Sistemas de lixiviacin

Sistemas de lixiviacin

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTINFACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOSESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICADR ING VICTOR B. ASCUA RIVERADOCENTE PRINCIPALU.N. S. A.

En general, la prctica industrial de la lixiviacin presenta diferentes sistemas de operacin que se seleccionan de acuerdo a factores tcnicos y econmicos en el anlisis de un proyecto, algunos de los cuales son:- Ley de la especie de inters a recuperar- Reservas de mineral- Caracterizacin mineralgica y geolgica- Comportamiento metalrgico- Capacidad de procesamiento- Costos de operacin y de capital- Rentabilidad econmica.

Una forma de clasificar los mtodos de lixiviacin es:Lixiviacin de lechos fijos:

- In situ, in place- En botaderos- En pilas- En bateasLixiviacin de pulpas:- Por agitacin, a presin ambiente- En autoclaves

Tabla 1, Resumen de diferentes tcnicas de lixiviacin de mineralesRangos de Aplicacin y resultadosMtodos de LixiviacinEn BotaderosEn PilasPercolacinAgitacinLey del mineralBaja leyBaja-mediaMedia-altaAlta leyTonelajeGrandeGran a medianoAmplio rangoAmplio rangoInversinMnimamediaMedia a altaaltaGranulometraCorrido de minaChancado gruesoChancado medioMolienda hmedaRecuperaciones tpicas40 a 50 %50 a 70%70 a 80%80 a 90 %Tiempo de tratamientoVarios aosVarias semanasVarios dashorasCalidad de solucionesDiluidas(1-2 g/l Cu)Diluidas(1-6 g/l Cu)Concentradas(20-40 g/l Cu)Medianas(5-15 g/l Cu)Problemas principales en su aplicacin-recuperacin incompleta,-reprecipitacin de Fe y Cu,-canalizaciones,-evaporacin- prdidas de soluciones- soluciones muy diluidas.-recuperacin incompleta,-requiere de grandes reas,- canalizaciones,-reprecipitaciones- evaporacin.- bloqueo por finos,- requiere de ms inversin,- manejo de materiales,-necesidad de mayor control en la planta.- molienda,- lavado en contracorriente,- tranque de relaves,- inversin muy alta,- control de la planta es ms sofisticado.Descripcin

El mineral procedente de la explotacin, a cielo abierto o subterrnea, debe ser ligeramente preparado en una planta de chancado y/o aglomeracin, para conseguir una granulometra controlada que permita un buen coeficiente de permeabilidad.Una vez preparado el mineral, se coloca en montones de seccin trapezoidal y altura calculada para proceder a su riego con la solucin lixiviante. Tras percolar a travs de toda la pila, se recolectan los lquidos enriquecidos (solucin rica) que se llevan a la planta de proceso de recuperacin de la sustancia mineral (sal o metal). Las aguas sobrantes del proceso vuelven a ser acondicionadas para ser recicladas hacia las pilas.

Tambin en algunos casos es preciso aadir agua nueva, para reponer las fuertes prdidas de evaporacin del circuito.

Lixiviacin en pilas (heap leaching)

Se denomina cancha de lixiviacin a la superficie de apoyo de la pila donde se coloca la impermeabilizacin. Cuando la cancha es recuperada para reutilizarla con un nuevo mineral se trata de lixiviacin en PILAS DINAMICAS, mientras que si el terreno no es recuperado y, por lo tanto, el mineral agotado queda en el depsito como nueva base para otra pila, se est en la lixiviacin en PILAS ESTATICAS o PERMANENTESEl chancado del mineral debe cumplir con tres objetivos:

Ser lo suficiente fino para que la mayora de la especie metlica valiosa est expuesta a la accin de la solucin lixiviante. Por ej.: 100 % bajo 3/4"

No puede producir demasiado partculas finas para no alterar la permeabilidad de la pila. ( Por convencin, se llama fina toda partcula bajo 100 mallas) Material arcilloso Por ej.: partculas finas < 10 %

El mineral chancado debe ser el ms homogneo posible, todas las partculas siendo comprendidas en un estrecho rango de tamao.

