3.2. Prctica de la lixiviacin

3.2.1. Sistemas de lixiviacin

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 bateas

Lixiviacin de pulpas:

- por agitacin, a presin ambiente- en autoclaves

Tabla 3.3, Resumen de diferentes tcnicas de lixiviacin de minerales

Rangos de Aplicacin y resultadosMtodos de Lixiviacin

En BotaderosEn PilasPercolacinAgitacin

Ley del mineralBaja leyBaja-mediaMedia-altaAlta ley

TonelajegrandeGran a medianoAmplio rangoAmplio rango

InversinmnimamediaMedia a altaalta

GranulometraCorrido de minaChancado gruesoChancado medioMolienda hmeda

Recuperaciones tpicas40 a 50 %50 a 70%70 a 80%80 a 90 %

Tiempo de tratamientoVarios aosVarias semanasVarios dashoras

Calidad 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.

3.2.2. Lixiviacin in situ - in place

La lixiviacin IN PLACE se refiere a la lixiviacin de residuos fragmentados dejados en minas abandonadas, mientras la lixiviacin IN SITU se refiere a la aplicacin de soluciones directamente a un cuerpo mineralizado.

Por lo general, estas operaciones presentan actualmente un gran inters por los bajos costos de inversin y operacin que se requieren, y que posibilitan recuperar valores metlicos que de otra manera no podran ser extrados. Los bajos costos son consecuencia de evitar o al menos disminuir los costos de extraccin minera, el transporte del mineral a la planta y de los desechos finales del proceso, y la construccin de una planta de lixiviacin. Generalmente, la recuperacin es baja (< 50%).

Dependiendo de la zona a lixiviar, que puede ser subterrnea o superficial, se distinguen tres tipos de lixiviacin in situ, como se puede visualizar desde Fig 3.7.

Tipo I: Se trata de la lixiviacin de cuerpos mineralizados fracturados situados cerca de la superficie, sobre el nivel de las aguas subterrneas. Puede aplicarse a minas en desuso, en que se haya utilizado el "block caving", o que se hayan fracturado hidrulicamente o con explosivos (IN PLACE LEACHING).

Tipo II: Son lixiviaciones IN SITU aplicadas a yacimientos situados a cierta profundidad bajo el nivel de aguas subterrnea, pero a menos de 300 - 500 m de profundidad. Estos depsitos se fracturan en el lugar y las soluciones se inyectan y se extraen por bombeo.

Tipo III: Se aplica a depsitos profundos, situados a ms de 500 m bajo el nivel de aguas subterrneas

3.2.3. Lixiviacin en botaderos (Dump leaching) Figura 3.7, Sistemas de minera de soluciones

Esta tcnica consiste en lixiviar lastres, desmontes o sobrecarga de minas de tajo abierto, los que debido a sus bajas leyes (por ej. < 0.4% Cu) no pueden ser tratados por mtodos convencionales. Este material, generalmente al tamao "run of mine" es depositado sobre superficies poco permeables y las soluciones percolan a travs del lecho por gravedad. Normalmente, son de grandes dimensiones, se requiere de poca inversin y es econmico de operar, pero la recuperacin es baja (por ej. 40-60 % Cu) y necesita tiempos excesivos para extraer todo el metal. Las soluciones se alimentan generalmente por aspersin.

Normalmente la lixiviacin en botaderos es una operacin de bajo rendimiento (pero tambin de bajo costo). Entre las diferentes razones para ello se puede mencionar:

- Gran tamao de algunas rocas (> 1 m).- Baja penetracin de aire al interior del botadero.- Compactacin de la superficie por empleo de maquinaria pesada.- Baja permeabilidad del lecho y formacin de precipitados (yeso, ...)- Excesiva canalizacin de la solucin favorecida por la heterogeneidad de tamaos del material en el botadero.

Figura 3.8, Botaderos.

3.2.4. Lixiviacin en batea (por percolacin)

Esta tcnica consiste en contactar un lecho de mineral con una solucin acuosa que percola e inunda la batea o estanque. Un esquema de equipo empleado en lixiviacin en batea se presenta en Fig. 3.9.

Los minerales a tratar por este mtodo deben presentar contenidos metlicos altos o muy altos, debiendo ser posible lixiviar el mineral en un perodo razonable (3 a 14 das) y en trozos de tamao medio con tonelajes suficientes de mineral percolable en el yacimiento que permitan amortizar la mayor inversin inicial que requiere este tipo de proceso.

