Evaluación de las Competencias Operación de Lixiviación en Pads Nombre del Estudiante: Notas para el evaluador a
a
a
1. Competencia: Conocer conceptos de Lixiviación
Nota final Criterios de desempeño
Explicar que es la lixiviación.
e t n e t e p m o c o N
OBSERVACIONES e e t t n s n e a e t t l e l e r a p p F o m n m o n e o C o c M C
NC CFM
C
Describir el proceso de lixiviación de mineral NC CFM
C
2. Competencia: Factores Factores que que afectan la lixiviación lixiviación Nota final
Criterios de desempeño desempeño
e t n e t e p m o c o N
e e t t n s n e a e t t l e l e p a r p F o m n m n o e o C o c M C
Explicar los diferentes factores que afectan a NC CFM C la lixiviación. Explicar los diferentes métodos de lixiviación que existen.
OBSERVACIONES
3. Competencia: Diseño del Pad Nota final Criterios de desempeño
Describir los componentes para el diseño de un pad.
e t n e t e p m o c o N
OBSERVACIONES e e t t n s n e a e t t l e l e r a p p F o m n m o n e o C o c M C
NC CFM
C
4. Competencia: Diseño Diseño de Sistemas de Riego-Sistemas Riego-Sistemas de Recolección Nota final Criterios de desempeño
Describir los diferentes tipos de riego.
e t n e t e p m o c o N
OBSERVACIONES e e t t n s n e a e t t l e l e r a p p F o m n m o n e o C o c M C
NC CFM
C
Explicar los diferentes sistemas de recolección.
5. Competencia: Aplicación Aplicación de los Sistemas Sistemas de Riego Nota final
Criterios de desempeño
Describir los diferentes sistemas de riego, herramientas, elementos, equipos, etc.
e t n e t e p m o c o N
OBSERVACIONES e e t t n s n e e a t l t e l e p a r p F o m n m o n e o o C c M C
NC CFM
C
6. Competencia: Operaciones Operaciones en Pad de Lixiviación Nota final Criterios de desempeño
Decir las funciones y obligaciones obligaciones del operador de pad de lixiviación.
e t n e t e p m o c o N
OBSERVACIONES e e t t n s n e e a t l t e l e p a r p F o m n m n o e o C o c M C
NC CFM
C
Tabla de Contenido Introducción Módulo 1 Módulo 2 Módulo 3 Módulo 4 Módulo 5 Módulo 6 Módulo 7 Módulo 8 Módulo 9
INTRODUCCIÓN
El proceso de lixiviación consiste en exponer el mineral que contiene los valores metálicos (Au y Ag) a una solución capaz de disolver dichos metales en forma selectiva. El mineral chancado, es colectado sobre una zona impermeable formando una pila de una altura determinada, sobre la que se esparce solución diluida de cianuro, la cual percola a través del mineral disolviendo los metales preciosos. La disolución del oro o de la plata por el cianuro, es un proceso electroquímico; que involucra la disolución anódica del oro como un complejo aurocianuro y la reacción catódica simultánea de reducción del oxígeno disuelto en agua. Se entiende como una reacción electroquímica aquella en la cual intervienen un ánodo y un cátodo; entendiéndose como ánodo al elemento que pierde electrones (elemento que se corroe, es decir, tiende a pasar sus iones a la solución en un sistema acuoso) y como cátodo el elemento que capta los electrones para que se produzcan las reacciones de reducción del sistema.
1. Lixiviación de mineral La cianuración es el proceso electroquímico de disolución del oro, plata y algunos otros componentes que se pueden encontrar en un mineral aurífero, mediante el uso de una solución alcalina de cianuro, que forma aniones complejos de oro, estables en condiciones acuosas. Este proceso implica una serie de reacciones que ocurren en la superficie del sólido. Elsner (1846) propuso la reacción global de disolución del oro mediante una solución acuosa de cianuro, en presencia de oxígeno: 4 Au + 8 NaCN + O2 + 2H2O → 4 Au(CN)2- + 4 OHLa reacción global corresponde a una reacción heterogénea que incluye 3 fases diferentes: Fase sólida (oro metálico), líquido (agua, sales disueltas de cianuro), gas (oxígeno) La cianuración está controlada por la difusión del cianuro y oxígeno hacia la superficie del oro, como se esquematiza en la Fig.1. El mecanismo de disolución de oro en la solución de cianuro es el siguiente: - Absorción de oxígeno en la solución - Transporte de cianuro disuelto y oxígeno a la interfase sólido líquido - Transporte de los reactantes al interior del sólido por poros o canales - Adsorción del cianuro y oxígeno en la superficie del sólido - Reacción electroquímica en la superficie - Desorción del complejo soluble oro-cianuro y otros productos de la reacción - Transporte de los productos desde los sitios de reacción hacia la superficie del sólido por poros o canales - Transporte de los productos desde la interfase fluido-sólido hacia la solución En las plantas que utilizan el proceso de cianuración, las concentraciones normales de cianuro utilizadas están entre 0,3 y 2 g/L (0,03% a 0,2% de cianuro libre). Estos valores se pueden incrementar, en algunos casos hasta valores prohibitivos económicamente, si en las menas se encuentran presentes minerales consumidores de cianuro, como algunos minerales de cobre, hierro, zinc, entre otros.
Fig.1. Representación esquemática de la lixiviación de Au 7
El otro elemento imprescindible para el desarrollo de la reacción, es la presencia de oxígeno y puesto que la cianuración es un proceso controlado principalmente por fenómenos de transporte de masa, la concentración de oxígeno está limitada por la solubilidad del oxígeno en agua, que es de 8,2 mgO2 /L a nivel del mar y 25 ºC. Minerales de arsénico y antimonio, son consumidores de oxígeno, causando un efecto retardante en la solubilización del oro. La utilización de las sales de cianuro en el proceso de cianuración, dependen de su solubilidad en agua y la disponibilidad en el medio. La más usada a nivel mundial es el cianuro de sodio (NaCN) 1.1. Factores de afectan la lixiviación 1.1.1. Efecto del oxígeno sobre la disolución del oro El uso de oxígeno es como agente oxidante y es esencial para la disolución del oro bajo condiciones normales de cianuración. Los agentes oxidantes, tales como el permanganato de potasio, peróxido de sodio, bromo y cloro fueron usados en el pasado con relativo éxito pero debido al costo de estos reactivos y las complicaciones que su uso implicaba, actualmente ya no se utilizan. La proporción de la disolución del oro en el cianuro crece con la cantidad de oxígeno presente. De aquí la necesidad de aerear las soluciones. 1.1.2. Efecto del tamaño de partícula Cuando en los minerales se encuentra oro libre grueso, la práctica usual es separarlo por medio de trampas hidráulicas gravimétricas, antes de la cianuración, de lo contrario, las partículas gruesas no podrán ser disueltas completamente en el tiempo disponible para llevar a cabo el proceso de disolución. Otra práctica para reducir el tamaño de las partículas de oro, es la molienda y clasificación de los minerales de oro en circuito cerrado, donde las partículas de oro grueso son reducidos de espesor y quebrantados, logrando rebosar del clasificador. Una partícula de 45 micras de espesor, no tardaría más de 12 horas para disolverse y una de 150 micras de espesor no tardaría más de 48 horas para disolverse. La plata metálica de los mismos espesores que el oro, tardaría el doble de tiempo para disolverse. La velocidad de disolución esta además condicionada a otros factores como: la aireación ,agitación, composición química, concentración de cianuro, grado de liberación del oro, etc. 1.1.3. Efecto de la concentración de cianuro sobre la velocidad de disolución de oro La solubilidad del oro en la solución de cianuro depende principalmente de la proporción en que esté presente el oxígeno. La concentración de la solución para una rápida disolución es de 0.05% de NaCN. En las condiciones ordinarias de trabajo las soluciones no están saturadas de oxígeno; por consiguiente la potencia disolvente del cianuro puede resultar disminuida, y reducir la velocidad del ataque del oro. En conclusión:
Una alta concentración de oxígeno en la solución, incrementa el ratio de disolución de oro con incremento en la concentración de cianuro. Una alta concentración de cianuro, incrementará el ratio de reacción con el incremento de la concentración de oxígeno. 8
El ratio de disolución de oro dependerá del área de la superficie total expuesta en la solución. Se incrementará el ratio de disolución de oro con la velocidad de remoción.
