INTRODUCCIÓN En los los últim ltimos os año años se ha pues uesto bas bastant tante e énfa énfas sis de parte arte de los los investigadores dedicados a la extracción metalúrgica de los metales como el oro y cobre cobre en tratar tratar de desar desarrol rollar lar tecno tecnolog logías ías limpia limpias s en reempl reemplazo azo de tecnol tecnologí ogías as contam contamina inante ntes s al medio medio ambien ambiente te y aunque aunque la búsque búsqueda da de alternativas ha sido vigorosamente llevado a cabo por décadas, el cianuro es aun el agente de extracción elegido en la hidrometalurgia Esto es debido a una combinación de su disponibilidad, efectividad, economía, un probado nivel de tecnología y una capacidad de uso En el desarrollo de procesos metalúrgicos, en particular cuando se trata de seleccionar un disolvente para la extracción de oro y cobre a partir de un mineral debe ser adecuado a las características del mineral !uando el oro ocurre en una forma el cual no puede ser separado por medios físicos, el oro es extraído por disolución del metal usando reactivos químicos "una sustancia química usada para detectar la presencia de oro por reacción# los cuales son llamad llamados os
“lixiviantes”. $dealmente
esos lixiviantes o agentes lixiviantes deben
de ser% ser% &arato &aratos s y recicl reciclabl ables, es, select selectivo ivos, s, no tóxico tóxicos s y compa compatib tible le con los procesos de recuperación de los flu'os aguas aba'o El cian ianuro uro es el reac reacti tiv vo de
lixiviación
m(s m(s ampl amplia iame ment nte e usad usado o para para la
recuperación de metales preciosos, por ser barato, bien establecido y eficiente !onsiderable atención ha sido puesta en la búsqueda de reactivos lixiviantes desde el comienzo de la década de los )* +a principal motivación es el temor al uso del cianuro, especialmente en el arranque de operaciones metalúrgicas recien recientes tes en nuevas nuevas zonas zonas de minado minado de metale metales s precio preciosos sos pesar pesar de dr(sticas regulaciones de seguridad corrientemente aplicadas en las plantas de cianuración alrededor del mundo, riesgos ambientales reales y peligros de toxicidad humanos aún permanecen
1
ANTECEDENTES +ixivi +ixiviaci ación ón tiene tiene como como defini definició ción n -tratar -tratar una una sustan sustancia cia compl comple'a e'a,, como como un mineral, con un disolvente adecuado para separar sus partes solubles de las insolubles., la cual es su función actual, y en el que se precisar( m(s adelante /i se sigue la etimología de la palabra lixiviación, se encuentra que viene del latín% 0+ixivia, 1ae0 sustantivo femenino que significa le'ía +os primeros en acuñarla fueron los romanos, quienes la usaban para referirse a los 'ugos que destilan las uvas antes de ser pisadas, o las aceitunas antes de molerlas Enfocado a la minería, el concepto original de esta tecnología aplicada al tratamiento de los minerales de cobre, se originó en EE22, pero luego se perfec perfeccio cionó nó y modifi modificó có sustan sustancia cialme lmente nte,, logran logrando do una primer primera a aplica aplicació ción n pr(ctica industrial 3a en la década del noventa se expandió ampliamente en la minería cuprífera formando parte de un nuevo camino tecnológico que incluía la extracción por solventes y la electro1obtención de c(todos de cobre ctualmente la lixiviación es uno de los procesos m(s usado en la recuperación de minerales
¿QUÉ ES LA L A LIXIVIACIÓN? +a metalurgia extractiva posee variadas ramas entre las que se encuentra la 4idrometalurgia Esta se encarga de extraer los metales desde los materiales que los contienen a través de métodos fisicoquímicos de fase líquida Este proceso es utilizado en la extracción de 2ranio, 5ro, 6anadio, !obre, 7lata, entre otros +a 4idrometalu 4idrometalurgia rgia requiere requiere de las siguiente siguientes s etapas% etapas% chancado chancado,, molienda, molienda, aglome aglomerac ración ión,, lixivi lixiviaci ación, ón, extrac extracció ción n por por solven solventes tes y electr electro o obten obtenció ción, n, sin embargo nos centraremos en el proceso de lixiviación
+a lixiviación consiste en la disolución del elemento de interés del mineral, por acción acción de un agente agente lixivi lixiviant ante e extern externo o o sumin suminist istrad rado o direct directame amente nte por el mineral en condiciones apropiadas 2
