En la minería del cobre, el proceso de flotación es uno de los principales procedimientos para la concentración de minerales sulfurados (cobre-arsénico-hierro) los que posteriormente son tratados por la vía pirometalúrgica, proceso que se caracteriza por trabajar a elevadas temperaturas (por sobre los 150°C hasta los 1250°C). Es en esta etapa donde el académico de la Escuela de Ingeniería Química de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Dr. Álvaro Aracena, ha desarrollado su investigación, estudiando la etapa de tostación, proceso enfocado a la eliminación de la mayor cantidad de especies volátiles.
“Actualmente en las plantas se desconocen los rangos óptimos de temperatura, concentración de oxígeno y otras variables que afectan intrínsecamente en los procesos de volatilización, entonces se produce un gasto innecesario de combustible, tiempo de procesamiento y recursos innecesarios”, comentó el académico.
Sumado a esto, el tratamiento pirometalúrgico a altas temperaturas tiene otros problemas, principalmente asociados al área medioambiental, ya que las leyes actuales restringen la cantidad de especies tóxicas que deberían estar presentes en la fase gaseosa (como el arsénico y el azufre), porque son perjudiciales para la vida silvestre y humana.
En esta línea, estudios preliminares que el académico ha realizado desde la presentación de su tesis doctoral, han arrojado resultados valiosos sobre tostación de pirita y calcosita en distintos campos de difusión, por ejemplo, el estudio “Estudio cinético de tostación de pirita y calcosita a temperaturas elevadas”, el cual evaluó la velocidad con que se transformaban los compuestos sulfurados de hierro (FeS2) y cobre (Cu2S) sobre los 400°C. Además, recientemente llevó a cabo el estudio “Kinetic study and transformation mechanism of arsenic (As2S3 and As2S5) at high temperatures and oxygen-nitrogen mixtures”, donde analizó la volatilización de gases tóxicos, en especial de As2S3 y As2S5. Ambos estudios fueron realizados gracias al financiamiento de la Vicerrectoría de Investigación y Estudios Avanzados (VRIEA PUCV).
Con el propósito de profundizar y diversificar el trabajo previo, el académico postuló y se adjudicó el proyecto FONDECYT N°11180432 titulado “Kinetic study and transformation mechanism of copper (Cu2S and Cu9S5), iron (FeS2 and FeS) and arsenic (As2S3 and As2S5) at high temperatures and oxygen-nitrogen mixtures”, cuyo objetivo es resolver los problemas de producción de elementos volátiles tóxicos (SO2 y As4O6), contribuyendo a la innovación de tratamiento de las especies sulfuradas de cobre (Cu2S, Cu9S5), hierro (FeS2, FeS) y arsénico (As2S3 y As2S5) en sistemas a altas temperaturas y en ambiente con mezcla de oxígeno-nitrógeno.
El objetivo principal de este trabajo de investigación es predecir el comportamiento y mecanismo de transformación (reacciones estequiométricas y no-estequiométricas) de los compuestos sulfurados de cobre, hierro y arsénico mediante la evaluación de un modelo cinético heterogéneo que represente los mecanismos de transformación de los compuestos Cu2S, Cu9S5, FeS2, FeS, As2S3 y As2S5 para condiciones de altas temperaturas, en una atmósfera de mezcla oxígeno-nitrógeno y tamaño de partícula.
El proyecto contará con la colaboración académicos y tesistas que trabajen en el Laboratorio de Investigación Aplicada en Metalurgia Extractiva (LIAM) de la carrera de Ingeniería Civil en Metalurgia Extractiva de la PUCV, Universidad de Concepción y de la Universidad Técnica Federico Santa María y tiene una proyección de tres años para conocer los mecanismos de reacción involucrados en el proceso y aportar a la optimización y control de los mismos.
Además, el académico señala que la producción científica de esta fase le permitirá sentar las bases para postular a un proyecto FONDECYT Regular en el año 2021, con miras a seguir indagando en esta línea. “La adjudicación de estos fondos es muy positivo para la investigación, pero también para la universidad y la escuela, dado que nos permiten invertir en equipamiento, materiales y capital humano para la unidad académica”, concluyó.