1.1.4. Efecto del pH sobre la disolución de oro En el proceso de cianuración se usa cal para incrementar el pH; que sirve para neutralizar la acidez del mineral y consecuentemente proteger al cianuro de la descomposición, evitando la formación de gas cianhídrico. El constituyente importante del reactivo es su propia alcalinidad, la que debe determinarse en términos de CaO. El dióxido de carbono presente en el aire, descompone el cianuro en presencia del agua:
NaCN + CO2 + H2O- ------- HCN (gas) + NaHCO3 En soluciones diluidas el cianuro de sodio (NaCN) sufre acción hidrolítica (disolución en agua), disociándose en ácido cianhídrico (HCN) e hidróxido de sodio (NaOH): NaCN + H2O -------- NaOH + HCN (gas) Aumentando el pH se evita la formación del HCN. La acción de la cal para neutralizar la acidez del mineral producto de la descomposición del mineral, se muestra en las siguientes ecuaciones: H2SO4 + CaO
CaSO4 + H2O (formación de yeso) CaO + CO2 CaCO3
En conclusión la cal se usa para:
Evitar pérdidas de cianuro por hidrólisis. Prevenir pérdidas de cianuro por la acción del anhídrido carbónico del aire. Neutralizar los componentes ácidos tales como sales ferrosas, férricas y el sulfato de magnesio. Descomponer los bicarbonatos del agua antes de su uso en la cianuración. Neutralizar los constituyentes de la mena. Neutralizar los componentes ácidos resultantes de la descomposición de los diferentes minerales de la mena en las soluciones de cianuro. Facilitar el asentamiento de las partículas finas de modo que puedan separarse, la solución rica clara de la mena cianurada.
Debemos tener en cuenta que un exceso de alcalinidad puede retrasar la velocidad de disolución del oro, especialmente si el mineral es un sulfuro.
1.1.5. Efecto de la temperatura Cuando se aplica calor a una solución de cianuro que contiene oro metálico, dos factores opuestos influyen en la velocidad de disolución. El aumento de la temperatura agiliza la actividad de la solución y consiguientemente acelera la velocidad de disolución del oro. Al mismo tiempo, la cantidad de oxígeno en la solución disminuye porque la solubilidad de los gases decrece con el aumento de la temperatura. Adicionalmente, otras de las desventajas del incremento de temperatura son: el costo de calentamiento, el aumento de la descomposición del cianuro debido al calor y el consumo 9
excesivo de cianuro a causa de la reacción acelerada entre los cianicidas (sulfuros de Fe, Cu, etc.) de la mena y el cianuro.
Fig.2. Curva de disolución de oro en una solución cianurada donde se le incrementa la temperatura 1.2. Métodos de lixiviación La hidrometalurgia del oro presenta varios métodos de lixiviación, entre los que tenemos:
a) Lixiviación por agitación b) Lixiviación in-situ c) Lixiviación en botaderos d) Lixiviación en pilas La selección del método de lixiviación depende de:
Características físicas y químicas de la mena. Caracterización mineralógica. Ley de mena. Solubilidad del metal útil en la fase acuosa. Cinética de disolución. Magnitud de tratamiento. Facilidad de operación. Reservas de mineral. Capacidad de procesamiento. Costo de operación y capital. Rentabilidad.
1.2.1. Lixiviación por agitación Este tipo de lixiviación se usa en el beneficio de menas en las que los valores metálicos se presentan en la roca en grano muy fino o muy diseminado y en minerales que generan un alto contenido de finos en las etapas previas de chancado. La lixiviación por agitación puede realizarse en forma batch, continua en serie y continua en contracorriente. Se emplea para minerales de leyes suficientemente elevadas de Au/Ag, para justificar el costo de molienda fina, consumo energético de agitadores, separación sólido líquido, etc.
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Fig.3. Diagrama de flujo de un proceso de lixiviación por agitación 1.2.2. Lixiviación in-situ Este método se refiere a la inyección de soluciones de lixiviación a residuos fragmentados dejados en minas cerradas o a la aplicación de soluciones directamente a un cuerpo mineralizado, además, en este tipo de lixiviación se logran recuperaciones bajas debido al menor contacto que tiene la solución con la roca. En al actualidad, estas operaciones presentan un gran interés por los bajos costos de inversión y operación que se requieren y posibilitan recuperar valores metálicos que de otra manera no podrían ser extraídos.
Fig.4. Esquema de un proceso de lixiviación in-situ 1.2.3. Lixiviación en botaderos Esta técnica consiste en lixiviar desmontes o sobrecarga de minas con operaciones a tajo abierto, lo que debido a sus bajas leyes no pueden ser tratados por los métodos convencionales. Este material, generalmente del tamaño "run of mine" (es decir, tal como sale de la mina), es depositado sobre superficies poco permeables y la solución percola a través del lecho por gravedad. Normalmente son de grandes dimensiones, requiere de poca inversión y es económica su operación, pero la recuperación es baja y necesita tiempos excesivos para la extracción del metal. 1.2.4. Lixiviación en pilas Este método se usa para tratar minerales de buena ley que no presentan problemas de extracción. Estos minerales se colocan sobre una superficie de terreno preparada. Se diferencia de la lixiviación de botaderos en que se emplea mineral extraído de la mina procesado previamente, en vez de materiales de desmonte o marginales. El tiempo de lixiviación es menor y su recuperación mayor al de los otros métodos ya descritos. 11
La lixiviación en pilas es una lixiviación por percolación del mineral acopiado sobre una superficie impermeable, preparada para colectar las soluciones. Su gran flexibilidad operativa le permite abarcar tratamientos cortos (semanas) con mineral chancado fino o bastante prolongado (meses y hasta años) con materiales gruesos producidos por la mina (run of mine).
Fig.5. Esquema de lixiviación en pilas (HeapLeaching)
Hay dos variables importantes que pueden presentar problemas en la lixiviación en pilas; estas son: la permeabilidad y la percolación. A. Permeabilidad del mineral Esta variable se refiere a la capacidad de la solución lixiviante de penetrar a las partículas de mineral, tal penetración puede tener lugar por los límites de grano o través de las micro fracturas de las partículas del mineral .Comúnmente los minerales exhiben grandes variaciones en permeabilidad algunos parecen ser duros pero son porosos semejantes a una esponja y la solución lixiviante penetra fácilmente a la roca, obteniéndose buenas recuperaciones. Sin embargo, con otro tipo de rocas, la penetración de la solución lixiviante puede ser completamente lenta; esto puede requerir chancado muy fino para exponer el oro, o alternativamente puede requerir periodos de lixiviación largos y/o repetidos. B. Percolación a través de la pila Esta variable es completamente diferente a la permeabilidad del mineral. La percolación se refiere a la manera en la cual las soluciones fluyen por gravedad a través de la pila. Una pila pobre en percolación puede llegar a ser inundada y las soluciones lixiviantes pueden correr sobre los lados de la pila. La pila puede no permitir suficiente solución para mojar el mineral, de modo que la lixiviación ocurre sólo sobre las superficies extremas de las pila. Si el método de construcción de la pila ha creado zonas de mineral clasificado, las soluciones pueden canalizarse a través de la pila y nuevamente se lixiviará solo un pequeño porcentaje de la pila. Este problema está relacionado al tamaño de las partículas en la pila especialmente los finos (contenido de arcillas). Estos finos pueden acumularse en algún nivel dentro de la pila, taloneándolo. En casos extremos la pila puede ser inundada internamente y eventualmente puede estallar a través de las inclinaciones de los lados, desparramándose toneladas de mineral a través de los canales de colección de solución y en áreas cercanas a la pila. 12
Sistema de relleno en valle El método de Lixiviación en Valle, consiste en colocar la mena preparada entre una estructura de retención en un valle. Los posteriores carguíos del mineral hacen crecer la pila de acuerdo con el talud. Este método requiere de una estructura de retención fuerte, de menas gruesas estables y un revestimiento de muy alta resistencia debido a la cabeza hidráulica y al peso del mineral acumulado. La mena permanece en contacto con la solución de lixiviación durante toda la vida de la operación y se pueden conseguir altas recuperaciones. Presentando los mismos requerimientos de altura, piscinas, carguío, granulometría, operación, etc., que el método de lixiviación en pilas general.
