UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico INTRODUCCION Enunsentidoamplioeintegrado,elprocesominerosepuededefinircomolasumade procedimientos y mtodos mediante los cuales, a partir de un yacimiento se obtienen metales y/o compuestosmetlicosdepurezaycalidadcomercial,demanerarentableyconunimpacto ambiental aceptable (segn legislacin vigente). CuerpoMineralizadoExplotacinProcesamiento del MineralProcesamiento qumico(hidrometalrgicopirometalrgico)MetalRestricciones Econmicas(rentabilidad)Restricciones ambientales(legislacin vigente) Losmineralesdelyacimientosehanformadoenperiodosgeolgicospretritosconcondiciones ambientalesmuydiferentesalaactual.Luego,contienenespeciesmineralesquenoestnen equilibrioconlabiosferapresente.Porestarazn,vanreaccionandolentamenteatravsdelos siglosysevantransformandoenotrasespeciesmineralesosolubilizando.Sinembargoeste proceso es lento, paulatino y regulado en tiempos geolgicos. Al iniciar la explotacin de un yacimiento se altera la configuracin geolgica natural: se remueven lascapasdeterrenoprotectornaturalesformadasenlasuperficieydebidoalafragmentacin inherente en el proceso, se aumenta notablemente la superficie de contacto entre el subsuelo y la biosferaactual(aire,agua,microorganismos).Estosetraduceenunaaceleracindelas reaccionesdedegradacindelosminerales.Aparecenaguasdemina,yseproducemucho materialparticuladodedescarte,degranreactividadporsugranreasuperficial,quees acumuladoalaintemperie.Adems,duranteduranteelprocesamientoseproducensoluciones con contaminantes y se emiten gases. El proceso minero debe incluir entonces las consideraciones necesarias para: a)neutralizarlospotencialesefectosambientalesdurantelaexplotacindelmineral(control delescapedeaguasdemina,limpiezadesolucionesefluentes,tratamientodegases, etc.); b)planificardesdeeliniciounadecuadoplandecierredelaminaquedeberafinalmente reducirelniveldeinteraccinsubsuelo/biosferaaunnivelcercanoalasituacinpre-explotacin. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Tratamiento demineraleshumusCuerpoMineralInicioExplotacinLastre + Mineral baja leyMaterialparticuladoGases SO2Soluciones deminaSoluciones de descarteContaminados con elementos iniciales yreactivosResiduos slidosContaminadosCon reactivos. Operacionesfsicasyoperacionesqumicas.Unavezcompletadalaextraccindelmineral desde la mina, se inicia una serie de etapas de transformacin fsica del mineral, dirigidas ya sea a acondicionar el tamao de partculas de mineral para el proceso de lixiviacin en pilas (chancado primario+chancadosecundario),oparaliberarysepararlasespeciesmineralesdeinters (chancado+moliendaliberadora+flotacin).Enestosprocesosnosealteralaestructuray composicindelmineraldeintersyporesoquesedicequesondenaturalezafsica. Posteriormente,dadoqueelmetaldeintersseencuentrapresenteenelyacimientocomouna especie mineral, o sea un compuesto qumico distinto al metal puro, en las etapas posterioresdel procesomineroglobal,sedebenincluiroperacionesqueimplicantransformacionesqumicasde las especies minerales de inters. Generalidadesdelprocesohidrometalrgico.Unprocesodeestetipotienelassiguientes etapas principales: a)Lixiviacin. En este proceso se disuelve uno o varios valores minerales contenidos en una menaoenunconcentrado,generalmenteusandounasolucinacuosadelagente lixiviante.Eltrminotambinsepuedeextenderparaincluirladisolucindemateriales secundarios tales como chatarra, residuos y desechos. Lalixiviacinproduceunasolucinacuosaricaenlosionesdelmetalvaliosoextrado(PLS, pregnant liquid solution)apartirdelacual debeser posible separar estemetalyrecuperarlo con unaltoniveldepureza.Ademsseproduceunresiduoslidooripio,queidealmentetieneun contenido suficientemente bajo en los valores minerales lixiviados como para ser descartado a un botadero o tranque. Si el residuo slido de la lixiviacin queda impregnado con sales o precipitados que eventualmente puedenliberaragentestxicos,unavezexpuestosalambiente,antesdeserdescartadosel UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico residuodebeseradecuadamentetratadoafindelograrlaeliminacinoestabilizacindelos potenciales compuestos contaminantes. En algunos casos, la lixiviacin puede tener un objetivo diferente al planteado anteriormente.Transformaciones fsicasgangaCuSganga gangagangagangaCuSCuSCuSCuS ExplotacinChancadoMoliendaFlotacinCuo 0, la reaccin que ocurre es:B b A a D d C c + + Supongamos que se tieneelcaso G < 0,hastaqupunto AyB se transforman en C y D?: la reaccinocurrehastaquesealcanzaelequilibrio.EnelequilibrioG=0,esdecir,quenohay ventajaenergticaendesplazarseenunouotrosentido.Luego,sienelequilibrioG=0, entonces de (2.16), se tiene: UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico 1.1. ANTECEDENTES OPERACIONALES DE LA LIXIVIACION EN PILAS 1.1.1. Clasificacin de tipos de pilas La primera clasificacin de una pila es dada en conformidad al piso que puede tener, lo que define los siguientes tipos bsicos: a)Pilarenovable:supisoesreutilizable,demodoqueterminadoelciclodelixiviacinse retira el ripio para reemplazarlo con material fresco. b) Pila permanente: Su piso no es reutilizable, de modo que terminado el ciclo de lixiviacin no se retira el ripio, sino que se abandona. c) Pila modular: es una combinacin de ambas, en que slo se impermeabiliza una vez el piso, el ripioseabandona,perosobrelsedepositamaterialfrescoformandounasegundacapaenel sentido vertical. Este tipo de pila se utiliza principalmente en la lixiviacin de botaderos. Desde el punto de vista de su operacin, las pilas pueden clasificarse en: a) Pila unitaria: se impermeabilizan diferentes sectores de la planta. Todo el material depositado en los diferentes sectores, pasa simultneamente por las diversas etapas del ciclo de lixiviacin. b) Pila dinmica: se impermeabiliza un sector de la planta y en sta pila nica coexistenmateriales queestanen distintaetapas delciclo de lixiviacin. Por la configuracin de la pila la direccin de flujodelassolucionesesencontracorrienterespectoalasalidadelmineral(segnsuubicacin en el ciclo metalrgico), se riegan con agua los sectores agotados para reposicin de las prdidas porevaporacineimpregnacindelripioaretirar.Lossectoresinmediatamenteanterioresse rieganconsolucinrefinodelaplantadeextraccinporsolventes,generandounasolucin intermedia que se utilizar en el riego de los sectores con mineral ms fresco. TABLA 1.1. : Cuadro comparativo de pilas permanentes y renovables PERMANENTERENOVABLE CAMPO DE APLICACION minerales de baja ley minerales baja recuperacin lenta cintica de lixiviacin lixiviacin secundariaripios amplio espacio disponible minerales alta ley minerales alta recuperacin rpida cintica lixiviacin lixiviacin primaria menas CARACTERISTICAS GENERALES Pilaselevadasparalograr unaaltadensidaddecargade material por metro cuadrado de pila. Generalmente, 5 m o ms. granulometra alta comnmentediseadaspara cargassucesivasdemineral en capas laalturaquedalimitadapor las necesidades de oxgeno en pilasrelativamentebajas para permitir una rpida carga ydescargadematerial. Generalmente 2 m. granulometra baja laalturasedefineporel sistemadecarguoyporla concentracindelas soluciones a contener. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico el interior de pila TABLA 1.2. : Cuadro comparativo entre tipos de pilas renovables UNITARIADINAMICA carga de una vez la totalidad de la pila yladescargadeunavezaltrminodel ciclo metalrgico ventajosaparaplantasdebaja capacidad operacin ms simple y flexible encadaperodoquepuedeserdiario, omltiplosdelaalimentacindiaria, descargaunmduloycargaotro mdulo,loscualesademsvan directamenteadosadosasus respectivossectoresdelapila,conla condicin de que no haya contacto entre lamenafrescayelripioagotado.De estaformalacamadaquedaformada por sub-pilas internas. menorinversinunitariapormejor aprovechamiento de piso impermeable. ciclos de operacin muy regulares concentracionesmuyestablesy regulables de las soluciones de proceso. menor capital de trabajo FiguraXX.FotografapanormicadeCompaaMineraCerroColorado-BHPBilliton(Iquique, Chile) UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico 1.1.2. Ciclo metalrgico o ciclo de lixiviacin Seentendercomociclometalrgicoodelixiviacindeunapilaomdulo,elperododetiempo medido en das o meses, en que un mineral se deposita en una cancha de lixiviacin o pad y que se somete a las siguientes operaciones: a)lixiviacin o regado con solucin lixiviante:En las pilas de tipo dinmico se puede distinguir un riego rico y un riego intermedio. b)lavadoconagua:Estaetapaserealizaconelfindedisminuirlaimpregnacindesolucin qumicamenteactiva,yaseaporquecontieneunelementovaliosoensolucinoporque contiene un lixiviante contaminante y peligroso. c)Drenaje: el ripio antes de retirarlo en el caso de una pila renovable o de abandonarlo en el caso de una pila permanente, se deja en reposo para que percole la cantidad de solucin contenida entre los lmites de humedad de percolacin y de humedad de impregnacin del material. d)carga y descarga: en el caso de pilas renovables, algunos autores hacen formar parte de este ciclo, tambin el tiempo de construccin de la pila y el de su remocin. Definidosteciclo,elhidrometalurgistaatravsdeundiagramadeingenieraindustrialpodr definir la dimensin de su sistemade lixiviacin en pilas. 1.1.3. Reposicin de agua y de cido Las pilas en general pierden agua a travs de: - evaporacin a la atmsfera - retiro en los ripios lavados, como humedad residual - prdidasdeprocesoporderrmes,filtraciones(roturasdecarpeta)ydescartesocasionales (purgasparareducirelnivelde impurezasdainaspara los procesos siguientes, comohierro, manganeso, cloruro, etc.). Ellassereponendirectamentealsistemacomoaguadelavadodelosripios tratados, alfinaldel ciclo de riego, en la forma ya descrita. Se agrega como cido de reposicin slo el correspondiente al consumo de la ganga, dado que las soluciones ricas se procesan en la planta de extraccin por solventes y se retorna a la lixiviacinel cidocorrespondientealconsumodecobre.Porlamismaraznesimportantecontrolarelcido libre en la lixiviacin, para que su concentracin en la solucin rica se mantenga en los niveles ms bajo posibles. Elconsumodecidoesuntemdecostoaltamentesignificativoyaquelasrelaciones estequiomtricasindicanqueporcadakilogramodecobredisuelto,seconsumende2,5a7,0 kilgramos de cido puro, segn la mena y el proceso empleado. La condicin estequiomtrica jams secumple, y siempre es necesario consumir ms cido para efectuar la lixiviacin. El exceso de cido es la suma de los siguientes consumos: UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico - cido necesario para neutralizar la ganga (fija para cada tipo de mineral) - cido libre que tiene que existir para que la lixiviacin pueda tener una velocidad y eficiencia razonable (disminuye al aumentar la ley del mineral y por tanto variable). 1.1.4. Sistema de riego de las pilas LasolucinseintroducesobrelapilaregandoconcanerasperforadasdePVC.Existeunagran variedad de dispositivos de riego tales como: aspersores, goteros, boquillas. El riego debe ser uniforme. La pila se debe mojar con la cantidad determinada de litros de solucin porhoraypormetrocuadradodesuperficie,deacuerdoaloestablecidoenlaspruebasde laboratorio. El riego por goteo es conveniente cuando el agua es escasa y el viento es permanente y fuerte, o existe el peligro de congelamiento de la solucin en la cordillera (3.000 a 4.000 metros de altura). Elriegoporaspersinresultafavorablecuandohayaguaabundante,lascondicionesclimticas son favorables (temperatura mnima 0 C), las aguas son muy duras y el peligro de precipitacin de carbonatos es evidente, el rgimen de vientos es moderado o intermitente a ciertas horas del da y finalmentecuandohayanecesidaddeagregaroxgenoalasolucinlixiviante.Enfaenasagran alturasobreelniveldelmar,hadadobuenresultadoelcalentamientodelassoluciones,en particular cuando se trata de procesos bacteriales (Compaa Minera Quebrada Blanca, I Regin, Chile,enfrentatemperaturasde-10Cduranteelinvierno,loquehacenecesarioprecalentarlas soluciones). 1.1.5. Aspectos constructivos de la pila 1.1.5.1. Preparacin del terreno: El terreno debe estar libre de piedras punzantes, con un grado de compactacin que corresponda a un ndice Proctor Modificado de 92 a 95%. La pendiente del terreno debe ser de 3 a 4% en una direccin hacia la canaleta de recoleccin de la solucin percolada. 