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Tratamiento de Relaves de la Minería del Cobre para obtener Metales de Alto Valor Agregado

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by

Hansel Galaz Vergara

on 31 May 2014

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Transcript of Tratamiento de Relaves de la Minería del Cobre para obtener Metales de Alto Valor Agregado



Por una simple marcha analítica a una solución de material ferromagnético que se trató con HCl, y con una solución saturada de ácido fosfomolíbdico y que al cabo de unos días se alcalinizó con NaOH , resultando un precipitado de color azul que nos indica la presencia de Ce IV
Valor de los metales de importancia en la investigación en pesos Chilenos
Valor de los metales de importancia en la investigación
Gráfico de resultados de los componentes entre análisis antes y después de la separación ferromagnética y el posterior análisis con el ICP-MS
De 0,1 gramos de relave, netamente ferromagnético, se puede obtener 0,084 gramos de Ce, o sea, el 84% corresponde netamente a Ce.
Tranque relave Ovejería, Til-Til
Ubicación del yacimiento de donde se extrajo el relave
Características Químicas del Relave
El relave CODELCO Andina, corresponde a un tipo de relave monacita-La , debido a que en sus composición la mayor cantidad de metales correspondería a La, Ce, Pr y Nd, el pH de este relave varía entre 5,5 a 6 y la solubilidad se ve limitada por los silicatos contenidos en el pasivo minero, ya que son insolubles.
Hipótesis
Si en el territorio de nuestro país se concentran grandes reservas de diversos minerales del planeta, entonces es probable que se encuentren metales valiosos, como las TR, en menor proporción en los desechos de la minería.
Determinar cuantitativamente mediante ICP-MS las TR y otros elementos traza insertos en la muestra de relave.


Indicar porcentualmente el contenido de tierras raras en la muestra de relave.


Realizar una marcha analítica con el objeto de determinar los principales componentes de la familia de las TR.


Investigar los precios y principal utilización de las TR, objeto de esta investigación
Objetivos Específicos
Realizar un análisis cuantitativo y de malla a una muestra representativa del tranque de relave.

Separar del relave, el material ferromagnético.

Eliminar metales como el hierro, oro, plata que perturban la determinación cualitativa de las TR
Justificación del Problema
Chile a lo largo de su costa presenta una gran cantidad de minerías, donde su desecho o relave, no tiene uso, por ende queda enfrascado en sus tranques, pero ¿que pasaría si ese relave se pudiera trabajar y extraer de ahí alrededor de 35 elementos que son la fuente del futuro? Sería un tanto provechoso para nuestro país ya que apoyaría la economía debido a los altos valores agregados que poseen estos.
Según los datos obtenidos por cada 1 tonelada de relave, la cantidad de material ferromagnético que se podría obtener sería de 43,97 Kg .
De 43, 97 Kg de material ferromagnético el 82% de este correspondería a metales en mayor proporción como son La, Ce, Pr, Nd, lo que corresponde a 35,88 Kg. del total de 43,97 Kg.
Resultados de los componentes entre análisis antes y después de la separación ferromagnética y posterior análisis con ICP-MS.
RECONOCIMIENTO DEL CERIO CON ÁCIDO FOSFOMOLIBDICO.
Se deja reaccionar 2 días una muestra de 0,1 gramos de relave con HCl, luego se agrega ácido fosfomolíbdico, se forma un color verde azulado, luego se alcaliniza con NaOH donde el precipitado se torna color Azul Marino inmediatamente, al exponerlo al oxígeno el PP azul va oxidando poco a poco hasta convertirse en color rojo.
Precipitación de TR Agua Regia con Amoníaco
A una muestra de relave se agrega agua regia y amoníaco, el cual va desapareciendo poco a poco, por ende hay que agregarlo en exceso, donde denota una precipitación naranja oscura que prontamente se tornó rosácea indicando presencia de Pr lll
Tratamiento del Relave con Agua Regia a 85ºC
Una muestra de 1,3 gramos de relave, se trata con agua regia que consta de 3 partes de HCl por una de HNO3 en un ambiente caliente a 85ºC de donde se puede obtener un 78,07% de material ferromagnético disuelto. Haciendo de este el material óptimo para eliminar toda impureza en la muestra.
Extracción de metales a través de sus propiedades ferromagnéticas
Porcentaje material ferromagnético
Como se extrajo el relave
Serie de los Lantánidos
Son el grupo que sigue al La en el lllB, su distinción atómica ocupa el subnivel electrónico 4f , esta serie se encuentra en muchos minerales, son metales con altos puntos de ebullición, reacción lenta con el aire.
Estado Natural de las TR
Las tierras raras se encuentran principalmente en alrededor de 200 minerales distintos, siendo incluso algunos encontrados en mayor proporción en la corteza terrestre.

Ce mayor proporción que el Cu
La y Nd mayor proporción que el Ni, Co, Pb.
La monacita se encuentra principalmente como ortofosfato de TR. (TR)PO4
Propiedades Ferromagnéticas
El ferromagnetismo es un fenómeno físico donde se produce un reordenamiento magnético, en la misma dirección y sentido. A todo aquel que cumpla esta función se denomina material ferromagnético; donde caben las tierras raras, ya que poseen propiedades ferromagnéticas favorables para su separación.
¿Qué son los relaves?
Se denomina así al material de descarte en el proceso de concentración de minerales. En promedio en Chile se producen alrededor de 28 toneladas de relave, por cada tonelada de cobre concentrado. Se estimaría que al año se producen 300 millones de toneladas de relaves y que de 500 tranques de relave, solo se encuentran en funcionamiento 150.
Objetivos Generales
Identificar los elementos metálicos valiosos en el pasivo ambiental minero.

