SISTEMA Y MÉTODO PARA SOLUBILIZAR EN UN MEDIO ACUOSO ELEMENTOS CONTENIDOS EN UN CONCENTRADO MINERAL DEL TIPO SULFURO

ÁMBITO DE LA INVENCIÓN

La presente invención, en términos generales, se refiere a un sistema y método para solubilizar en un medio acuoso, los elementos contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro portador de metales, tales como Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, los correspondientes al grupo del Platino y otros metales valiosos y de interés comercial, asociados a sus respectivos grupos y períodos establecidos en la tabla periódica de elementos químicos, de conocimiento universal.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Se tiene conocimiento que otras tecnologías para extraer metales valiosos desde sus minerales concentrados, utilizan materiales oxidantes enérgicos, altas presiones de oxígeno y altas temperaturas a expensas de aplicar fuentes energéticas tradicionales. Para el logro de tal objetivo, ha sido preciso construir reactores complejos, de operación discontinua, con blindaje especial para seguridad operacional y exención de riesgos ante el uso de altas presiones y corrosión química.

Adicionalmente, otros procesos denominados “biolixiviación”, permiten solubilizar el sulfuro de hierro presente en un mineral concentrado mediante la acción de bacterias específicas, que oxidan sulfuros metálicos a sus correspondientes sulfatos solubles en un medio acuoso. Sin embargo, para proteger y mantener una concentración bacteriana activa y estable, es preciso adoptar condiciones operacionales adecuadas para la zona industrial donde se aplica, siendo la calidad del agua industrial y sus nutrientes, factores de relevante importancia.

En los últimos años, se ha investigado también el uso de microondas en reacciones químicas vinculadas a la metalurgia. En este contexto, la patente EP0041841 , presenta el resultado de experiencias de laboratorio para estudiar el efecto de microondas sobre las reacciones químicas, ensayando rangos de peso de las muestras entre 25 a 120 gramos. Dicha patente no relata ningún tipo de novedad respecto a la forma de aplicar el ácido sulfúrico y energía de microondas en un concepto de alta eficiencia orientado a usos industriales competitivos. Otra patente, la US 5.091.160, da cuenta del uso de microondas como radiación para eliminar la formación de espumas en la lixiviación de mineral, no guardando relación alguna con la presente solicitud.

En similar concepto, la patente US 5.154.899, presenta un método para recuperar plutonio a partir de su presencia en una matriz a la cual se le induce porosidad mediante incineración, siendo posteriormente lixiviada con ácido tetrahidrofluórico y ácido nítrico, y empleo de microondas en un reactor sellado que opera a 690 [kPa] de presión y 200 ^Q C, en pequeñas cantidades. Dicha patente se aparta de la presente solicitud.

Por otra parte, la patente WO 89/04379 revela el uso de carbón particulado y minerales concentrados de estaño, cromo, hierro e ilmenita, debidamente secos y dispuestos en el interior de una columna vertical que es sometida a un campo de microondas domésticas (2.450 megahertzios de frecuencia electromagnética), hasta producir gotas del metal, las que son colectadas posteriormente. En todos los casos señalados, la información publicada respecto de estos desarrollos de laboratorio, es de carácter académico y posee orientación referida a una posible aplicación industrial.

Finalmente, entre las patentes vinculadas con la actual solicitud, se tiene la patente CL1650-98 denominada “Método para acelerar la sulfatación de cobre contenido en un mineral concentrado’’. Dicha publicación hace referencia a un método que utiliza concentrado de cobre calcopirítico, ácido sulfúrico concentrado industrial y potencia de microondas industriales. Adicionalmente, tal método no emplea oxígeno, opera con una plataforma de reacción inclinada, emplea una masa de material cuyas partículas deben ser esferas pequeñas a entregar por un equipo peletizador y no posee etapas complementarias para reducir en línea el tamaño de partículas.

