Aspectos de LX SX EW

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Aspe c tos de LX SX EW - slide pdf.c om

Workshop Hidro-Electro Metalurgia; Nov. 2001. Viña del Mar - CHILE

DECISIONES EN EL DESARROLLO DE UN PROYECTO HIDROMETALÚRGICO INDICE

1.

INTRODUCCION

2.

CRITERIOS Y CONDICIONES GENERALES

3.

PARAMETROS Y CRITERIOS DE DISEÑO DE LA LIXIVIACION

4.

PRUEBAS METALURGICAS DE LIXIVIACION

5.

CONSIDERACIONES PARA CRITERIOS DE LIXIVIACION

6.

REQUERIMIENTOS DE UNA LIXIVIACION IDEAL

7.

PARAMETROS Y CRITERIOS DE DISEÑO DE PLANTAS SX

8.

CONSIDERACIONES PARA ESTABLECER PARAMETROS Y CRITERIOS DE PLANTAS SX

9.

PARAMETROS Y CRITERIOS DE DISEÑO DE PLANTAS EW

ESTABLECER

PARAMETAROS

10.

CONSIDERACIONAES PARA ESTABLECER PARAMETROS Y CRITERIOS DE PLANTAS DE ELECTRO-OBTENCION

11.

CONCLUSIONES

12.

LA METODOLOGIA DE SOCIEDAD TERRAL S.A.

Decisiones en el Desarrollo de un Proyecto Hidrometalúrgico – Sociedad Terral S.A. http://slide pdf.c om/re a de r/full/a spe c tos-de -lx-sx-ew

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DECISIONES EN EL DESARROLLO DE UN PROYECTO HIDROMETALÚRGICO Autor: Carlos Avendaño Varas Ing. Civil Químico, Soc. Terral S.A.

1.

INTRODUCCION

La materialización de un proyecto hidrometalúrgico pasa por varias fases hasta su concreción en una planta en operación. Inicialmente están las etapas geológicas de exploración, seguidas de los análisis mineros y estudios metalúrgicos en laboratorios y en planta piloto que se resumen en una etapa de Estudios de Factibilidad -o en la de Ingeniería Conceptual, en algunos casos- destinada a definir el “negocio” propiamente tal, mediante el análisis de varias opciones que permiten establecer los riesgos asociados y requerimientos de implementación que definen las inversiones y costos, para la capacidad de producción y condiciones usadas en cada una de las opciones analizadas, cuyas ventas respectivas validan y sustentan el proyecto y definen los indicadores econométricos que permiten compararlas entre sí en el contexto establecido por el Propietario. Si el proyecto luce sustentable y atractivo, se procede con las etapas de Ingeniería Básica, en la que se terminan de comparar las mejores opciones de la etapa conceptual y se definen las características del proyecto definitivo que se terminará de desarrollar en una Ingeniería de Detalles, que precede a la implementación del proyecto mediante las adquisiciones de equipos y las actividades de construcción, montajes y puesta en marcha. En la conceptualización del proyecto definitivo se adoptan una serie de decisiones, que asumen la condición de parámetros y criterios de diseño, cuyo origen no siempre está claro ni tampoco se establecen directamente a partir de un análisis con fuentes de datos. Entre ellos están parámetros relativos a los procesos, a la configuración de la planta y sus sistemas y al diseño o selección de equipos de diversa naturaleza. El objetivo de este documento es justamente revisar los aspectos involucrados y los criterios previos que permiten generar los factores que denominamos “Parámetros y Criterios de Diseño y Operación de un Proyecto” y que constituyen la base de su implementación, advirtiendo que se excluirán las etapas mineras, dadas las particularidades de cada proyecto, y las etapas de chancado, dado el extendido conocimiento sobre ellas. Por razones del alcance del documento, sólo son desarrollados los parámetros y criterios usados en la configuración de procesos de la planta y hasta los cálculos de Balances de Masas y quedan excluidos los criterios específicos que definen los equipos e instalaciones de la planta.


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2.

CRITERIOS Y CONDICIONES GENERALES

El objetivo de un proyecto minero metalúrgico es simple y similar al de cualquier proyecto y se reduce a generar utilidades. Consecuentemente vale la pena revisar los aspectos económicos generales que definen el comportamiento económico de los proyectos en el ámbito particular de unyaproyecto de planta hidrometalúrgica, a través de la estadística acumulada en proyectos materializados.

Las inversiones: Una revisión de la distribución de las inversiones posteriores a las de la etapa minera –que se excluye por la alta varianza de sus valores en la estadística disponible- nos muestra que las inversiones por áreas de la planta, se sitúan en los siguientes órdenes de magnitud:

Area LX:

Incluidas: recepción de mineral en

Presenta inversiones entre

acopios, aglomeración, carga de chancado, pilas e instalaciones de riego, recolección almacenamiento y manejo de soluciones.

el 12 y el 18% del total

Area SX:

Incluidas instalaciones y equipos mezcladores decantadores completos, estanques, inventario de orgánico y otros,

Presenta inversiones del orden del 30 al 40 % del total

Area EW:

Incluidas la nave electrolítica, recti-

Presenta inversiones del orden

ficadores, celdas equipadas con electrodos,grúa, sistema de lavado de cátodos, estaques, intercambiadores y otros.

del 45 al 50% del total

Respecto de la distribución de las inversiones, puede indicarse que:

En Equipos:

Representan del orden del 65 % del total

En Construcciones y Montajes:

Representan del orden del 35 % del total

Los costos de operación: Por su parte, la distribución de los costos directos de operación muestra que en las áreas de una planta se sitúan en los siguientes órdenes de magnitud general:

Area SX y EW Combinadas:

Presenta costos virtualmente constantes, generalmente en un rango entre 9 y 16 centavos/lb.


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Area Extracción Mina y LX:

En general acumula más del 50 % de los costos directos, con fuerte variación entre las diversas operaciones, principalmente debido a factores asociados al manejo de materiales.

Los factores de sensibilidad: Dado que el principal enemigo del objetivo de generar utilidades es el riesgo, vale también la pena revisar los factores principales, según las estadísticas de los analistas, que inciden en la sensibilidad de un negocio minero – hidrometalúrgico:

Primer factor:

El precio del cobre.

Segundo factor:

El tamaño del yacimiento, en términos de tonelajes y leyes de fino, por factores asociados a la economía de escala.

Tercer factor: Cuarto factor:

La recuperación metalúrgica. Habitualmente es el consumo de ácido.

Factores siguientes:

Variados y más asociados a cada caso particular, tales como: Presencia de impurezas, Disponibilidad de agua, de Energía, de Elementos de infraestructura, de espacio, financiamiento, Factores Ambientales y otros varios.

Observación General:

Finalmente, se observa que las variaciones en los costos son largamente más incidentes en la sensibilidad que las inversiones en su conjunto.

Las conclusiones orientadoras: Como conclusión de los antecedentes estadísticos se deducen varias líneas generales de enfoque de un proyecto: •

Dado que el principal factor de riesgo está asociado al precio, sólo cabe contrarrestarlo mediante un proyecto diseñado para operar a costos bajos, o para generar productos que eleven el margen de contribución, más bien que para aumentar su valor agregado.

•

Se acepta que los riesgos asociados al tamaño del yacimiento pueden soslayarse en alguna medida, mediante una adecuada “estrategia de negocio” aplicable a minas menores, pero siempre atendiendo a la conclusión anterior.


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•

Dado que los indicadores econométricos de un proyecto son menos sensibles a las inversiones que a los costos, antes que procurar economías en esos rubros, es más atinado cuidar que ellas sean efectuadas con lógica, principalmente desde los puntos de vista de su capacidad de producir a costos bajos y de permitir una alta disponibilidad de planta.

•

Enfáticamente, la concepción de procesos y de operación de la lixiviación debe ser muy especialmente cuidada, dado que los mayores costos de operación y factores de sensibilidad del proyecto radican en las operaciones hasta esa etapa.

•

Dado que las menores inversiones también se ubican en el área lixiviación, es incluso aconsejable exagerarlas razonablemente a cambio de disminuir los consumos y costos de manejo de materiales y de asegurar la obtención de altas recuperaciones metalúrgicas.

3.

PARAMETROS Y CRITERIOS DE DISEÑO DE LA LIXIVIACION

De acuerdo con las metodologías generales indicadas en la Introducción, los desarrollos de cualquiera de las fases de ingeniería (estudios de factibilidad, etapas conceptual, básica o de detalles) se inician a partir de un Balance de Masas, que es el documento donde aparecen los primeros parámetros y criterios de procesos del proyecto. Dado que al definir los diseños aparecen diversos factores restrictivos prácticos que los condicionan, (por ejemplo: disponibilidad de financiamiento, terreno, agua, energía, condiciones climáticas y otros), conviene descubrirlos durante los estudios previos a la fase de Estudio de Prefactibilidad para disponer del máximo de información sobre sus características de modo que, desde los primeros cálculos, se usen parámetros que se concilien a sí mismos y a los resultados obtenidos a partir de ellos, con el respeto de todos los grados de libertad permitidos por los factores condicionantes y que además estén dentro de las decisiones preferentes o del interés del Propietario. Cabe mencionar además, que es prudente incorporar inmediatamente en los cálculos de confección del Balance de Masas algunos factores relativos a la configuración de las instalaciones de planta –por ejemplo, referentes a la modulación de las pilas- para garantizar desde el principio la compatibilidad entre los requerimientos de procesos y la configuración de pilas y de planta capaces de satisfacerlos. Como recomendación razonable, se sugiere efectuar sucesivas iteraciones de cálculos para ajustar todos los parámetros y condiciones de operación en forma simultánea, según los haya establecido el Propietario, aunque sus decisiones provengan de las recomendaciones del mismo Ingeniero. Un listado típico de los criterios y parámetros que se usan en los cálculos de diseños de la etapa de lixiviación y sus fuentes de origen se encuentra en la página siguiente.


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PARÁMETROS DE LA LIXIVIACION PRODUCCIONES COMERCIALES Producción Nominal y de Diseño. Días por año. Factor de sobre-dimensionamiento. Disponibilidad de Planta.

ANTECEDENTES Leyes de Cobre. DEL MINERAL: Ley de Cloruros Solubles Ley de Fierro Soluble Humedad Natural del Mineral Recuperación Prevista

Por Propietario, desde etapa conceptual. Por Propietario, desde etapa conceptual. Por Propietario, desde etapa conceptual. Por Propietario, desde etapa conceptual.

Por Propietario, desde etapa conceptual, en su antecedente geológico. Por Propietario, dato medido en pruebas metalúrgicas. Por Propietario, dato medido en pruebas metalúrgicas. Por Propietario, dato medido en pruebas metalúrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalúrgicas.

ANTECEDENTES DE LA LIXIVIACION Tamaño de Partículas y Distribución Granulométrica Dosis Estudiada de Acido en Curado Razón de Riego para % de Recuperación Objetivo. Tasa de Riego Instantánea. % de Tiempo de Riego (si Ciclos Pulsantes) Densidad Aparente. Altura de Apilamiento Tasa de Evaporación Dosis de Líquido Para Aglomerar Mineral

Por Propietario, de deducciones de pruebas metalúrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalúrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalúrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalúrgicas y condicionantes. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalúrgicas y condicionantes. Por Propietario, dato medido en pruebas metalúrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalúrgicas y condicionantes. Por Propietario, dato medido en pruebas metalúrgicas y terreno. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalúrgicas.

Humedad Impregnación del Mineral. Consumo de Total de Acido del Mineral (para % recuperación) Cantidad de Módulos Instalados Concentración Máxima de Cloruros en Solución Rica. Concentración de Fierro en Solución Rica. Concentración de Cloruros, en Agua Industrial Total de Descarte de Refino de Planta Completa Densidad de Soluciones de Pilas Concentración de Acido Libre en Solución Ric a

Por medido en pruebas metalúrgicas. Por Propietario, Propietario, dato de deducciones de pruebas metalúrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalúrgicas y condicionantes. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalúrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalúrgicas. Por Propietario, dato medido en terreno. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalúrgicas y condicionantes. Por Propietario, dato medido en pruebas metalúrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalúrgicas .

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Se observa que en realidad todos los parámetros y criterios provienen directamente desde el Propietario, algunos por un análisis económico anterior en la etapa conceptual y otros desde mediciones directas de terreno o de pruebas metalúrgicas. Los más importantes resultan de los análisis efectuados a partir de los resultados de las pruebas metalúrgicas y de su conciliación cona los factores condicionantes. Dada su importancia endeel lixiviación resultado económico, las revisaremos partir de la forma de generar los datos en la pruebas metalúrgicas.

4.

