Laboratorio 3 - Lixiviación Thin Layer RR_CP_JC

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Laboratorio Nº 3 Lixiviación Thin Layer

Profesor asignatura : Pedro Muñoz Ayudante de asignatura: a signatura: Luis Zurita Carlos Corvalán Asignatura: Procesos Metalúrgicos Integrantes: Integran tes: Cristián Plaza Rodrigo Rivera Jorge Camhi

Santiago, 25 de Enero de 2015

Universidad de Santiago de Chile

Laboratorio de Procesos Metalúrgicos

RESUMEN EJECUTIVO Los procesos de lixiviación han adquirido una gran importancia para el mundo minero en general, ya que poseen costos bajos. Así se han creado diversas metodologías para lixiviar minerales, utilizándose cada una ellas según el tipo de mineral y las características que posea. Thin Layer es un concepto que revolucionó la industria de la lixiviación del Cobre, la cual tiene como principal ventaja impedir la acumulación de solución en la pila ya que al contrario de la lixiviación en bateas, el mineral no se inunda sino que se prepara con anterioridad a través de un curado ácido. 

Se aprecia que hay un peak que se logra a las 72 horas pero con una recuperación de solo 83%. y se produce el peack de consumo de ácido con 240,5 gramos. Podemos inferir que a medida que pase el tiempo se consumirá más ácido, pero eso no implicará una mayor recuperación.



Se observó en esta experiencia una menor recuperación y un mayor consumo de ácido que en percolación. Claro está que no se realizó el proceso previo de curado. Se recomienda realizar nuevamente la experiencia ya que además los resultados obtendos por el grupo B son muy distintos, ya que en esa experiencia la reuperación aumentó para todo el período. Además la mayor recuperación se alcanza antes que en percolación, pudiendo tener un mayor beneficio económico.

2 Profesor: Pedro Muñoz

Ayudantes: Luis Zurita Carlos Corvalán



INDICE RESUMEN EJECUTIVO ............................................................................................................ 1 INDICE ......................................................................................................................................... 3 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 4 OBJETIVOS ................................................................................................................................ 5 FUNDAMENTOS TEÓRICOS ................................................................................................... 6 DESARROLLO DEL TEMA ....................................................................................................... 8 ANÁLISIS DE RESULTADOS................................................................................................. 10 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................................................... 13 BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................................ 14 ANEXOS .................................................................................................................................... 15





INTRODUCCIÓN La lixiviación es un proceso hidrometalúrgico, el cual permite la extracción de solutos desde un sólido mediante la utilización de cierta solución líquida. De esta manera la fase líquida entra en contacto con el sólido produciéndose la reacción y así los solutos pueden desprenderse del solido provocándose una separación de los componente originales del soluto disuelto. Algunos parámetros a considerar son por ejemplo la granulometría, estado de la roca, tiempo y mineralogía. Existen distintas formas de lixiviar minerales como lixiviación in situ, en pilas, botaderos, bateas y por agitación, el presente informe se tratará de manera práctica la lixiviación Thin Layer, trabajando con muestras de minera Pimentón; se calculará la recuperación de Cu en la solución lixiviada y consumo de ácido tomando 3 muestras cada 24 horas. En la experiencia laboratorio, la lixiviación TL será por goteo constante, homogéneo y suave con el fin de no destruir la aglomeración. Thin Layer consiste en la acumulación de mineral (óxidos y sulfuros secundarios de Cu) con un tamaño adecuado y aglomerado en pilas de 3 a 6 metros de altura y estas poseen una gran extensión. Una característica de estas pilas es que deben formarse en terrenos aplanados y se les debe dar una pendiente para recuperar la solución que se acumula. Cabe mencionar que el primer país que utilizo este tipo de lixiviación para minerales oxidados de cobre y bacterias para los sulfuros de cobre presentes en la misma roca a escala comercial fue Chile, en la mina Lo Aguirre perteneciente a la Sociedad Minera Pudahuel y observando este proceso se logra apreciar una mayor aceleración en el proceso de lixiviación, además de una mayor eficiencia y obteniendo mayores rendimientos comparándolo con otros procesos de lixiviación.





OBJETIVOS Los objetivos de este informe son demostrar a nivel general y específico los siguientes aspectos de la Lixiviación Thin Layer:

O b j e t i v o g e n e r al : 

Llevar a la práctica las operaciones unitarias de un proceso hidrometalúrgico de lixiviación en pilas.



Emular el proceso hidrometalúrgico del cobre, llamado, lixiviación Thin Layer, a nivel de laboratorio.

Obj etivo s es pec í fico s: 

Determinar el consumo de ácido por el método Thin Layer.



Determinar la recuperación de cobre por el método Thin Layer, que es fácilmente soluble y presenta buenas características de permeabilidad.



Este proceso debe ser alimentado con minerales de ley alta-media, para que el proceso de lixiviación sea en períodos razonablemente cortos.



