3.2. Práctica de la lixiviación 3.2.1. Sistemas de lixiviación En general, la práctica industrial de la lixiviación presenta diferentes sistemas de operación que se seleccionan de acuerdo a factores técnicos y económicos en el análisis de un proyecto, algunos de los cuales son: - ley de la especie de interés a recuperar - reservas de mineral - caracterización mineralógica y geológica - comportamiento metalúrgico - capacidad de procesamiento - costos de operación y de capital - rentabilidad económica, na forma de clasificar los métodos de lixiviación es: Lixiviación de lechos fijos: - in situ, in place - en botaderos - en pilas - en bateas Lixiviación de pulpas:
- por agitación, a presión ambiente - en autoclaves
1
Tabla Tabla 3.3, Resumen de diferentes técnicas de lixiviación de minerales Rangos de Aplicación y resultados
Métodos de Lixiviación En Botaderos En Pilas
Percolación
Agitación
!ey del mineral
"a#a ley
"a#a-media
$edia-alta
%lta ley
&onela#e
grande
'ran a mediano
%mplio rango
%mplio rango
(nversión
m)nima
media
$edia a alta
alta
'ranulometr)a
*orrido de mina
*+ancado grueso
*+ancado medio
$olienda +úmeda
ecuperaciones t)picas
. a /. 0
/. a 1.0
1. a 2.0
2. a 3. 0
&iempo de tratamiento
4arios a5os
4arias semanas
4arios d)as
+oras
*alidad de soluciones
6iluidas 78-9 gl *u;
6iluidas 78-< gl *u;
*oncentradas 79.-. gl *u;
$edianas 7/-8/ gl *u;
-recuperación incompleta, -requiere de grandes áreas, - canalizaciones, -reprecipitaciones - evaporación?
- bloqueo por finos, - requiere de más inversión, - mane#o de materiales, -necesidad de mayor control en la planta?
- molienda, - lavado en contracorriente, - tranque de relaves, - inversión muy alta, - control de la planta es más sofisticado?
=roblemas =roblemas principal principales es en -recuperación su aplicación incompleta, -reprecipitación de >e y *u, -canalizaciones, -evaporación - pérdidas de soluciones - soluciones muy diluidas?
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Tabla Tabla 3.3, Resumen de diferentes técnicas de lixiviación de minerales Rangos de Aplicación y resultados
Métodos de Lixiviación En Botaderos En Pilas
Percolación
Agitación
!ey del mineral
"a#a ley
"a#a-media
$edia-alta
%lta ley
&onela#e
grande
'ran a mediano
%mplio rango
%mplio rango
(nversión
m)nima
media
$edia a alta
alta
'ranulometr)a
*orrido de mina
*+ancado grueso
*+ancado medio
$olienda +úmeda
ecuperaciones t)picas
. a /. 0
/. a 1.0
1. a 2.0
2. a 3. 0
&iempo de tratamiento
4arios a5os
4arias semanas
4arios d)as
+oras
*alidad de soluciones
6iluidas 78-9 gl *u;
6iluidas 78-< gl *u;
*oncentradas 79.-. gl *u;
$edianas 7/-8/ gl *u;
-recuperación incompleta, -requiere de grandes áreas, - canalizaciones, -reprecipitaciones - evaporación?
- bloqueo por finos, - requiere de más inversión, - mane#o de materiales, -necesidad de mayor control en la planta?
- molienda, - lavado en contracorriente, - tranque de relaves, - inversión muy alta, - control de la planta es más sofisticado?
=roblemas =roblemas principal principales es en -recuperación su aplicación incompleta, -reprecipitación de >e y *u, -canalizaciones, -evaporación - pérdidas de soluciones - soluciones muy diluidas?
