Lixiviación
Andrea Fernanda Ortiz Castellanos (2090645)
Profesor !"lio #l$as Pedraza %osas
&niversidad 'nd"strial de antander #sc"ela de 'neniera *etal+rica , Ciencia de *ateriales -idro.etal"ria 20/
*1O3O 3# L'''AC'7 El método a escoger para lixiviar un mineral o material de desecho dependerá de: Los valores del metal contenido en el mineral. El costo de minado y traslado del material a la superfcie. El costo de molienda. La acilidad de disolución (relacionada con su constitución qumica y mineralógica!. "tros tratamientos de prelixiviación como la tostatación o undición. Los métodos de lixiviación pueden ser divididos en cuatro categoras principales: •
Lixiviación in sit"8 la solución de lixiviación se produce al poner en contacto la solución con el yacimiento y luego es extrada. #on este método se pueden lixiviar las minas agotadas$ yacimiento su%terráneos o peque&os yacimientos$ siempre y cuando la geologa del área sea tal que no haya pérdidas o desvos de la solución de lixiviación hacia las aguas su%terráneas. El porcenta'e de extracción del co%re con este método oscila entre ) y *) + del co%re total. ,e%ido a su %a'o costo de inversión es una técnica acti%le para la recuperación de metales desde materiales de muy %a'a ley$ no explota%les económicamente por otros métodos. -uede ser :
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ravitacional8 lixiviación de cuerpos mineraliados situados cerca de la superfcie y so%re el nivel de las aguas su%terráneas. /e aplica en las onas ya explotadas de minas vie'as o en onas que han sido racturadas hidráulicamente o con explosivos. Las soluciones se mueven por gravedad$ lo que requiere de condiciones de alta permea%ilidad o de una ragmentación previa$ como es el caso de los yacimientos ya racturados por una explotación minera anterior$ con accesos operativos en los niveles ineriores para recolectar las soluciones.
Fi"ra / Esquema de lixiviación in situ gravitacional. •
Forzado8 se aplica a yacimientos$ u%icados de%a'o del nivel reático$ en cuyo caso se hace uso de la permea%ilidad interna de la roca y de las temperaturas y altas presiones que se generan a varios cientos de metros de proundidad. Las soluciones lixiviantes se inyectan a través de poos inyectores del tipo usado en la explotación de petróleo y se succiona desde otra %atera de poos cosechadores$ dispuestos de orma alternada (ver fgura 0! como en el caso de recuperación de uranio desde estratos permea%les horiontales. Esta técnica se ha usado en la recuperación de diversas sales ácilmente solu%les$ 1a#l$ 2#l$ minerales de uranio$ y osato.
Fi"ra 2 Esquema de lixiviación in situ orada.
Existen dos tipos de lixiviación in situ orada estas son: o
o
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Lixiviación forzadas ti:o '8 /e aplica a yacimientos u%icados %a'o el nivel de las aguas su%terráneas$ pero a menos de 0)) m de proundidad. Estos depósitos se racturan en el lugar y las soluciones se inyectan y extraen por %om%eo. Es importante previo a la lixiviación$ el drena'e del agua desde el cuerpo mineraliado$ lo cual requiere un aca%ado conocimiento de la hidrologa de la ona. Lixiviación forzadas ti:o ''8 /e aplica a depósitos de suluros primarios %a'o el nivel de las aguas su%terráneas. El material puede ser racturado por medios convencionales o medios hidrostáticos (hidroracturación!. 3 esta proundidad$ la presión aumenta la solu%ilidad del oxgeno$ a presión atmosérica el agua en equili%rio con aire contiene alrededor de 4 ppm de oxigeno$ y para el equili%rio con oxigeno puro llega a 5 ppm este valor de oxigeno disuelto aumenta rápidamente a aumentar la proundidad hasta 6))) ppm a 5)) m de proundidad$ acelerando la oxidación directa del mineral sulurado $ produciendo ácido sul7rico y elevando la temperatura.
Lixiviación en ;otaderos8 el mineral es apilado en un ca&ón o áreas preparadas. ,espués del apilamiento del mineral$ el lixiviante es distri%uido so%re la superfcie$ percolando y colectándose en el ondo del apilamiento$ generalmente en un represo. La lixiviación de terreros difere de la lixiviación de montones en el grado del mineral$ el tama&o del apilamiento y el tiempo de recuperación del co%re. En algunos casos$ la lixiviación en montones requiere que el mineral sea triturado. La lixiviación en %otaderos consiste en el tratamiento de minerales de %a'as leyes. Estos marginales se acumulan normalmente en ca&ones o que%radas cercanas a la mina. 3lcanan alturas de 6)) metros o más y el sustrato %asal no siempre es el más adecuado para recoger soluciones$ sin em%argo se le aplica solución en la parte superior y colectándose en un piscinas de intersección en la roca impermea%le más próxima. El método requiere poco capital de inversión y operación. /in em%argo$ se o%tienen recuperaciones %a'as y la cinética es lenta (a&os!.
