Influencia de la mineralogía
El proceso de lixiviación en lecho no inundado, mediante el riego de soluciones ácidas, es hoy en día el más utilizado en operaciones de recuperación de cobre desde especies oxidadas. La factibilidad técnico-operacional del proceso yace en gran parte en la optimización de la tasa de consumo de ácido en función de la mineralogía del lecho y el grado de extracción esperado para el metal de interés.
Si bien, el aumento en la concentración de ácido de la solución lixiviante es directamente proporcional a la cinética de recuperación del ion cúprico, un elevado consumo de ácido podría afectar negativamente a la viabilidad económica del proyecto hidrometalúrgico.
El ácido sulfúrico (H2SO4) presenta gran selectividad respecto de la ganga, excepto si esta está constituida en su mayoría por minerales de naturaleza calcárea, como lo son: los carbonatos de calcio (CaCO3), los que junto a óxidos e hidróxidos de hierro generan reacciones que compiten con la de liberación de cobre e incrementan el consumo de reactivos.
Aunque ciertas reacciones secundarias resultan beneficiosas para la operación, como lo son la formación de sulfato férrico (Fe2(SO4)3) y cloruro férrico (FeCl3), que cooperan en la lixiviación de algunas especies cupríferas sulfuradas como la calcosina (Cu2S). El problema radica principalmente en que los carbonatos presentan una cinética de reacción superior a la del cobre, por tanto, reaccionan antes de que la solución pueda llegar a las especies de interés.
La ecuación que representa el consumo de ácido de los carbonatos es la siguiente:
CaCO3(s) + H2SO4(l) 🡪 CaSO4(s) + CO2(g) + H2O
Tal como se puede observar, un efecto colateral de la reacción es la formación de sulfato de calcio sólido, el cual podría depositarse sobre las especies que se están disolviendo, impidiendo de esta manera el contacto entre la solución lixiviante y las especies solubles. Este efecto limita la cinética de disolución pudiendo incluso llegar a detener la reacción en algunos sectores por la formación de bolsones ciegos y aumento del nivel freático del lecho.
Para cuantificar el consumo de ácido del mineral a tratar es común realizar pruebas ISO-pH las que por medio del método de lixiviación agitada para muestras representativas de granulometría 100% inferior a 10#, entregan la recuperación máxima de cobre y el consumo máximo de ácido.
Para que un proyecto hidrometalúrgico sea viable, la tasa de consumo debe ser inferior a 40 o 50kg de ácido por tonelada métrica seca de mineral, tasa que depende del valor del ácido en el mercado al momento de gestionar el proyecto. Este valor muchas veces se consigue realizando mezclas de minerales.
Dependiendo de la mineralogía del material a tratar, una alternativa al procesamiento de óxidos cuando se está en presencia de altas cantidades de consumidores de ácido, es abordar la lixiviación alcalina con hidróxido de amonio (NH4OH) el cual es selectivo a algunas especies oxidadas, mantiene el ion cúprico en solución evitando que este precipite y favorece la recuperación de cobre como complejo tetra-amina de cobre (Cu(NH3)4+2).