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3.2.2. Lixiviación in situ - in place !a lixiviación (@ =!%*E se refiere a la lixiviación de residuos fragmentados de#ados en minas abandonadas, mientras la lixiviación (@ A(& se refiere a la aplicación de soluciones directamente a un cuerpo mineralizado? =or lo general, estas operaciones presentan actualmente un gran interés por los ba#os costos de inversión y operación que se requieren, y que posibilitan recuperar valores metál metálico icos s que que de otra otra maner manera a no podr) podr)an an ser ser extra) extra)dos dos?? !os !os ba#os ba#os costo costos s son son consecuencia de evitar o al menos disminuir los costos de extracción minera, el tran transp spor orte te del del mine minera rall a la plan planta ta y de los los dese desec+ c+os os fina finale les s del del proc proces eso, o, y la construcción de una planta de lixiviación? 'eneralmente, la recuperación es ba#a 7B /.0;? 6epe 6epend ndien iendo do de la zona zona a lixivi lixiviar ar,, que que pued puede e ser ser subt subterr errán ánea ea o supe superfi rfici cial, al, se distinguen tres tipos de lixiviación in situ, como se puede visualizar desde >ig C?1? &ipo (: Ae trata de la lixiviación de cuerpos mineralizados fracturados situados cerca de la superficie, sobre el nivel de las aguas subterráneas? =uede aplicarse a minas en desuso, en que se +aya utilizado el Dbloc cavingD, o que se +ayan +ayan fractura fracturado do +idrául +idráulicam icamente ente o con explosi explosivos vos 7(@ =!%*E =!%*E !E%*F(@';? &ipo &ipo ((: Aon Aon lixivi lixiviac acion iones es (@ A(& A(& aplic aplicada adas s a yacim yacimien ientos tos situad situados os a ciert cierta a profundidad ba#o el nivel de aguas subterránea, pero a menos de C.. - /.. m de profundidad? Estos depósitos se fracturan en el lugar y las soluciones se inyectan y se extraen por bombeo? &ipo (((: Ae aplica a depósitos profundos, situados a más de /.. m ba#o el nivel de aguas subterráneas
3
s e n o i c u l o s e d a # r e n i m e d s a m e t s i " , ! . 3 a r u i F
4
3.2.3. Lixiviación en botaderos (Dump leachin! Esta técnica consiste en lixiviar lastres, desmontes o sobrecarga de minas de ta#o abierto, los que debido a sus ba#as leyes 7por e#? B .?0 *u; no pueden ser tratados por métodos convencionales? Este material, generalmente al tama5o Drun of mineD es depositado sobre superficies poco permeables y las soluciones percolan a través del lec+o por gravedad? @ormalmente, son de grandes dimensiones, se requiere de poca inversión y es económico de operar, pero la recuperación es ba#a 7por e#? .-<. 0 *u; y necesita tiempos excesivos para extraer todo el metal? !as soluciones se alimentan generalmente por aspersión? @ormalmente la lixiviación en botaderos es una operación de ba#o rendimiento 7pero también de ba#o costo;? Entre las diferentes razones para ello se puede mencionar: - 'ran tama5o de algunas rocas 7G 8 m;? - "a#a penetración de aire al interior del botadero? - *ompactación de la superficie por empleo de maquinaria pesada? - "a#a permeabilidad del lec+o y formación de precipitados 7yeso, ???; - Excesiva canalización de la solución favorecida por la +eterogeneidad de tama5os del material en el botadero?
Fiura 3.$, %otaderos.
5
3.2.". Lixiviación en batea (por percolación! Esta técnica consiste en contactar un lec+o de mineral con una solución acuosa que percola e inunda la batea o estanque? n esquema de equipo empleado en lixiviación en batea se presenta en >ig? C?3? !os minerales a tratar por este método deben presentar contenidos metálicos altos o muy altos, debiendo ser posible lixiviar el mineral en un per)odo razonable 7C a 8 d)as; y en trozos de tama5o medio con tonela#es suficientes de mineral percolable en el yacimiento que permitan amortizar la mayor inversión inicial que requiere este tipo de proceso? Ha que esos minerales no existen más, es una tecnolog)a antigua actualmente en desuso?
Fiura 3.&, '(uipos de lixiviación en batea.