Fi"ra Lixiviación en %otadero. •
Lixiviación :or :ilas8
Pri.era eta:a8 Lixiviación en pilas C
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a%ierto$ que contiene minerales oxidados de co%re$ es ragmentado mediante el chancado primario y secundario$ y cuyo o%'etivo es o%tener un material mineraliado de un tama&o máximo de 6$ a )$4 pulgadas. Este tama&o es sufciente para de'ar expuestos los minerales oxidados de co%re a la infltración de la solución ácida. For.ación de la :ila8 el material chancado es llevado mediante correas transportadoras hacia el lugar donde se eectuara la ormación de la pila. En este trayecto el material es sometido a una primera irrigación con una solución de agua y ácido sul7rico$ conocido como proceso de curado$ de manera de iniciar ya en el camino el proceso de sulatación del co%re contenido en los minerales oxidados. En su destino$ el mineral es descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco$ que lo va depositando ordenadamente ormando un terraplén continuo de * a 8 m de altura: la pila de lixiviación. /o%re esta pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersores que van cu%riendo toda el área expuesta. 9a'o las pilas de material a lixiviar se instala previamente una mem%rana impermea%le so%re la cual se dispone un sistema de drenes (tu%eras ranuradas! que permiten recoger las soluciones que se infltran a través del material. iste.a de rieo8 3 través del sistema de riego por goteo y de los aspersores$ se vierte lentamente una solución ácida de agua con ácido sul7rico en la superfcie de las pilas$ la cual se infltra en la pila hasta su %ase$ actuando rápidamente. La solución disuelve el co%re contenido en los minerales oxidados$ ormando una solución de sulato de co%re$ que es recogida por el sistema de drena'e y llevada uera del sector de las pilas en canaletas impermea%iliadas. ,e este proceso se llegará a o%tener soluciones de sulato de co%re con concentraciones de hasta gramos por litro (gpl!denominadas -L/$ las cuales serán llevadas a diversos tanques donde se realiará una purifcación de éstas$ eliminando las partculas sólidas que pudiese contener.
e"nda eta:a8 Extracción por solvente En esta etapa la solución que procede de las pilas de lixiviación$ se li%era de residuos o impureas y se concentra su contenido de co%re$ pasando de gpl a ;gpl$ mediante una extracción iónica. -ara extraer el co%re de la solución -L/$ ésta se mecla con una solución de parafna y resina orgánica. La resina atrapa los iones de co%re (#<=0! en orma selectiva$ o%teniéndose por un lado un comple'o resina>co%re y por otro una solución empo%recida en co%re que se denomina refno$ la cual es reutiliada en el proceso de lixiviación y es recuperada en las soluciones que se o%tienen del proceso. El compuesto de resina>co%re es tratado en orma independiente con una solución electrolito rica en ácido$ el que provoca la descarga del co%re desde la resina hacia el electrolito$ me'orando la concentración del co%re en esta solución llegando hasta los ;gpl. Esta es la solución que se lleva a la planta de electro>o%tención.
Fi"ra 4 Esquema de lixiviación por pilas. •
Lixiviación
en
tan="es
:or
:ercolación8
reservada para minerales más ricos y más limpios. El mineral triturado se sumerge en una solución de ) a 6)) g?l de @0/"; y se o%tiene una solución de hasta ) g?l de co%re. Las efciencias de extracción son muy altas$ normalmente mayores al )+ y algunas veces cercanas al 6))+ para óxidos de co%re solu%les en ácido. Aeneralmente$ la lixiviación en tanques es un proceso a contracorriente que involucra una serie de etapas de drenado del lixiviado y lavado$ y puede tomar un tiempo de 4 a 6; das. Esto asegura la lixiviación completa de co%re con
mnimos arrastres de co%re en el residuo. 3 medida que el grado disminuya$ la lixiviación en tanques será menos importante.
Fi"ra 5 Esquema de tanque percolador. •
Lixiviación aitada8 es utiliada para alimentadores fnamente divididas $ tales como colas o concentrados de Botación $ para los cuales los costos de molienda han sido costeados por la operación previa. En general $ tiene las venta'as de una velocidad de lixiviación más rápido de%ido al fno tama&o de partculas y el área superfcial$ y por la tur%ulencia en el recipiente de lixiviación $ la cual acorta la trayectoria de diusión de los reactivos a las superfcies del mineral $ y puede tam%ién disminuir los productos insolu%les de la reacción en la superfcie del mineral.
enta>as a! /e o%tienen mayores recuperaciones %! La cinética de extracción es más rápida c! Es posi%le una gran automatiación. d! /e minimia pro%lemas de fnos.
