1 Lixiviación In situ – Botaderos Pilas – Bateas AgitaciónDepartamento de Ingeniería Metalúrgica Fundamentos de la lixiviación del Cobre Materias primas Primarias  Menas extraídas de yacimiento Lixiviación In situ – Botaderos Pilas – Bateas Agitación Secundarias  Desechos de procesos – chatarra metálica – Basura doméstica – Efluentes de plantas. Solución Rica [ PLS] Agentes Lixiviantes Ácidos Inorgánicos  H2SO4 – HCl – HNO3 BASES  NH4OH Agentes Oxidantes  Fe3+ - O2 Agentes Acomplejantes  CN- - Cl- - NH3

2 a) Lixiviación con aguaDepartamento de Ingeniería Metalúrgica Fundamentos de la lixiviación del Cobre a) Lixiviación con agua b) Lixiviación ácida c) Lixiviación ácida - oxidante d) Lixiviación ácida – oxidante - acomplejante

3 e) Lixiviación alcalinaDepartamento de Ingeniería Metalúrgica Fundamentos de la lixiviación del Cobre e) Lixiviación alcalina f) Lixiviación alcalina - acomplejante g) Lixiviación alcalina – oxidante - acomplejante

4 Departamento de Ingeniería MetalúrgicaAntecedentes Termodinámicos La gran mayoría de las reacciones de interés en hidrometalurgia, son heterogéneas. Los procesos en que ellas intervienen están relacionados con un ajuste de condiciones de modo de crear la inestabilidad de un sólido respecto a una solución (como ocurre en lixiviación) o la inestabilidad de la solución respecto del metal (como sucede en la precipitación). Estas inestabilidades pueden lograrse al adicionar un reactivo o aplicando un potencial.

5 Departamento de Ingeniería MetalúrgicaAntecedentes Termodinámicos Las representaciones gráficas de las propiedades termodinámicas de un sistema son de gran utilidad pues permiten visualizar, de una manera global, los campos de estabilidad de elementos y compuestos en base a las propiedades más importantes para un sistema dado. La mayoría de las reacciones en hidrometalurgia pueden ser escritas de manera de mostrar la extensión en que ellas ocurren, o pueden ocurrir, dependiendo del pH de la solución, potencial de oxidación y de las actividades de los materiales reaccionantes.

6 Departamento de Ingeniería MetalúrgicaAntecedentes Termodinámicos Diagrama Tensión – pH Los diagramas tensión – pH, o diagramas de POURBAIX son diagramas de equilibrio termodinámico construidos en base a la formulación de todas las reacciones posibles para un sistema dado en función de dos variables independientes, La tensión o potencial y el pH.

7 Departamento de Ingeniería MetalúrgicaAntecedentes Termodinámicos [1]

8 Departamento de Ingeniería MetalúrgicaAntecedentes Termodinámicos [2] Como además la reacción es de oxidorreducción, la fuerza electromotríz de la unidad de electrólisis define una cierta cantidad de energía eléctrica con E = Fuerza electromotriz q = Cantidad de carga por mol de sustancia transferida

9 Departamento de Ingeniería MetalúrgicaAntecedentes Termodinámicos De tal manera, que para una reacción redox, la energía química se relaciona con la energía eléctrica según: [3] para condiciones estándar [4] sí [2] se combina con [3] y [4] y si se despeja E, se obtiene la forma exacta de la ecuación de Nernst [5]

10 Departamento de Ingeniería MetalúrgicaAntecedentes Termodinámicos Reemplazando los valores de las constantes físicas R = 8,3144 Jmol-1 [1,987 calmol-1K-1] y F = 96,485 Cmol-1 [23062 calmol-1V-1], utilizando logaritmos decimales en vez de neperianos y 25°C de temeperatura, la ecuación de Nernst se convierte en: [6] La ecuación de Nernst que se utiliza comúnmente tiene dos aproximaciones. Primero, se utilizan molaridades para las sustancias solubles y presiones parciales expresadas en atmósferas para los gases. Segundo, el valor 0, se aproxima a 0,059

11 Departamento de Ingeniería MetalúrgicaAntecedentes Termodinámicos [7] E: Potencial de la celda en condiciones de trabajo E0: Potencial estándar que se calcula a partir de los potenciales estándar de las semireacciones n: Número de electrones intercambiados en la reacción Q: Cantidad que se obtiene al sustituir las concentraciones de trabajo en la expresión de la constante de equilibrio.

12 Departamento de Ingeniería MetalúrgicaAntecedentes Termodinámicos [8] [9]

13 Departamento de Ingeniería MetalúrgicaAntecedentes Termodinámicos Límites de estabilidad del agua en condiciones de: Oxidación [10] Reducción [11]

14 Departamento de Ingeniería MetalúrgicaAntecedentes Termodinámicos

15 Departamento de Ingeniería MetalúrgicaAntecedentes Termodinámicos Elemento Oxidante: Es aquel elemento que agregado a una solución, eleva el potencial oxidación – reducción. El elemento oxidante se reduce (capta electrones) y el otro se oxida (pierde electrones). Por Ejemplo: Gana electrones, se reduce Pierde electrones, se oxida

16 Departamento de Ingeniería MetalúrgicaAntecedentes Termodinámicos Elemento Reductor: Es aquel elemento que agregado a una solución, baja o disminuye el potencial oxidación – reducción. El elemento reductor se oxida (cede electrones) y el otro se reduce (capta electrones). Por Ejemplo: Cede electrones, se oxida Capta electrones, se reduce

17 Departamento de Ingeniería MetalúrgicaAntecedentes Termodinámicos Los sulfuros de cobre pueden ser lixiviados, ya que termodinámicamente se dan las condiciones para que esto ocurra: oxidación reducción

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