Juan Pablo OlguínOlguín-201011800 -201011800 Andrea Carolina Marin Marin--20101180042 -20101180042 Edwin Iván Moreno --20101180045 20101180045
Una
mena me na es un mi minner eraal de dell qu quee se pu pueede extr extrae aer r un elemento, un metal generalmente, por contenerlo en cantidad suficiente para ser aprovechado. Así, se dice que un mineral es mena de un metal cuando mediante minería es posible extraer ese mineral de un yacimiento y luego mediante metalurgia obtener el metaldeesemineral. Las me Las mena nass su suel elen en ser ser r óxidos, sulfuros se sulflfur su uros os o silicatos silicatos..
Los procesos de solubilización yy extracción de elementos recuperables recu re cupe pera rabl bles es a partir partrtir pa ir de minerales o sólidos mediad sólidos ado ados porr la acción ddee micro mi microorganismos croorg organi anismo smoss (bac (bacte (bactterias terias rias u hongos) sson on conocidos como Biolixiviación ((Krebs Krebs Krebs,, 1997 1997,, Bosecker,, 1997 Bosecker 1997)) yy ocurren de manera natural siempre que se den las condiciones ambientales fav favorables avoorabl bles es para el crecimiento de los los microorganismos en los eecosistemas microorganismos cosistemas subsuperficiales.. subsuperficiales
Conocer las relaciones existentes entre la mineralogía ylas Conocer y las características de lixiviación. lixiviación. Capacidad de lixiviación del mineral con ácidos quelantes quelantes comerci comercialment almentee disponibles disponibles respecto alos a los los producidos metabólicamente por por microorganismos microorganismos.. Características de lixiviación en Erlenmeyers o fiolas yy columnas usando ácidos sulfúrico ycítrico y cítrico como control control.. Aislamiento de microorganismos microorganism microor ganismos os con características deseables para ser ser empleadas en procesos de bio bio--lixiviación -lixiviación lixiviación.. Comparación de la lixiviación con ácidos biológicamente producidos respecto respecto a los ácidos pur ácidos puros os o sus mezclas disponibles comercialmente comercialmente.. Comparación de la lixiviación con ácidos producidos ´in situµ , por por crecimiento de el organismo en presencia presen pre sencia cia del mineral. mineral.
Un naa
ggra grran ann vva vari aririe ried eedad dad da ad d de mi micr croor oorga gani nism smos os son cono co conocidos noci cidos dos po por por rr pa part rtic icip ipar ipar ar ar en procesos proc pr oces esos os de bio bio-lilixixiviviaaci lixiviación ción ón de de metales a partir r de múltiples múltiples yacimientos minerales yy desechos de minas yacimientos minas.. Se cara ca caracterizan ract cter erizizan an fu funda fund ndame ndaament menntal me nta talm alme lme ment ente ntee por or ttolerar olerar condiciones ambientales particularmente extremas que involucran altas concentraciones de metales, anox an anoxia, oxia ia,, te tens tension ten nsion siones iones es mec mecáni mecá me cáni ánica nica cas,s, ac acid acidez idez ez e incluso incluso temperatu tempe temperaturas raturas ras eleva elevadas, elevad ele vadas, das, as, en entre tre otras otras.
Las bacterias quimiolitotrofas son aquellas aquuel aq ella lass qu quee usan un sustrato sustrato inorgánico inorg rgáánico como como fuente fuente de energía yy dióxido de carbono para crece crecer,r, dichas bacte ba bacterias cteria riass pu puede pued eden enn ser ser r fa se facu culta ltativ tivas as u ob obli obligadas liga gada dass (Torma, (Torma Torma,1982 , 1982 1982,, Bo Bose Bosecker, seck cker er ,1997 , 1997 1997)).).
La solubilización yy extracción de metales puede ser mediada porr la acción de bacterias ser bacterias heter het heterótrofas erótr ótrofa ofass yy hongos honngo ho goss (Bosecker (Bosecker, Bosecker , 1997 1997),), que requieren de suplementos orgánicos para crecer crecer yy suplir la energía para contribuir suplir contribuir contri buir con el proceso de biolixiviación de metales metales..
Nutrientes
pH Temperatura Flujo de O2 y CO2 Tamaño de partícula y mineral sustrato Tolerancia a metales
Para bio bio--lixibiacion -lixibiacion IN VITU en bacterias quimiolitoautótrofas quimiolitoautótrofas son nnecesarios ecesarios compuestos inorg compuestos inorgánic inorgánicos ánicos os para su crecimiento crecimiento como hierro yy compuestos sulfurosos sulfurosos.. En el caso de microorganismos heterótrofos es necesaria la adición de una fuente de carbono generalmente glucosa glucosa o sacarosa sacarosa..
