe2 (por oxidación de la pirita). Para lograr esta 
oxidación se deben cumplir tres condiciones en el yacimiento. 
1. El yacimiento debe estas fracturado, para que pueda lavarse y que permita el ingreso 
de aire que provocará la oxidación de la pirita. 
2. La presencia simultánea de sulfuros de cobre y de Hierro (Fe2+). 
3. El suelo del yacimiento sea impermeable. 
Generalmente, este tipo de operación no se practica, pues es muy difícil que las condiciones 
antes mencionadas, se verifiquen a la vez por dos motivos importantes: 
a. Impermeabilidad de suelos (por lo general no se verifica). 
b. Tiempo de lixiviación extremadamente alto (ley baja, gran tamaño de partículas, 
elevados tiempos de lixiviación) 
 
 
 
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
 4 
Lixiviación en PILAS 
Para llevar a cabo este proceso es necesario sacar en mineral del yacimiento. Se aplica a 
minerales de BAJA LEY o COLAS de tratamientos anteriores. 
Este método fue muy difundido por la empresa Rio Tinto, para la lixiviación de menas de 
Cobre de baja ley y con presencia de pirita. 
La operación consiste en extraer el mineral del yacimiento, reducirle el tamaño hasta Dp 
menor o igual a seis (6) pulgadas (partículas grandes). El material quebrantado se lo acumula 
en una pila sobre un suelo impermeabilizado. El suelo dispone de una pequeña pendiente 83.5 – 
5°). Sobre el suelo y antes de depositar el material a lixiviar, se colocan capas de material, como 
las siguientes: 
 Arcillas compactadas. 
 Impermeabilizantes (gomas, plásticos) 
 Otra capa de arcillas 
 Ripio 
La condición que se le pide al suelo compactado es que no tenga grietas. 
A su vez el suelo posee CANALETAS trasnversales (Figura 2). 
 
FIGURA N° 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA N° 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Solución 
lixiviante 
Lixiviados 
Solución 
lixiviante 
Planta de 
precipitación 
Depósito de 
solución 
Producción 
de Cu° pendiente 
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
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Por lo común se prefiere colocar una capa de material grueso, en la parte inferior, para 
facilitar el escurrimiento de la solución lixiviante. Para el caso del Cobre, la solución lixiviante 
es una solución ácida y oxidante como el ácido sulfúrico, que si está presente el Cu como 
sulfuro y la pirita, se forma con éste el verdadero reactivo lixiviante que es el (SO4)3Fe2, él que 
se obtiene en la PLANTA DE Precipitación, como un residuo. 
El rociado con el reactivo lixiviante, se hace en forma periódica, bajo las siguientes pautas: 
 Se rocía de manera de mojar todo el mineral. El reactivo puede penetrar en las 
partículas por difusión o capilaridad, allí se produce la reacción y la disolución. En ese 
momento de suspende el rociado para que la pila se seque (solo un poco) y se airee. De esta 
manera lo que quedó en los poros de las partículas, y por la presencia de agua que evapora, 
se deposita en la superficie de las partículas, habiendo arrastrado iones Cu
2+
, depositándose 
como SO4Cu. 
 Al rociar, nuevamente la pila, todas las sales solubles, presentes en la superficie del 
mineral, se disuelven y pasan a la solución. 
La recuperación del producto útil, se vé afectada por el funcionamiento de la pila ya que por 
lo general, por efecto del rociado y delarmado de la pila, el material se ablanda, se rompe 
produciendo finos que taponan el lecho y canalizan los líquidos, perdiendo eficiencia el sistema. 
En la lixiviación de minerales de cobre el orden de ataque es el siguiente: 
a. Carbonatos 
b. Óxidos de cobre (CuO) 
c. Óxidos de cobre (Cu2O) 
d. Cobre metal (Cu°) 
e. Sulfuros (cúprico y cuproso) 
Algunas de las reacciones que ocurren son: 
CuCO3 + H2SO4  SO4Cu + CO2 + H2O 
Cu2O + (SO4)3Fe2 + H2SO4  2SO4Fe + SO4Cu + H2O 
3 CuO + (SO4)3Fe2 + 3H2O  3 SO4Cu + 2 Fe(OH)3 
Cu2S + 2(SO4)3Fe2  2 SO4Cu + 4SO4Fe + S 
CuS + (SO4)3Fe2  SO4Cu + 2SO4Fe + S 
Se observa que el CuCO3 y el Cu2O son las especies que consumen ácido sulfúrico, por lo 
que si están presente en la mena, se deberá reponer una cantidad de ácido para poder continuar 
con la lixiviación. Por otro lado las especies CuO, Cu2S y CuS consumen el reactivo lixiviante 
(SO4)3Fe2 por lo que es necesario mantener su concentración. Este reactivo lixiviante, tambien 
puede llegar a formarse debido a la presencia de pirita, según la reacción: 
4 S2Fe + 11 O2  2 Fe2O3 + 8 SO2 + calor 
Esta reacción se produce a bajas temperaturas, por lo tanto a temperatura ambiente, tiene una 
velocidad de reacción apreciable. Además la reacción es exotérmica, lo que justifica la 
ventilación de la pila. 
En este tipo de lixiviaciones, se observa que los agentes lixiviantes son el (SO4)3Fe2 y él 
ácido sulfúrico. 
Además el SO2 y el Fe2O3 se unen para formar (SO4)3Fe2, lo que indica que hay un consumo 
de iones Fe
3+
, lo que se compensa con lo que ocurre en la planta de CEMENTACION, donde el 
Fe° desplaza al Cu
2+
 según: 
 
