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Capýtulo 14:

 Etapas del proceso hidrometalúrgico (1/3)

El  proceso hidrometalúrgico generalmente está constituido por las siguientes tres etapas: 1) una etapa de lixiviación en la que se produce el ataque químico en fase acuosa del metal que se desea recuperar, 2) una o varias etapas de purificación, mediante las que se pretende retirar determinadas impurezas de la disolución antes de que ésta sea sometida a la etapa de precipitación, y 3) una etapa de precipitación que se utiliza para separar el metal valioso de la disolución.

1.- Etapa de lixiviación

La etapa de lixiviación es la base de los procesos hidrometalúrgicos. Éstos se clasifican en función del carácter ácido, neutro o básico de la lejía lixiviante utilizada en esta etapa.

a) Lixiviación de carácter ácido

Dentro de las lixiviaciones de carácter ácido las más comunes son aquellas en las que se emplea una disolución de ácido sulfúrico o clorhídrico como agente lixiviante.

- Lixiviación con H2SO4: La lixiviación de concentrados de zinc con disoluciones de ácido sulfúrico se puedeutilizar para obtener lejías de sulfato de zinc con el fin de obtener zinc metálico mediante un proceso electrolítico, o bien para obtener uno de los compuestos de zinc, como pueden ser ZnO o ZnSO4·nH2O,mediante las etapas de acabado que se precisen.

Además de la lixiviación sulfúrica tradicional existen algunas alternativas como inyectar SO2 durante la etapade lixiviación, práctica mediante la cual se consigue mejorar el rendimiento de lixiviación de zinc

En los últimos años se ha investigado la recuperación de zinc mediante la utilización de sistemas de extracción líquido-líquido. Se trata de utilizar un sistema de extracción en contracorriente del zinc contenido en disoluciones de ácido sulfúrico.

De todas formas, el mayor problema existente en la lixiviación de zinc es la presencia de especies ferríticas, del tipo ZnFe2O4, en los concentrados o residuos industriales a tratar.

- Lixiviación con HCl: Las principales aplicaciones de las lixiviaciones ácidas en medio clorhídrico son la obtención de cloruro de zinc y de óxido de zinc después de las etapas de purificación y acabado necesarias. A pesar de que el tratamiento de este tipo de lejías mediante electrólisis es factible, no es recomendable ya que los cloruros contenidos en ellas deben ser retirados de la disolución, ya que disminuyen considerablemente el tiempo de vida útil de los electrodos. Para llevar a cabo dicha eliminación de cloruros, con el fin de tratar la lejía electrolíticamente, el proceso más común es la utilización de un sistema de intercambio iónico.

Al igual que en el caso en el que se utilizan lejías sulfúricas como agentes lixiviantes, la presencia de ferritas de zinc es una de las limitaciones más importantes que se encuentran a la hora de maximizar la lixiviación de zinc.

De manera análoga a lo comentado en el caso de la lixiviación sulfúrica, se han estudiado sistemas de extracción líquido-líquido con el fin de recuperar el zinc presente en lejías clorhídricas.

b) Lixiviación de carácter neutro

Los resultados obtenidos, en lo que a la lixiviación de zinc se refiere, en los diversos ensayos realizados utilizando lejías de carácter neutro para lixiviar concentrados y residuos industriales con alto contenido en zinc son claramente inferiores a los obtenidos en medio ácido y básico. Como ejemplo, al utilizar agua como agente lixiviante, la cantidad de zinc que se consigue lixiviar es menor al 20 %.

Por ello, las vías más utilizadas para recuperar zinc se basan en lixiviaciones ácidas o básicas.

c) Lixiviación de carácter básico

En los últimos años se han desarrollado varios procesos de recuperación de zinc que se basan en lixiviaciones de carácter básico. Las lejías lixiviantes más utilizadas son aquellas formadas por disoluciones de: NH3, (NH4)2CO3, (NH4)2SO4, NaOH y, en algunos casos, mezclas de éstas. Aunque los porcentajes de lixiviación de zinc suelen ser considerables, no son tan elevados como los obtenidos mediante vía ácida.

- Lixiviación con NaOH: La principal utilidad de los procesos basados en lixiviaciones que utilizan disoluciones de hidróxido sódico como agente lixiviante es la obtención de óxido de zinc.

La ventaja más destacada de este tipo de lixiviaciones es que apenas se lixivian el hierro y el calcio, lo cual facilita la purificación del zinc.

Llevando a cabo lixiviaciones convencionales en las que se utilizan disoluciones de NaOH de diferentes concentraciones, no se consigue lixiviar más del 40 % del zinc presente en el concentrado o residuo industrial con alto contenido de zinc.

En los últimos años, con el fin de mejorar el rendimiento de lixiviación de zinc, se han estudiado diversas alternativas. En la investigación recogida se llega a la conclusión de que ni las lixiviaciones a presiones superiores a la atmosférica ni la aplicación de microondas y/o ultrasonidos durante la etapa de lixiviación mejoran de manera apreciable dicho rendimiento de lixiviación. En cambio, se recogen dos alternativas que sí consiguen aumentar el rendimiento de lixiviación de zinc con disoluciones de NaOH. La primera de ellas consiste en hidrolizar el concentrado de zinc y posteriormente fundirlo con NaOH, de esta manera se consigue aumentar la lixiviación de zinc hasta un 95 %. La segunda alternativa consiste en fundir directamente el concentrado de zinc con NaOH, sin la etapa previa de hidrólisis, de esta forma el rendimiento de lixiviación de zinc es de aproximadamente el 65 %.

- Lixiviación con amoníaco y sus derivados: La utilización más común de este tipo de lejías es la obtención de óxido de zinc. Para ello, lo más habitual es la utilización de una disolución de carbonato amónico como agente lixiviante, en este proceso se alcanzan porcentajes de lixiviación de zinc próximos al 45 %. Para incrementar la recuperación de zinc, íntimamente ligada al pH de la disolución, se ha estudiado la posibilidad de añadir amoníaco comercial a la disolución de carbonato amónico, de esta manera se han conseguido lixiviaciones de zinc superiores al 75 %.

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