Mineral
Solución Barren
PROCESOS
Solución enriquecida Dique de retención Minado Chancado y puesta en el valle Lixiviación Cubrir con nuevo mineral Lixiviación Ripio queda en el lugar
Fig.6. Esquema de lixiviación en pila con sistema de relleno en valle 1.3. Aspectos técnicos de una pila (dimensionamiento de una pila) El dimensionamiento de la pila es claramente una función de la capacidad de tratamiento, vale decir de las toneladas a tratar. Deben considerarse como factores de importancia, los siguientes: Altura de la pila: Determinada en laboratorio, bajo parámetros de permeabilidad, fuerza de cianuro, alcalinidad protectora y contenido de oxígeno El oxígeno disuelto debe permanecer en la solución de lixiviación hasta que ha percolado al fondo de la pila Cuando la pila es demasiado alta o gruesa, el oxígeno disuelto puede ser consumido antes de que la solución pueda penetrar a las secciones más bajas. Angulo de reposo del material: Bajo las condiciones de carga a la pila. Es el ángulo de inclinación entre el talud de la pila y la base de apoyo (piso). Este ángulo permite la estabilidad de los estratos o pilas de material en función de su peso específico. Para un talud que está por encima de su ángulo de reposo no se podría esperar que tenga cierta estabilidad. Densidad aparente de la mena: Bajo condiciones de carga a la pila
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2. Diseño del PAD El pad de lixiviación debe ser impermeable a la solución de cianuro; debe ser construido de manera que la solución que percola a través de la pila sea colectada en un punto central. Es necesario que el pad sea impermeable para así poder colectar la solución rica y eliminar la posibilidad de pérdida de soluciones de cianuro de oro y plata por la base y que pueda contaminar algunas corrientes o aguas del subsuelo Los materiales utilizados en la construcción de la base de las pilas incluyen asfalto, hormigón, láminas de plástico, ripio compactada con bentonita y arcillas, que se escogen según factores técnicos (tonelaje y altura de la pila, duración del ciclo de lixiviación, etc.), pudiendo influir también ciertos factores locales (disponibilidad de espacio, de materiales, etc.) y económicos. 2.1. Componentes de un PAD 2.1.1. Substrato Es el terreno preparado con pendientes del orden de 3 a 4% en una dirección, hacia la poza de colección. En el caso de un pad en valle se puede llegar a tener hasta 40% de pendiente. La superficie del sustrato debe de estar libre de piedras angulosas tanto como sea posible que ocasionaran perforaciones en la capa impermeable. 2.1.2. Finos de protección Material sellante de arcilla compactada, totalmente exenta de elementos perforantes, dado que sobre esta se debe acomodar suavemente la capa impermeable (liner).La arcilla compactada evitará que se haganagujeros en la manta de plástico requerida. 2.1.3. Base impermeable Generalmente consiste de un material de plástico inerte a la acción de los agentes químicos que mojarán su superficie. Su resistencia mecánica es suficiente para resistir los esfuerzos a que será sometida, tracción y torque en carga y descarga y compresión por el depósito de mineral; sus propiedades físicas y químicas le permiten resistir las condiciones ambientales de temperatura y radiación solar existente. 2.1.4. Tuberías de drenaje Tuberías corrugadas y perforadas, las cuales también se ramifican de una troncal en subtroncales y ramales, estos últimos se distribuyen espaciados longitudinalmente sobre la capa impermeable y enterradas por el mineral, destinadas a permitir una rápida evacuación de la solución una vez que esta alcanza el fondo de la pila evitando la inundación de la pila (capas freáticas), y permite la inoculación de aire por las zonas inferiores. Su espaciamiento se calcula asumiendo que la tubería es una canaleta que a la salida de la pila está llena hasta la 2/3 partes de su diámetro con el líquido recogido en su área de influencia. 2.1.5. Ripio de construcción Constituye la última capa superior de protección al revestimiento. Básicamente es una capa de unos 20 cm de material, de apariencia diferente a la mena y que además, reparte las presiones sobre la tubería de drenaje. Si presenta muy buenas propiedades permeables puede llegar a sustituir las tuberías de drenaje, aunque con peligro de embancamiento en el largo plazo y sin beneficio de aireación inferior. Su granulometría debe ser entre 100% -3" y 100% -1 1/2". 14
2.1.6. Mineral Capa de material a lixiviar depositado en forma razonablemente suave, de preferencia por medios que no produzcan un efecto de compactación ni segregación de tamaños, hasta alcanzar la altura determinada.
F. Mineral cubriendo drenajes y capas D. Tuberias de drenaje: Tuberia Corrugada y perforada, con geotextil E. Ripio de c onstrucción: Material fino amortiguador Geotextil C. Capa impermea ble: HDPE (Liner sintetico) Geotextil Red de Drenaje
Drenaje inferior para detección de fugas
Geotextil B. Finos de protección: Material sellante de arcilla compactado A. Substrato: Superficie de tierra
Fig.7. Corte esquemático donde se muestran los componentes de un PAD de lixiviación de mineral.
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3. Preparación y carguío de mineral Algunos minerales son naturalmente permeables a las soluciones de lixiviación, pero la mayoría no lo son y tienen que ser chancados antes de ser colocados al pad . Generalmente cuanto más fino se tritura el mineral, mayor será la extracción de oro y plata en la cianuración. Algunas pilas se impermeabilizan cuando el mineral se tritura más fino. La cal debe ser agregada al mineral antes de descargar sobre el pad y no debe agregarse en capas, pues esto podría impermeabilizar el mineral. El material puede ser depositado sobre el pad con correa, camión o cargador frontal. En los dos últimos casos, el mineral permanece más o menos homogéneo, pero el carguío con correa produce normalmente una segregación natural de tamaños (los fragmentos más grandes ruedan hacia abajo) con lo cual, la pila resultante queda con rutas preferenciales de percolación en las zonas de material grueso, y teniendo escasa penetración de la solución en áreas de baja permeabilidad donde se han concentrado los finos. 3.1. Segregación Es la clasificación natural de tamaños de las partículas de un material durante el apilamiento. Sometidas a un mismo movimiento las partículas responden de distinta manera según su peso específico,forma, tamaño,etc. Los fragmentos grandes ruedan hacia abajo y los finos tienden a concentrarse en los declives y en la base de la pila,con lo cual se tendrá una distribución granulométrica heterogénea. La solución de lixiviación tiende a localizarse en las áreas que tienen buenas características de percolación, es decir el material grueso y originando escasa penetración de la solución en zonas de mala permeabilidad donde se encuentran los finos.
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4. Sistema de riego de soluciones La solución lixiviante se puede esparcir sobre la pila mediante goteo o aspersión. La densidad de riego varía normalmente en el rango de 5 a 10 l/hr.m2. La densidad de riego se ha definido previamente en laboratorio de acuerdo a la capacidad de drenaje del material, teniendo como consideración secundaria las concentraciones de las soluciones Las condiciones básicas de riego son: Permitir un riego tan uniforme como sea posible. Un tamaño de gota incapaz de provocar el lavado y arrastre de finos; por ejemplo desaglomerando el material. Velocidades altas de aplicación simplemente diluyen el grado de la solución rica. Un tipo y tamaño de gota requerido según las necesidades de evaporación. Estar construido por materiales resistentes a los agentes químicos y condiciones de operación.
4.1.
Diseño de sistemas de riego
El sistema de riego debe estar construido con materiales resistentes a:
Agentes químicos que se utilizan en la lixiviación como cianuro, cal, etc. Desgaste por el uso a las condiciones de operación. Condiciones climáticas de trabajo. Debe poseer un sistema de control que asegure un funcionamiento continuo, de acuerdo a los estándares establecidos, y además, entregando la máxima flexibilidad a la operación. El diseño de un sistema de riego debe cumplir con las normas estipuladas para los sistemas hidráulicos. Principalmente: Las pérdidas de carga o presión (cañerías, codos, válvulas, emisores, otros accesorios). Medidas de protección de las instalaciones, operación y ambiente. Accesos para la operación, control y mantenimiento. La instalación debe ser optimizada en su relación costo/beneficio.
4.2. Uniformidad de riego La uniformidad del riego en una instalación dependerá de:
La distribución de la presión en la red. Uniformidad de fabricación de los emisores. Obturaciones de los emisores (aspersor, gotero). Respuesta del emisor a la temperatura y presión del líquido. Variación de las características del emisor en función del tiempo. Efecto del viento (aspersores). Estado de la superficie a regar, (compactación, nivelación, etc.)
4.3. Tipos de riego En la lixiviación de Oro en pilas, los métodos más importantes son el riego por aspersión y goteo.
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4.3.1. Aspersión Puede decirse que se trata de un sistema en el que la superficie de la pila recibe la solución en forma de lluvia. Prácticamente todos los terrenos pueden ser regados por aspersión. Es especialmente recomendable en:
Suelos de textura gruesa (ROM). Cuando la disponibilidad del recurso hídrico no es limitante. Cuando se tienen aguas muy duras, y por lo tanto, incrustaciones. Cuando se requiere una buena oxigenación de la solución.
Los aspersores pueden ser clasificados por:
Capacidad (tamaño boquilla). Tamaño de gota. Ángulo de riego. Ángulo de influencia. Giratorios o fijos. Sistemas portátiles o fijos
Ventajas con respecto al riego por goteo:
Menor costo de instalación. Mayor simplicidad de instalación. Mayor versatilidad para el riego. Menor mantenimiento (soluciones sucias).