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
 6 
Cu
2+
 + Fe°  Cu° + Fe
2+
 
SO4Cu + Fe°  Cu° + SO4Fe 
Pero el SO4Fe no tiene la acción disolvente, por lo que debemos buscar que se realice la 
siguiente reacción: 
4 SO4Fe + 2 H2SO4 + O2  2(SO4)3Fe2 + 2 H2O 
Por lo tanto el consumo de Fe
3+
 se compensa con el agregado de Fe° que de efectúa en la 
planta. 
Otro elemento a tener en cuenta es el consumo de agua, esto indica que no solo hay que 
mantener el consumo de reactivo sino también el consumo de agua. 
Por ejemplo; una planta que trabaja con 1.000.000 tn/año necesita 5.900 m
3
/dia de agua. 
 
Lixiviación por percolación 
En esta operación el tamaño del mineral es menor. 
El mineral, antes de ingresar a los tanques de percolación, debe ser reducido de tamaño hasta 
un Dp < ¼ inch. 
Los tanques de percolación tienen fondos perforados, donde se colocan MEDIOS 
FILTRANTES. Son tanques de gran capacidad (10.000 tn). 
La operación consiste en cargar el mineral y regarlo con solución lixiviante. Por lo general se 
trabaja con una batería de tanques de percolación. 
El MEDIO FILTRANTE, puede estar compuesto por piedras, arenas etc., que no permiten 
que las partículas vayan a la solución lixiviante de salida. 
El fondo puede ser construido con perforaciones o colocarles mallas metálicas. 
Si se trabaja con minerales que puedan atacar los tanques, es preciso revestirlos ó 
construirlos de cemento. 
Los tanques suelen construirse sobre pilares que facilitan su inspección. 
Por lo general, la operación de lixiviaciónen tanques de percolación se realiza bajo al forma 
de CONTRACORRIENTE (solo se mueve las soluciones), y suele tratarse el mineral nuevo con 
solucion agotada. 
La forma de agregar el reactivo lixiviante puede ser por PERCOLACION ASCENDENTE, 
por la cual se llena el tanque hasta cubrir todo el mineral, se deja un día (o el tiempo necesario) 
y se saca la solución, pasándola al tanque posterior. También puede agregarse por medio de 
rociadores los que pueden actuar en forma CONTINUA recirculando ó una combinación de 
ambos. 
Se utiliza la lixiviación por percolación cuando No puede utilizarse la lixiviación en pilas. 
Este método tiene una serie de ventajas y desventajas: 
 El tiempo de lixiviación es mucho menor 
 El tamaño del mineral es menor 
 La ley en el producto útil es mayor. 
 
