Lixiviación de enargita en prescencia de peróxido de hidrógeno (h2o2) en medio ácido (hcl).

Abstract

La enargita (Cu3AsS4), corresponde a un mineral sulfurado compuesto por un 19,1% de arsénico, 48,3% de cobre y 32,6% de azufre. Su alto contenido de arsénico lo clasifica como una impureza tóxica, ya que el As3+ y As5+ son muy solubles en el agua siendo considerado por la USEPA (Contreras, 2011) como el contaminante número uno de la lista. Este mineral es procesado por medio de una flotación y posteriormente es tratado por la vía pirometalúrgica. Sin embargo, los problemas de polución en el aire han instado a gobiernos alrededor del mundo a intensificar las regulaciones en términos de emisiones de óxidos de azufre y óxidos de arsénico a la atmósfera, dejando establecido en el Decreto Supremo 28, niveles de captura cercanos al 100%. Lo cual ha generado que se proyecte un aumentó en la exportación del concentrado a un menor costo debido al alto porcentaje de As presente en él, generando pérdidas millonarias para la minería chilena. Por ello, uno de los principales objetivos que tiene la minería hoy en día, es disminuir el efecto contaminante provocado por el As liberado como gas fugitivo a la atmosfera en el proceso de tostación, proveniente de As alojado en la calcina. Por todo lo anterior, se propone un proceso alternativo para la obtención de cobre desde minerales sulfurados, como lo es la vía hidrometalúrgica, para ello se propone lixiviar la enargita con presencia de peróxido de hidrógeno (H2O2) y ácido clorhídrico (HCl), en donde el agente lixiviante se descompone en agua (H2O) y oxígeno (O2), y el ácido cumple la función de mantener una zona de disolución, evitando de esta manera la contaminación gaseosa. Para proceder con la lixiviación se realizaron diagramas de Pourbaix, los cuales fueron superpuestos unos con otros para determinar las posibles especies que participarían en la lixiviación, siendo representadas por el sistema Cu-As-S-H2O, estableciendo que las condiciones de trabajo experimentales deberían ser realizadas en un ambiente ácido y con potenciales elevados. En función de ello, se trabajó en un reactor agitado del tipo batch y se estudió el efecto que presentó la temperatura, la concentración de H2O2 y de HCl, la velocidad de agitación, la relación sólido/sólido y el tamaño de partícula, analizando las muestras liquidas por EAA y las sólidas por DRX. Los mejores parámetros para lixiviar la enargita fueron para una partícula de monotamaño de 74 μm con una relación sólido/sólido de 1051 g/g, con una solución a 50°C y agitada a 300 rpm, con concentraciones de 0.5 M de HCl y 4.0 M de H2O2, obteniendo extracciones de hasta 60% de Cu en 120 minutos de lixiviación. Una vez analizados los resultados de EAA y de DRX se determinó que la reacción predominante en la lixiviación de enargita generó azufre elemental por ende la reacción que predominó fue: Cu3AsS4+5.5H2O2+6 H+→3Cu2++H3AsO4+4S0+7H2O Junto con ello se determinó que el peróxido de hidrógeno cumple un rol preponderante en la disolución de enargita como agente lixiviante y el HCl cumplió el rol de transformar la capa de azufre elemental en una capa de azufre cristalina que permitiendo la penetración de los reactivos al mineral. Luego el análisis cinético realizado determinó que el proceso está controlado por un proceso electroquímico de disolución de enargita, el cual estuvo representado por un modelo cinético de capa porosa, presentando un orden de reacción de 1.0 con respecto al H2O2, siendo el único parámetro el cual se pudo estudiar. Entregando una energía de activación igual a 55.89 kJ/mol para un rango de temperatura entre 20 a 50°C. Siendo representada por la siguiente ecuación cinética: 1−3(1−𝑋𝐵)23+2(1−𝑋𝐵)=3.53∗105𝑒−55.89𝑅𝑇[𝐻2𝑂2]1.0𝑡 Estos resultados indican que la posibilidad de tratar el mineral de enargita por la vía hidrometalúrgica es totalmente viable y factible generando una alternativa económica y amigable medioambientalmente para la minería chilena y mundial.