La lixiviación es un proceso ampliamente utilizado en la metalurgia extractiva donde el mineral se trata con productos químicos para convertir los metales valiosos dentro del mineral en sales solubles mientras la impureza permanece insoluble . Luego estos pueden lavarse y procesarse para obtener el metal puro; los materiales sobrantes 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 . Los inconvenientes de la lixiviación incluyen su menor eficiencia y las cantidades a menudo significativas de efluentes residuales y relaves producidos, que generalmente son altamente ácidos o alcalinos además de tóxicos (por ejemplo, relaves de bauxita ).
Hay cuatro tipos de lixiviación:
La lixiviación también es notable en la extracción de elementos de tierras raras, que se componen de lantánidos , itrio y escandio. [2]
La lixiviación se realiza en recipientes a presión largos que son cilíndricos (horizontales o verticales) o en forma de tubo horizontal conocidos como autoclaves . Un buen ejemplo del proceso de lixiviación en autoclave también lo podemos 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, creando así una presión de vapor dentro del recipiente. El oxígeno se inyecta 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 se puede realizar con cianuro u ozono en condiciones suaves. [1]
La lixiviación en pilas se remonta al siglo II a.C. en China, donde se combinaba el hierro 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 los 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 árabe, descubrió una sustancia que acuñó " 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 pensaba que era insoluble . [4]
En el siglo XVI, la lixiviación en pilas se utilizó comúnmente para extraer cobre y salitre de la materia orgánica. [4] Utilizada principalmente en Alemania y España, la pirita saldría a la superficie y se dejaría a la intemperie. [4] [3] La pirita se dejaría afuera durante meses seguidos, donde la lluvia y la exposición al aire provocarían erosión química . [4] Una solución que contiene sulfuro de cobre se recolectaría en un recipiente y luego se precipitaría en un proceso llamado cementación , lo que daría 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 económicamente viables. Esto se hizo incorporando lixiviación química , que aplica más manipulación y técnica química a la lixiviación en pilas. [5]
De 1767 a 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 elaboraba con mayor frecuencia a partir de restos de cenizas de estufas y chimeneas de leña, que se agitaban con agua y se filtraban. [4] Una vez evaporados, los restos serían potasa. Se necesitarían quemar 400 toneladas de madera dura para producir una tonelada de potasa. [4]
En 1858, Adolf Von Patera, un metalúrgico de Austria, utilizó la lixiviación para separar 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 aún más por el estadounidense 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 Russel pudo resolver, haciéndolo más lucrativo. [8]
En 1887, cuando se patentó el proceso de cianuración en Inglaterra, comenzó a eliminarse gradualmente el proceso Russell existente. [5] La cianuración fue mucho más eficiente y tuvo una tasa de recuperación de hasta el 90%. [5]
Antes de 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 la lixiviación de minerales de sulfuro. [4] La mayoría de estas ideas fueron eliminadas gradualmente 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 Estados Unidos necesitaba un fácil acceso al uranio . [4] Rápidamente se emplearon a gran escala muchas técnicas diferentes de lixiviación. [4] Desde el principio se utilizaron resinas sintéticas y disolventes orgánicos para extraer uranio . [4] En última instancia, el uso de disolventes orgánicos fue menos tedioso en comparación con el intercambio iónico a través de resinas sintéticas, y la producción adicional de uranio y otros metales de tierras raras avanzó 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 Mines Branch 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 permanecían en el residuo. [4] Este proceso se utilizó posteriormente en otras operaciones de recuperación de níquel en todo el mundo. [4]
En la década de 1960, la lixiviación en pilas e in situ se volvió una práctica generalizada, particularmente para el cobre. [4] La lixiviación in situ se utilizó posteriormente también para la extracción de uranio. [4]
La lixiviación a presión se perfeccionó aún más en los años 1970 y 1980. [4]