Institución Facultad de Cs. Físicas y Matemáticas Facultad de Cs. Físicas y Matemáticas
Disponible desde Otoño 2008
Cursos Asociados Otras realizaciones de este Curso
Objetivos General:

Conocer y entender los fenómenos físicos, químicos y biológicos involucrados en los procesos biohidrometalúrgicos.

Específicos:

Conocer y entender los fundamentos geológicos, mineralógicos, biológicos e hidrometalúrgicos de la biolixiviación, biosorción de metales y reducción de sulfato en aguas de mina.

Aplicar los fundamentos al análisis y al diseño conceptual de procesos típicos de biolixiviación de minerales y tratamientos de aguas residuales de mina.
Descripción INTRODUCCIÓN

Generalidades, perspectiva histórica, estudio de casos y aspectos ecológicos.

FUNDAMENTOS

Fundamentos geológicos y mineralógicos

Ciclos biogeoquímicos: ciclos naturales (atmósfera-agua-sedimentos), ciclo del azufre y ciclo de los metales (Cu, Fe, Au).
Definiciones: yacimiento mineral, recursos y reservas, metales principales.
Caracterización de yacimientos y minerales: tipo de yacimientos metálicos, génesis y evolución de los yacimientos metálicos, asociaciones mineralógicas. Análisis mineralógicos de microscopía, difracción y microsonda.

Fundamentos biológicos

Microorganismos: hongos, levaduras, bacterias y algas.
Bioenergética de los microorganismos: organismos aeróbicos, anaeróbicos, autotrofos, heterotrofos, fotosintéticos y quimiosintéticos.
Crecimiento de microorganismos: curva logística, modelo de Michaelis-Menten y parámetros de Monod. Recuento de microorganismos.
Microorganismos de importancia en biolixiviación: T. ferrooxidans, T. thiooxidans, Leptosirillum ferrooxidans, Sulfobacillus thermosulfidooxidans, Sulfolobus acidocaldarius y Metallosphera sedula.
Fundamentos de los procesos de biosorción, bioacumulación, biomineralización y bioprecipitación de metales. Polímeros extracelulares que forman complejos con metales. Biosorción de metales por hongos, levaduras, algas, bacterias y cianobacterias.

Fundamentos hidrometalúrgicos

Propiedades del agua, soluciones de electrólitos y sus interacciones con solutos: actividad del agua y solutos. Dependencia de la fuerza iónica. Teoría simple y extendida de Debye-Huckel. Entropía y entalpía de solvatación. Estabilidad de las fases sólidas.
Termodinámica: constantes de equilibrio y potenciales estándar. Diagramas Eh-pH. Aplicación a lixiviación de minerales y precipitación de sulfuros. Cálculo de equilibrios en soluciones acuosas y especiación de aguas de mina.
Electroquímica: cinética, sobrepotencial y polarización. Potencial estándar, de equilibrio y potencial redox.
Corrosión: diagramas de Evans, corriente y potencial de corrosión. Aplicaciones en la disolución de sulfuros minerales.
Cinética de lixiviación de minerales: modelos empíricos y fenomenológicos. Efectos galvánicos. Estructura, cristalinidad, y propiedades electrónicas de los minerales. Rol de iones catalíticos. Leyes empíricas de velocidad de reacción, transferencia de materia por difusión, convección y migración. Mecanismos de reacción y cinética, procesos de disolución electroquímica.

PROCESOS BIOHIDROMETALURGICOS (APLICACIONES)

Procesos de biolixiviación

Fundamentos de Ingeniería.
Ingeniería fundamental de algunos procesos: (1)- Producción de sulfato férrico y bacterias en reactores. (2)- Biolixiviación de concentrados de oro refractario en reactores. (3)- Lixiviación de minerales de cobre y oro en pilas. (4)- Lixiviación de minerales residuales de cobre en botaderos.
Factibilidad económica de procesos de biolixiviación. Costos de inversión y operación.

Procesos de biosorción, biomineralización y bioprecipitación

Tratamientos biológicos aplicados a efluentes mineros.
Remoción de contaminantes mediante cultivo de ciertas plantas en terrenos inundados con aguas de mina (Wetlands).
Infiltración de aguas de mina en suelos.
Descripción de la Hacienda experimental Loncha (tranque Carén) Codelco-Chile.

Procesos de reducción de sulfatos en aguas de mina

Reducción natural de sulfato en lagos, riberas, fango y pantanos.
Ingeniería fundamental de la reducción de sulfatos por Desulfovibrio desulfuricans mediante cultivos puros y controlados a escala laboratorio.
Proyección a escala piloto. Análisis de factibilidad técnica y económica.
Reducción de costos mediante otros procesos biológicos asociados, tales como, fermentaciones alcohólicas o lácticas y metanogénesis.
Programa del Curso 1995_1_IQ525.pdf
Compartir