Aumento de recuperación de cobre en SX

Por Gonzalo Alvarez Brantes, Gerente Técnico Avecia Chile Ltda.

A menudo, los operadores de plantas de extracción por solventes se plantean la necesidad de incrementar la recuperación de cobre, con miras a tener un proceso mas eficiente y, pensando en subir la productividad.Se plantea un caso base en el que se ha asumido condiciones de operación de una planta, en configuración 2E + 2S, para recuperar 90.12 % del cobre entrante a la etapa de Extracción.En una serie de nueve ejercicios se muestra los posibles caminos a seguir para aumentar la recuperación de cobre desde 90.12 a 93.02 %. Para esto se recurre a variaciones de :• concentración de extractante.• flujo de orgánico. Aumento de las razones O/A.• aumento de pH en el PLS.• aumento ácido en el electrolito pobre.las que por sí solas presentan ventajas y desventajas que sólo metalurgistas y operadores, conocedores de sus plantas, sabrán evaluar para su posible aplicación.Finalmente, se muestra que la combinación de cambios de estos parámetros es una buena alternativa para lograr el objetivo, pensando en que no todas las plantas tienen las holguras como para hacer una sola modificación.Si bien es cierto todas las alternativas logran el objetivo de aumentar la recuperación del cobre alimentado a la planta SX, los ejercicios no se hacen cargo de la extracción de cobre en lixiviación, la que se asume constante.

Planteamiento del ejercicioLa baja disponibilidad de agua para asegurar buen lavado de los ripios, la necesidad de abandonar ripios con la menor impregnación de cobre posible y el temor a aumentar las impurezas en el PLS, entre otras razones, llevan a operadores y metalurgistas de plantas SX , a plantearse la necesidad de subir la recuperación del cobre ingresado a la planta a través de la etapa E-1.Hoy día, existen plantas en Chile que "se han tomado tan en serio" el tema de la optimización de su proceso, que lucen recuperaciones sostenidas de cobre del orden de 96 % lo que , por supuesto, genera refinos con muy bajo contenido de cobre, haciendo innecesario el lavado de los ripios y manteniendo, al mismo tiempo, un buen equilibrio de las impurezas.Las plantas SX cuentan con un sinnúmero de posibilidades para aumentar la recuperación de cobre, sin variar la producción, las que se encuentran en el manejo de sus parámetros operacionales. Es así que, parámetros tales como :• concentración de extractante.• razones O/A externas• pH del PLS.• ácido en el Electrolito Pobre.juegan un papel importante en este sentido, y las combinaciones que con ellas se pueda hacer generarán una sinergía importante en el tema de optimizar el proceso.En este trabajo se plantea un caso base, sobre el cual se aplica modificaciones a los parámetros antes señalados para subir la recuperación del cobre ingresado a planta en 3 pp , específicamente desde 90 a 93 %.En general, todas las plantas SX tienen holguras como para variar algunos parámetros que, normalmente, se generan en la etapa de ingeniería del proyecto. Para el desarrollo del trabajo se asume que, en todo momento, la lixiviación extrae la misma cantidad de cobre, con lo que se cumple la condición que no existe variación de la producción, sólo optimización del proceso. Con esto, se quiere decir que el único aumento de producción será el resultante de bajar el contenido de cobre en el inventario, al subir la recuperación de cobre desde 90 a 93 %.

Descripción del ejercicioEn el desarrollo de este ejercicio, se asumió una planta operando con parámetros base que conforman

el escenario de referencia y que responde a los siguientes valores :

Configuración 2E + 2SOrgánico 21 °/v Aldoxima ModificadaPLS 7.0 gpl Cu, 1.4 pH.Refino 0.69 gpl Cu++Recuperación de cobre 90.12 %Producción P 1Eléctrolito pobre 36 gpl Cu++, 165 gpl H+Razones O/A 1.0:1.0 en extracción y 2.5:1 en reextracción. Eficiencia de etapas 98 % tanto en extracción como en reextracción.Producción Constante.

El resultado de este escenario se muestra como PRE 1, en presentación MINCHEM, en la simulación siguiente (ver Figura Nº 1).

I.- Efecto de la concentración de extractante La concentración de extractante en el orgánico de planta es una herramienta muy recurrida para aumentar la recuperación de cobre. Tal como se muestra en Fig. 1, en ciertos rangos la concentración de extractante trae grandes beneficios cuando se incrementa, pero en otros su efecto no responde a lo esperado en términos de recuperación de cobre. Subiendo la concentración de extractante desde 21 °/v (Caso Base = PRE 1) hasta 24.9 °/v la recuperación sube desde 90 a 93% (ver Figura Nº 2).Indudablemente, esta alternativa es una manera rápida de conseguir el objetivo, cuyo mayor o menor beneficio va a depender del rango de concentración en que se encuentre el extractante. Esto significaría, aproximadamente, aumentar el inventario de extractante en 39 m3 por cada 1000 m3 de orgánico en el inventario y, por otro lado, el consumo debería incrementarse levemente por el hecho de operar con mayor concentración, asumiendo arrastre O/A constante.

