Estudio de la electrolixiviación de concentrados de sulfuro de zinc (esfalerita) - Tafoya Medina, Nora Argelia (Universidad Autónoma Metropolitana, 2004)
La extracción de zinc a partir de minerales sulfurados se lleva a cabo exitosamente por medio de dos rutas: pirometalúrgica y/o hidrometalúrgica. No obstante, los procesos pirometalúrgicos presentan la desventaja de producir grandes cantidades de dióxido de azufre, además de la alta generación de polvos durante la etapa de la fundición. Aunque el SO2 es recuperado para la fabricación de ácido sulfúrico, parte de estas emisiones escapan contribuyendo a la contaminación del aire. Como alternativa se han desarrollado los procesos hidrometalúrgicos, que se caracterizan por minimizar en gran medida los desechos emitidos al ambiente con sus consiguientes perjuicios. En este sentido, otra de las inquietudes ha sido investigar la factibilidad de la ruta electrometalúrgica, una variante de la hidrometalúrgica, excepto donde el agente oxidante que se utiliza en esta última, es sustituido en la primera por una fuente de voltaje externo para llevar a cabo la disolución anódica del mineral. En la actualidad, el proceso de electrolixiviación se aplica con éxito en el tratamiento de concentrados sulfurados de níquel. En este trabajo se presenta un estudio del proceso de electrolixiviación de zinc en medio de sulfatos, a partir de dos tipos de concentrados de esfalerita: uno con alto contenido de hierro en solución sólida, pero bajo contenido de pirita (EAHSS) y el otro con bajo contenido de hierro en solución sólida, pero alto contenido de pirita (EBHSS). Primeramente se llevaron a cabo estudios de microelectrólisis sobre electrodos de pasta de carbón con esfalerita (CPE-ZnS), lo cual permitió establecer el mecanismo de reacción de la disolución anódica del mineral. A través de estos estudios se encontró que la oxidación del sulfuro hacia azufre elemental se presentaba a E£ 0.7V vs SSE; por otro lado se determinó que era posible llevar a cabo la electrodisolución del concentrado de zinc a E>0.7 vs SSE, sin pasivar la superficie del mineral, debido a que el sulfuro se oxida a estados de oxidación más altos que el correspondiente a azufre elemental, dando lugar a la formación de especies solubles tales como tiosulfatos y sulfatos. No obstante esta ventaja, la reacción de electrolixiviación no es selectiva al zinc bajo estas condiciones, ya que la pirita presente en los concentrados, se oxida a partir de E=0.6V vs SSE; por otro lado el hierro en solución sólida, es recuperado junto con el zinc, en cualquiera de las etapas de oxidación. El potencial seleccionado para llevar a cabo la electrodisolución masiva del mineral fue de 1V vs SSE, utilizando un reactor electroquímico tridimensional de flujo paralelo, donde el colector estaba conformado por una tela de grafito en cuyo interior se depositaba el mineral a electrolixiviar. Los resultados obtenidos revelaron que la velocidad de electrodisolución era lenta, obteniéndose una baja concentración de zinc disuelto. A través de la caracterización voltamperométrica de las especies producidas en la interfase después de la macroelectrólisis, junto con estudios de cronopotenciometría, se determinó que la caída óhmica en el colector no ocasionaba la pasivación de la superficie del mineral debido a la formación de azufre elemental. Esto fue corroborado mediante un análisis de SEM para una muestra de mineral que había sido sometida a electrólisis con anterioridad. Posteriormente se determinó que la etapa que controlaba la disolución del mineral era la transferencia de carga entre las partículas de esfalerita (unión “n-n” en semiconductores), que para efectos de la conducción electrónica, resulta ineficiente por tratarse de semiconductores del mismo tipo. Esto se demostró al llevar a cabo la electrodisolución masiva del mineral mezclado con una pequeña cantidad de grafito, observándose un incremento hasta de diez veces en la velocidad de electrodisolución y, consecuentemente en la cantidad de zinc recuperado. Por tanto, las futuras investigaciones sobre este problema de estudio deberán ir en la línea de buscar una alta selectividad de la reacción de interés, con el fin de ofrecer una opción factible a la industria minero-metalúrgica.