Hidrometalurgia Aplicada a Minerales De

1

HIDROM HIDR OMET ETAL ALUR URGI GIA A A PLICADA A MINERA MINERAL L ES DE COBRE COB RE Y POLIMETALICOS TALLER LIXIVIACION DE MINERAL MINERALES ES DE COBRE Y POLIMETALICOS Dr. Patrici Patrici o Navarro Navarro Dono so Consultor INTERCADE

2

1) Se lixivia un mineral de cobre oxidado (50 kg.) cuya ley en cobre cobre es de 1,4%. La principal principal especie especie mineralóg mineralógica ica es malaquita, siendo la recuperación de cobre de 82% y el cons onsumo umo de ácid cido corre orres s onde onde a 60 k . de H +/TM. Determinemos Determinemos el consumo de ácido por la ganga.

La estequi estequiometría ometría de la reacci reacción ón es: Cu 2 (OH ) 2 CO3  2 H 2 SO4  2CuSO4  CO3  3 H 2O

Dr. Patricio Navarro Donoso - [email protected] - Consultor Intercade

INTERCADE CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

2 3

La cantidad de cobre disuelto es: 50 Kg x 0,014 x 0,82 = 0,574 Kg. de cobre disuelto

siguiente relación, estequiometría.

la

cual

64 Kgs. de cobre disuelto 98 K s. de ácido consumido



98 x 0,574 64

se



obtiene

desde

la

0,574 Kg. de cobre X K . de ácido

 0,88 KgH/KgCu


4

El consumo total de ácido es = 60 Kg/TM (consumo experimental), experimental), información de valores de planta.

0,88/0,574 = 1,53 kg de ácido.

Consumo de ácido por TM ,

,

=

,



www.intercade.org

3 5

Consumo de ácido por ganga = consumo de ácido total – consumo de ácido por cobre disuelto.

=

–

, =

,

Kg/TM

% de ácido consumido por ganga = 83,17 %

49 9 60

x



,

% de ácido consumido por Cu = 100 – 83,17 = 16,83%


6

Este problema planteado es muy relevante en los procesos industriales, pues el consumo de ácido sulfúrico en un proceso de lixiviación de cobre constituye uno de los costos más importantes, siendo más relevante en el tratamiento de minerales oxidados, lo cual se debe fundamentalmente a la ganga que acompañan a este tipo de minerales. El consumo de ácido en la lixiviación de sulfuros es mucho menor por dos razones: la ganga es menos consumidora y este tipo de lixiviación produce ácido a partir de la oxidación del azufre.



www.intercade.org

4 7

2.- Determinació n de humedad de un mineral La expresión para determinar el contenido de agua o humedad en un mineral es la siguiente:

% humedad 

masa de agua de un mineral masa de mineral húmedo

x100

Pero la masa de agua contenida en un mineral se determina de la siguiente manera. Masa de agua = Peso mineral húmedo – Peso mineral seco.


8

Se pesan 350 gr de una muestra de mineral y se coloca a secar en una mufla durante 12 horas a 70°C. Una vez secado el mineral se volvió a pesar, dando como resultado 346 grs.

Masa de agua = 350 – 346 = 4 grs. Apliquemos ahora la fórmula de la humedad:

% humedad 

4 350

x100  1,14%



www.intercade.org

5 9

3.- Determinación de agua a agregar para alcanzar una humedad deseada. Este es el típico caso de un mineral que ingresa a un tambor a lomerador se le debe a re ar una cantidad de agua para lograr una calidad ópt ima de aglomerado. Se tiene un mineral que contiene una cantidad de agua equivalente 1,8%, deseamos determinar el agua que se debe agregar para alcanzar una humedad total de 8,5%.

% humedad 

masa de agua masa mineral húmedo

x100


10

Supongamos tomamos una muestra de 1 tonelada de mineral, luego el contenido de agua es: 1000 x 0,018 = 18 kg de agua en el mineral

0,085 

18 kg de agua propia  X agua a agregar 1000 kg  X agua a agregar



www.intercade.org

6 11

0,085 

18  X 1000  X

85  0,085 X  18 X

0 915 X  67 X 

67 0,915

 73,22 kg.de agua


12

Se deben agregar 73,22 kg de agua para alcanzar una humedad de 8 5%. Lue o se dosifican 73 22 k de H2O/TM. La determinación de la humedad de un mineral debe ser controlada permanentemente, pues si esta varía, la dosificación a agregar se debe modificar para alcanzar la humedad que se necesita para lograr una buena .



www.intercade.org

7 13

4.- Se desean tratar 5.000 t/día de mineral oxidado d e cobre, el cual contiene 1,8% de humedad. Se desea determinar la cantid ad de agua a agregar para aglomerar con una humedad total de 9% y una dosificación de ácido su lfúrico de 38 Kg./TM.

humedad propia = 5000 x 0.018 = 90ton de agua al día. Apliquemos la fórmula de humedad. Dosificación de ácido = 38kg/TM x 5000TM/d = 190.000KgH/d .

