Describir el proceso metalúrgico del cobre, identificar las distintas operaciones, equipos más importantes involucrados, las materias primas y reactivos químicos utilizados en el proceso Aporte del cobre.
Aporta alrededor del 50% de las divisas generadas por exportaciones. Emplea directamente alrededor de 70.000 trabajadores. Indirectamente genera empleos para cerca de 100.000 trabajadores. La inversión extranjera materializada alcanzó a 1.500 millones de dolares. Ocupa el 1º lugar mundial como productor y exportador de cobre refinado como también de concentrados.
Desafíos de la minería.
Precios variables del cobre. Presión sobre costos de insumos, repuestos. Demanda energética. Exigencias de mayor calidad del cobre producido. Exigencias ambientales. Exigencias hacia la comunidad. Bajas de leyes en la mina. Mantenerse competitivo entre los productores.
La Metalurgia se puede describir como el arte y la ciencia de obtener los metales y adaptarlos para satisfacer las necesidades humanas.
LA HIDROMETALURGIA Puede definirse como aquella parte de la metalurgia extractiva que agrupa los procesos que tratan una mena mediante el uso de un disolvente adecuado, pasando el elemento útil a una fase líquida y quedando la ganga inalterada para luego recuperar el elemento útil desde la solución enriquecida. Por lo tanto, podríamos decir que la Hidrometalurgia involucra las operaciones de:
DISOLUCIÓN, que implica el paso de la(s) especie(s) de valor desde la mena a una solución. PURIFICACIÓN, que involucra la eliminación de algunos elementos contaminantes desde la solución. RECUPERACIÓN, es decir, obtener la(s) especie(s) o elemento(s) de valor desde la solución.
CAMPO DE LA HIDROMETALURGIA Los procesos que involucra la hidrometalurgia son: La lixiviación. Purificación de soluciones (extracción por solventes o intercambio iónico). Recuperación (precipitación o [electroobtención]). VENTAJAS 1.Los metales pueden ser obtenidos directamente en forma pura desde la solución. 2.Los problemas de corrosión son relativamente menores que en la pirometalurgia. 3.Los procesos generalmente son a temperatura ambiente. 4.El manejo de los productos y materiales es relativamente fácil. 5.Se prestan para el tratamiento de menas de baja ley. 6.No producen grandes problemas de contaminación ambiental. DESVENTAJAS 1.La separación entre la ganga y la solución puede ser dificultosa. 2.Los procesos hidrometalúrgicos son relativamente lentos. 3.Cantidades muy pequeñas de iones contaminantes pueden afectar el proceso posterior.
PROCESOS
CHANCADO AGLOMERACIÓN LIXIVIACIÓN SX EW
OBJETIVO DE LA OPERACIÓN (CONMINUCION) El objetivo de la conminución es la reducción del tamaño de las rocas y, según esto, la primera pregunta que surge es por qué la acción no se hace de una sola vez. Es decir, que un equipo tome un trozo de material y lo convierta en arena en un solo paso. Desafortunadamente, los ingenieros y expertos en chancado no han podido desarrollar aún una máquina capaz de realizar el proceso de una sola vez para todos los tipos de materiales. Por esto, en la mayoría de las aplicaciones, son necesarias varias etapas de fragmentación y más de un equipo. IMPORTANCIA DE CONOCER EL MATERIAL. La cantidad de etapas necesarias para la fragmentación total del material dependerá de dos aspectos: El tamaño del producto requerido y su relación con el tamaño de alimentación; La dureza o resistencia a la fragmentación del material.
FACTORES DE IMPORTANCIA PARA LA ELECCIÓN DEL CHANCADOR ADECUADO El tipo de material a tratar El tamaño de la alimentación. La capacidad requerida Las características del producto.
ANALISIS GRANULOMETRICO Una adecuada caracterización de las partículas, es un requisito para cuantificar el comportamiento de un sistema particulado, como lo es una mena proveniente de la mina, en que los tamaños pueden variar desde un metro hasta un micrón de diámetro.
¿QUE ES UNA PLANTA DE CHANCADO? Las plantas de chancado, son el resultado de la combinación racional de diferentes elementos o equipos que sirven para triturar y clasificar, a tamaños convenientes, fragmentos de roca. Los chancadores, los medios de alimentación de transporte y de clasificación que la integran, están diseñados para recibir los fragmentos de roca de los tamaños, volúmenes y tiempos, según la exigencia de la operación, para entregar un producto o productos deseados, de acuerdo con la demanda.
