RESUMENLa biolixiviacin es un proceso que ocurre naturalmente el cual ha sido utilizado en la recuperacin de metales a partir de minerales de bajo grado. La tcnica de la biolixiviacion de pilas involucra interacciones complejas entre las reacciones qumicas, procesos microbianos y procesos de transporte. La necesidad para las operaciones eficientes de la pila ha llevado a la investigacin cientfica de la biolixiviacion en pilas, y el desarrollo de modelos matemticos para el proceso. Con el paso del tiempo, el enfoque del modelamiento de la lixiviacin de la pila ha sido trasladado de modelos que enfatizan los procesos a escala a nivel partcula a modelos que enfatizan los procesos a escala bulk. En muchos de los casos; sin embargo, los efectos de la escala de la partcula en estos modelos a escala bulk son muy simplificados.Esta tesis apunta a proveer un medio para la integracin sistemtica de los procesos a nivel partcula (o micro) en los modelos a escala bulk (o macro) para la biolixiviacion de pilas, por el desarrollo de un modelo de aglomeracion a escala intermedia (o meso). La aglomeracin es definida como un volumen unitario de una pila que comprende una fase slida (una distribucin de tamaos de las partculas del mineral), una fase liquida (solucin lixiviante que fluye y estancada, los cuales contienen el soluto disuelto y microbios plancton) y una fase gas (aire que fluye y bolsas de aire). Los procesos incorporados en el modelo propuesto incluyen la difusin y reaccin del reactivo en una distribucin de tamao de partculas del mineral, procesos de oxidacin, procesos de confluencia y separacin microbiana, y el transporte de las especies qumicas y microbianas hacia y de la aglomeracin. Las condiciones isotrmicas de la aglomeracin, y una distribucin uniforme de los reactivos en la fase lquida estancada, son entre las suposiciones hechas del modelamiento. Los resultados de la simulacin sugieren que a medida que avanza la lixiviacin de la calcosina ms profundamente en las partculas de mineral grueso, su alta velocidad de conversin intrnseca se retrasa debido a la presencia de covelita y pirita sin reaccionar en las regiones exteriores de la partcula. La sensibilidad del modelo con respecto a la recuperacin de cobre en relacin con los resultados del caso base se investig para los siguientes parmetros: la temperatura, la distribucin del tamao de partcula, la tasa de flujo de la solucin, concentracin de sustrato de entrada, los parmetros de transferencia de masa, constante de velocidad de Arrhenius, hierro oxidante de entrada de la poblacin microbiana, la tasa mxima de crecimiento microbiano oxidante de hierro, y la presencia de oxidantes de azufre. Los estudios de sensibilidad muestran que los siguientes parmetros tienen el mayor efecto en el aumento de la recuperacin de cobre por encima del valor del caso base: caudal, concentracin de hierro de entrada, la concentracin de entrada de oxgeno, y la proporcin de partculas de mineral fino.El estudio de la sensibilidad del modelo a la temperatura sugiere la posibilidad de recuperacin mayor de cobre al operar en un rango de temperatura por debajo de la temperatura ptima de los microbios oxidantes de hierro.INTRODUCCIONAntecedentesLa biolixiviacin se refiere a la conversion de un metal insoluble (usualmente un sulfuro metlico) en forma soluble (usualmente el sulfato metlico), acompaados por los procesos de oxidacin biolgica y complejacin. El cobre es el metal principal objetivo por su tcnica, aunque tambin es considerado para la recuperacin de zinc, cobalto y niquel (Brierley and Brierley, 2001). En la biolixiviacin, se solubiliza el metal que es recuperado. Un proceso similar a la biolixiviacin es la biooxidacin. La biooxidacin se refiere al proceso en el cual la recuperacin de un metal es mejorado por la descomposicin microbiana del mineral, pero el metal que es recuperado no es |solubilizado (Rawlings, 2002). Un ejemplo es la recuperacin de oro y plata a partir de minerales sulfidicos refractarios, donde la actividad de la bacteria lixiviante es aplicada solamente para