0,09 

90 t agua propia  X agua a agregar  190t ácido 5000  Xagua a agregar  190t ácido


14

0,09(5000  X  190)  90  X  190

450  0 09 X  17 1  280  X 0,91 X  187,1 

187 1 0,91



, ton e agua a

a



www.intercade.org

8 15

5.- El mineral tratado en el punto anterior es colocado en una pila de lixiviación cuyas dimensiones son las siguientes: ,

,

.

trabaja con una piscina de solución lixiviante cuyas dimensiones son: largo 26 m, ancho 20 m y profundidad 2,3 m, además una piscina de PLS de largo 20 m, ancho 16 m y profundidad 2,5 m. Determinaremos la pérdida diaria de agua por evaporación, sabiendo que existe una tasa de evaporación de 0.0085 lt/minxm 2.


16

Determinaremos las áreas más importantes de posibles evaporaciones, la pila y piscinas de solución lixiviante y PLS.

Area pila = 45 mt. X 250 mt. = 11.250 m 2 Area piscina solución lixiviante = 20 x 26 = 520 m2 Area piscina PLS = 16 x 20 = 320 m



www.intercade.org

9 17

Ahora determinaremos el f lujo de agua evaporada

Pila = 11.250 x 0,0085 = 95,63 lt/min Piscina solución lixiviante = 520 x 0,0085 = 4,42 lt/min Piscina PLS = 320 x 0,0085 = 2,72 lt/min


18

Flujo total evaporación = 95,63 + 4,42 + 2,72 = 102,77 lt/min

Agua evaporada al día = 102,77 lt/min x 60 x 24 = 147.988 lt/día

3



www.intercade.org

10 19

La cantidad de agua evaporada es un factor importante en el consumo de una planta de lixiviación. Dentro de los factores más importantes que influyen en el consumo o a e agua se es acan: • Humedad ambiental. • Vientos. • Altura. . • Geometría de la Pila.


20

6.- En este problema veremos el agua asociada a una pila de lixiviación supongamos que estamos trabajando con una pila que tiene las siguientes dimensiones, largo 65mt., ancho 45mt. y altura 5mt. El flujo específico de regadío es de 8 lt/hr x m 2. Determinemos los m3 de agua que pasan por la pila diariamente.



www.intercade.org

11 21

Flujo específico = Flujo/Area Area de la pila = 65 x 45 = 2925 m2 , Flujo = Flujo específico x Area = 8 lt/hrx m 2 x 2925 m2 = 23.400 lt/hr = 23,4 m 3/hr Lue o asan diariamente or la ila 23,4 m3/hr x 24 = 561 m 3 de agua


22

7.-Supongamos que queremos tratar la misma cantidad de mineral, pero disminuyendo la altura de la pila a 3,5 m , en e caso n c a e vo umen e a p a es e

x

x 5 = 14.625 m 3

Supondremos que el volumen de la pila se mantiene ya que cam a so o a geome r a, a can

a

e m nera es

el mismo al igual que la densidad aparente.



www.intercade.org

12 23

Area de la nueva pila:

A 

14.625m 3 ,

 4.179m 2

Se mantendrá constante la relación largo/ancho de la pila, luego

L arg o / ancho 

45

 1,44


24

l arg o ancho

 1,44

Largo x ancho = 4.179 m 2 Luego Largo/ancho = 1,44 Area = 4179



www.intercade.org

13 25

4.179m 2 ancho ancho  2

2

 1.44

4.179m 2 1.44

 2902

ancho  53,9mt . luego  53,9 x1,44  77,6 mt


26

Flujo = Flujo específico x Area = 8 lt/hr x m 2 x 4.179 m2 = 33.432 lt/hr = 33,4 m 3/hr Luego pasan diariamente por la pila

34,3 m3/hr x 24 = 823 m 3 de agua

Al disminuir de 5 a 3,5 mt. La altura de la pila, la cantidad de agua que pasa por la pila aumenta en 262 m 3 al día.



www.intercade.org

14 27

8.- AGLOMERACION Y CURADO En este caso veremos el dimensionamiento de un tambor aglomerador, previo al proceso de lixiviación. El dimensionamiento se realizará en base a ecuaciones empíricas y factores operacionales.


28

El porcentaje de humedad y la inclinación del tambor son factores muy importantes en la calidad del producto aglomerado.

