Mineralogía: Determinativa

Mineralogía determinativa:

Esta área de la mineralogía (mineralogía determinativa) se ocupa de identificar los minerales presentes en una muestra en función de sus propiedades químicas, físicas y cristalográficas. Estas propiedades de los minerales constituyen sub-especialidades de la mineralogía:

• Mineralogía química

Que se ocupa de estudiar e identificar la composición química de los minerales. Esta es la propiedad más importante para realizar la identificación de los minerales. La mineralogía química se realiza con métodos normalizados, cuantitativos y cualitativos, incluyendo análisis con haces de electrones.

• Mineralogía física

La cual estudia las propiedades físicas de los minerales, tales como las ópticas, mecánicas y electromagnéticas.

Las propiedades físicas constituyen una importante ayuda para identificar los minerales. Muchos de ellos se pueden reconocer a simple vista (utilizando elementos como la lupa, el martillo o una punta para rayar) o por medio de pruebas sencillas.

• Cristalografía

Que estudia la forma que adoptan la mayoría de los minerales cuando las condiciones de formación son favorables. Los cristales son un ordenamiento de los átomos de un mineral de manera tal que forma superficies planas, paralelas a planos reticulares de su estructura interna.

La cristalografía estudia el crecimiento, la forma y carácter geométrico de los cristales.

De acuerdo con las características los cristales, estos se agrupan en seis sistemas de simetría, a saber:

• cúbico o isométrico
• hexagonal
• tetragonal
• ortorrómbica
• monoclínico
• triclínico.

Mineralogía: Descriptiva

Mineralogía Descriptiva

Se ocupa de estudiar las propiedades y clasificación de los minerales individuales, su localización, sus formas de aparición y sus usos.

Este enfoque de la mineralogía tiene una aplicación económica directa, ya que la mayoría de los materiales inorgánicos usados con fines productivos son minerales o sus derivados.

Por ejemplo:

• Piedras preciosas y semipreciosas, como diamante, granate, ópalo, circonio

• Objetos ornamentales y materiales estructurales, como ágatas, calcita, yeso entre otros.

• Materiales refractarios, entre los que se destacan asbestos o amianto, grafito, magnesita, mica.

• Materiales cerámicos, como el feldespato y el cuarzo, entre otros.

• Minerales químicos, como halita, azufre y bórax.

• Fertilizantes, como son los fosfatos y los nitratos.

• Pigmentos naturales, como hematites, limonita.

• Minerales de uso en aparatos científicos y ópticos, como el cuarzo, la mica y la turmalina.

• Menas de metales, como es el caso de casiterita, calcopirita, cromita, cinabrio, ilmenita, molibdenita, galena y esfalerita.

La mineralogía

La mineralogía 

Bueno la mineralogía nos ayuda para poder conocer los minerales con que se trabajan en el proceso de la metalurgia.

La mineralogía es la ciencia que se ocupa de identificar minerales y estudiar sus propiedades y origen con el propósito de realizar su clasificación. El estudio de los minerales se efectúa a partir de la observación y del análisis de las rocas que constituyen muestras geológicas.

El estudio de las rocas y sus minerales nos permite conocer más acerca de los procesos geológicos que han tenido lugar en una determinada zona, y comprender las características que se observan en la actualidad y definir sus posibles usos.

Dentro de la mineralogía existen dos líneas de trabajo, como se observa en el siguiente cuadro:

La electroobtención

La electroobtención

La electroobtención es un proceso de electrometalurgia mediante el cual se recupera el cobre que se encuentra concentrado en la solución de cobre (que se obtiene del proceso de lixiviación) con el propósito de producir cátodos de alta pureza de cobre (99,99%), muy cotizados en el mercado.

Primera etapa: Obtención del cobre

¿Cómo se hace?