El pH adecuado es una condición necesaria para el crecimiento del microorganismo microorganismo yy su variación es decisiva para la solubilización de ciertos metales presentes en el mineral, siendo determinante para el rendimiento del proceso de biolixiviación. biolixiviación.
Todos los procesos basados en la trans tr transformación ansfo form rmac ació iónn de mi mine nera rale ralles less por por microorganismos están confinados a un rango un rango limitado de temperaturas temperaturas.. Para baja Para jas jas temp mpeeraturaass un un descenso en la extracción de metale mmetales etaless puede ocurrir ocurrir ((Ahonen Ahonen, Ahonen, 1989 1989),), pero su incr increm ement entoo pu puede ede re resu sultltar ltar ar ar no solamente en el usual aumento de la reactiv rea reactividad ctividad idad qu quím química quí ímic mica, ica, a,, sin inoo también, tamb ta mbié ién, n, dent dentro ntrro de de ci cier cie ier erto rtos tos llílímit ímites mititeeess en la la aceleración aceleración del metabolismo metabolismo microbiano.. microbiano
Un
adecu cua cuado flflu flujo de de oxígeno es uunn requisito oxígeno requi uissito fundamental fundamental para el el crecimiento crecimiento ddel el microorganismo, controlando por tanto llaa extracción por extr traacc cció iónn microbiana de mmetales microbiana etales (Brierley, (Brierley Brierley, 1978) 1978).). En En el el laboratorio esto puede ser laboratorio prov pr provisto ovis isto to po por por rr airirea eaci ción ón o agitación, pero en una escala indu in industrial dust stria riall el sum sumin inis istro tro de oxíg ox oxígeno ígen enoo cau causa sa dificultades dificul dif iculta tades des (Bosecker, (Bosecker Bosecker , 1997 1997)).).
Para el cr Para creeci cimi cimi mieent nto nto ddee microorganismos quimiolitoautótrofos,, quimiolitoautótrofos la solubilidad del CO CO22 es baja en condiciones ácidas, por por lo tanto puede ser ser un factor limititan lim limitante ante te en el creci crecimie crecimiento, miento, nto, sin embargo en condiciones naturales la ganga ganga asociada ganga asocia aso ciada da al mi al mine nera rall es co comú comúnmente múnm nmen ente te rica en carbonatos yy rica conjuntamente al crecimiento de he hete teró rótr trof ofos os pueden pued pu eden en proveer el CO proveer CO22 necesario (Brierley,1978 (Brierley, 1978)).).
La tasa de lixiviación depende depende de la superficie total dde total del el su sust stra ratto, de de es est esta ma manner era eraa grandes gran gr ande dess rendimientos yy tasas de extracción de metales en minerales ocurren cuando el área específica específica de superf superficie rfiicie de del del mismo es incr cre crem eeme men me enta tada da po por r reducción del tamaño de partícula partícula.. La reducción del tta del tama ammaño aññoo in incr cre crem emen eme men enta nta la di disp spon onib ibililid idad ad de dell sustrato, yy en la práctica el grado grado de lixiviación lixiviación es proporcional al área de superficie de las partículas (Torma, (Torma Torma,1982 , 1982 1982))
El proceso de bio bio--lixiviación -lixiviación de minerales esta acompañad acompañado adoo por r el incremento en la la conc co concentración ncen entr trac ació iónn de de metales en el medio o lixiviado.. En general lixiviado general estos organismos capaces de lilixixiviviar viar ar ar ttitiene iene ie enen nenn una el eleva ele leva evada vadda da to tole lera ranc ncia ia a metales pesados pesados.
Los metales pueden ser ser disueltos a partir partir de miner mi minerales nerale aless iin inso nso ns solu ollubl ubbles les ddi dire irrect ect ctam amen ent ente ttee ppo por or r eell metabolismo metabolismo de microorganismos o indi in indirectamente dire rect ctam amen ente te po por por r los pr prooduct ctoos de su su metabolismo ((Lundgren metabolismo Lundgren, Lundgren, 1980 1980)).).
