Avance Trabajo de Investigación
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Avance Trabajo de Investigación
SAN MARCOS
(Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)
ACREDITADA INTERNACIONALMENTE
“LIXIVIACION EN PILAS”
CODIGO: 15160064
5. CONCLUSIONES .................................................................................................................... 33
6. BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................... 34
1. INTRODUCCION
El diseño de una pila de lixiviación depende enormemente del tipo de mineral a ser
lixiviado, la ubicación de la mina, el clima y el terreno. Estos factores están
completamente fuera del control del planificador o de los que desarrollan el proyecto
minero, sin embargo, tienen que ser considerados si el proyecto ha de operar de manera
satisfactoria. El mineral puede ser duro, una roca competente o un suelo, roca alterada,
y la mineralogía puede ser tal que la composición del mineral cambie durante o después
dela lixiviación. Esto es más común en el caso de minerales de cobre, donde la ganga o
minerales arcillosos son alterados por el ácido empleado al lixiviar el cobre, reduciendo
el mineral a un suelo arcilloso de baja permeabilidad. Generalmente la altura de la pila
de lixiviación no será lo suficientemente alta como para fragmentar mecánicamente el
mineral, pero en rocas suaves esto debe ser considerado. La composición del mineral y
el tipo de lixiviante determina la permeabilidad del mineral en la pila. La permeabilidad
es importante, ya que la presencia de un nivel freático dentro de la pila puede afectar
la estabilidad de la pila, el proceso químico de la lixiviación y el inventario de solución
rica almacenada en la pila.
2. CONCEPTOS BASICOS
Mena: Minerales localizados en las minas que puedan ser extraídos y reportar asimismo
interés económico, los cuales constituyen entre un 5 y 10% del volumen total de la roca.
Corresponden a minerales sulfurados y oxidados, que contienen el elemento de interés, por
ejemplo cobre, molibdeno, zinc, etc.
Ganga: Minerales sin valor económico y que acompañan a los que contienen los elementos
metálicos que se recuperan en el proceso industrial. Son los minerales, generalmente
silicatos, que forman la roca y su alteración (cuarzo, feldespatos, micas, arcillas, etc.), los
que ocupan entre el 90 y 95% del volumen total de la roca.
Pátina: Capa de óxido de color verdoso que, por la acción de la humedad, se forma en los
objetos de metal, especialmente en los de bronce y cobre.
Yacimiento Porfídico de cobre: Tipo de yacimiento de gran tamaño y baja ley, originado por
el emplazamiento de un cuerpo intrusivo a gran temperatura en la corteza terrestre. La
mineralización se encuentra distribuida en toda la roca en forma diseminada (partículas) y
en estructuras (vetas, fracturas y fallas). Generalmente tiene contenidos entre 0,3% y 2,5%
de cobre total y tonelajes que entre 200 y 5.000 millones de toneladas.
Ley de corte: (cut off grade) Corresponde a la ley más baja (0.2% a 2.5%Cu) que puede tener
un cuerpo mineralizado para ser extraído con beneficio económico. Todo el material que
tiene un contenido de cobre sobre la ley de corte se clasifica como mineral y es enviado a
la planta para ser procesado, en tanto que el resto, que tiene un contenido de cobre más
bajo, se considera estéril o lastre y debe ser enviado a botaderos.
2.1. Generalidades
Lixiviación (leaching en inglés), operación unitaria fundamental de la
hidrometalurgia, es una etapa de disolución selectiva de los metales desde lo
sólidos que los contienen mediante una solución acuosa. En ella intervienen,
además del material sólido de origen, un agente lixiviante (disolvente) que
normalmente está disuelto en la solución acuosa; y ocasionalmente un
agente externo que actúa como oxidante o reductor y participa en la disolución
del metal de interés mediante un cambio en los potenciales de óxido-reducción
(potencial redox) de la solución lixiviante.