6
3.3. Lixiviación en pilas (heap leachin! 3.3.1. Descripción El esquema general del proceso se puede observar en la >ig? C?8.? El mineral procedente de la explotación, a cielo abierto o subterránea, debe ser ligeramente preparado en una planta de c+ancado yo aglomeración, para conseguir una granulometr)a controlada que permita un buen coeficiente de permeabilidad? na vez preparado el mineral, se coloca en montones de sección trapezoidal y altura calculada para proceder a su riego con la solución lixiviante? &ras percolar a través de toda la pila, se recolectan los l)quidos enriquecidos 7solución rica; que se llevan a la planta de proceso de recuperación de la sustancia mineral 7sal o metal;? !as aguas sobrantes del proceso vuelven a ser acondicionadas para ser recicladas +acia las pilas? &ambién en algunos casos es preciso a5adir agua nueva, para reponer las fuertes pérdidas de evaporación del circuito? Ae denomina canc+a de lixiviación a la superficie de apoyo de la pila donde se coloca la impermeabilización? *uando la canc+a es recuperada para reutilizarla con un nuevo mineral se trata de lixiviación en =(!%A 6(@%$(*%A, mientras que si el terreno no es recuperado y, por lo tanto, el mineral agotado queda en el depósito como nueva base para otra pila, se está en la lixiviación en =(!%A EA&%&(*%A o =E$%@E@&EA? !a solución rica 7A o =!A: pregnant leac+ solution; es generalmente impura y diluida y deberá ser purificada y concentrada antes de recuperar el metal? En la +idrometalurgia del cobre, eso se realiza mediante la extracción por solvente seguida por la electrodeposición del cobre? !a solución rica sólo contiene - < gl *u y 8 - 9 gl F9AI4 y es impura 7/ gl >e, AiI 2, %l2I3 coloides, sólidos en suspensión, ???;
7
8
3.3.2. #onstrucción de las pilas El dise5o de las pilas debe tener en cuenta los siguientes factores: - !a calidad del patio o base de apoyo 7impermeable; - !as facilidades de riego y recolección o drena#e del efluente? - !a estabilidad de la pila seca y saturada en agua - !os tanques 7piscinas; de soluciones ricas y pobres - !a forma de apilamiento o deposición del material 7*ompactación, +omogeneidad, ???;
lixiviable
a l i p n e n ó i c a i v i x i l e d a m e u ( s ' , * ) . 3 a r u i F
3.3.2.1. Preparación de la base de las pilas Ae necesita disponibilidad de amplias superficies de terreno relativamente llanas 7menos de 8.0 de pendiente;? !a canc+a debe ser considerada con su sistema de impermeabilización, para controlar las pérdidas de soluciones y evitar contaminaciones del medio ambiente? El sistema consiste en: - na base firme y consolidada, debidamente preparada - na capa de lec+o granular sobre el que apoyar suavemente la lámina - !a lámina o capa de impermeabilización
9
- n con#unto de drena#e o capa de recolección de l)quidos - na capa protectora del sistema 'eneralmente, las membranas o láminas de impermeabilización del patio son geomembranas de origen sintético 7láminas de plástico: polietileno de alta densidad o =4* de 8 a 8,/ mm o polietileno de ba#a densidad de .,9 a .,C mm de espesor; pero también pueden ser materiales arcillosos compactados sobre el propio terreno, +ormigón, asfalto, etc? Ae pueden disponer de membranas o sellados simples, dobles o triples, de acuerdo con el número de capas impermeables o membranas que se +ayan utilizado? na parte importante de la construcción de la pila es el sistema de recolección de la solución rica, que, en general consta de grava o material filtrante sobre la lámina y tuber)as perforadas drenantes de plástico?
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3.3.2.2. Técnicas de apilamiento del mineral El uso de cargadores frontales y camiones 7>ig? C?89a; +a sido desplazado, en los últimos proyectos, por apiladores autopropulsados de ba#o perfil de carga, como en el caso de !ince, para tonela#es de / ... a 8. ... tpd 7>ig? C?89b;? =ara tonela#es mayores, 81 /.. tpd en Juebrada "lanca por e#emplo, se +a adoptado el sistema de correas cortas y móviles 7grass +oppers; que se articulan flexiblemente en secuencia para transportar el mineral desde el aglomerador +asta el apilador móvil que construye la pila 7>ig? C?89c;? =ara tonela#es aún mayores, como en El %bra 89/ ... tpd, se implementaron otros tipos de equipos 7apiladores sobre orugas, ???;? !a altura de la pila fluctúa entre 9,/ m para sistemas de camión y cargador frontal, +asta 8. m para apiladores?
3.3.2.3. Rieo de la pila El riego de las pilas se puede realizar fundamentalmente por dos procedimientos: por aspersión o por distribución de goteo, este último siendo recomendable en caso de escasez de l)quidos y ba#as temperaturas 7>ig C?8C a y b;? En la industria, se utiliza generalmente una tasa de riego del orden de 8. - 9. litros+?m 9? El riego tiene que ser +omogéneo?
7a; =or aspersión
7b; =or goteo
Fiura 3.)3, Técnicas de irriación de las pilas
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Chancado Aglomeración Correa Camión
Cargador frontal
Pila
(a) Producciones pequeñas, baja inversión Chancado Aglomeración Correa Camión
Apilador Mobil
Pila
(b) Producciones pequeñas - medianas. Mejora la permeabilidad de la pila. *+ancado %glomeración *orrea
*orreas mobiles *orrea fi#a
%pilador $obil *orreas mobiles =ila
(c) Producciones medianas - grandes Menor costo operación
Fiura 3.)+, Técnicas de apilamiento del mineral.
