LIXIACIÓN EN COLUMNA
Procesamiento de Minerales II Práctica de Laboratorio Nº4 - 5 Lixiviación en columna de minerales oxidados de cobre INFORME Integrantes: Alania Colqui, Jhoselin Ángel Padilla, Brenda Doubert Aquije, Abigail Parián Yallico, Ivonne Grupo: C11-04-B Profesor: Roque Huamán, Teobaldo Semana 5 - 6 Fecha de realización: 02 realización: 02 de septiembre Fecha de entrega: entrega: 30 de septiembre
2014 – II PFR
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OBJETIVOS:
I.
II.
Evaluar los parámetros necesarios para realizar la lixiviación de un mineral oxidado de cobre mediante la técnica de percolación, utilizando una columna.
Determinar el porcentaje de humedad del mineral y la humedad retenida
Determinar la granulometría aproximada del mineral a lixiviar.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA Los minerales oxidados de cobre son tratados generalmente por métodos hidrometalúrgicos. La química fundamental de la lixiviación de estos minerales no es compleja. La limitante de estos procesos se relaciona, más bien, con las dificultades del manejo de materiales resultantes de gran volumen de soluciones y del alto tonelaje de minerales de baja ley en tratamiento, más que a la complejidad de los problemas metalúrgicos o químicos propios del sistema. La química relacionada con la disolución de los minerales oxidados de cobre es esencialmente esencialmente de descomposición, obteniéndose productos de reacción solubles en agua o en exceso de lixiviante. En general las reacciones de lixiviación proceden definidas tan solo por valores de pH, no necesitándose de agentes oxidantes para completar la disolución d isolución.. Dichas reacciones se caracterizan también por realizarse a temperatura ambiente y presión atmosférica. El agente lixiviante mas comúnmente utilizado en el tratamiento de estos minerales es el ácido sulfúrico, dependiendo ello de las características características de la ganga asociada al mineral.
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Para realizar el proceso de lixiviación se requiere disponer de un patio, o superficie de apoyo de la pila, en la que se coloca la impermeabilización. Cuando el patio es recuperado para reutilizarlo con nuevo material se trata de lixiviación en depósitos. Si el patio no es recuperado y el mineral agotado queda en la pila como vertedero que se restaura, se trata de lixiviación en pilas Etapas de la lixiviación
Para que la lixiviación tenga éxito se tienen que considerar una serie de factores, siendo el primero asegurar la permeabilidad de la masa a lixiviar, de manera que el líquido lixiviante pase a través de todo el material y que el contacto entre el agente lixiviante y el mineral sea el óptimo. El óptimo contacto entre el material y el agente lixiviante depende de los siguientes factores, los que deben ser considerados en todas las etapas del proceso: - La localización de los minerales a disolver. - Volumen del material y distribución distribución de tamaños tamaños - Área expuesta - Superficie específica - Tamaño de partículas - Porosidad - Presión capilar - Rugosidad o aspereza de las superficies Construcción de las pilas y apilamiento
El mineral aglomerado con cierta cantidad de ácido y de agua (en kg/t) según su mineralogía y su ganga, se acomoda en las pilas, que formarán los módulos de riego, con superficie y altura determinadas, ángulo de reposo del mineral ya establecido, y con pendiente en dos sentidos: -Inclinación -Inclinación lateral, para el drenaje -Inclinación -Inclinación en sentido longitudinal, para la evacuación de las soluciones
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III.
PROCEDIMIENTO: 3.1. Parte 1: 3.1.1. Materiales
Columna de lixiviación Fiolas, matraces Equipo de titulación Indicadores H2SO4 y Na2CO3 Vasos precipitados Balanza Pipeta Propieta
3.1.2. Procedimiento
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3.2. Parte 2: 3.2.1. Procedimiento:
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IV.
CÁLCULO Y RESULTADOS:
Solución de ácido sulfúrico: Para una concentración de 5 g/L del ácido sulfúrico realizamos el siguiente cálculo: Si: - Densidad es: 1,84 g/cc 1,84
−−−−−
1
5
− −− − −
= 2.71
Entonces: 2.71 −−−−− 97%
−−−−−
100%
= 2.73
Para 8 litros de solución de ácido: 2.71 −−−−− 1
− − −− −
8
= 22.3 22.344 44
Para tener una concentración de ácido sulfúrico de 5 g/L necesitamos 22.41 centímetros cúbicos y diluirlo en 8 litros de agua.
