UNIVERSIDAD ARTURO PRAT
HIDROMETALURGIA I
Jorge Ipinza Abarca, Dr. Sc Ingeniero Civil Metalúrgico
DEPARTAMENTO METALURGIA
1.3.5. Caracterización Química Mediante analítica tradicional e instrumental, se determinan las leyes de cabeza total, los contenidos de óxido y de súlfuros y la presencia de otros iones en el mineral, por ejemplo: hierro, cloruros, manganeso, aluminio y magnesio. Se analiza el cobre total y el soluble, para las 5 o 6 fracciones granulométricas estudiadas antes. Se decide la conveniencia de efectuar barridos por fluorescencia, para detectar otros elementos y compuestos, que convenga analizar con detalles. Se efectúan: Pruebas de consumo estándar: Por lixiviación agitada de mineral molido a 100% bajo 10#, en contacto con solución 1 N de ácido sulfúrico y por un período máximo de 72 horas. Se analizarán muestras de solución tomadas a las 2, 4, 8, 16, 24, 48 y 72 horas, ajustando los niveles de acidez libre, según los resultados de cada determinación. Las pruebas se prolongarán o acortarán, según se observe la tendencia al consumo o a la recuperación. Las muestras se solución se analizan por ácido y por cobre, con lo que se podrá definir el consumo máximo bruto de ácido, a causa de su abundancia para lixiviar tanto al mineral como a la ganga, en Kg H2SO4/TM de mineral, y el consumo específico en Kg H2SO4/Kg de cobre extraído, y se obtendrá la referencia de la recuperación de cobre máxima posible, para comparación con otras pruebas que siguen más adelante. Pruebas de lixiviación a pH=2:Básicamente similar a la prueba estándar, pero iniciada con sólo una fracción del consumo de ácido de esa prueba estándar, y redosificando el ácido cuando la solución sobrepase el pH=2, para detener la lixiviación luego que el pH se haya estabilizado en ese valor, por al menos 2 horas. Si la ganga es razonablemente consumidora, esta prueba definirá con aproximación las recuperaciones y consumos esperables en la práctica en la lixiviación en pilas industrial, aplicada al mineral de la muestra y se transforma en una prueba rápida, para comprobación de resultados. Aparentemente, las cifras de recuperación y consumo de ácido de esta prueba, serán las mismas sin importar si el mineral fue curado o no; no obstante, considerando que el curado oxidará parte de los súlfuros presentes en la muestra, es conveniente ensayar ambos casos, para determinar si el curado/aglomerado produce algún efecto, que se deba estudiar con más detalles. 1.3.6. Pruebas de Curado-Aglomerado Según las características del mineral, puede requerirse aglomerado/curado. En general, el aglomerado/curado:
o
no
del
tratamiento
de
a) puede evitarse: Para algunos minerales oxidados, que son de lixiviación rápida, presentan bajo consumo de ácido y producen poco fino en el chancado. Para minerales porosos chancados a tamaños elevados (en el orden de poco degradables y con pocos finos, que serán lixiviados en ciclos largos.
2 ½” o superior),
Para estos tipos de minerales, será difícil esperar problemas en la lixiviación, de modo que pueden procesarse sin este pretratamiento, y es aconsejable economizar la inversión en un sistema de aglomerado/curado.
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Siempre es aconsejable efectuar una prueba de columna unitaria con mineral sin tratamiento, aunque sólo sea para efectos de blanco de comparación. b) es recomendable: Si los resultados de la evaluación granulométrica, indican la presencia de más de un 8% de finos bajo la malla 65, al tamaño de chancado seleccionado para el tratamiento. Debe interpretarse, que hay una alta probabilidad que se requerirá de la aglomeración previa de los finos, para mejorar la permeabilidad del lecho. En la lixiviación de mixtos, cuya recuperación de sulfuros secundarios, se favorecerá por las temperaturas y condiciones oxidantes del curado. Para la lixiviación de crisocolas y minerales en matriz de sílice, para las cuales el proceso evitará la formación de coloídes y mejorará la porosidad de la roca. Para estudiar el proceso de aglomerado/curado se usan los resultados de las pruebas de humedad de impregnación y de consumo estándar de ácido. Se efectúa el ensayo con muestras de mineral chancado a varias granulometrías máximas, cada una de las cuales se dividen en varias porciones, a las que se aplican diferentes proporciones de ácido, en un ensayo conocido como test de sulfatación. TEST DE SULFATACION 1. Pese al menos cuatro muestras de unos 2 Kg de mineral chancado a cada uno de sus tamaños máximos de ensayo; verifique que sus humedades de impregnación, contenidos de cobre por fracción granulométrica (4 a 6 puntos) y consumo máximo de ácido sean conocidos. 2. Calcule el volumen de líquido necesario para completar el 80%, del necesario para que el mineral alcance la humedad de impregnación. Esto es, se usará menos líquido que el posible de absorber por el mineral. 3. Prepare para cada muestra, una porción de agua y una separada de ácido sulfúrico concentrada (en el orden del 98%), bajo las siguientes condiciones: -
-
Las cantidades de ácido destinadas para cada muestra corresponderán respectivamente al : 20, 30, 50 y 75% del consumo máximo de ácido, determinado para el mineral. El volumen de cada porción será medido, o calculado. Los volúmenes de agua para cada muestra, se calculan por diferencia entre el 80% del líquido necesario, para alcanzar la humedad de impregnación y el volumen de ácido de cada test.