Desventajas:
Menor precisión en la entrega de la solución, y por consiguiente mayor gasto de ésta. Mayor presión de trabajo que acarrea mayor riesgo de daño al equipo y más necesidad de energía por m3 de solución. Registra mayor pérdida por evaporación. El impacto de las gotas en la superficie produce una mayor compresión de la corteza. El modelo o forma de precipitación de un aspersor sobre el terreno es triangular y varía según la presión de trabajo. De aquí se desprende la necesidad de superposición de los aspersores para obtener una aplicación uniforme de solución sobre el área de riego. Espacios de un 60% del diámetro de humectación entre aspersores son generalmente satisfactorios. La uniformidad de aplicación del riego está afectada por la disposición de los aspersores sobre los laterales: Triangular Rectangular El viento desplaza las gotas de solución y modifica la distribución. Para disminuir el efecto del viento se puede: Disminuir el espaciado entre aspersores. Aumentar el tamaño de gota. Establecer ciclos de riego en función del viento. Regar solo de noche. El N° de aspersores deben limitarse de forma que la diferencia de caudal de entrega entre los aspersores extremos no exceda el 10%. Es recomendable comprobar la uniformidad del riego empíricamente. Lo que indican los fabricantes está medido sin viento y en condiciones que pueden ser distintas a las reales de cada caso. 18
4.3.2. Goteo El sistema de riego por goteo consiste de tuberías delgadas, fabricadas de un material de alta densidad, las cuales tienen unos emisores o goteros, las que tienen dos partes, una interior y una cubierta o funda. El interior es esencialmente un tubo hueco cuya pared exterior tiene un laberinto de pasajes y canales, llamado camino tortuoso. Este laberinto está especialmente diseñado para mantener un flujo determinado a través de él, que sea poco sensible a las variaciones de presión. La cubierta es también un tubo hueco cuyo diámetro interior encaja exactamente alrededor del camino tortuoso del lado exterior del tubo interior, completando el gotero. Como la solución fluye a través del interior del gotero a una presión de 20 PSIG, solo algo de la solución logrará atravesar el camino tortuoso y saldrá hacia el exterior en forma de gota. Una serie de goteros, ubicados a intervalos establecidos en un sistema de tubería de polietileno, conectada a una línea troncal de solución distribuyen el flujo de solución sobre la superficie del terreno. Estos sistemas aplican solución con caudales bajos por cada punto de emisión en los cuales se produce la disipación de una gran cantidad de energía por lo que el líquido sale gota a gota. Las características principales que se deben tener presentes en la selección de un emisor son:
Caudal uniforme y constante. Poco sensible a las variaciones de presión. Poca sensibilidad a las obturaciones. Elevada uniformidad de fabricación. Resistente a la agresividad química y ambiental. Bajo costo. Estabilidad de la relación caudal-presión a lo largo del tiempo. Poca sensibilidad a los cambios de temperatura. Reducida pérdida de carga en el sistema de conexión. El riego por goteo es recomendable cuando:
Disponibilidad de líquido es escasa. No existe riesgo de precipitación de sales presentes en el agua / solución. Existe régimen de viento fuerte y permanente. Condiciones de temperatura son extremas (pueden funcionar enterrados). Dada la relación caudal-presión, en terrenos de superficie irregular la descarga del sistema de riego con goteros puede hacerse muy dispersa.
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5. Sistema de recolección de soluciones 5.1. Tanques y pozas de proceso En un sistema de lixiviación en pilas se encuentra normalmente los siguientes tanques y pozas para almacenamiento de líquidos: 5.2. Tanques auxiliares 5.2.1. Tanque de agua de proceso Necesario, en caso de no disponer de una alimentación regular, para mantener una reserva de agua y poder soportar las siguientes situaciones:
Pérdidas por evaporación y arrastres. Pérdidas por humedad residual en los ripios agotados. Necesidades de proceso, por ejemplo: curado, aglomeración y purgas de solución.
Su dimensionamiento depende del abastecimiento y la demanda. 5.2.2. Poza de sedimentación Recibe solución desde la pila y alimenta, por rebose, a los tanques de proceso decantando los sólidos suspendidos. Se dimensionan en función del tiempo de retención necesario para obtener una buena decantación. Pozas de Emergencia Para almacenar soluciones en caso de emergencias en la operación o de lluvias torrenciales. ▪
Tanque de solución rica Corresponde al tanque receptor de solución de alta concentración desde la pila previo a su tratamiento en la planta de proceso. ▪
Tanque de solución pobre o agotada Recoge las soluciones tratadas en la planta de procesamiento para su retorno o recirculación a la pila para recuperarse en la especie a lixiviar. ▪
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6. Percolación de soluciones Se llama percolación al descenso de la solución lixiviante a través del lecho del mineral por efecto de la gravedad, el comportamiento de este descenso estará afectado por las características de la solución (viscosidad, densidad, etc.) y las del mineral (% espacio vacío, distribución por tamaños,% finos, afinidad por la solución, aire atrapado, etc.). Cuando se inicia el riego constante de una pila, inicialmente, la solución quedará atrapada en el mineral, una parte en forma de películas delgadas de solución sobre las partículas, otra parte en las fisuras y porosidad de la roca y otra final en los pequeños intersticios dejadas entre las partículas, este es el momento de la máxima retención de solución que un lecho de mineral puede tener, la cual es particular para cada tipo de mineral y distribución granulométrica. La única forma en que este líquido salga del mineral será por evaporación. Cuando el mineral ha llegado a este punto, se llama % saturación o humedad de percolación, ya que si se continúa añadiendo solución, esta ya no podrá ser retenida, y fluirá hacia la parte inferior del lecho. El porcentaje de saturación varía desde 10% hasta 50% dependiendo del tipo de mineral y su composición por tamaños o distribución granulométrica de éste. Mineral
Sistema de aplicación
Capa freatica Dique Liner
Fig.8. Diagrama donde se observa la aplicación de solución en un PAD, la percolación de la solución y la captación final de la misma en la base del apilamiento. Solución pobre de la planta de procesamiento Solución de alimentación a la cianuración Tanque de solución Pila (Heap)
Cancha de lixiviación
Aspersores
Solución rica efluente
A la planta de procesamiento Bomba
Fig.9. Esquema general de lixiviación en pilas (HeapLeaching) 21
Fig.10. Esquema de disposición de un Pad de lixiviación
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7. Flujo de fluidos en tuberías El diseño de un sistema de tuberías y selección de una tubería que satisfaga los requisitos del sistema para el caso del armado de troncales de riego, depende de muchos factores entre los que se pueden mencionar los siguientes: el tamaño, el régimen, de flujo, solidez, longevidad, carga, exposición, impacto, resistencia química, factibilidad de montaje, costo inicial, costo instalado, sistemas de unión, etc., que son parámetros determinantes en su análisis final. 7.1. Sistema de distribución de soluciones Para tal caso se ha preparado un resumen de diferentes tipos de materiales que se utilizan en el área de lixiviación para el armado de troncales de riego, detallando las particularidades de cada una de ellas. 7.1.1. Tubería HDPE Esta tubería está fabricada de un material polimérico de alto peso molecular, de origen petroquímico. Las siglas “HDPE” significa “High DensityPolyEthilene”, en español equivale a “PoloEtileno de Alta Densidad” (PEAD). Entre sus ventajas, está el poseer gran resistencia a
la corrosión, a los agente químicos y a la radiación ultravioleta. Una línea de tubería se define como” una línea de tubos para conducir agua, gas, etc. Estas líneas pueden operar con
presión positiva, negativa, o presión atmosférica dentro de sus parámetros de diseño. Las ventajas de la tubería de polietileno de alta densidad (HDPE) son:
Permiten mayor flujo si problemas de atoros a su superficie lisa. Ideal donde hay vibraciones dilataciones Resisten temperaturas desde 0 °C a 100 °C en tiempos cortos. De fácil instalación. Resisten los impactos fuertes. Gran estabilidad química. Gran resistencia a los rayos ultravioleta.
