Métodos De Lixiviación 6pj2b

Lixiviación

Andrea Fernanda Ortiz Castellanos (2090645)

Profesor. Julio Elías Pedraza Rosas

Universidad Industrial de Santander Escuela de Ingeniera Metalúrgica y Ciencia de Materiales Hidrometalurgia 2013

MÉTODOS DE LIXIVIACIÓN El método a escoger para lixiviar un mineral o material de desecho dependerá de: Los valores del metal contenido en el mineral. El costo de minado y traslado del material a la superficie. El costo de molienda. La facilidad de disolución (relacionada con su constitución química y mineralógica). Otros tratamientos de prelixiviación como la tostatación o fundición. Los métodos de lixiviación pueden ser divididos en cuatro categorías principales: 

Lixiviación in situ: la solución de lixiviación se produce al poner en o la solución con el yacimiento y luego es extraída. Con este método se pueden lixiviar las minas agotadas, yacimiento subterráneos o pequeños yacimientos, siempre y cuando la geología del área sea tal que no haya pérdidas o desvíos de la solución de lixiviación hacia las aguas subterráneas. El porcentaje de extracción del cobre con este método oscila entre 50 y 60 % del cobre total. Debido a su bajo costo de inversión es una técnica factible para la recuperación de metales desde materiales de muy baja ley, no explotables económicamente por otros métodos. Puede ser :

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Gravitacional: lixiviación de cuerpos mineralizados situados cerca de la superficie y sobre el nivel de las aguas subterráneas. Se aplica en las zonas ya explotadas de minas viejas o en zonas que han sido fracturadas hidráulicamente o con explosivos. Las soluciones se mueven por gravedad, lo que requiere de condiciones de alta permeabilidad o de una fragmentación previa, como es el caso de los yacimientos ya fracturados por una explotación minera anterior, con s operativos en los niveles inferiores para recolectar las soluciones.

Figura 1. Esquema de lixiviación in situ gravitacional. 

Forzado: se aplica a yacimientos, ubicados debajo del nivel freático, en cuyo caso se hace uso de la permeabilidad interna de la roca y de las temperaturas y altas presiones que se generan a varios cientos de metros de profundidad. Las soluciones lixiviantes se inyectan a través de pozos inyectores del tipo usado en la explotación de petróleo y se succiona desde otra batería de pozos cosechadores, dispuestos de forma alternada (ver figura 2) como en el caso de recuperación de uranio desde estratos permeables horizontales. Esta técnica se ha usado en la recuperación de diversas sales fácilmente solubles, NaCl, KCl, minerales de uranio, y fosfato.

Figura 2. Esquema de lixiviación in situ forzada.

Existen dos tipos de lixiviación in situ forzada estas son: o

o

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Lixiviación forzadas tipo I: Se aplica a yacimientos ubicados bajo el nivel de las aguas subterráneas, pero a menos de 200 m de profundidad. Estos depósitos se fracturan en el lugar y las soluciones se inyectan y extraen por bombeo. Es importante previo a la lixiviación, el drenaje del agua desde el cuerpo mineralizado, lo cual requiere un acabado conocimiento de la hidrología de la zona. Lixiviación forzadas tipo II: Se aplica a depósitos de sulfuros primarios bajo el nivel de las aguas subterráneas. El material puede ser fracturado por medios convencionales o medios hidrostáticos (hidrofracturación). A esta profundidad, la presión aumenta la solubilidad del oxígeno, a presión atmosférica el agua en equilibrio con aire contiene alrededor de 7 ppm de oxigeno, y para el equilibrio con oxigeno puro llega a 35 ppm este valor de oxigeno disuelto aumenta rápidamente a aumentar la profundidad hasta 1000 ppm a 300 m de profundidad, acelerando la oxidación directa del mineral sulfurado , produciendo ácido sulfúrico y elevando la temperatura. Lixiviación en botaderos: el mineral es apilado en un cañón o áreas preparadas. Después del apilamiento del mineral, el lixiviante es distribuido sobre la superficie, percolando y colectándose en el fondo del apilamiento, generalmente en un represo. La lixiviación de terreros difiere de la lixiviación de montones en el grado del mineral, el tamaño del apilamiento y el tiempo de recuperación del cobre. En algunos casos, la lixiviación en montones requiere que el mineral sea triturado. La lixiviación en botaderos consiste en el tratamiento de minerales de bajas leyes. Estos marginales se acumulan normalmente en cañones o quebradas cercanas a la mina. Alcanzan alturas de 100 metros o más y el sustrato basal no siempre es el más adecuado para recoger soluciones, sin embargo se le aplica solución en la parte superior y colectándose en un piscinas de intersección en la roca impermeable más próxima. El método requiere poco capital de inversión y operación. Sin embargo, se obtienen recuperaciones bajas y la cinética es lenta (años).