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3.3.3. $peración de las pilas %l inicio de la operación, se deben disponer como m)nimo de dos pilas, comenzándose con el riego de la primera de ellas? En un principio se obtendrá una alta concentración 7*mx; en la solución, que irá descendiendo +asta un valor por deba#o de la concentración media 7*md; de dise5o? En este momento se pone simultáneamente en operación la segunda pila, con dos sistemas posibles: a; b;
!ixiviación de las dos pilas con obtención de una única solución rica final? !ixiviación de la primera pila con producción de solución intermedia 7pobre;, que se recicla a la segunda pila nueva en donde se obtiene la solución rica 7>ig? C?8/;? Este segundo sistema se generalizo, ya que permite alargar el tiempo de lixiviación de las pilas yo disminuir el caudal de solución rica y entonces el tama5o de la planta de AK?
*uando la primera pila alcanza el valor m)nimo económico, se procede al lavado con agua fresca y drena#e +asta el agotamiento, yendo esta solución al depósito o piscina de solución estéril para recirculación al sistema? %l mismo tiempo se pone en operación una nueva pila? Aegún las disponibilidades de área, la pila agotada se puede cargar y transportar a un vertedero cercano 7 =(!% 6(@%$(*% o E$I4("!E ; o puede servir de base para la formación de una nueva pila 7 =(!% =E$%@E@&E;? !a tendencia se desplaza al uso de pilas permanentes, para evitar los costos asociados a los movimientos de materiales residuales y disminuir las pérdidas de solución por filtración a través de la lámina de plástico? =or e#emplo, en $antos 4erde, se planea subir +asta < pisos de C m cada uno? Ai el tiempo de lixiviación no es suficiente, la recuperación ba#a? Es un problema, porque no es posible aumentar el tiempo sin aumentar el área de la canc+a de lixiviación?
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Fiura 3.), 's(uema de un sistema de lixiviación en pilas. ácido
C g:l *u L ácido M debil
.,/ g:l *u LácidoM élevada
=ila
!"
Primeros d$as
!"
#ltimos d$as
< g:l *u
=iscina solución rica
=iscina solución intermedia
=iscina refino
Fiura 3.)-, Reciclaje de la solución lixiviante en contra corriente.
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3.3.". #hancado del mineral El c+ancado del mineral debe cumplir con tres ob#etivos: 78;
79;
Aer lo suficiente fino para que la mayor)a de la especie metálica valiosa está expuesta a la acción de la solución lixiviante? =or e#?: 8.. 0 ba#o CD @o puede producir demasiado part)culas finas para no alterar la permeabilidad de la pila? 7 =or convención, se llama fina toda part)cula ba#o 8.. mallas; N$aterial arcillosoO =or e#?: part)culas finas B 8. 0 El mineral c+ancado debe ser el más +omogéneo posible, todas las part)culas siendo comprendidas en un estrec+o rango de tama5o 7>ig? C?8<;?
7C;
Tabla 3., 'scala de tama/os de part#culas, en puladas, mallas T0ler 0 mm
tama5o 8<8
22D 2D C2D 92D 82D
D CD 9D 8D
99D 89D
8D
mm 9/, 83,. 89,1 3,/ <, ,2 C,9
>%**(I@ 'EA%
>%**(I@ $E6(%
,1/ >%**(I@ >(@%
8/.
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(1) (2)
Fiura 3.)1, 2urvas de distribución ranulométrica de un producto de la etapa de chancado. La curva )4 es m5s homoénea (ue la curva +4.
Fiura 3.)!, 2oncepto de la lixiviación TL capa delada4.
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3.3.%. &lomeración 3.3.5.1. !i"i#iación T! $T%in !a&er' Este concepto revolucionó la industria de lixiviación del cobre 7=uda+uel 832.;? *onsiste en impedir la acumulación de solución en la pila? %l contrario de la lixiviación en bateas, la pila no se inunda? !a solución escurre sobre las part)culas de minerales, formando una capa delgada de l)quido 7>ig? C?81;
3.3.5.2. Permeabilidad del lec%o Ae necesita que el lec+o de part)culas que conforman la pila sea bien permeable, para asegurar una buena percolación y dispersión de la solución lixiviante en la pila, sin escurrimiento preferencial? &ambién, las pilas podr)an derrum%arse si +ab)a acumulación de agua en la pila? !a permeabilidad del lec+o de mineral es mayor si: -
!as part)culas son de tama5o suficientemente grande @o +ay acumulación de part)culas finas El tama5o de las part)culas es +omogéneo en la pila @o +ay compactación de la pila por maquinaria pesada
3.3.5.3. Proceso de alomeración 6e lo anterior, se deduce que se tiene que reducir la cantidad de part)culas finas en la pila para aumentar su permeabilidad? Foy en d)a, el proceso más empleado para solucionar el problema de los finos es la aglomeración? El proceso de aglomeración consiste en esencia en la ad+esión de part)culas finas a las gruesas, que actúan como núcleos o la aglomeración de los finos con los finos, a partir de la distribución de tama5os en la alimentación 7>ig? C?82;?