La Primera envuelve env nvuuel elvve la la oxidación o reducción reducción de formas inorgánicas, lo cual puede servir servir como fuente de energí energíaa para el crecimie crecimiento nto microbiano, microbiano, sin em emb embargo bar argo go la reducción envuelve al metal como aceptor aceptor de electrones, proveyendo además otra fuentede fuente de energíaque ener en ergí gíaa qu quee está está dis dispon disponible ponib ible le en el am ambi ambiente bien ente te Algunos microorganismos son capaces del ataque directo oxidati oxi oxidativo dativo vo so sobr bree mi mine minerale miner nerral ales ess su sulflfur uros osos os ((Lundgren Lundgren, Lundgren, 1980 1980),), mediante el establecimiento de un íntimo contacto físico entre la ba bact bacteria cter eria ia yla y la superficie supe su perfi rficie cie del mineral,. minera mine ral,l,. MeS + 2O 2O2 (Produce en presencia de microorganismo) MeSO44 MeSO
Este mecanismo resulta en la conversión conversión de metales metales a formas formas orgánicas, o el proceso inverso, estas reacciones son sonde de importancia en dif diferent difere erentes erent ntes es área áreas, áreas, s, como: como co mo: fo form formac for rmac mación ació iónn de su suel suelo, sue elo, lo, o, extr extracc acción ión de metales, acidificación de aguas residuales de minas, contaminación de fuentes de agua yy producción de yacimientos yacimientos metálicos durante el tiempo titiem empo po geológico. geológico. Aquí el microorganismo microorganismo no establece establece un contacto contacto físico con la superficie del mineral, sin embargo genera genera un lixiviante que moviliza los metales metales presentesen present pr esentes es enel el mineral mine mi nera rall ((Krebs Krebs, Krebs,1997 , 1997 1997)).). 3+ +H +2 3+ ((aerobica aerobica) aerobica) MeS + 2+ 2 2Fe Fe + 2 2O O (Produce en presencia de 2 2 microorganismo)Me2+ +2 +22Fe Fe22++ +SO4= +2 +22H H+
((anaeróbica anaeróbica) anaeróbica) Fe2(SO4)3 + FeS2 (Produce (Produce en presencia presen pr esenci ciaa de microorganismo)33FeSO microorganismo) 3FeSO4 + 2S 2S
Aplicaciones Aplicaci ones Experime Experimentales ntales
Aplicaciones Comerciales e Industriales Bio-lixiviación de Aluminio y Hierro en Bauxita
La bio bio--lixiviación -lixiviación de minerales es una tecnología simple yy efectiva, cuya efectividad yy economía depende de la actividad del microorganismo yy la composición química yy mineralógica del mineral, por por tanto los procesos probados en un tipo de mineral no pueden ser ser transferidos directamente a otros, siendo su aplicación técnica posible posib po sible le cuando cuan cu ando do las condiciones de lixiviaciónhan lixiviación han sido sido opti optimiza optimiz opt imizad mizada adas das ass par paraa este( este (Bosecker (Bosecker Bosecker,,1997 , 1997 1997)).). Puede hacerse por por : Percoladores ´Air ´Air Lift Liftµ,µ, Lixiviación en Columna, LixiviaciónSumergida Lixiviación Sumergida
La bi bioli olixixiviviac ació iónn de mi mine nera rale less ha ha ab abie abi bier iert ert rto to nuevas nueva nu evass oportunidades para la metalurgia yy biobio-hidrometalurgia -hidrometalurgia extr ex extractiva, trac acttiviva, a, siie iend enndo doo emmp mpl plea eada eaddaa en la actualidad actualida dadd principalmente en las industrias del cobre, uranio yy oro, en especial para el tratamiento de yacimientos yacimientos de bajo tenor (Torma tenor (Torma Torma,, 1982) 1982) o ya yaci yacimi yaci cimie mien mientos ento ntos toss refractarios refrac ref ractar tarios ios (Natarajan, atarajan, 1998) 1998).). us usa usando do microorganismos miccroo mi oorrgani nissmo moss quimiolitoautótrofos tales como como Thi Thiobac Thiobacillus, obacillu illuss, para la moviliz movi movilización lizaci ación ón de demetales metales((Krebs (Krebs, Krebs,1997 , 1997 1997)).). Aplicada en Lixiviación en Vertederos, Lixiviación en Montículos, Lixiv Montículos, Lixiviación Lixixiviviac Li iación ación ión enTanques en Tanques
La bau auxi xita ta es es un una una rroca ocaa sed oc sedime sedi se dime imenta ment ntaria ntari aria riaa de or ori orige ige genn qu quím químic quí ímico mico icoo com compues compuesta puesta ta mayoritariamente por por alúmina (Al2O3) y, y, en menor menor medida, óxido de hierro yy sílice.. Es la principal mena del aluminio utilizada por sílice por la industria industria.. Se origina como residuo producido por por la meteorización de las rocas ígneas en condiciones geomorfológicasy geomorfológicas y climáticas favorables favorables.. Dependiendo de la bauxita Dependiendo bauxita yy el grado grado de calidad requerido, requerido, se emplean diversos métodos para su beneficiación, como selección yy lavado, separa separación ción magnética, secado yy calcinado, calcin cal cinad ado, o, e incluso separación manual, otros métodos incluyen lixiviación en Lecho Fluidizado Fluidizado,, beneficiación asistida con hidrógeno yy bio--lixiviación bio -lixiviación. lixiviación.
