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HIDROMETALURGIA - QUÍMICA E INGENIERÍA ............................................................................................................................................................ Diógenes Alberto Uceda Herrera HIDROMETALURGIA QUÍMICA E INGENIERÍA 1 DIÓGENES ALBERTO UCEDA HERRERA ............................................................................................................................................................ HIDROMETALURGIA QUÍMICA E INGENIERÍA 1ª edición, marzo 2016 Hecho el Depósito Legal en la Biblioteca Nacional del Perú Nº 2016-04708 Autor: Diógenes Uceda Herrera Impreso en: Crea Ediciones Gráficas EIRL Av. 22 de Agosto Nº 1189, Urb. Santa Luzmila, Comas - Lima Marzo 2016 Auspiciado por: Instituto de Ingenieros de Minas del Perú Prohibida su reproducción total o parcial Todos los derechos reservados 2 HIDROMETALURGIA - QUÍMICA E INGENIERÍA ............................................................................................................................................................ A mi esposa y compañera de toda la vida, Charito Vela, por su apoyo incondicional y haberme acompañado a tantos rincones del mundo en este periplio sin fin. Gracias por su ayuda y soporte constante para poder compilar este mi primer libro. A mis hijos Martin (MSc) y Mariannita (candidata a PhD). Ambos profesionales de la Ingeniería Química a quienes sin duda la vida les tiene reservada grandes satisfacciones, como ésta, me las concedió a mi. A los Ingenieros Venancio Astucuri y Julio Bonelli, ambos profesionales de la metalurgia, por su ayuda en revisar este texto, asi como por sus sugerencias y recomedaciones. 3 DIÓGENES ALBERTO UCEDA HERRERA ............................................................................................................................................................ 4 HIDROMETALURGIA - QUÍMICA E INGENIERÍA ............................................................................................................................................................ PRÓLOGO Para el Instituto de Ingenieros de Minas del Perú (IIMP), auspiciar esta importante obra sobre “Hidrometalurgia Química e Ingeniería”, es concretar en la práctica uno de nuestros principales objetivos, como es fomentar y promover la creación y la aplicación de nuevas tecnologías para el desarrollo sostenido y ordenado de la actividad minera en nuestro país. No tenemos duda que el aporte del doctor Uceda en los 19 capítulos consecuentes, será fundamental para el óptimo diseño de los procesos y plantas de recuperación de metales en soluciones acuosas, tanto a partir de los modelos tradicionales como los de último desarrollo en el mundo, lo que se complementa con la argumentación teórica básica e ilustrativos ejemplos prácticos. Además, es de destacar la inclusión de una sección dedicada al análisis de los problemas ambientales relacionados con esta actividad y su impacto en el medio ambiente, incorporación que atiende a las demandas de la minería moderna y responsable del siglo XXI. La contribución de esta obra, la garantiza la amplia experiencia con la que cuenta el autor, quien ha laborado en las más prestigiosas unidades mineras del país y en el extranjero, que le han permitido conocer los procesos y funcionamiento de instalaciones metalúrgicas en Sudamérica, Europa, Japón, Canadá, Estados Unidos de Norteamérica y Australia. En ese contexto, tenemos la certeza que este libro se constituirá en el corto plazo en un documento de consulta obligatorio en las minas y centros de estudios e investigación a nivel global, que requieren más detalles sobre los procesos hidrometalúrgicos aplicados para el beneficio de minerales. Finalmente, como organización técnica comprometida con la difusión del avance tecnológico minero, expresamos nuestra felicitación al doctor Uceda por tan valioso aporte y nuestro agradecimiento por confiar en el IIMP para cristalizar la publicación de tan importante obra para la minería mundial. Antonio Samaniego Presidente Instituto de Ingenieros de Minas del Perú 5 DIÓGENES ALBERTO UCEDA HERRERA ............................................................................................................................................................ 6 HIDROMETALURGIA - QUÍMICA E INGENIERÍA ............................................................................................................................................................ PRESENTACIÓN La enseñanza de Metalurgia Extractiva en las universidades, en general, ha sufrido cambios importantes en los últimos 30 o 40 años. Antes de los años setenta, los cursos en esta materia se dictaban por tipo de metal; así, teníamos la Metalurgia Extractiva de Cobre, la de Plomo, la del Hierro y Acero. En estos cursos, se cubría tanto la parte relacionada con procesos de alta temperatura como aquellas reacciones en vía acuosa para la disolución del metal, teniendo la reducción electroquímica como etapa final para la producción de un metal refinado; toda esta información se suministraba de una manera predominantemente descriptiva de las operaciones y procesos involucrados. A principios de los años setenta, universidades norteamericanas y europeas empezaron a enfocar la