El objetivo principal es de amortizar rápidamente la gran inversión inicial.





FUNDAMENTOS TEÓRICOS La lixiviación es un proceso químico hidrometalúrgico que permite la extracción de soluto desde un sólido mediante la utilización de una solución líquida. Se produce cuando la fase líquida queda en contacto con el sólido para empezar a desprenderse el soluto desde el disuelto que contiene los materiales originales. Existen muchas clases de lixiviación como la por pilas, la de bateas, la de agitación, la de botaderos, la in situ, la de reactores a presión, entre otras. Una reacción química típica de una lixiviación para óxido es la siguiente en el caso particular de la Crisocola que reacciona con el ácido sulfúrico (H2SO4): CuSiO3 – 2 H20 + H2SO4 + 2 H20 ==> Cu+2 + SO4 -2 + 5H2O + SiO2 Thin Layer es una nueva técnica de lixiviación exitosa en la industria del Cobre, que consiste en la acumulación de mineral (pueden ser óxidos o sulfuros de Cobre) con un tamaño indicado que sea coincidente con los requerimientos de los experimentos y aglomerados en pilas de 3 a 6 metros de altura. Estos tienen una vasta extensión. Además las pilas se deben ubicar en un terreno plano y deben colocarse bajo un ángulo definido con el fin de recuperar la solución que se va acumulando. En lugares de baja altura se colocan las pilas, de ahí su nombre Thin Layer que significa capas delgadas. La ventaja de este método que ha permitido su éxito, es básicamente que impide la acumulación en las pilas de la solución ya que a diferencia de otros métodos acá se prepara el material con anterioridad al ser curado con ácido sulfúrico y agua. Hubo problemas al comienzo con su utilización, dado que al ser las pilas de altura reducida producía ineficiencia. Esto se desarrolló para evitar la impermeabilización de la pila que hacía el fino que venía de la molienda y con ello reducir la eficacia del trabajo del ácido. Esto se arregló con cambios en los procedimientos como principalmente fue la mejora en la aglomeración en el proceso de curado permitiendo ahí que las pequeñas partículas se unieran a las más grandes y con ello ayudar a que la pila no se impermeabilizara y pudiera alcanzar una mayor altura.





Este es el proceso que tiene los menores costos operacionales en Chile, además reduce el consumo de ácido y se puede aplicar a toda clase de minerales lixiviables, minerales oxidables. Además se requiere una menor cantidad de agua. Las etapas del proceso son: Molienda



Aglomeración





Curado Ácido



Lixiviación TL (Thin Layer)

Chile fue el primer país que usó este tipo de lixiviación para minerales oxidados de cobre y bacterias para súlfuros de cobre ubicados en la misma mena, en la mina Lo Aguirre perteneciente a la Sociedad Minera Pudahuel.





DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA En este experimento se usaron los siguientes insumos: 3.850 gramos de material total, que al igual que en el laboratorio anterior, tiene granulometría de 100% y ¾´´, contiene Cu (T) 2,6%, Cu (ox) 2,2% y Fe 0,3%. Agua para aglomerar: 5% del material total, vale decir, 192,5 gramos, lo que equivale a 192,5 cc dada la densidad 1 del agua. Solución lixiviante para TL.

Ácido Sulfúrico que en total hace un volumen de 183,13 cc. El procedimiento sigue a continuación: 

Primeramente se ponen en el material total los 192,5 cc de agua para aglomerar.



En seguida se vierten al material los 183,13 cc de ácido sulfúrico, y se rolea. Dada la peligrosidad de este insumo, esto se realiza con guantes y pala.



Se tiene una columna con la inscripción Lix TL A, que está sobre una mesa de laboratorio. Esta se baja para permitir que el material total roleado sea introducido a su interior con una pala como parte del tercer paso.



Después de esta acción correspondería hacer reposar el tubo por 24 horas, para completar un tiempo de curado, que corresponde a la aglomeración y depositación del material, para así reducir el consumo de agua principalmente, así como también del ácido. Se hace el supuesto que esto ya se realizó, y se vuelve la columna llena a colocar sobre la mesa.



Después de haber calculado la tasa de regadío que es de 1,89 cc/min que se obtuvo con el dato dado 20 litros/(hora x m2) multiplicado por el área de la columna, y dejada expresado en cc/minutos, se procede a la parte final del experimento.



Acá se coloca debajo de la solución lixiviada que yace en una posición alta, un gotero junto con un regulador de goteo para que empiece a evacuar el contenido de la solución a la columna de la tasa mencionada. Esto se va realizar por 72 horas. 8

Profesor: Pedro Muñoz






Al contrario de los regadores verdaderos, ésta riega solo una parte de la muestra, no entera. Cuando empiece a lixiviar percolará PLS.



