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Universidad de Santiago de Chile Facultad de Ingeniera
Departamento de Ingeniera en Minas Laboratorio Procesos
Hidrometalrgicos
LABORATORIO
LIXIVIACIN POR
PERCOLACIN.
Diseado por Matas Toro Orellana (Ayudante)
Revisado por Luis Vilches (Profesor Laboratorio)
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Laboratorio Hidrometalurgia Universidad de Santiago de Chile
2014
Introduccin
La lixiviacin por percolacin (o en bateas) es utilizada desde
inicios del Siglo
XX, en la industria del salitre y consiste en circular una
solucin, a travs de
un lecho de mineral, previamente chancado. Se aplica
principalmente a
minerales de cobre, uranio, oro y plata que son fcilmente
solubles y que
presentan buenas caractersticas de permeabilidad. El proceso
puede durar
entre 2 y 14 das, con recuperaciones hasta del 90 %. Se realiza
en una
estructura con forma de paraleleppedo, el cual se carga con
mineral y se
inunda con las soluciones de lixiviacin. Aprovechando el fondo
filtrante las
soluciones se recirculan, en sentido ascendente o descendente,
para luego
traspasar a las siguiente batea. De esta manera las
recirculaciones permiten
subir el contenido de cobre en las soluciones ricas, tanto como
para enviarlas a
recuperacin electroltica directa (caso de los primeros aos de
operacin de
Chuquicamata). Este sistema ha sido usado para tratar minerales
oxidados de cobre desde 1915
en Chuquicamata (con bateas de 45x34x6.5m) y, posteriormente,
desde 1972
en La Cascada (con bateas de 25x25x7 m), y desde 1961 en Mantos
Blancos
(con bateas de 20x20x7, 3m).
Ayudante: Matias Toro O
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Lixiviacin por percolacin.
Este tipo de percolacin implica una molienda que no supere los
10 o 12 mm,
ya que el liquido debe atravesar la capa de solidos, a esto se
le llama
percolar. Esto funciona puesto que el lquido lixiviante
atraviesa el material chancado
percolando a travs de la mena extrayendo las especies de valor,
ya sea por
simple disolucin o reacciones qumicas como puentes de
transferencia. Este tipo de lixiviacin, se realiza en estanques o
bateas las que generalmente
son de concreto reforzado, madera, acero inoxidable, fierro o
fibra de vidrio.
En los casos que se requiere los estanques estn recubiertos
interiormente para
ser protegidos de la corrosin que pueden provocar las soluciones
lixiviantes.
Dicho estanque de lixiviacin tiene un doble o falso fondo que
consiste en un
entramado de tablones perforados, cubiertos con una tela
sinttica o fibra
vegetal permeable, que impide que los slidos ms finos lleguen
hasta el fondo
del estanque y que permite slo el paso de la solucin, al actuar
como un
verdadero filtro. La tendencia era construir estanques de gran
capacidad, es
decir, de 5000 a 10000 ton. De carga, para evitar el exceso de
manipulacin de
materiales y reducir considerablemente los costos. La disposicin
normal de los estanques de percolacin es en lnea (batera de
bateas) con o sin paredes comunes. En general, los estanques
para el manejo
de soluciones (acumulacin solucin rica, solucin cida, solucin.
Un
costado de la batea sirve tambin a la batea contigua y as se
cuenta con una
serie de bateas en lnea, lo que permite usar un solo puente mvil
en lnea,
para ejecutar la operacin de carguo mediante correas
transportadora y un
carro repartidor.
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Esquema de una batea.
La percolacin puede realizarse por:
- Pistn ascendente
- Pistn descendente
Si la solucin entra por el fondo del estanque y rebalsa por
arriba, el sistema
es percolacin por pistn ascendente que es el mtodo ms comn si el
flujo
de solucin es continuo a travs de varios estanques. Si la
solucin entra por el
fondo o por arriba del estanque pero se saca por el fondo, el
sistema es
percolacin por pistn descendente, que es el mtodo ms comn si se
emplea
el sistema batch o discontinuo.