Chancado del mineral

tamaomm16/16"8/8"4/4"2/2"1"25,43/4"19,0FRACCION8/16"4/8"2/4"1/2"12,73/8"9,5 GRUESA4/16"2/8"1/4"6,4 3/16"4,8 2/16"1/8"3,2 FRACCION.MEDIA4 #4,75.FRACCIONFINA100 #150 Escala de tamaos de partculas, en pulgadas, mallas Tyler y mm

Curvas de distribucin granulomtrica de un producto de la etapa de chancado. La curva (1) es ms homognea que la curva (2)LixiviacinEste concepto revolucion la industria de lixiviacin del cobre (Pudahuel 1980). Consiste en impedir la acumulacin de solucin en la pila. Al contrario de la lixiviacin en bateas, la pila no se inunda. La solucin escurre sobre las partculas de minerales, formando una capa delgada de lquido Aglomeracin

Se necesita que el lecho de partculas que conforman la pila sea bien permeable, para asegurar una buena percolacin y dispersin de la solucin lixiviante en la pila, sin escurrimiento preferencial. Tambin, las pilas podran derrumbarse si haba acumulacin de agua en la pila. La permeabilidad del lecho de mineral es mayor si:Las partculas son de tamao suficientemente grandeNo hay acumulacin de partculas finasEl tamao de las partculas es homogneo en la pila No hay compactacin de la pila por maquinaria pesada

Permeabilidad del lecho

De lo anterior, se deduce que se tiene que reducir la cantidad de partculas finas en la pila para aumentar su permeabilidad. Hoy en da, el proceso ms empleado para solucionar el problema de los finos es la aglomeracin.El proceso de aglomeracin consiste en esencia en la adhesin de partculas finas a las gruesas, que actan como ncleos o la aglomeracin de los finos con los finos, a partir de la distribucin de tamaos en la alimentacin.Proceso de aglomeracin

El diseo de las pilas debe tener en cuenta los siguientes factores:La calidad del patio o base de apoyo (impermeable)Las facilidades de riego y recoleccin o drenaje del efluente.La estabilidad de la pila seca y saturada en aguaLos tanques (piscinas) de soluciones ricas y pobresLa forma de apilamiento o deposicin del material lixiviable (Compactacin, homogeneidad, ...)

Construccin de las pilas

Se necesita disponibilidad de amplias superficies de terreno relativamente llanas (menos de 10% de pendiente). La cancha debe ser considerada con su sistema de impermeabilizacin, para controlar las prdidas de soluciones y evitar contaminaciones del medio ambiente.

El sistema consiste en:Una base firme y consolidada, debidamente preparadaUna capa de lecho granular sobre el que apoyar suavemente la lminaLa lmina o capa de impermeabilizacinUn conjunto de drenaje o capa de recoleccin de lquidosUna capa protectora del sistema

Preparacin de la base de las pilas

Generalmente, las membranas o lminas de impermeabilizacin del patio son geomembranas de origen sinttico (lminas de plstico: polietileno de alta densidad o PVC de 1 a 1,5 mm o polietileno de baja densidad de 0,2 a 0,3 mm de espesor) pero tambin pueden ser materiales arcillosos compactados sobre el propio terreno, hormign, asfalto, etc. Se pueden disponer de membranas o sellados simples, dobles o triples, de acuerdo con el nmero de capas impermeables o membranas que se hayan utilizado.Una parte importante de la construccin de la pila es el sistema de recoleccin de la solucin rica, que, en general consta de grava o material filtrante sobre la lmina y tuberas perforadas drenantes de plstico.

Construccin de las pilas y apilamiento:

El mineral aglomerado con cierta cantidad de cido y de agua segn su mineraloga y su ganga, se acomoda en las pilas, que formarn los mdulos de riego, con superficie, altura y ngulo de reposo del mineral determinados, y con pendiente en dos sentidos:

Inclinacin lateral, para el drenaje.Inclinacin en sentido longitudinal, para la evacuacin de las soluciones.

El apilamiento se puede realizar por distintos mtodos, entre ellos mediante un sistema de correas o mediante apiladores mviles.Las pilas se cargan habitualmente entre 3 y 8 metros, sobre un sustrato impermeable, protegido con una membrana de plstico para la recoleccin de las soluciones, se usan caeras de drenaje perforadas y canaletas abiertas.Tcnicas de apilamiento del mineral

El riego de las pilas se puede realizar fundamentalmente por dos procedimientos: por aspersin o por distribucin de goteo, este ltimo siendo recomendable en caso de escasez de lquidos y bajas temperaturas (Fig. a y b). En la industria, se utiliza generalmente una tasa de riego del orden de 10 - 20 litros/h.m2. El riego tiene que ser homogneo.