Ya que esos minerales no existen ms, es una tecnologa antigua actualmente en desuso.

Figura 3.9, Equipos de lixiviacin en batea.

3.3. Lixiviacin en pilas (heap leaching)

3.3.1. Descripcin

El esquema general del proceso se puede observar en la Fig. 3.10. 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.

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 PERMANENTES.

La solucin rica (SR o PLS: pregnant leach solution) es generalmente impura y diluida y deber ser purificada y concentrada antes de recuperar el metal. En la hidrometalurgia del cobre, eso se realiza mediante la extraccin por solvente seguida por la electrodeposicin del cobre. La solucin rica slo contiene 4 - 6 g/l Cu y 1 - 2 g/l H2SO4 y es impura (5 g/l Fe, SiO2, Al2O3 coloides, slidos en suspensin, ...)

3.3.2. Construccin de las pilasFigura 3.10, Esquema de lixiviacin en pila

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 agua- Los tanques (piscinas) de soluciones ricas y pobres- La forma de apilamiento o deposicin del material lixiviable (Compactacin, homogeneidad, ...)

3.3.2.1. Preparacin de la base 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 preparada- Una capa de lecho granular sobre el que apoyar suavemente la lmina- La lmina o capa de impermeabilizacin- Un conjunto de drenaje o capa de recoleccin de lquidos- Una capa protectora del sistema

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.

3.3.2.2. Tcnicas de apilamiento del mineral

El uso de cargadores frontales y camiones (Fig. 3.12a) ha sido desplazado, en los ltimos proyectos, por apiladores autopropulsados de bajo perfil de carga, como en el caso de Lince, para tonelajes de 5 000 a 10 000 tpd (Fig. 3.12b). Para tonelajes mayores, 17 500 tpd en Quebrada Blanca por ejemplo, se ha adoptado el sistema de correas cortas y mviles (grass hoppers) que se articulan flexiblemente en secuencia para transportar el mineral desde el aglomerador hasta el apilador mvil que construye la pila (Fig. 3.12c). Para tonelajes an mayores, como en El Abra 125 000 tpd, se implementaron otros tipos de equipos (apiladores sobre orugas, ...).

La altura de la pila flucta entre 2,5 m para sistemas de camin y cargador frontal, hasta 10 m para apiladores.

3.3.2.3. Riego de la pila

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 3.13 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

Figura 3.13, Tcnicas de irrigacin de las pilas

Apilador MobilChancadoAglomeracinCorreaCaminChancadoPila(b) Producciones pequeas - medianas. Mejora la permeabilidad de la pila.

Chancado

AglomeracinCorreaCaminCargador frontalPila(a) Producciones pequeas, baja inversin

Figura 3.12, Tcnicas de apilamiento del mineral.

3.3.3. Operacin de las pilas

Al inicio de la operacin, se deben disponer como mnimo de dos pilas, comenzndose con el riego de la primera de ellas. En un principio se obtendr una alta concentracin (Cmx) en la solucin, que ir descendiendo hasta un valor por debajo de la concentracin media (Cmd) de diseo. En este momento se pone simultneamente en operacin la segunda pila, con dos sistemas posibles:

a) Lixiviacin de las dos pilas con obtencin de una nica solucin rica final.b) Lixiviacin de la primera pila con produccin de solucin intermedia (pobre), que se recicla a la segunda pila nueva en donde se obtiene la solucin rica (Fig. 3.15). Este segundo sistema se generalizo, ya que permite alargar el tiempo de lixiviacin de las pilas y/o disminuir el caudal de solucin rica y entonces el tamao de la planta de SX.

Cuando la primera pila alcanza el valor mnimo econmico, se procede al lavado con agua fresca y drenaje hasta el agotamiento, yendo esta solucin al depsito o piscina de solucin estril para recirculacin al sistema. Al mismo tiempo se pone en operacin una nueva pila.

Segn las disponibilidades de rea, la pila agotada se puede cargar y transportar a un vertedero cercano (PILA DINAMICA o REMOVIBLE) o puede servir de base para la formacin de una nueva pila (PILA PERMANENTE).

La tendencia se desplaza al uso de pilas permanentes, para evitar los costos asociados a los movimientos de materiales residuales y disminuir las prdidas de solucin por filtracin a travs de la lmina de plstico. Por ejemplo, en Mantos Verde, se planea subir hasta 6 pisos de 3 m cada uno.

Si el tiempo de lixiviacin no es suficiente, la recuperacin baja. Es un problema, porque no es posible aumentar el tiempo sin aumentar el rea de la cancha de lixiviacin.

