METALURGIA

UNIVERSIDAD DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y
BIOTECNOLOGÍA

DESARROLLO DE UN MODELO COMPUTACIONAL PARA EL PROCESO DE
LIXIVIACIÓN DE SULFUROS DE COBRE EN PILAS

TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE MAGISTER EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
MENCIÓN QUÍMICA
MEMORIA PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL QUÍMICO

LUIS ALEJANDRO LUFIN CORREAPROFESOR GUÍA:
TOMÁS VARGAS VALERO
MIEMBROS DE LA COMISIÓN
MARÍA ELENA LIENQUEO CONTRERAS
FRANCISCO GRACIA CAROCA
PATRICIO NAVARRO DONOSO

SANTIAGO DE CHILE
NOVIEMBRE 2007

RESUMEN
El objetivo de este trabajo es establecer un modelo de tipo fenomenológico para predecir el
comportamiento cinético de la lixiviación bacteriana de un mineral sulfurado de cobre en pila, a través de
unmodelo computacional que integra determinaciones experimentales de la cinética de lixiviación ácida y
férrica de partículas de mineral y la oxidación bacteriana del ión ferroso. Adicionalmente se busca
establecer perfiles de concentración al interior de la pila de lixiviación y entender cómo algunos de los
parámetros de operación más relevantes afectaban los tiempos de lixiviación y niveles derecuperación
del proceso.

La metodología establecida para desarrollar el modelo consistió en aplicar el modelo del núcleo sin
reaccionar (NSR) haciendo un ajuste de parámetros a resultados experimentales de estudios anteriores
para la lixiviación de sulfuros de cobre. El modelo del NSR, se aplicó a los fenómenos de disolución de
cobre, disolución de iones férrico y ferroso desde el mineral,además del consumo de ácido por parte de la
ganga de mineral. Para la actividad bacteriana se utilizó un modelo cinético desarrollado en estudios
anteriores el cual incluye inhibición por exceso de ión férrico y se ve afectado por el pH de la solución
lixiviante. Con estas consideraciones se procedió a hacer modelaciones de un reactor batch, para el cual
se asumieron condiciones de perfectaagitación (RPA). Luego, éste fue expandido a una columna de
mineral de 20 [m] de altura. El modelo aplicado a la pila de lixiviación, permitió, en primer lugar, establecer
perfiles de concentración de cobre, ferroso, férrico y bacterias dentro de esta misma y determinar el
impacto que tienen los distintos parámetros de operación sobre el resultado de recuperación de cobre
desde el mineral. Lascurvas de recuperación de cobre desde el mineral permitieron identificar lo cambios
en el control cinético del proceso. De los resultados obtenidos, se pudo establecer la existencia, al
comienzo de la lixiviación, de un control bacteriano, dado por la velocidad en que las bacterias oxidan el
ión ferroso presente en la solución. Posteriormente, una vez que la población bacteriana aumenta su
nivel,el proceso pasa a ser controlado por la difusión de iones desde la interfaz sólido-líquido a la
superficie de reacción.

Finalmente, de los resultados obtenidos se pudo demostrar que la recuperación de cobre es directamente
proporcional a la población inicial de bacterias, concentración de ácido e ión férrico en la solución
lixiviante de riego. Por otro lado, se comprobó que la recuperaciónde cobre es inversamente proporcional
al consumo máximo de ácido por parte del mineral (efecto del proceso de “curado” del mineral) y tamaño
de partícula del mineral. Adicionalmente se comprobó la existencia de un valor crítico u óptimo para el
consumo máximo de ácido por parte del mineral (500[kg de ácido/ton mineral]), concentración de ión
férrico (1[g/l]) y ácido en la solución lixiviantede riego (10[g/l]), valores sobre los cuales el sistema no
refleja mayor impacto en la recuperación obtenida a un tiempo determinado.

2

AGRADECIMIENTOS

En primer término, debo manifestar mi eterna gratitud a mis padres, quienes en todo momento fomentaron
y apoyaron mi desarrollo académico.

Agradezco a los académicos del grupo de procesos metalúrgicos del departamento de Ingeniería...