(a) Por aspersin (b) Por goteo

Riego de la pila

Las principales variables son:La granulometraLa altura de la pilaLa tasa de riego [l/h.m2] o [l/h.T]La concentracin en cido de la solucin de riegoEl tiempo de lixiviacin Depende de la cintica (lix. qumica : 1 a 2 meses; lix. bacterial : 3 a 12 meses)

Variables del proceso

Todos estos factores estn relacionados entre s.Por ejemplo, si se aumenta la altura de la pila, la concentracin en cido del primer metro es buena, pero baja a medida que la solucin percola en la pila y el cobre de los estratos inferiores no se lixivia bien. Se puede aumentar la concentracin en cido de la solucin de lixiviacin, para salir de la pila con +/- 3 g/l [H+], pero ms cido se da a la ganga y ms se come, as que se va a incrementar el consumo de cido. Otra posibilidad es aumentar la tasa de riego, pero existe un riesgo de inundar la pila.

Pilas dinmicas (on-off):

En las que el mineral se remueve, se enva a botadero despus de la lixiviacin y la base de la pila se puede reutilizar. Para las pilas dinmicas se prefiere un rectngulo alargado para la operacin de los equipos de carga y descarga. En el caso de operaciones mayores, se prefieren dos rectngulos paralelos y adyacentes con semicrculos en los extremos.

Pilas permanentes:

En estas las nuevas pilas se cargan sobre las anteriores. La configuracin de una pila existente puede tener cualquier geometra segn las disponibilidades de espacio de cada lugar. Pero cuando no hay restricciones topogrficas, normalmente se usa una configuracin rectangular.EL OBJETIVO DE TODA ESTA EXPOCICION FUE LLEGAR AQU.Mayor recuperacin de Cu, ya que la lixiviacin va ser en un periodo largo (muchos aos). Tiempo de lixiviacin

Figura 1, Porcentaje de extraccin en funcin del tiempo.La figura muestra una curva tpica entre estos dos parmetros. Existe al principio una extraccin rpida, que decrece posteriormente al mximo obtenible para un tamao dado de partculaCUALES SON LAS VENTAJAS DE HACER UNA PILA PERMANENTE

La arcillas son una familia de minerales, alumino-silicatos, existen en todos las menas y producen partculas muy finas (algunos micrones). La presencia de muchas arcillas puede impedir una buena filtracin de la pila.

Ya que vamos hacer una pila permanente seria necesario eliminar todas las arcillas para lograr altas recuperaciones, porque estas consumen acido sulfrico, adems que no permite la permeabilidad necesaria para la lixiviacin, se elimina con un lavado con agua tal y como lo hacen en Tintaya.

Mineraloga del mineralNo es factible hacer una biolixiviacion bacteriana en pilas dinmicas, ya que este proceso requiere tiempo.

La tcnica de oxidacin bacteriana empleada para el tratamiento de minerales sulfurados se fundamenta en la accin efectiva de la bacteria Thiobacillus Ferrooxidans para oxidar especies reducidas de azufre a sulfato, y para oxidar el in ferroso a in frrico.

La biolixiviacin tiene la ventaja de no liberar gases txicos o corrosivos y requerir poca energa. En consecuencia, el impacto ambiental de la fuente energtica es poco significativo y hay menos riesgos de accidentes contaminantesAdems estas pilas permanentes nos permitir hacer una lixiviacin bacterianaRangos de Aplicacin y resultadosPermanenteMvil Ley del mineral Alta Baja-media Tonelaje Grande Bajo Inversin Mnima AltaGranulometra Chancado Grueso Corrido de mina Recuperaciones tpicas 80 a 90% 50 a 70% Tiempo muerto Ninguno Lo que se demoren en cambiar de pila Calidad de soluciones Concentradas(20-40 g/l Cu) aumenta de acuerdo al tiempo Diluidas (1-6 g/l Cu)