La presente invención consiste en un sistema y método para otorgar con rapidez, solubilidad química en un medio acuoso a los elementos contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro portador de Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, metales del grupo platino y otros elementos metálicos de interés comercial. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN

La invención consiste en un sistema y un método que aplica energía de microondas industriales de frecuencia 915 MHz, como catalizador de las reacciones químicas y ácido sulfúrico concentrado mezclado con oxígeno a presión, lo cual realza el poder de oxidación del ácido sulfúrico como oxidante químico, y facilita la solubilización en un medio acuoso, a los elementos contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro, contenedor de los metales previamente indicados, lo que se establece como materia prima. Dependiendo de la locación de la empresa minera, preferentemente cuprífera, tal materia prima presenta la posibilidad de contener en su mineralogía genérica, metales tales como Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, metales del grupo del Platino y otros elementos metálicos de interés comercial, que se identifican en sus respectivos grupos establecidos en la tabla periódica de elementos químicos, de conocimiento universal.

El sistema para otorgar solubilidad en un medio acuoso a los elementos contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro portador de Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, metales del grupo platino y otros elementos valiosos, comprende: a) Un aparato mezclador compuesto por:

un primer buzón contenedor de concentrado mineral (1 ), un segundo buzón contenedor de portador de carbono (2), donde cada buzón contiene un“tornillo sin fin” para ser descargado (3), un primer recinto mezclador para mezclar sólidos (4),

un segundo recinto agitador para adición de ácido sulfúrico (5), un depósito de ácido sulfúrico concentrado 96% mín. (7), y un inyector para aplicar llovizna de ácido sulfúrico a mezcla sólida (6); b) un aparato para reacciones químicas compuesto por:

un primer generador de potencia de microondas (8),

conteniendo sensores (26) de flujo, presión y temperatura un segundo generador de potencia de microondas (13),

una primera cámara multimodal (14), y

una segunda cámara multimodal (15),

donde cada cámara multimodal posee una o más correas transportadoras (9),

y además cada cámara multimodal posee uno o más aparatos modificadores del posicionamiento de las partículas sólidas (10);

c) disgregador externos (1 1 ) para reducir el tamaño de las partículas sólidas sulfatadas;

d) mezclador apto que provee una mezcla formada por Ácido Sulfúrico concentrado con pureza mínima de 96%, y Oxígeno gaseoso aplicado a presión estequiométrica, provisto de accesorios para control de su comportamiento interno tales como sensores de presión y temperatura, diseñado con dispositivos de apertura para disponer en su interior elementos que facilitan el contacto ácido-oxígeno, y otros elementos que facilitan en ingreso y salida de los materiales asociados a la preparación de esta mezcla, la que es aplicada como llovizna al material descargado por los disgregadores externos (12);

e) aparato captador de gases azufrosos que comprende

campana de extracción de gases azufrosos (16), y

trampa de agua para gases azufrosos (17), que contiene agua industrial (27);

f) aparato recuperador del azufre elemental (18); g) estanque con agitación (22); y

h) estanque clarificador (23).

Además, se describe un método para otorgar solubilidad en un medio acuoso, a los elementos contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro, contenedor de metales tales como Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, metales del grupo del Platino y otros metales valiosos y de interés comercial, que se identifican en sus respectivos grupos y períodos establecidos en el sistema periódico de elementos químicos de conocimiento general. Esto comprende una serie de actividades organizadas en secuencia y que deben operar en forma continua, y son las siguientes:

a) Introducir el concentrado mineral seco (humedad no superior al 0,5%) en el primer buzón e introducir el carbón vegetal en el segundo buzón; b) Mezclar los productos hasta homogeneizarlos, lo que ocurre en un tiempo de residencia a establecer;

c) A la mezcla resultante, aplicar una dosis de llovizna de ácido sulfúrico para producir una masa de partículas suficientemente aglomeradas e irregulares cuyo tamaño comprende entre 5 a 8 mm;