Dentro de los solventes o lixiviantes más comunes que se utilizan para la
lixiviación, podemos encontrar:
- El agua
Se utiliza cuando la especie de valor es altamente soluble como lo son los
sulfatos de cobre, el salitre y las calcinas de tuestas sulfatantes.
Ejemplo:
- Bases o álcalis
Se utiliza el Hidróxido de sodio para menas de aluminio; hidróxido de amonio
para menas de cobre y níquel o concentrados de cobre.
Ejemplo:
- Ácidos
Ácido Sulfúrico, Nítrico y Clorhídrico. El Ácido Sulfúrico es el disolvente o
lixiviante que más se emplea en la lixiviación de minerales de oxidados de
cobre, debido principalmente a su relativo bajo costo, facilidad para su
almacenamiento y transporte, relativa selectividad, posibilidad de
regeneración y relativa gran disponibilidad. Se aplica a gran parte de los
óxidos metálicos existentes en la naturaleza.
Ejemplo:
𝑍𝑛𝑂 + 2𝐻 + (𝑎𝑞) → 𝑍𝑛+2 (𝑎𝑞) +𝐻2 𝑂(𝑎𝑞)
La lixiviación con reducción se usa con minerales que son más solubles en sus
estados de valencia inferiores.
Ejemplo:
- Lixiviación In Situ.
- Lixiviación en Botaderos o por Lotes (Dump Leaching).
- Lixiviación en Pilas (Heap Leaching).
- Lixiviación por Percolación o en Bateas (Vat Leaching).
- Lixiviación por Agitación.
En esta oportunidad se hará referencia al caso del cobre, aunque los diferentes
tipos de lixiviación se puede aplicar en forma muy eficiente a la mayoría de los
metales que están contenidos en menas, tales como cobre, zinc y níquel (en
minerales sulfurados y oxidados), oro y plata (en forma nativa), aluminio (en
óxidos), y las formas minerales de los metales cobalto, zirconio, hafnio, etc.
2.2.1. Lixiviación IN SITU
Una vez finalizado el tiempo de riego, y tras percolar la solución a través de toda la pila, se
recolecta la solución rica en cobre (sulfato de cobre), llamada también PLS (Pregnant Leach
Solution), y es retirada por un sistema de drenaje a través de canaletas protegidas por un
material impermeable de alta densidad (HDPE). El PLS, desemboca en las piscinas
desarenadora, las cuales ayudan a eliminar los sólidos en suspensión, luego por rebalse, la
solución pasa a las piscinas de PLS (pond de PLS). Las piscinas de PLS están cubiertas con
carpetas HDPE, las que permiten que la solución no se contamine, mantenga la temperatura
y controle la evaporación, lo que implica, que haya menos contaminación al ambiente.
Finalmente la solución (PLS), con altos contenidos de impurezas, es impulsada por bombas
a la planta de extracción por solvente (SX).
Una primera clasificación, define dos tipos básicos de sistemas de lixiviación en pilas:
- Pila permanente (piso desechable): el mineral es depositado en una pila
desde la cual no se retirará el ripio una vez completada la lixiviación.
- Pila Renovable o dinámicas (piso reutilizable): se retira el ripio al final de la
lixiviación y se remplaza por mineral fresco.
La decisión acerca del tipo de pila a emplear en un caso particular, tiene un fundamento
económico y está basada en el comportamiento metalúrgico del mineral y en los costos de
su manipulación. La tabla presenta los aspectos comparativos de ambos casos.
Aspectos comparativos de tipos de pilas
Permanente Dinámica
Campo de aplicación 1. Minerales de baja ley 1. Minerales de alta ley
(0.2% a 2% Cu). (sobre 2% Cu).
2. Cinética lenta (desde días 2. Cinética rápida (horas).
a años).
3. Lixiviación primaria
3. Lixiviación secundaria de minerales.
de ripios.
