Oxidos negros-lixiviacion.

QUÍMICA DISOLUTIVA DE COBRES NEGROS

A. Reghezza (ARIMET)

H. Veliz (TESORO)

C. Grawe (GABY)

C. Aldunce (GABY)

M. Rodríguez (DMH)

Junio – 2012

ARIMETEIRL

I.- RESUMEN

La caracterización geológica y química de algunos yacimientos asociados a recursos lixiviables presentan la dificultad de entender un porcentaje del cobre total que aparece como cobre insoluble en los test de solubilidad sulfúrica, pero que no están asociados a sulfuros de cobre.

A este grupo pertenecen los cobres negros que definen una serie de compuestos y mineraloides de tonalidades oscuras, de difícil reconocimiento, complejidad mineralógica y asociaciones polimetálicas refractarias a la acción ácida y de una lenta cinética disolutiva en los sistemas convencionales de lixiviación.

II.- INTRODUCCIÓN

En general, los compuestos oxidados de cobre son altamente solubles en medio sulfúrico, con una disolución virtualmente completa del elemento en tiempos prudentes de reacción, a temperatura ambiente y presión atmosférica.

Óxidos de estas características lo constituyen los sulfatos básicos e hidroxisulfatos del tipo antlerita, brochantita; carbonatos e hidrocarbonatos, del tipo malaquita y azurita; oxicloruros, del tipo atacamita; óxidos simples, del tipo tenorita; silicatos hidratados, del tipo crisocola y una serie de compuestos.

En general, en este tipo de especies, el cobre está asociado a compuestos de carácter aniónico y agua de hidratación, todos de alta y rápida solubilidad en medio sulfúrico.

Sin embargo, existen otros compuestos que presentan un comportamiento disolutivo muy diferente, en cuanto a magnitud y cinética, que han sido agrupados geoquímicamente como “cobres negros” por su color, y que constituyen una presencia importante en los yacimientos oxidados de cobre del Norte del país, tales como, Tesoro, Gaby, Quetena, DMH, Mina Sur y otros.

Estos compuestos corresponden a óxidos polimetálicos, con manganeso y fierro como los elementos constituyentes básicos; oxígeno como único elemento electronegativo detectado y agua de cristalización en cantidades variables.

Existen también óxidos simples, de comportamiento alotrópico como el óxido cúprico o tenorita, frecuentes en yacimientos de Arizona, New México, Sonora y otros; y también compuestos oxidados asociados a sílice, cuando esta especie es la predominante en la roca a lixiviar, y que se da con frecuencia en yacimientos exóticos del norte del país.

Para efectos de ordenación los “cobres negros” serán agrupados como:

• Óxidos simples
• Óxidos polimetálicos
• Óxidos asociados a sílice como especie mayoritaria

III.- ÓXIDOS SIMPLES

A esta clasificación pertenecen óxidos asociados a cobre, sin la presencia de otros elementos metálicos, y que se caracterizan por presentar un comportamiento alotrópico a la disolución de la especie.

En este grupo se destacan la tenorita y la melaconita, ambos óxidos cúpricos, pero que cristalizan en sistema triclínico y cúbico respectivamente, con distintos comportamientos disolutivos, y la paramelaconita, especie en la cual el cobre se presenta como Cu (I) y Cu (II) y cuya disolución requiere la presencia de un agente oxidante en medio ácido.

Caracterizaciones recientes llevadas a cabo por la faena minera Mantos de la Luna han permitido detectar a esta última especie en los residuos de lixiviación.

Las reacciones de lixiviación son las siguientes:

Tenorita, Melaconita: (CuO)

[pic 1][pic 2] 

Paramelaconita: (Cu4O3 = Cu2O*2CuO)

[pic 3][pic 4] 

[pic 5][pic 6] 

El distinto comportamiento disolutivo de estas especies en diferentes condiciones ensayadas, se representa en la Tabla 1.

Tabla 1: Solubilidad de Óxidos Negros Simples.

(1) Schevelev et al.

(2) W. Chávez et al.

IV.- ÓXIDOS POLIMETÁLICOS

En forma general corresponden a óxidos de cobre con presencia variable de Fe y Mn, de agua de cristalización y de oxígeno como único elemento electronegativo detectado.

Presentan una estructura global del tipo:

[pic 7]

Y del cual han logrado ser caracterizados tres tipos de especies:

- Óxidos de Cu – Mn – O y bajo Fe

- Óxidos de Cu – Fe – O y bajo Mn

- Óxidos de Cu – O con Mn y Fe en cantidades proporcionales

IV.1.- Óxidos Cu – Mn – O y bajo Fe

Caracterizan a óxidos asociados a Mn, del tipo copper wad, el más conocido, pero no el único de estas especies.

Estudios llevados a cabo por el GEA de la Universidad, con muestras de diferentes recursos mineros de la Segunda de Región de Antofagasta, han permitido caracterizar especies como:

- Copper wad o monomangano cúprico:

[pic 8]

- Dimangano cúprico:

[pic 9]

- Trimangano cúprico:

[pic 10]

- Y otros compuestos con las siguientes protoestructuras:

[pic 11]

[pic 12]

Las reacciones de lixiviación para estas especies requieren la presencia de un medio ácido y de un agente reductor, y se caracterizan por cuanto  su ocurrencia puede ser medida indirectamente a través del potencial redox del lixiviado, el cual aumenta con el tiempo debido al incremento del Fe (III) que se genera como producto de la reacción.

Las reacciones de lixiviación pueden ser escritas como:

[pic 13]

[pic 14]

[pic 15][pic 16] 

[pic 17][pic 18] 

[pic 19][pic 20] 

En la Tabla 2 se resume la relación existente entre ácido a especie mineralógica y la de ferroso a especie. Ella pone de manifiesto la necesidad de explorar ambas razones en valores amplios, a fin de conseguir la mejor respuesta disolutiva del sistema en estudio.

El copper wad, a tamaño -100+200 mallas, ha presentado una solubilidad baja si sólo se opera en medio ácido, y aumenta en presencia de Fe (II) llegando a valores del orden de 70% de disolución de cobre, al cabo de 2 horas de reacción, a temperatura ambiente.

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