7.1.2. Factores para el diseño de una línea de tubería HDPE Presión interna Las tuberías de HDPE para aplicaciones de industria, minería y municipal han sido manufacturadas a dimensiones específicas prescritas por las normas ASTM (American Society for Testing and Materials). Los diámetros externos de la tubería se encuentran dados por sl sistema IPS, el grosor de la pared está basado en el sistema SDR (Standard Dimension Ratio), que relaciona el diámetro exterior al peso mínimo de la pared. Usando el número SDR en la ecuación ISO, se relaciona las dimensiones de la tubería (diámetro exterior y espesor de la pared) con los esfuerzos de la tensión, en conjunto de un factor de seguridad, esto entregará la confianza al diseño de la tubería la cual no fallará prematuramente debido a una presurización interna. La tubería de polietileno bajo presión es dependiente del tiempo / temperatura y presión. Mientras la temperatura aumenta y la presión se mantiene constante, disminuye la resistencia a la ruptura. Recíprocamente, mientras la temperatura desciende, la resistencia aumenta. A la variación de estos parámetros e conjunto con el SDR se puede conseguir el servicio deseado dentro de las capacidades de la tubería de polietileno. El cálculo para la determinación de la presión de trabajo de una tubería HDPE, está basado en la Ecuación ISO, la cual es:
( ) 23
Donde: P: Presión interna, psi. S. Fuerza hidrostática del tubo, psi (1600 psi) SDR: Relación estándar de dimensiones (D/t) D: Diámetro exterior, inch (pulgadas) T: Espesor mínimo de pared, inch (pulg) F: Factor de seguridad de diseño (0.5 para el agua a 23 °C) F1: Factor de vida de operación de la tubería (fig. a) F2: Factor de corrección de temperatura de trabajo (fig. b)
Fig. a Factor F1
Fig. b Factor F2
Fig.11. Diagramas para determinar los valores de los factores utilizados en la ecuación ISO Capacidad de flujo La superficie interior de una tubería HDPE es muy suave y lisa y es por eso que tiene un bajo coeficiente de fricción. Hay un arrastre mínimo sobre la pared de la tubería, debido a la resistencia extremadamente alta a la corrosión y hasta se podría decir virtualmente que no hay deterioro de la superficie interna por la presencia de un medio abrasivo.
Los parámetros importantes en el diseño de un sistema de tuberías son: el diámetro de la tubería, caída de presión o “Head Loss” y la velocidad del flujo del fluido. En la práctica es aconsejable trabajar dentro de ciertos rangos de velocidad del fluid. Estos rangos varían dependiendo del tipo de fluido que es bombeado y el diámetro de la tubería. Resistencia química La tubería de HDPE es adecuada para diversas soluciones químicas. Los químicos que se encuentran naturalmente en la tierra no degradarán la tubería. No es un conductor eléctrico y no se pudre, enmohece o corroe por acción electrolítica. No favorece el crecimiento de algas bacterias u hongos y es resistente al ataque biológico marino. Los hidrocarburos gaseosos no tienen efecto en la vida funcional esperada. Los hidrocarburos líquidos permearán a través de la pared y reducirán la resistencia hidrostática. Cuando el hidrocarburo se evapora, la tubería recupera sus propiedades físicas originales. Algunos químicos afectarán la tubería de polietileno. El ataque químico puede estar acompañado por cualquier combinación de los siguientes: dilatación, decoloración, fragilidad o pérdida de fuerza. Se realizaron pruebas de laboratorio utilizando especímenes sin tensión bajo condiciones estáticas para desarrollar los datos siguientes. Las clasificaciones mostradas
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están basadas en un ataque químico, dilatación con solventes y cambios en las propiedades físicas. Las tuberías de polietileno de alta densidad (HDPE) poseen una alta resistencia al ataque de un amplio rango de químicos. Estas tuberías pueden ser usadas con muchos ácidos, bases y sales al 100% de concentraciones sin algún efecto deterioro. 7.1.3. Características de las tuberías HDPE Estas son algunas de las características de las tuberías HDPE: Resistencia a la abrasión En pruebas, bajo condiciones controladas, demuestran que las tuberías de polietileno es superior al acero en las aplicaciones de manejo de sólidos en suspensión. Los productos HDPE han demostrado un excelente desempeño en el manejo de desechos de mina, cenizas volátiles, fango y rocas de aplicaciones de dragado y otros materiales abrasivos.
Flexibilidad La flexibilidad del tubo de polietileno la permite ser curvado sobre, debajo y alrededor de obstáculos así como también hacer elevaciones y cambios direccionales. En algunos casos la flexibilidad del tubo puede eliminar la necesidad de conexiones y reducir los costos de instalación.
Expectativa de vida Las bases del diseño hidrostático para la tubería proyectan una expectativa de vida de aproximadamente 50 años para el transporte de agua a temperatura ambiente. Las condiciones ambientales internas y externas pueden alterar la vida esperada o cambiar las bases de diseño recomendadas para una aplicación determinada.
Poco peso Los tubos de polietileno son mucho más ligeros que las tuberías de concreto, hierro colado o acero. Son más fáciles de manejar e instalar. La reducción de los requerimientos de mano de obra y equipo pueden dar como resultado ahorros en la instalación.
Características térmicas El polietileno es un material termoplástico. Algunos cambios en las propiedades físicas y químicas ocurren cuando la temperatura del sistema se incrementa o decrece. Por ejemplo, la tubería se expandirá o contraerá cuando es calentada o enfriada respectivamente. La temperatura debe ser considerada cuando se diseña un sistema de HDPE. Las características de los tubos de polietileno son establecidas a temperatura ambiente. Conforme aumenta la temperatura, la resistencia alargo plazo decrece y viceversa. La temperatura de operación máxima recomendada para los productos HDPE es de 62 °C. el coeficiente de expansión térmica lineal para las tuberías de HDPE es aproximadamente 1.2x10-4 pulg/pulg/°F. Es decir, que una tubería de 100 m de largo, al calentar 5.5 °C aumentará en 12 cm.
Resistencia El polietileno tiene un bajo grado de sensibilidad al impacto, alta fuerza contra rajamientos y una excelente resistencia contra los rasguños o la abrasión. Su resistencia a quebrarse por el ataque ambiental del terreno es sorprendente.
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Protección ultravioleta La tubería de polietileno negro, que contiene de 2 a 2.5% de negro de humo finamente molido, puede ser almacenada con seguridad en los exteriores de la mayoría de los climas por muchos años sin que sufra daños por exposición a los rayos ultravioleta. El negro de humo es el aditivo más efectivo para proteger de efectos climatológicos a los materiales plásticos. Cuando el negro de humo es utilizado no se requiere de otros estabilizadores o absorbentes de rayos ultravioleta.
Precauciones Los tubos y accesorios de HDPE han sido utilizados en miles de aplicaciones de manera segura. Aunque existen algunas precauciones que se deben tomar en cuenta como en cualquier otro producto. A continuación se presenta una lista de algunas precauciones que deben ser consideradas cuando se usen estos productos Fusión Durante el proceso de fusión por calor el equipo alcanzará temperaturas de 190 °C a 260 °C. Se deben tomar precauciones para evitar quemaduras.
Peso A pesar de que la tubería de polietileno no es tan pesada como otras tuberías, existe un peso significativo involucrado. Se debe tener cuidado cuando se maneja o se trabaja alrededor de tuberías HDPE
Presión de aire No se recomienda una alta presión de aire para probar lis sistemas de HDPE. Los productos no deben ser utilizados para aire de proceso.
Electricidad estática Altas cargas eléctricas estáticas pueden ser asociadas con los productos de tubería HDPE. El uso inadecuado del equipo de prensado y otro procedimiento en presencia de gases inflamables o explosivos puede ser extremadamente peligroso.
Descarga Asegurarse de estar utilizando el equipo adecuado cuando se descarga tubería. El equipo debe ser del tamaño adecuado para manejar las cargas.
Impacto o golpe La tubería HDPE es resistente a los impactos. El golpear la tubería con un instrumento, como martillo, puede producir un rebote peligroso del instrumento.
7.2. Características del montaje y accesorios La tubería de polietileno puede ser unida de dos formas:
Uniones desmontables Flange adapter más bridas y pernos / espárragos Fitting Plasson
Uniones fijas Termofusión (soldadura de tope)
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Así mismo existen uniones de tubería HDPE y otra de YELOMINE, con una válvula intermedia.
Fig.11. Acople de tubería HDPE con YELOMINE Tabla N° 12: Accesorios de HDPE
Fig.13. Tubería de YELOMINE 7.3. Tubería de yelomine Estas tuberías son utilizadas en los sistemas de riego tanto de goteo como de aspersión para la distribución de la solución lixiviante. Su ventaja radica en que permite instalaciones rápidas y dinámicas, es decir, permite aumentar o disminuir el área de riego durante la operación sin que esto signifique parar completamente la celda de riego. Sin embargo su uso más común es para el armado de sistemas de riego por aspersión para las cuales se utilizan comúnmente tuberías de 8” con sus respectivos accesorios, dentro de los cuales encontramos acoples sin hueco de 8” así como acoples con hueco de 8” de los cuales se desprenden ramales de tuberías de yelomine de 2” en cuyos acoples son hueco se instalaran los “bushing” donde irán instalados los aspersores, wobbler, super spray, fog
nozzle, etc.