PRUEBAS METALURGICAS DE LIXIVIACION

Junto con los antecedentes geológicos, las pruebas metalúrgicas son una de las principales fuentes de información para los análisis conceptuales del proyecto. Se formulan por series completas de ensayos para los diferentes tipos de minerales presentes en el yacimiento. Por sí solas, son la principal fuente de datos para tomar las decisiones que conducen a los diseños de tratamiento procesos dey la dado que a través dey ensayos sistemáticos definen de lasplanta, recuperaciones metalúrgicas los consumos asociadas a ellas,las queestrategias son los temas más incidentes en las posibilidades de éxito económico de un proyecto. Todas los enfoques de pruebas comparten la determinación de una serie de ensayos básicos, usualmente destinados a determinar entre otros: las leyes de cobre y de algunos otros metales y aniones del mineral, su mineralogía, humedades y propiedades físicas, consumos de ácido, dosis de ácido en curado, distribución granulométrica, “work index” y algunos otros factores de interés para los responsables de ejecutarlas. Las pruebas mencionadas son seguidas por las de lixiviación en columnas -en laboratorio o en planta pilotolas cuales el enfoque usual es de esto es, se definen las variables del respecto proceso de estimadas como independientes y “tipo se lasmatricial”; ensaya por separado en varios valores elegidos en un rango razonablemente válido. Consecuentemente y a modo de ejemplo (no necesariamente completo), se ensayan diversas granulometrías máximas, varias tasas de riego, diversas concentraciones de ácido en las soluciones de riego, algunas alturas de apilamiento -y a veces- hasta múltiples técnicas para efectuar algunas operaciones, como por ejemplo: el curado, formas de aplicar el riego, o de oxigenar el lecho. A continuación y partir de los resultados de los ensayos, se eligen las condiciones de cada serie independiente que, a juicio de los experimentadores, generaron los mejores resultados metalúrgicos y se efectúan nuevas pruebas de columnas para combinarlas a continuación, con lo que se espera obtener las condiciones óptimas del tratamiento. A pesar de la aparente lógica metodológica del procedimiento, la experiencia indica que la condición optimizada predicha por los enfoques de pruebas matriciales, sólo se cumple en algunos de los casos y con los minerales más simples del tipo oxidado. Investigaciones respecto de las causas de los desajustes entre las predicciones y la realidad, muestran que con la metodología matricial se soslayan varios factores importantes a los que sólo recientemente se les comienza a prestar alguna atención y sólo por parte de algunos autores:


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•

•

En la práctica, usualmente existen interferentes de la lixiviación constituidos por especies reductoras -que precipitan al cobre como metal- y arcillas intercambiadoras iónicas -que remueven sus iones- desde las soluciones de lixiviación que ya lo contienen para mentenerlo en la misma pila, pero en estados de muy difícil recuperación. Las reacciones de óxido reducción tienen una gran importancia en el desarrollo de la lixiviación y sus efectos deben estudiarse, para aprender a controlarlos en beneficio de la economía del proyecto.

•

Las “fuerzas motrices” de la lixiviación –es decir: el ácido y las soluciones- no son comprendidas en su verdadero contexto y por lo tanto no son usadas adecuadamente.

•

El “como” se usan las fuerzas motrices de la lixiviación tiene una importancia relevante y es difícil descubrir su combinación óptima en un enfoque matricial, dado que se requiere una gran cantidad de pruebas para lograrlo.

•

Muchas veces las pruebas de lixiviación no corresponden exactamente a la configuración de los flujos de la planta, por lo que no reproducen factores como las reposiciones de agua (que diluyen los refinos a lixiviación) ni los descartes de electrolito (que ingresan ácido adicional al mismo refino) ni tampoco consideran los equilibrios de los contenidos de impurezas (que afectarán la lixiviación y a la performance de las plantas SX y EW a continuación).

Como consecuencia de esos problemas, se ha desarrollado otra sistemática para las pruebas de columnas que se ilustra en el diagrama de la página siguiente. Esta metodología se basa en las mismas pruebas mineralógicas, químicas y físicas mencionadas al inicio de este punto y además: * Analiza en otro contexto los resultados de las pruebas de curado * Usa pruebas preliminares de columnas para establecer las mutuas interacciones termodinámicas y cinéticas entre las recuperaciones metalúrgicas de cobre e impurezas y los consumos de ácido y necesidades de solución asociados a ellas. * Define el contexto de la configuración de la planta LX-SX-EW completa para estimar las interacciones que producirán todos sus componentes entre si y con lixiviación. * Permite al Propietario incorporar sus condiciones de calidad para las soluciones ricas y modela la forma viable de cumplir ese objetivo y * Verifica las modelaciones mediante nuevas pruebas de columnas en las condiciones modeladas, que si no alcanzan de inmediato los objetivos sí proporcionan los factores de ajuste para lograrlos, en las pruebas finales en columnas de optimización.


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5.

CONSIDERACIONES PARA ESTABLECER PARAMETROS Y CRITERIOS DE LIXIVIACION

Luego de contar con la información de los factores condicionantes del proyecto, desde la geología hasta las pruebas de lixiviación, y antes de resolver los parámetros propiamente tales el Propietario asume varias definiciones previas respecto del proyecto, siendo las principales:

5.1 Configuraciones Generales de Lixiviación: Las variables más importantes para diseñar una planta hidrometalúrgica para minerales de cobre son función de los factores de riesgo económico del proyecto y de la estrategia que diseñe el Propietario para enfrentarlos, que dependen de cada caso particular. Como consecuencia de este hecho la tarea de las especialidades de ingeniería es instrumental y debe orientarse a resolver los factores cuando corresponda, sea en las etapas de estudios, en la de pruebas decisiones que metalúrgicas le son propias.o en las etapas de diseño, para que el Propietario asuma las En general, las decisiones relativas a las estrategias que adopta el propietario se refieren a los temas siguientes: •

La capacidad de producción de cobre En estricto rigor, esta decisión se formaliza en la etapa de Análisis de Factibilidad o de Ingeniería Conceptual en la que, con ayuda de datos geológicos, mineros, metalúrgicos y de ingeniería de plantas se descubre la “Mejor Opción” desde el punto de vista económico y bajo los criterios establecidos por el Propietario, los cuales pueden variar de un proyecto a otro o aún en el avance de las fases de desarrollo. El punto de vista económico considera las inversiones y costos esperables, los ingresos por ventas y el tipo de financiamiento, todos los cuales son sensibilizados según los factores de riesgo de la inversión que se detectan.

•

Tipo de pilas Hoy en día prácticamente todas las pilas son “dinámicas”, con sistemas continuos de carga de mineral, por lo que la disyuntiva se refiere a si son “permanentes” (con el mineral depositado en la pila para no ser removido jamás) o “renovables”, en las que el mineral se retira una vez terminado su ciclo para reutilizar la base. *La decisión es de naturaleza económica y principalmente relacionada con los costos de operación. *En general las inversiones de extracción de mineral desde la mina son inevitables y están bien controlados por los planificadores mineros, que cuentan con equipos estándar de manejo de mineral.

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*Las inversiones a continuación son moderadas (en términos relativos y más aún si se las compara con las instalaciones de SX y EW) y se concentran más bien en el chancado y en la aglomeración y carga de pilas que en la lixiviación propiamente tal. *Por su parte el costo directo de producción de cobre a partir de un mineral, se concentra principalmente desde la extracción de la mina y hasta la lixiviación del mineral, mientras los costos de las etapas de SX y EW son moderados (en el orden de 9 a 15 centavos por libra) y virtualmente constante en todas las plantas. *En el segmento de la operación, los costos de manejo de materiales son incidentes y deben evitarse, lo que normalmente orienta la estrategia a favor de las pilas permanentes. *Otra estrategia se orienta en favor de:

.

Sistemas de manejo materiales de bajo costo operacional. generalmuy ello sólo es posible en el de manejo de grandes tonelajes asociados a En proyectos grandes y de larga duración que permita su amortización. . Justamente en esos proyectos el área cubierta aumenta paulatinamente y los costos de manejo de soluciones suben hasta un nivel inconveniente, lo que orienta la decisión a favor de pilas renovables. *Otra condición usual que define el uso de pilas renovables es la disponibilidad de poco espacio de topografía adecuada. •

La administración de las soluciones Al presente la lixiviación de minerales complejosintermedias. conduce cada vez más a la adopción de configuraciones de lixiviación con soluciones *La demanda de solución intermedia (ILS) resulta de conciliar una “Razón de Lixiviación” -que define la cantidad de líquido para lograr la “Recuperación Objetivo”, ó m3/TM medidos en pruebas- con una “Razón de Concentración”, que define por cálculo los m3/TM adecuados para “envasar” el cobre recuperado en una solución rica de concentración deseada. *La diferencia entre ambas “razones” resulta ser la cantidad de solución intermedia a recircular en el sistema. *Cálculos metalúrgicos relativos a la cinética de la recuperación de cobre, del consumo de ácido y del aporte de impurezas, establecen sus concentraciones características, que deben verificarse en pruebas de lixiviación.

•

Sistema de riego: La decisión sobre si el sistema de riego usará aspersores o goteros está condicionada por varios factores, los principales son:


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*La disponibilidad de agua: Si ella es escasa orienta a preferir goteros que generan pérdidas moderadas de evaporación, del orden de un tercio de la observada con aspersores del tipo “wobblers”, que son los más usados. *. La conservar temperaturainstalaciones de solucionestapadas también a favor del usonecesidad de goteros,deincluso considerándose conorienta láminas plásticas y líneas enterradas. *La decisión de regar taludes orienta a favor de goteros o de aspersores especiales. *Soluciones muy impuras y con peligro de precipitación de sales orientan a favor de aspersores. *La necesidad de desplazar frecuentemente del sistema de riego sugiere el uso de líneas de tuberías con aspersores. *Las condiciones ambientales: . Vientos excesivos orientan a favor de goteros. . El riego en altura con peligro de congelamiento, orienta preferencias en favor de goteros; en casos extremos, incluso a favor de goteros enterrados en el mineral. El costo de instalación resultante es relativamente similar para ambos tipos de emisores. Dado que el riego con goteros tiende a generar costras salinas en la pila – muy particularmente con los sistemas de riego pulsante- resulta conveniente combinar ambos sistemas, con algunas líneas re-ubicables de aspersores para lavar ocasionalmente las superficies y regularizar el riego.

5.2 Los Parámetros de Lixiviación Propiamente Tales: Ya se ha indicado que en los parámetros se reseñan algunos valores que son datos simplemente medidos o observados, como por ejemplo: las leyes de cobre total y soluble del mineral. Otros son calculados directamente a partir de los datos, por ejemplo: la cantidad total de mineral a lixiviación depende de la producción deseada, y se establece a partir de la ley del mineral y del porcentaje de recuperación, mientras la cantidad de mineral en la pilas activas, depende de los factores anteriores y de la duración del ciclo asociada a la evidentes, tasa de riego a la altura de apilamiento. relativamente no se yexplican a continuación.

Estos tipos de parámetros,

Los parámetros más complejos se establecen luego de contar con la información de las pruebas de lixiviación, que pueden considerarse que aportan las condiciones metalúrgicas del diseño. El análisis de sus resultados para establecer cada uno de los parámetros y criterios procede, en general, según las consideraciones siguientes:


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Tamaño de Partículas y Distribución Granulométrica. En general se expresa mediante una definición del tamaño máximo y del P80 (que indica el tamaño bajo el cual está el 80% del mineral apilado). Este es un parámetro obligado para diseñar las instalaciones del chancado en los proyectos, dado que la “razón de lixiviación” (o combinación de ciclo y tasa de riego) establecidos para obtener la “recuperación objetivo” está muy sensiblemente asociada a un determinado tamaño de partículas, con pérdida de recuperación si su tamaño aumenta. *En la realidad, este parámetro debiera considerar además las características de las diversas rocas de un yacimiento y las cantidades de finos que ellas generan al lograr el tamaño y distribución granulométrica especificada. *El P80 normalmente se deduce de pruebas de laboratorio o planta piloto, que establecen la correlación entre el tamaño de partículas y la recuperación y cinética. *Esencialmente es también una función económica que permite optimizar las comparar las inversiones un más costoso de chancado inversiones, para obteneralun P80 bajo, con las de de instalación de pilassistema que resolverían la recuperación objetivo de un P80 alto, pero en una instalación mayor y algo más costosa.

•

Dosis Estudiada de Acido en Curado. Es usual adoptar –como máximo- una determinada previamente en pruebas de laboratorio y se reconoce la existencia de dos criterios diferentes para establecer la dosis más adecuada: . El criterio usual adopta la dosis que genera la mayor recuperación de cobre en el lavado con agua de la muestra reposada, lo que normalmente coincide con desfavorables en la curva resultante de consumo de ácido. . inflexiones El criterio usado por Terral adopta, y sólo inicialmente para otras pruebas, la dosis que obtiene la mayor recuperación de cobre en el mismo lavado con agua, pero con la restricción adicional que no aparezca ácido sobrante en la solución. Como consecuencia, esta dosis siempre es menor y como máximo igual que la deducida por el criterio anterior. *Aún la dosis deducida por el segundo criterio sólo es usada en pruebas de “columnas Iso-pH” que determinan cuidadosamente el balance entre el aporte y el consumo de ácido para obtener la recuperación objetivo. *Con resultados de LX-SX-EW, esas pruebas para de “columnas se modela contextoque de unalos planta completa deducir laIso-pH” influencia de otras el corrientes aportarán ácido al sistema de lixiviación a través del refino, principalmente por descartes de electrolito para balancear sus propias impurezas. *En ese contexto, se calcula la diferencia entre la cantidad de ácido consumido por el mineral y la cantidad aportada al riego por el refino y se evalúa la diferencia:


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. Si la diferencia es mayor que la dosis de pruebas: Se adopta la “dosis de prueba” y además se incorpora la diferencia de ácido al sistema en el refino o en la solución intermedia.

. Si la diferencia es igual a la dosis de pruebas: Sólo se adopta la “dosis de prueba”, sin incorporación adicional.

