Optimización de parámetros para la extracción de elementos desde minerales en medios ácido

Abstract

[SPA] Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. Actualmente, la gran minería del cobre chilena se encuentra frente a nuevos problemas y desafíos a superar. El principal problema, es de carácter medio ambiental, debido a que la mayor parte de la producción es por procesos de flotación, lo que implica aumentar la generación de relaves, ocasionando drenajes ácidos que generan la movilidad de elementos pesados al medio ambiente. Otro desafío importante, es diversificar las extracciones de otros elementos (como ocurre actualmente con el molibdeno) para impulsar la exportación de productos básicos y aumentar el empleo. Además, se deben tratar recursos que hoy en día no se están aprovechando a escala industrial, un ejemplo son los minerales de cobre negro, estos recursos generalmente no se incorporan en las pilas de lixiviación. Estos minerales exóticos tienen cantidades considerables de Mn (aproximadamente 29%), lo que representa un atractivo comercial. Para abordar este desafío, se realizaron investigaciones a nivel laboratorio, de extracción de cobre y manganeso desde cobres negros mediante procesos de lixiviación. Se evaluaron diferentes aditivos y concentraciones de estos mediante la aplicación de modelos estadísticos de regresión cuadrática, evaluando efectos lineales, interacciones y curvaturas. Además, se diseñaron y probaron con éxito nuevos procesos de extracción. Finalmente, se pudo demostrar que para la disolución de Mn ya sea desde nódulos marinos o cobres negros, se obtienen resultados positivos al adicionar Fe en el sistema, siendo un parámetro óptimo de trabajo una razón de MnO2/Fe de 1/2, logrando extracciones sobre el 70% en tiempos de 20 min. Para la disolución de Cu desde sulfuros secundarios, se puede concluir que los mejores resultados se obtienen al trabajar a elevadas concentraciones de cloruro, siendo poco relevante la concentración de H2SO4. Por otra parte, para la disolución de calcopirita, trabajar en un medio clorurado incorporando altas concentraciones de MnO2 (razones de MnO2/CuFeS2 de 5/1) favorece el mantener un alto valor de potencial en el sistema, superando la pasivación de este mineral.

[ENG] This doctoral dissertation has been presented in the form of thesis by publication. Currently, the great copper mining is facing new problems and challenges to overcome. The main problem is environmental, because most of the production is due to flotation processes, which implies increasing the generation of tailings, causing acid drains that generate the mobility of heavy elements to the environment. Another important challenge is to diversify the extractions of other elements (as is currently the case with molybdenum) to boost the export of basic products and increase employment. In addition, resources that are not currently being used on an industrial scale should be treated, an example is black copper ores, these resources are generally not incorporated into the extraction circuits or are not treated, whether in stocks, platforms leaching or waste. These exotic minerals have considerable amounts of Mn (approximately 29%), which represents a commercial appeal. To address this challenge, research was carried out at the laboratory level, for the extraction of copper and manganese from minerals through leaching processes. Evaluating different additives and concentrations thereof, applying the use of statistical models of quadratic regression, evaluating linear effects, interactions and curvatures. And in other cases, creating new extraction processes. Finally, it was discovered that for the dissolution of Mn either from marine nodules or black copper, very positive results are obtained by adding Fe in the system, an optimal working parameter being a ratio of MnO2/Fe of 1/2, achieving extractions above 70% in times of 20 min. For the dissolution of Cu from secondary sulphides, it was found that the best results are obtained when working at high concentrations of chloride, the concentration of H2SO4 being insignificant. On the other hand, for the dissolution of chalcopyrite, working in a chlorinated medium incorporating high concentrations of MnO2 (ratios of MnO2 / CuFeS2 of 5/1) favors maintaining a high potential value in the system, overcoming the passivation of this mineral.