1.1.5.2. Impermeabilizacin del piso: Los tipos de materiales usados para la construccin de la base (colchoncillo) impermeable son: - ripios compactos mezclados con bentonita - asfaltoomezcladesulfonatodelignitoextendidosobreunagravacompactayrecubiertocon un sellador de asfalto. - base de concreto armado - carpetas de plstico o goma extendidos sobre el rea excavada y lisa recubierta con 2 a 3 pies de arena y grava lavadas. El material plstico es inerte a la accin de los agentes qumicos que mojarn su superficie. 1.2. SISTEMAS DE LIXIVIACION EN PILAS 1.2.1. Introduccin Eneste captulose analizan los ensayos de caracterizacinylas pruebas de laboratorio y planta piloto, destinados a definir una base de datos suficientes para sustentar tcnicamente el diseo y definirlasrecuperacionesmetalrgicasylosconsumosdecidoyaguayotrosservicios,deun circuto cido de lixiviacin en pilas, para el tratamiento de menas de cobre. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Los procedimientos descritos pretenden guiar el trabajo experimental requerido por un proyecto y suponenquesernejecutadosporunoperadorconunciertoniveldeexperienciametalrgica, supervisados por un Ingeniero Metalrgico. Este trabajo debe considerar tres elementos fundamentales: a)Preparacin:Definicindeexperimentos,equiposeinstrumentosnecesarios,diseodel programa experimental y su control, y la definicin del trabajo analtico necesario. b)Operaciones:Iniciodeexperimentos,fsicos,qumicosycontrolesmetalrgicosyrecoleccin de informacin. c)Evaluaciones:Definicindecriteriosparalaevaluacindeensayos,extrapolacindedatos, conclusiones y recomendaciones. 1.2.2. Descripcin de procesos El proceso de lixiviacin en pilas se investiga mediante pruebas, para determinar en el laboratorio, las condiciones, parmetros y consumos optimizados del tratamiento, para concluir con pruebas de verificacin de las condiciones de la lixiviacin, en columnas asladas de mineral, preparadas de acuerdo con las condiciones del tratamiento industrial que se efectuar en la prctica. Las columnas de las pruebas finales de la serie de ensayos, representarn elementos finitos de la pladelixiviacin,demodoquesuscondicionesoperacionalesycontrolesdebenreproducirtan cercanamente como sea posible, lo que suceder en la pila real. 1.2.2.1. Preparacin de menas Normalmente,lasmenassetransportandesdeelyacimientoalaplanta,ysealmacenanen acopios previo al chancado. El chancado y clasificacin y se efectan en las mquinas respectivas del circuto de conminucin. El tamao mximo es deducido a partir de los resultados obtenidos en estaspruebasatravsdelcompromisoeconmicoytcnico,entrelasmenoresinversionesy costosdeoperacin.Deestaforma,sebuscaobtenerlosmejoresresultadosderecuperacin metalrgicadelosmineralesdelyacimiento,dentrodesurangodecomposicionesyotras caractersticas. 1.2.2.2.Aglomeracin y curado de menas UngrupodeprofesionalesdelaOficinadeMinasdelosEstadosUnidosinvestigen1982la tcnica de aglomeracin de partculas con el fin de mejorar la percolacin de la solucin de cianuro atravsdepilasdematerialarcillosodeoroyplatadebajaley,ofinamentemolidas.Los experimentosrealizadosaescaladelaboratorioypilotoporG.E.McClellandyJ.A.Eisele,(RI-8612)/1982,handemostradoquelavelocidaddepercolacindelasolucindecianuroaumenta notoriamentemezclandolamenaconcementoportlandcomoaglutinante,humedeciendoluego con aguay aglomerando mecnicamente y dejendo finalmente la mezcla en reposo por un tiempo determinadoantesdeiniciarlalixiviacin.Lavelocidaddecianuracindeoroyplataaument visiblementedebidoalapercolacinuniformedelasolucindecianuro,atravsdelmaterial aglomerado.Elempleodeuna solucinconcentradade cianuro en vezdeagua,en laoperacin deaglomeracin,hadisminuidoeltiemporequeridodelixiviacinparaobtenerlamxima extraccin. El material ya chancado , puede ser aglomerado y curado, con agua y cido sulfrico concentrado, segn se requiera, dependiendo del valor final de la recuperacin del cobre, de su curva cintica y de la presencia de finos que afectenla percolacin de soluciones. Posteriormente a este proceso, UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico elmineralesnuevamentealmacenadoenlaspilasoenotrostockpile,parauntiempobrevede reposo, previo al tratamiento por lixiviacin. El aglomerado-curado, desde el punto de vista qumico, produce una rpida y enrgica sulfatacin delosxidos,loquesetraduceensolucionesefluentesaltamenteconcentradasencobre; solubiliza hierro que es la base del ion frrico necesario para la disolucin de sulfuros; estabiliza la slice evitando su forma coloidal que es la causante de prdidas de rganico en la extraccin por solventes.Desdeelpuntodevistafsico,producelaaglomeracindelosfinosentornoalas partculas ms gruesas de mineral, lo que genera un material de tamao relativamente homogneo yestable,generandoenlapilaunvolumenimportantedehuecos,fundamentalparalasbuenas condiciones de permeabilidad lquida y gaseosa del lecho de mineral aglomerado. En general, si los resultados de la evaluacin granulomtrica indica la presencia de ms de un 8% definosbajolamallaTyler65,altamaodechancadoseleccionadoparaeltratamiento,debe interpretarse que hay una alta probabilidad que se requerir de la aglomeracin previa de los finos, para mejorar la permeabilidad del lecho. Particularmente, en los sulfuros secundarios,la lixiviacin se ve favorecida por las temperaturas y condiciones oxidantes del curado. El aglomerado sueleteneruna humedad ( productode laadicin de agua y cido sulfrico(como solucin cida en el rango de 93 a 98% de pureza)) que flucta entre 10 y 15%. Existendiferentesformasyequiposparaefectuarlaaglomeracinydentrodelosmsutilizados sepuedenmencionar:tamborrotatorio,discopeletizador,correatransportadorayaglomerador manual.Generalmenteelequipomsempleadoeseltamborrotatorioporsurelativafcil operacin y mantencin. Laaglomeracinserelaizaenformaeficienteutilizandountamborrotatorio,elquetieneuna inclinacinregulable,enelsentidodeflujodelmaterial,ycuyavelocidadderotacintambines regulable entre 4 y 15 r.p.m. La carga de mineral se hace en forma continua por la parte posterior y ms alta del tambor, al igual que el agua y el cido sulfrico, en forma de duchas o chorro. En la parte interior del tamborguas longitudinalesevitan el resbalamiento del mineral y ste es elevado producindoseluegounacadaenlacuallaspartculasadquierenunmovimientorotatorio.Una humedad de 7 a 10% puede dar un excelente aglomerado, con tiempos de residencia del mineral en el tambor de 1 a 3 minutos, cuando opera con 3 a 7 grados de inclinacin. Variables del proceso de aglomeracin. Dentro de las variables que condicionan la calidad del glmero se encuentran la humedad de aglomeracin,caractersticasdelmaterialqueseaglomera,caractersticasdeltambor aglomerador y condiciones de operacin del tambor. a)Humedad de aglomeracin Elcontenidodehumedadgeneral,debidoalosefectosdetensinsuperficialquetienenunidaslas partculasdemineral,eslavariablemsimportanteparaproducirbuenosaglomerados.Muypocahumedad haceimposibleeldesarrollodeunapelculadelquidoentrelaspartculasyconduceaunasegregacinde tamaos de stas durante el apilamiento. Esto causa una distribucin heterognea de la solucin dentro de la pila,lacualafectaprcticaeinvisiblementealarecuperacin.Porotroladodemasiadahumedadseparalas partculaspequeasdelaspartculasmsgrandes.Lahumedadptimadeoperacinesdefinidacomola mxima humedad antes de llagar al punto adhesivo, valor en el cual el material se torna barroso, se pierde la esfericidad de los glmeros y adems distorsiona significativamente su distribucin de tamao. b)Principio de operacin de la aglomeracin. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Lasfuerzasquemantienenunidaslaspartculasenlosaglomeradossondedostipos principales: tensin superficial y uniones qumicas interpartculas. Figura 1. Fuerzas de enlace en un aglomerado. Tensinsuperficial:Lasfuerzasdetensinsuperficialtambinseconocencomofuerzas capilares debido a que un lquido (agua) puede subir entre dos paredes sin ninguna ayuda externa como resultado de las fuerzas de atraccin entre las molculas del lquido (agua) y las paredes del material capilar. Cuando hay una delgada pelcula de agua entre dos partculas de mineral, estas mismas fuerzas de tensin superficial ayudan a mantener unidas las partculas (figura 1). Enlacesqumicosinterpartculas:Silapelculadelgadadeaguaentrelasdospartculas contienecidosulfrico,elcidoreaccionaconlassuperficiesdelaspartculasycomienzaa disolverelcobre.Amedidaquelasreaccionescontinan,sedesarrollanenlacesqumicosque ayudanamantenerunidaslasdospartculas.Laformacindeestosenlacesqumicosen ocasiones se denomina curacin. De acuerdo a la literatura tcnica actualmente disponible y a las condiciones de operacin de numerosasminasdeSudamrica,nohayuncriteriodecontrolometodologasuficientemente acertadaparaserextensamenteaceptada,lacualdescribalacalidaddeunglmero. Especialmente para monitorear la aglomeracin rutinariamente en lnea con diferentes contenidos definosy/oarcillas.Mtodosactualessondeficientesyaquenosonsuficientementeprcticos, cuantitativos o suficientemente objetivos para el monitoreo en lnea. ElTestdelguanteesunodelospocosmtodoscomnmenteusados.Esteconsisteenla inspeccin visual de una muestra de material aglomerado por un operador en forma manual. Pero esteessubjetivo,yproporcionaunamuylimitadaindicacindelacalidad.Anlisisdeimgenes digitales se han intentado presentar con poco xito. Amedida,quesehancomenzadoaexperimentarproblemasdepercolacinyextraccinen laspilas,debidoaltratamientodemineralesquetienenunaltocontenidodearcillasydonde predominanlaspartculasfinasyultrafinas,seharequeridoestablecerotrosmtodospara controlar la calidad del producto aglomerado. Hoy en da para controlar la calidad de los glmeros, se toman muestras de la corriente de salida del tambor para medir los siguientes parmetros: Detallequemuestralaspartculasqueseentrelazan amedidaqueelcido sulfricoreaccionaconsus superficiesduranteel curado.Laaglomeraciny curadopermitelograrel aumentodelarapidezde extraccin de cobre debido a queelcidoconcentrado reaccionaconelmineral activamente, lo que posibilita disolver gran parte del cobre solubledisponibleenel i lPelcula lquida Partcula Enlace de curado en zona de reaccin UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Densidad aparente Contenido de humedad Forma de glmeros Granulometra Lainformacingeneradasecomparaconlosparmetrosdecalidad,establecidosparala operacin,demododepoderrealizarlosajustesnecesariosparamantenerlacalidaddelos glmeros dentro de los valores preestablecidos. a.Transporte y apilamiento El objetivo de esta etapa del proceso es trasladar y depositar el material que va a ser lixiviado en la zona de emplazamiento de las pilas a un ritmo compatible con los programas de produccin de la Planta. Tantoeneltransporte,comoenelapilamiento,debensermantenidasomejoradaslas caractersticasdelmaterialquesonrequeridasparasuposteriorlixiviacin.Esteaspectoresulta relevante cuando la calidad fsica del material es baja. Estas etapas son las que entregan la condicin final del material depositado en la pila la que establecer, en gran medida, la respuesta hidrometalrgica del proceso. Tanto la etapa de transporte, como de apilamiento, pueden eventualmente ser aprovechadas para consolidar la preparacin del material que se requiere lixiviar. Para que la respuesta hidrodinmica de la pila durante la lixiviacin sea adecuada, el lecho de mineral en la pila debe cumplir ciertas caractersticas: El tamao de las partculas/glmeros que lo componen debe ser mximo Ladistribucindetamaosdelaspartculas/(glmeros)quelocomponendebeser uniforme Debe ser competente y poseer una mnima deformacin plstica Debe ser estable, y sufrir una mnima degradacin fsica y/o erosin durante el riego El agua y el cido agregados en la operacin de curado y aglomerado debe tener una proporcin tal que permita: - lograr la mxima sulfatacin por unidad de cido agregado - operar a una concentracin final de mezcla de cido y agua, de modo que la reactividad de la gangasea menos efectiva sin dejar de inhibir la slice soluble.