Figura 3. Lixiviación en botadero. 

Lixiviación por pilas:

Primera etapa: Lixiviación en pilas  Chancado: El material que se extrae de la mina, principalmente a rajo abierto, que contiene minerales oxidados de cobre, es fragmentado mediante el chancado primario y secundario, y cuyo objetivo es obtener un material mineralizado de un tamaño máximo de 1,5 a 0,75 pulgadas. Este tamaño es suficiente para dejar expuestos los minerales oxidados de cobre a la infiltración de la solución ácida.  Formación de la pila: el material chancado es llevado mediante correas transportadoras hacia el lugar donde se efectuara la formación de la pila. En este trayecto el material es sometido a una primera irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico, conocido como proceso de curado, de manera de iniciar ya en el camino el proceso de sulfatación del cobre contenido en los minerales oxidados. En su destino, el mineral es descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco, que lo va depositando ordenadamente formando un terraplén continuo de 6 a 8 m de altura: la pila de lixiviación. Sobre esta pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersores que van cubriendo toda el área expuesta. Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de drenes (tuberías ranuradas) que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través del material.  Sistema de riego: A través del sistema de riego por goteo y de los aspersores, se vierte lentamente una solución ácida de agua con ácido sulfúrico en la superficie de las pilas, la cual se infiltra en la pila hasta su base, actuando rápidamente. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre, que es recogida por el sistema de drenaje y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas. De este proceso se llegará a obtener soluciones de sulfato de cobre con concentraciones de hasta 9 gramos por litro (gpl)denominadas PLS, las cuales serán llevadas a diversos tanques donde se realizará una purificación de éstas, eliminando las partículas sólidas que pudiese contener.

Segunda etapa: Extracción por solvente En esta etapa la solución que procede de las pilas de lixiviación, se libera de residuos o impurezas y se concentra su contenido de cobre, pasando de 9gpl a 45gpl, mediante una extracción iónica. Para extraer el cobre de la solución PLS, ésta se mezcla con una solución de parafina y resina orgánica. La resina atrapa los iones de cobre (CU+2) en forma selectiva, obteniéndose por un lado un complejo resina-cobre y por otro una solución empobrecida en cobre que se denomina refino, la cual es reutilizada en el proceso de lixiviación y es recuperada en las soluciones que se obtienen del proceso. El compuesto de resina-cobre es tratado en forma independiente con una solución electrolito rica en ácido, el que provoca la descarga del cobre desde la resina hacia el electrolito, mejorando la concentración del cobre en esta solución llegando hasta los 45gpl. Esta es la solución que se lleva a la planta de electro-obtención.

Figura 4. Esquema de lixiviación por pilas. 

Lixiviación en tanques por percolación: reservada para minerales más ricos y más limpios. El mineral triturado se sumerge en una solución de 50 a 100 g/l de H2SO4 y se obtiene una solución de hasta 50 g/l de cobre. Las eficiencias de extracción son muy altas, normalmente mayores al 90% y algunas veces cercanas al 100% para óxidos de cobre solubles en ácido. Generalmente, la lixiviación en tanques es un proceso a contracorriente que involucra una serie de etapas de drenado del lixiviado y lavado, y puede tomar un tiempo de 7 a 14 días. Esto asegura la lixiviación completa de cobre con

mínimos arrastres de cobre en el residuo. A medida que el grado disminuya, la lixiviación en tanques será menos importante.

Figura 5. Esquema de tanque percolador. 

Lixiviación agitada: es utilizada para alimentadores finamente divididas , tales como colas o concentrados de flotación , para los cuales los costos de molienda han sido costeados por la operación previa. En general , tiene las ventajas de una velocidad de lixiviación más rápido debido al fino tamaño de partículas y el área superficial, y por la turbulencia en el recipiente de lixiviación , la cual acorta la trayectoria de difusión de los reactivos a las superficies del mineral , y puede también disminuir los productos insolubles de la reacción en la superficie del mineral.