En este proceso, la solución electrolítica o electrolito que contiene el cobre en forma de sulfato de cobre (CuSO4) previamente purificado y concentrado en un circuito de extracción por solventes, es llevado a las celdas de electroobtención (especies de pequeñas piscinas) que tienen dispuestas en su interior ánodos (+) y cátodos (-) en orden. El ánodo es una barra de plomo principalmente que corresponde al polo positivo por donde entra la corriente eléctrica. El cátodo, es una placa permanente de acero inoxidable y corresponde al polo negativo por donde sale la corriente eléctrica. En estas celdas se aplica una corriente eléctrica continua, de muy baja intensidad, la que entra por el ánodo y sale por el cátodo. El cobre de la solución de sulfato de cobre (Cu +2) es atraído por la carga negativa del cátodo y migra hacia él, depositándose en la superficie del cátodo permanente de acero inoxidable.

Segunda etapa: cosecha de cátodos

• ¿Cuál es el objetivo?

Su propósito es recoger cátodos en perfecto estado, con una pureza de 99,99%, los que serán embalados para su despacho a los lugares de embarque.

• ¿Cómo se hace?

Una vez transcurridos siete días en el ciclo catódico, comienza la cosecha de cátodos. Esta cosecha se realiza siguiendo un orden establecido de "tercios de celdas", lo que significa levantar 20 placas de acero inoxidable simultáneamente (cátodos)

Proceso hidrometalurgico

Proceso hidrometalurgico

La hidrometalurgia es el proceso en cual se obtiene el mineral puro de interés con base en reacciones químicas en solución acuosa. Este proceso se realiza para minerales que son solubles, que en general corresponden a minerales oxidados.

El proceso hidrometalúrgico más importante es la lixiviación, en la cual el mineral que contiene el metal que se desea extraer se disuelve de un modo selectivo. Si el compuesto es soluble en agua, entonces el agua resulta ser un buen agente para la lixiviación, pero, en general, para la lixiviación se utiliza una solución acuosa de un ácido, una base o una sal. Para la extracción de cobre oxidado se utiliza ácido sulfúrico, que diluye todos los metales que contiene el mineral, incluyendo el cobre.

Una vez que todos los metales se encuentran disueltos en una solución acuosa de ácido sulfúrico, se debe extraer aquel metal de interés. Para esta etapa se utiliza, en general, una extracción con un solvente especial. Dicho solvente debe ser orgánico, de modo que cuando se pone en contacto con la fase acuosa, extrae inmediatamente el cobre y forma una fase insoluble en la solución, como si fuera agua y aceite. De esta forma, el cobre queda unido a una fase orgánica, libre de todo el resto de los metales que se encuentran en el mineral inicial.

Cuando el metal se encuentra en la fase orgánica, ahora se hace necesario sacarlo a una fase acuosa de modo que pueda seguir hacia la refinación.

La purificación del metal se efectúa mediante electrorrefinación, que permite obtener cobre en estado metálico.

    Diagrama de flujo de proceso Hidrometalurgico:

Vídeo:    

 

Proceso de lixiviacion

Proceso de Lixiviación

La Lixiviación es un proceso de carácter hidrometalúrgico, el cual consiste en la obtención de cobre que se encuentra en minerales oxidados, los cuales son separados a través de la aplicación de una disolución de ácido sulfúrico y agua.


Primera etapa: Lixiviación en pilas

Chancado: El material que se extrae de la mina, principalmente a rajo abierto, que contiene minerales oxidados de cobre, es fragmentado mediante el chancado primario y secundario, y cuyo objetivo es obtener un material mineralizado de un tamaño máximo de 1,5 a 0,75 pulgadas. Este tamaño es suficiente para dejar expuestos los minerales oxidados de cobre a la infiltración de la solución ácida.



Formación de la pila: El material chancado es llevado mediante correas transportadoras hacia el lugar donde se efectuara la formación de la pila. En este trayecto el material es sometido a una primera irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico, conocido como proceso de curado, de manera de iniciar ya en el camino el proceso de sulfatación del cobre contenido en los minerales oxidados. En su destino, el mineral es descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco, que lo va depositando ordenadamente formando un terraplén continuo de 6 a 8 m de altura: la pila de lixiviación. Sobre esta pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersores que van cubriendo toda el área expuesta.
Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de drenes (tuberías ranuradas) que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través del material.