d) Depositar la masa de partículas aglomeradas sobre el aparato transportador para hacer circular dicho producto hacia el interior de las cámaras multimodales;

e) En el primer grupo generador-cámara multimodal, aplicar potencia de Microondas Industriales (915 MHz de frecuencia) en forma continua para incrementar la temperatura desde su valor inicial hasta el rango 180 - 200°C;

f) Mediante el segundo grupo generador-cámara multi modal, aplicar potencia de Microondas Industriales en forma discontinua y de acuerdo a un perfil térmico programado para mantener la temperatura de reacción en el rango previsto 180 - 200°C;

g) Disgregar el material saliente de las reacciones de los pasos anteriores, para reducir el tamaño de los gránulos formados;

h) Aglomerar nuevamente el producto disgregado, mediante la aplicación de una llovizna fina de ácido sulfúrico concentrado al 96% pureza como mínimo, mezclado con presión de oxígeno, cuya cantidad está basada en la estequiometria química del proceso.

i) Modificar la trayectoria y posición de los gránulos de la masa reactante; j) Evacuar los gases azufrosos resultantes de las reacciones químicas del proceso,

k) Transportar los gases azufrosos hacia una columna que opera con una lluvia de agua en contracorriente con el flujo de gas azufroso;

I) Mezclar el material sulfatado saliente de la etapa de reacción con agua industrial en el estanque con agitación equipado en su interior con álabes y placas verticales;

m) Obtener un electrolito con los metales disueltos y considerados de interés comercial; y

n) Clarificar el electrolito portador de los metales disueltos de interés comercia DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

En la Figura 1 : se muestra el esquema del método para solubilizar en un medio acuoso, los metales contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro de hierro. A continuación se describen los componentes del sistema:

1 : Buzón almacenador de Concentrado Mineral

2: Buzón almacenador de material portador de Carbono.

3: Alimentador Tornillo Sinfín

4: Mezclador Sector Homogeneización

5: Mezclador Sector Aglomeración

6: Inyector llovizna Ácido Sulfúrico concentrado

7: Depósito Ácido Sulfúrico Concentrado

8: Generador #1 Potencia de Microondas

9: Correa segmentada o continua de transporte

10: Aparato modificador de trayectoria de partículas

1 1 : Aparato disgregador y re-aglomerador externo

12: Inyector para aplicación de llovizna de mezcla Ácido Sulfúrico concentrado 96% mínimo, y Oxígeno gaseoso a presión.

13: Generador #2 Potencia de Microondas

14: Cámara Multimodal #1 :

15: Cámara Multimodal #2

16: Campana extracción gases azufrosos

17: Trampa de agua para gases azufrosos

18: Extractor de aire para circulación gases azufrosos 19: Depósito de Oxígeno gaseoso a presión.

20: Producto sólido sulfatado resultante del proceso LOXS/MW/MOXS

21 : Agua industrial reciclada para lixiviación acuosa

22: Estanque de agitación mecánica

23: Estanque clarificador separador Líquido-Sólido

24: Electrolito clarificado con productos comerciales disueltos

25: Queque de sólidos remanentes

26: Sensores de flujos, presiones y temperaturas del proceso

27: Agua industrial para lavado de gases azufrosos

28: Aire exento de material particulado.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención consiste en un sistema y un método que aplica energía de microondas industriales. La potencia de microondas aplicada es absorbida por las partículas de la masa, principalmente aquellas que poseen propiedades dieléctricas, y que se disipa en su interior elevando su temperatura. La preparación de la masa de partículas en la forma indicada previamente, que consiste en la creación de una mayor superficie específica para la masa de partículas, facilita la absorción de la potencia de microondas que finalmente actúa como agente catalizador. Además de la forma irregular de las partículas a ser tratadas, también las propiedades dieléctricas de las mineralogías componentes del concentrado mineral participan en dicha absorción.

