Procesos Hidrometalurgicos Industriales

Procesos hidrometalúrgicos industriales

Lixiviación en pilas (heap leaching)

La lixiviación es un proceso de hidrometalurgia mediante el cual se extraen minerales a partir de las menas que reúnen determinadas características. Para realizar la lixiviación se deben reunir dos condiciones generales:

que los minerales sean lo suficientemente valiosos para intentar reducir las pérdidas en el residuo, pero no lo bastante ricos como para pagar un proceso de tratamiento más desarrollados y costosos.

disponer del capital suficiente de manera de implementar este proceso para lograr un aprovechamiento óptimo del mineral, y un mayor control geométrico y químico que los vertederos.

Minerales oxidados de Cobre, procesados vía lixiviación

La lixiviación consiste en regar el material mineralizado extraído de la mina, cuyas características de ley y granulometría son conocidas, con soluciones de lixiviación ajustadas a ellas, y que consideran tanto las velocidades de reacción como los tiempos de dilución, para obtener el mineral a partir de una solución.

El tratamiento de lixiviación en pilas requiere del desarrollo de un procedimiento secuencialmente ordenado que consiste en las siguientes etapas:

Proceso de chancado

En el esquema general del proceso, tanto el mineral procedente de la explotación a cielo abierto o subterránea, como el de viejos vertederos integrados en programas de aprovechamiento, debe ser ligeramente preparado en una planta de trituración o chancado y luego de aglomeración si es necesario, para conseguir una granulometría controlada, que permita asegurar un buen coeficiente de permeabilidad de la solución.

El principal propósito del chancado es efectuar las reducciones de tamaño necesarias, hasta obtener un producto de una granulometría adecuada que permita el desarrollo del siguiente proceso (la lixiviación en pilas o depósitos) en forma eficiente.

Etapas y de equipos de chancado o trituración

Como todos los procesos de conminución, la trituración requiere de un elevado consumo energético, por lo que tiene gran impacto económico en el desarrollo de cualquier proyecto de hidrometalurgia.

Plantas de chancado secundario y terciario. Faena Radomiro Tomic

La energía necesaria para la trituración se calcula experimentalmente, midiendo la fuerza necesaria (kilopondios-m/cm) para romper probetas de la roca mediante una máquina de impacto.

A partir de esta fuerza se calcula el Índice de Trabajo (Work Index Wi), que entrega los kilovatios/t necesarios para realizar la trituración o chancado, desde un tamaño medio de alimentación (granulometría del material de inicio) al tamaño medio del producto (granulometría del producto).

La molienda húmeda tiene un gasto energético mayor que la trituración seca, y por tanto un mayor costo. De esta forma, el tamaño final de las partículas estará limitado por la operatividad en seco. Por lo tanto, con un material húmedo y una cantidad apreciable de finos, el tamaño final de trituración o chancado debe ser mayor que con materiales rocosos y secos.

Considerando el menor costo de trituración seca, se puede llegar a productos de tamaños límites inferiores a 6 mm, (entre 3 y 4 mm,) que es el equivalente a la trituración o chancado cuaternaria.

Tamaño de trituración o chancado y elección de equipos

El proceso de chancado se realiza dos grandes etapas, las cuales requieren de equipos específicos para lograr la granulometría adecuada:

Trituración o chancado primario o grueso.

Trituración o chancado fino: que comprende las etapas de chancado secundario, terciario y cuaternario.

La selección del tipo y tamaño del equipo chancador para cada etapa se determina según los siguientes factores:

a) Volumen de material o tonelaje a triturar.

b) Tamaño de alimentación.

c) Tamaño del producto de salida.

d) Dureza de la roca matriz, ya que la proporción de mineral suele ser pequeña. Éste es un índice importante, que se expresa normalmente por la escala de Mohs, que tiene implicancia al momento de seleccionar el tipo de equipo a utilizar.

e) Tenacidad, según en el índice de tenacidad de la roca a triturar, el que se compara con el de la caliza, a la que se le asigna el índice 1.

f) Abrasividad, debida fundamentalmente al contenido de sílice, que es el principal causante del desgaste de los equipos.