Presenta alta resistencia al impacto Se monta rápidamente y se ahorra mano de obra por el tipo de acople por medio de un pasador plástico a través de un orificio en su acoplamiento. Presenta baja flexibilidad. Es de peso ligero. 27
Características de las tuberías yelomine Resistencia al impacto Las tuberías de yelomine exceden sobradamente la resistencia al impacto del PVC convencional. No corrosivos – Resistente a los ácidos Las tuberías de yelomine son productos excelentes para condiciones severas. Las condiciones intrínsecas del PVC proveen un producto no conductor que no se oxida ni correo, no requiere protección catódica, recubrimientos, envolturas u otra protección contra la corrosión, es muy resistente a los ácidos, a la mayoría de los productos químicos y no es afectado por los suelos contaminados (agresivos), ofrece una gran resistencia a la formación de incrustaciones y si fuera necesario se puede limpiar raspando las paredes.
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Flujo de alta capacidad Ofrecen una superficie interior impermeable y uniforme que mantiene un flujo constante.
Liviano La mayoría de los tamaños de tubería yelomine puede transportarse manualmente, eliminando así la necesidad de equipos para cargas pesadas y facilitando su trabajo en terrenos pesados como lo es en las minas.
Flexibilidad Pueden doblarse fácilmente alrededor de muchas obstrucciones, reduciendo el número de accesorios. Aunque los acoplamientos ensamblados (conexiones) no son afectados por el doblado de la línea de tubería estándar. Esta debe doblarse en un radio menor determinado por el fabricante.
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8. Aplicación de los sistemas de riego Los sistemas de riego están conformados por tuberías y accesorios de yelomine y HDPE; aspersores tipo miniwobler, super spray y nebulizadores (fog nozzle), líneas de riego por goteo y flujómetros digitales y mecánicos, por lo tanto en el mantenimiento preventivo se considera cada uno de sus partes En la lixiviación de oro en pilas, los métodos más importantes son el riego por aspersión y goteo 8.1. Sistema de riego por aspersión Puede decirse que se trata de un sistema en el que la superficie de la pila recibe la solución en forma de lluvia. Básicamente, un sistema de riego por aspersión consta de:
Grupo de bombeo Tuberías de transporte Tubería distribución Aspersores Prácticamente todos los terrenos pueden ser regados por aspersión. Especialmente recomendable en: Suelos de textura gruesa (ROM) Cuando la disponibilidad del recurso hídrico no es limitante Cuando se tienen aguas muy duras y por lo tanto peligro de precipitación de carbonatos (incrustaciones) Cuando se requiere una buena oxigenación de la solución Condiciones climáticas favorables (temperatura mínima de 0 °C) Viendo moderado o intermitente a ciertas horas del día
Los aspersores pueden ser clasificados por:
Capacidad (tamaño de boquilla) Tamaño de gota Angulo de influencia Giratorios o fijos Sistemas portátiles o fijos
Ventajas con respecto al riego por goteo
Menor costo de instalación Mayor simplicidad de instalación Mayor versatilidad para el riego Menor mantenimiento (soluciones sucias)
Desventajas
Menor precisión en la entrega de la solución y por consiguiente mayor gasto de esta. Mayor presión de trabajo que acarrea mayor riesgo de daño al equipo y más necesidad de energía por m3 de solución. Registra mayor pérdida por evaporación. El impacto de las gotas en la superficie produce un lavado de los finos formando una capa con menor permeabilidad debajo de la corteza. El modelo o forma de precipitación de un aspersor sobre el terreno es triangular y varía según la presión de trabajo. De aquí se desprende la necesidad de superposición de los aspersores para obtener una aplicación uniforme de la solución sobre el área de riego. 30
Espacios de un 60% del diámetro de humectación entre aspersores son generalmente satisfactorios. La uniformidad de aplicación del riego está afectada por la disposición de los aspersores sobre los laterales: a. Triangular b. Rectangular El viento desplaza las gotas de solución y modifica la distribución. Para disminuir el efecto del viento se puede: a. Disminuir el espacio entre los aspersores. b. Aumentar el tamaño de la gota. c. Establecer ciclos de riego en función del viento. d. Regar sólo de noche. El número de aspersores deben limitarse de forma que la diferencia de caudal de entrega entre los aspersores extremos no exceda el 10%. Es recomendable comprobar la uniformidad del riego empíricamente. Lo que indican los fabricantes está medido sin viento y en condiciones que pueden ser distintas a las reales de cada caso.
8.2.1. Instalación de sistema de riego por aspersión Implementos de seguridad
Ropa de agua (pantalón y camisa). Botas de jebe. Guantes de jebe. Careta transparente. Respirador con doble filtro. Antiparras. Linterna. Identificar el lavadero de ojos.
Fig.14. Esquema de armado de una celda de riego por aspersión con tuberías de yelomine
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Materiales (para una tubería de ingreso de 8”)
Flange adapter de yelomine de 8” Flange adapter de HDPE de 8” Backup ring de PVC para tubería de 8” Backup ring de acero para tubería de 8” Tuberías de yelomine de 8” Tubería de HDPE de 8” Empaquetaduras de tuberías de 8” TEADIT Acoples simples de yelomine de 8” Tuberías de HDPE de 8” Empaquetaduras para tuberías de 8” TEADIT Acoples simples de yelomine de 8” Acoples con hueco de 2” (o doble hueco) de yelomine de 8” Espárragos de 5/8” x 6” ú 8” largo de fierro negro, con tuercas Pasadores de plástico para yelomine de 8” Crucetas de yelomine de 8” (en caso sea necesario) Válvulas para yelomine de 2” Niples roscados de yelomine de 2” Niples roscados – ranurado de yelomine de 2” Acoples de yelomine de 2” simples o ciegos Acoples de yelomine de 2” con hueco ¾” Pasadores de plástico para yelomine de 2” Tubería de yelomine de 2” Tapones de yelomine de 2” Tapones de yelomine de 8” (o de lo contrario brida ciega de acero de 8” con Stub end de yelomine de 8”) Codos de yelomine de 2” (si son necesarios) Bushing de PVC de ¾” Tapones de PVC de ½”
Aspersores de mini Wobbler # 7
Herramientas
Grasa lubricante para tuberías de yelomine Tacones de madera cortos para nivelar troncal
Tacón de madera de 3” de espesor y 1 cm de largo para
golpear los acoples Tacón de madera grueso y grande para armar troncal (golpear de lleno o impulsar) Barretas Trapo industrial Comba grande de 20 libras
Llaves francesas de 14”
Alicates de mano (presión, universal, pico de loro) Martillos (o combas pequeñas de 1 libra) Llaves Stillson de 12” Extractor de Bushing de ¾” Extractores de tapones de ½” Llave Stillson de 7”
Diferencial (tecle) con eslinga o estrobo en caso de rectificación de troncal
Equipos
Camión o movilidad con tolva Máquina de fusión 6 – 18” (con equipo electrógeno para plancha de fusión) Motosierra Radio emisor – receptor (coordinación de trabajos) 32
Normas de seguridad
Revisar minuciosamente los equipos descritos Coordinar constantemente los trabajos a realizar Comunicar a la supervisión la presencia de lluvias fuertes, granizo y heladas; esto debido a que en el terreno se forman capas resbaladizas Ubicar los lavaojos Orientar a personas ajenas al área de las normas de seguridad a tener en cuenta en el área de solución cianurada, para ellos deben tener los carteles en lugares de fácil reconocimiento
8.2.2. Procedimiento de armado de celda Las celdas de riego por aspersión comúnmente utilizan accesorios de yelomine. El armado es sencillo y se realiza en forma secuencial y simultanea, tanto en la troncal como en sus líneas menores. Para ello es necesario conocer la celda en riego, identificada por nivel y número de celda, asegurarse que la celda se encuentre ripiada y demarcada por estacas o bermas, conocer el flujo de riego en gal/min. Una manera indirecta de dar con el flujo de riego en m3 /h es conocer el área en m2 a regar y multiplicarlo por 0.01. Se debe tener a disposición los equipos de seguridad, conocer los accesorios a utilizar en la instalación de aspersores, conocer y ubicar rápidamente los lavaojos. Básicamente el armado de una celda por aspersión requiere de dos cosas importantes:
Fijado y aseguramiento en todos sus acoplamientos mediante la correcta instalación de los pasadores. Hermetismo y sellado en todas las líneas, mediante el buen estado de los o ‘rines .
Este aseguramiento y sellado de las líneas de yelomine, comienza desde la conexión en la troncal de HDPE, con el uso de bridas de acoplamiento espárragos, tuercas y empaques. Este mismo se ve en las crucetas y acoples simples de 8”, en los acoples yelomine de 8” de hueco o de doble hueco. En los acoples de yelomine de 8” sean simples, con hueco o doble hueco de reducción a 2”,
le aseguramiento se realiza con un pasador de plástico y el sellado o cierre hermético se obtendrá mediante un empaque, sello o jebe redondo conocido como o ‘rin. Este o ‘rin se halla incrustado en una ranura del acople similar a la existente para el pasador.