4. Cada muestra se colocará sobre una lámina impermeable, de plástico flexible y se extenderá para permitir una buena superficie de exposición. 5. Adopte las medidas de precaución usuales al manejar ácido sulfúrico y tenga cuidado que el agua moje el mineral antes que el ácido. 6. El material será humedecido, agregando sucesivamente a la superficie expuesta, pequeñas porciones del agua y del ácido (en ese orden), desde los envases respectivos para la muestra. Seguidamente el mineral se rolea varias veces, para lograr homogenizar la mezcla. 7. Repita el paso anterior hasta consumir la totalidad de los líquidos. Durante el roleo, se formarán pellets de mineral por adhesión de los finos a la superficie de las partículas mayores.
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8. Pese la masa total y permita el reposo del mineral aglomerado/curado, por al menos unas 2 horas. 9. Pese una porción de cada una de las muestras tratadas (la llamaremos “porción A”, y la de reserva “porción B”); viertala en un balde de 10 L aproximadamente y agrege 1,5 veces de volumen de agua, en proporción al peso. 10. Lixivie la muestra por agitación durante al menos media hora; filtre, lave el sólido con 0,5 veces de volumen en proporción al peso. Acumule las aguas de lavado, y analice las soluciones por cobre y ácido libre. 11. Grafique los resultados de la concentración de ácido libre y de cobre recuperado ( o de concentración de cobre en la solución) versus el porcentaje de ácido, respecto del máximo, usado en el curado. Observaciones: a) En caso de estimarlo necesario, por jemplo por un comportamiento anómalo de las curvas de recuperación, o por colores inusuales en las soluciones de lavado, efectue el análisis de las impurezas en la solución de lavado de los sólidos. b) Considere la repetición de las pruebas, variando la dosificación en un rango más estrecho, en las cercanías de los puntos de inflexión, o en los puntos en que las curvas presenten anomalías. En general, notará que a partir de un cierto % de ácido, ya no hay ganancia significativa en la recuperación de cobre, y que simultáneamente aumenta la cantidad de ácido libre en la solución de lavado; ello indica que a partir de esa dosificación de ácido ya no hay un efecto de curado de importancia, y no tiene sentido agregar mayor cantidad de ácido, para este proceso. Normalmente, se denomina dosificación óptima de curado a esta proporción. 12. Se recurre a la porción B, sólo de las muestras correspondientes a la dosificación óptima de curado, de las diversas muestras con diferentes tamaños máximos de chancado. Las porciones deben ser cuidadosamente pesadas. 13. Cada muestra se separa en sus fracciones granulométricas, cada una es cuidadosamente pesada y molida por separado. 14. Lixivie cada muestra de cada fracción granulométrica por agitación, durante al menos media hora; filtre, lave el sólido con 0,5 veces de volumen en proporción al peso. Acumule las aguas de lavado y analice las soluciones por cobre y ácido libre. 15. Es recomendable analizar por separado los sólidos de cada fracción, por cobre total, para cerrar los balances metalúrgicos. 16. Para cada muestra, grafique los resultados de la recuperación de cobre versus el tamaño de las partículas lixiviadas. Esta prueba, si bien no refleja totalmente el efecto del tamaño de chancado en las recuperaciones (ello requiere que se complete el ciclo de lixiviación de las muestras a los diversos tamaños), orienta la definición de los tamaños de chancado máximos, observando el tamaño de partícula, a partir del cual se nota un deterioro de las recuperaciones. Esta orientación es normalmente tanto más precisa, cuanto menos consumidor de ácido sea el mineral.
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Finalmente es conveniente repetir las siguientes pruebas, con muestras del mineral aglomerado/curado, a los tamaños del ensayo: -
la prueba de consumo de ácido a pH=2 (constante), para comparar estos resultados, con los obtenidos con el mineral sin tratamiento, y visualizar los efectos finales del proceso de curado, sobre la recuperación metalúrgica del mineral.
-
Las humedades dinámicas y tasas de inundación, para comparar las tasas de riego, apicables luego del proceso.
-
Las densidades aparentes y los ángulos de reposo, del mineral aglomerado/curado.
1.3.6. Pruebas de Lixiviación en Columnas Unitarias La cantidad de pruebas a ejecutar depende de la cantidad de muestra disponible. Ella determina la cantidad de pruebas posibles y la magnitud de las mismas. Deseablemente, se procurará contar con cantidad suficiente para la ejecución de tres columnas para cada tamaño de chancado, dos con mineral aglomerado y una testigo con mineral sin tratamiento. Como criterio general, es más adecuado sacrificar la altura de ejecución de la prueba, que la cantidad de las mismas. El tamaño del chancado, determina el diámetro de las columnas, influyendo en la cantidad necesaria para lograr una altura determinada. Si la muestra es aún insuficiente, puede decidirse la suspensión de una de las columnas de mineral curado (si existe la duda sobre la aplicabilidad de este proceso), o la del mineral sin curar, si se está seguro de la necesidad de este proceso. 1.3.7. Preparativos de Pruebas de Lixiviación en Columnas Se eligirán tres tamaños máximos, en las cercanías del valor deducido estimativamente, con la “porción B” de las pruebas de aglomerado/curado, y se chancarán unos 300 Kg de muestra, a cada uno de esos tamaños. Cada producto del chancado se muestreará, para determinar: - Distribución granulométrica - Cobre total y oxidado por fracción granulométrica - Consumo de ácido estándar - Humedad natural y de impregnación Dos de las muestras serán aglomerado/curado a las dosificaciones óptimas, utilizando las proporciones determinadas en las pruebas correspondientes. La tercera muestra se dejará sin curar y servirá como patrón de comparación del proceso de aglomerado/curado. Se muestrearán tanto el mineral aglomerado/curado, como el sin tratamiento para determinar: - Angulos de reposo - Pesos específicos aparentes (base mineral seco) - Humedades dinámicas de equilibrio, a varias tasas de riego - Tasas de inundación del lecho Las muestras se separan en dos columnas de mineral aglomerado/curado y una sin tratamiento.