Los cristales de sulfatos formados durante la reacción, crecen en tamaño arrastrando el material que aún no reacciona y deben ser reducidos en tamaño a fin de mantener una superficie específica de reacción apropiada (emigramos de material particulado en reacción) para su contacto con una llovizna de ácido sulfúrico pulverizado como mezcla con oxígeno a presión.

El producto final de la reacción es una masa de material particulado sólido y seco, que se mezcla con agua para crear una pulpa acuosa que se envía a un aparato clarificador desde el cual, mediante una separación física, se obtiene un electrolito con los metales disueltos de interés comercial, y un queque que se descarta por la descarga de dicho clarificador. El método y proceso para separar de los distintos metales disueltos, no es materia de la presente invención.

En lo referente al agente catalizador utilizado en esta invención, cabe destacar que la energía electromagnética empleada en la frecuencia de 915 MHz es conocida como microondas industriales. La transformación de energía eléctrica en energía de esta clase, se efectúa con una eficiencia de conversión del orden de 85% (Thermex Thermatron INC., U.S. A. ¹ ). La potencia de microondas es transferida desde su fuente de generación a la cámara multimodal contenedora del aparato de reacción, mediante una conducción metálica de sección rectangular denominada “guía de ondas”.

El diseño estructural y operacional del aparato generador de la potencia de microondas como agente catalizador, está certificado por la OSHA (Occupational Safety and Health Administration) y garantiza la viabilidad operacional de:

¹ https://www.thermex-thermatron.com/industrial-microwave-syst ems/

² Chem.Eng.Dept.Univ.of Wyoming, Cha Corporation and U.S. Department of Energy, 1992 a) La entrada y salida de materiales hacia y desde el aparato de reacción, b) La operación de instrumentos de medición de temperatura interior, y c) La iluminación interior y dispositivos de observación al interior de la cámara de reacción.

Es así como las reacciones químicas del proceso se desarrollan inmersas en el campo de microondas, pero confinadas adecuadamente, en forma estable y sin ningún riesgo para las personas e instalaciones colindantes. Esta tecnología es de dominio público y no se encuentra incluida en las reivindicaciones de la presente solicitud.

La potencia de microondas se expresa en kilowatts y el valor aplicado es función de las propiedades y cantidad del material a tratar, en este caso, la masa de partículas aglomeradas de forma irregular, con lo que se establece el concepto de potencia específica y se expresa en kilowatts de potencia de microondas por kilogramo de mineral concentrado a tratar.

Las principales reacciones de sulfatación de los principales metales contenidos en los concentrados minerales que caracterizan a la minería nacional, además del uso de ácido sulfúrico concentrado, oxígeno gaseoso y de la reactividad del SO2 frente al carbono, activada por la aplicación de potencia de microondas, son las siguientes:

Para el caso Cobre (Ejemplo: Mineralogía base Calcopirita)

En Resumen:

2CuFeS2 + 3H2SO4 + 5, 502(g) = 2CuS04 + Fe2(S04)3 + 2S(g) + 3H20(g)

Para el caso Hierro (Ejemplo: Mineralogía base Pirita) 2FeS ₂ + 2H2SO4 + 60 ₂ (g) = Fe ₂ (S04) ₃ + 3S0 ₂ (g) + 2H ₂ 0

3C + 3S0 ₂ (g) = 3C0 ₂ + 3S / ^* 4

6H2SO4 +3S = 9S0 ₂ (g) + 6H2O

En resumen:

2FeS ₂ + 8H ₂ S0 ₄ + 60 ₂ (g) + 12C = Fe ₂ (S0 ₄ ) ₃ + 12C0 ₂ (g) + 9S + 8H ₂ 0

En la Figura 1 se presenta el diagrama del proceso, que se inicia con la preparación de la masa de partículas aglomeradas a lixiviar, y concluye con la entrega de un electrolito contenedor de los metales disueltos.