Realizar análisis químicos para identificar las tierras raras en el relave del cobre Chileno.

Contribuir al conocimiento científico de los elementos valiosos presentes en los relaves de la minería del cobre de Chile.
Resultado análisis ICP-MS al relave post trabajo de separación y tratamiento con agua regia
Reconocimiento del Ce con Ácido Nítrico y Ácido Fluorhídrico
A una muestra de 0,1 gramos de relave se agrega ácido nítrico y ácido fluorhídrico en partes iguales 2mL, lo cuando no reacciona, pero se agrega un colector de Cloruro de calcio, el cual hace precipitar la solución de color blanco, indicando la presencia absoluta de Ce lV
Precipitación de TR con Agua Regia e Hidróxido de Sodio
A una muestra de relave se agrega agua regia e Hidróxido de Sodio 2 mL de cada reactivo, se dejó reaccionar 10 minutos, tornándose una reacción exotérmica, donde finalmente precipitó un color rojo escuro, indicando presencia de Nd lll
Hansel Roberto Alejandro Galaz Vergara
Seminario de Título para optar al Título Profesional de Profesor de Química y Ciencias y al Grado Académico de Licenciado en Ciencias de la Educación
Tratamiento de Relaves de la Minería del Cobre para obtener Metales de Alto Valor Agregado
11,7%
3 Muestra en frio -4 ºC
0,250 g material
Masa material eliminado 0,001 g
La muestra se disuelve en un 0,45%
2 Muestra en temperatura ambiente 22ºC
0,253 g material
Masa material eliminado 0,015 g
La muestra se disuelve en un 5,9 %
1 Muestra en caliente 85 ºC
0,248 g material
Masa material eliminado 0,029 g
La muestra se disuelve en un 11,7 %
Tratamiento del Relave con Ácido Nítrico
13,65%
3 Muestra en frio -4%
0,245 g material
Masa material eliminado 0,017 g
La muestra se disuelve en un 6,9 %
2 Muestra en temperatura ambiente 22ºC
0,257 g material
Masa material eliminado 0,028 g
La muestra se disuelve en un 10,89%
1 Muestra en caliente 85ºC
0,249 g material
Masa material eliminado 0,034 g
La muestra se disuelve en un 13,65 %
Tratamiento del Relave con Ácido Sulfúrico
12,01%
3 Muestra en frio -4ºC
0,258 g material
Masa material eliminado 0,014 g
La muestra se disuelve en un 5,4 %
2 Muestra en temperatura ambiente 22ºC
0,258 g material
Masa material eliminado 0,013 g
La muestra se disuelve en un 5,03 %
1 Muestra en caliente 85ºC
0,258 g material
Masa material eliminado 0,031 g
La muestra se disuelve en un 12, 01%
Tratamiento del Relave con Ácido Clorhídrico
Gráfico del Análisis Químico del relave en estudio
Los elementos con mayor abundancia en el relave a estudiar, son La, Ce, Pr y Nd respectivamente, de mayor a menor cantidad, en concentración de ppm (partes por millón).
El relave utilizado está constituido mayoritariamente por el material particulado menor a 0,05 mm (hasta 0,5 mm) constituyen sólo alrededor de 7%.
Análisis granulométrico del relave en estudio
Extraído aproximadamente un 4,4%
Metales ferromagnéticos extraídos
Conclusiones
En esta investigación resultó que la cantidad en ppm de La es 32,23, Ce 37,51, Pr 4,24 y Nd 15,18; que significa el 81,93% del material total.
El mayor porcentaje de metales se asigna a Cerio (54%) luego el Lantano (23%), el Neodimio (17%) y finalmente el Praseodimio ( 6%).
En el año en Chile se genera alrededor de 300.000.000 de toneladas netamente de relave, su 4% corresponde a 12.000.000 de toneladas de material ferromagnético, en tanto el 82% de ese 4% corresponde a metales que se encuentran en mayor proporción como son La, Ce, Pr, Nd y esto pertenece a 9.840.000 de toneladas de estos metales.
De 9.840.000 de toneladas
se obtiene lo siguiente:
Ce 54% =

5.313.600 de toneladas

La 23% = 2.263.200 de toneladas

Nd 17% = 1.672.800 de toneladas

Pr 6% = 590.400 de toneladas
Ce
Precio tonelada de Cerio igual a 35.000 dólares, por lo tanto
5.313.600 toneladas de Cerio tiene un valor de
87.559.318.051.200 pesos al año
La
Precio tonelada de Lantano igual a 31.000 dólares, por lo tanto
2.263.200 toneladas de Lantano tiene un valor de
33.031.637.109.600 pesos al año.
Nd
Precio tonelada de Neodimio igual a 165.000 dólares, por lo tanto
1.672.800 toneladas de Neodimio tiene un valor de
276.012.000.000 pesos al año
Pr
Precio tonelada de Praseodimio igual a 160.000 dólares, por lo tanto
590.400 toneladas de Praseodimio tiene un valor de
94.464.000.000 pesos al año
El valor de los metales en un año corresponde a
120.961.431.160.800 pesos
Gracias.
Precio de una tonelada de cobre 3.650 dólares
Precio de una tonelada de cobre 3.650 dólares
Precio de una tonelada de cobre 3.650 dólares
Precio de una tonelada de cobre 3.650 dólares
173.192.500.000 pesos
Cobre
La, Ce, Pr, Nd
Y
La
Ce
Pr
Nd
Dimensión
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