Nota: Ambas están en forma paralela, pero separadas aproximadamente por 1 ½” Este tipo de ajuste y sellado, es aplicado también para las tuberías de yelomine de 2” o líneas
menores.
Fig.15. Acoplamiento de tubos yelomine 33
El proceso de instalación de una celda de riego por aspersión, comienza desde el Stakling plan, pues allí es donde se define el área, volumen y tonelaje de mineral, con ley aproximada para cálculos de producción. Conociendo el área a cubrir sabremos con exactitud la cantidad de mineral para el armado de la celda. A diferencia del sistema de riego por goteo, el sistema de riego por aspersión lleva una subtroncal de 8” de diámetro, por lo que cada caída de presión en esta línea es baja,
pudiendo alimentarse a la celda por un costado o por la parte central, además estos deben estar instalados en un lugar plano. Para el proceso de instalación continua con la disponibilidad y traslado de materiales y accesorios hacia el área o la pila a lixiviarse, se deberá tomar en cuenta el punto desde donde ha de tomarse la alimentación de flujo de la solución cianurada, ya que siempre se encontrará cerca o en la misma pila a regarse, lo que implica extender una troncal de material HDPE. Una vez solucionados los problemas de disponibilidad de alimentación de flujo en el nivel a lixiviar, se procederá a instalar en la entrada una válvula de 8” tipo mariposa, y a continuación
de éste (siguiendo el sentido del flujo) un Flujómetro. Nota: Los flujómetros pueden estar expresados en gpm, m3 /h ó L/s, la conversión o equivalencia está a cargo del operador de guardia.
La instalación de la válvula y el Flujómetro debe darse estrictamente uno a continuación del otro, respetando en ambos elementos el sentido que ha de seguir el flujo de solución cianurada. El proceso de instalación continúa con el armado de la troncal de yelomine de 8”. Esta troncal tendrá cada seis metros aproximadamente una o dos salidas a 2” para una línea de riego de
aspersores. Luego del tendido y acoplamiento de las tuberías de yelomine, se continua con el enroscamiento de los Bushing de ¾” en los huecos de los acoples de las tuberías yelomine de 2” para instalar finalmente los aspersores. La posición de los aspersores debe ser siempre hacia arriba, sin ninguna inclinación. La instalación de las líneas de yelomine de 2” comienza en las válvulas para tuberías de 2” y termina en los tapones de yelomine de 2”.
Una vez terminado con el armado de la celda, se retira todas las herramientas, materiales sobrantes y basura del área de trabajo. Se deberá realizar un flashing (lavado) en todas las líneas para lavarla de finos de mineral atrapado en su interior, primero la troncal de 8” y posteriormente a todas las líneas de 2”.
Realizando, luego otra prueba ya con la línea cerrada (taponada), para descartar fugas posibles ocasionado por falta de o ‘rines o que se encuentren fuera de su posición; tapones
rotos, niples mal roscados, válvulas atoradas o con fuga por falta de ajuste, aspersores parados (atorados) u otros inconvenientes que se pudieran presentar. Finalmente cerrar la línea general o simplemente la válvula. Toda esta operación de inicio de riego de una celda debe ser coordinada entre el operador de lixiviación y la planta Merrill – Crowe (Sala de Control) para determinar la espera o puesta en marcha de la operación de riego por aspersión. De lo anterior se deduce que la válvula debe anteceder siempre al Flujómetro por ser el inicio de apertura del flujo. Además entre la válvula y el Flujómetro debe existir siempre una separación de por lo menos 6 metros ya que en una distancia muy corta ocasionará un fluido muy turbulento que distorsionará la lectura del Flujómetro. 34
8.2.3. Principales elementos utilizados en el sistema de riego por aspersión Miniwobbler El aspersor miniwobbler es un rociador, originalmente diseñado para irrigación agrícola, que crea un patrón de rociado uniforme. Fabricado con termoplástico de alta densidad de ingeniería de alto impacto, posee una pieza móvil y ningún resorte metálico. La única pieza móvil es el conjunto del deflector y trípode, que descansa en la base y se sostiene suelto en su lugar mediante el soporte de la boquilla. La solución ingresa al oscilador por la base y sube por el molinete y por el inserto de la boquilla. El tamaño del inserto de la boquilla se selecciona según al caudal en particular.
Fig.16. Miniwobbler
A medida que la solución sale por el inserto de la boquilla a alta velocidad, golpea las ranuras curvas en el conjunto del deflector y trípode. Con la fuerza de la solución en las ranuras curvas, el conjunto de deflector y trípode que se sostiene suelto se balancea hacia adelante y hacia atrás (oscila) y gira al mismo tiempo. Este movimiento de oscilación y rotación crea todo un toldo circular uniforme de finas gotas de solución saliendo del oscilador. El área rociada puede alcanzar los 15 metros de diámetro, dependiendo de la presión y el caudal de solución Super Spray Características:
Extremadamente práctico para evaporar el exceso de agua. Construido de material termoplástico de ingeniería de alto impacto. No posee en su estructura partes metálicas. Utilizados primordialmente para soluciones de extracción de oro y plata. Sus partes no movibles tienen larga vida de duración. Posee deflector intercambiable para mejorar el ángulo de rociado. Rango de flujo desde 3.12 hasta 24.5 gpm (dependiendo del tamaño) Presión de soporte desde 10 hasta 040 psi.
Fig.17. Super Spray 35
Fog Nozzle Características:
Sin discos de choque u otras estructuras internas Gran eficacia de energía. Generación de una niebla de pulverización fina por impacto de un chorro lainar energético sobre el pasador de choque. Conexión con rosca externa.
Propiedades de pulverización:
La niebla de pulverizado más fina de todas las toberas con presión propia. Elevado porcentaje de las gotitas en el margen de 25 – 400 µm. Ideal para la lucha contra el polvo. Espectro de pulverización: niebla de pulverización en forma de cono. Angulo de pulverización: 90° Caudales: 0.153 hasta 30.3 L/min
Fig.18. Fog Nozzle
Fig.19. Riego por aspersión en un Pad de lixiviación
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8.2. Sistema de riego por goteo El sistema de riego por goteo consiste de tuberías delgadas, fabricadas de un material de alta densidad, las cuales tienen emisores o goteros. Estos emisores son esencialmente un tubo hueco cuya pared exterior tiene un laberinto de pasajes y canales, llamado Camino tortuoso. Este laberinto está especialmente diseñado para mantener un flujo determinado a través de él, que sea poco sensible a las variaciones de presión, el lado exterior es envuelto por la manguera completando el gotero. Como la solución fluye a través del interior del gotero a una presión de 20 psi, solo algo de la solución logrará atravesar el camino tortuoso y saldrá hacia el exterior en forma de gota. Una seria de goteros, ubicados a intervalos establecidos en un sistema de tubería de polietileno, conectada a una línea troncal de solución distribuye el flujo de solución sobre la superficie del terreno. Estos sistemas aplican solución con caudales bajos por cada punto de emisión en los cuales se produce la disipación de una gran cantidad de energía por lo que el líquido sale gota a gota. Dentro de las ventajas que nos brinda el riego por goteo podemos mencionar las siguientes:
Nos ofrecen una operación de riego durante todo el año. Reduce la degradación química y las pérdidas de solución. Elimina el problema de vientos. Seguro para el medio ambiente. Elimina estanques, desbordamientos y canalizaciones. Fácil instalación, las líneas con goteros no se pegan o separan.
Las características principales que se deben tener presentes en la selección de una manguera de goteo son:
Diámetro interno de la manguera, espaciamientos entre goteros y flujo por gotero. Caudal uniforme y constante a lo largo de una línea de goteo. Poco sensible a las variaciones de presión. Poca sensibilidad a las obturaciones. Uniformidad de funcionamiento de los goteros. Resistente a la manipulación y transporte. Resistente a la agresividad química y ambiental. Bajo costo. Estabilidad de relación caudal – presión a lo largo tiempo. Poca sensibilidad a los cambios de temperatura. Reducida pérdida de carga en el sistema de conexión.
El riego por goteo es recomendable cuando:
Disponibilidad escasa de solución. No existen sólidos suspendidos que puedan tapar los goteros. No existen riesgos de precipitación de sales presentes en la solución. Existe régimen de viento fuerte y permanente. Condiciones de temperaturas bajas, ya que pueden funcionar enterrados. En terrenos de superficie irregular, pero con emisores autocompensantes.