DESCRIPCION DETALLADA DEL APARATO MEZCLADOR DE PRODUCTOS SÓLIDOS

El “Aparato mezclador” tiene por función mezclar el concentrado de pirita mineral con el carbón activado fino a emplear como aditivo en la reacción química del proceso, y a continuación aglomerar la mezcla homogeneizada con una llovizna de ácido sulfúrico concentrado entregando esta preparación al proceso siguiente.

Este aparato está compuesto por dos buzones (1 y 2) receptores de cada uno de los productos mencionados. Cada buzón posee en su parte inferior, alimentadores del tipo“tornillo sinfín” (3) aptos para descargar en forma controlada, el material de cada almacenador.

La operación de este aparato es del tipo continuo, en que los productos descargados ingresan al mezclador propiamente tal, a una primera etapa (4) provista de agitación mecánica compuesta por un eje horizontal y varillas metálicas dispuestas en forma radial, que gira a velocidad sobre los productos hasta homogeneizarlos.

La mezcla homogénea es traspasada por rebose a una segunda etapa (5) del aparato mezclador, provista del mismo sistema de agitación mecánica, donde un inyector (6) aplica una llovizna de ácido sulfúrico concentrado proveniente de su depósito de almacenamiento (7) en forma controlada fin de producir una masa de partículas aglomeradas e irregulares cuyo tamaño debe encontrarse en el rango 5 a 8 mm. El porcentaje en peso de ácido sulfúrico a emplear en esta operación, no debe ser superior al 55% del peso de la mezcla sólida a enviar al proceso.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL APARATO DE REACCIÓN

a) La masa de partículas aglomeradas así obtenida, es transferida a una primera cámara multimodal (14) que admite potencia de microondas industriales de frecuencia 915 MHz proveniente de un generador (8) en forma continua. Esta masa es depositada sobre la superficie de una correa horizontal segmentada fabricada en piezas de teflón (9), presentándose como opción la fabricación de cinta de teflón flexible, si el fabricante proveedor ofrece. Esta circula en su interior en el interior de dicha cámara multimodal. La potencia de microondas aplicada en forma continua, permite subir la temperatura entrante de la masa de partículas aglomeradas, hasta la temperatura de reacción, situada en el rango 180°C y 200°C.

b) Dada la necesidad de modificar continuamente la posición de las partículas de la masa, a fin de mejorar la absorción de energía de microondas, se ha dispuesto sobre la correa segmentada, un aparato (10) que permite y regula tal acción. Este aparato se encuentra diseñado de tal forma poder ajustar la trayectoria, posición y rotación de mayor conveniencia de la masa de partículas reactantes. Su instalación es sobre todas las correas segmentadas de las 2 cámaras multimodales que componen el proceso. c) Una vez alcanzado el rango térmico indicado, y comprobado que el ácido sulfúrico empleado en la aglomeración, ha sido consumido (cambios en el color y estado disgregable del material particulado), el material es traspasado al exterior de la cámara multimodal a un aparato“disgregador-reaglomerador”