Figura 3.14, Esquema de un sistema de lixiviacin en pilas.

Figura 3.15, Reciclaje de la solucin lixiviante en contra - corriente.

3.3.4. Chancado del mineral

El chancado del mineral debe cumplir con tres objetivos:

(1)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" (2) 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 arcillosoPor ej.: partculas finas < 10 %(3)El mineral chancado debe ser el ms homogneo posible, todas las partculas siendo comprendidas en un estrecho rango de tamao (Fig. 3.16).

Tabla 3.4, Escala de tamaos de partculas, en pulgadas, mallas Tyler y mmtamaomm

16/16"8/8"4/4"2/2"1"25,4

3/4"19,0FRACCION

8/16"4/8"2/4"1/2"12,7

3/8"9,5 GRUESA

4/16"2/8"1/4"6,4

3/16"4,8

2/16"1/8"3,2 FRACCION

.MEDIA

4 #4,75

.FRACCIONFINA

100 #150

Figura 3.16, Curvas de distribucin granulomtrica de un producto de la etapa de chancado. La curva (1) es ms homognea que la curva (2).

Figura 3.17, Concepto de la lixiviacin TL (capa delgada).

3.3.5. Aglomeracin

3.3.5.1. Lixiviacin TL (Thin Layer)

Este 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 (Fig. 3.17)

3.3.5.2. Permeabilidad del lecho

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 grande- No hay acumulacin de partculas finas- El tamao de las partculas es homogneo en la pila - No hay compactacin de la pila por maquinaria pesada

3.3.5.3. Proceso de aglomeracin

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 (Fig. 3.18).

Figura 3.18, Concepto de aglomeracin.

Aglomeracin por humedad

El proceso ms simple de aglomeracin es humedecer el mineral con lquido, hasta alcanzar un contenido de agua que origine una tensin superficial suficiente, para que al colisionar las partculas entre s, los finos se adhieran a los tamaos gruesos. Se forma un puente lquido entre las partculas.

El clculo terico de la humedad ptima es casi imposible y depende de muchos factores como la mineraloga del mineral, contenido de finos, arcillas, ... Puede ser de 6 - 8 % para minerales muy limpios, hasta un 10-15 % H2O para materiales normales.

Aglomeracin por adherentes

Existen ciertos materiales que pueden mejorar la adherencia de las partculas finas a las gruesas, prolongando esta unin tanto en la manipulacin como en la operacin de lixiviacin.

En el caso de la lixiviacin del cobre, la aglomeracin (o curado) se realiza con el mismo Lixiviante cido en un tambor rotatorio (Fig. 3.19). Primero, se humecta el mineral (+/- 4%) con agua o solucin pobre (refino). Despus, se agrega cido sulfrico concentrado (+/- 30 kg/t o 3%), este cido ataca el mineral y genera compuestos cementantes entre las partculas.

Adems de la aglomeracin, ocurren reacciones qumicas conduciendo a la formacin de sulfatos de cobre y hierro (curado propiamente tal). Estas reacciones son exotrmicas y generan mucho calor. Por ejemplo:

CuO + H2SO4 => CuSO4 + H2OCuSiO3 + H2SO4 => CuSO4 + SiO2 + H2O ........

Despus de la aglomeracin en el tambor rotatorio, se deja reposar el mineral durante 24 h en la pila, para que se completen las reacciones qumicas y que se adhieren entre s las partculas en la misma pila.

En el caso de la aglomeracin de minerales de oro y plata, los aglomerantes son normalmente el cemento y la cal. Estos reactivos mejoran la adhesin de las partculas entre s, y tambin aumentan el pH del mineral para su posterior cianuracin.

Equipos

El equipo ms comn es el tambor aglomerador. Consiste en un cilindro inclinado girando a baja velocidad, ocasionando el deslice (cascada) y la aglomeracin del mineral previamente mojado con agua y/o adherentes (Fig 3.19). Se practica tambin la aglomeracin en depsitos (stock), en cintas transportadoras y en platos.Figura 3.19, Aglomeracin en tambor rotatorio.

3.3.6. Variables del proceso

Se pueden estudiar el efecto de varias variables operacionales sobre la recuperacin del metal valioso y la cintica realizando pruebas de laboratorio en columnas.

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)

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.

3.3.7. Diseo de las pilas

En este prrafo, se considera el diseo de una operacin mediana de lixiviacin de xidos de cobre, por ejemplo Mantos Verde (III regin).

