Lixiviación con Menos Agua

Muy felicitado estuvo Leonardo González, gerente general de Minera Zaldívar, la noche del 24 de agosto último. Ese día, le tocó recibir, durante la cena anual de negocios mineros que organiza la Asociación de Industriales de Antofagasta, el premio otorgado a la faena de cobre en la categoría Desarrollo Industrial.

Su satisfacción fue mayor porque el galardón fue fruto de un innovador proyecto que implementa Zaldívar ocupando lixiviación clorurada, “que modificó la forma de operar de la planta hidrometalúrgica, pasando de una lixiviación de minerales oxidados con ácido y humedad de 3%, a una lixiviación de minerales de sulfuros mixtos con cloruro de sodio, ácido sulfúrico y humedad en torno al 8%. Ello implicaría la posibilidad de recuperar cobre hasta en un 80% desde los sulfuros primarios (SP), lo que hoy representa una ventana interesante para la industria minera en su conjunto, debido al agotamiento de las reservas de óxidos”, destacó Antofagasta Minerals, propietaria de la operación, en un comunicado.

González, en tanto, expresó en la ocasión que “este es un proyecto que, además de ser importante para la vida de largo plazo de Zaldívar, es muy relevante para el grupo minero, la actividad minera en general y el país”.

Pocas semanas antes, Máximo Pacheco, presidente del Directorio de Codelco, en una visita conjunta con la ministra del Medio Ambiente, Maisa Rojas, al Distrito Norte de la Corporación, expresó que la industria minera tiene que “ser más innovadora y buscar tecnologías más amigables con el medio ambiente. Uno de los ejemplos es la lixiviación clorurada”, proceso que la empresa está comenzando a implementar.

En Codelco subrayan que esta tecnología es “un método innovador que permite la extracción de minerales utilizando una menor cantidad de agua en comparación con los métodos utilizados en la actualidad y también permite aprovechar los activos y capacidad instalada que posee la División Norte”.

la lixiviación clorurada no supera 0,1 m³/t, haciendo innecesario un uso excesivo de agua.

Beneficios Ambientales

En Pares & Álvarez, una empresa de servicios de ingeniería que se ha especializado en este ámbito, dejan en claro que la lixiviación tradicional de sulfuros primarios es inviable sin el uso de cloruros. Tanto así, que “en los últimos años la lixiviación clorurada con temperatura ha alcanzado extracciones de cobre en torno a 70% para calcopirita-bornita, emergiendo como un proceso atractivo y de mucha proyección”, asegura José Miguel Ortiz, su gerente de Minería.

Enseguida destaca sus ventajas, principalmente ambientales:

·     La lixiviación clorurada de SP no requiere molienda fina, por lo tanto, demanda menos energía y una baja inversión de capital. “Esto trae como consecuencia que este proceso genera mucho menos emisiones de material particulado respirable (MP 10)”, asegura.

·     No necesita un uso intensivo de agua: El proceso tradicional de molienda-flotación utiliza agua en niveles de make-up de 0,4-0,8 m³/t de mineral, mientras que la lixiviación clorurada no supera 0,1 m³/t.

·     Como este método solo genera ripios de baja humedad y alta estabilidad geotécnica, no requiere depósitos de relaves ni tranques. “Esta es una gran ventaja ambiental”, destaca el experto.

Proceso en Desarrollo

Tal como se indicó anteriormente, desde el Centro Nacional de Pilotaje de Tecnologías para la Minería (CNP) destacan que la lixiviación clorurada es un proceso de tratamiento que, gracias a la alta recuperación de cobre desde los sulfuros primarios, hoy constituye un avance relevante para la industria minera debido al agotamiento de las reservas de óxidos. “Para tener una idea, Chile produjo un 31% de cobre desde óxidos en 2015 y se estima que su contribución sólo sea un 12% para el año 2027”, detallan.

En el CNP explican que este proceso logra transformar los sulfuros de cobre en compuestos más solubles, “constituyendo la gran innovación de la hidrometalurgia moderna. De hecho, ha tenido un éxito importante en los sulfuros secundarios, como la calcosina y la covelina”.

"Aún persiste la formación de la capa inhibidora, impidiendo la extracción total de cobre", menciona Lilian Velásquez.

Jorge Ipinza, subdirector y académico del Departamento de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales de la Universidad Técnica Federico Santa María, señala que la implementación de este tipo de procesos hidrometalúrgicos de alta eficiencia “busca aumentar el valor agregado de los productos comerciales con procesos medioambientalmente amigables, dando un impulso tecnológico a la pequeña y mediana minería. Además, su incorporación facilita el tratamiento de un amplio tipo de minerales de cobre, y también posee aplicaciones en la minería secundaria y en la minería de metales preciosos”.

Respecto a su grado de implementación, Ortiz precisa que “el proceso de lixiviación clorurada de sulfuros primarios está en desarrollo y aún no tiene aplicación industrial. Sin embargo, está avanzando muy rápido de la mano de las áreas de innovación de grandes mineras como Codelco, Antofagasta Minerals y BHP, entre otras empresas. Los desarrollos planificados, pruebas de laboratorio y pruebas piloto industriales permitirán extraer valiosa información para mineral primario de cobre”.