remover sulfuros metales interferentes a partir de minerales que producen los metales preciososantes del tratamiento de cianuracin. La biominera es un trmino general que puede ser usado para referirse a ambos procesos (Rawlings, 2002).La biolixiviacin ofrece varias ventajas sobre los mtodos fsico-qumicos para el procesamiento de minerales, alguno de los cuales estn listados abajo (Brierley and Brierley, 2001; Kinnunen, 2004; Rawlings, 2002): No produce dixido de azufre, u otros emisiones dainas. No hay necesidad para cantidades enormes de energa como en tostacin y fundicin. Ofrece costos de capital y operacin bajos, especialmente en la recuperacion de metales a partir de minerales de bajo grado, donde los metales no son economicamente recuperables por metodos no biologicos. Reactivos (iones frricos y cido sulfrico) son regenerados en la pila bajo la accin de la bacteria que ocurren naturalmente. Ofrece poco requerimiento de habilidades tecnolgicas, simplicidad operacional, y tiempos de contruccin ms cortos.Las principales desventajas de la biolixiviacin son (Kinnunen, 2004):Tiempos prolongados de reaccin.Dependencia de las condiciones climticas (en la biolixiviacin de pilas).Toxicidad de metales pesados para los microorganismos.El potencial para el acido y el metal en filtracin (fuga) al ambiente. Desde 1980 al menos 13 operaciones de biolixiviacin de cobre han sido encomendados, y al menos siete plantas han sido encomendadas para el tratamiento de biooxidacin de concentrados sulfidicos refractorios de oro (Brierley and Brierley, 2001; Olson et al., 2003). Adems, varias tecnologas han sido desarrolladas para la bioxidacin del oro, tal como BacTech (by BachTech, Australia), Genmin (by GENCOR, South Africa), BIOX (by BMS, Inc.), and GEOCOAT (por Geobiotocs, Colorado; tambin utilizado para cobre, zinc y niquel).Tcnicas de BiolixiviacinLas principales tecnicas de biolixiviacin son in situ, deposito (dump), pila (heap), tina (vat), tanque (tank) (Kinnunen, 2004). La lixiviacin in situ, deposito y pila son procesos del tipo de irrigacin aplicado principalmente a la recuperacin de cobre, en tanto que la biolixiviacin de tina y tanque tienen lugar en alguna forma de recipiente. El tratamiento de la biooxidacin de oro is primordialmente por medios de la lixiviacin de tanque, pero se ha demostrado que el pretratamiento de menas de oro refractorios de valor inferior puede ser llevado a acabo en pilas (Brierley, 1997). Las caractersticas claves de estas tcnicas de lixiviacin son resumidas en la Figura. 1.1.

Figura 1.1: Caractersticas de diferentes tcnicas de lixiviacin (Kinnunen, 2004).La biolixiviacin in situ se refiere al proceso donde el mineral es tratado en el lugar sin extraer de la roca. El mineral es fracturado por explosin o procesos naturales, de esta manera produciendo vacos y porosidad para permitir el flujo libre de la solucin. La solucin lixiviante rica es colectada generalmente en el fondo de la mina y procesada para la recuperacin del metal. La aplicacin de este proceso no ha sido extendida, ya que requiere caractersticas muy especficas del cuerpo del mineral (mineral de alta permeabilidad con roca de baja permeabilidad).La biolixiviacin en depsitos (dump) es utilizada para pilas de rocas no chancadas, no tratadas que previamente fueron consideradas residuos (desechos). El mineral es apilado, y la solucin lixiviante acidificada aplicada al tope se filtra a travs del depsito, reaccionando con el mineral. La solucin lixiviante, rica en metal disuelto, es colectada en el fondo del depsito y procesada para la recuperacin del metal. La solucin residual es reciclada para la irrigacin del depsito.La biolixiviacin en pilas es similar a la lixiviacin de depsitos, pero es diseada para ser ms eficiente y mejor controlada. El mineral es triturado, aglomerado con cido sulfrico para prevenir la segregacin de partculas, y colocadas en bandejas impermeables de lixiviacin antes de la irrigacin con la solucin lixiviante (Rawlings, 2002).

Figura 1.2: Lixiviacin en pilas de mineral de cobre (adaptado de (Rawlings, 2002)).