3.3.7.1. Datos

Capacidad de la planta: 48 000 TCu/ao = 4 000 TCu/mes = 133 TCu/daLey del mineral: 0,95 % CuT (0,80 % Cu soluble + 0,15 % Cu insoluble) Fierro: 5 %Consumo de cido: 3,5 kg cido/kg Cu producidoRecuperacin en la pila: 80% CuT en 2 meses (le da las pruebas piloto) Granulometra: 100 % < 3/8"Altura de la pila: 5 m (parmetro de diseo)Densidad aparente del mineral en la pila: 1,45 t/m3 (material chancado)

3.3.7.2. Capacidad de la planta de chancado

Se recupera 80 % x 9,5 kg Cu/TMS = 7,6 kg Cu/TMS (TMS = Tonelada Mtrica Seca).

Entonces, se tiene que procesar

Figura 3.20, Diagrama de flujo simplificado de una planta de lixiviacin de cobre.

3.3.6.2. Superficie de terreno

El ciclo de lixiviacin de una pila de mineral es de 2 meses. Entonces, el stock de mineral en la planta es de 17 500 TMS/da x 60 das = 1 050 000 TMS.

Si se consideran pilas rectangulares (aproximacin) de 5 metros de altura, se puede almacenar 1,45 TMS/m3 x 5 m = 7,25 TMS/m2.

La superficie de las pilas en funcionamiento es de

Pero todos los das, hay por lo menos una pila en carga, otra en descarga y se necesita espacio para el movimiento de las mquinas. La prctica indica que esos espacios ocupan un 10% de la superficie de las pilas en funcionamiento. Se necesita entonces una superficie total de terreno de 144 827 m2 x 110 % = 159 310 m2.

Eso corresponde a un rea de 400 m x 400 m, o 200 m x 800 m, o 100 m x 1 600 m.

3.4. Lixiviacin por agitacin

3.4.1. Descripcin

La lixiviacin por agitacin se utiliza en los minerales de leyes altas, cuando los minerales generan un alto contenido de finos en la etapa de chancado, o cuando el mineral deseado est tan bien diseminado que es necesario molerlo para liberar sus valores y exponerlos a la solucin lixiviante. Es tambin el tipo de tcnica que se emplea para lixiviar calcinas de tostacin y concentrados.

Se recurre a la agitacin mediante burbujeo o bien a la agitacin mecnica para mantener la pulpa en suspensin hasta que se logre la disolucin completa, siendo el tiempo de contacto de los slidos con la solucin del orden de horas comparado con el proceso de lixiviacin en pilas que requiere meses. Los agitadores mecnicos son simplemente impulsores colocados en el interior del tanque (Fig. 3.21a), mientras que los tanques agitados con aire son a menudo tanques de tipo "Pachuca" (Fig. 3.21b).

Sus ventajas comparativas con otros mtodos de lixiviacin son:

- Alta extraccin del elemento a recuperar- Tiempos cortos de procesamiento (horas)- Proceso continuo que permite una gran automatizacin- Facilidad para tratar menas alteradas o generadoras de finos

Sus desventajas son:

- Un mayor costo de inversin y operacin- Necesita una etapa de molienda y una etapa de separacin slido-lquido (espesamiento y filtracin)

En la regin de Atacama, Chile, se puede mencionar la planta "La Coipa", propiedad de Minera Mantos de Oro y mayor productora de plata del mundo. Utiliza el proceso de cianuracin de oro y plata por agitacin en ocho tanques en serie. Procesa 16 000 t/da de mineral para producir 8 214 kg/ao de oro y 3 315 t/ao de plata (1993). Figura 3.21, Equipos de lixiviacin por agitacin

3.4.2. Variables del proceso

El anlisis de las variables de la lixiviacin por agitacin en sistemas industriales, para la definicin y optimizacin del proceso, debe necesariamente hacer confluir aspectos tcnicos, operacionales y econmicos.

3.4.2.1. Granulometra

El grado de molienda debe ser lo suficiente para exponer, por lo menos parcialmente, la superficie del mineral valioso a la accin de la solucin Lixiviante. Depende del tipo de mineral y de sus caractersticas mineralgicas. Deber considerarse un tamao tal que no contenga un exceso de gruesos (> 2 mm) que produzca problemas en la agitacin (embancamiento, aumento de la potencia del agitador) y que por otra parte, no contenga un exceso de finos (menos de 40% < 75 micrones), que dificulten la separacin slido-lquido posterior de la pulpa lixiviada. Debido a lo anterior, y adems, para disminuir los consumos de energa por concepto de molienda y los costos de filtracin y decantacin, la agitacin se deber tratar de realizarla al mayor tamao que la operacin lo permita.