El mineral agotado de las pilas que ya cumplió el ciclo de lixiviación, para el caso de pilas
dinámicas, es extraído mediante un sistema mecanizado (rotopala) y una secuencia de
correas transportadoras que descargan este mineral en los botaderos de ripios. Los ripios
son extraídos de las pilas con una humedad de 8% a 10%.
Los ripios son lixiviados con un ciclo de riego de 300 días aproximados, al igual que los óxidos
de baja ley (OBL), estos últimos con granulometría ROM.
Las soluciones extraídas de estos dos procesos (ripio, OBL), se mezclan con los refinos
provenientes de SX, depositándose en el pozo de Refino. Estas soluciones posteriormente
riegan las pilas de lixiviación primaria.
Las variables que afectan la lixiviación en pilas son:
- Condiciones de Aglomeración y Curado, cada una de las variables que influye
en el curado, repercute en la lixiviación. Por ejemplo, a menor granulometría
(bajo los 250 [mm]), mayor y más rápida será la extracción de cobre en esta
etapa.
Ley de los Minerales Muy bajas leyes, Leyes bajas a Leyes medias a Leyes altas, sobre
bajo 1% medias, 1-2% altas, 1-2% 2%
Tonelaje Tratado Grandes tonelajes Grande a pequeño está limitado, Limitadopor
ton/día por instalaciones molienda
Existentes
Inversiones de Capital Menores Medianas Media a alta más bien altas
Granulometría ROM, máximo 40" Chancado hasta Chancado medio a Molienda fina en
muy fino, 1/4" a 2" fino, 1/4" a 3/4" húmedo, 65# a
200#
Recuperaciones 40 a 60% 70 a 85% 70 a 85% 80 95%
Tiempos de de 1 a varios años 1 a varios meses de 1 a 2 semanas de 6 a 24 hrs
Tratamiento
Calidad de Soluciones Diluidas (1 a 2 g/l) Diluidas a medias Concentradas (10 a Medianas (5 a 15
(2 a 7 g/l) 20 g/l) g/l)
Problemas Principales Recuperación Recuperación es Bloqueo por Molienda es cara
incompleta función del tipo finos/arcilla
de su aplicación mineralización
de s
Reprecipitación Fe y Requiere de Mayor inversión Lavado o filtrado en
Cu grandes áreas Inicial Contracorriente
Canalizaciones Canalizaciones Personal entrenado Suele requerir más
Agua
Pérdidas de Reprecipitaciones Manejo de Tranque de relaves
Evaporación por pH Materiales
Perdidas por Evaporación puede Necesidad de Inversión es alta
Infiltración ser alta control permanente
Soluciones son Control sofisticado:
Diluidas proceso es rápido
Los minerales más comunes que contienen cobre son los óxidos y sulfuros.
Estos minerales, sin embargo, son poco comunes en la corteza terrestre y
suelen encontrarse unidos a otros minerales. Cuando un depósito mineral
tiene una concentración que hace económicamente factible la explotación
de un metal, se le conoce como mena.
Otra forma de clasificación de las pilas tiene relación con el proceso al cual
es sometido el mineral antes de ser cargado en la pila. De esta forma, las pilas
pueden ser de mineral chancado, o pilas ROM en el caso de que el material
sea depositado en la pila directamente desde el rajo, sin realizar un proceso
de chancado sobre él. Las pilas ROM poseen un tamaño máximo de partícula
que puede alcanzar tamaños métricos, mientras que los minerales
chancados suelen tener tamaños máximos que no sobrepasan 2”.
El sector de apilamiento de una planta cubre, por lo general, una gran área,
la cual debe cumplir varios requisitos. El terreno donde se instalarán las pilas
debe tener una pendiente ojalá no superior a 5,0 %, para asegurar la
estabilidad de la pila, y nunca inferior a 0,7 %, de tal manera que las
soluciones fluyan fácilmente hacia el sistema de colección.