. Si la diferencia es menor que la dosis de pruebas: Se reemplaza la adición de la dosis de prueba por otra correspondiente sólo a la diferencia entre el consumo de ácido y el inevitablemente agregado en las soluciones de riego, con lo que se introduce el nuevo concepto de “dosis calculada” de curado. Este caso es el más habitual y resulta en la menor de las dosis de curado recomendable.

. Si aún la diferencia resultara negativa: Implica que el curado tradicional debe suspenderse y reemplazarse por uno efectuado con recirculación de descarte y de refino para evitar introducir ácido fresco que desbalancearía aún más el sistema. Esta situación ocurre endealgunas lixiviaciones con ganga poco consumidora y por efecto la generación de ácidode en sulfuros el proceso.

. Casos extremos de desbalance de ácido: Implican la adopción de técnicas muy especiales para aumentar el consumo de ácido del mineral, o la simple neutralización o descarte del exceso en el refino. *Se procede a verificar las dosis calculadas, consumos de ácido, recuperaciones de cobre y de impurezas y de las cinéticas asociadas en nuevas pruebas de “columnas de simulación” y se corrige por aproximación sistemática cualquier diferencia entre el consumo y el aporte de ácido. *Los excesos de ácido en un sistema por sobre el consumo propio del mineral se traducen muy rápido en situaciones que –a lo menos- restan eficiencia a las más caras etapas de SX y de EW a continuación . Inicialmente, en una espiral en aumento de la presencia de impurezas,. . Seguidamente, en una espiral de aumento de la acidez de la solución rica. •

Días de Reposo sin Riego, Posteriores al Curado. Lo habitual es que sea un período variable que resulta de compatibilizar un sistema de chancado y de aglomeración relativamente continuo con la carga de los módulos, lo que ocurre en períodos que resultan más bien discretos y cada cierta cantidad de días enteros, o que entran en riego según un patrón de días similar. *Ese período resultante puede hasta verse incrementado si la estrategia operacional implica mantener módulos cargados por delante de los módulos en riego. *En los casos que este período resulta largo no se observan daños al proceso; por el contrario, sí se observan deterioros del efecto del curado si el riego se inicia antes de lo conveniente.


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*Según experiencias de Terral, la condición anterior es un claro síntoma de la influencia de las reacciones redox para ese mineral. En todo caso, el efecto del período de reposo puede reemplazarse también por otras metodologías. •

Razón de Riego para la Recuperación Objetivo. 3

La “Razón de Lixiviación” o m /TM de solución necesarios para los fenómenos difusionales asociados a la lixiviación, en principio se determina y/o resulta de las pruebas metalúrgicas. En la realidad práctica, ella no se calcula para definir el valor a incluir en los parámetros, sino que más bien se adopta un valor holgado para garantizar la obtención de la recuperación objetivo. Este factor determina la duración del período de tratamiento del mineral en función de los criterios indicados, mediante cálculos auxiliares para conciliar la “Razón de lixiviación” y la tasa de riego, que definen la duración del ciclo, que a su vez establecen las superficies de pilas que luego permiten elegir la modulación de las mismas.

* Para detener la operación de una pila y cesar definitivamente su riego, el criterio nuevamente debiera ser económico y –como máximo- correspondería al momento en el que los costos superan a los precios de ventas. *En este criterio influyen factores externos, tales como el precio del cobre y el costo del ácido; de hecho se analiza evaluando el costo de cada ganancia de recuperación, que resulta determinado principalmente por el consumo de ácido y muy poco sensible al consumo de energía a los precios vigentes. *Ocasionalmente hay factores de oportunidad, como por ejemplo: la estrategia de aumentar el aprovechar tonelaje tratado y sacrificar recuperación en producción. períodos de precio elevado, para las ganancias asociadas a una mayor *En todo caso, se aplican teorías de costos y beneficios marginales. •

Tasa de Riego Instantánea. Generalmente expresada en l/hr/m2; ésta es una variable metalúrgica de gran importancia e incidencia en el proceso. La tasa de riego, aplicada por el tiempo de duración del ciclo, es responsable de incorporar la “razón de lixiviación” al mineral para lograr la “recuperación objetivo”. *Tasas riego requieren una mayor Las “razón dealtas lixiviación” que tasas de bajas para de lograr la altas “recuperación objetivo” tasas presentan la las ventaja un tiempo del ciclo más corto y como desventaja una menor concentración de las soluciones efluentes. *En general las tasas de riego se establecen a partir de pruebas de inundación y de humedades dinámicas (o pasantes) a varias tasas de riego efectuadas en el


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laboratorio, que luego se ratifican en pruebas de lixiviación en columnas (que no siempre son adecuadamente interpretadas en este contexto). •

% de Tiempo de Riego (si Ciclos Pulsantes). El sistema pulsante se considera indispensable en la lixiviación de sulfuros, sea para contribuir a la alteración de las especies o para los requerimientos de oxigeno de las bacterias. Su aplicación aún no está generalizado para la lixiviación de óxidos, aunque es el método que resulta más adecuado para minerales con tendencia a la formación de capas freáticas de inundación causada, por exceso de finos. Según los conceptos de Terral, que usualmente adopta irrigación con pulsos de riego (para aportar reactivos) y de reposo (para extraer productos a prácticamente todos los minerales), la forma de aplicar la solución de riego incide en la eficiencia de la “razón de lixiviación”, cuyo valor entonces resulta dependiente de la tasa de riego. En consecuencia existe una “tasa instantánea”, durante la fase de aplicación, y una “tasa promedio” resultante del ciclo completo. *En los conceptos de Terral, aún en la lixiviación de óxidos participan reacciones redox que hacen conveniente períodos de oxigenación (en los reposos), sea para: . oxidar y destruir reductores ocasionalmente presentes que inciden en la recuperación y en la cinética. . oxidar y destruir arcillas intercambiadoras iónicas ocasionalmente presentes y con los mismos efectos anteriores. . disminuir los consumos de ácido y ajustar la presencia de impurezas mediante mecanismos asociados al par Fe+2 y Fe+3, que responde a la presencia de oxígeno. *Las oxidaciones ocurren por la inducción de aire a las pilas que, también según los conceptos experiencias Terral, resulta más eficiente sobre la -roca después dely estruje de un de reposo para una reacción “fase gaseosa fasehúmeda sólida” directa, que durante el riego cuando la eficacia queda limitada por la baja solubilidad del oxígeno en las soluciones que cubren la superficie de las partículas. *La secuencia de pulsos está controlada por el reposo, que se aplica sólo durante el tiempo en que éste resulta eficiente y está relacionada con el tiempo necesario para estrujar las soluciones y eliminar la película líquida sobre las partículas para exponerlas. *Este período se determina experimentalmente en laboratorio y principalmente depende de: de riego instantánea” aplicada. . La “tasa . La altura de la pila. . La distribución granulométrica del mineral. . El uso de surfactantes. *Además se debe disponer de un tiempo adicional para las reacciones “fase gaseosa fase sólida” en las superficies de las partículas.


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*Los tiempos de riego se procura que sean breves y a la mayor “tasa instantánea” posible, pero que evite problemas de inundación durante su período de aplicación. *Ambos períodos se reducen a tiempos compatibles con la operación y resultan habitualmente en días completos de reposo y de riego, que no necesariamente son los mismos. *Los períodos de riego y de reposo se compatibilizan con la disponibilidad de módulos que se transforman en múltiplos de estos ciclos; por ejemplo: si los períodos de riego de reposo son iguales, deben ser pares tanto la cantidad total de módulos como la cantidad que genera solución rica o intermedia y la cantidad que se riega con refino. •

Altura de Apilamiento Esta es una función principalmente económica, dado que el costo de cargar el mineral es directamente proporcional a la altura de la pila, factor que crece a una tasa mayor que el costo de cargar superficie. La altura de pilas está también indirectamente asociada al tamaño de laen explotación. La altura está condicionada por la disponibilidad de espacio (poca superficie conduce a pilas altas para economizarla). En sistemas de riego en paralelo (o “tendido”, donde toda la pila se riega sólo con refino), la altura del apilamiento es el principal medio de ajuste de la concentración de cobre de la solución rica (el otro es la tasa de riego). *El tamaño de la explotación puede demandar medios más o menos costosos para efectuar la carga de la tasa requerida de mineral; en general: . Explotaciones pequeñas (en el orden de hasta 1000 TPD) usan pay loaders, cuya de altura segúncapacidad el tamaño del equipo.limita en el orden de 3 –3,5 m, como máximo y . Explotaciones intermedias (probablemente hasta el orden de 5 a 10.000 TPD) adoptan apiladores móviles del tipo stacker con correa de descarga de ángulo horizontal variable. Estos equipos son cargados desde camiones y pueden alcanzar alturas en el orden de 6 - 8 metros. . Explotaciones de gran tamaño adoptan sistemas de correas de distinto tipo; por ejemplo “Grass-hoppers” (tren de correas cortas que reciben mineral aglomerado-curado, lo traspasan entre ellas y alimentan el dispositivo final de carga de pilas), o sistema “Manta Kraft” (que depende de una sola correa de alimentación a un sistema móvil, pero que también dispone de rotopalas y de remoción del lixiviado). . sistemas Algunas explotaciones deripio minerales marginales en condición “Run off mine” (ROM) se cargan desde la superficie por volteo de camiones, usualmente seguido por “ripeo” de la superficie para restituir permeabilidad. *La altura de carga está asociada a la duración del ciclo a través de la tasa de riego, dado que entre ambas definen el tiempo de riego necesario para suministrar la “razón de lixiviación”


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*La altura también se correlaciona con la forma de oxigenar la pila (cuando se requiere). La práctica muestra que hasta 3 – 3,5 metros no es necesario inyectar aire a presión para oxigenar las pilas, mientras que alturas superiores sí lo necesitan. •

Dosis de Líquido Paraen Aglomerar Mineral. Generalmente se establece el orden del 70 al 80% de la humedad de impregnación determinada en pruebas de laboratorio, cantidad a la que se resta la humedad natural o la remanente luego de los sistemas de contención de polvo del chancado y el volumen equivalente del ácido agregado. *Algunas empresas adoptan pruebas empíricas para comparar la calidad del aglomerado con varias dosis de agua y objetivizar sus características mecánicas. *En el caso de curados “in situ”, como los aplicados en la lixiviación de minerales marginales en condición ROM, no sólo es importante la dosis sino que también la forma de aplicarla para garantizar que ella impregne efectivamente la roca sin escurrimiento al drenaje. *Cabe mencionar que en varias empresas se ha comenzado a reemplazar el agua por refino por diversas razones. Es una tendencia que se extenderá ya que presenta varias ventajas metalúrgicas, asociadas a los efectos de su contenido de fierro sobre el mineral en esta fase del tratamiento.

•

Consumo Total de Acido del Mineral (para % recuperación). El consumo total de ácido del mineral para lograr la “recuperación objetivo” mediante las reacciones químicas con las especies; es cubierto parcialmente por el equivalente de ácido, del cobre extraido de las soluciones ricas en las etapas de extracción de la planta SX. Concuerda con el “Consumo neto”, que corresponde exclusivamente al consumo de la ganga en (kgacido/TM) y que es el ácido fresco externo agregado al sistema completo LX-SX-EW que se contabiliza en los costos de operación. También concuerda con el “Consumo específico” de ácido fresco en (kg acido/kgCu lixiviado), que es otra forma de expresar el concepto anterior, pero esta vez referido al cobre extraido al mineral. *Nuevamente, el consumo total y sus asociados no son un parámetro, sino características que se reseñan en los criterios de diseño. *Corresponde al consumo total de ácido que equilibra la demanda de la lixiviación, en un escenario dado de procesos. *El consumo puede ser manipulado mediante metodologías especiales para ajustar las características de la solución rica, pero ello debe ensayarse y verificarse en la etapa de pruebas metalúrgicas.


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Cantidad de Módulos Instalados. Como consecuencia de la cantidad requerida de mineral, la altura del apilamiento adoptada y los ángulos de reposo del mineral (naturales o artificiales) se define la superficie total de pila en operación para el tratamiento del mineral. *Normalmente la pila se subdivide en módulos (o parcelas, o pads, o simplemente pilas). *Según los enfoques habituales, la cantidad de pilas es una función relacionada con la sub-división más o menos arbitraria del ciclo de lixiviación, o con los días de carga y preparación y ciclos de tratamiento de la pila. *Según los enfoques de Terral, la superficie unitaria depende de la cantidad de módulos demandados por los ajustes de concentración requeridos por la concentración de cobre en la solución rica establecida como objetivo, a partir de la combinación de los efluentes de los módulos, con minerales en diversos grados de avance de la lixiviación. *Consecuentemente con esta metodología, se define simultáneamente: la cantidad típica de módulos que generan solución rica, los que se riegan con refino y los que generan y/o recirculan solución intermedia. *En este caso la superficie de cada módulo será la superficie total dividida por la cantidad de módulos en operación. *Las dimensiones de cada módulo (y en consecuencia las de la pila total) se eligen posteriormente conciliando diversos factores condicionantes, uno de los cuales puede ser el factor controlante. Los principales factores condicionantes son: - La topografía de la superficie disponible. - Las características del sistema o método de carga de mineral, que a veces establecen una de las dimensiones (por ejemplo: los apiladores establecen el criterio de elección del ancho). - La disposición hidráulica del sistema de riego, desde el punto de vista de garantizar la uniformidad de presiones en los emisores para lograr tasas de riego uniformes y también desde el punto de vista de conciliar las áreas cubiertas por aspersores que es el caso más complejo de ajustar.