Tabla 3.5, Tamao de algunos minerales para la lixiviacin por agitacinMineralTamao de lixiviacin

(mm)(mallas ASTM)

Cobre oxidado0,8320

Oro0,2560

Conc. de oro (sulfuros)0,044325

Calcinados de zinc0,074200

3.4.2.2. Tiempo de lixiviacin

La economa del proceso de lixiviacin es funcin del grado de disolucin o porcentaje de extraccin del mineral valioso. Sin embargo, esto no es tan importante como el tiempo necesario para una extraccin aceptable, es decir la velocidad de disolucin.

Figura 3.21, Porcentaje de extraccin en funcin del tiempo.

La figura 3.21 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 partcula. Esta curva se puede obtener de pruebas de lixiviacin en botellas en el laboratorio.

3.4.2.3. Mineraloga del mineral

El tamao y la disposicin de la especie valiosa influye el grado de molienda necesario para exponer esta especie a la solucin Lixiviante (Tabla 3.5).

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 del relave.

3.4.2.4. Otras variables

La lixiviacin se realiza a temperatura ambiente (o en autoclaves).

La concentracin de reactivos debe ser optimizada segn el tipo de operacin.

El porcentaje de slidos debe ser en la mayora de los casos lo ms alto posible para alcanzar una alta concentracin del ion metlico en la solucin de lixiviacin, minimizar los costos de inversin en el circuito de lixiviacin por menor capacidad volumtrica y reducir el tamao y costo subsecuente de espesamiento y filtracin. El porcentaje de slidos en la pulpa vara entre 20 y 50%.

El porcentaje de slidos se calcula por el peso del mineral en la pulpa. Por ejemplo, si una pulpa es constituida por 1 kg de mineral en 2 litros de agua, su

La velocidad de agitacin debe ser lo suficiente alta para mantener los slidos en suspensin, para que no decanten. Una velocidad de agitacin alta tiende a favorecer la cintica de la reaccin, pero tiene un costo energtico apreciable (Fig. 3.22). Favorece tambin la disolucin de gases en la solucin. Existen varios diseos de agitadores (Fig. 3.23).Figura 3.22, Efecto de la agitacin en la velocidad de lixiviacin

Figura 3.23, Varios diseos de turbinas.

3.4.3. Diseo

Se considera como ejemplo un sistema de lixiviacin continua industrial constituido de varios estanques en serie (Fig. 3.24).

Datos:Nmero de estanques: 8Capacidad: 15 000 t/d = 625 t/h% slidos: 33,33 %Grado de molienda: 100 % < 60 mallas ASTMDensidad real del mineral: 2,8 g/cm3 = 2,8 t/m3Tiempo de lixiviacin: 24 h (determinado por la curva grado de lixiviacin/tiempo)

Figura 3.24, Esquema de un sistema contnuo industrial

Clculo de la cantidad de agua en la pulpa:

Clculo del flujo de pulpa (slidos + agua):

Clculo del volumen de cada uno de los 8 estanques (Fig. 3.24):

Volumen de un estanque cilndrico:

Entonces, si consideramos 8 estanques cilndricos tales que h = 1,5 d,

3.5. Separacin slido-lquido

3.5.1. Introduccin

En una planta de lixiviacin en pilas, la solucin que escurre de las pilas es bastante clara y contiene muy pocos slidos en suspensin. En la mayora de los casos, no hay etapa especfica de separacin slido - lquido. La solucin rica se almacena en piscinas donde pueden decantar los pocos slidos que contiene.

Al contrario, la lixiviacin por agitacin produce una pulpa consistente en pequeas partculas slidas en suspensin en la solucin. Una etapa de separacin slido - lquido es absolutamente necesaria para sacar los slidos de la solucin y enviarlos al tranque de relaves, mientras la solucin clarificada puede pasar una posterior etapa de recuperacin de valores.

Hay dos mtodos de separacin slido - lquido:

- El espesamiento (hasta 55% slidos)- La filtracin (hasta 92% slidos)

Figura 3.25, Esquema de un espesador

3.5.2. Espesadores

Los espesadores son equipos que efectan la separacin lquido - slido por decantacin de los slidos en un estanque grande. Un esquema se presenta en la figura 3.25.

