Hidrometalurgia

CAPÍTULO 1. ASPECTOS BÁSICOS DE HIDROMETALURGIA
1.1. Introducción
La hidrometalurgia es el área de la metalurgia que comprende los métodos con los cuales los metales, sales metálicas o cualquier otro compuesto metálico son producidos mediante reacciones químicas que involucran soluciones orgánicas e inorgánicas. Los procesos hidrometalúrgicos pueden operar en un rango de temperatura de 25 a250°C y a presiones de algunos kilopascales (vacío) a presiones elevadas de 5000 kPa. Los métodos de lixiviación han sido el objetivo de investigaciones desde el siglo pasado. El enfoque principal ha sido el desarrollo de métodos alternativos a los procesos pirometalúrgicos, aplicados a la producción de la mayoría de los metales no ferrosos. El origen de este interés reposa en la advertencia sobre lanaturaleza finita de las reservas minerales, puesto que los yacimientos de ley alta enfrentan su inminente agotamiento. Los nuevos métodos tendrán la finalidad de no solo de ser aplicables para el procesamiento de minerales de baja ley, sino también de hacer frente al beneficio de minerales de sulfuros complejos, para cuyo beneficio, los métodos tradicionales presentan numerosas fallas. Han sidoconsiderados otras fuentes para abastecer la necesidad de metales: nódulos de manganeso del fondo marino, fuentes secundarias provenientes de la industria pirometalúrgica (escorias, polvos), desechos de procesos de fabricación (licores, lodos, gases), material de reciclado (dispositivos de la industria eléctrica). La industria de la metalurgia extractiva es una de las primeras consideraciones paraefectuar la obtención de los metales provenientes del reciclado. La Tabla 1 presenta ejemplos de los materiales que pueden ser procesados mediante lixiviación.
Tabla 1. Materia prima que puede ser procesada mediante lixiviación (Gupta y Mukherjee, 1990).

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Hay una gran cantidad de procesos de lixiviación exitosos, sin embargo, no representan una competencia comercial para la industriapirometalúrgica. La hidrometalurgia no es una panacea de la metalurgia extractiva (que comprende a la pirometalurgia, la hidrometalurgia, y la electrometalurgia) las características de los procesos hidro y pirometalúrgicos se presentan en la Tabla 2.
Tabla 2. Características entre procesos hidro- y pirometalúrgicos (Gupta y Mukherjee, 1990).

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1.2. Principios físico químicos de los procesoshidrometalúrgicos
Los procesos bajo los cuales ocurre la lixiviación de un sólido suspendido en un medio acuoso, dependen de la naturaleza iónica, covalente o metálica del sólido, así como de las interacciones físicas, químicas, electroquímicas o electrolíticas con las especies presentes en la fase acuosa.

1.2.1. Química de la solución
1.2.1.1. El solvente El agua posee una constantedieléctrica alta. La polarización del agua y la formación de enlaces de hidrógeno son responsables de este alto valor. El agua es un solvente con una estructura caracterizada por un conjunto de moléculas orientadas al azar con interacciones moleculares débiles (ver Figura 1). Cada molécula de agua puede formar enlaces de hidrógeno con sus vecinas, sin embargo su estructura no es rígida, debido a que losenlaces constantemente se están formando y rompiendo. Además puede actuar como aceptador o donador de protones, y en general el equilibrio ácido y básico es rápido.

El agua es una molécula pequeña con un momento dipolar enorme. Por lo tanto, esta polarizada y puede interactuar electrostáticamente con las especies con carga, ocasionando su disolución. La constante dieléctrica es una medida del gradode polarización.

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La combinación de las propiedades del agua lo hacen un excelente solvente, por ejemplo, es la habilidad del agua para solvatar los iones de una sal lo que origina su disolución. Otros solventes con constantes dieléctricas menores interaccionan débilmente con los iones por lo que la disolución de la sal no es completa. En la Tabla 3 se presenta un comparativo entre la...