TABLA 1.3.: Dimensiones de Tambor Aglomerador a Nivel Industrial UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico EMPRESAN TAMBORES L x D (m)Acido (Kg/t mineral) Agua(Kg/t mineral) L/D Quebrada Blanca29,0 x 3,03 Manto Verde37,8 x 2,6 3 D. Ins de Collahuasi29,4 x 3,130 - 3580 - 903 El Abra3------------ DISEO DE UN TAMBOR AGLOMERADOR El tiempo de residencia del mineral en el tambor viene dado por: t = 1,77x(A) 0,5 x L/[SxNxD] donde: t = tiempo de residencia del mineral en el tambor (minutos) A = ngulo de reposo del mineral (grados) L = longitud del tambor (pie) S= inclinacin del tambor (grados) N = velocidad de giro operacional (r.p.m.) D = dimetro del tambor (pie) Es posible determinar la velocidadde giro N si se considera que el resto de las variables, que no sedeterminanenpruebasmetalrgicasprevias,puedenserespecificadasporeldiseador manteniendo los siguientes rangos: Razn Longitud/Dimetro: 2 a 3 (por lo general 3) Inclinacin del tambor: 3 a 7 grados De esta forma la ecuacin anterior se puede reescribir como: N = 1,77x(A)0,5xR/[S x T] en la cual: R = L/D Paralograrunamejoraglomeracindelmineral,lavelocidaddegirodeltamborrotatoriosuele estar entre 20 a 60% de la velocidad crtica de rotacin, por ello: Cr = 1,77 x 100 x N/ y donde: Cr = velocidad crtica de rotacin (r.p.m) y = porcentaje de giro respecto a la velocidad crtica de rotacin De esta forma, recurriendoa la expresin de velocidad crtica se tiene: Cr = 42.32/D0,5(r.p.m.) Pararelacionareldimetrodeltamborconlacapacidaddelmismo,serecurrealasiguiente informacin recopilada de distintos proyectos: CAPACIDAD (TPH)DIAMETRO (pies) UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico 12,54,00 141,76,00 200,06,73 291,78,00 400,09,40 450,010,00 600,011,52 641,712,00 La regresin lineal de estos datos entrega la siguiente ecuacin emprica, con una correlacin de 0,997: C = -327,84 + 79,24 D C: capacidad del tambor aglomerador (tph) D: dimetro del tambor aglomerador (pies)

Desdelaincorporacindelaglomerado-curadoenlosprocesoshidrometalrgicos,hanaparecido problemas operacionales sujetos a condiciones mineralgicas particulares a cada mineral pero que en lo genrico se asocian a la presencia de finos y ultrafinos (material bajo 75 micras) contractado con la granulometra normal de estos procesos que consideran entre 9,5 y 12,7 mm como tamaos normalesdealimentacin,concontenidosvariablesdehierro,sliceyarcilla.Estoselementos alteran la respuesta esperada en la lixiviacin bacterial o qumica, produciendo bajas extracciones decobreyaltoscontenidosdeslidosensuspensinenlasolucinenriquecida,incrementando los costos de operacin. La slice y el hierro forman compuestos del tipo jarositas cuya velocidad de precipitacin aumenta con la temperatura y concentracin de amonio, disminuyendo con la acidez, siendo sta ltima la quepresentaunamayorinfluencia.Estosprecipitadosimpermeabilizanlasuperficiedelmineral valioso, evitando la percolacin del lixiviante y generan prdidas en la extraccin de cobre. Cuando elion frrico alcanza su nivel de saturacin, se hidroliza parcialmente y precipita como un sulfato frrico bsico del tipo jarositas, la que se representa por la reaccin: 6 Fe3+ + 10 SO42- + 2 M+ + 12 H2O Fe6(SO4)4M2(OH)12+ 6 H2SO4 El ion M puede ser reemplazado por NH4+, K+, o H+. La jarosita cubre la superficie de la calcocita noreaccionadayportantointerfiereconlaactividadbioqumica.Lahidrlisisdelhierrotambin incluye las reacciones: Fe2(SO4)3 + 2 H2O = 2 ( Fe(OH) SO4) + H2SO4 Fe2(SO4)3 + 6 H2O = 2 ( Fe(OH)3) + 3 H2SO4 Laconcentracindefrricototalremanenteensolucinesunafuncindelaconstantede solubilidad de los hidrxidos, de la actividad del ion hidrgeno y de la concentracin del ion sulfato. Elhierrototaldebemantenerseenconcentracionesmenoresa5gpl,paranoproducir precipitaciones masivas de hidrxidos por alteraciones de pH. Porotrolado,lapresenciadearcillasdificultalapermeabilidaddelaglomeradoylaestabilidad fsica de la pila, lo que se traduce en inundaciones y derrumbes durante la operacin de lixiviacin en pila. En las Figuras 1.1, 1.2 y 1.3 se observan fotografas con equipos de aglomeracin y construccin de pilas de lixiviacin.UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Figura 1.1. Plano de un tambor aglomerador y partes de fijacin 1.2.2.3. Lixiviacinde Menas El material con o sin curado, se transporta a la pila para que sea regado secuencialmente hasta con tres tipos de lquidos, para disolver su cobre: a) Solucin Intermedia: Durante los primeros das del ciclo de tratamiento, la mena es regada con soluciones provenientes del riego de menas semi agotadas, que ya han permanecido en la pila por algn tiempoycuyas solucionesefluentes son de baja concentracin de cobre. La concentracin decidodeestassolucioneseseventualmentereforzada,siserequiereaumentarsucapacidad de recuperar cobre, desde el mineral fresco recin depositado en la pila. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico b)Solucinrefino:Enlasegundaetapadeltratamientodelosmineralesapilados,cuandouna parte importante del cobre ya ha sido removido por la solucinintermedia, el mineral se riega con solucinretornantedesdelaplantadeextraccinporsolventes(SX),conocidacomorefino.En esta etapa de tratamiento, esta solucin refino puede: - aumentarsuconcentracindecido,antesdelixiviarmineralesconsumidores,poradicinde ms cido de fresco, o bien, - disminuirsuconcentracindecido,antesdelixiviarmineralespococonsumidoresdecido, por recirculacin a la pila, de la misma solucin intermedia que este riego genera. c) Agua de lavado: Ocasionalmente y dependiendo de la presencia de impurezas en el mineral y enlassoluciones,elmineralyalixiviadodelaspilas(colasoripio),puedeserlavadoconagua, luegoqueelperododetratamiento-previamentedeterminadoenestosensayosycontrolado duranteelproceso-sehacompletadoylarecuperacinobjetivodelcobresehalogrado.El propsito del lavado, es recuperar los ltimos valores de contenidos de cobre y cido retenidos en lahumedaddeimpregnacindelosripioseintroducirelaguadereposicinpararecuperarlas prdidasocasionadasporlaevaporacinyporlaimpregnacindelosripiosquesalen conceptualmentedelsistema.Lasolucinefluentedellavadoesconsideradacomointermedia,y va a ese estanque de procesos. Si el contenido de impurezas del mineral o de las soluciones es alto, se prefiere obviar este lavado, demaneraquelapropiaimpregnacindelosripiossetransformeenunapurgadeiones-a cambio de una leve prdida de cobre y cido que tambin impregnan los ripios - mientras el agua dereposicinseagregadirectamentealrefinooalasolucinintermedia,ensusrespectivos estanques. d) Disposicin final de ripios: Despus que el agua de lavado ha estrujado del ripio, ese material se remueve a su almacenamiento final - si se usa pilas renovables - o simplemente se abandona, si se ha usado una configuracin de pilas permanentes, que es lo usual. e) Lixiviacin secundaria de menas: Siendo el perodo de lixiviacin, o ciclo, el resultado de una decisintcnicayeconmicacombinada,elripioesavecesremovidoconalgncontenido atractivodecobre,cuyarecuperacinnoesconvenientedeefectuarenlapilaprimariaprincipal. Enestecasoelripionoeslavado,sinotransportadoaunapilapermanentepreviamente preparada, donde es tratada con soluciones - normalmente refino - por un perodo adicional. Lassolucionesefluentesdeesetratamientosecundario,sonnormalmenteconsideradascomo solucin intermedia N1,ysonredosificadas en cido y regadas al sector ms agotado de la pila primaria,paraconvertirlasenunasolucinintermediaN2que,luegodesutercerairrigacina minerales frescos, ser la solucin rica final del sistema de lixiviacin. 1.2.2.4. Objetivos de las Pruebas Elobjetivocentraldelaspruebasconsisteendeterminarlaruta,quebajouncriterioeconmico, resultemseficienteparaeltratamientometalrgico.Obtendrnlosparmetrosbsicosde operacinytodalainformacinqueincidaenlosresultadoseconmicosdelproyecto,conel mximo de precisin posible a esta escala. Enrelacinconelprocesodelixiviacinbrevementedescrito,losobjetivosyalcancesdecada prueba incluyen: 1.2.2.4.1. Caracterizacin mineralgica UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Seefectanlasdeterminacionesparadefinirlasespeciesdegangaydemineralpresentesy las asociacionesentrelasespeciesdemineralesydelaganga,tantoindependientementeentres, como entre ambos. La evaluacin determina las tendencias esperables del tratamiento y permite descartar pruebas no aplicables: - Se evalua la consistencia de la roca y las especies que la afectan - Se clasifican los tipos de minerales presentes, sobre la base de criterios tiles desde los puntos devistageolgicos(composicin),mineros(planesdeextraccin)ymetalrgicos (tratamientos). - Seprofundizaelreconocimientoytipificacindeespeciesquepuedenperturbarelproceso, talescomoarcillas,quepuedenafectarlapermeabilidadytiposespecficosdeganga,que aportan: finos, coloides, impurezas o consumo de cido.- La evaluacin puede complementarse con barridos de fluorescencia, para detectar la presencia de elementos que luego se reconocern en la caracterizacin qumica. - Elanlisisporseccionesdelgadasseincluyesloencasoqueserequiera,alaluzdelos resultados que se obtengan, dado su carcter eventual. 1.2.2.4.2. Pruebas de chancado Losresultados,evaluadosconcriterioeconmicoyencombinacinconlosdeotraspruebas, determinanlostamaosmximosdetratamiento,yporlotantodemnimainversinycostode operacin, que no afecten una alta recuperacindel metal en un tiempo razonablemente corto. La prueba muestra la distribucin granulomtrica de trabajo esperable al tamao determinado para la lixiviacin, la que estar orientada a generar un mnimo de finos, segn lo factible de obtener en un circuto de chancado industrial, para evitar problemas de percolacin del lecho, en los casos en que estos constituyen un problema. Como combinacin de los diversos factores, define el circuito de chancado recomendable para el tratamiento de los minerales: - comprenden el anlisis granulomtrico de la muestra recibida a tamao natural - incluye las determinaciones del work index del mineral - proporciona las curvas de distribucin granulomtrica, a varios tamaos de chancado mximo, para las pruebas de tratamiento - los resultados permiten apreciar las formas de fracturas - definenellmiteinferiordeltamaodechancado,enbasealcontenidodefinosgeneradoen cada tamao mximo de chancado ensayado - combinadoconanlisisqumico,proporcionaloscontenidosdecobretotalysolubleporcada fraccin granulomtrica. Lasprimerasetapasdeconminucinserealizanparafacilitarelmanejodelmaterialproveniente delaminayluego,ensucesivasetapasdechancadoymolienda,parasepararelmineraldela ganga. Elchancadoserealizaconmaterialseco,yelmecanismodereduccindetamaoesla compresin o impacto. Debidoaqueestassonetapasqueconsumengrandescantidadesdeenerga,lafilosofaenla aplicacin de cada etapa, es moler lo mnimo necesario. TABLA 1.4: Rangos de tamao de aplicacin de cada etapa de conminucin UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico EtapaSub-etapaRango tamao (cm)Consumo Energa (KWH/T) Equipos Trituracin Primaria Secundaria Terciaria 100 - 10 10 - 1 1 - 0,5 0,35 0,3 - 3 t. mandbula y giratora t. cono estndar t. cono cabeza corta MoliendaPrimaria Secundaria Terciaria 1-0,1 0,1-10-4 10-4-10-5 3 - 6 10 10 -30 Molino de barras Molino de bolas Molino de bolas t. : trituradora Normalmente,loscircutos de conminucin van acompaados delas correspondientes etapasde clasificacinparaevitarlaexcesivaproduccindefinosyaumentarlacapacidaddelequipo.Se puede usar circuto abierto o cerrado segn sea el destino del producto de chancado (abierto, si la descarga es la alimentacin a molino de barras y cerrado si va a molino de bolas). 