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Concentración Impurezas enexceso Solución Rica. fierro y cloruros) en la La concentración de Máxima impurezasde(generalmente: de ácido, solución rica se deduce a partir de cálculos basados en los aportes del mineral (medidos en las pruebas metalúrgicas) y en los del agua industrial, y no descartados en la impregnación del ripio abandonado, considerando además su concentración por evaporación de agua en las pilas.


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*Su concentración no es necesariamente el valor medido en las pruebas, dado que en ellas es difícil alcanzar el estado de régimen estacionario. *En general, las impurezas totales se miden a través de la concentración total de sulfatos en las soluciones circulantes. Medidas indirectas se obtienen de la viscosidad y densidad de las soluciones. *Su concentración es función del ácido suministrado a la lixiviación y se controla por este medio, aún a expensas de la cinética del proceso. *Su presencia descontrolada tiene efectos negativos en la misma lixiviación y en la eficiencia de los procesos de SX y EW a continuación. •

Total de Descarte de Refino de Planta Completa. Esta es una condición completamente indeseada, provocada por el descontrol de la presencia de impurezas y por el fracaso de las medidas para controlar su presencia. Debe disponerse de pozos de evaporación si se prevé su necesidad,.

•

Concentración de Acido Libre en la Solución Rica. En la práctica, la presencia de ácido en la solución rica afecta la eficiencia de la planta SX a pesar de la excelentes características de los extractantes modernos. Los efectos indeseados son debidos tanto a la acidez libre en sí misma como a la presencia de impurezas que siempre la acompaña. *Corresponde a una decisión del propietario, pero la posibilidad y formas de lograrlo deben verificarse previamente en pruebas metalúrgicas. *Aunque los medios de control de su concentración frecuentemente llevan a un deterioro de la cinética, el costo de resolver sus efectos es más alto que las pérdidas causadas por la prolongación del ciclo, que incluso puede además mejorar la recuperación y bajar el propio consumo de ácido.

•

Concentración de Cobre en la Solución Rica. Es un parámetro de la mayor importancia económica ya que redunda en el tamaño de las instalaciones de la planta SX, que se diseña en función del caudal de esta solución. Este es un parámetro objetivo directamente asociado a prácticamente todos los factores mencionados y cuya forma de lograrla deben verificarse previamente en pruebas metalúrgicas, para comprobar la combinación adecuada de las cinéticas de recuperación de cobre e impurezas y de consumo de ácido. *La concentración resulta de la configuración del manejo de las soluciones, que mediante la generación y recirculación de solución intermedia permiten ajustar al mismo tiempo la “razón de lixiviación” con la “razón de concentración” que se corresponde con la concentración deseada de la solución rica.


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*Otros factores relacionados con su logro corresponden a la modulación del apilamiento y tamaños de cada unidad, a la tasa de riego y a la altura de pilas, que se combinan de modo que permitan alcanzarla. *Las variaciones de las características del mineral son absorbidas mediante el manejo de la solución intermedia, cuya capacidad de bombeo debe ser holgada para adaptarse a los casos extremos de comportamiento de los minerales. •

Tasa de Consumo de Aire de la Lixiviación. Expresado como m3 N/h/TM, es un parámetro que sólo recientemente se comienza a considerar en los proyectos con el objeto de satisfacer los requerimientos de oxígeno de las reacciones de óxido-reducción en la lixiviación, incluidas las demandadas por las bacterias en las lixiviaciones de sulfuros *Los valores requeridos aún no están bien asentados, pero se usan en el orden de 0,02 m3 N/h/TM, agregados durante los esquemas de riego continuo. *Las pilas bajas (3,5 altura generado o menos) alparecen si solas, principalmente pormetros el levedevacío deteneroxigenarse el riego por y drenar las soluciones, en los sistemas de riego pulsantes. *Para las pilas más altas sí es incidente la inyección externa de aire. *Existen estudios que muestran que: . en general, son efectivas dosis menores a las usadas. . es más eficiente la inyección de aire durante las fases de reposo de los riegos pulsantes que durante los riegos, sean estos continuos o pulsantes. . probablemente el efecto se debe a que la acción del oxígeno no está limitada por su baja solubilidad en las soluciones.


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6.

REQUERIMIENTOS DE UNA LIXIVIACION IDEAL.

Una observación de lixiviación los resultados requerimientos de una ideal:de la lixiviación de varios, permite proponer los * Debe maximizar las recuperaciones metalúrgicas y minimizar los consumos de ácido, de agua y de energía. * La solución rica generada debe cumplir con las condiciones de concentración de cobre y ácido, que le impone la planta SX para mantenerse en su eficiencia máxima. * Debe generar una solución rica limpia, sin sólidos suspendidos, coloides, fierro, cloro, manganeso y sulfatos totales, para minimizar peligros de borras y traspasos de acuosos al electrolito que causen descartes y consumos de agua tratada, de aditivos y de energía en calentamiento. * Debe anular los efectos de eventuales reductores y arcillas intercambiadoras iónicas en el mineral. * El curado -si se usa- debe adoptar dosis calculadas de modo que sean compatibles: . una máxima ganancia de cinética, . un mínimo potenciamiento del consumo de ácido y de la contribución de su exceso a la solución rica y . una nula o mínima incorporación de impurezas solubles a las soluciones ricas. * Debe evitar la formación de capas freáticas e inundaciones localizadas, que se traducen en canalizaciones y deslizamientos o derrumbes del apilamiento. * Debe permitir idealmente, el tratamiento conjunto de minerales de diversa mineralogía, incluidas especies de óxidos y de sulfuros. * Debe permitir administrar el comportamiento del fierro de modo que: . Se mantengan en solución los contenidos necesarios para el comportamiento adecuado de las bacterias en la lixiviación de sulfuros. . Se mantengan en solución las cantidades y proporciones "férrico-ferroso" para producir las interacciones deseadas, en cuanto a: la regeneración creación de condiciones oxidantes y a la co-precipitación de impurezas.de ácido, a la * Debe evitar la formación de precipitados férricos coloidales que fomenten canalización de soluciones, y cuando ellos se formen, debe permitir el estruje del agua desde esas precipitaciones. En la figura se muestra una configuración de instalaciones de lixiviación capaz de lograr el cumplimiento de las características señaladas.


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Mineral

Acido

Descarte

Agua

Curado

Ref. a S.Rica

S.Int. a S.Rica

S.Int. a S. Int.

S. Rica

Ref. a S.Int.

Agua a S. Int.

S. Interm. Planta SX

Refino

CONFIGURACION DE UN SISTEMA DE LIXIVIACION BALANCEADO

7.

PARAMETROS Y CRITERIOS DE DISEÑO DE PLANTAS SX.

En la parte de los cálculos de confección del Balance de Masas pertinentes a las plantas SX, nuevamente es conveniente considerar los factores relativos a la concepción de las instalaciones de planta –por ejemplo, configuraciones alternativas de las etapas de SX, existencia de etapa de lavado de orgánico, rutas de los descartes de electrolito hasta integrarse al refino, implementación completaentre del los “área de estanques” y otros- ypara garantizar desde el principio la compatibilidad requerimientos de procesos las configuraciones alternativas de plantas que los satisfacen. Un aspecto relevante a considerar se refiere al grado de flexibilidad de las instalaciones, dado que las condiciones operacionales variarán durante el tiempo –incluso las plantas que se ampliarán deben prever anticipadamente las condiciones para hacerlo- y las plantas


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deben contar con la posibilidad de adaptarse a los cambios, con mínimos deterioros de los índices de eficiencia establecidos por el Propietario. En forma previa a los cálculos oficiales, se recomienda efectuar tanteos con las diversas configuraciones alternativas hasta descubrir la más adecuada al caso particular. Posteriormente y una vez una los configuración, sugiere efectuar sucesivas iteraciones de cálculos para adoptada ajustar todos parámetros ysecondiciones de operación en forma simultánea y adecuadamente conciliada. Un listado típico de los criterios y parámetros que se usan en los cálculos de diseños de las áreas SX y sus fuentes de origen se encuentra en la página siguiente.


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PARAMETROS DE EXTRACCION POR SOLVENTES. ANTECEDENTES DE EXTRACCION POR SOLVENTES Capacidad de Transferencia del Reactivo. Eficiencia de Extracción Asum ida e n SX. Relación O/A Externa en Extracción. Continuidad en E-1, en L-1 en R-2 en CR-1. Razón O/A (Operacional) en E-1, en L-1, en R-2 (y en CR-1).

Valor objetivo, asociado a condiciones de operación. Valor objetivo (respec to Cu total a extracción), as ociado a condic iones de operación. Condición resultante de la configuración. Condición convencionalmente acuosa, para evitar arrastres de orgánico. En el orden de 1/1,1 para generar condición anterior.

Continuidad en E-2 y en R-1. Razón O/A (Operacional) en E-2 en R-1. Recirculaciones Instaladas de Fa ses en etapas.

Condición orgánica paraanterior. evitar arrastres de acuoso. En el ordenconvencionalmente de 1,1/1 para generar condición Definición de l propietario, según opciones de operación.

ARRASTRES DE FASES, SEPARACIONES Y EVAPORACIONES Orgánico en Acuoso (diseño; acuoso o orgánico continuo). Retención de Arrastres de Orgánico en Equipos Posteriores. Evaporación de Solvente en Mezcladores. Evaporación de Solvente en Decantadores y Estanque de Orgánico.

Valor objetivo, asociado a condiciones de operación. Valor objetivo, asociado a condiciones de operación. Valor medido, generalmente en el orden de 0,3 l/día/m2 Valor medido, generalmente en el orden de 0,3 l/día/m2

ELECTROLITOS Y CONDICIONES DE LA ELECTRO OBTENCIÓN Conc. Mínima, Acido en Electrolito Rico. Conc. Máxima Adoptada, Cobre en Electrolito Avance a EW. Con centración de Co bre, Electrolito Circulante. Concentración de Cobre, Electrolito Gastado EW a R-1. Días de Depósito: Láminas. Láminas/Cátodo Inicial.

Definición del propietario, para completar Re-extracción. Definición del propietario, para evitar cristalización. Definición del prop ietario, según escenario de co ncen tracio nes elegido. Definición del propietario, según escenario de concentraciones elegido. En caso de usarlas; normalmente es un día. Habitualmente 7 láminas generan 6 cátodos iniciales.

Rechazo de Láminas. Densidad de Corriente Nominal y Máxima. Caudal Es pecífico de Electrolito e n Celdas. Días de Depósito: Cátodos Comerciales. Area del Cátodo (por cara). Eficiencia de Corriente Estimada. Cátodos por Celda. Relación entre Evaporación y Pérdida Electroquímica de Agua. Consumo de Guar. Cobalto en Electrolito. Calor Específico del Electrolito. Calentam iento Prome dio de Electrolitos.

Valor objetivo en el orden del 5%, asociado a condiciones de operación. Definición de l propietario, según escena rio de condiciones establec idas Definición de l propietario, según escena rio de condiciones establec idas. Definición del propietario, según escenario de condiciones establecidas. Habitualmente en el orden de 1,0 m2/cara, para cátodos permanentes estándar. Valor objetivo, asociado a condiciones de operación, generalmente en orden del 90%. Definición del propietario, según escenario de condiciones establecidas. En celdas EW; la condición resulta de la configuración; usualmente en orden de 1. Valor objetivo, asociado a condiciones de operación, usualmente en orden de 250 g/tCu Definición del propietario, según escenario de condiciones establecidas. Valor convencional, en el orden de 0,85 (Kcal/l). En intercambiadores; Define propietario, según escenario de condiciones establecidas



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Workshop Hidro-Electrometalurgia; Nov. 2001 - Viña del Mar - CHILE

8.

CONSIDERACIONES PARA ESTABLECER PARAMETROS Y CRITERIOS DE PLANTAS SX.

En muchos proyectos la filosofía inherente al diseño de la planta SX ha sido concebirla fatalistamente como un elemento instrumental al tratamiento de las soluciones ricas de lixiviación se espera obtener, que como instrumental para obtenerque la producción, lo quemientras implicaba quelalaplanta plantaEW SXseseconcibe constituía en una interfase entre ambas. La experiencia muestra que es más razonable relacionar todo el proyecto con el objetivo de producción a bajo costo, con las diversas etapas cumpliendo misiones concretas:

* La lixiviación:

Recupera y logra soluciones ricas de características pre-establecidas.

* La planta SX:

Prepara los electrolitos más adecuados para la depositación.

* La planta EW:

Produce eficientemente cátodos de alta calidad.

Esta forma de interacción lleva al Propietario a asumir varias definiciones previas respecto de las estrategias de configuración del proyecto antes de decidir sobre los parámetros propiamente tales. Las principales decisiones de este tipo son:

8.1 Configuraciones Generales de Plantas SX: La más importante de las decisiones relativas a las estrategias que adopta el propietario llega decidida hasta esta fase desde la fase de lixiviación. Ella se refiere a la concentración de cobre, ácido que e impurezas características de la solución rica, que en general es definida por los criterios se indican:

* Cobre:

La mayor concentración obtenible con seguridad y consistencia en la lixiviación, pero limitada por la mayor concentración de reactivo en el orgánico capaz de extraer su cobre sin exponerse a aumentos de viscosidad que fomenten sus pérdidas por arrastres en acuosos. Se acepta en principio que esta última condición limita al 25 % (en volumen) las concentraciones de reactivo, lo que se asocia con extracciones del orden del 92 % a soluciones ricas con el orden de 8,2 grCu/l, provisto que ellas posean baja acidez.