(1 1 ) para someter su componente granulado a una disgregación fina en rodillos y a continuación aplicarle una segunda alícuota de llovizna constituida por una mezcla de ácido sulfúrico de pureza mínima de 96%, mezclado con oxígeno a presión, producto que se obtiene al emplear un mezclador apto y seguro, que combina ambos materiales en una proporción estequiométrica acorde con las reacciones químicas de este proceso. d) El producto disgregado y re-aglomerado de la primera cámara es ingresado una segunda cámara multimodal alimentada con potencia de microondas provista por un segundo generador (13). Dicha cámara está provista es 2 correas segmentadas (9) similares a la mencionada en la primera cámara multimodal, dispuestas en forma paralela, donde la potencia de microondas industriales es aplicada con un perfil específico a fin de mantener la temperatura de reacción en un nivel térmico no superior a los 200°C. e) De acuerdo a lo mencionado para la primera cámara multimodal, es preciso cambiar la trayectoria y posición de las partículas de la masa en forma continua a fin de mejorar la absorción de energía de microondas, para lo cual también se coloca sobre la correa segmentada, un aparato modificador de la trayectoria de partículas (10) diseñado de acuerdo a lo indicado previamente. f) El material particulado que abandona la primera correa segmentada de la segunda cámara multimodal, es traspasado al exterior de dicha cámara a un aparato“disgregador - reaglomerador” para someter su componente granulado a una disgregación fina en rodillos y a continuación suministrarle una tercera alícuota de mezcla de ácido sulfúrico concentrado de 96% de pureza mínima mezclado con oxígeno a presión aplicada en forma de llovizna fina, tal como se explicó en el acápite precedente. g) El aparato disgregador-reaglomerador (1 1 ) se compone de un buzón receptor de la masa descargada por la correa segmentada, en cuya parte inferior se encuentra un par de rodillos de teflón, dispuestos en forma horizontal, idénticos y paralelos, separados entre sí no más de 2 mm y que giran en contrasentido. La masa de partículas disgregadas ingresa a un recinto provisto de un sistema de agitación mecánica que combina el material disgregado con una alícuota adicional de mezcla de ácido sulfúrico concentrado de 96% de pureza mínima mezclado con oxígeno a presión aplicada en forma de llovizna fina, similar a lo descrito en el acápite precedente. h) Ambas cámaras multimodales receptoras de potencia de microondas, se encuentran diseñadas interiormente con una cubierta superior (16) apta para la extracción de gases azufrosos a un sistema de captación de azufre elemental (17), i) Ambas cámaras multimodales se encuentran con accesorios tales como sensores térmicos, sensores de flujos de ácido sulfúrico y presión de oxígeno, cuyas señales convergen a un tablero de operaciones para el control de las reacciones químicas en el interior de cada una de las cámaras (26).

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA OBTENCIÓN DE LA FASE ACUOSA PORTADORA DE METALES DISUELTOS

j) Diseñado con un estanque (22) provisto de agitación mecánica y suministro acuoso (21 ) y placas verticales interiores y circundantes para evitar la rotación de la mezcla y facilitar la disolución de los metales de interés. Su agitador es del tipo helicoidal y es accionado con motor. Su descarga posee un diseño cónico con válvula de apertura controlable.

k) Diseñado con un estanque clarificador (23), que permite la decantación del material inerte sólido (25) y la obtención del electrolito clarificado, portador de los metales disueltos (24). DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL APARATO DE EXTRACCIÓN DEL AZUFRE ELEMENTAL OBTENIDO DEL PROCESO.

I) Diseñado con un extractor centrífugo (18) que aspira el aire azufroso del proceso y lo hace circular por el interior de una torre de lavado de gases (17) provista interiormente de un suministro acuoso (27) que produce una lluvia fina en su interior, apta para entregar al exterior aire exento de material particulado (28). La presente invención, también describe un método para otorgar solubilidad en un medio acuoso a los metales contenidos en un concentrado mineral del tipo sulfuro portador de metales del grupo platino y otros elementos valiosos a través del sistema descrito con anterioridad, donde las etapas comprenden:

a) Introducir el concentrado mineral en el primer buzón (1 ) e introducir el carbón vegetal en el segundo buzón (2);

b) Mezclar los productos hasta homogeneizarlos ;

c) A la mezcla resultante, aplicar una dosis de llovizna de ácido para producir una masa de partículas aglomeradas e irregulares cuyo tamaño comprende entre 5 a 8 mm;

d) Depositar la masa de partículas aglomeradas sobre el aparato transportador para hacer circular dicho producto hacia el interior de las cámaras multimodales;

e) En el primer grupo generador-cámara multimodal (14), aplicar potencia de 915 MHz de frecuencia de microondas industriales en forma continua para incrementar la temperatura hasta el rango 180 - 200°C;

f) Mediante el segundo grupo generador-cámara multimodal (15), aplicar potencia de microondas Industriales en forma discontinua de acuerdo a un perfil térmico programado para mantener la temperatura de reacción en el rango previsto 180

