La lixiviación es un proceso ampliamente utilizado en la metalurgia extractiva , en el que el mineral se trata con productos químicos para convertir los metales valiosos dentro del mineral en sales solubles, mientras que las impurezas permanecen insolubles . Estas pueden luego lavarse y procesarse para obtener el metal puro; los materiales que quedan se conocen comúnmente como relaves . En comparación con la pirometalurgia , la lixiviación es más fácil de realizar, requiere menos energía y es potencialmente menos dañina ya que no se produce contaminación gaseosa . Las desventajas de la lixiviación incluyen su menor eficiencia y las cantidades a menudo significativas de efluentes residuales y relaves producidos, que suelen ser altamente ácidos o alcalinos, además de tóxicos (por ejemplo, relaves de bauxita ).
Existen cuatro tipos de lixiviación:
La lixiviación también es notable en la extracción de elementos de tierras raras, que consisten en lantánidos , itrio y escandio. [2]
La lixiviación se realiza en recipientes a presión largos, cilíndricos (horizontales o verticales) o en forma de tubo horizontal, conocidos como autoclaves . Un buen ejemplo del proceso de lixiviación en autoclave también se puede encontrar en la metalurgia del zinc . Se describe mejor mediante la siguiente reacción química:
Esta reacción se produce a temperaturas superiores al punto de ebullición del agua, lo que crea una presión de vapor en el interior del recipiente. Se inyecta oxígeno bajo presión, lo que hace que la presión total en el autoclave sea superior a 0,6 M Pa y la temperatura a 473-523 K.
La lixiviación de metales preciosos como el oro puede llevarse a cabo con cianuro u ozono en condiciones suaves. [1]
La lixiviación en pilas se remonta al siglo II a. C. en China, donde el hierro se combinaba con sulfato de cobre . [3] En la época de la dinastía Song del Norte , se podía recuperar una aleación de cobre mediante lixiviación. [3]
La lixiviación también se remonta a la alquimia . [4] Los primeros ejemplos de lixiviación realizados por alquimistas se parecían a mezclar hierro con sulfato de cobre, produciendo una capa de cobre metálico. [4] En el siglo VIII, Jabir Ibn Hayyan , un alquimista persa, descubrió una sustancia que acuñó como " agua regia ". [4] Se descubrió que el agua regia, una combinación de ácido clorhídrico y ácido nítrico , era eficaz para disolver el oro , que anteriormente se creía que era insoluble . [4]
En el siglo XVI, la lixiviación en pilas se volvió de uso común para extraer cobre y salitre de la materia orgánica. [4] La pirita , utilizada principalmente en Alemania y España, se llevaba a la superficie y se dejaba al aire libre. [4] [3] La pirita se dejaba afuera durante meses, donde la exposición a la lluvia y al aire provocaría una erosión química . [4] Se recolectaba una solución que contenía sulfuro de cobre en una cuenca y luego se precipitaba en un proceso llamado cementación , lo que daba como resultado cobre metálico. [4] La lixiviación en pilas, en esta forma natural libre de químicos, se desarrolló aún más para obtener diferentes tipos de mineral, más viables económicamente. Esto se hizo incorporando la lixiviación química , que aplica más manipulación y técnica química a la lixiviación en pilas. [5]
Entre 1767 y 1867, la producción de potasa en Quebec se convirtió en una industria importante para abastecer a los fabricantes de vidrio y jabón de Francia. [4] La potasa se fabricaba con mayor frecuencia a partir de los restos de cenizas de estufas y chimeneas de leña , que se agitaban con agua y se filtraban. [4] Una vez evaporados, los restos se convertirían en potasa. Se necesitarían 400 toneladas de madera dura para quemarlas y obtener una tonelada de potasa. [4]
En 1858, Adolf Von Patera, un metalúrgico de Austria, utilizó la lixiviación para separar los compuestos solubles e insolubles de la plata en una solución acuosa. [6] [7] El proceso de Von Patera, aunque exitoso, no generó mucho uso debido en parte al precio del hiposulfito. [8] Además, con el proceso de Patera, si el hiposulfito de sodio no se disolvía perfectamente, la plata a menudo quedaba atrapada en la solución adicional y no se extraía adecuadamente. [8]
La técnica de lixiviación de Patera fue desarrollada por el norteamericano EH Russell alrededor de 1884, creando el "Proceso Russell". [9] [8] Los procesos de lixiviación anteriores a menudo no podían concentrar minerales con demasiado metal base, algo que el Proceso Russell pudo resolver, haciéndolo más lucrativo. [8]
En 1887, cuando se patentó el proceso de cianuración en Inglaterra, se empezó a eliminar progresivamente el Proceso Russell existente. [5] La cianuración era mucho más eficiente y tenía una tasa de recuperación de hasta el 90%. [5]
En el período previo a la Primera Guerra Mundial, se experimentaron muchas ideas nuevas para los procesos de lixiviación. [4] Esto incluía el uso de soluciones de amoníaco para los sulfuros de cobre y ácido nítrico para lixiviar minerales de sulfuro. [4] La mayoría de estas ideas se dejaron de lado debido al alto costo de los agentes de lixiviación necesarios. [4]
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En la década de 1940, como resultado del Proyecto Manhattan , el gobierno de los Estados Unidos necesitaba un acceso fácil al uranio . [4] Rápidamente se emplearon muchas técnicas diferentes de lixiviación a gran escala. [4] Tanto las resinas sintéticas como los disolventes orgánicos se utilizaron temprano para extraer uranio . [4] En última instancia, el uso de disolventes orgánicos fue menos tedioso en comparación con el intercambio de iones a través de resinas sintéticas, y una mayor producción de uranio y otros metales de tierras raras se desplazó hacia la extracción con disolventes. [4]
En la década de 1950, se desarrolló la hidrometalurgia a presión para la lixiviación de múltiples metales diferentes, como concentrados de sulfuro y lateritas. [4] Particularmente en la Sucursal de Minas en Ottawa (ahora conocida como CANMET ), se demostró que el concentrado de pirrotita - pentandita podía tratarse en autoclaves , con el níquel resultante en una solución mientras que el óxido de hierro y el azufre permanecen en el residuo. [4] Este proceso se utilizó más tarde en otras operaciones de recuperación de níquel en todo el mundo. [4]
En la década de 1960, la lixiviación en pilas y la lixiviación in situ se volvieron ampliamente practicadas, particularmente para el cobre. [4] La lixiviación in situ se utilizó más tarde también para la extracción de uranio. [4]
La lixiviación a presión se perfeccionó aún más en los años 1970 y 1980. [4]