* Acido:

La menor concentración (o más alto pH) posible, para desplazar los equilibrios hacia la extracción de cobre y fomentar la mejor performance del reactivo extractante. Valores de pH de 2,0 o superiores son ideales para este efecto.


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Nota: Se reconoce que un pH superior a 2,0 invita a la captura de fierro por el extractante en la etapa E-1. A pesar de la alta selectividad de los reactivos, ésta condición es real pero, en la práctica, se corrige fácilmente por la disposición de la entrada de la recirculación de acuoso a esta etapa, cuya acidez baja de 2, el pH de la alimentación de solución a la etapa.

* Impurezas: Debe procurarse la menor concentración posible de obtener en la lixiviación, pero debe disponerse de medios para controlar sus efectos si aún puntualmente sobrepasan las expectativas. Justamente, una buena forma de cumplir el requisito es un alto pH en las soluciones ricas. Otras decisiones previas del Propietario generalmente se refieren a los temas siguientes :

La configuración de la Planta SX.

•

La configuración básica utiliza 3 etapas de “mezcladores-decantadores” en una configuración 2E + 1R, lo que tiene las ventajas de economía de inversiones, pero que presenta una reducida capacidad de adaptación a las condiciones de operación y queda expuesta a menores disponibilidades de planta. Resulta más adecuada una configuración de 4 etapas, con conexiones hidráulicas para adoptar varias configuraciones alternativas:

S. Rica

El. Desc.

E-1

E-2

S. Lavado

R-2 O R-1 o E-1P

Refino

R-1 O (L-1)

El. Rico

TK Orgánico

MODELO DE CONFIGURACIONES DE PLANTA SX


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•

. 2E + 2R:

Como configuración normal de operación; permite lograr mejores índices de transferencia con orgánicos más diluidos en reactivo. También permite usar electrolitos de menor acidez para descargar el orgánico, lo que prolonga su propia vida útil y la de los ánodos.

. 2E + 1L + 1R:

Para resolver la presencia de impurezas en el electrolito por arrastres de acuoso en el orgánico cargado, evitando descartes elevados y los costos asociados.

. 2E + E1P + 1R:

Para resolver el tratamiento de soluciones ricas de baja concentración.

. Sin 1 Etapa:

De extracción o de Re-extracción, para resolver mantenimiento o fallas de equipos sin pérdida de disponibilidad operacional de planta.

La cantidad de trenes de la planta SX. Sin importar el tipo de mezcladores-decantadores adoptados, hay factores que limitan el caudal posible de procesar, que van desde el tamaño de los ductos hasta la confiabilidad práctica de las fórmulas de diseño de los mismos. Los mayores equipos mezcladores-decantadores construidos oscilan en el orden de 2.000 m3/h y si hay caudales mayores de solución rica resulta aconsejable distribuirlo en trenes paralelos, más bien que intentar la construcción de equipos más grandes. La conveniencia de trenes paralelos parece aconsejable también para el diseño de tamaño, plantas pero pequeñas y reubicables, configurados sobre la base de equipos de menor desarmables para su transporte.

•

El tipo de equipos a adoptar. Existen diversas tecnologías asociadas a los mezcladores-decantadores, siendo las principales: *el extensamente usado tipo convencional de perfil bajo (con más o menos modificaciones para optimizarlos), *el novedoso VSF (de Outokumpu), *el menos conocido tipo Kreb y *los recientes “reverse flow”, reconociendo que existen numerosas propuestas de equipos que no han alcanzado usos más allá de los experimentales.


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En todo caso, la mayoría de los comentarios de este documento son relativos al tipo convencional. •

Las defensas a los arrastres. Tanto los arrastres de orgánico en acuoso (que se traducen en pérdidas de reactivo y en daño a cátodos), como los de acuoso en orgánico (que provocan contaminaciones, principalmente del electrolito) debieran ser resueltos. En consecuencia, se debe decidir si se adoptará alguna medida y, en caso afirmativo, cual será la forma de hacerlo. Los medios usuales para detener los arrastres son:

*De orgánico en refino: Su recuperación es de interés económico y usualmente sólo se considera el uso de medios de recolección en el pozo de refino para recuperar la fracción ahí decantada. Desde hace un tiempo, algunas plantas adoptan el uso de equipos con medios de coalescencia o de post-decantadores que actúan por varios mecanismos (flotación, coalescencia y decantación); la tendencia lleva a aumentar su usoorganismos para lixiviaciones bacterianas, a causa del efecto de los arrastres sobre los micro y la pila.

*De orgánico en electrolito: La recuperación de la baja pérdida de orgánico asociada no necesariamente reviste un interés económico directo, sino que más bien se justifica desde el punto de vista de la calidad física de los cátodos, que resulta usualmente afectada por la adherencia a su superficie. El enfoque tradicional de depender sólo de “filtros de orgánico” y de un grupo de celdas de limpieza, cambia a complementarlos –y hasta reemplazarlos- por celdas de flotación, medios de coalescencia y post-decantadores. estalixiviación, es la principal forma traspaso *Defísico acuoso cargado: de en lasorgánico impurezas de las Largamente soluciones de desde lasdeetapas de extracción al electrolito y que ha motivado la modificación de los enfoques de los estanques de orgánico y a su complementación por el uso de equipos con medios de coalescencia y hasta por el uso de etapas de lavado de orgánico para diluirlas.

*De acuoso en orgánico descargado: Dado que esta corriente es moderada y que causa el paso de electrolito puro a las etapas de extracción, solo representa una forma de descarte de electrolito y se le presta atención en casos muy especiales. •

El Uso de Etapa de Lavado de Orgánico. La un mezclador-decantador para diluir loslaarrastres de las impurezas las adopción etapas de de extracción hasta el electrolito representa última de barrerasdesde para minimizar la incorporación de elementos por este mecanismo físico, pero su efecto es nulo respecto de los traspasos de tipo químico, debidos a la selectividad característica de los extractantes. La incorporación de esta etapa minimiza los descartes de electrolito necesarios para equilibrar las impurezas en el electrolito y de esta forma evita sobredimensionar la


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planta SX, permite lograr economías de agua tratada (cuando ésta es escasa) y principalmente de cobalto asociadas a los descartes; ocasionalmente, también permite resolver problemas de presencia de borras, que pueden ser expresamente formadas en esta etapa para purgarlas desde ella. *El buena lavado de orgánico se efectúa al orgánico previamente ha decantado parte de sus arrastres de acuoso en sucargado, estanqueque de circulación. *Se realiza con una mezcla de agua tratada y ácido, para ionizarla con el fin de mejorar sus propiedades de separación de fases. *El ácido necesario puede provenir de parte del descarte del propio electrolito, que resulta ser adecuadamente limpio para los efectos del lavado. * La concentración mínima de ácido es del orden de 2 grAc/l y la máxima posible de usar es del orden de los 90 grAc/l, para evitar la descarga parcial del orgánico. *El destino directo usual del agua de lavado usada –y también del descarte de electrolito- es el refino. *Sin embargo conviene más traspasarla a la alimentación de la etapa E-2 para enfrentar al orgánico descargado, cuya avidez por iones recupera de inmediato el cobre contenido en la solución -si es que fue preparada con descarte- no obstante su acidez que se diluye en el mayor caudal de la corriente principal de los acuosos de extracción. *Si no se dispone de otro uso para el sobrante de descarte no usado en la ionización del o si el lavado no existe, también conviene destinarlo a la misma etapa E-2 lavado y por las mismas razones indicadas. *El reuso del ácido del descarte con este fin evita la incorporación externa, que puede contribuir a desbalancear el sistema de lixiviación. *El enfoque indicado permite además recircular internamente todo el cobre de los descartes de electrolito en la planta SX y evita la necesidad de sobredimensionarla, requerida por los casos extremos de ataque de impurezas. *El enfoque también hace necesario reajustar las recirculaciones de orgánico en la etapa E-2, para lograr la continuidad orgánica frente a un caudal de acuoso que resulta incrementado por este caudal lateral de acuoso. Para definir la necesidad real de incorporar una etapa de lavado, conviene modelar matemáticamente el comportamiento de la planta proyectada en diversos escenarios probables de contenidos de impurezas y configuraciones de equipos, cuyos datos de performance pueden provenir de sus proveedores, de fuentes confiables que los hayan usado, o de ensayos en planta piloto.


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En todo caso, si los factores económicos del proyecto no se ven afectados, se recomienda la configuración general 2E + 2R para la planta SX, que permite convertir ocasionalmente la etapa R-1 en L-1, mientras la R-2 se constituye en la R-1, para resolver cualquier ataque imprevisto de impurezas causado por factores externos fuera de control. •

El tratamiento de las borras. Las borras, consistentes en emulsiones estables de acuoso, orgánico, sólidos y aire (ocasionalmente) son de una ocurrencia muy difícil de evitar en una planta de SX debido a las múltiples causas de su formación, normalmente asociadas a la aparición de superficies con carga eléctrica en las soluciones. Ellas favorecen los arrastres de una fase en otra y aumentan así las contaminaciones entrecruzadas y desestabilizan las continuidades de fase de los equipos con otros efectos secundarios y deben ser removidas. La remoción en sí no es fácil y depende de dispositivos más o menos exitosos instalados losrecolectados decantadorescomo conectados a la succión bombas de acompañada diafragma y difícilmenteenson una emulsión aislada,desin más bien por las fases separadas, por lo que se les recolecta en tanques de decantación de los excesos para separarlos y retornarlos a la planta. Los medios existentes para desestabilizar las borras corresponden a la agitación mecánica en continuidad orgánica –método desarrollado por Chuquicamata- y al uso de centrífugas que separan las fases sólida, acuosa y orgánica. Sólo muy recientemente se inician estudios destinados a prevenirlas. La definición del Propietario respecto de este tema en realidad sólo se refiere al tipo de solución a adoptar, ya que resultaría muy inadecuado no adoptar ninguna.

8.2 Los Parámetros de Extracción por Solventes Propiamente Tales: Al igual que en la lixiviación, los parámetros reseñan algunos valores que son datos simplemente medidos o observados. Otros son calculados directamente a partir de los datos, por ejemplo: el caudal de solución rica depende de la producción deseada y de la recirculación de cobre por descarte de electrolito, y se establece a partir de la concentración de la solución rica y de la eficiencia de extracción, mientras el caudal de orgánico depende del factor anterior y de la decisión de la relación O/A externa. Ninguno de estos tipos de parámetros se explican a continuación Los parámetros más complejos se establecen luego de definir los mencionados aspectos previos, que aportan las configuraciones de planta que conectan los diversos caudales en el diagrama de flujos. El análisis a continuación para establecer cada uno de los parámetros y criterios procede, en general, según las consideraciones siguientes:


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Capacidad de Transferencia del Reactivo. O simplemente el “Indice de Transferencia”, se expresa como los gramos de cobre intercambiados por un litro de orgánico de 1% de concentración de reactivo, en las condiciones reales de operación de cada planta. El concepto se relaciona con el grado de eficiencia con el que los operadores usan el orgánico mediante los ajustes de planta que establecen y también con la transferencia neta del reactivo específico usado, que en general es inherentemente alto y que conduce a “índices de transferencias” en el orden de 0,36 grCu/l/1%(v/v), y aún superiores en condiciones reales ideales. El valor del “índice” se calcula a partir de los caudales de acuoso alimentados y sus concentraciones de cobre al ingreso y salida, divididos por el caudal de orgánico y su concentración de reactivo (obtenida por medición de la carga máxima). La estadística de plantas muestra “Indices” en el orden de sólo 0,30 grCu/l/1%(v/v) y aún menores, lo que refleja la existencia de algún tipo de desajuste operacional cuyas causas más frecuentes son: *La combinación de caudal y concentración de reactivo en el orgánico es exagerada para transferir el cobre alimentado y existe un exceso real de reactivo ocioso. *El reactivo no se está descargando adecuadamente y se falsea la determinación del “índice”. * El reactivo no se está cargando adecuadamente y se afecta el “índice” medido. La causa real puede ser establecida por medio de pruebas de “eficiencia de mezclado” de los equipos, comparan los estados de equilibrio cada mezclador en las condiciones de que operación planta, con el respectivo de de equilibrio termodinámico determinado en simples pruebas de agitación prolongada: *Si las “eficiencias de mezclado” son bajas y los “índices de transferencia” también son bajos, el problema es inherente al diseño de los mezcladores que no permiten explotar adecuadamente las capacidades del orgánico. *Si las “eficiencias de mezclado” son altas y los “índices de transferencia” son bajos, se verifica el exceso de reactivo. *Simezclado”la falta deesacidez libre en elpobre electrolito -además de una “eficiencia de la causa de una descarga del orgánico quebaja afecta el “índice”, nuevas pruebas de “eficiencia”, pero con electrolitos de acidez aumentada, detectarán esa causa. *Si la causa de un “índice” bajo es una alta acidez de la solución rica, que impide que el equilibrio de extracción se desplace hacia la carga del orgánico, otras pruebas de “eficiencia de mezclado”, pero con soluciones ricas de menor acidez, detectarán esta última causa.