1.2.2.4.3. CaracterizacinFsica Losensayosaprecianlasdosificacionesdelquidoparaaglomeracin-curado,latasaderiego aplicable y la geometra de los taludes en el apilamiento. Ms especificamente: - Determinanlospesosespecficosabsolutosyaparentes,ylosngulosdereposo,tantodel mineral seco como del aglomerado-curado, para definir las geometras del apilamiento. - Evala las humedades: natural (del mineral extrado), de impregnacin (del mineral chancado), ydinmicas (a variastasas de riego), del mineral chancado a varias granulometras mximas, tantocurado/aglomeradocomosinesetratamiento,paradefinirlasdosificacionesdelquido total en el curado/aglomerado. - Define los consumos de agua por impregnacin de ripios y permite el clculo de los volmenes transcientes, que a su vez, conducen a definir las capacidades y tamaos de los estanques de solucin intermedia, rica y de emergencia del proceso. - Definelastasasderiegoqueconducenalainundacindellecho,alasgranulometras seleccionadas, a objeto de orientar la seleccin de las tasas de riego. - Estudialaspropiedadespercolantesdelmineral(sintratamientoytambincon curado/aglomerado), a varios tamaos de chancado. - Combinando los resultados de estas pruebas con los de columnas, indicadas ms adelante, se definenlasalturasdeapilamiento,razonesderiegoyconfiguracindelcircutodesoluciones deriego.Deestaforma,seproporcionaelcontroldelacalidaddelasolucionesricas,en trminos de su concentracinde cobreyde cido libre en los niveles requeridos por la planta SX. 1.2.2.4.4. Caracterizacin qumica Estaseriedecaracterizacionesdeespeciesincluyeelanlisis delas leyesde cabeza total y por fraccin granulomtrica, la definicin de los contenidos de xidos y de slfuros y la determinacin de las impurezas presentes. Losresultadosobtenidos,orientanlaspruebasdecomportamientometalrgico.Mediantela analticaapoyanlaejecucindeesaspruebascondeterminaciones,paraobtener,porejemplo: composiciones de ripios, evaluaciones de los efectos de aglomerado/curado y otras. 1.2.2.4.5. Pruebas estndar de consumo de cido y recuperaciones UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Comprende pruebas de recuperacin de cobre y consumos de cido del mineral, con y sin curado previo,paracompararelefectodeeseprocesosobresucomportamientometalrgico.Se efectan: -Pruebasdeconsumoestndar:porlixiviacinagitadadeunapequeaporcindelmineral, molidoa100%bajo10#,encontactoconabundantesolucin1Ndecidosulfrico.Enesta condicin,definelamximarecuperacindecobreposibleyelcnsumomximobrutodecido, como referencias de comparacin, con otras pruebas que siguen ms adelante. - Prueba de lixiviacin a pH=2 o ISO-pH: bsicamente similar a la prueba estndar, pero iniciadacon slo una fraccin del consumo de cido de la prueba estndar, y redosificando el cido hasta estabilizarlo en ese valor, por al menos dos horas. Silagangaesrazonablementepococonsumidora,estapruebadefineconaproximacinlas recuperacionesyconsumosesperablesenlalixiviacinindustrial,aplicadaalmineraldela muestra,ysepuedetransformarenunapruebarpidadecomprobacinderesultadoso tendencias. Este dato permite determinar las dosificaciones de cido sulfrico que se ocuparn en la operacin de aglomerado/curado. La prueba de consumomximo de cido de sulfrico se realiza con 500 gr de mineral 100% -10# y 1,5 L de agua, los que se colocan en un bidn bien cerrado y se agita sobre un equipo de rodillo ( obien,enunvasodeprecipitadoconagitadormecnico)porunperodode48horasohasta obtener pH constante. En primer lugar, se agita la pulpa durante 2 horas, en ste instante se mide el pH para determinar su pH natural, y se agrega cido sulfrico concentrado para ajustar el pH al valorrequerido. El pasode ajuste de pHse realiza aintervalos de2 horas durante el perodode duracindelaprueba,ohastaqueserepitatresveceselpHrequeridosintenerqueagregar cido. Altrminodelapruebasemideelvolumendecidosulfricoadicionadoylasolucinsedeja decantar. Luego, la solucin se analiza por acidez libre residual, cobre total, hierro total, pH, cloruro ymanganeso.Alosripiosselesextraelasolucinrestanteyselavandurante15minutoscon agua en el agitador de rodillo. Luego estos ripios se filtran y secan a 104 C, los que finalmente se analizanpor:cobretotal,hierrototal,cobresoluble,cloruroymanganeso.Conestosdatosse puededeterminarelconsumodecido,yaseaenKg/tonoKg/Kg,ademsconocerlas extracciones ideales que se pueden obtener con el mineral estudiado. Dsis de cido (Kg/ton) = [Volumen de cido] x [densidad del cido]/ [peso de la muestra] Dsis de agua (Kg/ton) = [Volumen de agua] x [densidad del agua]/[peso de la muestra] H+ libre (Kg/ton, curado)= [H+ libre] x (Vol. agua + Vol. H++ Vol. lavado)/[peso de la muestra] H+ libre(Kg/ton, en ISO-pH)= [H+ libre] x (Vol. agua + Vol. H+)/[peso de la muestra] Consumo total de cido (Kg/ton)= acido agregado - cido libre Consumo neto de cido (Kg/ton) = Consumo total - 1,54 x Cu fino agregado Extraccin (%) = Volumen de lavado x Concentracin de cobre x 100/(Cu fino en cabeza) 1.2.2.4.6. Determinacin de la dsis ptima de curado UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico En base a los resultados de consumo de cido estndar, se estudian las curvas de dosificacin de cido al curado a varias granulometras mximas de chancado. Se evala para cada granulometra larecuperacinobtenida,luegodelcuradocondiferentesdosificacionesdecido,aobjetode determinar las proporciones ptimas de cada caso. Se analizan adems, las recuperaciones por fraccin granulomtrica, slo para las muestras de las pruebas a varios tamaos mximos y tratadas con la dosificacin ptima. Los resultados orientanla definicin de los tamaos de chancado mximos, a partir de las cuales se nota un deterioro de las recuperaciones. - Sedeterminanlasdosificacionesdecidoencurado/aglomerado,queproducenuna recuperacinmximaeinmediatadelcobre,sinexcesosdecidoresidual,queafectenla concentracinde la solucin rica, desde el primer momento del riego. - Enlacaracterizacinqumicadelasmuestrastratadas,sereevalanlasrecuperacionesy consumosdecidoestndaryapHconstante.Sedefinenlasdosificacionesptimasyse evalanlasrecuperacionesporfraccingranulomtrica,paraafinarlasgranulometras mximas y las tasas de riego de tratamiento. - Una vez afinadas las condiciones del curado, se repite la caracterizacin fsica, para determinar el comportamiento del mineral luego del tratamiento. 1.2.2.4.7. Pruebas de lixiviacin en columnas unitarias Conlosresultadosdelaspruebasanterioressediseanlaspruebasdelixiviacinencolumnas unitarias, adoptando el tamao del chancado, la distribucin granulomtrica, las dosificaciones de agua y de cido para el curado/aglomerado y las tasas de riego determinadas en ellas. Eldimetrodelascolumnasesconcordanteconlanecesidaddeevitarefectosdeparedalas granulometras del ensayo. Las concentraciones de cido del riego se ajustan continuamente, para obtenerlosefluentesconacidezenelordende2gpl,compatiblesconlosprocesosSX.Las solucionesefluentesseprocesanporSXpararetornaralriegodelacolumnalosrefinos, redosificados en cido si es necesario, cerrando el circuto de soluciones y permitiendo evaluar el efecto de la acumulacin de impurezas. Lainformacinpermitirprincipalmentedefinirlascurvasdecinticadelarecuperacin(por slidos y soluciones), del consumo de cido y el comportamiento en el tiempo de la concentracin del cobre en efluentes. Enlaspruebassedeterminarlarelacinentreelcostodiariodelconsumodelcidoyla extraccindiariadelcobre,paradeterminarlaextensindelciclodetratamiento,modeladaa varios precios del cido sulfrico y del cobre. Un anlisis de los resultados de esta prueba permitir: -Redefinirladosificacinrecomendabledecidoencurado,ensustitucindela dosificacin ptima, si el consumo de cido del mineral as lo requiere. - El comportamiento fsico del material y su relacin con el comportamiento hidralico, evaluando la disgregabilidad y compactacin durante el perodo de lixiviacin, y cualquier otro aspecto que sea considerado relevante para el diseo de la planta o para su operacin. - Estudiar las recuperaciones por fraccin granulomtrica del mineral, que permiten confirmar las decisiones sobre el tamao de chancado. - Clarificarelefectodelasrazonesderiegosobrelacinticaylasconcentracionesdecobre, cido e impurezas en los efluentes. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico - Evaluarlastasasdedisolucindeimpurezas,respectodelcobreydeterminarotrosfactores relevantes para la lixiviacin industrial. Losresultadosdelaprueba,proporcionanunabuenaaproximacindelasrecuperacionesy consumos de cido esperables en la lixiviacin industrial y proporcionan la informacin para definir laprobable configuracin del circuto de soluciones,que logre manipular el comportamiento de la lixiviacin, para obtener la solucin rica ajustada a los requerimientos de la planta SX. Laspruebasdecolumnasunitariaspermitenestudiarlavariabilidaddelcomportamientodel yacimiento y disear las pruebas siguientes, de columnas dinmicas. 