+os procesos de lixiviación presentan diferentes sistemas de operación los cuales se seleccionan de acuerdo a factores técnicos y económicos lgunos de estos son%
8eservas del mineral !omportamiento metalúrgico !aracterización mineralógica y geológica +ey del elemento de interés en recuperar !apacidad de procesamiento !ostos de operación y capital, entre otros
TIPOS DE LIXIVIACIÓN El mineral forma un lecho fi'o de partículas que es bañado por una solución El agente lixiviante entra en contacto con el lecho mineral y a medida que va descendiendo va diluyendo el material de interés 9inalmente la solución rica en el elemento de interés se recoge en la base del lecho sí, en este grupo de procesos se distinguen%
Lixiviación in situ in !"ac#$ +a lixiviación in place consiste en la lixiviación de residuos fragmentados de'ados en minas abandonadas, mientras que la lixiviación in situ se relaciona a la aplicación de soluciones directamente a un cuerpo mineralizado
Lixiviación #n %at#as$ 3
Esta técnica consiste en unir un lecho de mineral con una solución acuosa que percola e inunda la batea o estanque
Lixiviación #n !i"as$ Es un proceso que permite disolver el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una solución de (cido sulfúrico y agua
Lixiviación #n %&ta'#(&s$ Esta técnica consiste en lixiviar lastres, desmontes o sobrecarga de minas de ta'o abierto, los que debido a sus ba'as leyes no pueden ser tratados a través de métodos comunes
LIXIVIACIÓN EN )ATEAS +a +ixiviación en bateas conocido también como sistema de lixiviación por percolación, consiste en la utilización de una estructura de hormigón con forma de paralelepípedo, en donde se deposita el mineral previamente chancado para posteriormente cubrirlo con las soluciones de lixiviación hasta :;< o =>;? de su volumen El molde de hormigón posee un fondo falso de madera, cubierto con una tela filtrante que permite la recirculación en sentido ascendente o descendente de la solución, de modo de favorecer la dilución del mineral En la utilización de este método se dispone de una serie de bateas ubicadas en serie una contigua a la otra, donde cada batea est( conectada a la siguiente de manera de permitir la circulación de la disolución entre estas, tal que las sucesivas recirculaciones permiten subir el contenido del metal de interés "generalmente cobre#, tanto como para poder enviarlas a recuperación electrolítica directa
4
@ado que las bateas son sistemas de operación muy din(mica, son apropiados solamente para lixiviar minerales que presentan una cinética de disolución muy r(pida El ciclo de lixiviación en bateas es normalmente muy corto del orden de A a :< días +a utilización de este método otorga una mayor rapidez al proceso de lixiviación ya que al estar el mineral total o parcialmente sumergido en la solución facilita la dilución de este El proceso permite el tratamiento de un volumen considerable de mineral ya que tiene la facilidad de conectar una serie de estas, aumentando la productividad del mismo +as desventa'as del método son su reducido campo de aplicación donde como ya se di'o debido a sus características din(micas requiere de minerales de r(pida cinética de dilución, adem(s de la elevada inversión inicial requerida para la construcción de las bateas 'unto con la necesidad del tratamiento del mineral
LIXIVIACIÓN EN PILAS El material chancado es transportado "generalmente mediante correas transportadoras# hacia el lugar donde se formar( la pila En este trayecto el material es sometido a una primera irrigación con una solución de agua y (cido sulfúrico, conocido como proceso de curado, de manera de iniciar ya en el camino el proceso de sulfatación del cobre contenido en los minerales oxidados 5
En su destino, el mineral es descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco, que lo va depositando ordenadamente formando un terraplén continuo de A a ) m de altura% la pila de lixiviación /obre esta pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersores que van cubriendo toda el (rea expuesta &a'o las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de drenes "tuberías ranuradas# que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través del material
CONSTRUCCIÓN DE LA PILA +as pilas de lixiviación pueden desarrollarse de dos formas% •
Pi"as #st*ticas +,u"ti-"i.t/$ !onsisten en un apilamiento de un nivel inicial sobre una superficie impermeable, después de que dicho nivel se ha lixiviado, se apilan nuevos niveles sobre los anteriores !ada nivel tiene una altura de entre B a ) m y la altura total de la pila puede llegar hasta los <** m