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La incidencia económica del “índice de transferencia” es evidente, dado que se asocia con la concentración del reactivo necesaria para transferir el cobre, de modo que una mala eficiencia se asocia a un orgánico con una innecesariamente alta y costosa concentración de reactivo, que además aumenta el costo de sus pérdidas por arrastres. Finalmente, la establece presenciala posibilidad de reactivoque ocioso -asociada a un que bajopermanezcan ”índice de transferencia”sus espacios de captura libres de cobre sean usados por otros iones (presumiblemente en el orden Fe +3, Mn+2 y otros) que se transfieren químicamente al electrolito como impurezas al margen de toda consideración sobre sus propiedades de selectividad. En conclusión, debiera apuntarse a establecer un alto “índice de transferencia”, pero inevitablemente la medida debe ir acompañada por el establecimiento de los otros parámetros que la hagan posible. •

Eficiencia de Extracción en SX. El concepto la relación entre las concentraciones de cobre entre el ingreso de solución ricaexpresa y su entrega como refino. Aunque es muy habitual incluir un valor entre los parámetros (usualmente en el orden del 90% o superior), en rigor el concepto es una consecuencia de las condiciones de operación, más bien que un parámetro propiamente tal. *En realidad, parte del concepto cambia si ingresan lateralmente otros flujos de acuoso a las etapas de extracción, como se sugiere hacerlo con los descartes de electrolito y con el agua de lavado de orgánico usada, más aún si sólo ingresan a la etapa E-2 y no a las dos instaladas. *Si se expresa como parámetro, lleva a la obligación de cumplirlo; dado que la forma más fácil de lograrlo es mediante un aumento de la concentración de reactivo en el orgánico, ello motiva una disminución del “índice de transferencia”, con las mencionadas consecuencias económicas y de traspaso químico de impurezas, que a través de los descartes de electrolito que causan, suman luego otras consecuencias a la economía del proyecto. *Puesto en la alternativa de cumplirlo como parámetro, es más adecuado usar una razón O/A externa mayor que uno, para que sea el exceso de caudal de orgánico –y no la concentración de reactivo- el método de lograr la “eficiencia de extracción” ordenada. *La principal razón para indicar esta “eficiencia” como parámetro es motivar la obtención de un refino de la menor concentración de cobre posible, que minimice sus pérdidas por impregnación del ripio, dado que en la práctica éste es la última solución que moja al mineral al término de su ciclo de lixiviación y puede motivar pérdidas incidentes de recuperación, de hasta el 2 % del cobre del mineral.


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*Sin embargo el enfoque anterior puede aún mejorarse por otro consistente en cambiar el punto de reposición de agua al refino, desde el pozo de refino hasta directamente hacia el mineral bajo la forma de un lavado final. De esta forma, el agua de reposición recupera parte de la impregnación de refino desde las pilas y minimiza el valor económico de la impregnación. *La estrategia de lavado indicada presenta como condición que la lixiviación haya sido efectuada de modo de incorporar un mínimo de impurezas a las soluciones, sea evitando su disolución desde el mineral o re-precipitándolas en él en forma estable, de forma que el lavado con agua no las reincorpore a las soluciones. En conclusión, es más importante económicamente establecer un alto “índice de transferencia” que una alta “eficiencia de extracción”, la que sin embargo puede también mejorarse simultáneamente, estableciendo las condiciones de proceso que la permitan sin aumentar la concentración de reactivo en el orgánico. Paralelamente, también pueden incorporarse medidas de lavado de pilas para lograr las bajas pérdidas poruna impregnación de ripios, que se esperan normalmente de los refinos logrados con buena “eficiencia de extracción”. •

Relación O/A Externa en Extracción. El concepto expresa la relación entre los caudales de orgánico y acuoso al sistema, independientemente de las recirculaciones en las etapas. Este factor sí tiene una connotación de parámetro real, ya que se constituye en la forma de lograr simultáneamente el “índice de transferencia” y la “eficiencia de extracción” al definir como consecuencia del ajuste la concentración de reactivo en el orgánico y que permite transferir el cobre a la re-extracción. En principio, conviene establecer una razón O/A en el orden de 1/1 para las etapas de extracción, debido a conceptos constructivos de los equipos mezcladores-decantadores y de sus recirculaciones internas de fases, más que por razones de procesos. Sin embargo la recomendación anterior puede alterarse, por ejemplo, en los periodos iniciales de plantas que están destinadas a ampliarse, para transferir las masas de cobre con mayores caudales de orgánico pero de menor concentración de reactivo, desde caudales menores de solución rica, pero más concentradas en cobre.

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Recirculaciones Instaladas de Fases en Etapas de SX. Es un parámetro práctico que resuelve con amplitud las necesidades demandadas por las continuidades de fases de las etapas, aseguradas de porrecirculación las razones O/A operacionales establecidas en parámetros para permitir sus ajustes rápidos. En general es suficiente instalar recirculaciones suficientes para ajustar las razones “fase continua”/”fase dispersa” hasta del orden de 1,25/1 -superiores a las nominales de 1,1/1- cuidando de considerar todos los caudales a cada etapa, que pueden verse


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distorsionados por la razones O/A externas diferentes de 1/1 (por ejemplo las de acuoso en la etapa L-1) y por la entrada de caudales laterales a la etapa E-2. •

Arrastres de Orgánico en Acuoso. El concepto de interés se refiere a las etapas de continuidad orgánica para reflejar las pérdidas de orgánico desde E-2 (en el refino) y desde R-1 (en electrolito rico) que luego deben detenerse en lo posible en otras instalaciones de la planta. Si bien se reseña un valor (o rango) en los parámetros, este sólo representa la expectativa del Propietario respecto del valor máximo ya que en realidad los arrastres son consecuencia de múltiples factores que aún no se comprenden en su totalidad.

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Retención de Arrastres de Orgánico en Equipos Posteriores. Nuevamente es más bien un valor objetivo esperado que un parámetro, en el caso de adoptar alguna estrategia y medio de retención para reducir el consumo de reactivo por tonelada de cobre depositado. Representa el valor asignado como meta al proveedor del equipo o al diseñador de la instalación o al valor aceptado por ellos, pero el % de retención depende de factores difícilmente controlables, a menos que previamente se hayan efectuado pruebas en equipos piloto y en las mismas condiciones de operación bien simuladas en pruebas. En todo caso, sí es aconsejable el uso de equipos para optimizar la retención de los arrastres de orgánico:

* En el refino:

Con el objeto de bajar costos de operación asociados a pérdidas evitables.

* En el electrolito:

Con el fin de optimizar la tarea de los filtros que lo retienen para evitar la contaminación de cátodos.

Respecto de la evaluación de las pérdidas del diluyente del orgánico, que se consume por evaporación además de por arrastres, conviene estimarlas a partir de cálculos preliminares de las superficies de evaporación de los equipos y de mediciones locales de las tasas de evaporación. •

Concentración Mínima de Acido en Electrolito Rico. Este parámetro es de la mayor importancia y se asocia al “índice de transferencia”, dado que el valor adoptado debe ser adecuado para obtener un alto grado de descarga del cobre desde el orgánico para mejorar la transferencia. En principio, pareciera simple y adecuado aumentar la concentración de ácido libre en el electrolito rico, pero ello presenta al menos dos límites prácticos: *Por efecto del “ión común”, el ácido disminuye la concentración de saturación del cobre en el electrolito, lo que obliga a aumentar el caudal intercambiado con la


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nave electrolítica y eleva costos de bombeo y además potencia los arrastres de orgánico. .* Aumenta consecuentemente la acidez del electrolito descargado desde las celdas, con lo que aumenta la corrosión –y la vida- de los ánodos de plomo.

En la práctica: .

se procura la máxima concentración de cobre en el electrolito rico, pero cuidando de no exponerlo a la cristalización por sobresaturación en períodos de bajas temperaturas, lo cual resulta en concentraciones del orden de 48 a 52 grCu/l en el electrolito rico. . se procura concentraciones totales de ácido, tanto libre como asociado al cobre, en el orden de 220 grAc/l para configuraciones de dos etapas de re-extracción, y de hasta 235 grAc/l para configuraciones de una sola etapa. Lo queelresulta según caso. en concentraciones de ácido en el electrolito rico entre 145 y 161 grAc/l •

Concentración Máxima Adoptada de Cobre en Electrolito Rico a EW. En el punto anterior ya se ha definido la base de esta determinación, para justificar valores usualmente entre 48 y 52 grCu/l. Sólo cabe reforzar el concepto que la mayor concentración de cobre colabora a disminuir el caudal de electrolito intercambiado entre las plantas SX y la nave electrolítica y además facilita el establecimiento de un escenario elevado de concentraciones en el electrolito circulante de esa instalación.

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Concentración de Cobre en Electrolito Gastado a Re-extracción. Aunque este es un parámetro más bien asociado a las condiciones de operación de la depositación electrolítica por sus implicancias en la calidad de los cátodos (que se verán más adelante), tiene también importancia sobre el caudal de electrolito intercambiado entre las plantas SX y la nave electrolítica.

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Selectividad Química Cu/Fe. Aunque su valor se sitúa oficialmente en cifras muy superiores a 2.000/1 para los extractantes modernos respecto del ión férrico a los pH habituales de las soluciones ricas, cabe recordar que: *Está asociado a las abundancias relativas de ambos iones en un rango equivalente. *El valor es consecuentemente alterado si existe exceso de reactivo respecto del cobre, dado que los puntos de captura se llenan con mayor facilidad con Fe+3 ante la falta de cobre. El concepto es muy importante para definir las estrategias de purificación del electrolito, para cuyo diseño es esencial reconocer si el mecanismo de traspaso de impurezas está asociado sólo a arrastres –que se resuelven por decantación de acuoso


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en estanque de orgánico y por lavado de orgánico- o a factores de selectividad química, que sólo se resuelven por cambio en las característica de la solución rica a las etapas de extracción por la configuración de E-1y por descarte de electrolito. •

Arrastres de Acuoso en Orgánico. En forma análoga a los arrastres de orgánico en acuoso, el concepto de interés se refiere a las etapas de continuidad acuosa para reflejar los arrastres de acuoso desde E1 en el orgánico cargado y cuyo ingreso al electrolito debe evitarse. Si bien se reseña un valor (o rango) en los parámetros, este sólo representa la expectativa del Propietario respecto del valor máximo ya que los arrastres son consecuencia de múltiples factores que aún no se comprenden en su totalidad.

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Eficiencia de Separación de Arrastres en Estanque de Orgánico y Auxiliares. Por la misma analogía anterior, nuevamente es más bien un valor objetivo esperado que un parámetro, que sirve para acotar las medidas de solución de la estrategia de purificación del electrolito. Representa el valor asignado como meta al proveedor del equipo o al diseñador de la instalación o al valor aceptado por ellos, pero el % de retención depende de factores difícilmente controlables, a menos que previamente se hayan efectuado pruebas en equipos piloto y en las condiciones de operación bien simuladas en pruebas de operación. En todo caso el % de arrastres no retenido es el que realmente puede aportar impurezas al electrolito y, por lo tanto, es el que define las estrategias necesarias para solucionar sus efectos.

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Concentración Máxima Tolerable de Fierro en Electrolito. La importancia real de este parámetro radica en el deteriorante efecto del fierro sobre la eficiencia de corriente en la electro depositación, factor que usualmente limita su valor máximo al orden de los 2,5 grFe/l, considerados compatibles con eficiencias de corriente del orden del 90 %. En rigor, también debiera definirse un valor mínimo en el orden de 0,5 grFe/l, para controlar los efectos del manganeso –si está presente- y por sus propios y favorables efectos despolarizantes. Desde el punto de vista de los cálculos de la planta SX, el valor adoptado define la referencia a asumir por los sistemas de purificación, considerando los mecanismos de traspaso físicos y químicos independientemente.

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Concentración de Cloruros Tolerable en Electrolito. Parámetro establecido en función de los fuertes efectos corrosivos de su presencia, que en la práctica limitan su concentración en valores del orden de 40 ppm asociados al uso de cátodos iniciales y de 25 ppm asociados al uso de cátodos permanentes


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Al igual que en el caso del fierro, el valor adoptado define la referencia a asumir por los sistemas de purificación en los cálculos de la planta SX, pero considerando sólo los mecanismos de traspaso físicos. •

Eliminación Electroquímica de Cloro a Atmósfera en Celdas EW. En rigor este no es propiamente un parámetro, sino una consecuencia resultante de su liberación desde los ánodos de las celdas en base a que su sobretensión de polarización es menor que la del oxígeno, aunque su emisión queda controlada por la baja concentración tolerada en el electrolito. En la práctica, se han observado valores de eliminación del orden de 16 grCl por tonelada de depósito, asociadas a concentraciones de 30 ppm de cloruros en el elctrolito circulante. La razón de mencionar el factor de eliminación es simplemente para recordar esta forma de auto-limpieza al momento de diseñar las estrategias de purificación del electrolito.

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Concentración Máxima (Diseño) de Cloruros en Agua Tratada. Normalmente esta es una condición impuesta al proveedor de la planta de tratamiento del agua industrial para obtener el agua para usos en electro-obtención y que queda asociada a los contenidos característicos del agua industrial y a un factor de rechazo. Usualmente el valor se establece en el orden de los 5 ppm y se utiliza en los cálculos de los sistemas de purificación y en los equilibrios de impurezas en el electrolito y en el lavado de orgánico, cuando procede.