1.2.2.4.8. Pruebas de lixiviacin en columnas dinmicas Conlosresultadosdelapruebadecolumnasunitarias,sediseauncircutocompletode lixiviacinqumicaobacterialconvariascolumnasunitarias,queseintegranensecuenciaya intervalos fijos, hasta configurar un sistema en rgimen, con columnas con mineral fresco entrando y columnas con ripio agotado saliendo del sistema, mientras las soluciones ricas cierran el circuto con planta de SX, para recircular refinos, eventualmente redosificados en cido. Se ajustan las dosificaciones de cido, en la forma deducida de las pruebas anteriores, para que el conjuntogenereunasolucinrica,dealtaconcentracindecobreydeacidezajustadaalos requerimientosdeunaplantaSX,aunqueelloimpliqueelusodeunasolucinintermediaquese recircule al circuto. La prueba define una metodologa de operacin de la lixiviacin y representa el circuto industrial a proponer.Definelasrecuperacionesdecobre,losconsumosdecido,lasduracionesdelcicloy las correspondientes curvas que lo representan, finalmente esperables en la prctica. Estaspruebasestablecendefinitivamentelasconcentracionesdecidoenriego,losconsumos esperablesycostosmarginalesdiariosqueaconsejanladuracindelciclo;definenlascurvas corregidasdecinticaderecuperacinydeconcentracionesdeefluentes,paralasalturasde apilamiento y tasas de riego usadas. - Seevalalarecuperacintotaldelcobrebajolasmismascondicionesestablecidas,ysu progreso versus tiempo - Se analizan las caractersticas de las soluciones obtenidas durante la lixiviacin, en trminos de contenidos de cobre, cido libre e impurezas, bajo las mismas condiciones. - Elprogresodelconsumodecidoversustiempoyrecuperacin;losvaloresseanalizan econmicamente para introducir este criterio, en la determinacin del ciclo de tratamiento. - Se verifican los perodos de tratamiento calculados para el eventual riego con agua de lavado y los correspondientes al riego con soluciones intermedias, y la reposicin de cidoentre etapas, y su efecto en el comportamiento calculado originalmente para el sistema Segnelanlisisdelosresultadosobtenidos,puederecomendarselarepeticindelaspruebas, en condiciones diferentes, hasta lograr el ptimo buscado. 1.2.2.4.9. Pruebas de Verificacin Dependiendodeladisponibilidaddemediosparaefectuarla,serealizanpruebasencolumnas anchas, o en cajas de lixiviacin (gaviones), o en pilas piloto, a la mayor escala posible y a la altura deducida de los ensayos. De esta forma, se confirmanlas recuperaciones en lixiviacin, cinticas y consumos de cido, de alta sensibilidad para el resultado econmico. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Conestaspruebas,sebuscadominarelprocesoyafianzarlosantecedentesquesustentanel proyecto; as, se repiten las pruebas dinmicas a esta escala representativa, principalmente con el mineral representativo, e integrando otros tipos segn conveniencia. Seenfrentanlosproblemastcnicosparticularesdelproyecto,seafinanlas medidas a adoptary se generan los criterios del diseo e ingeniera, con atencin a su incidencia econmica. Seestudiaelcomportamientodelmaterialbajolascondicionesdereciclodelquidos,yenlas condicionesambientalesexistentesenlaubicacindelaplanta(variacionesdetemperaturada-noche, presin atmosfrica, estacionalidades) Enestascondicionesdeensayosdelixiviacin,resultajustificabledisponerdeinstalaciones completasdeSX-EW,queademsdegenerarlosrefinosparalosensayos,permitaestudiar adicionalmenteelcomportamientodelosdistintosreactivos,elcomportamientodelasimpurezas acumuladas,elensayodemateriales,yengeneral,elensayodetodaslascondicionesdelas diferentes etapas del proceso combinado. 1.3. PRUEBAS EXPLORATORIAS 1.3.1. Representatividad de muestras para ensayos Elproblemafundamental,asociadasconlaspruebasdecomportamientometalrgico,esla seguridad y posibilidad de escalamiento de estos resultados e informacin, y ello slo es posible si lasmuestrassonsuficientementerepresentativasdelyacimiento.Larecoleccindebuenos resultadosoinformacinqumicaometalrgica,queslodependendelaacuciosidady meticulosidad de las pruebas y su anlisis, no es en realidad el problema, aunque as se considere frecuentemente. La representatividad de las muestras, slo puede ser certificada por el cliente y est habitualmente fueradelalcancedelostrabajosdellaboratoriodepruebasmetalrgicas.Esteesunpunto realmente remarcable, que se reitere en todos los informes. Elmuestreoparaanlisisesmuyimportanteentodaslasetapasdelaindustriaminera:enla evaluacin de un depsito de mineral, en el desarrollo de procesos de tratamiento, en el control de plantas de procesamiento, en la compra o venta de menas y concentrados, etc. Un muestreo exacto de sistemas particulados como minerales no es nunca posible, pero un mejor muestreo permite reducir el error al mnimo. Todo error de muestreo es causado por alguna forma de heterogeneidad, la cual aparece en dos formas diferentes: a)Heterogeneidaddecomposicin;quesedebealhechoquelosfragmentosdelmateriala muestrearnotienentodoslamismacomposicin.Estaheterogeneidadnoesafectadaporel mezclado, pero si por la reduccin de tamao. b)Heterogeneidaddedistribucin;quesedebealhechoquelosfragmentosdelamasade materialquesedeseamuestrearnoestndistribuidosalazar,sinoquetienenciertogradode segregacin debido a sus caractersticas de forma, densidad y tamao. El mezclado que se realiza generalmente en la industria previo al muestreo tiene por objeto lograr una distribucin al azar de los fragmentos de material. Las tcnicas de muestreo ms empleadas son: UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico - GrabSampling:consisteentomarpequeascantidadesdematerialaciertosintervaloso posicionesdelamasadematerialamuestrear.Lasfraccionesesmezclanacontinuaciny formanlabaseparalamuestrafinal.Esteeselmenosexactodelosmtodoscomunesde muestreo, pero es el ms rpido y barato. Se puede aplicar a cualquier cantidad de material. - ConoyCuarteo:esteesunmtodomuyantiguo,aplicableacantidadesmenoresde50 toneladas. Consiste en hacer una pila con el mineral, vaciando cada palada en el apex del cono formado.Debidoa la simetra radial sesupone queal aplastar el cono y dividirlo en cuatro se obtendrncuatromuestrasdeigualcomposicin.Dosesquinasopuestassetomancomola nueva muestra y las otras dos partes se descartan. La porcin escogida como la nueva muestra puededividirsedenuevo,continundoseeste proceso hasta obtener una muestradeltamao requerido. -cortadorderiffles:esundivisordemuestrasconstitudoporunnmeropardecanaleso chutes divisores montados en ngulo recto al eje del equipo. Los canales descargan en forma alternadaen dos bandejaslaterales. La muestra se vierte sobre los canales y es separada en dos porciones. El proceso se repite hasta obtener el tamao de muestra requerido. - muestreadorautomtico:estedispositivotieneunmecanismorotatorioquedistribuyela muestra en 4 canales que descargan en 4 depsitos colectores. 1.3.2. Anlisis mineralgico El anlisis mineralgico de las muestras originales, es extremadamente til, especialmente cuando los datos acerca del comportamiento metalrgico del mineral son escazos. La informacin debe ser registrada normalmente como sigue: - anlisisdefluorescencia,paradeterminarcualitativamentelapresenciadeloselementos importantes, bajo algn concepto, para el tratamiento del mineral - anlisisqumico,delamuestradecabezaparaelcontenidodecobresolubleytotal, consumos de cido, contenidos de los elementos importantes para el tratamiento, con definicin de las especies qumicas en que se presentan - anlisismineralgico,parareconocerycontarlasespeciesmineralesydelaganga,ydefinir sus asociaciones, con microfotografas de las ms representativas. Lasevaluacionesmineralgicascorrespondenaunanlisisespecializado,quenormalmentese encarga a fuentes externas. 1.3.3. Pruebas de chancado Entodosloscasos,elmineralpresentaunadistribucinespecficadetamaodepartculas,que dependendelmtododeextraccin,odelcircuitoymquinasdechancadousadoparasu tratamiento, segn el grado de avance de su proceso de beneficio. Esimportantedisponerdeestainformacinyconsiderarladistribucin,yaseaparadefinirel circuitodechancadodelmineralsloextrado,opardefinirlosequiposparaelmanejodelos minerales (correas, chancadores, aglomeradores, cargadores, etc.), para disponerlo en pilas, para la lixiviacin. Deacuerdoconelalcancedelanlisis,sedefinirnlosaspectosaconsiderar,parala determinacin experimental: - Anlisis Granulomtrico del mineral run of mine UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Elmineralvendrdelaexplotacinmineraconunabandaespecficadedistribucindetamao; sta puede ser pre-establecida, pero es ms conveniente medirla y registrarla, a partir del tamao mximo de acuerdo con el esqiuema siguiente: 100% bajo el tamao superior 3 a 4 rangos representativos de tamao segn criterio Tamao de chancado al que se estima preliminarmente que se intentar la lixiviacin Dos rangos menores de tamaos representativos, segn criterio - Pruebas de chancado y granulometras resultantes Si el material recibido es tpicamente ROM, se sugiere efectuar un chancado piloto, para evitar la generacin de fracturas secundarias, ocasionadas simplemente por chancado manual, y tambin, una distribucin granulomtrica que no represente ni el porcentaje de finos, ni la densidad aparente del mineral. Sedefiniruncircutotpicodechancadodelaboratorio(primario,secundarioyterciario, dependiendodelasituacin),tancercanocomoseaposiblealarealidad,entrminosdelos objetivos del diseo de la planta. Sedefinirnlosajustesdelosequiposdelcircuitodelaboratorio,enbaseavariostamaos mximosdechancado,yseestudiarnlasdistribucionesgranulomtricas,obtenidasencada caso. Siloqueseevalaeselcircuitode chancado, debenrecolectarse muestras detodaslas etapas delchancado-efectuadasencircuitoabierto-,parainformarlosporcentajesdealmenos6 granulometras principales, adems del tamao mayor. Paraladeterminacindelasdistribucionesgranulomtricas,lacantidaddemuestraserdeal menos un 5% del material chancado,con un mnimo de 2 Kg cada una. Alprocederalchancadopiloto,debenconsiderarsecantidadesadicionalesdemuestra,para efectuarlaspruebasdeaglomerado-curado,convariostamaosmximosdechancadoysus correspondientes distribuciones granulomtricas. Laspruebas,incluyenlasmedicionesdelIndicedeTrabajoyotrascaractersticasfsicas,tales como el peso especfico absoluto y la humedad natural de la roca. Los resultados de las pruebas, permiten apreciar las formas de fracturas y definen el lmite inferior del tamao de chancado, en base a la evaluacin del contenido de finos, generados al chancar a cada tamao mximo de ensayo. Poranlisisqumicodebeefectuarseladeterminacindeloscontenidosdecobretotalysoluble porcadafraccingranulomtrica,obtenidaalosdiferentestamaosmximos,deajustedel chancado. - Anlisis del tamao granular Sisequiereinvestigarenunmaterialsutamaogranular,entoncesseeliminatodafasede trituracindespusdeladivisin.Primerosedebetamizaryseparartodogranoquesea demasiadograndeparaotrareduccin,antesdepoderreducir,anms,elresto.Enlugarde trituracin se procede entoncesa la pesada de cada escaln de reduccin. