La lixiviación de sulfuros de cobre, tanto secundarios como primarios, requiere condiciones de acidez y potencial redox elevados en medios férricos. En cambio, en la lixiviación clorada, el potencial redox disminuye conforme aumenta la concentración de cloruros. A concentraciones sobre 90 g/L, la oxidación ocurre a potenciales más bajos y favorables para la disolución de calcopirita.
La precipitación del hierro, a partir de ion férrico o cloro-férrico, es un fenómeno común en procesos metalúrgicos en medio ácido. En lixiviaciones férricas y cloradas, estas precipitaciones coloidales reducen el inventario total de hierro en solución, afectan la permeabilidad del lecho mineral, disminuyen la extracción de cobre por impermeabilización superficial y aumentan la formación de borra (“crudâ€) y el tiempo de separación de fases en la extracción por solventes.
Los estudios de laboratorio y pilotajes industriales coinciden en que estas precipitaciones se originan por bajas adiciones de ácido sulfúrico que elevan el pH de la solución percolada. Las jarositas y natrojarosita comienza a precipitar a pH > 1,5, y disminuye en la hidrólisis del hierro a pH > 2,0, formando hidróxidos y oxihidróxidos férricos, prácticamente insolubles en medios ácidos débiles.
En minerales complejos —con presencia de óxidos, silicatos y sulfuros de cobre—, provoca la desigual demanda de ácido sulfúrico, debido a diferentes velocidades de reacción y a la participación de gangas metálicas y no metálicas que también consumen ácido, afectando globalmente la extracción de cobre.
La precipitación de hierro presenta la necesidad de aumentar la concentración de ácido sulfúrico y el oxÃgeno disuelto en la solución de riego para que la solución percolada en pila tenga un PH menor a 2, con un dominio ferroso que reduzca la formación de jarositas. Si bien se ha intentado estabilizar el hierro mediante la adición de sulfato o cloruro férrico, o de sulfato ferroso con peróxido de hidrógeno, los resultados han sido limitados, pues requieren altas dosis de ácido o peróxido para mantener estable las concentraciones de férrico en solución.
El Centro de Investigación en MinerÃa Sustentable, CIMS JRI, desarrolla actualmente la metodologÃa Lixiviación Secuencial de Minerales (Lixsemin) para disminuir el consumo de reactivos e incrementar la extracción de cobre. Esta metodologÃa también se está aplicando a minerales polimetálicos de cobre, oro y plata.
La solución requiere mantener el pH de la solución de riego entre 1,5 y 1,8, y la percolada menor a 2,0. El consumo de ácido puede disminuir una adecuada aireación en la pila o con la adición controlada de peróxido, permitiendo mantener estabilidad de oxidación del ferroso a férrico y conservar la concentración requerida en solución.
Con esta lÃnea de investigación en CIMS JRI buscamos estabilizar el hierro en solución, minimizando el uso de ácido sulfúrico y agentes oxidantes, para avanzar hacia procesos de lixiviación más efectiva y eficiente y con mayor recuperación metalúrgica en minerales de sulfuros mixtos.