La percolacin por pistn ascendente expulsa hacia arriba las
burbujas de aire que
atrapan a las oquedades (espacios huecos) de la carga, as como
tambin los gases
emanados de las diferentes reacciones qumicas, asegurando as un
buen contacto
entre la solucin lixiviante y el mineral, manteniendo tambin la
carga esponjada.
La percolacin por pistn descendente dificulta la salida de estos
gases, pero favorece el
movimiento natural de las soluciones concentradas desde las
capas superiores a las
inferiores. Mantiene la carga apretada, lo que significa un
inconveniente.
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Unidades Percolantes.
- Estanques. - Pilas o montones.
1.-Estanques: Instalaciones construidas en concreto armado,
planchas de
fierro o bien de manera, segn el lixiviante a utilizar en la
lixiviacin y
las condiciones trmicas del trabajo. La forma varia desde un
paraleleppedo, un cubo o en forma de cilindro. Estos estanques
se alimentan a travs de correas transportadoras ajustables
y montadas en puentes deslizables sobre los estanques.
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A una distancia aproximada de uno 20 o 40 cm, desde el fondo del
estanque
segn su capacidad, se coloca un fondo falso o CRINOLINA. La
crinolina es
una plataforma con paneles perforados. En nuestro caso de
minerales oxidadas
esta crinolina esta hecha de madera con una serie de canales
dispuestos en
forma paralela uno del otro, con una profundidad hasta la mitad
del tabln.
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En la parte superior de la Crinolina se dispone de una tela
filtrante colocada en
paneles para dar facilidad a la limpieza. La tela filtrante mas
empleada para las
soluciones acidas, es la fabricada a base de fibras de coco. En
la actualidad se
le ha remplazado por tejidos hechos de plsticos.
Control de la lixiviacin:
Se debe tener un estricto control de los siguientes
parmetros:
- Volumen de Caldos extrados en cada etapa (Lts)
- Concentracin, especie de valor (g/l)
- Peso de la mena contenida en el estanque (T)
- Ley de cabeza en %
A travs de un estricto control de estos factores, se conoce el
instante en que la
unidad ha entregado una recuperacin econmicamente satisfactoria
y se
procede a la etapa final de lavado. (Esta etapa de lavado se
realiza para
arrastrar las soluciones liquidas arrastradas entre el
material)
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Ciclos de percolacin.
El proceso de percolacin se realiza normalmente en
contracorriente, es decir
donde el mineral fresco se encuentra con soluciones viejas y el
mineral viejo
con soluciones frescas. Un ciclo de lixiviacin consiste entonces
en la
organizacin de etapas de carga, lixiviacin, lavado y descarga
del mineral.
Las caractersticas particulares del ciclo en cada caso dependern
de las
caractersticas del mineral, velocidad de disolucin, tamao de
partculas, etc.
La idea del ciclo en contracorriente es agotar el mineral "por
cansancio", es
decir que minerales parcialmente disueltos, sean atacados por
soluciones de
lixiviacin frescas. Es decir, al avanzar la solucin de
lixiviacin ms
enriquecida en especies de valor, sta se encuentra con un
mineral no
procesado Supongamos que contamos con una batera de 6 estanques
cargados con
mineral sin ningn procesamiento.
Introducimos la solucin lixiviante en 1, se circula por un
tiempo dado
experimentalmente, esta solucin luego pasa al estanque dos,
mientras que en
el 1 se introduce una solucin fresca. Mientras la primera
solucin pasa del 2
al 3 y as hasta el 4. Cuando el 1 esta listo, la solucin fresca
entra en el 2 y se
pone en funcionamiento el 5. El proceso contempla la
incorporacin de un
estanque cada 24 horas de ciclo.
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Ejemplo de un ciclo de percolacin en Potrerillos.
- Carga : 1 da
- Lixiviacin: 6 das
- Lavado: 1 da
- Descarga: 1 da.
- Tiempo total de ciclo de percolacin: 9 das.