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Cmo se realiza un anlisis del tamao granular? Un anlisis del tamao granular se puede componer de: un anlisis de tamizado, un anlisis visual, un anlisis de sedimentacin y un anlisis microscpico; dependiendo de hasta qu magnitudes de tamaosequiereinvestigaroanalizar.Losalcancesdetrabajodelosmtodosanalticosse aplican aproximadamente como sigue (los valores entre parentsis se emplean muy poco): - anlisis por tamizado: hasta 63 micras (20 micras) - anlisis por ultrasonido: de 5 micras hasta 60 (100 micras) - impactador de cascada de precisin: de 0,3 hasta 30 micras - anlisis de sedimentacin en campo de gravitacin: de 1 hasta 60 (100) micras - microscopio ptico: de 0,5(0,2) micras hasta 1,0 mm - microscopio electrnico: de 0,005 hasta 1 micra Se debe tamizar en seco o en hmedo? Primerosedebeprecisarquenormalmentesetamizaenseco.Sinembargo,muchasveces causan problemas las fuerzas de adhesin entre partculas debido entre otros, a fenmenos como: cargaselectroestticas(p.e.polvosdematerialessintticos),efectosdecapilaridad(porla presenciadehumedadenlamuestra)ycapasdeadsorcinformadasporgasesyvapores(p.e. vapor de agua en el aire). Todaslasdificultadesdeseparacinacausadeefectosdeadhesinseeliminanefectuandola fase del tamizado en hmedo. El lquido no debe reaccionar qumicamente con las partculas. Los tamicessedebenmoverdearribaaabajoyviceversaenellquido(elverdaderotamizadoen hmedo)olosgranosfinospuedenhacersepasarpormediodeunchorrodelquidoodeun aspersor, por las luces del tamiz (tamices de lodo). Cunto debe ser el material a tamizar? La cantidad de carga depende de las luces de los tamices, la densidad del material a tamizar y el dimetro del tamiz: Se pueden tomar como regla: 1.Sobre los tamices ms finos: aprox. 20 a 60 g y sobre los tamices ms bastos: 60 a 150 g de cantidaddemuestraencasodematerialesconunadensidaddeaproximadamente2g/cm3y con un dimetro de tamiz de aprox. 200 mm. 2.Siconeltamizadodemuestrassequierealavezdeterminarlosporcentajes,entonceses mejor cargar el material a tamizar en cantidades de 100 g. Qu tiempo debe durar el proceso de tamizado? El tiempo de tamizado depende de la cantidad de material. Normalmente se logra despus de 3 a 10 minutos, una separacin neta del material. Segnlaspropiedadesdelmaterialylasexigenciasdeprecisin,eltiempodetamizadopuede durar hasta 30 minutos y ms. Comopuntofinaldeltamizadoseconsideraaquelenqueporcadaminutodeduracinde tamizado menos que el 0,1% del peso de la cantidad cargada pasa por el tamiz. Por medio de una determinacincorrectadelprocesodetamizadoseevitalaabrasinylasdestruccionesdelos granos. Unacondicinpreviaparaeltamizadoenhmedoesquelassubstanciasatamizarnose modifiquen en los lquidos (agua u otros): disolucin, hinchamiento, etc. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Para el tamizado en hmedo se necesitan tamices si es posible de acero inoxidable con anillos de sellado (juntas), una tapa con cabeza aspersora y un fondo de recogida con desage. 1.3.4. Caracterizacin fsica Los ensayos de caracterizacin fsica se aplican al mineral, al mineral curado-aglomerado y a los ripios (algunas pruebas). Se entrega a continuacin, una breve descripcin de las determinaciones fsicas normales y de los procedimientos aplicables normalmente: a) Peso especfico absoluto Elpesoespecficoeslarelacinentreelpesoyelvolumenrespectivo.Generalmentese determinasloparaelmineral,usandoelmtododelpicnmetro.Seexpresaengramospor centmetro cbico. Enelcasodemenasdetaqueos,desmontes,materialdeplaceres,etc.elpesoespecficose determinautilizandounmedioturrilcuyovolumen(V)secalculamidiendoeldimetro(d)yla altura(h):V=hd2/4.Unavezconocidoelvolumen(V)sellenaelmedioturrilconlamenaindicada,sepesayseanotaelpesobruto(PB).Serepiteestaoperacinvariasvecespara obtenersupromedio.SielpesodelmedioturrilvacoesT,elpesoespecficodelamenase calculacon la siguiente frmula: Peso especfico = (PB - T)/V. b) Peso especfico aparente Generalmente, se determina para el mineral, para el mineral curado-aglomerado y para los ripios. Se calcula a partir de la medicin del volumen, de un peso conocido de mineral (por ejemplo un 1 Kg de muestra), sin permitir segregacin de tamaos, ni compresin de la muestra. ParadeterminacionesenmaterialROM,conpartculasmayores,secuidaqueelpesodela muestra y el contenedor de medicin, sean proporcionales al mayor tamao de partculas. c) Angulos de reposo Generalmente se determina par el mineral y para el mineral curado-aglomerado. Slo se determina en los ripios, en caso que se remuevan desde la pila y exista lixiviacin secundaria. Sedeterminanpordescargadelmaterialsobreunasuperficielisa,atravsdeembudoocono perforado. Se mide el ngulo de reposo formado respecto de la horizontal, o se le calcula a partir de la altura y dimetro del cono formado. d) Humedad natural Eslaacntidaddeaguaquecontienelamenacuandoesremovidodelaminaoyacimiento:se expresa como porcentaje de peso total, incluida la humedad. Se usa un mtodo gravimtrico, pesando la muestra con humedad natural, secndola hasta peso constante en un horno a 105 C y pesando la muestra seca. % Humedad Natural = ( ) PesoHumedo PesoSeco xPesodelmineralNaturalEnsayado 100 e) Humedad de impregnacin La humedad de impregnacin se define como la cantidad de agua absorbida al exponer el material al agua, por varias horas, hasta que todas las partculas estn mojadas en profundidad. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Generalmente, se determina para el mineral y para el mineral curado/aglomerado. Slo se mide en losripiossecosalaatmsfera,encasoquesedeseeusarlosparaabsorbereldescartede soluciones de lixiviacin. Paramineralesfrescos,seusaunmtodogravimtrico,pesandounamuestraconhumedad natural, y sumergindola en agua por ms de cinco horas. Para mineral aglomerado (con cantidad conocida de lquidos) y ripios: - Lamuestra,pesadaexactamenteyevitandosegregacindetamao,seintroduceenuna columna transparente o traslcida de unos 500 mm de altura, con una tela inerte filtrante en el fondo y otra tela inerte para distribuir gotas en la superficie. - Desdeuntamborequipadoconunavlvulaadecuada,porejemplounapinzaHoffmanouna llavedePVC,sepermitegotearaguaaunatasadeunos5-10(L/h/m2),cuidandoqueno ocurra inundacin del lecho. - Permitir que las gotas aparezcan por el fondo por al menos unas 5 horas, para asegurarse que el material ha absorbido agua suficiente. - Suspender el goteo y esperarhasta que no aparezcan nuevas gotas drenando por el fondo. Entodosloscasos(minaral,aglomeradooripio),escurraelexcesodeagua,porejemplo,enun filtro. La muestra finalmente se pesa con su humedad de impregnacin. % Humedad Impregnacin = ( Im ) Peso pregnado Pesonatural xPesoMineralNaturalEnsayado 100 f) Humedades de percolacin y dinmica y tasa de inundacin La humedad de percolacin del mineral, se define como la cantidad de agua retenida en equilibrio, por el mineral sometido a riego, referida al peso del material natural usado en el ensayo. Lahumedaddinmicasedefinecomoladiferenciaentrelahumedadactualylahumedadde percolacin del material. Generalmente,lasdoshumedadessedeterminanenunaslaprueba,queseaplicatantoal mineralslamentechancadoalagranulometradetratamientooensayo,comoparaelmineral aglomerado-curado. Estas humedades slo se determinan en los ripios, en caso que se remuevan desde la pila y exista una lixiviacin secundaria. - La prueba se efectua en una columna transparente o traslcida de unos 500 mm de altura. Esta debetenerunatelainertefiltranteenelfondoyotratelainerte,paradistribuirgotasenla superficie. - Sellenalacolumnaconunacantidaddemineral,pesadaexactamente,evitandosegregacin de tamaos de partculas. - Desdeuntamborequipadoconunavlvulaadecuada(porejemplounapinzaHoffman), permita gotear agua a una tasa de riego definida, expresada en (L/h/m2). - Permitaquelasgotasaparezcanporelfondo,poralmenosunasdoshoras.Midaconuna probeta y verifique que se ha alcanzado el estado estacionario, es decir, la tasa de riego y la de percolacin (tasa de recuperacin de lquido en el depsito recolector) se igualan dentro de un margen aceptable de (+/-) 1,5 L/h/m2. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico - Suspenderelgoteo,cambiareltachoderecoleccindelquidoyesperarhastaqueno aparezcannuevasgotasdrenandoporelfondo.Finalmentemidaelvolumendellquido percolado, desde el instante de la detencin del riego. - Repita el procedimiento anterior para varias tasas de riego, cada vez en aumento. -Estaratentoamuestrasdeinundacindelacolumna,seanestasvisuales(seobserva acumulacindelquidoenzonasintermediasatravsdelapared)odetectadaspor pulsaciones, en las lecturas de las tasas de percolacin. La humedad de percolacin depende de las condiciones que afectan la percolabilidad del material. Es propia de cada granulometra, es modificada por el curado/aglomerado previo de la muestra, y vara con la tasa de riego, por lo que debe calcularse para cada valor de sta. Estahumedadseexpresacomoporcentajedelpesodematerialnatural(incluyendolahumedad natural). % Humedad Percolacin= ( arg ) VolumenDrenadoDesdeDetencionRiego PesoMaterialNaturalC ado xPesoMineralNaturalEnsayado+ 100 Por su parte, la humedad dinmica representa la cantidad de agua que drenar de la pila en caso defalladelriego,ocasionandounaumentodelinventariodesolucionesenlosestanques.Se expresa como un porcentaje del peso del material natural cargado en la columna o pila. %Humedad dinmica = Humedad de Percolacin - Humedad Actual de Saturacin