Según el índice de abrasividad, medido experimentalmente a través del porcentaje de sílice presente en la roca, éstas se clasifican en:

Clasificación Porcentaje de Sílice (%)

Poco abrasiva < 0,05

Abrasiva 0,05 - 0,50

Muy abrasiva 0,5 - 1

Extremadamente abrasiva > 1

g) Humedad del material en el yacimiento y en la planta, según las condiciones climatológicas del lugar.

h) Contenido de finos y lamas. Los materiales lamosos o pegajosos pueden disminuir la permeabilidad, originando dificultades en la percolación posterior.

Para cada una de estas etapas existen equipos apropiados, cuyas características principales de abertura de alimentación, capacidad a distintos cierres, tamaños de productos, potencia, etc., suelen ser tabuladas por los fabricantes de trituradoras en función de una densidad y dureza media.

En general, se recomienda no moverse en los extremos límites de trituración (máxima razón de reducción) sino considerar los valores medios propuestos por las tablas de los fabricantes de equipos.

Para lixiviación en pilas el mineral se suele triturar a tamaños entre 100 y 250 mm, para lixiviación en depósitos o tanques, entre 50 y 1 mm, para lixiviación dinámica, chancado y molienda a tamaños inferiores a 1 mm.

Independientemente de otras variables, el tamaño de partícula de mineral o metal a lixiviar define la velocidad de disolución y, por consiguiente, el porcentaje de recuperación en un tiempo determinado.

Según prácticas industriales, unos tamaños típicos de menas para lixiviación de distintos minerales pueden ser los siguientes:

Mineral Tamaño mm (malla ASTM)

Cobre oxidado

-12,00

Oro

-0,25 a (-60 mallas)

Concentrado de oro (sulfuros)

-0,044 a (-325 mallas)

Uranio

-2 a -0,15

(-10 a -100)

Bauxita

-0,15 a (-100)

Ilmenita

-0,074 a (-200 mallas)

Laterita (níquel)

-0,841 a -0,074

(-20 a -200 mallas)

Concentrado de níquel (sulfuros) -0,074 a (-200 mallas)

Calcinados de zinc

-0,074 a (-200 mallas)

Por sobre los 2 mm (10 mallas), el tamaño de las partículas impide efectuar una lixiviación dinámica operativa (agitación). Si se desea una molienda más fina debe considerarse además del incremento en costo de energía, la posible producción de lamas, sobre todo en el caso de minerales friables como son los de estaño o wolframio.

De manera general, según el método que se aplique, pueden considerarse los siguientes tiempos de lixiviación:

Método de lixiviación Tamaño (mm) Tiempo aproximado

Estática

En sitio Grandes y variable Variable

En vacies Hasta 1500 Años

En pilas Hasta 150 1 a 6 meses

En tanques Hasta 12 15 a 30 días

Dinámica Con agitación Hasta 2 2 a 24 horas

Con agitación Hasta 0,010 1 a 10 horas

La siguiente tabla es una guía para la selección preliminar de los tipos de trituradoras que se recomienda utilizar, dependiendo del material que sea necesario triturar (según Neuhoff).

Diseño de la trituración o chancado

Antes de que el material se lleve a la trituración o chancado, se recomienda realizar el cribado, que consiste en el harneo o selección de tamaño previo, segmentando en diferentes granulometrías. Este proceso tiene ventajas tales como que aumenta la capacidad del equipo, evita las dificultades que provocan los finos en las cámaras trituradoras (atascos), reduce el consumo de energía y permite obtener un producto final con menos finos.

En el diseño de una trituración y en la perspectiva de reducir los costos de operación, principalmente de la trituración primaria, se deben tener en cuenta los siguientes factores:

Localización

Dada la ubicación de la mina y la planta, la localización de la trituradora (chancador) es aquella en que la distancia económica entre esos dos puntos sea la mínima. Además, por aspectos de de seguridad (tronaduras) , el chancador primario se ha mantenido hasta hoy relativamente alejada de la mina. Sin embargo, se debe tener presente que el transporte del material ya triturado es menos costoso (menor volumen y menor impacto en las cajas de camiones) y más continuo que el material que viene de la mina. Por ello, sería más conveniente ubicar el chancador primaria lo más cerca posible del yacimiento e incluso dentro de él.

Transporte del mineral a la trituración o chancado

Generalmente se afirma que un 40% del costo minero en una explotación a cielo abierto corresponde a las operaciones de perforación, tronadura y carguío, y que el 60% restante se asigna al transporte del material a la planta.

Está demostrado que el transporte por

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