Sistema de riego: A través del sistema de riego por goteo y de los aspersores, se vierte lentamente una solución ácida de agua con ácido sulfúrico en la superficie de las pilas, la cual se infiltra en la pila hasta su base, actuando rápidamente. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre, que es recogida por el sistema de drenaje y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas.
De este proceso se llegará a obtener soluciones de sulfato de cobre con concentraciones de hasta 9 gramos por litro (gpl) denominadas PLS, las cuales serán llevadas a diversos tanques donde se realizará una purificación de éstas, eliminando las partículas sólidas que pudiese contener.


Segunda etapa: Extracción por solvente


En esta etapa la solución que procede de las pilas de lixiviación, se libera de residuos o impurezas y se concentra su contenido de cobre, pasando de 9gpl a 45gpl, mediante una extracción iónica.
Para extraer el cobre de la solución PLS, ésta se mezcla con una solución de parafina y resina orgánica. La resina atrapa los iones de cobre (CU+2) en forma selectiva, obteniéndose por un lado un complejo resina-cobre y por otro una solución empobrecida en cobre que se denomina refino, la cual es reutilizada en el proceso de lixiviación y es recuperada en las soluciones que se obtienen del proceso.
El compuesto de resina-cobre es tratado en forma independiente con unasolución electrolito rica en ácido, el que provoca la descarga del cobre desde la resina hacia el electrolito, mejorando la concentración del cobre en esta solución llegando hasta los 45gpl. Esta es la solución que se lleva a la planta de electro-obtención.

                                                                                                                             

Etapa 3: La Flotación

Etapa 3: La Flotación

La flotación es un proceso físico-químico que permite la separación de los minerales sulfurados de cobre y otros elementos como el molibdeno, del resto de los minerales que componen la mayor parte de la roca original.

• ¿Cómo se realiza la flotación?

La pulpa proveniente de la molienda, que tiene ya incorporados los reactivos necesarios para la flotación, se introduce en unos receptáculos como piscinas, llamados celdas de flotación. Desde el fondo de las celdas, se hace burbujear aire y se mantiene la mezcla en constante agitación para que el proceso sea intensivo.

Los reactivos que se incorporan en la molienda tienen diferentes naturalezas y cumplen diferentes funciones:

• Reactivos espumantes

tienen como objetivo el producir burbujas resistentes.

• Reactivos colectores

tienen la misión de impregnar las partículas de sulfuros de cobre y de molibdeno para que se separen del agua (efecto hidrófobo) y se peguen en las burbujas.

• Reactivos depresantes

destinados a provocar el efecto inverso al de los reactivos colectores para evitar la recolección de otros minerales como la pirita, que es un sulfuro que no tiene cobre.

• Otros aditivos

como la cal sirven para estabilizar la acidez de la mezcla en un valor de pH determinado, proporcionando el ambiente adecuado para que ocurra todo el proceso de flotación.

Las burbujas arrastran consigo los minerales sulfurados hacia la superficie, donde rebasan por el borde de la celda hacia canaletas que las conducen hacia estanques especiales, desde donde esta pulpa es enviada a la siguiente etapa.

El proceso es reiterado en varios ciclos, de manera que cada ciclo va produciendo un producto cada vez más concentrado. En uno de estos ciclos, se realiza un proceso especial de flotación para recuperar el molibdeno, cuyo concentrado alcanza una ley de 49% de molibdenita (MoS2).

• ¿Cuál es el producto del proceso de flotación?

Luego de varios ciclos en que las burbujas rebasan el borde de las celdas, se obtiene el concentrado, en el cual el contenido de cobre ha sido aumentado desde valores del orden del 1% (originales en la roca) a un valor de hasta 31% de cobre total.

El concentrado final es secado mediante filtros y llevado al proceso de fundición.