3esventa>as a! 3ltos costos de inversión y operación. %! Cequiere molienda$ clasifcación y separación sólido>lquido.
Aitación ne".?tica /e realia en estanques cilndricos verticales$ con ondo cónico$ el aire comprimido se inyecta por el ondo. ,imensiones tpicas: *m. de diámetro y 6 m. de altura Denta'a: #arencia de partes móviles.
,esventa'a: se requiere moler más fno para lograr una agitación adecuada.
Fi"ra 6 3gitación neumática. Aitación .ec?nica Estanques agitados mediante un impulsor o rotor en el ondo del tanque que reci%e la rotación a través de un e'e vertical. odo el sistema está suspendido en una estructura que descansa en la %oca superior del estanque.
Fi"ra @agitación mecánica.
Lixiviación por autoclaves Menas o concentrados de alto contenido de metal con un alto precio comercial. Cuando se exceden las condiciones de temperatura y/o presión ambientales, el reactor se conoce con el nombre de autoclave. Son reactores caros tanto en su inversión como en su operación, pero se justifican cuando se logra disminuir los tiempos de tratamiento en forma considerable. Normalmente las autoclaves están conformadas por varios compartimentos, cada uno provisto de un agitador la ulpa se inyecta a presión, junto con vapor para proporcionar la temperatura, !asta "ue las propias reacciones, exot#rmicas generan la suficiente energ$a para mantener el calor del sistema, siendo lo más frecuente tener "ue enfriar a trav#s de serpentines. %an"ues cerrados "ue operan a presiones y/o temperaturas altas & ' () atmósferas (* ' +))C.
SEPARACIÓN SÓLIDO- LÍQIDO La separación sólido>lquido es una parte undamental en la mayora de los procesos de tratamiento e hidrometal7rgicos$ y de importancia especial después de procesos de lixiviación$ clarifcación antes de cam%io iónico$ extracción por solventes$ precipitación$ donde hay que recuperar los Lquidos o soluciones portantes y en aquellos otros procesos donde se precise recuperar los sólidos de la me'or calidad posi%le$ cristaliación o precipitación. -odra decirse que se emplean dos principios undamentales de separación: el primero mediante fltración$ y el segundo mediante sedimentación. El primer procedimiento emplea fltro %ien de vaco$ presión o vaco>presión y el segundo$ hidrociclones$ tanques espesadores>clasifcadores y centrugos. Los actores con mayor inBuencia en una separación sólido>lquido son: a! #oncentración de sólidos: En equipos de fltración a mayor concentración me'or y más simple el proceso$ y en equipos de sedimentación a menores concentraciones$ mayor efcacia y simplicidad. %! ,istri%ución granulométrica: #on granulometras más fnas se hace más dicil el proceso de separación$ tanto empleando fltración o sedimentación como principios de operación. Este actor es extremadamente importante en procesos de lixiviación en los que generalmente se requieren grandes fnuras para conseguir un %uen eecto lixiviante. c! Celación sólido?lquido y grado de saturación o concentración de la solución: En general es venta'oso o%tener soluciones altamente concentradas que presentan venta'as de precipitación posterior$ por lo que una disminución del volumen total empleado en el proceso de separación puede representar venta'as económicas adicionales. d! #laridad de la solución enriquecida: En la mayora de los casos se precisa o%tener una solución lo más clara posi%le$ aunque esto inBuye simultáneamente en la calidad del sólido y en la recuperación total de solu%les. En general$ y salvo contadas excepciones$ el proceso de separación sólido> lquido requiere ser eectuado de modo repetitivo$ es decir$ en varias etapas.
LAA3O 3# LA COLA 3# L'''AC'7 Lavado en ltros -ermite recuperar una cantidad adicional de lquido retenido a partir de precipitados o de pulpas de >*)+ en sólidos procedentes de espesamiento como tam%ién tratar directamente soluciones de lixiviación$ con el o%'etivo de reducir la cantidad de sólidos en suspensión que pueden aectar procesos posteriores de tratamiento.
Lavado en es:esadores /e hace con el o%'etivo de decantar los sólidos en suspensión y producir un concentrado en la descarga y o%tener un lquido so%renadante le%re de sólidos.
Fi"ra B Esquema de un espesador.
i;lioraf$a •
9enavente$ "scar $ hidrometal7rgia F $ universidad católica del norte. Extrado de la página GE9: http:??es.scri%d.com?doc?5840;*?5;?Hetodos>de>Lixiviacion
9ouso $ Iuan $EC3L $equipos y procesos /.3. $separación sólido>lquido: circuitos en contracorriente. Extrdo de la página GE9 : http:??JJJ.eralgroup.com?pd?0).pd Extrado de la página GE9: http:??tesis.uson.mx?digital?tesis?docs?6))?#apitulo6.pd