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Concentración de Acido, en Solución de Lavado de Orgánico. Ya se ha mencionado que su rango de valores va desde el orden de 2 grAc/l, para evitar emulsiones, hasta el orden de los 90 grAc/l, para evitar la descarga parcial del orgánico. También se mencionó la recomendación de formularla a partir del descarte de electrolito, de modo que sólo falta señalar que justamente la disponibilidad de descarte es una razonable forma de establecer este parámetro de acidez en un valor que permita el máximo de su reutilización con este fin.

9.

PARAMETROS Y CRITERIOS DE DISEÑO DE PLANTAS EW.

Al igual que para las áreas de lixiviación y SX, en los cálculos del Balance de Masas del área EW también es conveniente considerar los factores relativos a la concepción de las instalaciones de la nave –por ejemplo, configuración de la nave, instalación de celdas de limpieza, forma de cosecha de cátodos y otros- para compatibilizar los requerimientos de procesos y las configuraciones alternativas de las áreas de plantas.


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Nuevamente es relevante considerar el grado de flexibilidad de las instalaciones, dado que las condiciones operacionales variarán durante el tiempo y hasta pueden ampliarse, por lo que deben prever las condiciones para hacerlo, evitando dañar los índices de eficiencia indicadas por el Propietario. Nuevamente se recomienda efectuar tanteos con las diversas configuraciones de planta propuestas, a los cálculos oficiales una de balance, para establecer más adecuada al previamente caso concreto. Luego de adoptada configuración, se reiteralalaopción sugerencia de efectuar iteraciones para ajustar todos los parámetros y condiciones de operación en forma conciliada. Un listado típico de los criterios y parámetros que se usan en los cálculos de diseños de las áreas EW y sus fuentes de origen se encuentra en la página siguiente.


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PARAMETROS DE ELECTRO – OBTENCIÓN. CONDICIONES DE LA ELECTRO OBTENCIÓN Con centración d e Cob re, Electro lito Circulante. Días de Depósito: Láminas. Láminas/Cátodo Inicial. Rechazo de Láminas. Densidad de Corriente Nominal y Máxima.

Definición del prop ietario, según escenario de co ncen tracio nes elegido. En caso de usarlas; normalmente es un día. Habitualmente 7 láminas generan 6 cátodos iniciales. Valor objetivo en el orden del 5%, asociado a condiciones de operación. Definición de l propietario, según escena rio de condiciones establec idas

Caudal Es pecífico de Electrolito e n Celdas. Días de Depósito: Cátodos Comerciales. Area del Cátodo (por cara). Eficiencia de Corriente Estimada. Cátodos por Celda. Relación entre Evaporación y Pérdida Electroquímica de Agua. Consumo de Guar. Cobalto en Electrolito. Calor Específico del Electrolito. Calentam iento Prome dio de Electrolitos.

Definición de l propietario, según escena rio de condiciones establec idas. Definición del propietario, según escenario de condiciones establecidas. Habitualmente en el orden de 1,0 m2/cara, para cátodos permanentes estándar. Valor objetivo, asociado a condiciones de operación, generalmente en orden del 90%. Definición del propietario, según escenario de condiciones establecidas. En celdas EW; la condición resulta de la configuración; usualmente en orden de 1. Valor objetivo, asociado a condiciones de operación, usualmente en orden de 250 g/tCu Definición del propietario, según escenario de condiciones establecidas. Valor convencional, en el orden de 0,85 (Kcal/l). En intercambiadores; Define propietario, según escenario de condiciones establecidas .

CONSUMOS VARIOS Consumo de Agua por Pláca Lavada. Calentamiento Promedio de Agua de Lavado de Cátodos. Agua Industrial Usos Varios. Pérdida de Agua Caliente Circulante. Pureza del Acido Comercial.

Valor objetivo, resulta del equipo (o sistema usado) y de las condiciones de operación. Valor objetivo en intercambiador, resulta de las condiciones de operación. Valor objetivo, para potabilización lavar pisos y camione, mojar caminos, jardines, etc. Valor objetivo, asociado a condiciones de operación, usualmente en orden de 0,5 %. Valor convencional, en el orden de 97%

Peso Específico Acido Sulfúrico. Contenido de Cloruros Del Acido Sulfúrico. Tasa de Consumo de Aire de la Lixiviación. Rechaz o de Agua del Planta de Tratamiento. Temperatu ra de Ag ua Caliente en S alida Calentado r. Temperatura de Salida de Agua Tibia de Intercambiadores. Temperatura del Agua Tratada en Estanque Almacenamiento. Eficiencia Térmica del Calentador. Poder Calorífico del Combustible.

Valor convencional, en el orden de 1,84 gr/cc Valor convencional, en el orden inferior a 20 ppm. Valor objetivo, asociado a condiciones de operación Valor convencional, en el orden del 25 % para plantas de Osm osis Reversa. Valor conv encio nal, en el orden de 95 °C Valor objetivo, resulta de las condiciones de operación, usualmente en orden de 70 °C. Normalmente temperatura ambiente. Valor convencional, en el orden del 75 %. Valor convencional, en el orden de 9.500 (Kcal/Kg)



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10. CONSIDERACIONES PARA ESTABLECER PARAMETROS Y CRITERIOS DE PLANTAS DE ELECTRO - OBTENCION. Esta es el área más estandarizada de una planta hidrometalúrgica. Dada la alta incidencia de las inversiones requeridas por ella en el proyecto, la mayoría de las decisiones se concentran en sobre los aspectos al equipamiento y en los aspectos relativos a la tomado calidad del producto, todo sirelativos en las precedentes áreas de lixiviación y SX ya se han todas las providencias para facilitar su desempeño, para alimentarla con electrolitos ricos de buena calidad. En este contexto, las definiciones previas del Propietario respecto de las estrategias de configuración del proyecto conduce a las decisiones principales que se indican a continuación:

10.1 Configuraciones Generales de Naves de EW: Las más importante decisiones relativas a las estrategias de configuración que adopta el Propietario se refieren a: •

Tipo de cátodos a usar. Las opciones existentes permiten el uso de:

*Cátodos iniciales: preparados a partir de láminas, cuyo uso decae rápidamente por factores asociados a inversiones, costos de operación y de calidad del producto, no obstante el ahorro de inversión en los más costosos cátodos permanentes. en placas de acero de superficie *Cátodos permanentes: estandarizada y soldadas consistentes a barra colgadora de cobre parainoxidable contactos eléctricos. El cobre se deposita sobre las caras de la placa para despegarse en la cosecha y reutilizar las placas. Prácticamente, la única razón que justifica a los cátodos iniciales es la baja inversión inicial, pero aún así es recomendable diseñar las instalaciones para cambiarlos apenas sea posible. Las ventajas de los cátodos permanentes se refieren a su estabilidad, que permite el uso de mayores densidades de corriente, a economías de mano de obra en su control y cosecha y a la mejor calidad de depósito obtenible con ellos. Su uso exige atención sobre los factores que dañan su superficie, tanto por corrosión electro-química, principalmente causada por la presencia de cloruros y cloro elemental en las celdas, como por maltrato mecánico en la cosecha de las placas.


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Tamaño y tipo de celdas a usar. En principio, este es un tema de naturaleza económica. Celdas para muchos cátodos, representan una menor cantidad de ellas y proporcionalmente más baratas, pero exigen más costosos rectificadores de mayor corriente y más costosas naves y grúas de mayor luz, que redundan en naves más difíciles de ventilar. Celdas más pequeñas resuelven los problemas de las anteriores, pero requieren una mayor cantidad de unidades proporcionalmente más caras y desperdician ánodos. En estricto rigor, debiera efectuarse un estudio económico principalmente de las inversiones asociadas a los distintos tamaños para elegir el tamaño y la configuración óptima. Sin embargo habitualmente la curva de inversiones acumuladas presenta un amplio rango para el valor mínimo, lo que deja espacio para una selección personal, que puede ser influenciada por la existencia de moldes para tamaños convencionales de celdas que resultan en precios más ventajosos. Respecto delinstalaciones material de fabricación, aunque se pueden generaliza el uso otros de celdas polimérico, de pequeña capacidad justificar tiposde deconcreto celdas.

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Adopción de celdas de limpieza. La celdas de limpieza representan la última barrera a los arrastres de orgánico en el electrolito. En realidad representan una suerte de celdas de sacrificio, ya que retienen los últimos restos de orgánico e impiden su paso al electrolito circulante y al resto de las celdas comerciales. Sí se recomienda adoptarlas, dado que la alternativa de no usarlas presenta la necesidad de instalar más costosos y muy confiables mecanismos de retención de arrastres.

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Escenario de densidad de corriente. La densidad de corriente es el principal factor determinante de la calidad física y química del depósito y en la productividad de las celdas, e incide en las inversiones a través del valor de los rectificadores necesarios para lograrla y la cantidad de celdas y electrodos. Consecuentemente la tendencia es a aumentarla hasta los máximos valores compatibles con una buena y consistente calidad del depósito, por ahora estimados en el orden de los 300 Amp/m2 de área de cátodos, pero reconociendo que existen plantas que operan exitosamente a densidades aún mayores (340 a 370 Amp/m 2)y que se hacen esfuerzos 2

por definir las formas de aumentarla a valores en el orden de los 500 a 600 Amp/m . Esta tendencia ha orientado los esfuerzos hacia mejorar los otros factores de la electroobtención que permiten usar altas densidades de corrientes y que se refieren tanto a los parámetros de operación –que se mencionarán más adelante en el documento- como a factores constructivos, que quedan fuera del alcance de éste, pero que en general se refieren a las formas de agitar el electrolito, a las características de electrodos y sus barras, configuraciones de celdas, sistemas de ventilación y otros.


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En conclusión, se recomienda densidades de corriente en el rango de los 270 a 300 Amp/m2, pero acompañadas de las demás medidas que permiten usarlas, e incluso, dejar providencias para aumentarla a futuro, cuando se consoliden los esfuerzos en curso sobre el tema. El valor elegido, debe además conciliar la producción, con la eficiencia de corriente, cantidad de celdas instaladas y cosecha de cátodos •

Escenario de concentraciones de cobre en electrolitos. La concentración de cobre del electrolito y la asociada caída de concentración en las celdas, son los dos factores -a continuación de la densidad de corriente- más incidentes en la calidad del depósito. Dado que ambos temas se relacionan con la concentración de iones en la superficie misma del cátodo, la situación se mejora por concentraciones elevadas y caídas de concentración moderadas, además de factores físicos como temperatura, viscosidad, uniformidad del electrolito y estado de agitación, presencia de tenso-activos y otros que inciden en la movilidad de los iones hacia la capa límite del depósito. Los factores terminan por relacionarse con la concentración de cobre del electrolito rico desde SX, con la concentración establecida para el electrolito circulante a celdas comerciales y con la mínima concentración de cobre indicada para el electrolito descargado generado en las celdas. En conclusión, se recomienda establecer:

*La concentración del electrolito rico: En el máximo valor que no exponga al electrolito a peligros de cristalización por sobre saturación a las temperaturas de operación de la planta SX.

*La concentración del electrolito gastado: En un valor mínimo de 36 grCu/l para operaciones a 300 Amp/m2, o la proporción que resulte para otras densidades, respecto de un mínimo absoluto de 30 grCu/l. * La caída de concentración en celdas: En valores inferiores a 2,5 grCu/l para las densidades de corriente mencionadas

*La concentración del electrolito circulante: En un valor mínimo de 38 grCu/l para operaciones a 300 Amp/m 2, o la proporción que resulte para otras densidades, respecto de un mínimo absoluto de 33 grCu/l. El conjunto de concentraciones adoptado termina por definir a su vez la proporción de celdas de limpieza y comerciales, todos los caudales de electrolito en el sistema EW y el caudal de electrolito gastado intercambiado con las etapas de re-extracción de la planta SX. Consecuentemente debe quedar asistido por la configuración del circuito hidráulico completo de las instalaciones y provisto con los grados de flexibilidad que establezcan los criterios de diseño.


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Método de cosechar cátodos. El enfoque de la cosecha de cátodos está asociada al tipo de cátodos usados y a la capacidad de la planta, por lo que las decisiones respecto de la implementación necesaria se efectúan en ese contexto: Debiera estar asociada a una capacidad pequeña; *La cosecha deserá cátodos iniciales: básicamente manual y como máximo dispondrá de un mecanismo de volteo para recoger y apilar mecánicamente los cátodos maduros y ya lavados desde la araña y recuperar las barras colgadoras para armar nuevos cátodos iniciales.

*La cosecha de cátodos permanentes en planta pequeñas: También es posible efectuarla en forma estrictamente manual una vez lavados los cátodos, pero con el apoyo de bastidores como dispositivos de soporte, para depositar las placas enzunchadas en pallets para su despacho. Una solución más elegante dentro de esta categoría de capacidad, consiste en adoptar pequeñas máquinas despegadoras simplificadas y de costo moderado, comercializadas por los mismos fabricantes de cátodos permanentes.

*La cosecha de cátodos permanentes en plantas grandes: El tema resulta más especializado y debiera recurrirse a la colaboración de los proveedores de las relativamente costosas máquinas despegadoras, que además normalmente integran otras funciones de pesaje, muestreo, rechazo, empaquetado, etc. •

Ventilación de la nave. Aunque el tema se refiere a los sistemas de implementación de equipos, más bien que a temas de procesos, forma parte de las decisiones de configuración importantes que es conveniente adoptar previamente. Los sistemas más en boga y aceptados, adoptan esquemas de flujo de aire cruzado por la nave al nivel de las celdas, mediante la extracción del aire viciado con ventiladores axiales que succionan aire fresco desde celosías en la pared opuesta. Dado que el sistema cumple con las normas a expensas de un alto costo y nivel de ruidos, existen desarrollos tendientes a ventilar sólo las celdas más bien que la nave, para intentar superar esos inconvenientes.