- 200°C,;

g) Disgregar el material saliente de las reacciones de los pasos anteriores para reducir el tamaño de los gránulos formados;

h) Aglomerar nuevamente el producto disgregado, mediante la aplicación de una llovizna fina de ácido sulfúrico concentrado al 96% mezclado con oxígeno a presión en una proporción estequiométrica acorde con las reacciones químicas de este proceso (12);

i) Modificar la trayectoria y posición de los gránulos de la masa reactante;

j) Evacuar los gases azufrosos resultantes de las reacciones químicas del proceso ;

k) Transportar los gases azufrosos hacia una columna que opera con una lluvia de agua en contracorriente con el flujo de gas azufroso;

L) Mezclar con agua industrial el material sulfatado saliente de la etapa de reacción), en el estanque con agitación equipado en su interior con álabes y placas verticales;

m) Obtener un electrolito con los metales disueltos y considerados de interés comercial (24); y

n) Clarificar el electrolito portador de los metales disueltos de interés comercial. EJEMPLOS

El método, aunque aplicable a toda mineralogía del tipo sulfuro metálico, ya sea éste de cobre o de Hierro, ha empleado como materia prima un concentrado de alta pureza mineralógica, del orden de 96%, un material portador de carbono vegetal, un dispositivo que mezcla ácido sulfúrico concentrado con oxígeno a presión, un aparato mezclador y homogeneizador de los componentes sólidos, un aparato que permite transformar los productos a tratar en una masa de material particulado y un horno de microondas de 2.450 Megahertz con una potencia interior de 1 ,1 kW.

Como primera parte del método, las operaciones se inician con un aparato mezclador que entrega una masa homogénea de los componentes sólidos para luego agregar sobre ella una llovizna de ácido sulfúrico de 96% concentración mínima, a fin de producir una masa de material particulado. En la serie de pruebas efectuadas se empleó del orden de 120 gramos del concentrado mineral que fueron mezclados y homogeneizados con una dosis con portadores finos sólidos orgánicos vegetales de carbono, cuya cantidad fue del rango 70 a 90 gramos de carbono fino contenido. Ambos materiales se presentaron con una humedad inferior al 0,5%. La mezcla homogeneizada fue sometida a una llovizna de ácido sulfúrico concentrado mayor de 96%, en cantidad suficiente para producir una masa de partículas aglomeradas finas con un tamaño en el rango 5 a 8 mm.

La cantidad de ácido sulfúrico concentrado para la obtención de dicha masa aglomerada, varió entre 100 a 110 gramos. Se observó que esta aplicación, incrementa la temperatura original de la mezcla desde los 18°C a 23° originales, a una temperatura ligeramente superior a los 80°C.

La masa de material particulado así obtenida, ingresó al segundo proceso del método en el cual se aplica energía de microondas en forma continua y con una potencia de 1 ,1 kW.

Como antecedente para facilitar la explicación del método, el uso de esta clase de energía, se debe a que dos de sus propiedades se encuentran aplicables en la metalurgia de procesos. La primera de ellas, es la propiedad dieléctrica de los sulfuros sometidos a la acción de microondas. Esto indica que la mineralogía del tipo sulfuros en general, es de muy baja conductividad eléctrica, pero a su vez, tienen la propiedad de formar dipolos eléctricos al ser expuestos a la aplicación de un campo de microondas. Tales dipolos oscilan a la misma frecuencia de la microonda aplicada, y en consecuencia la energía de microondas se disipa en forma de calor. La segunda de las propiedades, es la interacción de microondas con estructuras dipolares líquidas. La molécula de agua es dipolar, el ácido sulfúrico es dipolar por incorporar la polaridad del agua en su formación. En consecuencia, la potencia de microondas aplicada, es un catalizador de reacciones químicas para la mineralogía en investigación.