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Fiura 3.)$, 2oncepto de alomeración.
Aglomeración por humedad El proceso más simple de aglomeración es +umedecer el mineral con l)quido, +asta alcanzar un contenido de agua que origine una tensión superficial suficiente, para que al colisionar las part)culas entre s), los finos se ad+ieran a los tama5os gruesos? Ae forma un puente l)quido entre las part)culas? El cálculo teórico de la +umedad óptima es casi imposible y depende de muc+os factores como la mineralog)a del mineral, contenido de finos, arcillas, ??? =uede ser de < - 2 0 para minerales muy limpios, +asta un 8.-8/ 0 F 9I para materiales normales? Aglomeración por adherentes Existen ciertos materiales que pueden me#orar la ad+erencia de las part)culas finas a las gruesas, prolongando esta unión tanto en la manipulación como en la operación de lixiviación? En el caso de la lixiviación del cobre, la aglomeración 7o curado; se realiza con el mismo !ixiviante ácido en un tambor rotatorio 7>ig? C?83;? =rimero, se +umecta el mineral 7Q- 0; con agua o solución pobre 7refino;? 6espués, se agrega ácido sulfúrico concentrado 7Q- C. gt o C0;, este ácido ataca el mineral y genera compuestos cementantes entre las part)culas?
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%demás de la aglomeración, ocurren reacciones qu)micas conduciendo a la formación de sulfatos de cobre y +ierro 7curado propiamente tal;? Estas reacciones son exotérmicas y generan muc+o calor? =or e#emplo: *uI Q F9AI RG *uAI Q F9I *uAiI3 Q F2AI4 RG *uAI4 Q AiI2 Q F2I
????????
6espués de la aglomeración en el tambor rotatorio, se de#a reposar el mineral durante 9 + en la pila, para que se completen las reacciones qu)micas y que se ad+ieren entre s) las part)culas en la misma pila? En el caso de la aglomeración de minerales de oro y plata, los aglomerantes son normalmente el cemento y la cal? Estos reactivos me#oran la ad+esión de las part)culas entre s), y también aumentan el pF del mineral para su posterior cianuración? '(uipos
El equipo más común es el tambor aglomerador? *onsiste en un cilindro inclinado girando a ba#a velocidad, ocasionando el deslice 7cascada; y la aglomeración del mineral previamente mo#ado con agua yo ad+erentes 7>ig C?83;? Ae practica también la aglomeración en depósitos 7stoc;, en cintas transportadoras y en platos?
>igura C?83, %glomeración en tambor rotatorio?
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3.3.'. ariables del proceso Ae pueden estudiar el efecto de varias variables operacionales sobre la recuperación del metal valioso y la cinética realizando pruebas de laboratorio en columnas? !as principales variables son: ♦
!a granulometr)a
♦
!a altura de la pila
♦
!a tasa de riego Ll+?m 9M o Ll+?&M
♦
!a concentración en ácido de la solución de riego
♦
El tiempo de lixiviación 6epende de la cinética 7lix? qu)mica : 8 a 9 mesesS lix? bacterial : C a 89 meses;
&odos estos factores están relacionados entre s)? =or e#emplo, si se aumenta la altura de la pila, la concentración en ácido del primer metro es buena, pero ba#a a medida que la solución percola en la pila y el cobre de los estratos inferiores no se lixivia bien? Ae puede aumentar la concentración en ácido de la solución de lixiviación, para salir de la pila con Q- C gl LFQM, pero más ácido se da a la ganga y más se come, as) que se va a incrementar el consumo de ácido? Itra posibilidad es aumentar la tasa de riego, pero existe un riesgo de inundar la pila?
3.3.). Dise*o de las pilas En este párrafo, se considera el dise5o de una operación mediana de lixiviación de óxidos de cobre, por e#emplo $antos 4erde 7((( región;?