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Goteros Los emisores son goteros en forma cilíndrica, diseñado con un laberinto largo y amplio para lograr un flujo turbulento que reduzca el riesgo de taponamiento. Se diseñó inicialmente para la irrigación agrícola, el emisor está hecho de un termoplástico de alta densidad y consta de dos partes:
El núcleo. Envoltura externa o manga
El núcleo es esencialmente un tubo hueco que en las paredes tiene una serie agujeros y ranuras. La envoltura es también un tubo hueco con un diámetro interno igual que el diámetro externo del núcleo. El núcleo va instalado dentro de la envoltura para formar el emisor completamente ensamblado. Una serie de emisores se ensamblan a intervalos establecidos en el tubo del emisor de polietileno y se dispersan sobre la superficie de la pila. A medida que la solución fluye por el núcleo del emisor a una presión de 20 psi parte de la solución pasa por la serie de orificios y ranuras llamada vía tortuosa de la pared del núcleo. La presión de la solución disminuye al nivel ambiente a medida que la solución pasa por la vía tortuosa. Un flujo pequeño de la solución sale del emisor por un espacio en el flange ubicado en el núcleo y en la envoltura.
Fig. 20: Esquema de un gotero
Los goteros pueden clasificarse en: Según su diseño y acabado:
Sellados Desmontables Con la tubería como carcasa Integrados
Según la configuración de los conductos de paso del líquido:
De conducto largo De laberinto De orificio Tipo vortex Autocompensantes Autolimpiantes
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Fig.21. Sistema de riego por goteo en un Pad de lixiviación
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9. Operaciones en el Pad de lixiviación 9.1. Designación de equipos Los equipos que comprende el área de lixiviación tienen diversas funciones y tiene asignados códigos con los cuales podrán ser identificados. Tabla N° 2. Equipos del área de lixiviación ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
DESCRIPCION
Bomba pregnant Bomba pregnant (stand by) Bomba de mayores eventos Bomba de mayores eventos (stand by) Bomba dosificadora de antiincrustante a bombas de poza pregnant Bomba dosificadora de antiincrustante a bombas de poza de mayores eventos Tanque de solución barren Bomba de solución barren Bomba de solución barren (stand by) Bomba dosificadora de antiincrustante al tanque barren Muestreador de solución de lixiviación Flujómetro
9.2. Funciones y obligaciones del operador
Verificar el estado operativo de las bombas. Revisar la disponibilidad de energía eléctrica. Chequear el nivel de solución en las pozas antes del encendido de las bombas. Realizar el proceso de lixiviación de acuerdo a los procedimientos establecidos. Mantener el orden, limpieza y utilizar los implementos de seguridad. 9.3. Variables del proceso de lixiviación en pilas Para que la planta opere eficientemente, ciertas variables deben ser controladas cuidadosamente por el operador; estas variables incluyen parámetros de control del proceso tales como:
Flujo de riego de solución lixiviante al sistema de riego. Concentración de NaCN en la solución lixiviante para riego de la pila de lixiviación. Tasa de riego. pH
Advertencia En caso de no tener un control en el flujo de solución lixiviante al sistema de riego por goteo se produciría un flujo alto el cual origina canalizaciones en la pila o un flujo bajo el cual incrementa el ciclo de lixiviación. Así mismo una tasa alta produce canalizaciones en la pila y una tasa baja disminuye la recuperación. Es importante controlar la concentración del NaCN en la solución lixiviante para el riego del pad. Una alta concentración de NaCN en la solución barren incrementaría el costo 40
operacional innecesariamente y una concentración baja disminuiría notoriamente la recuperación. De no controlar el pH, se puede generar cantidades peligrosas de HCN y desprenderse de las soluciones de cianuro concentradas. Es necesario un pH mínimo de 10 para mantener el HCN a bajo nivel. Métodos de control
Para controlar del flujo de ingreso de solución lixiviante se regulara mediante válvulas manuales tipo mariposa. El flujo total de ingreso al pad de lixiviación es suministrado por las bombas de solución barren. Para el control de la concentración de NaCN en la solución lixiviante el operador deberá obtener una muestra de solución y realizar una titulación. Basándose en ese análisis, se ajustará el punto de referencia en el controlador de flujo de cianuro de sodio para aumentar o disminuir la cantidad de dosificación. Para el control del pH el operador deberá monitorear continuamente la solución y avisar si hay algún cambio, para poder ajustar la cantidad de cal que se agrega al mineral.
9.4. Inspección pre-operacional Se efectúa el chequeo pre-operacional de los siguientes equipos:
Chequeo pre-operacional de energía eléctrica. Chequeo pre-operacional del sistema de preparación de cianuro de sodio Chequeo pre-operacional del sistema de dosificación de anti-incrustante al tanque barren, poza pregnant y poza de mayores eventos. Chequeo pre-operacional del sistema de de bombeo de solución lixiviante al pad de lixiviación. Chequeo pre-operacional del sistema de bombeo de solución pregnant a la planta Merrill Crowe. Cheque pre-operacional del sistema de bombeo de solución de la poza pregnant al tanque barren. Chequeo pre-operacional del sistema de agua de proceso Chequeo pre-operacional del sistema de muestreo de soluciones.
9.5. Arranque del sistema de riego del Pad de lixiviación 9.5.1. Puesta en marcha de un sistema de riego La puesta en marcha de un sistema de riego se debe realizar cumpliendo las normas de seguridad, productividad y preservando el medio ambiente. Se deberá seguir el siguiente procedimiento para poner en marcha el sistema de riego:
Antes de iniciar el tendido de troncales y sub troncales de tuberías, el nivel de piso debe estar ripeado en cruz y toda el área debe encontrarse debidamente señalizada con conos de seguridad. Se realizará una inspección del área, donde se tomarán las medidas de área de campo en m2 para tener luego la densidad de riego e instalar las troncales y sub- troncales además debe conocer la cantidad de material que se usará. Se comunicará y coordinará con los operadores de tractores y volquetes que durante los trabajos de instalación del sistema de riego habrá en el área movimiento de personal con equipos y materiales, esto para que ellos tomen las medidas de seguridad del caso.
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Arranque de la bomba de solución lixiviante
La persona ejecutante de esta operación deberá ser el operador de lixiviación y el operador del cuarto de control supervisados por el jefe de guardia del área. En el tanque barren existirán 03 bombas, 02 estarán en operación y una en stand by, cada bomba contara con su respectivo conexionado de tuberías y válvulas. Seguir las indicaciones siguientes para el arranque de la bomba de solución lixiviante: Verificar el nivel del tanque de solución barren y la posición de las válvulas. Deberá abrir completamente la válvula de ingreso de solución barren al tanque barren. Deberá abrir las válvulas de descarga del tanque barren. Asegúrese de que las válvulas de drenaje y purga estén cerradas. Verificar las válvulas de control de bomba deben estar correctamente instaladas. Deberá abrir las válvulas de descarga de las bombas de solución barren Las válvulas de los instrumentos (manómetros) deberán de estar abiertas. La línea de impulsión hacia el pad de lixiviación cuenta con una tubería de derivación hacia el sumidero, dicha tubería cuenta con una válvula anticipadora de onda la cual protegerá la tubería en caso de cambios drásticos en la presión causada por rápidos cambios en el caudal de fluido de la línea. Esto generalmente ocurrirá en corte súbito de energía. Para que la válvula anticipadora de onda pueda trabajar sin problema se deberá tener completamente abierta la válvula. Al ingreso del pad, la matriz principal será dividida en dos ramales para contornear el pad de lixiviación y en ciertos tramos irán instalados los respectivos manifolds antes mencionado, para conectarse al sistema de riego. Se deberá realizar la verificación de válvulas en las líneas que entraran en operación. Después de haber inspeccionado las tuberías y válvulas se procederá con el encendido de las bombas; para esto de deberá verificar que el tablero eléctrico este energizado y que el variador de velocidad este operativo y sin falla. Desde el cuarto de control arrancar las bombas, verificar que no sobrepasen su corriente. Una vez encendida las bombas, ajustar la presión de bombeo usando las. Observar los manómetros. Una vez encendida la bomba el operador de lixiviación, observara si es que la bomba está operando de forma normal; es decir; sin fugas, ni ruidos extraños y sin sobrecalentamiento. Al mismo tiempo se debe revisar el circuito de succión y descarga, inspeccionar si las válvulas están trabajando correctamente. Mediante el flujómetro y los variadores de velocidad de las bombas se establecerá el caudal de operación. ADVERTENCIA
Se debe controlar que las bombas funciones dentro de su curva. Esto se logrará mediante la manipulación del variador de velocidad o las válvulas que se ubican en la descarga de la bomba. No deberá abrir ni cerrar las válvulas rápidamente. Las válvulas deben ser operadas lentamente. Aperturas o cierres violentos pueden causar daños al sistema de bombeo.
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