DIMENSIONAMIENTO DE PILAS DE LIXIVIACIÓN
Datos de diseño Tonelaje
: 30 TMS
Ley
: 1.4 % Cu
Recuperación
: 80%
Altura de la pila (h)
: 1 (m)
Relación largo/ancho (m)
:1
Densidad del mineral
:1.45 (ton/m 3)
Tiempo del ciclo de lixiviación
:30 días
Angulo de reposo del mineral
: 40 °
La pila a dimensionar di mensionar es de base cuadrada del tipo permanentes y estática . B
a
b
El volumen de una pila de base rectangular, esta dado por: V =
h 6
* [ ( 2 * A + a ) * B + ( 2 * a + A * b ) ]
Donde: n * A
B
=
a
= A −
b
= B −
2*h tanα 2*h tanα
Reemplazando se obtiene:
V =
h 6
* 3 * A −
* B + 3 * A − 4 * h * B − 2 * h tanα tanα tanα 2*h
Considerado que B=n*A, se tiene:
2
A
2 V h n + 1 4 h * − − =0 * A + * 2 tanα n 3 n * tan α h * n
Reemplazando los valores: 2
A
1833348 8 3 + 1 4 82 * − * A + * − 1.762 * 8 * 3 = 0 2 tan 40 3 3 3 * tan 40
A2 - 12.71A-39372.2=0 Resolviendo la ecuación cuadrática se tiene: A=214.6 m
A=-201.9m Por lo tanto el ancho de la pila de lixiviación, l ixiviación, considerando que esta fuese una sola pila grande es de 211.2m, y las l as otras dimensiones son: B
= n * A = 3*214.6 = 643.8m
a
= A −
b
= B −
2*h tanα 2*h tan α
= 214.6 − = 643.8 −
2 *8 tan 40 2*8 tan 40
= 195.5m
= 624.7m
Dimensinamiento Dimensinamiento del piso radier.
Para este tipo de dimensionamiento, se realiza en función del número de las pilas que se emplearon y de la superficie que estas cubren. El terreno terreno tiene como característica ser compactado y nivelado con pendientes entre 0.5 – 1%; sobre esta se colocará una capa de material fino harneado de 30cm. de espesor, cuyo fin es proteger la carpeta impermeable de incrustaciones de materiales, piedras desde el piso hacia la parte superior, sobre esta capa de material se colocará la carpeta de polietileno de alta densidad (1.5 a 2 mm. de espesor). Estructura del piso.
40 cm de ripio harneado 30 cm de arena carpeta 30 cm de arena
Con el objeto de proteger la carpeta de polietileno de incrustaciones, se colocará una segunda capa de 30 cm. De espesor de material fino, quedando la carpeta protegida por ambas superficies, sobre la segunda capa de material particularmente fino se coloca una capa de áridos de 40 cm. De espesor, lo cual la protegerá y además servirá como medio de drenaje de las soluciones lixiviadas.
Dimensionamiento de la carpeta.
Para efectos de dimensionamiento de la carpeta, se utiliza las dimensiones de la pila completa.
Dimensiones de la pila. 66 m. A; ancho = 222 m.
Dimensionc arpeta
= ( A + 3) * ( B + 3)
Dimensionc Dimensionc arpeta Dimensionc Dimensionc arpeta
222
3 * 666
150525 m
3
2
Dimensionamiento del sistema de riego.
Durante 30 días se riega con una solución semicargada (solución intermedia), el material aglomerado y dispuesto en las pilas. Posteriormente durante 13 días el mineral será regado con una solución de refino, el cual proviene de la etapa de extracción por solvente. Se determinará el diámetro de los conductos matrices que transportaran las soluciones semicargada, para el riego durante 30 días y de 13 para el transporte de las soluciones de refino. Determinación del área de riego.
Área de riego esta dada por =
Dimensiones de las subpilas. b ,=129.4 m. B, = 133.2 m
A
a * B , 4
b,
222
áreaderieg o
203 * 133.2
129.4
4
área de riego =27901.2 m 2.