ELEMENTOS DE UNA PLANTA DE CHANCADO Los elementos principales de una planta de trituración son: 1. Unidad de alimentación 2. Unidad primaria de trituración 3. Unidad intermedia o secundaria 4. Unidad para la producción de finos ó terciaria 5. Medios de transporte y descarga Asimismo, las de una planta clasificación: 1. Unidad de alimentación 2. Unidad de clasificación 3. Unidad de almacenamiento y descarga Las máquinas chancadoras que, principalmente se utilizan en Minería emplean métodos mecánicos de reducción como son por impacto, por desgaste o por corte. EQUIPOS DE UNA PLANTA DE CHANCADO
Equipos de una planta de chancado Trituradoras primarias. (Quijadas y giratorias) Trituradoras secundarias. (de cono, de rodillos e impacto) Trituradoras terciarias. (de cono, de rodillos, de martillo)
EQUIPO COMPLEMENTARIO
Harneros vibratorios. (Horizontales e inclinadas) Alimentadores Gusanos lavadores Correas transportadoras Elevadores de capachos Apiladoras
PROCESO DE AGLOMERACIÓN El Proceso de aglomeración tiene como objetivo preparar el material mineralizado para la lixiviación, de manera de asegurar un buen coeficiente de permeabilidad de la solución.
PERMEABILIDAD. La permeabilidad es dependiente de las características físicas del material en cuanto a proporción de poros, la que depende a su vez, de la proporción entre lamas (granulometrías inferiores a 5-10 micrones) finos (granulometrías inferiores a 100-500 micrones) y grueso y del método de formación de pilas o depósito Con proporción del 10 a 20% de estos materiales finos, pueden existir problemas de permeabilidad en los lechos de lixiviación, no hay percolación, ni contacto, disolución ni extracción de valores, debido a que los finos segregan y forman áreas impermeables, que disminuyen la percolación, se favorece la compactación pudiendo ocurrir que las partículas se vayan al fondo de la pila impidiendo el flujo uniforme de la solución impregnada. En la aglomeración ocurre la adhesión de las partículas finas a las gruesas, las que actúan como núcleos, a partir de la distribución de tamaños de alimentación. A veces se puede lograr de manera natural al manipular los materiales con cierta humedad por ejemplo; en las correas transportadoras, en el mezclado o incluso en el momento de la caída sobre la pila. OBJETIVO DEL PROCESO 1. Conseguir mayor permeabilidad en el lecho de la pila. 2. Conseguir una distribución homogénea de la solución lixiviante 3. Proporcionar una estructura física estable de la pila 4. Aumentar la cinética de extracción de la especie útil
Permeabilidad intragómeros: es decir velocidad de transferencia de masa en el interior del glómero. CALIDAD Y CANTIDAD 1. Calidad y cantidad se contraponen. 2. Una alta calidad del producto aglomerado implica un bajo flujo de carga alimentada al tambor y viceversa. 3. Existe una solución de compromiso entre la calidad del material a procesar y el rendimiento metalúrgico a obtener, que maximiza el retorno económico. ETAPA DE APILAMIENTO Consiste en el carguío en capas delgadas del mineral sobre la pila (Team Layer leachig)
PROCESO DE LIXIVIACIÓN La Lixiviación es el proceso hidrometalúrgico mediante el cual una especie metálica es transferida desde una fase ó matriz sólida a una fase acuosa mediante una Reacción química. Spence tiene proyectada dos plantas de lixiviación cada una contará con:
Sistema de aglomeración Sistema de apilamiento Sistema de lixiviación Sistema de almacenamiento de soluciones
CICLOS DE RIEGO Consiste en someter la pila a regímenes controlados de riego con el fin de extraer, en la solución percolante, la mayor cantidad posible de cobre, en el menor tiempo posible y con un bajo consumo de ácido SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE SOLUCIONES Consta de carpeta impermeable de HDPE y tuberías las cuales conducen las soluciones hacia las piscinas de recolección ILS o PLS ETAPA DE RECUPERACIÓN Consiste en el recuperar el espacio ocupado por una pila que ya ha cumplido con los ciclos normales de riego, este sistema se denomina recuperación por medio de pala rotatoria CARACTERÍSTICAS DE LAS SOLUCIONES
LIXIVIACION QUIMICA EN PILAS
LIXIVIACIÓN BACTERIAL EN PILAS
DIMENSIONAMIENTO DE PILAS UNITARIAS O DINAMICAS Parámetros operacionales: 1. Tonelaje a tratar en la pila. 2. Angulo de reposo del material. 3. Altura de la pila. 4. Peso específico aparente. 5. Duración del ciclo de tratamiento y capacidad de tratamiento periódico. CLASIFICACIÓN GENERAL DE LAS PILAS DE ACUERDO A SU UTILIDAD O DISPONIBILIDAD DE SUELO Pila Permanente (piso desechable): en la cual el mineral es depositado en una pila desde la cual
no se retirará el ripio una vez completada la lixiviación Pila Renovable (piso reutilizable ): en la cual se retira el ripio al final de la lixiviación y se reemplaza por mineral fresco. DE ACUERDO A LAS CARACTERÍSTICAS DE LA OPERACIÓN Pilas Unitarias: todo el material depositado pasa simultáneamente por las diversas etapas del ciclo
de tratamiento. Pilas Dinámicas: en una misma pila coexisten materiales que están en diversas etapas del ciclo de
tratamiento.