Un 8 a 12% de humedad puede lograr un excelente aglomerado, asi como un tiempo de residencia del mineral en el tambor del orden de 1 a 3 minutos, cuando opera con a gra os e nc nac n.



www.intercade.org

15 29


30

CRITERIOS DE DISEÑO Los criterios de diseño para el dimensionamiento de un tambor rotatorio son:

- Tiempo de residencia necesario que el mineral debe permanecer en el tambor. - Inclinación del tambor. - Velocidad de giro operacional. - Capacidad de tratamiento.



www.intercade.org

16 31

DIMENSIONAMIENTO DE TAMBOR ROTATORIO La expresión que determina el tiempo de retención necesario del mineral en el tambor, está dado por la siguiente expresión: 0,5

t

1,77·(A) ·L S·N·D

t = tiempo en min. A = áng ul o de r eposo del mineral, g rados. L = longitud del tambor, pies. S = incli nación d el tambor, grados. N = velocidad de gir o, rpm. D = diámetro del tambor, pies. Dr. Patricio Navarro Donoso - [email protected] - Consultor Intercade

32

Es posible determinar la velocidad de giro N, si se considera que el resto de las variables, que no son determinadas en pruebas metalúrgicas previas, pueden ser especificadas por el diseñador, manteniendo los siguientes rangos:

Razón (longitud/diámetro) = 2 a 5 Inclinación del tambor

N

,

= 3 a 7 grados 0, 5

·

·

S·t

en la cual R = (L/D). Dr. Patricio Navarro Donoso - [email protected] - Consultor Intercade


www.intercade.org

17 33

Para lograr una mejor aglomeración del mineral, la velocidad de giro del tambor rotatorio suele estar entre 20 y 40% de la velocidad crítica de rotación. Por otra pare se tiene la siguiente expresión que relaciona .

C 

k D


34

K = 76,63 si D está en pies. K = 42,23 si D está en metros.

entre la capacidad y el diámetro del tambor. C = 327,84 + 79, 24 x D D = diámetro del tambor en pies. = .



www.intercade.org

18 35

CALCULO DE TAMBOR ROTATORIO Adoptemos los siguientes datos de entrada empo e res enc a

= , m nutos

Angulo de reposo del mineral = 40 grados Razón (L/D)

= 3,2

Inclinación del tambor

= 4 grados

% de giro respecto a la velocidad crítica = 40


36

Determinemos la velocidad de giro operacional:

N 



.

, Sxt

1,77( 40) 0.5  3,2 4 1





www.intercade.org

19 37

Ahora

S



N

(% giro / 100) 11,2

S

0,4


38

Como

 42,32 

2

 C S 

2

D 

 28 

 2,27 mt



www.intercade.org

20 39

Entonces L = 3,2 *D = 3,2 * 2,27 = 7,2 mt. Calculemos ahora la capacidad del tambor C= 327,84 + 79,24 * D Como D = 2,27 mt. = 7,4 pies


40

Luego C = - 327,84 + 79,24 x 7,4 C = 258,5 ton/hr



www.intercade.org

21 41

9.-En una planta de tratamiento de minerales oxidados de cobre se desean aglomerar 480 ton/hr. En la etapa de diseño de reactores aglomeradores se hacen pruebas y se , minutos, el ángulo de inclinación del tambor debiera ser de 4 grados, la velocidad de rotación 12 rpm y el ángulo de reposo del mineral de 40 grados. De acuerdo a antecedentes de otras plantas el largo del tambor debiera ser de 22 pies para ograr ag omera os e uena ca

a .

ara a es con c ones

determinaremos el número de reactores que se necesitarían para tratar el tonelaje en cuestión.


42

La metodología de cálculo a seguir será:

reactor que se requiere, experimentales requeridas.

para

las

condiciones

 Con

el diámetro del aglomerador, calcularemos el tonelaje que puede procesar el equipo dimensionado.

 Con

el valor obtenido anteriormente, odremos determinar el número de reactores requeridos para tratar las 480 ton/hr. de mineral.



www.intercade.org

22 43

Sabemos que:



1,77( A) 0,5  L S  N  D

luego

D 

1,77( A) 0.5  L S  N  t


44

Reemplazando los valores, tenemos:

D 

1,77( 49) 0.5  22 4 12  0.7

El valor de 22 pies equivale a 6,7 metros Luego

1,77( 40) 0.5  6,7  4 12  0,7 D  2,23 mt(7,3 pies)



www.intercade.org

23 45

La expresión de la capacidad es

=-

,

+

,

Luego C = 327,84 + 79,24 * 7,3 C = - 327,84 + 578,45 C = 250,6 ton/hr.


46

Luego el número de reactores es

n

480 ton/hr 250,6 ton/hr

 ,

es decir n = 2 e neces an reac ores ag omera os e argo 22 pies y de diámetro 7,3 pies, para procesar 480 ton/hr de mineral en las condiciones operacionales dadas. Dr. Patricio Navarro Donoso - [email protected] - Consultor Intercade


www.intercade.org

Hidrometalurgia Aplicada a Minerales De

Recommend Documents