Nuevas formas de lidiar con el arsénico en las minas de cobre de Chile

Ubicar nuevas formas de lidiar con el arsénico en las minas de cobre de Chile es una tarea que investigadores alemanes y chilenos vienen realizando.

De esa forma, las investigaciones están destinadas a un proyecto que permita optimizar y avanzar en los procesos de producción de cobre; particularmente, con un enfoque en abordar los problemas que plantean los minerales a base de azufre que contienen arsénico.

Tal es el caso de Chile -primer productor mundial de cobre- , donde el metal rojo se extrae mayoritariamente de minas a cielo abierto. Así, el mineral se extrae de pozos con diámetros de hasta dos kilómetros. Este mineral tiene un contenido de cobre de alrededor del 2%, que se extrae en varias etapas.

Primero, se muele y luego se somete a flotación, lo que implica la formación de espuma química húmeda del material, para separar el mineral con alto contenido de cobre del mineral bajo en cobre. Esto da como resultado concentrado de cobre, que también vende Chile. Contiene alrededor de 20 a 30% de cobre. Luego, el concentrado se funde en altos hornos y finalmente se purifica en procesos de electrólisis electroquímica para obtener cobre puro.

Arsénico en minas de cobre de Chile

Junto con el cobre, las capas de mineral excavadas a menudo también contienen arsénico que, debido a su toxicidad, debe extraerse del mineral. Esto ocurre casi automáticamente cuando se calienta el mineral: el arsénico se convierte en gas. En Chile, el procedimiento actual es capturar el gas, disolverlo en ácido sulfúrico y luego transformarlo en arseniato de calcio sólido o arsenito de calcio mediante precipitación. Estos compuestos de calcio luego se depositan en el desierto de Atacama.

El hecho de los compuestos sean solubles en agua no resulta un problema ya que el desierto de Atacama es una de las regiones más secas del mundo. Sin embargo, en los últimos años, el cambio climático ha provocado un aumento de las precipitaciones, lo que ahora plantea el tema de la contaminación ambiental. Al mismo tiempo, algunas minas están penetrando capas que ya no son a base de oxígeno sino a base de azufre y, por lo tanto, contienen más arsénico. Como resultado, la cantidad de arsénico que se depositará aumentará en el futuro; particularmente dado que actualmente no hay usos industriales para el arsénico.

“Estos dos desarrollos ahora están haciendo que los operadores mineros chilenos reconsideren la forma en que previamente eliminaban el arsénico y se adapten a estas nuevas circunstancias sin demora”, Anna-Lisa Bachmann, quien coordina el proyecto ‘ReAK: Reducción de arsénico en concentrados de cobre’, dijo en un comunicado de prensa. “Estamos investigando nuevas formas de separar y depositar el arsénico como parte de este proyecto para minimizar al máximo el impacto ambiental”.

Mirando diferentes opciones

Desde 2019, Bachmann y su equipo han analizado varios pasos potenciales diferentes del proceso, comenzando con el procesamiento adicional de concentrado de cobre rico en arsénico e incluyendo la flotación selectiva de arsénico, el tostado por sulfatación y la lixiviación microbiana y sulfurosa.

También se están considerando procesos de oxidación alternativos que dan como resultado compuestos de arsénico5+ más estables y menos tóxicos en lugar de compuestos de arsénico3+ inestables y solubles en agua.

“Una opción para este paso de oxidación podría ser el uso de peróxido de hidrógeno, pero esto es muy costoso”, dijo Bachmann. “Es por eso que en Fraunhofer IWKS estamos investigando la oxidación electroquímica con electrodos de diamante como una alternativa viable en el curso de este proyecto. Presentan una ventana electroquímica particularmente grande, lo que resulta en la formación de radicales hidroxilo en soluciones acuosas. Estos luego oxidan el arsénico disuelto de manera eficiente y confiable sin la necesidad de productos químicos adicionales”.

Otros socios del proyecto también están evaluando procesos de oxidación microbiana y asistidos por ozono y UV.

El primer paso de todos los paquetes de trabajo es probar si el método en cuestión realmente funciona y si ofrece el resultado deseado. Fraunhofer IWKS comparará su rentabilidad e impacto ambiental en el contexto de la evaluación del ciclo de vida y los análisis de costos del ciclo de vida tan pronto como todos los resultados individuales estén disponibles.

“Utilizaremos esto para desarrollar un nuevo concepto de relleno sanitario que brindará acciones recomendadas al gobierno chileno, considerando tanto los requisitos gubernamentales como los recursos financieros disponibles”, señaló Bachmann.

Esto es particularmente relevante dado que gran parte de la industria del cobre de Chile, incluida una de las minas que participan en el proyecto, es de propiedad estatal.