En la base de la columna se tiene un orificio con una manguera que llega a un bidón que se usa para recolectar la muestra. Este está escrito con TL y solución recolectada A.



Finalmente se tomarán tres frascos como muestras tras el período mencionado. La etiqueta para la primera es Lix TL M1 (Lixiviación Thin Layer muestra 1).





ANÁLISIS DE RESULTADOS Después de desarrollar la experiencia, y ser llevada a laboratorio que procedió con los siguientes resultados: MUESTRA M1 M2 M3

Tiempo lix hr 24 48 72

Ley cu 15.3 21.4 29.5

Ac. Libre 63.1 53.4 41.2

Con estos datos se puede apreciar que la cantidad de Cobre sigue una tendencia proporcional al tiempo. A las 72 horas llega a su peak. La cantidad de ácido no sigue una tendencia con respecto a la cantidad de cobre. Así es cuando aumenta el cobre disminuye la cantidad de ácido para las 48 horas. No hay una relación ni proporcional ni inversamente proporcional entre ambos.

RECUPERACIÓN DE COBRE

La cantidad de cobre recuperado depende de las muestras extraídas luego de transcurridas 24 hr, 48 hr y 72 hr de lixiviación. Además dicho valor depende de la cantidad de solución extraída y la concentración de cobre que ésta posea. Para dicho cálculo se utiliza la siguiente expresión:

                      Dónde: 



 

  : Masa de cobre contenido en cada muestra recuperada a las 24hr, 48hr y 72hr, (gr).  : Concentración de cobre contenido en cada muestra recuperada a las 24hr, 48hr y 72hr, (gr Cu/L solución).  : Cobre soluble contenido en la muestra (gr). % : Porcentaje de cobre recuperado en la lixiviación. ó

ó

Considerando los datos indicados, para un tiempo de 24 hr, se tiene:

            10 Profesor: Pedro Muñoz




El mismo cálculo se realiza para las muestras extraídas a las 48hr y 72hr, obteniendo lo siguiente Tiempo 24 48 72

Ley Cu 15,3 21,4 29,5

V Rec 2,290 L 2,200 L 2,385 L

%Rec Cu 41,37% 55,58% 83,07%

CONSUMO DE ÁCIDO

      ()       ()               () Dónde:   

Ácido Libre: Gramos de ácido consumidos por litro de solución, (gr/L). V recuperado: Volumen de muestra extraída en la lixiviación, (L). gr de ácido agregado: 338,8 g según el punto

Se tiene:

      ()     ()          () El mismo cálculo se realiza para las muestras extraídas a las 48hr y 72hr, los resultados son los siguientes: Muestra Tiempo (hrs) M1 24 M2 48 M3 72

Ley Cu 15,3 21,4 29,5

Ac Libre 63,1 g/L 53,4 g/L 41,2 g/L

V Recup

%Rec Cu

2,290 L 2,200 L 2,385 L

41,37% 55,58% 83,07%

Cons. Ácido 194,3 g 221,3 g 240,5 g





% Rec Cu Vs Tiempo Lixiviación 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% 24

48

72

% Consumo de Ácido Vs Tiempo Lixiviación 300 250 200 150 100 50 0 24

48

72





CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

Se aprecia que ha medida que aumenta las horas de lixivación aumenta % de recuperación. Hay un peak que se logra a las 72 horas pero con una recuperación de solo 83%. Podemos inferir que a medida que pase el tiempo se consumirá más ácido.



La recuperación de cobre realizado en el laboratorio es de 83,07% a las 72 horas, lo cual está por sobre el rango de recuperación típica para este tipo de procedimiento (50-70%).



Las recuperaciones obtenidas con TL aumentan con el trascurso del tiempo, lo que se explica al devolver el acuoso a la pila, transformando el proceso en un sistema cerrado en el que el acuoso se va enriqueciendo permanentemente. La velocidad de recuperación media en las 72 horas de la experiencia fue de 1,15%/h.



Se observó en esta experiencia una menor recuperación y un mayor consumo de ácido que en percolación. Claro está que no se realizó el proceso previo de curado. Se recomienda realizar nuevamente la experiencia ya que además los resultados obtendos por el grupo B son muy distintos, ya que en esa experiencia la reuperación aumentó para todo el período.





BIBLIOGRAFIA 

Apuntes y Diapositivas de la Cátedra Procesos Metalúrgicos, dadas por el profesor Pedro Muñoz, Junio 2015, Ingeniería Civil en Minas, Programa Prosecución de Estudios.

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Audio de laboratorio de Lixiviación por Percolación, del día 27 de junio de 2015, para el grupo número 1.

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Página web: http://www.academia.edu/6768456/Cuerpo_informe_TL

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Guía Laboratorio Lixiviación TL.

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Apuntes de Lixiviación Clasificación de Inacap proporcionado por el profesor Pedro Muñoz.





ANEXOS

Fotos del Proceso de Lixiviación Thin Layer











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