Riego con solución de refino.
La expresión del caudal que riega con solución de refino, refi no, esta dada por: Q
T R * A R
TR ; tasa de riego = 19.8 ((l/h)/m 2) AR ; área de riego (m 2). Reemplazando los valores se tiene: Q
Q
19.8
l hm 2
552444 .7
* 27901 .2m
l h
*
1m
3
1000 l
*
2
552444 .7
1h 3600 s
l h
0.153
m3 s
Por efectos de pérdida al caudal calculado se le l e suma un 10%. Q Q
Q
10%
0.169
m3 s
Por lo tanto, se determinará el diámetro de los ductos que tienen como función transportar la solución intermedia para el riego de las l as subpilas. diámetrode lducto
4*Q *v
v; velocidad de riego = 1.3 m/s Por lo tanto, se tiene que el diámetro del ducto.
diámetrode lducto
4 * 0.169
0.165m .
* 1.3
Riego con solución intermedia. Área de riego = 27901.2 m 2*3 Area de riego = 83703.6 m 2 Caudal que riega la solución intermedia, int ermedia, viene dado por:
Q
19.8
Q
Q
Q
l hm 2
* 83703 .6m
2
0.46
m3 s
10%
0.506
m3 s
Por lo tanto el diámetro del ducto que transporta la solución intermedia es el siguiente.
diámetrode lducto
4 * 0.506 * 1.3
0.704m .
Determinación del diámetro de las líneas de riego, caudal por cada línea, diámetro de cada línea.
Númerodelí Númerodelí neaderiego
b, alcanceasp ersor
Los aspersores utilizados tienen un alcance de 5metros de radio. Númerodelí Númerodelí neaderiego
129.4
12.9
13
10
Por cada subpila, se tiene 13 líneas de riego y el total para toda la pila es de 65 líneas.
Caudal por cada línea.
Caudalporl ínea
caudaldeld ucto
0.169
Númerodelí Númerodelí neas
13
diámetrode laslíneasd eriego
4 * 0013 * 1.3
0.013
m3 s
0.112m .
Los ductos por líneas, se unen al ducto matriz que tiene como función distribuir la solución de regadío hacia los aspersores que se encuentran sobre la pila, los aspersores están ubicados a una distancia de 10 metros.
DIMENSIONAMIENTO DE LOS ASPERSORES El flujo o goteo del aspersor debe cumplir con la función de no provocar la generación de finos, causado por el desglosamiento de los aglomerados, es por ello que el aspersor debe tener un riego uniforme y el goteo no debe verse afectado por condiciones adversas.
Númerodeas Númerodeas persoresporsubpila
2
áreadealca nceaspersor
* r
Númerodeas Númerodeas persoresporsubpila
áreaderieg o áreadealca nceaspersor
*5
2
78.54m
27901 .2 78.54
2
355
Y el número de aspersores totales=1776 Cantidad de aspersores por cada línea en una subpila.
aspersores porlínea
aspersores porsubpila
355
Númerodelí Númerodelí neas
13
27.3
28
Sistema de drenaje de soluciones.
Para ara el dimension ionamien iento del sis sistem tema de drenaje, se hace uso del aprovechamiento de la pendiente del piso y el grado de percolación presente en el aglomerado. La salida de la solución lixiviante es evacuar a través de conductos de drenaje, ubicados en el interior de la pila, estos ductos descargan las soluciones hacia las canaletas de recolección de soluciones. El caudal que sale por la canaleta de recolección es el 66 % del caudal que ingresa al riego Por cada subpila se tiene. Caudal total Ancho subpila
= 0.169m3/s =133.2 m
Velocidad de drenaje =1.2 m/s
Númeroduct o
=
B
,
separaciónlínea
=
133.2 2
= 66.6
Número de ducto =67 Caudal total que sale por la canaleta de recolección, viene dado por
m3 m3 Q = 0.169 * 0.66 = 0.11 s s
Caudal por ducto =
diámetrodelducto =
Q Númeroduct o
=
4 * 1.66 * 10−3 π * 1.2
0.11 67
= 1.66 * 10
−3
m3 s
= 0.4m. = 4.2cm.