3.3.7.1. (atos *apacidad de la planta !ey del mineral
: 2 ... &*ua5o R ... &*umes R 8CC &*ud)a : .,3/ 0 *u& 7.,2. 0 *u soluble Q .,8/ 0 *u insoluble; >ierro :/0 *onsumo de ácido : C,/ g ácidog *u producido ecuperación en la pila : 2.0 *u& en 9 meses 7le da las pruebas piloto; 'ranulometr)a : 8.. 0 B C2D %ltura de la pila : / m 7parámetro de dise5o; 6ensidad aparente del mineral en la pila: 8,/ tm C 7material c+ancado;
20
3.3.7.2. )apacidad de la planta de c%ancado Ae recupera 2. 0 x 3,/ g *u&$A R 1,< g *u&$A 7&$A R &onelada $étrica Aeca;? Entonces, se tiene que procesar
%botadero 81C<1& $ Ad) :a
$ neral i
81/..&$ A:da) . 3?/0* u =l anta recupR2.0
*á otdos 8CC& $ * u:d) a
Fiura 3.+*, 6iarama de flujo simplificado de una planta de lixiviación de cobre.
3.3.6.2. *+per,icie de terreno El ciclo de lixiviación de una pila de mineral es de 9 meses? Entonces, el stoc de mineral en la planta es de 81 /.. &$Ad)a x <. d)as R 8 ./. ... &$A? Ai se consideran pilas rectangulares 7aproximación; de / metros de altura, se puede almacenar 8,/ &$Am C x / m R 1,9/ &$Am 9? !a superficie de las pilas en funcionamiento es de =ero todos los d)as, +ay por lo menos una pila en carga, otra en descarga y se necesita espacio para el movimiento de las máquinas? !a práctica indica que esos espacios ocupan un 8.0 de la superficie de las pilas en funcionamiento? Ae necesita entonces una superficie total de terreno de 8 291 m 9 x 88. 0 R &'( )&* m 9? Eso corresponde a un área de .. m x .. m, o 9.. m x 2.. m, o 8.. m x 8 <.. m?
21
3.". Lixiviación por aitación 3.".1. Descripción !a lixiviación por agitación se utiliza en los minerales de leyes altas, cuando los minerales generan un alto contenido de finos en la etapa de c+ancado, o cuando el mineral deseado está tan bien diseminado que es necesario molerlo para liberar sus valores y exponerlos a la solución lixiviante? Es también el tipo de técnica que se emplea para lixiviar calcinas de tostación y concentrados? Ae recurre a la agitación mediante burbu#eo o bien a la agitación mecánica para mantener la pulpa en suspensión +asta que se logre la disolución completa, siendo el tiempo de contacto de los sólidos con la solución del orden de +oras comparado con el proceso de lixiviación en pilas que requiere meses? !os agitadores mecánicos son simplemente impulsores colocados en el interior del tanque 7>ig? C?98a;, mientras que los tanques agitados con aire son a menudo tanques de tipo D=ac+ucaD 7>ig? C?98b;? Aus venta#as comparativas con otros métodos de lixiviación son: - %lta extracción del elemento a recuperar - &iempos cortos de procesamiento 7+oras; - =roceso continuo que permite una gran automatización - >acilidad para tratar menas alteradas o generadoras de finos Aus desventa#as son: - n mayor costo de inversión y operación - @ecesita una etapa de molienda y una etapa de separación sólido-l)quido 7espesamiento y filtración; En la región de %tacama, *+ile, se puede mencionar la planta D!a *oipaD, propiedad de $inera $antos de Iro y mayor productora de plata del mundo? tiliza el proceso de cianuración de oro y plata por agitación en oc+o tanques en serie? =rocesa 8< ... td)a de mineral para producir 2 98 ga5o de oro y C C8/ ta5o de plata 7833C;?
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>igura C?98, Equipos de lixiviación por agitación
3.".2. ariables del proceso El análisis de las variables de la lixiviación por agitación en sistemas industriales, para la definición y optimización del proceso, debe necesariamente +acer confluir aspectos técnicos, operacionales y económicos?