Encualquiercondicin,sealcanzarun gradolmite de saturacin dellecho,al aumentar la tasa deriego.Estarepresentalamximatasaderiegoaplicable,otasadeinundacin,enesas condiciones. Debe evitarse intentar sobrepasar esta tasa, ya que producir napas freticas, desprendimiento de finos e inundaciones internas, con efectos muy negativosen la operacin y performance general de la pila. g) Humedad dinmica y tasa de inundacin efectiva Esconvenientequelaspruebasdehumedaddinmicaydetasasdeinundacin,hastaahora efectuadasconagua,seanrepetidasunavezquesehayaavanzadoenelreconocimientodel comportamiento metalrgico, en la etapa de columnas dinmicas que se indican ms adelante. En la realidad industrial, las condiciones de operacin son diferentes, por ejemplo: i) se recirculan soluciones,cuya viscosidad y densidad se torna diferente de las del agua de los ensayos, por efecto de su carga inica. ii) el mineral se degrada y cambia su distribucin granulomtrica, bajo el efecto del ataque cido y delacompresindelmineralapiladomsarriba,producindosecompactacinyprdidade altura. iii)seproducenfallasenlossistemasderiego,demanejodemineralesyotros,queafectanla posicin de los finos en la masa, pudiendo promover canalizaciones y capas freticas. iv) se traspasan soluciones al ripio agotado, de capas inferiores ya abandonadas, desde las capas superiores, an en lixiviacin activa. As, las condiciones actuales del ensayo repetido, deben considerar todas las variables incidentes enelproceso:tamaodelmaterial,tasaderiego,propiedadesfsico-qumicasdellquidoy (aunque en algunos casos slo se afecte levemente) el grado de avance del mineral en el ciclo de lixiviacin,principalmentesilatasaderiegoeselevada,osielmineralesdegradadoenel proceso. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico 1.3.5. Caracterizacin Qumica Medianteanalticatradicionaleinstrumental,sedeterminanlasleyesdecabezatotal,los contenidos de xido y de slfuros y la presencia de otros iones en el mineral, por ejemplo: hierro, cloruros,manganeso,aluminioymagnesio.Seanalizaelcobretotalyelsoluble,paralas5o6 fracciones granulomtricas estudiadas antes. Se decide la conveniencia de efectuar barridos por fluorescencia, para detectar otros elementos y compuestos, que convenga analizar con detalles. Se efectan: Pruebasdeconsumoestndar:Porlixiviacinagitadademineralmolidoa100%bajo10#,en contacto con solucin 1 N de cido sulfrico y por un perodo mximo de 72 horas. Se analizarn muestras de solucin tomadas a las 2, 4, 8, 16, 24, 48 y 72 horas, ajustando los niveles de acidez libre, segn los resultados de cada determinacin. Las pruebas se prolongarn o acortarn, segn se observe la tendencia al consumo o a la recuperacin. Lasmuestrassesolucinseanalizanporcidoyporcobre,conloquesepodrdefinirel consumo mximo bruto de cido, a causa de su abundancia para lixiviar tanto al mineral como a laganga,enKgH2SO4/TMdemineral,yelconsumoespecficoenKgH2SO4/Kgdecobre extrado,yseobtendrlareferenciadelarecuperacindecobremximaposible,para comparacin con otras pruebas que siguen ms adelante. Pruebas de lixiviacin a pH=2:Bsicamente similar a la prueba estndar, pero iniciada con slo unafraccindelconsumodecidodeesapruebaestndar,yredosificandoelcidocuandola solucinsobrepaseelpH=2,paradetenerlalixiviacinluegoqueelpHsehayaestabilizadoen ese valor, por al menos 2 horas. Silagangaesrazonablementeconsumidora,estapruebadefinirconaproximacinlas recuperaciones y consumos esperables en la prctica en la lixiviacin en pilas industrial, aplicada al mineral de la muestra y se transforma en una prueba rpida, para comprobacin de resultados. Aparentemente, las cifras de recuperacin y consumo de cido de esta prueba, sern las mismas sin importar si el mineral fue curado o no; no obstante, considerando que el curado oxidar parte de los slfuros presentes en la muestra, es conveniente ensayar ambos casos, para determinar si el curado/aglomerado produce algn efecto, que se deba estudiar con ms detalles. 1.3.6. Pruebas de Curado-Aglomerado Segnlascaractersticasdelmineral,puederequerirseonodeltratamientode aglomerado/curado. En general, el aglomerado/curado: a) puede evitarse: Paraalgunosmineralesoxidados,quesondelixiviacinrpida,presentanbajoconsumode cido y producen poco fino en el chancado. Para minerales porosos chancados a tamaos elevados (en el orden de 2 o superior), poco degradables y con pocos finos, que sern lixiviados en ciclos largos. Para estos tipos de minerales, ser difcil esperar problemas en la lixiviacin, de modo que pueden procesarsesinestepretratamiento,yesaconsejableeconomizarlainversinenunsistemade aglomerado/curado. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Siempreesaconsejableefectuarunapruebadecolumnaunitariaconmineralsintratamiento, aunque slo sea para efectos de blanco de comparacin. b) es recomendable: Silosresultadosdelaevaluacingranulomtrica,indicanlapresenciademsdeun8%de finosbajolamalla65,altamaodechancadoseleccionadoparaeltratamiento.Debe interpretarse,quehayunaaltaprobabilidadqueserequerirdelaaglomeracinpreviadelos finos, para mejorar la permeabilidad del lecho. Enlalixiviacindemixtos,cuyarecuperacindesulfurossecundarios,sefavorecerporlas temperaturas y condiciones oxidantes del curado. Paralalixiviacindecrisocolasymineralesenmatrizdeslice,paralascualeselproceso evitar la formacin de colodes y mejorar la porosidad de la roca. Para estudiar el proceso de aglomerado/curado se usan los resultados de las pruebas de humedad de impregnacin y de consumo estndar de cido. Se efecta el ensayo con muestras de mineral chancadoavariasgranulometrasmximas,cadaunadelascualessedividenenvarias porciones, a las que se aplican diferentes proporciones de cido, en un ensayo conocido como test de sulfatacin. TEST DE SULFATACION 1.Pese al menos cuatro muestras de unos 2 Kg de mineral chancado a cada uno de sus tamaos mximosdeensayo;verifiquequesushumedadesdeimpregnacin,contenidosdecobrepor fraccin granulomtrica (4 a 6 puntos) y consumo mximo de cido sean conocidos. 2.Calculeelvolumendelquidonecesarioparacompletarel80%,delnecesarioparaqueel mineralalcancelahumedaddeimpregnacin.Estoes,seusarmenoslquidoqueelposible de absorber por el mineral. 3.Prepareparacadamuestra,unaporcindeaguayunaseparadadecidosulfrico concentrada (en el orden del 98%), bajo las siguientes condiciones: - Las cantidades de cido destinadas para cada muestra correspondernrespectivamente al : 20, 30, 50 y 75% del consumo mximo de cido, determinado para el mineral. El volumen de cada porcin ser medido, o calculado. - Losvolmenesdeaguaparacadamuestra,secalculanpordiferenciaentreel80%del lquido necesario, para alcanzar la humedad de impregnacin y el volumen de cido de cada test. 4.Cadamuestrasecolocarsobreunalminaimpermeable,deplsticoflexibleyseextender para permitir una buena superficie de exposicin. 5.Adoptelasmedidasdeprecaucinusualesalmanejarcidosulfricoytengacuidadoqueel agua moje el mineral antes que el cido. 6.Elmaterialserhumedecido,agregandosucesivamentealasuperficieexpuesta,pequeas porciones del agua y del cido (en ese orden), desde los envases respectivos para la muestra. Seguidamente el mineral se rolea varias veces, para lograr homogenizar la mezcla. 7.Repita el paso anterior hasta consumir la totalidad de los lquidos. Durante el roleo, se formarn pellets de mineral por adhesin de los finos a la superficie de las partculas mayores. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico 8.Peselamasatotalypermitaelreposodelmineralaglomerado/curado,poralmenosunas2 horas. 9.Peseunaporcindecadaunadelasmuestrastratadas(lallamaremosporcinA,ylade reservaporcinB);viertalaenunbaldede10Laproximadamenteyagrege1,5vecesde volumen de agua, en proporcin al peso. 10. Lixivie la muestra por agitacin durante al menos media hora; filtre, lave el slido con 0,5 veces de volumenen proporcin al peso. Acumule las aguas de lavado, y analice las soluciones por cobre y cido libre. 11.Grafiquelosresultadosdelaconcentracindecidolibreydecobrerecuperado(ode concentracindecobreenlasolucin)versuselporcentajedecido,respectodelmximo, usado en el curado. Observaciones: a)Encasodeestimarlonecesario,porjemploporuncomportamientoanmalodelascurvas de recuperacin, o por colores inusuales en las soluciones de lavado, efectue el anlisis de las impurezas en la solucin de lavado de los slidos. b)Considerelarepeticindelaspruebas,variandoladosificacinenunrangomsestrecho, enlascercanasdelospuntosdeinflexin,oenlospuntosenquelascurvaspresenten anomalas. En general, notar que a partir de un cierto % de cido, ya no hay ganancia significativa en la recuperacindecobre,yquesimultneamenteaumentalacantidaddecidolibreenla solucinde lavado; ello indica que a partir de esa dosificacinde cido ya no hay un efecto de curado de importancia, y no tiene sentido agregar mayor cantidad de cido, para este proceso. Normalmente, se denomina dosificacin ptima de curado a esta proporcin. 12.SerecurrealaporcinB,slodelasmuestrascorrespondientesaladosificacinptimade curado, de las diversas muestras con diferentes tamaos mximos de chancado. Las porciones deben ser cuidadosamente pesadas. 13.Cadamuestraseseparaensusfraccionesgranulomtricas,cadaunaescuidadosamente pesada y molida por separado. 14.Lixiviecadamuestradecadafraccingranulomtricaporagitacin,durantealmenosmedia hora; filtre, lave el slido con 0,5 veces de volumen en proporcin al peso. Acumule las aguas de lavado y analice las soluciones por cobre y cido libre. 15.Esrecomendableanalizarporseparadolosslidosdecadafraccin,porcobretotal,para cerrar los balances metalrgicos. 16.Paracadamuestra,grafiquelosresultadosdelarecuperacindecobreversuseltamaode las partculas lixiviadas. Esta prueba, si bien no refleja totalmente el efecto del tamao de chancado en las recuperaciones (ellorequierequesecompleteelciclodelixiviacindelasmuestrasalosdiversostamaos), orienta la definicin de los tamaos de chancado mximos, observando el tamao de partcula, a partir del cual senota un deterioro delas recuperaciones.Esta orientacines normalmentetanto ms precisa, cuanto menos consumidor de cido sea el mineral. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Finalmenteesconvenienterepetirlassiguientespruebas,conmuestrasdelmineral aglomerado/curado, a los tamaos del ensayo: -lapruebadeconsumodecido a pH=2 (constante), para comparar estosresultados, con los obtenidos con el mineral sin tratamiento, y visualizar los efectos finales del proceso de curado, sobre la recuperacin metalrgica del mineral. -Las humedades dinmicas y tasas de inundacin, para comparar las tasas de riego, apicables luego del proceso. -Las densidades aparentes y los ngulos de reposo, del mineral aglomerado/curado. 1.3.6. Pruebas de Lixiviacin en Columnas Unitarias La cantidad de pruebas a ejecutar depende de la cantidad de muestra disponible. Ella determina la cantidad de pruebas posibles y la magnitud de las mismas. Deseablemente,seprocurarcontarconcantidadsuficienteparalaejecucindetrescolumnas paracadatamaodechancado,dosconmineralaglomeradoyunatestigoconmineralsin tratamiento. Como criterio general, es ms adecuado sacrificar la altura de ejecucin de la prueba, que la cantidad de las mismas. Eltamaodelchancado,determinaeldimetrodelascolumnas,influyendoenlacantidad necesaria para lograr una altura determinada. Si la muestra es an insuficiente, puede decidirse la suspensin de una de las columnas de mineral curado (si existe la duda sobre la aplicabilidad de este proceso), o la del mineral sin curar, si se est seguro de la necesidad de este proceso. 