enseñanza de Metalurgia Extractiva por ramas o especialidades. Se ofrecían cursos de Pirometalurgia, Hidrometalurgia y Electrometalurgia, tanto a nivel de pregrado como de posgrado. En el caso de Hidrometalurgia, se abarcaban temas de lixiviación de minerales oxidados y sulfurados, diagramas Eh-pH para sulfuros, procesos de cementación para recuperación primaria de metales así como para purificación de soluciones, modelos de lixiviación in situ para cobre y uranio, entre otros. Libros clásicos de esos momentos eran los del Profesor Burkin, del Royal School of Mines, y el de Fathi Habashi, en esos momentos en Montana Tech, que servían de textos de consulta. También, contribuían fuertemente con información, los Simposios Internacionales de Hidrometalurgia, que se realizaban cada 10 años, iniciándose éstos en 1963. Igualmente, la publicación “Hydrometallurgy” de Elsevier ha desempeñado un rol muy importante en la contribución al mejor conocimiento en esta materia. Asimismo, muchos otros eventos y publicaciones, casi todos en Inglés, han contribuido significativamente a esta rama de Metalurgia Extractiva. El presente libro “Hidrometalurgia Química e Ingeniería” que ahora se comenta, elaborado por el Dr. Uceda, considera un total de 19 capítulos en los cuales se han incluido temas relevantes a esta materia como son: aspectos básicos de los diversos tipos de procesos de lixiviación, separación sólido/ líquido y lavado de pulpas, fundamentos sobre termodinámica metalúrgica relativos a sistemas acuosos, aspectos básicos sobre fenómenos de transferencia de masa y cinética de reacciones heterogéneas, diseño de reactores metalúrgicos, procesos de precipitación y cristalización, fundamentos y aspectos prácticos de extracción por solventes para cobre y cobalto, reducción de metales a partir de soluciones acuosas con hidrógeno, procesos de electrodeposición y electrorefinación para cobre, procesos hidrometalúrgicos innovados para cobre y minerales refractarios de oro, tecnologías hidrometalúrgicas con dificultades operacionales que 7 DIÓGENES ALBERTO UCEDA HERRERA ............................................................................................................................................................ no llegaron a convertirse en esquemas comerciales, desarrollo y diseño de diagramas de flujo para plantas hidrometalúrgicas, temas ambientales relacionados a Hidrometalurgia, entre otros. En este sentido, estimo que el libro, en razón a su amplio, interesante y actualizado contenido, jugará un papel valioso en la enseñanza de esta materia en las universidades de habla hispana. Este libro es un documento que puede servir tanto para alumnos de pregrado como de posgrado; especialmente, en relación a estos últimos, por los listados de preguntas y problemas que plantea para un posterior trabajo de los estudiantes. Algo que valoro mucho es como el autor ha vertido dentro del texto gran parte de su experiencia profesional en la industria, conteniendo información que ha sido el resultado de sus trabajos y experimentaciones realizadas. Asimismo, otro asunto plausible de resaltar es el sustento teórico que se proporciona en cada una de las tecnologías que cubre, lo cual le proporciona gran consistencia al contenido. Son estas razones las que, de seguro, harán que el libro sea de una gran utilidad y completo agrado de estudiantes y profesionales. De otro lado, mientras el avance y desarrollo comercial alcanzado en Metalurgia Extractiva en otros países, con abundantes y reconocidos recursos minerales, ha sido significativo, en el caso de nuestro país, en los últimos años, no ha sido el mejor, a pesar de la gran diversidad de minerales y yacimientos que disponemos. Esto se resume en el sentido que del total de “metales finos” producidos actualmente (tal como se reporta oficialmente), la gran parte se exporta como concentrados. Desafortunadamente, parece que esta tendencia proseguirá en el futuro, cuando incrementaremos nuestra exportación pero a costa de productos minerales crudos. En ese sentido, la Metalurgia Extractiva nos ofrece la producción de metales refinados de alta pureza, aptos para una transformación industrial; además, los procesos extractivos son demandantes de una serie de otros insumos (oxígeno técnico, reactivos químicos, materiales de construcción) y servicios, todo lo cual podría generar otras actividades económicas que se desarrollen, en forma paralela, para satisfacer estas necesidades de los procesos extractivos. Quizás una explicación para todo lo acontecido en nuestro país radica en el poco conocimiento y entendimiento de las autoridades nacionales que han conducido a no incentivar las inversiones en la dirección de transformar más nuestros productos minerales, de manera que los capitales que se han invertido en los últimos años han visto lógicamente su interés corporativo de generar proyectos que maximicen su rentabilidad, especialmente si no se contaba con las condiciones e incentivos para llegar a una producción de metales refinados que nos pone a un paso de poder industrializar estos productos. Los intereses de rentabilidad, crecimiento y desarrollo de los inversionistas generalmente no coinciden con los intereses de desarrollo del Estado, que es el verdadero ente promotor de desarrollo para el país. 8