3.4.2.1. -ran+lometra El grado de molienda debe ser lo suficiente para exponer, por lo menos parcialmente, la superficie del mineral valioso a la acción de la solución !ixiviante? 6epende del tipo de mineral y de sus caracter)sticas mineralógicas? 6eberá considerarse un tama5o tal que no contenga un exceso de gruesos 7G 9 mm; que produzca problemas en la agitación 7embancamiento, aumento de la potencia del agitador; y que por otra parte, no contenga un exceso de finos 7menos de .0 B 1/ micrones;, que dificulten la separación sólido-l)quido posterior de la pulpa lixiviada? 6ebido a lo anterior, y además, para disminuir los consumos de energ)a por concepto de molienda y los costos de filtración y decantación, la agitación se deberá tratar de realizarla al mayor tama5o que la operación lo permita?
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Tabla 3.-, Tama/o de alunos minerales para la lixiviación por aitación Mineral
*obre oxidado Iro *onc? de oro 7sulfuros; *alcinados de zinc
+ama,o de lixiviación 7mm; 7mallas %A&$; .,2C 9. .,9/ <.
.,.
C9/
.,.1
9..
3.4.2.2. Tiempo de li"i#iación !a econom)a del proceso de lixiviación es función del grado de disolución o porcenta#e de extracción del mineral valioso? Ain embargo, esto no es tan importante como el tiempo necesario para una extracción aceptable, es decir la velocidad de disolución?
Fiura 3.+), 7orcentaje de extracción en función del tiempo.
!a figura C?98 muestra una curva t)pica entre estos dos parámetros? Existe al principio una extracción rápida, que decrece posteriormente al máximo obtenible para un tama5o dado de part)cula? Esta curva se puede obtener de pruebas de lixiviación en botellas en el laboratorio?
3.4.2.3. /ineraloa del mineral El tama5o y la disposición de la especie valiosa influye el grado de molienda necesario para exponer esta especie a la solución !ixiviante 7&abla C?/;?
24
!a arcillas son una familia de minerales, alumino-silicatos, existen en todos las menas y producen part)culas muy finas 7algunos micrones;? !a presencia de muc+as arcillas puede impedir una buena filtración del relave?
3.4.2.4. tras #ariables !a lixiviación se realiza a temperatura ambiente 7o en autoclaves;? !a concentración de reactivos debe ser optimizada según el tipo de operación? El porcenta#e de sólidos debe ser en la mayor)a de los casos lo más alto posible para alcanzar una alta concentración del ion metálico en la solución de lixiviación, minimizar los costos de inversión en el circuito de lixiviación por menor capacidad volumétrica y reducir el tama5o y costo subsecuente de espesamiento y filtración? El porcenta#e de sólidos en la pulpa var)a entre 9. y /.0?
El porcenta#e de sólidos se calcula por el peso del mineral en la pulpa? =or e#emplo, si una pulpa es constituida por 8 g de mineral en 9 litros de agua, su
!a velocidad de agitación debe ser lo suficiente alta para mantener los sólidos en suspensión, para que no decanten? na velocidad de agitación alta tiende a favorecer la cinética de la reacción, pero tiene un costo energético apreciable 7>ig? C?99;? >avorece también la disolución de gases en la solución? Existen varios dise5os de agitadores 7>ig? C?9C;?
Fiura 3.++, 'fecto de la aitación en la velocidad de lixiviación
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Fiura 3.+3, 8arios dise/os de turbinas.
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3.".3. Dise*o Ae considera como e#emplo un sistema de lixiviación continua industrial constituido de varios estanques en serie 7>ig? C?9;?
(atos @úmero de estanques *apacidad 0 sólidos 'rado de molienda 6ensidad real del mineral &iempo de lixiviación
:2 : 8/ ... td R <9/ t+ : CC,CC 0 : 8.. 0 B <. mallas %A&$ : 9,2 gcm C R 9,2 tm C : 9 + 7determinado por la curva grado de lixiviacióntiempo;
$ineral molido Aolución =ulpa
=ulpa a etapa de separación sólido - l)quido
Fiura 3.+, 's(uema de un sistema cont#nuo industrial
*álculo de la cantidad de agua en la pulpa:
*álculo del flu#o de pulpa 7sólidos Q agua;:
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*álculo del volumen de cada uno de los 2 estanques 7>ig? C?9;:
4olumen de un estanque cil)ndrico:
Entonces, si consideramos 2 estanques cil)ndricos tales que + R 8,/ d,
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3.%. Separación sólido-l+,uido 3.%.1. ntroducción En una planta de lixiviación en pilas, la solución que escurre de las pilas es bastante clara y contiene muy pocos sólidos en suspensión? En la mayor)a de los casos, no +ay etapa espec)fica de separación sólido - l)quido? !a solución rica se almacena en piscinas donde pueden decantar los pocos sólidos que contiene? %l contrario, la lixiviación por agitación produce una pulpa consistente en peque5as part)culas sólidas en suspensión en la solución? na etapa de separación sólido l)quido es absolutamente necesaria para sacar los sólidos de la solución y enviarlos al tranque de relaves, mientras la solución clarificada puede pasar una posterior etapa de recuperación de valores? Fay dos métodos de separación sólido - l)quido: - El espesamiento 7+asta //0 sólidos; - !a filtración 7+asta 390 sólidos; Fiura 3.+-, 's(uema de un espesador %limentación 7=ulpa; Aolución clara
Aolución clara
Aolución 6ecantación sólidos
=ulpa más concentrada 7. - <. 0 sólidos;
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3.%.2. spesadores !os espesadores son equipos que efectúan la separación l)quido - sólido por decantación de los sólidos en un estanque grande? n esquema se presenta en la figura C?9/?