3.5.3. Lavado en circuitos de decantacin en contracorriente (DCC)

El slido (barro decantado) siempre viene acompaado de solucin de impregnacin (+/- 40 %), y est contiene valores, por lo cual es imperativo recuperarla.

Despus de la lixiviacin dinmica, la pulpa que se obtiene del ltimo agitador debe pasar por etapas de separacin slido - lquido y lavado, antes de desechar los slidos lixiviados. El lavado se puede realizar en varios espesadores, en los cuales el agua de lavado y la pulpa fluyen en contracorriente (Fig. 3.26). Del primer espesador sale la solucin exenta de slidos que contina el proceso y del ltimo, el mineral agotado o relave.

A las operaciones de lavado de los slidos en contracorriente, se les denomina como etapas DCC, que significa decantacin en contracorriente.

Figura 3.26 Circuito de decantacin en contra corriente DCC.

3.5.3.1. Determinacin de la eficiencia de lavado por balance msico en circuitos DCC.

Operacionalmente, el balance msico del sistema permite determinar la eficiencia de lavado en sistemas DCC. Su aplicacin se visualizar a travs del siguiente ejemplo (Fig. 3.27).

Bases:

1000 t/d mineral

55% slidos en la descarga de los espesadores

Razn de lavado RL = 2.5 (agua de lavado / flujo de solucin de lix. acompaando a los slidos)

55% slidos en la alimentacin

Figura 3.27, Balance de masa en un circuito DCC.

Volumen de lquidos, m3/d:

Alimentacin A = 1000 x (100 - 55) % = 818DescarteD = 818Agua de lavadoW = 818 x 2.5 = 2 000Solucin ricaSF = 2 000

Clculo de las concentraciones:o800 C0 + 2000 C2 = 2800 C12 C0 + 5 C2 = 7 C1800 C1 + 2000 C3 = 2800 C22 C1 + 5 C3 = 7 C2800 C2 + 2000 C4 = 2800 C32 C2 + 5 C4 = 7 C3800 C3 + 2000 x 0 = 2800 C42 C3 + 0 = 7 C4

Por lo tanto,

La eficiencia de lavado queda dada por:

3.5.3.2. Ecuacin de PAGE para clculos DCC

PAGE ha desarrollado y comprobado una ecuacin generalizada, definida en trminos de razn de lavado y nmero de etapas, para el caso ms simple, pero ms comn en DCC (Fig. 3.26), asumiendo que no hay disolucin en los espesadores y que la mezcla de la pulpa y solucin de lavado es completa en cada etapa.

Cn : concentracin metal en la etapa nCL : concentracin metal en la alimentacin al primer espesadorCW : concentracin metal en el agua o solucin de lavadoRL : razn de lavado = Qw / QLn : nmero de etapas de lavadoQW : flujo de la solucin de lavadoQL : flujo de la solucin de lixiviacin (alimentacin)

3.5.4. Filtros

El empleo de filtros en hidrometalurgia permite recuperar una cantidad adicional de lquido retenido a partir de precipitados o de pulpas de 55-60% en slidos procedentes de espesamiento como tambin tratar directamente soluciones de lixiviacin, a objeto de disminuir la cantidad de slidos en suspensin que pueden afectar procesos posteriores de tratamiento.

Filtros de vaco: - de tambor (Fig. 3.28)- de discos (o cermica)- horizontal, de cinta

Filtros de presin:- prensa- stellar- de arena

El lavado del slido es posible en los filtros de tipo vaco, como lo muestra la figura 3.28. Se roca agua sobre el slido filtrado para desplazar a la solucin que contiene. Se alcanza fcilmente una eficiencia de lavado del orden de 70%.

Figura 3.22, Lavado de un mineral en un filtro de tambor.

33

Apilador Mobil

Chancado

Aglomeracin

Correa

Chancado

Correa fija

Correas mobiles

Correas mobiles

Pila

(c) Producciones medianas - grandes. Menor costo operacin..

Primeros das

Ultimos das

Pila

SX

Piscina solucin rica

6 g/l Cu

[ cido ] debil

3 g/l Cu

Piscina solucin intermedia

cido

Piscina refino

[cido] levada

0,5 g/l Cu

SX

(1)

(2)

slido - lquido

de separacin

Mineral

molido

Solucin

Pulpa

Pulpa a etapa

Alimentacin (Pulpa)

Solucin clara

Solucin clara

Pulpa ms concentrada

(40 - 60 % slidos)

Solucin

Decantacin slidos

Pulpa

Succin de aire y agua

Slido seco

Lavado