•
Pi"as 'in*,icas +&n0&../$ El mineral es apilado en un sólo nivel, aproximadamente de entre C a ) metros, construidos sobre una base impermeable El material es removido después de ser lixiviado y reemplazado por mineral nuevo
ALTURA DE PILA +a altura del lecho mineral est( determinada por su permeabilidad "líquida en el caso de los óxidos y también gaseosa en el caso de los sulfuros, debido a la necesidad de oxigeno# +a presencia de arcillas, la formación de precipitados y exceso
de
finos
pueden
disminuir
la
permeabilidad,
resultando
en
canalizaciones de flu'o preferencial y una eventual acumulación de soluciones en la superficie, restringiendo el acceso uniforme de (cido y aire En general la tendencia es a no superar los ) m por cada nueva capa "@omic Dihovilovic, <**?#
6
VENTA1AS 2 DESVENTA1AS DE LA LIXIVIACIÓN EN PILAS +a lixiviación en pilas presenta un número de venta'as y desventa'as comparadas con el proceso de molienda y flotación de minerales sulfurados, tal como se observa en la siguiente abla%
SISTE3A DE RIE4O través del sistema de riego por goteo y de los aspersores, se vierte lentamente una solución (cida de agua con (cido sulfúrico en la superficie de las pilas Esta solución se infiltra en la pila hasta su base, actuando r(pidamente +a solución disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre, la que es recogida por el sistema de drena'e, y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas El riego de las pilas, es decir, la lixiviación se mantiene por ?B a A* días, después de lo cual se supone que se ha agotado casi completamente la cantidad de cobre lixiviable El material restante o ripio es transportado mediante correas a botaderos donde se podría reiniciar un segundo proceso de lixiviación para extraer el resto de cobre
PRODUCTOS @e la lixiviación se obtienen soluciones de sulfato de cobre "!2/5?# con concentraciones de hasta F gramos por litro "gpl# denominadas 7+/ que son llevadas a diversos estanques donde se limpian elimin(ndose las partículas sólidas que pudieran haber sido arrastradas Estas soluciones de sulfato de cobre limpias son llevadas a planta de extracción por solvente 7
PROCESO DE LIXIVIACION
DIA4RA3A DE 5LU1O$
8
9
3INERA 2ANACOC6A U%icación '# "a ,in#(a #n "a (#7ión8 !&%"ación 9 natu(a"#:a t&!&7(*.ica El @istrito Dinero de 3anacocha se sitúa en el @epartamento de !a'amarca, una zona de los ndes del Gorte del 7erú, en una latitud CH +atitud /ur y C)H>*I +ongitud 5este El distrito minero queda aproximadamente a :B Jm al norte de la ciudad de !a'amarca a una altura de aproximadamente ?,*** m sobre el nivel del mar "msnm# +a extensión actual del distrito minero es de aproximadamente :A Jm este a oeste por :* Jm norte a sur, o :A* Jm< Est( ubicado en la línea divisoria continental, separando arroyos que drenan hacia el este a la !uenca del mazona y posteriormente al 5céano tl(ntico "en las cuencas de 7orcón, !honta y 4onda# de aquellas que drenan hacia el oeste al 5céano 7acífico "en la cuenca 8e'o#
10
Dapa de ubicación de D3/8+ en los distritos de !a'amarca
TIPO DE ACTIVIDAD 3INERA +a empresa extractiva Dinera 3anacocha "D3/8+#, es una minera de extracción de oro a cielo abierto por lixiviación de cianuro Est( compuesta por cinco minas a cielo abierto% !arachugo, 3anacocha, +a Kuinua, !ero Gegro y Daqui Daqui que se encuentra en proceso de cierre ambién existe la mina o corte /an Losé, actualmente en desuso +a superficie total de los cortes abarca m(s de AB** hect(reas +a minería a cielo abierto remueve la capa superficial o sobrecarga de la tierra para hacer accesibles los extensos yacimientos de mineral de ba'a calidad +os modernos equipos de excavación, las cintas transportadoras, la gran maquinaria, el uso de nuevos insumos y las tuberías de distribución permiten hoy remover montañas enteras en cuestión de horas, haciendo rentable la extracción de medio gramo de oro por tonelada de material removido
Este tipo de minería utiliza, de manera intensiva, grandes cantidades de cianuro, que permite recuperar el oro del resto del material removido 7ara desarrollar todo este proceso, se requiere que el yacimiento abarque grandes extensiones y que se encuentre cerca de la superficie !omo parte del proceso, se cavan cr(teres gigantescos, que llegan a tener m(s de )A hect(reas de extensión y m(s de :A* metros de profundidad
11
Excavaciones realizadas dentro del distrito minero de Yanacocha.