1.3.7. Preparativosde Pruebas de Lixiviacin en Columnas Se eligirn tres tamaos mximos, en las cercanas del valor deducido estimativamente, con la porcin B de las pruebas de aglomerado/curado, y se chancarn unos 300 Kg de muestra, a cada uno de esos tamaos. Cada producto del chancado se muestrear, para determinar: - Distribucin granulomtrica - Cobre total y oxidado por fraccin granulomtrica - Consumo de cido estndar - Humedad natural y de impregnacin Dosdelasmuestrassernaglomerado/curadoalasdosificacionesptimas,utilizandolas proporciones determinadas en las pruebas correspondientes. Laterceramuestrasedejarsincuraryservircomopatrndecomparacindelprocesode aglomerado/curado. Se muestrearn tanto el mineral aglomerado/curado, como el sin tratamiento para determinar: - Angulos de reposo - Pesos especficos aparentes (base mineral seco) - Humedades dinmicas de equilibrio, a varias tasas de riego - Tasas de inundacin del lecho Lasmuestrasseseparanendoscolumnasdemineralaglomerado/curadoyunasin tratamiento. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Las columnas tendrn un dimetro, al menos 4 veces superior al tamao mximo de partcula, y deseablemente del orden de 2 m de altura. Sepesarcuidadosamente(yseexpresarenbaseseca),elmineralalimentadoacada columna. Lascolumnassecargarnsinproducirsegregacindetamaos,inclinandolacolumnay cargandoelmaterialsobrelasparedesmediantealgndispositivoapropiadoocuchara,y levantando la columna a la vertical, de forma que el material se deslice por las paredes hasta el fondo. El procedimiento se repetir hasta llenar la columna con el material. Se dispondr la instalacin para el riego y recoleccin de soluciones. Sedebedisponerdeunsistemabatchdeextraccinporsolventes,paratratarlassoluciones ricas y obtener los refinos, que se recircularn al riego. El sistema de las pruebas de lixiviacin se ilustra en la Figura XX. 1.3.8. Pruebas de Columnas Dinmicas Esta esuna prueba delargaduracin y permitedeterminar adecuadamente todos los aspectosy parmetros relativos a la lixiviacin. Nuevamente la cantidad de pruebas depende de las disponibilidades de muestras de mineral y de columnas de la altura necesaria para efectuar las pruebas. A partir de los antecedentes de las pruebas de columnas unitarias, se elijen los tamaos mximos dechancadodelasmuestras.Secalculanlasalturasdelaspilasparaoperarenelcircuitode manejo de soluciones y obtener soluciones en las condiciones ms prximas a las deseadas para alimentar la planta de SX, a las tasas de riego adoptadas. El perodo de intercalacin depende de la disponibilidad de columnas. Para determinarlo, divida el ciclodetratamientoesperadoporlacantidaddecolumnasdisponibles,menosuna,quequedar disponible para los recambios. Elijalosparmetrosconsiderandolosgradosdelibertaddelproblema,lainteraccinentre variables y su importancia econmica en los costos de tratamiento e inversiones de la planta. Prepareelcircuitodelixiviacinencolumnas,comoelindicadoenlaFigura1.4.,parasimularla condicin industrial deseada. Aunque se ilustra un circuito de lixiviacin en contracorriente en dos etapas, y con una columna recirculando, seleccione el circuito de acuerdo con sus necesidades. 1.3.8.1. Operacin de las Pruebas de Columnas Dinmicas Serepetirelchancadoinicialdeltotaldecadatipodemuestra,altamaomximo seleccionado por los resultados de las pruebas de columnas unitarias. Se repetirn con fines de verificacin, las determinaciones de: - Los consumos de cido y recuperacin - Las propiedades fsicas - La distribucin granulomtrica - El contenido de cobre total y soluble, por fraccin granulomtrica UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico El mineral se lixiviar sin tratamiento, o aglomerado/curado, dependiendo de los resultados de la prueba de columna unitaria. En caso de usar aglomerado/curado, se adoptar la dosificacin recomendable, en sustitucin de la dosificacin ptima, usada hasta ahora. Paraelriego,seusarinicialmenteunrefinoartificial,hastadisponerderefinosrealesdela planta de extraccin por solventes. Las soluciones cerrarn circuto con SX, para generar refinos recirculantes. Ladosificacindelcidoseaplicarsloalasolucinintermedia.Estarorientadaaobtener una solucinrica de la concentracin de cobre y cido deseada, para tratamiento por SX. Lascolumnasseintegrarnalcircuto,conlaperiodicidadquesecalculoantes,segnla disponibilidad de columnas. Lascolumnastendrneldimetrorequeridoporlagranulometradechancado.Tendrnla altura calculada a partir de los resultados de las pruebas unitarias, o se instalarn columnas en serie para simularla. Se determinarn: Cu, Fe, H+, Cl-, pH y pEV, para cada columna. Las determinaciones se harn para cada columna: - diariamente durante los 5 primeros das - da por medio, durante los 10 das siguientes - cada 3 das, durante los das siguientes Una vez establecido el rgimen de operacin, se evaluarn diariamente, los contenidos de Cu, Fe, H+, Cl- ypH, en el compsito total de soluciones ricas y en el refino. Se evaluarn diariamente, los contenidos de Cu y H+, en el compsito de solucin intermedia. Lapruebaseprolongaralmenos,porladuracindelciclodelaprimeracolumna,msel tiempo requerido para intercalar al menos dos columnas segn la secuencia. Siseintentarenlainstalacinindustrialunapilamientodel tipo permanente a varios niveles, se intercalarn columnas con ripios en el circuito, para simular el efecto de su impregnacin con soluciones ms ricas. En los ripios de cada columna que se retire del circuito, se determinar: - cobre total - granulometras - recuperaciones por fraccin - propiedades fsicas Se calcularn por cada columna en operacin, en los perodos de medicin: - el balance de las soluciones y se detectan instantes de inundaciones internas y de ruptura de capas freticas. -los balances de cobre y de cido en riego y efluentes - las recuperaciones diarias y acumuladas de cobre, por soluciones - las concentraciones ponderadas de cobre y de cido en los efluentes - los consumos de cido diario, relativo al cobre y al mineral, tanto en sus valores diarios, como en los acumulados. - las razones de riego - los balances de las impurezas UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Con los antecedentes de los ripios de cada columna, se calculan: - recuperaciones de cobre, en base a slidos - recuperaciones de cobre, en base a cabezas recalculadas - recuperaciones de cobre por fracciones granulomtricas - degradacin del mineral Observaciones: a)Ladiscrepanciaentrelosvaloresextremosdelasrecuperaciones,apartirdelas soluciones, del balance de slidos y por cabeza recalculada no debe ser mayor que 10%, para indicarquelainformacindelensayofueadecuadamenteobtenidayesaceptablepara evaluacin posterior. b) Si los resultados de recuperacin metalrgica a partir de las soluciones, resultan superiores a los calculados a partir del balance de slidos, la prueba indica posibles errores de muestreo o de determinacin de la ley de cabeza de la muestra. Debe considerarse la repeticin de la prueba, si la discrepancia es superior al 5%. Se trazan para cada columna, las curvas resultantes, al menos de: - recuperacin de cobre versus tiempo - concentracin de cobre en solucin versus tiempo - consumo de cido en solucin versus tiempo 1.3.8.2. Conclusiones de Pruebas de Lixiviacin en Columnas Dinmicas Laevaluacindelosconsumosdecidodeestaspruebaspermitenredefinirsubalance,para comprobar la eleiminacin del exceso, producto de la devolucin del compuesto por la planta SX, y corregir la dosificacin recomendable de las columnas que se integren a continuacin a la prueba. Laobservacindelasconcentracionesdecobrepromedioenefluentes,decadacolumnaydel conjunto de columnas, en los perodos de rgimen estacionario y a las recuperaciones obtenidas, permite corregir y ajustar: - la definicin del circuito de administracin de soluciones - la definicin de las alturas de apilamiento - las metodologas operacionales que proporcionan el control de la calidad de soluciones ricas, en trminos de su concentracin de cobre y de cido libre, en los niveles requeridos por la planta SX. Enestaprueba,sepodrsolicitarelchancadodepartedelamuestraatamaosadicionales,o combinar columnas con otros tipos de minerales del yacimiento, para incorporar otras variables al sistema y desarrollar las metodologas de control. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico DISEO DE PILA Y SISTEMASUNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico DE RIEGO 3.1. DISEO DE PILA Geomtricamente la pila tiene la forma de una pirmide truncada de base rectangular, de manera que su volumen geomtrico est dado por: ) * * * * * ( *3b a B A b a B AHVg+ + =donde A, B, a, b corresponden a las aristas del prisma que muestra en la figura siguiente: Coronabase Talud a B ACorte 1-1 UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Los elementos que conforman la pila son la corona, base y cuatro taludes. Haciendo un corte transversal en 1-1, se tiene: El talud forma con la horizontal un ngulo de , que corresponde al ngulo de reposo del material, cuya determinacin experimental se indic previamente. Notemos a partir de su geometra que:B b X = + 2 , es decir: 2 b BX=Aplicando la funcin trigonomtrica tangente, tenemos que: b B Htg=2 , o bienb B Htg=21 Paradeterminarelflujoderiegoapartirdelatasaderiego,sedebeconocerelreade riego.Paraestosfines,normalmenteseutilizaelreamediaderiego(Am),quese determina a partir del clculo de las medianas de la pirmide truncada, como se indica en la figura siguiente: b B b H X m M UNIVERSIDAD ARTURO PRAT HIDROMETALURGIA IJorge Ipinza Abarca, Dr. Sc DEPARTAMENTO METALURGIA Ingeniero Civil Metalrgico Por congruencia de tringulos rectngulos se tiene: 112XHb BH= Pero H1= H/2 (por la definicin de la mediana), entones: 41b BX=Entonces las dimensiones de las medianas son: 2 2b B b Bb+=+y 2 2a A a Aa+=+Luego, el rea media de riego (Am) ser: 4) ( ) (2 2b B a A b B a AAm+ += |.|

\| + |.|

\| += 3.2. RIEGO DE PILAS DE LIXIVIACION 3.1. Introduccin Normalmentelaspilassedistribuyenenmdulosderiego,cadaunadelascualesse compone de un cierto nmero de peines. El sistema de riego est formado por un conjunto decaerasquepermitendistribuiruniformementeelflujo,conformandounamalla rectangular(porejemplo,de70a80m3/h)conunapresinpromediodeentradapor mdulo de 220 kPa. Analicemoselsiguientecaso:laFiguramuestraladistribucinderiegoenunpeine,con 120 a 125 lneas (16 mm de dimetro), 60 a 66 goteros en cada una, y espaciados cada 0.6 m. En total un modulo consta de 23.760 goteros, con un caudal nominal de 4 L/h cada uno. Sinembargo,