Base Impermeable
La base impermeable tiene como objetivo la recolección completa
de las soluciones de lixiviación, así como prevenir la infiltración
del suelo subyacente y la contaminación potencial del agua
subterránea. La base típicamente consiste en una capa de
geomembrana, que puede estar compuesta de polietileno de alta
(HDPE) o baja densidad (LDPE) o cloruro de polivinilo (PVC), de
espesores del orden de 1 a 2 mm, sobre una capa de arcilla
compactada (con un espesor de 0.1 a 0.5 m) y debajo una capa de
material finamente chancado (<2 cm de diámetro). Tuberías de
recolección de soluciones PLS y de aireación se colocan sobre esta
capa. La base debe tener una inclinación menor al 5% para evitar
el deslizamiento de la pila sobre la geomembrana.
Apilamiento de Mineral
El mineral es apilado sobre la base impermeable por medio de
sistemas que varían de acuerdo al tamaño de las instalaciones de
cada operación minera. Para operaciones menores (de 300 a 200
t/d) se utilizan camiones y apiladores de correa. Para operaciones
mayores (desde 10000 hasta 50000 TM/d), se usan correas
modulares articuladas, que terminan en un apilador de correa. Sin
embargo, para faenas aún mayores (de 75000 a 150000 TM/d), se
prefieren sistemas apiladores sobre orugas alimentados con
correas estacionarias y móviles. En pilas dinámicas es necesario
remover el material ya lixiviado o ripio, normalmente se utilizan
recolectores tipo pala de rueda con capachos o rotopalas.
Aireación
Es necesario suministrar a la pila una adecuada aireación, ya que
la lixiviación de sulfuros requiere la presencia de agentes
oxidantes, tales como el oxígeno. Esto se logra por medio de
tuberías plásticas perforadas, colocadas aproximadamente 1 m
sobre la base de la pila e introduciendo aire por medio de
aireadores a baja presión (blower). Para pilas de gran tamaño, no
es posible utilizar sopladores, por lo que se espera que el aire
movido por la convección natural proporcione el oxígeno
necesario.
Irrigación de la pila
El lixiviante es suministrado por medio de una red de tuberías
distribuidas regularmente, con goteros o aspersores extendidos
en la superficie de la pila.
Recolección de Soluciones
El PLS acumulado en la base de la pila fluye por gravedad a través
de tuberías plásticas de drenaje (aprox. de 10 cm) hasta el foso de
recolección de soluciones, que conduce a la poza de PLS para ser
enviado posteriormente al circuito de extracción por solventes,
por medio de bombeo o por gravedad.
4.4. Etapas del proceso de lixiviación en pilas
4.4.1. Chancado
4.4.2. Aglomeración
Los minerales donde la fracción fina es baja, son humectados con agua o
solución ácida, y los glómeros son formados a medida que el mineral es
agitado durante el manejo y la construcción de la pila.
4.4.3. Lixiviación
VENTAJAS DESVENTAJAS
Bajo capital y bajos costos de Largos ciclos de lixiviación y
operación. retención de soluciones.
Ausencia de molienda, pero podría
requerir chancado y aglomeración
Puede ser usado para tratar Menores recuperaciones que los
minerales de baja ley, minerales de procesos que involucran
desecho y aplicable a yacimientos molienda/flotación o
pequeños. molienda/lixiviación.
La ausencia de etapas de
separación sólido-líquido permite
operar en contracorriente.
Puede alcanzarse el contenido Extensos programas de pruebas de
metálico deseado por medio de pilotaje.
reutilización de soluciones en las
pilas.
Simplicidad de equipos y
Largos ciclos de lixiviación y
operación. retención de soluciones.
Tiempos de arranque más breves.Impactos económicos y ambientales
de largo plazo
Regulaciones ambientales menos Posibles emisiones al medio
intensivas. ambiente de PLS.
5. CONCLUSIONES