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Rectificadores de Corriente. El tema presenta la misma relación característica con las implementaciones que el anterior. En este caso, el factor de decisión se refiere a la forma de generar las corrientes continuas demandadas por la cantidad de cátodos por celda, operando a las densidades de corriente especificadas para el proyecto: *Considerando que su precio queda determinado principalmente por su entrega de corriente, vale la pena depender de equipos de corrientes moderadas.


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*Dado que existe un salto en el precio de los rectificadores en el orden de los 9.000 ampéres, causado por los sistemas de refrigeración forzada necesarios para las capacidades mayores, que reemplazan las simples refrigeraciones por aire de las capacidades menores, cabe considerar usar grupos de rectificadores de hasta ese nivel de suministro de corriente para completar el total demandado. *Ese enfoque tiene la ventaja adicional de multiplicar la cantidad de pulsos eléctricos de los equipos que suman la corriente total, con lo que disminuye la importancia e incidencia de las “frecuencias harmónicas” y las inversiones en los filtros que las controlan.

10.2 Los Parámetros de Electro - Obtención Propiamente Tales: Descartando el análisis de los parámetros que son datos medidos o calculados a partir de los datos y los ya mencionados en las consideraciones sobre las configuraciones, el análisis para establecer cada uno de los parámetros y criterios procede a continuación: •

Caudal Específico de Electrolito en Celdas. Parámetro que asocia la caída de concentración de cobre establecido para las celdas electrolíticas –ya mencionada en el orden de 2,5 grCu/l- con el caudal de alimentación de electrolito necesario para obtenerla. Usualmente el valor del parámetro se sitúa en el orden de 2 l/min/m2 de cátodo. Un importante efecto secundario de un elevado caudal específico –y baja caída de concentración- se manifiesta en el comportamiento del cloro elemental formado en los ánodos, el cual es removido rápidamente de la celda por el alto caudal, sin tiempo suficiente corroer en elementos en de sucirculación. interior, de forma que termina por ser expulsado apara la atmósfera el estanque

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Días de Depósito de Cátodos Comerciales. El parámetro convencional establece un período de crecimiento de 7 días, desde los tiempos en que las densidades de corriente normales eran del orden de los 230 ámp/m2. En la realidad el valor queda más bien asociado al peso del cátodo maduro –o de las placas de cátodos permanentes- que es también dependiente de la densidad de corriente adoptada. Dado que este parámetro ha aumentado, se inicia la tendencia a acortar proporcionalmente los períodos de crecimiento, para obtener una mayor cantidad de placas, más livianas delgadas que resultan más fáciles de despegar, lo que favorecepero la operación de las ymáquinas.

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Eficiencia de Corriente Estimada. El factor representa más bien un objetivo que un parámetro. Su valor se sitúa habitualmente entre el 90 y 95 % y refleja la eficiencia de uso de la corriente continua aplicada; depende inversamente de la pureza del electrolito (especialmente del contenido de fierro), directamente de la densidad de corriente y directamente del


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diseño y estado de aseo de las instalaciones, ya que una parte importante de la corriente se pierde por cortocircuitos y fugas a tierra ocasionados por el depósito de aerosol en las superficies y por corrientes fugitivas de circuitos hidráulicos deficientes. El factor tiene un grado de importancia económico por el sobre-dimensionamiento de las instalaciones que ocasiona. Sinmedido embargo este sentido,de espeso tantodeo depósito, más importante el índice de consumo de energía, en en KW-h/unidad que si refleja el efecto global del sistema sobre los costos. •

Relación entre Evaporación y Pérdida Electroquímica de Agua. Parámetro usado para cálculos de reposición de agua tratada al electrolito. Normalmente se sitúa en el orden de 1 Kg/Kg y se verifica por revisiones del balance de masas durante la operación.

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Consumo de Suavizantes de Depósito. El Parámetro define la dosis de productos para controlar el crecimiento de dendritas en el cátodo para mejorar su calidad física y obtener un depósito liso. Normalmente se usan proteínas de origen vegetal que se formulan concentradas como una solución madre que se agrega continuamente al electrolito dado que se destruyen continuamente por oxidación y por el calor en los intercambiadores, si el agua está exageradamente caliente. Esta dosis es uno de los factores incidentes en la calidad del cátodo; dado que el producto es barato y se agrega a voluntad, permite compensar el efecto de otras variables más costosas, por ejemplo: una mayor dosis permite compensar el efecto de una mayor temperatura del electrolito y evita el asociado y más costoso consumo de combustible en calentadores.

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Cobalto en Electrolito. Este costoso aditivo tiene efectos sobre el desempeño de los ánodos y disminuye la sobre-tensión del oxígeno, con lo que disminuye el voltaje de operación de la celda y se economiza energía y aumenta la vida del electrodo. No hay un consenso claro sobre el mecanismo de acción entre diversos autores, pero sí se sabe que su acción es notoria en el orden de los 20 ppm y también que no hay aumentos de sus efectos a concentraciones sobre 120 ppm, que por lo tanto resulta ser la máxima recomendable y aún sólo usarla cuando exiten en el electrolito otros elementos agresivos a los ánodos, tales como cloruros y manganeso. Dado que su costo es elevado y el hecho que sólo se pierde desde el sistema a través del descarte de electrolito por lo que el contenido debe reponerse, se constituye en un importante argumento económico a favor de procurar la obtención de electrolitos limpios para minimizar los descartes. Normalmente el cobalto se dosifica desde estanques y según un procedimiento compatible con el de los descartes, a partir de soluciones madres de sulfato del metal, más concentradas y preparadas previamente.


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Temperaturas y Calentamiento de Electrolitos. El Parámetro establece el escenario de temperaturas de la depositación, que representa el tercer factor reconocido como incidente en la calidad del depósito, tras la densidad de corriente y el escenario de concentraciones de cobre y sus caídas en celdas. Aunque en general en la industria se procura adoptar temperaturas más bien altas, habitualmente en el rango de los 40 a 45 °C, lo realmente importante es mantener las temperaturas constantes para evitar variaciones en la distribución de tamaño de los cristales de cobre depositado, dado que los nuevos tamaños mayores asociados a temperaturas más altas también son alcanzables por otros factores, tales como la concentración de cobre, agitación y dosis de aditivos suavizantes, que resultan de menor costo que el combustible consumido para mantener temperaturas altas. Este enfoque lleva a determinar en la práctica la máxima temperatura alcanzable puntualmente por el efecto Joule en las celdas, y adoptarla como base; ella sólo se aumentaría es que no se logra mejorar la calidad del depósito por los otros medios alternativos si mencionados. El calentamiento del electrolito ocurre parcialmente por el efecto Joule en la celdas y se complementa con agua caliente en intercambiadores de placas, que resulta conveniente usar con bajos diferenciales térmicos y con agua más bien tibia, para evitar deteriorar el inventario circulante de aditivos suavizantes y también disminuir su consumo.

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Concentración de Impurezas Tolerables en Electrolito. El tratamiento de este tema ya fue iniciado, respecto del fierro y de los cloruros, en la descripción de parámetros de la planta SX, dado que ella es la responsable de alcanzar los niveles tolerables en el electrolito. Además de lo allí indicado vale la pena mencionar que: *El manganeso es probablemente el tercer contaminante de interés del electrolito, algunas referencias de interés son: . deteriora la capa de PbO 2 de los ánodos y fomenta su desgaste. . en sus altos estados de oxidación como MnO4-, puede generar elevados potenciales redox oxidantes en el electrolito descargado, capaces de fomentar la degradación de los reactivos extractantes al contactarlos en las etapas de rede la planta SX. . extracción las concentraciones consideradas como tolerables en solución son del orden de los 80 ppm. . en forma parcial se pierde naturalmente en las celdas por precipitación al estado de MnO2. . la forma usual de control de sus efectos es mediante la mantención de una concentración de fierro total en el electrolito 10 veces mayor que la concentración medida de manganeso.


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. su presencia aconseja llevar la concentración de cobalto a los niveles superiores recomendados. . las sospechas de su presencia llevan a instalar sistemas de reducción del potencial Eh en la corriente de electrolito descargado a re-extracción en SX. *Enestrategia general, de sólo una de las del impurezas se constituye en que el factor controlante de su la purificación electrolito; esto implica al situarla a ella en máximo nivel de tolerancia las otras se situarán en niveles de equilibrio inferiores a sus respectivas tolerancia máximas. *En casos extremos, ello llevará a que incluso las concentraciones de equilibrio se situarán por debajo de los niveles mínimos y deberán agregarse al electrolito como aditivos. •

Consumo de Agua por Placa Lavada. El valor queda determinado en realidad por la forma de lavado o por el proveedor de la máquina despegadora y sedeasume como Parámetro. Dadoelque esta aguaennormalmente se reusa como reposición los consumos del electrolito, tema incide los balance de masa y en la estrategia de purificación.

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Temperatura y Calentamiento del Agua de Lavado de Cátodos. La temperatura del agua de lavado debe ser la más alta posible para retirar los restos de electrolito y sulfatos cristalizados que de permanecer en la superficie, se traducirían en oxidaciones y presencia de azufre. Deseablemente debe situarse en valores superiores a 80 °C para el lavado principal, lo que lleva a recircular esa agua por intercambiadores con agua caliente. Por otra parte, es también deseable completar el lavado con un enjuague a temperatura aún superior (90 a 95 °C si es posible) con agua directa desde el calentador. Cabe mencionar que se generaliza el uso de hidro-lavadoras, para el lavado previo de los cátodos al extraerlos de las celdas y que hay desarrollos en curso a ese mismo respecto.

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Usos del Agua. El consumo de agua es un factor a considerar para establecer el abastecimiento necesario a la planta. En cosecuencia debe recordarse que hay consumos adicionales a los indicados hasta ahora:

*Agua Industrial en Usos Varios: Para potabilización (según su pureza), lavar pisos y camiones, mojar caminos, jardines, etc.

*Planta de Tratamiento: Para los consumos limpios en lavado de orgánico y reposiciones al electrolito y potabilización para consumos humanos (en el orden de 80 –200 l/persona/día, según el caso). Generalmente corresponden a plantas de


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Osmosis Reversa con rechazos de agua del orden del 25%, que habitualmente se destina como reposición al pozo de refino.

11. CONCLUSIONES La conclusión de los temas expuestos fortalece la importancia de los temas económicos de un proyecto. En este contexto, este documento ha pretendido orientar sobre como los criterios de ingeniería se combinan con los factores de interés económico, sea a través de las inversiones, o de los costos, o través de los resultados esperables en términos de su incidencia en la calidad del producto, para que las decisiones técnicas sobre configuraciones de procesos y de plantas se pongan al servicio del objetivo general de generar utilidades. Otra conclusión importante es la conveniencia de conciliar todos los factores al mismo tiempo, para garantizar que lasentre soluciones el contexto técnico se combinan adecuadamente y sin conflictos ellas enadoptadas pos de lasen soluciones optimizadas. Esta forma de coordinación de factores de diversa naturaleza conduce a la necesidad de múltiples iteraciones de cálculos, para cada uno de los escenarios alternativos de todo orden que se conciban como resultado de la detección de factores de riesgos económicos y/o técnicos y también de las alternativas de solución que se estimen convenientes.

12. LA METODOLOGÍA DE SOC. TERRAL S.A. Al respecto de los conceptos desarrollados en los puntos anteriores de este documento y muy particularmente, Soc. Terral S.A. ha desarrollado softwares especiales con el fin de facilitar la tarea de conciliación de concepciones. Ellos enlazan automáticamente el historial de las pruebas metalúrgicas desarrolladas en su relacionada Novatec S.A. o en otros laboratorios, con la confección de los balances de materiales y energía y con las configuraciones de plantas que se propongan en los estudios de un proyecto, para establecer el dimensionamiento de los equipos y de otras partidas presupuestarias con las respectivas inversiones asociadas, aunque con grados de precisión variable según la fase de avance de la ingeniería. También permite establecer los costos esperados de operación sobre la base de los consumos determinados en los cálculos y de las concepciones organizacionales aportadas por el Propietario, para finalmente generar los indicadores econométricos que muestran la proyección de resultados esperables de cada alternativa considerada. Este instrumento y las metodología desarrolladas para usarla, permiten avanzar rápidamente desde las concepciones a los resultados de las opciones de un proyecto considerando el máximo de las restricciones y grados de libertad, al mismo tiempo que se


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descubren y solucionan los factores de riesgo que sean previsibles, para finalmente someter a la consideración del propietario la selección de las opciones que presenten los mejores indicadores y posibilidades de éxito. En las etapas más avanzadas de un proyecto cuya materialización ya está validada, y ya dentro de la de ingeniería de detalles, los mismos datos a los cálculos de detalle defase los equipos de proceso e instalaciones, pero estason veztransmitidos solamente relativos a los que suministra su otra relacionada Forza S.A., empresa que termina de cerrar el circuito de los servicios ofrecidos por esta empresa..


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Aspectos de LX SX EW

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