Cantidad total de conductos =335 Dimensionamiento de canaletas de recolección. recol ección.
Las canaletas de recolección cumplen la función de recolección de soluciones lixiviadas y se encuentran inmersa al revestimiento impermeable de la pila. La pendiente característica de la canaleta es del orden de 0.5 – 1% hacia el punto de recolección. La canaleta de recolección se ubica a 0.5 metros de la pila, al costado de la misma. Razón óptima para obtener un valor máximo de área.
y
1
b
2
y con K, =0.35
c
b
y=c
K ,
Q * N m * b8 / 3
m ; pendiente = 1% N; coeficiente de rugosidad = 0.015 Q; caudal de drenaje = 0.11*5 = 0.55 m 3/s. Despejando b tenemos que:
b
Q * N m * K ,
3/8
y
0.55 * 0.015
b
3/8
0.581m
0.01 * 0.35
y
1
0.581
2
y
c
0.29m
Las otras 2 canaletas (solución rica e intermedia) intermedia) son de idénticas características Para el cálculo del caudal de solución rica real obtenido se determina en base a los kgCu/h, obtenido y a las concentraciones de refino, solución rica. rica .
kgCu h
79680 .6
ton año
*
1año 360dias
*
1día 24horas
*
1000 kg 1ton
Solución rica (PLS) = 6.93 g/l Solución refino (RF) = 0.43 g/l
Q SR
QSR
kCu / h PLS
RF
m3 m3 = = 1418.8 = 0.39 6.93 − 0.43 h s 9222 .3
Dimensionamiento de estanques de proceso
9222 .3
kgCu h
Es necesario para efectos de dimensionamiento describir los estanques necesarios para nuestro sistema. -
1 estanque de solución rica.
-
1 estanque de solución intermedia.
-
1 estanque de agua.
-
1 estanque desarenador.
-
1 estanque de refino
-
1 estanque de ácido
Estanque de solución rica.
La forma del estanque es tronco piramidal invertido, directamente excavado en terreno, revestido de un mineral impermeable, en forme similar al empleados en las pilas.
H
I
Volumen del estanque esta dado por
V
T R * aéraderieg o * 24 1000
TR; tasa de riego = 19.8 ((l/h)/m 2) Área de riego
V
= 27901.2 m 2*3 = 83703.6 m 2
19.8 * 83703 .6 * 24 1000
m3
39775 .95
día
La base del estanque es de forma cuadrada y sus paredes presentan una inclinación de 45°
L
I
0.84 *
0.454 *
V
1/ 3
L
0.083
V 0.083
0.84
39775 .95
1/3
I
0.454
1/ 3
65.73m
0.083
39775 .95 0.083
1/ 3
35.52m
H
1/ 3
V
0.193 *
0.083
H
0.454
39775 .95 0.083
1/ 3
15.1m
La superficie de revestimiento está dada por.
S
V
2/ 3
0.083
20%
El 20% corresponde a la superficie de anclajes a nclajes superiores y bordes.
Reemplazando se tiene:
S
39775 .98
2/3
0.083
S = 6123.9 m 2 S +20% = 7348.68 m 2 Estanques de solución intermedia.
Es de idénticas dimensiones que el estanque de solución rica. ri ca.
Estanque de agua de proceso.
El estanque de agua de proceso debe cumplir con la función de abastecer de agua, por un tiempo no inferior a 1 día , para nuestro caso se hace para dos días y se considera un requerimiento de un 10% de solución de regadío (caudal de refino) más la cantidad de agua que se adiciona al tambor t ambor aglomerador.
Para regadío.
Q
Q
0.169
m3 s
1460 .16
* 10%
m3 día
0.0169
2920 .3
m3 s
60.84
m3 h
m3 2días
Para el tambor aglomerador.