3.%.3. Lavado en circuitos de decantación en contracorriente (D##! El sólido 7barro decantado; siempre viene acompa5ado de solución de impregnación 7Q- . 0;, y está contiene valores, por lo cual es imperativo recuperarla? 6espués de la lixiviación dinámica, la pulpa que se obtiene del último agitador debe pasar por etapas de separación sólido - l)quido y lavado, antes de desec+ar los sólidos lixiviados? El lavado se puede realizar en varios espesadores, en los cuales el agua de lavado y la pulpa fluyen en contracorriente 7>ig? C?9<;? 6el primer espesador sale la solución exenta de sólidos que continúa el proceso y del último, el mineral agotado o relave? % las operaciones de lavado de los sólidos en contracorriente, se les denomina como etapas 6**, que significa decantación en contracorriente?
>igura C?9< *ircuito de decantación en contra corriente 6**?
3.5.3.1. (eterminación de la e,iciencia de la#ado por balance msico en circ+itos ()). Iperacionalmente, el balance másico del sistema permite determinar la eficiencia de lavado en sistemas 6**? Au aplicación se visualizará a través del siguiente e#emplo 7>ig? C?91;?
"ases:
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8... td mineral //0 sólidos en la descarga de los espesadores azón de lavado ! R 9?/ 7agua de lavado flu#o de solución de lix? acompa5ando a los sólidos; //0 sólidos en la alimentación
Fiura 3.+!, %alance de masa en un circuito 622.
4olumen de l)quidos, m Cd: %limentación 6escarte %gua de lavado Aolución rica
% R 8... x 78.. - //; 0 R 282 6 R 282 T R 282 x 9?/ R 9 ... A> R 9 ...
*álculo de las concentraciones: o 2.. *. Q 9... * 9 R 92.. *8
9 *. Q / *9 R 1 *8
2.. *8 Q 9... * C R 92.. *9
9 *8 Q / *C R 1 *9
2.. *9 Q 9... * R 92.. *C
9 *9 Q / * R 1 *C
2.. *C Q 9... x . R 92.. *
9 *C Q . R 1 *
=or lo tanto,
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!a eficiencia de lavado queda dada por:
3.5.3.2. c+ación de P- para clc+los ()) =%'E +a desarrollado y comprobado una ecuación generalizada, definida en términos de razón de lavado y número de etapas, para el caso más simple, pero más común en 6** 7>ig? C?9<;, asumiendo que no +ay disolución en los espesadores y que la mezcla de la pulpa y solución de lavado es completa en cada etapa?
*n *!
:
concentración metal en la etapa n
:
concentración metal en la alimentación al primer espesador
*T : ! :
concentración metal en el agua o solución de lavado
n : JT :
número de etapas de lavado flu#o de la solución de lavado
J! :
flu#o de la solución de lixiviación 7alimentación;
razón de lavado R JU J!
3.%.". /iltros El empleo de filtros en +idrometalurgia permite recuperar una cantidad adicional de l)quido retenido a partir de precipitados o de pulpas de //-<.0 en sólidos procedentes de espesamiento como también tratar directamente soluciones de lixiviación, a ob#eto de disminuir la cantidad de sólidos en suspensión que pueden afectar procesos posteriores de tratamiento? >iltros de vac)o:
- de tambor 7>ig? C?92; - de discos 7o cerámica; - +orizontal, de cinta
>iltros de presión: - prensa - stellar - de arena El lavado del sólido es posible en los filtros de tipo vac)o, como lo muestra la figura C?92? Ae roc)a agua sobre el sólido filtrado para desplazar a la solución que contiene? Ae alcanza fácilmente una eficiencia de lavado del orden de 1.0?
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