2.- Pilas o montones: Aplicado principalmente a menas con baja
ley y cuando
los yacimientos estn ubicados en zonas o condiciones inhspitas y
muy
alejados de los centros. Se practica para grandes tonelajes con
el propsito de
hacerla mas econmica. Se apila la mena sobre un piso impermeable
e inclinado, en forma de pirmide
truncada. En la parte superior de hacen una serie de pozos bajos
y en estos se
introduce la solucin lixiviante. La percolacin aqu ocurre por
pistn
ascendente y en su camino se verifica su lixiviacin.
Las soluciones al llegar al piso, escurren hacia los pozos
colectores donde son
reciclados hacia la pila por medio de bombas.
La lixiviacin en pilas se ha utilizado con gran xito en menas
con especies
muy solubles (Chalcantita). Teniendo como principal ventaja su
economa, ya
que sus instalaciones son mnimas. Al agotarse la pila esta puede
o no
aprovecharse dependiendo de los costos de transporte.
Si la pila tiene alto tonelaje, aparecen inconvenientes como el
requerimiento
de una gran superficie impermeable (en la cual, asegurar su
consistencia no
siempre es de bajo costo) y el requerimiento de un trafico de
vehculos sobre
la carga lo que ocasiona un compactamiento de esta, dificultando
mas tarde la
buena percolacin de las soluciones a travs del material.
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Ventajas y desventajas de la Percolacin.
Ventajas de la lixiviacin en bateas.
a) No se requiere de etapas de molienda y separacin
slido-lquido. b) Las etapas de lixiviacin y lavado cuentan con
estanques de
almacenamiento intermedios, logrndose ms flexibilidad que en un
proceso
continuo. c) Se obtienen soluciones concentradas que pueden ir
directamente a EO. Esto
es debido a la baja relacin slido/lquido.
d) Los costos de inversin y operacin son ms altos que los de la
lixiviacin
insitu, en botaderos, en pilas, pero menores que en la
agitacin.
Desventajas de la lixiviacin en bateas.
a) Es un proceso batch, al no ser continuo se forman reacciones
indeseables. b) La recuperacin mxima es de 65-90 %. c) La aplicacin
es limitada a minerales con contenido de finos. (En algunos
casos podr aglomerarse el mineral).
d) Se requiere ms entrenamiento de operadores, el sistema tiene
poca
automatizacin
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Desarrollo Experimental.
A nivel experimental, se llevara a cabo la experiencia de
lixiviacin por
percolacin a nivel de laboratorio. Para esto se llevaran a cabo
cada uno de los
procesos que esto involucra (carga, contacto solucin lixiviante,
lavado y
descarga)
Caracterizar el mineral:
- Se pesa con exactitud alrededor de 4 Kg de mineral
oxidado,
previamente caracterizado. La mineral debe tener una
granulometra
aproximada de 1/4.
Preparacin Solucin lixiviante:
- Determinar la cantidad de acido necesario, de acuerdo a las
leyes y al
consumo del mineral.
- Se prepara la solucin lixiviante necesaria, considerando su
dilucin.
- Preparar la solucin de acuerdo a las cantidades determinadas,
teniendo
siempre la precaucin de vaciar siempre el acido sobre el
agua.
Carga:
- Cargar la columna de lixiviacin colocando las menas gruesas en
el
fondo y las finas encima, aglomeradas con agua en una cantidad
del 5%
del peso del material.
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Lixiviacin:
- Agregar solucin dejando unos 200 cc para cebar la bomba
- Cebar la bomba y hacerla funcionar
- Tomar 25 cc de muestra cada 24 Hr.
- Al completar 72 horas de tratamiento se detiene la bomba, se
retira la
solucin rica y se mide su volumen. (Descarga)
Lavado:
- Hace un lavado con 3 litros de agua, dejando en circulacin por
24
horas, al cabo del cual de retira la solucin y se mide. Tomar
muestras
- Hacer un segundo lavado en las mismas condiciones del
anterior, De
acuerdo a la ley, determinar si es necesario un tercer
lavado.
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Bibliografa.
- Apuntes laboratorio Profesor Luis Vilches . - Apuntes catedra
profesor Pedro Muoz. - Apuntes de Hidrometalurgia I, Universidad
Catlica del norte. - Gua Hidrometalurgia, Universidad de
Atacama.
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