La lixiviación es un proceso clave que ocurre desde la obtención de minerales hasta la producción de diversos materiales de uso cotidiano. Consiste, de manera sencilla, en extraer una sustancia valiosa de un sólido utilizando un líquido que la disuelve. En esta entrada del blog explicaremos qué es la lixiviación, cómo funciona y por qué resulta tan importante en distintas industrias.
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1. DEFINICIÓN
1.1. Lixiviación
La lixiviación es una operación de separación en la que los componentes solubles de una matriz sólida se extraen mediante un solvente líquido específico, bajo determinadas condiciones de operación y utilizando equipos denominados lixiviadores. Dependiendo de la naturaleza del sistema, la extracción puede realizarse con agitación, en ebullición, con molienda del sólido o mediante distintos modos de operación, ajustados a la capacidad y características del proceso.
Esta operación también se conoce como extracción sólido-líquido y, aunque recibe diferentes denominaciones según su aplicación, todas hacen referencia al mismo principio básico de extracción. Entre estas denominaciones se incluyen la infusión, percolación, decocción, remojo y maceración.
- 1 → disolvente
- 2 → material de extracción (fase portadora sólida con soluto)
- 3 → soluto
- 4 → fase portadora sólida lixiviada
- 5 →disolvente con el soluto de transición en él disuelto.
En un proceso de extracción sólido-líquido las operaciones implicadas son:
1. Cambio de fase del soluto, la cual es instantánea.
2. Difusión del soluto a través del isolvente contenido en los poros del sólido inerte.
3. Transferencia del soluto desde las inmediaciones de la interfase S/L hasta el seno de la masa principal de disolvente.
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1.3. Principios y Fundamentos del Proceso
1.4. Factores en la Velocidad de Extracción
- Tamaño de las partículas sólidas. Evidentemente cuanto más pequeñas sean, mayor es la superficie interfacial y más corta la longitud de los poros. Por tanto mayor es la velocidad de transferencia. Sin embargo, tamaños excesivamente pequeños pueden hacer que las partículas se apelmacen dificultando la extracción.
- Tipo de disolvente. El disolvente debe ser lo más selectivo posible y se recomienda de baja viscosidad.
- Temperatura. Un aumento de la temperatura favorece la solubilidad y aumentan los coeficientes de transferencia de materia. El límite superior se fija atendiendo a criterios de calidad del producto, criterios económicos y de seguridad con respecto al disolvente.
- Agitación del Disolvente-Soluto. Favorece la transferencia por aumento de coeficientes de transferencia de materia en la interfase S/L. Además se evita la sedimentación y apelmazamiento de las partículas sólidas.
2. ESQUEMA
3. CLASIFICACIÓN
Para poder escoger correctamente el método para lixiviar un mineral o matrial de desecho dependerá de:
- valores del metal contenido en el material
- costo de minado
- traslado del mineral a la superficie
- costo de molienda
- facilidad de disolución
- tratamiento de prelixiviación (tostación o fundación)
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In Situ. Esta técnica permite extraer sustancias del yacimiento sin remover la roca, dejando la ganga en su lugar. Consiste en inyectar una solución lixiviante a través de pozos hacia un medio geológico permeable, donde el líquido reacciona con el mineral y disuelve los componentes de interés (cobre, uranio u oro); posteriormente, la solución enriquecida es recuperada por otros pozos o galerías y bombeada a la superficie para su tratamiento y recuperación del metal.
En Tanques o Percolación (Vat Leaching). Método de extracción en el que el mineral o concentrado se mezcla con agua para formar una pulpa y se introduce en tanques especialmente diseñados, donde se añade una solución lixiviante que disuelve el metal de interés. El material se mantiene en constante agitación para asegurar un buen contacto entre el sólido y el líquido, y el proceso se realiza de forma continua pasando por una serie de tanques. La lixiviación puede durar desde unas pocas horas hasta varios días.
Pilas (Heap Leaching). Método de extracción en el que el mineral se tritura, se mezcla con agua y ácido sulfúrico y luego se coloca en montones o pilas sobre un suelo impermeable. Sobre estas pilas se rocía una solución ácida que pasa lentamente a través del mineral y disuelve el metal de interés, como el cobre. El líquido resultante, que ya contiene el metal, se recoge en la parte inferior de la pila y se envía a tratamiento para recuperar el metal. Se utiliza para la extracción de oro, cobre y uranio.
Terreros (Dump Leaching). Técnica en la que el mineral de ley baja es apilado en un cañón (sin ser triturado) y el lixiviante es distribuido sobre la superficie, percolando y colectándose en el fondo del apilamiento. La solución que se forma al pasar el líquido a través del mineral se recoge posteriormente para recuperar algo de metal, que de otro modo, solo sería residuos.
⚠️ La diferencia entre la lixiviación en terreros y en pilas, está en el tamaño del mineral, la altura de la pila y el tiempo necesario, que puede ser de meses o años, en el caso de los terreros.
Agitación. Proceso en el que el mineral, finamente molido para aumentar su superficie, se mezcla con un líquido que disuelve el metal valioso. Mediante agitación constante, se logra un contacto más eficiente entre el mineral y el líquido, lo que acelera la disolución. Se usa principalmente para minerales de alta ley o concentrados, ya que, aunque requiere más energía, permite recuperar más metal en menos tiempo y es ideal cuando se necesitan condiciones de operación intensas.
Presurizada. Se ejecuta en recipientes presurizados conocidos como autoclaves, típicamente hechos de acero inoxidable y a veces equipados con espirales de intercambio de calor. Este método aprovecha las condiciones de presión y temperatura elevadas para acelerar las reacciones de lixiviación, mejorando la eficiencia de extracción.
4. APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA
La lixiviación es una operación unitaria que permite extraer componentes solubles de un sólido mediante un solvente líquido. Es ampliamente utilizada en diversas industrias para la recuperación y purificación de sustancias de interés económico y técnico (McCabe et al., 2007).
4. CONCLUSIÓN
La lixiviación es una operación unitaria fundamental en la separación sólido-líquido, ya que permite extraer componentes solubles de una matriz sólida mediante un disolvente adecuado. Su aplicación es amplia en sectores como el minero, químico, alimentario, farmacéutico y ambiental. La eficiencia del proceso depende de la selección correcta del método, el equipo y las condiciones de operación. Asimismo, la comprensión de los principios de transferencia de masa resulta clave para optimizar la extracción. En conjunto, la lixiviación se consolida como una técnica versátil y estratégica para la recuperación de sustancias de valor.