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO +as operaciones mineras que utilizan la tecnología de extracción por lixiviación con cianuro "cyanide heap leach mining# en minas a cielo abierto se componen de seis elementos principales% M 7it o 9uente del mineral M 7lataforma y el cúmulo M @isolución de cianuro M /istema de aplicación y recolección M Embalses de almacenamiento de disolución M 7lanta para la recuperación de metales
12
Esquema b(sico del funcionamiento de Dinera 3anacocha
El proceso de extracción por lixiviación de cianuro comienza en la extracción del mineral en los cortes En la lixiviación en pilas, el mineral es apilado en una plataforma forrada con una membrana impermeable 7ara agregar el cianuro se usa un sistema de riego por goteo +a disolución de cianuro lixivia el oro del mineral, que es recolectado por la membrana impermeable y se canalizada hacia las embalses de solución @e ahí es bombeada a la planta de procesos donde se separan los metales preciosos, oro y plata, del cianuro Este es recuperado hacia
la
pila
de
lixiviación
creando un
circuito
cerrado
7osteriormente, mediante el refino de la disolución de oro se obtiene el doré que tiene una composición de un ?CN en oro y B
13
CCN /in embargo, si se tiene en cuenta la eficacia de todo el sistema se obtienen unos rendimientos de un F)1FFN
DESCRIPCIÓN DE LAS ETAPAS DEL PROCESO continuación se procede a describir las etapas que constan en el proceso utilizado por D3/8+ @ichas etapas son%
Extracción del mineral
Lixiviación #n Pi"as
Embalses de almacenamiento de la disolución dsorción por !arbón ctivado 8ecuperación del 5ro mediante el proceso Derrill !roOe 8efino o purificación 9ormando parte del ciclo cerrado del cianuro en el proceso, así como de su destrucción y sistemas de contingencia y de seguridad medioambientales, se incluyen%
7lanta de tratamiento de aguas en exceso, 7E Embalses de control de la disolución 7ulmón de la solución residual a recircular ratamiento de drena'es (cidos% 7lanta de tratamiento de aguas (cidas, 7 7lanta de proceso de !arachugo +ago del corte Daqui1Daqui /ur anque amortiguador /istema de control de sedimentos 6ertedero del material residual generado en los cortes @eposición de residuos domésticos y químicos • • •
LIXIVIACIÓN EN PILAS +a pila de lixiviación es una plataforma formada por celdas de entre B y <*:*> m< con una altura de celda m(xima de :< a :A m +a altura total del 7ad no excede los :<* m +a extracción de oro por lixiviación utilizando cianuro sódico "Ga!G# en una concentración de B*gr;m> es mediante riego por goteo, mayoritariamente y por aspersión, a una velocidad de percolación de < m;día aproximadamente
/e añade cal para mantener un p4 entre :* y :< !on esto se busca minimizar la evaporación del cianuro en forma de (cido cianhídrico 1ocurre a partir de valores menores de :*B en el p41 dem(s la adición de cal permite 14
descomponer el cianuro de zinc que es descargado en la pila después del proceso, de forma que se pueda reutilizar el cianuro del circuito
!oncluido el ciclo de lixiviación, se suelen eliminar los desechos y se coloca una nueva capa de mineral triturado En el caso de estos materiales finamente triturados resulta económico agregar un aglutinante "cal o cemento# al mineral, con el fin de permitir la aglomeración de las partículas finas con las m(s grandes Este proceso, denominado aglomeración ayuda a mantener la permeabilidad de las pilas, asegurando la percolación uniforme de la disolución a través del mineral de la pila Gormalmente, se dispone de un período de
ESTRUCTURA DE LA PILA El sistema de recolección de la disolución est( compuesto por tuberías de :* cm de di(metro espaciadas menos de :* m entre sus centros !on ello se busca maximizar la el tratamiento de la disolución rica en oro así como recolectar el exceso de aguas en época de lluvias @ichas tuberías est(n cubiertas de agregado drenante de >Bcm de espesor y sobre este se coloca una capa de material de mina seleccionado de
Fundación (base de una futura pila de lixiviación), con el sistema de tuberías descrito.