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Características de las columnas: -
Material:
acrílico
-
Longitud:
90 cm
-
Diámetro interior (mt):
0.15 mt
- Área (mt ): × × 0.105 Á = = = 0.01 0.017 7 4 4
Características del mineral: -
Peso bruto:
-
Humedad (%):
-
Peso neto (kg):
10 kg
10.8858 kg
- Altura del minera: minera:
80 cm
- Volumen de mineral mineral en columna: columna: =
-
Densidad aparente (gr/cm3): =
PFR
× 0.15 × = × 0.9 = 0.0153 4
=
10885.8 = 711.49 711.49 / / 0.01 0.0153 53 × 10
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N° de malla
Granulometría: Abertura micras
0.75" 19000 5" 12500 375" 9500 312" 8000 1/4" 6300 4 4750 6 3350 8 937 10 787 12 661 14 555 16 469 18 394 20 331 30 234 40 165 50 117 60 98 70 83 -70 >83 TOTAL
Peso de mineral (g) 110.0 238.8 241.8 156.9 192.8 139.2 181.8 168.5 81.2 73.5 66.4 60.4 50.8 43.7 74.7 64.9 49.4 31.9 19.7 247.6 2294.0
% peso
% retenido %acumulado
4.8 10.4 10.5 6.8 8.4 6.1 7.9 7.3 3.5 3.2 2.9 2.6 2.2 1.9 3.3 2.8 2.2 1.4 0.9 10.8 100.0
4.8 15.2 25.8 32.6 41.0 47.1 55.0 62.3 65.9 69.1 72.0 74.6 76.8 78.7 82.0 84.8 87.0 88.4 89.2 100.0
95.2 84.8 74.2 67.4 59.0 52.9 45.0 37.7 34.1 30.9 28.0 25.4 23.2 21.3 18.0 15.2 13.0 11.6 11. 6 10.8 10. 8 0.0
12500 µ ------------84.8 % a b
X ------------- 80% 9500 ---------- 74.2%
c d
= 12500 − 84.8 4.8 − 80 = 1250 12500 0 − 9500 9500 84. 84.8 − 74.2 74.2
P80= 11141.5 µ
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P80 100.0
O D A L 90.0 U M U 80.0 C A % 70.0
80% en malla 11141.5
60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
ABERTURAS (MICRAS)
Condiciones de operación: -
Concentración de ácido H2SO4 (gr/lt):
=
PFR
7.72
( ( ) ) × (0.004 (0.0049) 9) × (1000) (1000) 39.5 39.5 × 0.00 0.0049 49 × 1000 1000 = = 7.72 25
-
Relación de solido/liquido (peso):
-
Flujo de irrigación (cm 3 /min):
5/2
5
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Tasa de riego:
15 lt/m2
Área: × × 0.105 Á = = = 0.01 0.017 7 4 4 15
−−−−−
−−−−−
1
0,017
= 0,25 0,255 5 / /
100 0,255 × = 5 1
-
Flujo de irrigación (lt/hr/ ):
-
Presión máxima en el fondo: ó ó á á =
15 lt.H/m2
ℎ Á
ó ó á á =
10.332 = 1.7
ó ó á á = 6.077
-
Humedad retenida (%):
=
−
=
10.3 10.333 332 2 − 10 10.3332
= 3.2% 3.2%
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Después de la operación: -
Densidad aparente del húmedo:
1.429 gr/cc
- Valoración de la cosecha y lavado: lavado:
Cosecha:
Gasto de carbonato de sodio: 11,7 ml Acidez: 2,29 gr/lt =
( ) ) × (0.0049) 0.0049) × (1000) 1000) 11.7 11.7 × 0.00 0.0049 49 × 1000 1000 = = 2,29 25
Lavado:
Gasto de carbonato de sodio: 0.3 ml Acidez: 0,05 gr/lt =
OBSERVACIONES:
V.
PFR
( ) ) × (0.0049) 0.0049) × (1000) 1000) 0.3 × 0.0 0.0049 049 × 1000 1000 = = 0,05 0,05 25
Al momento de agregar el mineral mineral a la columna columna de de lixiviación, lixiviación, colocamos en la base base de este, el mineral de mayor tamaño, para evitar la pérdida de mineral de menor tamaño por la descarga de la columna.
Se pudo observar que al colocar un pedazo de tela sobre la parte superior del mineral en la columna, fue para obtener una mejor irrigación homogénea en todo el mineral, y así evitar lugares sin lixiviar.
En la preparación del H 2SO4 para la lixiviación, el valor de acidez teorica fue de 10 g/L, la cual se tuvo que comprobar la acidez, ya que no necesariamente debe coincidir con el valor teórico.