Para cada una de las pruebas efectuadas, la masa aglomerada descrita previamente fue sometida a la acción de microondas. Al cabo de 8 a 10 minutos iniciales, se detiene el proceso para observar los cambios producidos. Se comprueba que el ácido empleado en la aglomeración se ha consumido y en consecuencia se observa el agradamiento y endurecimiento de las partículas originales, lo que fue necesario disgregarlas. La temperatura alcanzada al término de dicho período, varió en el rango 165 a 203°C, medidos con pistola térmica al material dispuesto sobre el plato del horno.

A las masas disgregadas, se le dosificó nuevamente ácido sulfúrico en forma de llovizna fina, impulsada por presión de oxígeno (3 bar), mediante una pistola de atomización de líquidos con boquilla de acero inoxidable. En cada oportunidad se reingresó el material al horno, revisando sus temperaturas cada 4 minutos por 3 veces, las que se mantuvieron entre 172 y 190°C. Al término de los 12 minutos establecidos por el método, se rehízo lo efectuado al término de los primeros 8 minutos, y se cumplió con la dosificación de ácido sulfúrica prevista en un 100%, la que fue calculada considerando la estequiometria de la reacción principal, más el consumo adicional dada la interacción del ácido sulfúrico con el azufre elemental formado durante la reacción.

Para cada prueba, una vez alcanzado el rango térmico ya indicado, fue preciso mantenerlo mediante una aplicación discreta de la energía de microondas basada en el empleo de un sensor infrarrojo manual que entregaba la temperatura del proceso en forma digital. La aplicación discreta de esta energía de microondas consistió en encender cuando la temperatura bajó de 180°C y apagar cuando sobrepasó los 200°C.

Junto con medir la temperatura del proceso, debió ser observada la apariencia física de la masa de partículas, apreciando si corresponde aplicar nuevas alícuotas de ácido sulfúrico, esta vez como lloviznas impulsadas con presión de oxígeno. Al mismo tiempo, también debió ser evaluada físicamente, el tamaño promedio de las partículas de la masa, decidir sobre su reducción de tamaño y proceder.

Durante el transcurso de la reacción, el material particulado liberó azufre elemental al reaccionar el anhídrido sulfuroso con el material portador de carbono. El catalizador o acelerador técnico de esta reacción, es la aplicación de potencia de microondas sobre la masa reactante, lo que se ha comprobado empíricamente.

Los cristales de sulfatos formados durante la reacción, crecen en tamaño arrastrando el material que aún no reacciona y deben ser reducidos en tamaño a fin de mantener una superficie específica de reacción apropiada (emigramos de material particulado en reacción) para su contacto con la llovizna de ácido sulfúrico impulsada con presión de oxígeno.

El producto de la reacción es una masa de material particulado sólido, que al ser mezclada con agua, permite la disolución de distintos metales sulfatados y potencialmente extraíbles por procesos de extracción por solventes ya conocidos.

Los análisis químicos empleados (Informe SERNAGEOMIN N° 2017-027) para el cálculo de la extracción de Rodio metálico, fueron obtenidos a partir de las 4 experiencias realizadas. Para esto, se consideró una concentración de 10 partes por millón de Rodio en la muestra original de cabeza empleada en las experiencias. Los análisis químicos de las muestras sólidas residuales resultantes del proceso y sus respectivos balances másicos, se detallan en la tabla N ^Q 1. Tabla N ^Q 1 : Análisis químicos de las muestras sólidas residuales resultantes del proceso:

Los análisis químicos en cabeza, correspondientes a metales tales como Platino, Paladio, Iridio y Oro, en la muestra de cabeza, fueron detectados en el orden de partes por billón (ppb).