15
+a capa base se encuentra impermeabilizada por una geo membrana de un grosor variable entre :B y < cm 7or encima de esta, hay una capa de material fino compactado Pareno limoso1 llamada protective liner, de unos >B cm de espesor donde se ubican los colectores de la disolución rica en oro protegida con grava deba'o del mineral cianurado 7or deba'o de la geo membrana, se encuentra una capa de arcilla compactada de >* cm "soil liner# y finalmente el terreno natural con una canalización que recoge las aguas que puedan percolar l pie del perímetro y a pie del talud se encuentra un revestimiento de geomembrana, soldada a la geomembrana impermeabilizadora del pad, aislada mediante bermas laterales En estas bermas se drena el agua hacia las embalses de operación y de eventos menores Es aquí donde se encuentran las tuberías de proceso que transportan las diferentes soluciones% rica, residual y agua
Corte transversal de la pila mostrando el sistema de impermeabilización de ésta.
lo largo de la pila de lixiviación, adyacente al circuito de bermas, se dispone de una vía permanente de acceso directo a la pila, permitiendo traba'os de proceso, control y mantenimiento El sistema de sub1drena'e de la fundación est( compuesto de zan'as excavadas ba'o la superficie del mineral Est(n distribuidas de forma adecuada aprovechando las depresiones del terreno y lugares donde afloran los las aguas su1superficiales En este punto se colocan tuberías corrugadas y perforadas de polietileno "!7# y son rodeadas de material drenante encapsulado en un geotexil no te'ido El ob'etivo de todo esto es eliminar las sub presiones en el sistema de impermeabilización y deterioro de los suelos de la fundación por efecto de aguas fre(ticas
16
+a superficie de fundación de las pilas, por lo general ondulada, se regulariza mediante excavaciones y rellenos compactados de hasta F m de espesor, con taludes m(ximos de >4% :6 y mínimas pendientes de <1?N
E,%a"s# '# a",ac#na,i#nt& '# "a 'is&"ución /i la disolución lixiviada es de una concentración de :Bgr;m> se coune en una disolución rica o concentrada y se envía al embalse de almacenamiento de disolución de donde, posteriormente, se bombea hacia la planta de procesos Derrill !roOe Este embalse actúa como regulador de sobrecargas en casos de apagones eléctricos donde fallase la planta de tratamiento, lluvias, etc permitiendo también que los sólidos en suspensión sedimenten
Embalse de almacenamiento de la disolución y embalses de control (la ms pe!ue"a es la de almacenamiento).
+a capacidad m(xima de los embalses es un elemento de riesgo a considerar por la posibilidad de estos en época de lluvias /egún la au'it&(;a realizada por $GQEE! el <**>, teniendo en cuenta las características de la operación así como la ubicación de la minera Pcabeza de cuencas hidrogr(ficas1 se concluye que el criterio de diseño de capacidad de los embalses, existe una probabilidad relativamente alta del vertimiento de agua de los embalses de control de la disolución, creados precisamente para evitar eso, con el riesgo que esto comporta El sistema de impermeabilización de las embalses consta de un revestimiento triple sobre una sub1base de material fino no compactado +as capas est(n constituidas por los siguientes revestimientos% 17
!apa de geonet "geonet es una capa de drena'e para las pilas de lixiviación /u función es la de permitir una permeabilidad de flu'o suficiente para permitir las filtraciones desde el material de relleno adyacente, mantener una capacidad de flu'o de plano suficiente tal que se revise la carga hidr(ulica por encima del revestimiento, resistir cargas compresivas de corto y largo plazo, y proporcionar la estabilidad adecuada#, geomembrana 4@7E de :B< cm de espesor y sistema de
sensores +!8/ 8evestimiento geotextil de <** gr y una geomembrana de 4@7E de :,B< cm un sistema de sensores de +!8/ 8evestimiento con geotextil de <** gr y geomembrana de ++7E de :,*< cm
#istema de canalización e impermeabilización de las pilas y las embalses de solución.