Cada vez que se fue a evaluar la percolación, se tuvo que realizar los ajustes necesarios como: acido requerido a fin de mantener la concentración del ácido inicial, el flujo de irrigación, entre otros. 12
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CONCLUSIONES:
VI.
Se logró determinar y analizar los parámetros necesarios para una lixiviación en columna como: el flujo de irrigación de 5 cc/min; concentración de ácido sulfúrico= 5gr/Lt; relación solido/liquido= 0.3; presión al fondo de 6.07 kg/cm2; entre otros parámetros.
Se determinó un 0.82 % de humedad del mineral y una humedad retenida de 12.74%.
Luego de haber aplicado lo aprendido en lixiviación de minerales oxidados de cobre, estudiando los principales parámetros, como son: tamaño de la partícula, flujo de mineral, etc. Lo cual nos permitió analizar lo sucedido en la Columna de lixiviación, que nos representa lo sucedido en una pila de lixiviación a gran escala
RECOMENDACIONES:
VII.
Como siempre se recomienda leer las hojas MSDS para conocer la información necesaria de los reactivos con los que se trabaja tr abaja y saber cómo actuar ante una medida de primeros auxilios.
Como Siempre revisar que los reactivos se encuentre en un excelente estado para que así se pueda realizar un adecuado laboratorio, obteniendo % de errores mínimos y se acerquen al dato teórico.
Se debe inspeccionar que los equipos y aparatos deben estar en perfectas condiciones de uso para poder trabajar adecuadamente, para que así se pueda cumplir con el objetivo adecuado.
Es necesario vestir obligatoriamente los implementos de seguridad: bata de algodón, zapatos cerrados, gafas de seguridad y guantes, así podamos prevenir posibles accidentes como: salpicaduras de reactivos, caída de mineral, etc.
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VIII.
RESOLUCION DEL CUESTIONARIO: 8.1. Esboze como sería la curva de extracción de cobre de acuerdo al tamaño del mineral.
Curva de extracción 100 80
n ó i c 60 c a r t x E 40 % 20 0 1
10
100
1000
10000
100000 1000000 10000000
Tamaño de partícula ( )
Tipo de lixiviación
Tamaño de partícula ( )
Extracción (%)
Botaderos Pilas Bateas inundadas
1016000 50800 19050 6350 210 47
40 60 70 80 85 95
Agitación
8.1. ¿En qué consiste la aglomeración y el curado en una lixiviación en pilas? El proceso de curado consiste en someter al material lixiviado en una primera irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico, conocido como proceso de curado,
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[2] y [2.1] Aglomeración: Aglomeración: es un tratamiento previo que consiste en uniformar las
partículas, ligando los finos a los gruesos y así poder optimizar la permeabilidad de un lecho. Curado: consiste en acondicionar la mena para mejores aptitudes a la disolución, mejora la cinética de lixiviación fracturando químicamente las rocas generando calor en el aglomerado y sulfatando al mineral de cobre, logrando así mejor calidad de los aglomerados.
8.1.3. ¿Porque se produce el efecto de “catalizador” en una lixiviación
en pilas?
El efecto de canalización o vías de escurrimiento preferencial se produce por la deficiente permeabilidad del mineral a lixiviar. Esto conlleva a que algunas zonas no sean atacados por el ácido sulfúrico. Es la formación de capas freáticas e inundaciones localizadas producidas por la baja permeabilidad. [3]
8.1.4. ¿A qué se denomina tamaño ROM? ¿Y en qué casos c asos se lixiviación al tamaño ROM? El tamaño ROM es el mineral que procede de la explotación minera con una banda específica de distribución de tamaño. Este tamaño se aplica a minerales que debido a su baja ley no pueden ser tratados por métodos convencionales.
8.1.5. ¿Cuál es la diferencia de lixiviar en pilas un mineral con o sin curado ácido? ¿Cómo se efectúa esta operación?