Lixiviación por agitación 
La operación se lleva a cabo en TANQUES AGITADOS. Suele utilizarse esta técnica, 
cuando hay producto fino (por ejemplo luego de una molienda) ya que posibilita mayor 
contacto, mayor velocidad de reacción y necesita mayor ley en el material útil. 
ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
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ENZO CORTE
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ENZO CORTE
Resaltar
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El mineral que se lixivia debe ser FINO y CLASIFICADO. 
La agitación puede ser Mecánica ó Neumática y la separación de la ganga se la hace en 
espesadores y luego filtros, obteniéndose TORTAS que se las deben lavar para obtener una 
solución que posee la solución lixiviante y reactivo. Para lograr esto se utilizan espesadores en 
contra-corriente. 
La eficiencia del lavado depende de : 
 La capacidad de espesamiento de los equipos. 
 El mezclado que se pueda hacer en cada etapa de lavado. 
 
Lixiviación a presión 
Se utilizan tanques CERRADOS donde la presión es mayor a la atmosférica. Por lo general 
se los conoce como AUTOCLAVES. 
Las autoclaves se caracterizan porque son calentadas a vapor directo. Se utilizan en los casos 
en los que se necesite mayor velocidad de disolución o cuando se necesite aumentar la 
solubilidad del componente útil, (ej., para Ni se trabaja a 200 at.). 
El material a tratar debe ser fino, lo que trae aparejado, mayor velocidad de reacción y 
velocidad de disolución. 
Lixiviación bacteriana 
Esta operación se logra porque existen bacterias capaces de obtener la energía necesaria para 
su desarrollo, de ciertos compuestos que contienen S
=
 (sulfuros), Fe
2+
 y carbono (CO2 del aire). 
Algunas de esas bacterias son: 
 THIOBACILLUS FERROXIDANS (lixivia SFe (pirita)). 
 THIOBACILLUS SULFOLOBUS (disuelve sulfuros metálicos) 
Estos thiobacillus se comportan como CATALIZADORE ORGANICOS, que liberan ácidos 
como el ACIDO LACTICO, siendo éste el ácido que disuelve los metales. 
Estas bacterias pueden trabajar de dos maneras: 
a. INDIRECTA: produce el reactivo lixiviante 
b. DIRECTA: dado un sulfuro metálico (M). 
SM + 2 O2  SO4M 
Para el caso de la CuS 
CuS + 2 O2  SO4Cu 
Si el mecanismo es INDIRECTO, la secuencia de reacciones sería: 
SM + Fe2(SO4)3 + 4 H2O  SO4M + 4 H2SO4 + SO4Fe 
 
SO4Fe + O2 + 2 H2SO4  2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O 
 
Reactivos de lixiviación 
Los reactivos de lixiviación deben ser SELECTIVOS Y ESPECIFICOS de lo que se quiera 
lixiviar, además deben ser baratos, solubles en agua y que se los consiga a nivel industrial. 
Los reactivos más comunes son: 
 H2SO4 – (SO4)3Fe2 
Bacteria 
Bacteria 
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
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 NH3 – CO3(NH4)2 
 NaOH 
 CO3Na2 
 NaCN 
El reactivo a utilizar depende de la composición mineralógica del mineral. 
H2SO4: se lo utiliza para lixiviar menas de cobre a temperatura ambiente, también para 
menas de cinc (previa tostación para obtener el óxido correspondiente), aplicable también a 
cadmio y manganeso. 
En menas de Manganeso (Mn) se las puede lixiviar con ácido sulfúrico, pero las menas de 
pirolusita (MnO2), no son fácilmente solubles, por lo que hay que REDUCIR primero a MnO y 
recien se la puede atacar con ácido sulfúrico: 
 
