La zona di ossidazione (oxidized zone o gossan) è la fascia superiore di un giacimento mineralizzato in cui i minerali primari — prevalentemente solfuri metallici (calcopirite, sfalerite, galena, pirite) formatisi in condizioni anossiche in profondità — sono stati alterati chimicamente dall’azione combinata di acqua meteorica, ossigeno atmosferico e anidride carbonica, formando ossidi, idrossidi, carbonati e solfati secondari. Costituisce la zona di giacimento direttamente accessibile agli agenti atmosferici e rappresenta una sfida metallurgica significativa per l’industria mineraria.
Processi di ossidazione
La reazione di ossidazione della pirite (FeS₂), il solfuro più comune e il principale agente della formazione del drenaggio acido, è:
L’acido solforico prodotto aggredisce i solfuri circostanti e le rocce incassanti, rilasciando cationi metallici in soluzione. La profondità della zona di ossidazione dipende dalla posizione della falda freatica, dalla permeabilità della roccia e dall’intensità degli agenti erosivi; può estendersi da pochi metri a centinaia di metri in climi aridi con falde profonde.
Zonazione verticale del giacimento
I giacimenti di solfuri metallici mostrano una caratteristica zonazione verticale dall’alto verso il basso:
| Zona | Caratteristiche | Minerali tipici |
|---|---|---|
| Gossano | Ferro-ossidica, spesso arrossata, porosa | Limonite, goethite, jarosite |
| Zona di ossidazione | Ricca di ossidi, carbonati, solfati metallici | Malachite, azzurrite (Cu), smithsonite (Zn), cerussite (Pb) |
| Zona di cementazione (supergene enrichment) | Arricchimento supergene, tenori elevati | Calcocite, covellite, rame nativo |
| Zona primaria (ipogena) | Solfuri primari, non alterati | Calcopirite, sfalerite, galena, pirite |
Zona di arricchimento supergeno
Appena al di sopra della falda freatica si sviluppa spesso la zona di arricchimento supergeno (supergene enrichment zone): i cationi di rame in soluzione, precipitando verso il basso, si depositano sui solfuri primari rimpiazzando il ferro della calcopirite con rame più mobile, formando calcocite ricca (Cu₂S) con tenori di rame molto superiori a quelli del minerale primario. Questa zona è stata storicamente la fonte dei più ricchi minerali di rame coltivati.
Sfide metallurgiche
I minerali ossidati sono spesso non flottabili con i reagenti tradizionali (gli xantati si adsorbono sui solfuri, non sugli ossidi). Le alternative sono:
- Lisciviazione con acido solforico (heap leaching) per ossidi di rame: il rame in soluzione viene recuperato per estrazione solvent-extraction/elettroestrazione (SX-EW).
- Flottazione con collettori specifici per ossidi (ammine, idrossammati).
- Trattamento idrometallurgico combinato per giacimenti misti ossidi/solfuri.
La coesistenza di minerali ossidati e solfuri nella stessa area di estrazione (mixed ore) è una delle sfide metallurgiche più complesse nell’industria del rame.