Lixiviación en pilas con curado empieza aglomerando los finos para restituir la permeabilidad al lecho de mineral. Luego se agrega agua y ácido sulfúrico concentrado según se requiera, dependiendo del valor final de la recuperación del cobre, de su curva cinética y de la presencia de finos que afecten la percolación de soluciones. Posteriormente a este proceso, el mineral es nuevamente PFR
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almacenado en las pilas o en otro stock pile, para un tiempo breve de reposo, previo al tratamiento por lixiviación. La lixiviación sin curado se realiza cuando se agrega la solución ácida sobre el lecho mineral sin haber acondicionado la mena previamente con la misma solución. Esto genera que la cinética de lixiviación sea lenta y la extracción baja. 8.1.6. ¿Cómo se determina la densidad aparente en los minerales? La densidad aparente se determinar extrayendo un pequeña porción representativa del total de la pila, en la que se desea estimar la densidad que tiene la pila y la porosidad que existe entre partículas, con las que se llegaría al peso aproximado de este. La determinación se realiza colocando la porción representativa en un instrumento con un volumen ya determinado, que puede ser una probeta de 1000 cc, en la que se determinaría los gramos de mineral en cada cc de este. Se determina por medio de la masa de las partículas del mineral dividido por el volumen total que ocupan. [6]
8.1.7. ¿Cómo varia la densidad aparente del mineral chancado? Presentar ejemplos que justifiquen su explicación. explicación. La densidad disminuye cuando existe un material con una granulometría mayor, es decir que el material sea ROM o del primer chancado, etc. Esto es posible ya que mientras mayor granulometría existe mayor porosidad entre las partículas por las que existe mayor permeabilidad. Ya que por las diferentes formas que tiene el material ocasiona una posición de vacío entre estas y otras. Y la densidad aumenta cuando existe granulometría de mayor área superficial es decir de una granulometría mayor, como las que pasan por el chancado segundario, terciario. Esto se da ya que no existe porosidad entre las partículas por que las formas dendríticas dendr íticas son mínimas o pequeñas, por las que no existe el vacío, ya que estas son ocupados por otras partículas pequeñas. Esto disminuye la permeabilidad por lo que no es favorable en la lixiviación en pila ya que forma posas en la superficie, ya que no deja drenar la solución por su baja permeabilidad, optando por otros métodos como la aglomeración.
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8.1.8. Dibujar las curvas de extracción (%) vs. tiempo (h) y consumo de ácido (kg/TM) vs. Tiempo (h), comunes en el proceso de lixiviación en pilas. 100 90 80 ) % ( n o i c c a r t x e
70 60 50 40 30 20 10 0 0
20
40
60
80
100
tiempo (horas)
6
5
) M T / g 4 K ( o d i c a 3 e d o m2 u s n o c
1
0 0
20
40
60
80
100
120
140
160
tiempo (horas)
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8.1.9. ¿Cómo influye la altura del mineral en el proceso de lixiviación en pilas? Dibujar la curva de extracción – altura de pila en este proceso. En el proceso de lixiviación influye bastante la altura de la pila, puede ser de tamaño diferente, todo va a depender de la percolabilidad, si este presenta mayor percolabilidad se podrán edificar pilas de mayor tamaño pero si es lo contrario no es bueno; y también dependerá de la porosidad.
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10 ) m 8 ( a l i p a 6 l e d a r u t 4 l a
2
0 0
10
20
30
40
50
60
70
80
extracion acumulada %
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8.1.10. Comparar lo métodos de lixiviación de cobre por agitación en tanques y en pilas. Lixiviación de cobre Características En agitación
En pilas
Ley de mineral
Alta ley
0,95%Cu
Tonelaje de procesamiento
Amplio rango
Gran a mediano
Inversión
Alta
Mediana
Granulometría
40% -200
Recuperaciones Típicas
80 a 90 %
50 a 70%
Tiempo de lixiviación
24 hrs
1 a 2 meses
Calidad de soluciones
Medianas (5-15 g/l Cu)
Diluidas (1-6 g/l Cu)
-
Problemas en aplicación -
Permeabilidad
Necesita una etapa de molienda y una etapa de separación sólido-líquido (espesamiento y filtración). Lavado en contracorriente. Tanques de relave. Inversión alta Control por automatización. Son más permeables, por partículas más finas liberadas
100% -
-
3/8”
Recuperación incompleta. Áreas extensas. Evaporación de lixiviante. Mayor consumo de lixiviante. Disponer de represas de líquidos intermedios y finales.
Permeable, depende del mineral a lixiviar
8.1.11. Indicar las planta peruanas que emplea de la lixiviación de minerales de cobre.
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Mina de Yanacocha Mina Cerro Verde Minera Pampa de Cobre S.A. Unidad Milpo Chapi
Tía María – Arequipa (Proyecto) Toquepala - Tacna
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IX.
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Cuajone - 30 km al nor-este de moquegua y 25 km al nor-oeste de toquepala.
Bibliografía:
Manuel Font-Altaba (1998) Biblioteca Práctica del Estudiante: Mineralogía. Barcelona.: Jover.
Betejitin, A. (1970) Curso de Mineralogía. Moscú.: Mir.
Universidad de atacama. Introducción a la Hidrometalurgia, extraído el 27 de agosto desde: http://es.scribd.com/doc/3928814/27/PROCESOS-DEPRECIPITACION
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