Revista Nueva Minería

“Para aquellas plantas concentradoras que disponen de agua de mar tratada, esta opción integrada permite compensar las fracciones gruesas retiradas para la lixiviación, con mineral fresco, incrementando la capacidad de producción de cobre por la vía de concentrados y cátodos de cobre”.

* Por Jorge Ipinza
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En un estudio realizado por Cochilco [Garay et al, 2019] se proyectaba que la hidrometalurgia se vería enfrentada al año 2030 con una disminución significativa de los recursos oxidados de cobre, junto con una disminución de la ley de cobre en los minerales de sulfuros secundarios, que llevaría a un incremento sistemático de la capacidad ociosa de las plantas de SX-EW. La producción disminuiría en un 52,6% en el 2030.

Lo anterior también imponía una alerta temprana para las plantas de ácido sulfúrico asociadas a las fundiciones de cobre, que verían disminuida la demanda de este insumo y consecuentemente una caída de su precio en el mercado. Sin embargo, un estudio anterior de Cochilco [Villela et al., 2017] indica un escenario más auspicioso que muestra una importante investigación por parte de las empresas mineras y universidades, en la búsqueda de alternativas tecnológicas para la lixiviación de minerales de cobre de baja ley y de concentrados sucios o contaminados con alguna impureza crítica (arsénico, mercurio, antimonio u otros).

En este informe se destaca la tecnología de lixiviación en medio cloruro ácido (sales de cloruro y ácido sulfúrico) para la lixiviación de los sulfuros de cobre secundario y primario. Hasta los inicios de la década del 2000, la biolixiviación de minerales de cobre había sido la tecnología más apropiada para la lixiviación de sulfuros de cobre secundario (calcosina y covelina), pero sin avances significativos en relación con la lixiviación de minerales dominantes en sulfuros primarios (calcopirita, bornita y enargita).

Los estudios realizados por los corporativos Amsa y BHP para la lixiviación de sulfuros secundarios en medio sales de cloruro y ácido sulfúrico, mostraban una serie de ventajas respecto a la biolixiviación: i) sin afectación de la cinética de lixiviación al usar agua de mar directa, ii) cinética de lixiviación mejorada, iii) menor efecto en la cinética debido a la disminución de la temperatura y de oxígeno disuelto en la solución y iv) mejor control de las variables de proceso por tratarse de un tratamiento de mineral totalmente químico.

Adicionalmente, la disminución del ciclo metalúrgico permite una disminución del consumo de agua por riego y evaporación, y en algunos casos, una disminución del consumo neto de ácido sulfúrico, así como también del consumo específico de energía.

Si bien es cierto lo anterior permite adelantar una disminución significativa del Opex de la planta, la principal barrera estaba en el Capex requerido para modificar la materialidad de las plantas existentes por la corrosión de aceros inoxidables mediante picado por cloruro y equipos adicionales (mixer-settler lavadores, tanques de orgánico cargado lavadores, entre otros), para evitar la transferencia física del ion cloruro desde la solución rica (PLS) hacia el electrolito rico (ER) que alimenta la nave electrolítica (dependiendo de las características fisicoquímicas del electrolito y valores de las variables de operación de la electroobtención, puede admitir hasta 45 ppm Cl-).

En el año 2013 el Departamento de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales de la Universidad Técnica Federico Santa María (USM), inicia estudios experimentales orientados a determinar las condiciones para la lixiviación de minerales de sulfuros de cobre primario y mixtos de sulfuros (mezclas de sulfuros de cobre primarios y secundarios), lográndose avances significativos hacia el 2019.

Usando condiciones variables de adición de sales de cloruro, ácido sulfúrico concentrado, temperatura de soluciones refino e ILS y tiempo de reposo, según el tipo de mineralogía metálica y no metálica, es posible alcanzar una extracción de cobre del orden de 70% desde minerales de cobre de sulfuros de cobre primario, lo que se suma a los resultados obtenidos en pilotajes de laboratorio y en operaciones industriales que indican la posibilidad de lograr una extracción de hasta 94% desde sulfuros de cobre secundario, propiciando una alternativa tecnológica para el tratamiento de mixtos de sulfuros de cobre.

Esta alternativa de tratamiento hidrometalúrgico de los sulfuros de cobre refuerza la aplicación de la tecnología de “ore sorting” [Boletín de la Sonami] y de conceptos de clasificación temprana en la descarga del chancado primario (bulk ore sorting) en las plantas concentradoras, con el objeto de derivar la fracción gruesa de mineral hacia la lixiviación en botaderos o pilas, mientras que la fracción fina de mayor ley de cobre continúa hacia la molienda SAG.

Esta filosofía de operación integrada con clasificación del mineral, permitiría aumentar la ley en el material que procesa la concentradora, disminuir el consumo específico de energía de la molienda SAG y de bolas, disminuir el consumo de reactivos en la flotación, entre otros. Esta disminución de la capacidad de tratamiento de mineral en la planta concentradora, lleva también implícito una disminución significativa del consumo de agua fresca, siendo una opción para aquellas operaciones que no podrán disponer en el corto plazo de agua de mar tratada y que están cada vez más presionadas en el marco del avance de la sequía observada en el norte y centro del país.

Para aquellas plantas concentradoras que disponen de agua de mar tratada, esta opción integrada, permite compensar las fracciones gruesas retiradas para la lixiviación, con mineral fresco, incrementando la capacidad de producción de cobre por la vía de concentrados y cátodos de cobre.

Referencias:
Garay V., Cifuentes C. (2019). Proyección de la producción de cobre en Chile 2019-2030. Dirección de Estudios y Políticas Públicas de Cochilco, Chile.
Villela D., Kutscher C., Castillo E., Cantallopts J. (2017). Sulfuros primarios: Desafíos y Oportunidades. Dirección de Estudios y Políticas Públicas de Cochilco, Chile.
Clasificación selectiva automatizada de minerales (ore sorting). (2020). Boletín Minero 1337 de la Sonami, pp. 24-26, Chile.

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*Artículo preparado de manera exclusiva para Revista Nueva Minería y Energía por Jorge Ipinza, ingeniero civil metalúrgico, doctor en Ciencias de la Ingeniería y académico de la U. Técnica Federico Santa María.