SISTEMA DE RIEGO Depende principalmente de las condiciones ambientales. 1. Velocidad de los vientos. 2. Tasa de evaporación solar. 3. T° dia – noche. RIEGO POR GOTEO 1. Si el agua es escasa. 2. Si el Ph de trabajo no permite precipitación de las durezas del agua. 3.- Peligro de congelamiento. 4.- Régimen de vientos fuertes y permanentes. RIEGO POR ASPERSORES. 1. Recursos agua no es limitante. 2. Aguas muy duras y peligro de precipitaciones de carbonatos. 3. Condiciones climáticas favorables. 4. Régimen de vientos moderados o intermitentes. 5. Necesidad de Oxigeno en la solución. CARACTERÍSTICAS LIXIVIACIÓN QUÍMICA 1.El agente activos de disolución es el acido sulfúrico 2.Está destinada a disolución de óxidos de cobre 3.Requiere tiempo menores de lixiviación 4.Se obtienen un alta recuperación en la primera etapa de lavado. LIXIVIACIÓN BACTERIAL 1.Los agentes activos de disolución son el ion férrico y el acido sulfúrico los cuales son producidos por las bacterias. 2.Está destinada a disolución de sulfurosa segundarios de cobre 3.Requiere tiempo mayores de lixiviación 4.Se hace más importante el ciclo de lixiviación CICLOS DE LIXIVIACIÓN CARGUÍO DE LAS PILAS PRIMERA ENTRANTE O ATAQUE: es la entrada de la primera solución lixiviante la pila de lixiviación en este caso, la solución entra por la superficie de ella según una tasa de riego predeterminada que permita que no se desmorone la pila. Acá existe un lecho de mineral parcialmente inundado. TIEMPO DE CONTACTO: AVANCE O SALIENTE: comprobado que la solución lixiviante tiene baja concentración de ácido libre o alta concentración de cobre o que el mineral de la pila se ha "agotado", se procede a sacar dicha solución de la pila, recibiendo el nombre de avance o saliente.
LAVADO ( ETAPA DE DESIMPREGNACION): una vez que el mineral se ha "agotado", se retira la última saliente en las condiciones de concentración en que se encuentre y se procede a lavar el mineral que ha quedado impregnado de solución, la cual se trata de recuperar al máximo. El "agua" de lavado es del orden del 30 a 35% en peso del mineral cargado. DESCARGA DE LAS PILAS: se procede a desechar el mineral agotado (ripio)
El AcidoThiobacillus Ferrooxidans es una bacteria de forma bacilar de 1-2 micrones de longitud y 0.5 – 1 micrón de diámetro, presenta un flagelo polar que le confiere actividad motriz, no forma esporas y es Gram – Negativa. Su estructura Submicroscopica ha sido estudiada y no parece diferir fundamentalmente de otras bacterias del mismo tipo. Mecanismo de Acción Bacterial
Existen todavía diferentes opiniones sobre los conceptos básicos de las vías de oxidación. Sin embargo, se postulan básicamente dos tipos de oxidación.
Mecanismo indirecto Mecanismo Directo
MECANISMO DIRECTO
El contacto físico entre la bacteria y el mineral es necesario. La bacteria toma el oxígeno y el bióxido de carbono y oxida al FeS2 y al S2. Se generan sulfatos solubles. Mineral disuelto por los microorganismos.
MECANISMO INDIRECTO
El mineral se oxida químicamente Si la solución es completa se generan Fe+2, Cu+2 y sulfato La bacteria regenera el oxidante químico Fe +3 El contacto físico no es necesario
FACTORES QUE TIENEN INFLUENCIA EN LA ACTIVIDAD BACTERIAL
La actividad metabólica de los microorganismos incluidos en la lixiviación de sulfuros está afectada considerablemente por factores ambientales, entre las que podemos mencionar:
Eh o potencial Redox de la solución. pH, Temperatura, Presión, Concentración de nutrientes. Tamaño de partículas o áreas de superficie del substrato y otros.
PROCESO DE EXTRACCIÓN POR SOLVENTES Proyecto Spence Área extracción por solventes •4 Trenes (E-1, E-2, E-1 P y E-2P) •Circuito serie-paralelo •Mismo diseño y materiales de Tintaya pero 24% más grande
ÁREA EXTRACCIÓN POR SOLVENTES
Circuito Serie Paralelo Alimentación de soluciones de óxidos y sulfuros Lavado del Orgánico de Oxido con PLS de sulfuros Flexibilidad Potencial para trasformar el decantador de lavado en una segunda etapa de Re-Extracción y bajar la concentración de orgánico.
ARRASTRES
ELECTROOBTENCION
EFECTOS DE LAS IMPUREZAS