Plantea, asimismo, que esta solución emerge como una tecnología industrial alternativa, rentable y competitiva para minerales mixtos y sulfuros secundarios. “Aunque está poco extendida en la industria, casi todas las grandes operaciones mineras en Chile que pasan por la transición óxidos a sulfuros están haciendo ensayos y pruebas piloto para evaluar proyectos de adaptación de sus instalaciones a la tecnología”, revela.

Tal realidad actualmente se puede palpar en Minera Michilla (Haldeman Mining), Spence y Cerro Colorado (ambas de BHP), Zaldívar (Antofagasta Minerals), Radomiro Tomic y Gabriela Mistral (Codelco) y Amalia (Cemin), principalmente.

La Dra. Lilian Velásquez, profesora asociada del Departamento de Ingeniería de Minería de la Pontificia Universidad Católica de Chile, pone de relieve que nuestro país “ha sido uno de los primeros en utilizar esta tecnología a mayor escala con mineral grueso en pilas de lixiviación. Minera Michilla fue una de las plantas precursoras en el uso de soluciones cloruradas y agua de mar para la lixiviación en pilas de minerales sulfurados secundarios de cobre. Sin embargo, su incorporación a los procesos industriales de otras plantas ha sido paulatina, sobre todo debido a que el manejo de sistemas clorurados puede corroer los materiales –en sistemas de cañerías, bombas y otros– y generar algunos gases”.

La también investigadora añade que, debido al resurgimiento de las investigaciones para promover la disolución de la calcopirita en soluciones ácidas cloruradas y al avance de la ciencia de los materiales, “existen plantas hidrometalúrgicas que han enfocado su interés en utilizar esta tecnología en pilas y muchas de ellas agregando etapas de aglomeración y curado a su proceso”.

Lo anterior ocurre, por ejemplo, en faenas de BHP y Antofagasta Minerals en Chile.

“Esta es una gran ventaja ambiental”, dice José Miguel Ortiz.

Oportunidades de Mejora

En materia de desafíos tecnológicos para mejorar el proceso, José Miguel Ortiz señala que se debe “lograr el control a nivel industrial de la tecnología, administrar en forma eficiente el calor, y producir extracción de cobre en niveles competitivos con respecto a los procesos de concentración por flotación”.

Pese a los avances, Jorge Ipinza advierte que aún existe mucho desconocimiento, incluso en la gran minería, “de cómo se debe operar y los criterios de diseño para implementar la lixiviación clorurada, de manera de asegurar que el proceso sea sustentable. No hay una metodología estándar, por ejemplo, que precise cuáles son las dosis óptimas de cloruro de sodio o de cloruro de calcio o de su mezcla (son dos patentes distintas), o cuál es más conveniente y en qué casos, si se requiere operar a temperatura ambiente o precalentar, y sobre la necesidad de aireación de pilas, entre otras preguntas que subyacen”.

No obstante, el experto sostiene que esta solución “es el futuro de la minería del cobre de baja ley (menor a 0,4% CuT), siendo la única ruta válida hasta el momento para la disolución de los sulfuros de cobre primario, ya que no se han encontrado procesos óptimos de biolixiviación o híbridos”.

Lilian Velásquez, por su parte, resalta que “a la fecha se pueden encontrar variadas patentes referidas a la lixiviación clorurada y que se centran en mejorar aún más la eficiencia de la extracción de cobre desde minerales sulfurados. Sin embargo, a pesar que se ha avanzado en la disolución de la calcopirita, persiste aún la formación de la capa inhibidora, impidiendo la extracción total de cobre”.

Por lo tanto, expone que una de las mejoras del proceso pasa por hacer que la superficie del mineral continue recibiendo a la solución lixiviante sin generar el compuesto inhibidor. Además, recomienda optimizar la preparación de las salmueras a utilizar en la solución lixiviante, disminuir las concentraciones de cloruro y ácido en el sistema, evitar la generación de gases como cloro y ácido clorhídrico, minimizar los arrastres de iones cloruro hacia el electrolito que va a la etapa de electro obtención, y asegurar el calentamiento y mantención de la temperatura en la pila considerando que muchas de las plantas se encuentran a gran altura y bajo un clima extremo.

Metso, una de las grandes empresas proveedoras de la minería nacional y mundial, cuenta con su propio método delixiviación clorurada de cobre. Para lograr una recuperación de este metal que sea sostenible y económica, a partir de sulfuros de cobre primarios, busca optimizar constantemente el sistema. Para eso, por ejemplo, la gestión del balance hídrico “está diseñada para reciclar la máxima cantidad de agua de proceso, descargándose solo agua purificada”.

DATO:

1
Libro guía para promover el desarrollo e implementación de líneas hidrometalúrgicas, con énfasis en la lixiviación clorurada de minerales sulfurados de cobre, preparan el CNP junto a las universidades Católica de Chile y Técnica Federico Santa María.

Artículo publicado en InduAmbiente n° 186 (enero-febrero 2024), páginas 78 a 80.