MnO + H2SO4  MnSO4 + H2O 
Este reactivo también suele usarse para lixiviar tierras raras como la monacita, vanadatos 
como la carnotita y también algunos fostatos como los de calcio. 
HCl: se usa ara lixiviar fostatos, tierras raras, uranio y vanadio. 
Mezclas de H2SO4 + H3SO3: para menas de Molibdeno. 
HNO3: menas de Torio. 
HF: menas de Tantalita (Ta2O5.Cb2O5) 
Lixiviación alcalina 
Se la utiliza en aquellos casosdonde no se puede aplicar la lixiviación ácida, especialmente 
cuando la ganga trae carbonatos. 
Cuando la mena trae Sílice o silicatos, para lixiviar, se utilizan medios alcalinos, pero no a 
temperatura ambiente sino a temperaturas elevadas y a veces con presiones superiores a la 
atmosférica. 
Los metales a continuación forman complejos en medio alcalino: Aluminio, antimonio, 
arsénico, cubre, cromo, galio, germanio, plomo, molibdeno, Cb, selenio, sílice, teluro, estaño, 
wolframio, uranio, vanadio cinc., por lo tanto son lixiviables en medio alcalino. 
 
Cianuración 
Este método es aplicable casi exclusivamente a menas de oro y plata, también es aplicable a 
menas de cobre, cuando se encuentra como óxido o como sulfuro pero de baja ley. 
Por lo general los compuestos solubles se forman si al pulpa tiene oxigeno, es po eso que 
cuando se agita para lixiviar, se lo hace con aire. 
Las reacciones que ocurren son: 
2 Au + 4 CN
-
 + O2 + 2 H2O  2 Au(CN)
2-
 + H2O2 + 2 OH- 
2 Ag + 4 CN
-
 + O2 + 2 H2O  2 Ag(CN)
2-
 + H2O2 + 2 OH- 
 
 
 
 
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
ENZO CORTE
Resaltar
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Recuperación de metales 
El primer método aplicado para la recuperación de metales es la ELECTROLISIS, también 
se aplica la precipitación química, aprovechando alguna propiedad del metal en solución, por 
ejemplo se agrega un reactivo químico lográndose si precipitación ó como ocurre en algunos 
casos, variando el pH se obtiene un precipitado. 
Otros métodos que pueden aplicarse son: 
Cementación: desplazamiento de un metal por otro. Un catión, presente en la solución, 
precipita, cuando a la solución ingresa otro catión más electropositivo. 
Cu
2+
 + Fe°  Cu° + Fe
2+
 
E° (Cu/Cu
2+
) = -0.344 V 
E° (Fe°/Fe
2+
) = 0.440 V 
Intercambio iónico: se basa en las propiedades que tienen algunas resinas sintéticas, las que 
tienen SITIOS ACTIVOS, donde intercambian iones. Estas resinas son tratadas con un ácido 
para intercambiar iones con los centros activos. 
Su principal aplicación es en las soluciones que contienen uranio, formándose un ion 
complejo (producto de la lixiviación) [(SO4)3UO2]
4-
, que queda en la resina. 
 
[(SO4)3UO2]
4-
 + 4R.NO3  [(SO4)3UO2]R4 + 4 NO3
-
 
Luego se lo debe extraer de la resina con HNO3 diluido. 
Extracción por solventes: se aplica a casos donde se dispone de soluciones diluidas en un 
catión, la que se debe agitar y mezclar, con un volumen adecuado de un solvente SELECTIVO e 
INMISCIBLE con la solución. Además se debe verificar que el metal a recuperar sea más 
soluble en el solvente que en la solución. De esta manera habrá transferencia de materia entre la 
fase acuosa y el solvente. Así la fase solvente estará concentrada en el catión útil. Al ser 
inmiscibles las fases, se las separa por decantación. 
Suele utilizarse para la separación de uranio y circonio, con una eficiencia del 99%. 
ENZO CORTE
Resaltar