A",ac#na<# 9 (#cu!#(ación +a sustancia obtenida del proceso de riego es transportada hacia pozas construidas y acondicionadas para almacenarlas en tanto se programe su ingreso a la siguiente etapa del proceso "recuperación y concentración# !abe indicar que al igual que se recupera mineral valioso de la sustancia obtenida, se recupera también el agua involucrada en ella, la misma que se reutiliza en los siguientes procesos de lixiviación, buscando hacer un uso m(s eficiente de este recursos @e igual forma, el (rea donde se realiza la lixiviación, es recuperada luego de unos años de uso sí se procede a restituir la vegetación propia de la zona, cuidando y monitoreando su desempeño
18
P(&c#s&s !&st#(i&(#s +as soluciones líquidas "lixiviadas# pasan por otros procesos para que se separe el líquido de los minerales valiosos En principio se busca eliminar las partículas sólidas que pudieran haber sido arrastradas y que no tienen valor 7osteriormente, la solución enriquecida "la que tiene minerales valiosos# debe pasar por a la etapa de recuperación y concentración, para lo que se usa procesos de precipitación, extracción por solventesPelectro obtención "/R1ES#<, entre otros, dependiendo nuevamente del metal sólido que se quiera obtener
CONCLUSIONES
El proceso de lixiviación permite traba'ar yacimientos que suelen ser calificados de ba'a ley "y por tanto de m(s alto costo de producción por tonelada# siempre que la operación minera involucre una actividad a gran escala Es decir, que la lixiviación es un proceso de recuperación que har( económico un proyecto conforme se traba'en mayores
volúmenes de material El proceso de lixiviación requiere de la preparación adecuada y responsable del (rea donde se va a realizar la acción de lixiviar 7ara ello, los traba'os de acondicionamiento velan por no generar impactos 19
negativos al ambiente y al mismo tiempo lograr que el proceso sea eficiente +as (reas de terreno dedicadas a este proceso son lugares amplios y llanos sobre la que se coloca una membrana impermeable "conocida como geomembrana# que aislar( el suelo de todo el proceso químico que se e'ecutar( arriba 9inalmente este proceso, confirma que el sector minero hace uso de alta tecnología, requiere de un estricto diseño y planificación de acciones en su camino de alcanzar la eficiencia y rentabilidad, cuidando el ambiente
)I)LIO4RA5IA
!olin &aird Kuímica ambiental Editorial 8everté / <**:
/hepherd Dillar, $nc Estudio del $mpacto ambiental de 3anacocha1 !arachugo /ur 7reparado por &uenaventura $ngenieros / para !$ Dinera 3anacocha / +ima :FF<
E$ 7royecto !erro 3anacocha 6olumen $, $$ y $$$ Elaborado por DS4 mericas $nc 7ara Dinera 3anacocha /8+ Goviembre <**<
E$ 7royecto !erro Gegro 6olumen $, $$ y $$$ Elaborado por DS4 mericas $nc 7ara Dinera 3anacocha /8+ @iciembre <**< 20
E$ 7royecto /uplementario 3anacocha 5este !omponente ambiental Elaborado por DS4 7erú / para Dinera 3anacocha /8+ $nforme 9ebrero <**A
guad, L/, Lordan, 4,@, 6argas, -+ixiviación de minerales oxidados de cobre con soluciones (cidas de alta carga iónica., En% upper <*AF, /antiago de !hile
-4idrometalurgia., utor desconocido, 2niversidad de atacama, pp <*1 C*
21