Ventajas a) Se obtienen mayores recuperaciones b) La cinética de extracción es más rápida c)

Es posible una gran automatización.

d) Se minimiza problemas de finos. Desventajas a) Altos costos de inversión y operación. b) Requiere molienda, clasificación y separación sólido-líquido. Agitación neumática Se realiza en estanques cilíndricos verticales, con fondo cónico, el aire comprimido se inyecta por el fondo. Dimensiones típicas: 6m. de diámetro y 15 m. de altura Ventaja: Carencia de partes móviles.

Desventaja: se requiere moler más fino para lograr una agitación adecuada.

Figura 6. Agitación neumática. Agitación mecánica Estanques agitados mediante un impulsor o rotor en el fondo del tanque que recibe la rotación a través de un eje vertical. Todo el sistema está suspendido en una estructura que descansa en la boca superior del estanque.

Figura 7.agitación mecánica.

Lixiviación por autoclaves Menas o concentrados de alto contenido de metal con un alto precio comercial. Cuando se exceden las condiciones de temperatura y/o presión ambientales, el reactor se conoce con el nombre de autoclave. Son reactores caros tanto en su inversión como en su operación, pero se justifican cuando se logra disminuir los tiempos de tratamiento en forma considerable. Normalmente las autoclaves están conformadas por varios compartimentos, cada uno provisto de un agitador la Pulpa se inyecta a presión, junto con vapor para proporcionar la temperatura, hasta que las propias reacciones, exotérmicas generan la suficiente energía para mantener el calor del sistema, siendo lo más frecuente tener que enfriar a través de serpentines. Tanques cerrados que operan a presiones y/o temperaturas altas 1 – 20 atmósferas 25 – 300°C. SEPARACIÓN SÓLIDO- LÍQUIDO

La separación sólido-líquido es una parte fundamental en la mayoría de los procesos de tratamiento e hidrometalúrgicos, y de importancia especial después de procesos de lixiviación, clarificación antes de cambio iónico, extracción por solventes, precipitación, donde hay que recuperar los Líquidos o soluciones portantes y en aquellos otros procesos donde se precise recuperar los sólidos de la mejor calidad posible, cristalización o precipitación. Podría decirse que se emplean dos principios fundamentales de separación: el primero mediante filtración, y el segundo mediante sedimentación. El primer procedimiento emplea filtro bien de vacío, presión o vacío-presión y el segundo, hidrociclones, tanques espesadores-clasificadores y centrífugos. Los factores con mayor influencia en una separación sólido-líquido son: a) Concentración de sólidos: En equipos de filtración a mayor concentración mejor y más simple el proceso, y en equipos de sedimentación a menores concentraciones, mayor eficacia y simplicidad. b) Distribución granulométrica: Con granulometrías más finas se hace más difícil el proceso de separación, tanto empleando filtración o sedimentación como principios de operación. Este factor es extremadamente importante en procesos de lixiviación en los que generalmente se requieren grandes finuras para conseguir un buen efecto lixiviante. c) Relación sólido/líquido y grado de saturación o concentración de la solución: En general es ventajoso obtener soluciones altamente concentradas que presentan ventajas de precipitación posterior, por lo que una disminución del volumen total empleado en el proceso de separación puede representar ventajas económicas adicionales. d) Claridad de la solución enriquecida: En la mayoría de los casos se precisa obtener una solución lo más clara posible, aunque esto influye simultáneamente en la calidad del sólido y en la recuperación total de solubles. En general, y salvo contadas excepciones, el proceso de separación sólidolíquido requiere ser efectuado de modo repetitivo, es decir, en varias etapas.

LAVADO DE LAS COLAS DE LIXIVIACIÓN Lavado en filtros Permite recuperar una cantidad adicional de líquido retenido a partir de precipitados o de pulpas de 55-60% en sólidos procedentes de espesamiento como también tratar directamente soluciones de lixiviación, con el objetivo de reducir la cantidad de sólidos en suspensión que pueden afectar procesos posteriores de tratamiento. Lavado en espesadores Se hace con el objetivo de decantar los sólidos en suspensión y producir un concentrado en la descarga y obtener un líquido sobrenadante lebre de sólidos.

Figura 8. Esquema de un espesador.

Bibliografía 

Benavente, Oscar , hidrometalúrgia I , universidad católica del norte. Extraído de la página WEB: http://es.idoub.com/doc/39872456/34/Metodos-de-Lixiviacion

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Bouso , Juan ,ERAL ,equipos y procesos S.A. ,separación sólido-líquido: circuitos en contracorriente. Extrído de la página WEB : http://www.eralgroup.com/pdf/20.pdf Extraído de la página WEB: http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/9100/Capitulo1.pdf