II.- Razones O/A: Aumento de orgánicoLa ingeniería siempre deja alguna holgura , tanto en impulsión como en transporte, como para subir el flujo de alguna de las fases. En este caso, se considera subir el flujo de orgánico en un 18 %, de forma tal que la razón O/A de extracción sube de 1:1 a 1.18:1 y la razón O/A en reextracción sube de 2.5:1 a 2.95:1. Tal como se muestra en la figuras 2 , en extracción la razón O/A tiene un efecto positivo en la recuperación de cobre cuando aumenta el flujo de orgánico. En reextracción ocurre lo contrario, pero el efecto final es positivo, lográndose 93.0% de recuperación (ver Figura Nº 3).Existiendo capacidad, esta alternativa es mucho más barata y de rápida aplicación. El cuidado que se debe considerar entre otros, es que al aumentar el flujo de orgánico estará aumentando el flujo específico de decantación. Esto traería consigo un aumento de los arrastres.

III.- Aumento de pH en el PLSEl pH es una variable que está muy ligada a la operación de la lixiviación. Su efecto en la recuperación de cobre en SX, como se muestra en figura 3, ahorra comentarios. Para la evaluación de esta alternativa se ha subido el pH del PLS desde 1.4 a 1.78, condición necesaria para alcanzar la recuperación de 93% (ver Figura Nº 4). La modificación del pH del PLS trae consigo posibles consecuencias en la extracción de cobre en la lixiviación, toda vez que disminuye el ácido que ataca al mineral. Al mismo tiempo, un mayor pH en el PLS significará una mayor coextracción de férrico, comportamiento que está ligado a otras condiciones operacionales. Es, entonces, función de metalurgistas de planta evaluar el impacto que este parámetro pudiera tener en el sistema.

IV.- Aumento del ácido en el electrolito pobreEl ácido en el electrolito es muy rápido y fácil de modificar y es una alternativa barata. Sólo se trata de aumentar el ácido en el inventario de electrolito de la planta. Las aldoximas operan con electrolito pobre conteniendo 185 y 195 gpl H+. La figura 4 muestra la relación general que tiene con la recuperación de cobre, y encuentra su explicación en el hecho que a mayor contenido de ácido más se descarga el orgánico descargado que entra a la etapa E-2 en "busca " de mas cobre.Para efectos del ejercicio se ha modificado la concentración de ácido en el electrolito pobre desde 165 a 192 gpl H+. Para subir la recuperación desde 90% a 93% (ver Figura Nº 5).

V.- Alternativas de cambioDe la tabla 1 se puede deducir que cada parámetro, por el solo, al ser modificado puede lograr el objetivo, como lo muestran los ejercicios PRE 2 a PRE 5, referidos al caso base PRE 1.Pero considerando, a modo de ejercicio, que 182 gpl H+ en E.P. es una acidez aceptable, los ejercicios PRE 6,7 y 8 indican, que con menos variación de la concentración de extractante, razón O/A y pH del PLS, se logra el objetivo.Más aún, el ejercicio PRE 9. demuestra que bajando el ácido del E.P., subiendo la razón O/A y subiendo el pH es posible, incluso, bajar la concentración de extractante, generando una disminución.

ConclusionesSe ha querido mostrar la influencia que tienen algunos parámetros, sin ser los únicos, para lograr una optimización de la planta en términos de aumentar la recuperación de cobre del PLS.Esto conlleva a que la planta generaría un refino con menos contenido de cobre que, al pasar todo el inventario de solución permitiría pasar cierta cantidad de cobre a la forma de cátodos y abandonar ripios con menos cobre en la impregnación. Todo esto, bajo el supuesto que la lixiviación, a pesar de los cambios, sigue entregando la misma cantidad de cobre, ya que no se tiene argumentos para pensar que la extracción de cobre suba.Esto es, el hecho que la recuperación de cobre suba de 90 a 93 % no significa que la producción de cobre haga lo mismo.Los resultados indican que existen caminos de mejoramiento y, tan importante como lo anterior, que existen criterios de diseño que pueden ser analizados con mayor atención durante la Ingeniería del Proyecto.Creemos que ninguna planta es igual a otra y, por esto, mal se podría copiar lo que otro hace, pero sí analizar comportamientos. En este sentido, existe un convencimiento de que operadores y metalurgistas deben conocer a fondo lo que "su planta" es capaz de dar y aplicar con miras a la optimización del proceso.