Q
27.78
m3 h
666.72
m3 día
1333 .44
m3 2días
Capacidad total de estanque = 2920.3+1333.44=4253.74 (m 3/2 días). Dimensiones del estanque (cilindro D = H).
D
4 * V
1/ 3
D
4 * 4253 .74
1/ 3
17.56m
Altura
H
D
H
17.56
10%
10%
19.31m
Estanque desarenador.
La función de este tipo de estanque es de recibir la solución desde las canaletas de recolección y alimentar (por rebalse) los estanques de proceso, decantando los sólidos en suspensión. V
Q * T
V; volumen (m3). Q; caudal de drenaje = 0.11 m 3/s T; tiempo de residencia = 120 s Reemplazando se tiene V
0.11 * 120
13.2m
3
El volumen del estanque considera la siguiente expresión.
V
a*b*h
V
3* b
; y además
a =3*b
yh=b
3
por lo tanto, se tiene:
b
3
V
b
3
13.2
3
3
1.638m
a = 4.91 m. b = 1.64 m. H = 1.64m.
El estanque en su interior contiene tres placas cuyo alto es:
altodelapl aca
=
b*2 3
2
= 1.638 * = 1.09m. 3
Y la distancia entre ellas:
separación =
l arg o 5
=
4.91 5
= 0.98m.
El estanque se encuentra protegido de plástico, y la superficie de plástico requerido va a ser igual al total de las caras interiores más las placas estabilizadoras de flujo. Plásticorequerido = a * b * 2 + h * b * 2 + a * b + 6 * 2 * b * h Plásticorequerido = 4.91 * 1.64 * 2 + 1.64 * 1.64 * 2 + 4.91 *1.64 + 6 * 2 * 1.64 * 1.64 Plásticorequerido = 61.81m
2
Se debe tener presente que para la evacuación de las solución será necesario dejar uno de los lados del estanques es tanques con una altura menor, adoptándose 5 cm. Por lo tanto la altura
H
= 1.64 −
0.05
=
1.59m
Estanque de refino.
Pose Poseee la mism mismaa form formaa geom geomét étri rica ca del del esta estanq nque ue de solu soluci ción ón rica rica,, y se dimensionará para un día de operación.
m3 3600 s 24h V = Q * * s 1h 1día
m3 3600 s 24h m3 V = 0.169 * * = 14601.6 s 1 h 1 día día
L
0.84 *
V 0.083
1/ 3
1/ 3
14601.6 = 47.1m L = 0.84 0.083
I
H
0.454 *
V
1/3
0.083
0.193 *
V
1/ 3
14601.6 = 25.4m I = 0.454 0.083
1/ 3
0.083
1/ 3
14601.6 = 10.8m H = 0.454 0.083
Superficie de revestimiento (s) 2/3
14601.6 S = 0.083
S +20% = 3767.6 m2 Estanque de ácido.
El consumo de ácido sulfúrico normalmente utilizado es del orden de 20 (kgH +/TMS), aportando un 80% de este ácido el tambor aglomerador (16 kgH +/TMS) con ello el tonelaje a tratar durante tres días para contar con un abastecimiento racional, se tiene lo siguiente: Consumo total de ácido=36 kgH +/TMS.
kgH + ton * 24[ h] = 1200009 .6 kgH ácidorequerido = 36 *1388.9 3dia h TMS kgH + + ácidorequerido = 1200009 .6 * 3[ día] = 3600002.88[ kgH + ] día ácidorequerido
ϕ deácido
V =
= 3600002 .88[ kgH + ] = 3600[TonH + ]
ton = 1.8 3 m
masa volumen
⇒ V =
3600 1.8
= 2000[m3 ]
Si el estanque tiene la forma de un cilindro D=H 1/ 3
4 * 2000 D = π
= 13.65[ m]
y la altura.
H
=
D
+ 10%
H = 13.65 + 10%
= 15.02[ m]
y la superficie de revestimiento (s) es la siguiente: S = 2 * π * RH + 20%
S = 2 * π * 6.82 * 15.02 + 20%
S = 772.34[ m 2 ]
