Ew Cu Toquepala

EW EN LA PLANTA DE TOQUEPALA

DESCRIPCION DEL PROCESO DE LIXIVIACION •

Los botaderos de Toquepala contienen principalmente una mezcla de dos minerales, la Calcopirita (CuFeS2) y Calcosita(CuS2) ambos de lixiviación lenta. El ciclo de lixiviación de los botaderos es de 14 semanas, de los cuales 6 semanas son de lixiviación raffinate seguido de 6 semanas de reposo para promover la oxidación y difusión. Para poder recuperar la totalidad de cobre lixiviable se ha optado por lixiviar las faldas de los botaderos, ya que el 15% del total de mineral depositado se encuentra en las faldas. Se espera recuperar el 36 % del total de cobre en un periodo de 10 a 11 años.

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El proceso de lixiviación se inicia regando el mineral con una solución raffinate que es bombeado a los botaderos a un flujo nominal de 5850 m³/hr. A medida que la solución raffinate percola por los botaderos, el cobre se disuelve gradualmente hasta formar un PLS que contiene un promedio 1.6 g/l de Cu. Aproximadamente un 18 % de la solución de riego se pierde por evaporación y retención dentro de los botaderos de tal manera que la producción nominal de PLS de los botaderos es de 4800 m³/hr. El PLS es colectado en la base de los botaderos y bombeado a la poza de alimentación de la planta de extracción por solventes (Plant feed Pond). Desde la poza de alimentación alimentación de la planta de S, el PLS combinado fluye por gravedad según la disponibilidad de la solución de PLS en las pozas de colección de los botaderos (aproximadamente (aproximadamen te 4950 m³/hr.

ESTADIOS DE LIXIVIACION •

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Un estadio es la unidad básica de la operación de lixiviación de los botaderos de Toquepala Cada vez que un estadio es preparado para la lixiviación, su superficie es ripiada, este ayuda a evitar el exceso de evaporación producto de la acumulación de refino sobre la roca compactada. Esto también facilita la penetración de aire oxigeno necesario para la acción bacteriana y la oxidación de los sulfuros.

ACUOSOS CONTINUO •

Se caracteriza por la presencia de gotas dispersas en una matriz del acuoso que es continua, para que la fase orgánica sea la mas limpia, ya que estas gotas de PLS impuro se transfieren ala electrolito al entrar en contacto con el orgánico en la etapa de re-extracción; contaminándolo con Fe y otras impurezas, las que contribuyen en la calidad del deposito catódico.

ORGANICO CONTINUO •

Como el acuoso (refino) esta dejando el proceso de extracción por solventes , entonces deberá estar limpio de organico como sea posible. Por lo tanto la segunda etapa de extracción debe operarse en organico continuo para no perder organico atrapado en el refino.

PRINCIPIO DE OPERACIÓN •

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El electrolito rico ingresa a la columna a través de una alimentación lateral a 1.2 metros por debajo del borde superior de la columna y fluye en contracorriente a la dirección ascendente de las burbujas de aire, las cuales atraen y retienen las finas gotas de orgánico arrastrado por el electrolito. El aire utilizado ingresa por la parte superior a través de una tubería que conduce aire a la parte inferior de la columna donde es distribuido por medio de una unidad de burbujeo de aire de forma circular equipada con varios niples de salida a manera de toberas que se dirigen el flujo de aire a ,o largo de la columna. Las burbujas de aire forman una espuma rica en orgánico, posteriormente esta espuma es colectada en un tanque de almacenamiento para su bombeo hacia SX o hacia la zona de tratamiento de crudo.

FILTRACION DEL ELECTROLITO •

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El electrolito bastante limpio procedente de las columnas de flotación se colecta en el tanque de alimentación a filtros. Este tanque es de 9 metros de largo,. 4.72 m de ancho y 6 m de altura. Esta construido de concreto revestido con polietileno de alta densidad (HDPE) además esta techado. El tanque tiene una capacidad de 227m³(6000gal). De volumen activo.

PRINCIPIO DE OPERACION •

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El electrolito rico se filtra a través de cinco filtros spintek a presión cuya función principal es remover cualquier orgánico que aun permanezca atrapado en el electrolito y partículas sólidas en suspensión. Utilizan antracita y garnet como medios filtrantes. La finalidad de la antracita es coalescer las gotitas de orgánico en gotas mas grandes, y la de garnet como medio filtrante de sólidos finos. Periódicamente, cada filtro pasa por un ciclo de retro lavado para retirar todo el material colectado en el lecho filtrante. El lavado en contracorriente consiste en ingresar un volumen de agua al interior del filtro para después inyectar aire y remover todo el material colectado en el lecho seguida por un flujo de agua en reversa para arrastrar el material filtrado. Normalmente los cinco filtros están en un ciclo de operación de filtrado a la velocidad de diseño de 159m³/h por cada uno de ellos.

DOSIFICACION DE REACTIVOS •

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COBALTO: La solución de sulfato de cobalto heptahidratado se prepara en un tanque con una capacidad de 1.4 m³(370gal).las bolsas de sulfato de cobalto son adicionadas en el tanque en forma manual y se mezcla con agua hasta obtener una dilución apropiada. El propósito se sulfato de cobalto es reducir la corrosión de los ánodos de plomo en las celdas durante la electro-deposición de cobre.

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GUARTEC: Se prepara en un tanque con una capacidad de 1.4 m³ (370gal). Las bolsas de guartec en polvo seco son adicionadas en forma natural y se mezclan con electrolito hasta obtener una dilución apropiada. el propósito del guartec es mejorar las características superficiales del cátodo, permitiendo un deposito fino sobre la superficie de las planchas madre.

ELECTRODEPOSICIÓN DEL COBRE DEFINICIONES Y CONCEPTOS

La electro deposición del cobre (EW) es la etapa final del proceso Hidrometalúrgico, consiste en la obtención de cátodos de alta pureza, los que se producen sumergiendo dos electrodos (ánodos y cátodo) en una solución electrolítica de sulfato de cobre procedente de la planta de SX y a través del paso de la corriente eléctrica.

OPERACIÓN ACTUAL La planta de electro- deposición de Toquepala consta con 162 celdas las cuales están repartidas: - En la casa tanque norte la cual consta de 122 celdas las cuales contienen en su interior 63 cátodos y 62 ánodos - En la casa tanque sur la cual consta de 40 celdas las cuales contienen en su interior 64 cátodos y 63 ánodos Los ánodos son placas de plomo calcio y estaño Los cátodos o plancha madre son de acero inoxidable 316L con un espesor de 1/8`` (3.175 mm.) revestido de una capa de cobre

La cosecha se realiza cada 6 días y se saca cada 20 cátodos El electrolito rico es de 50 g/l de cobre El electrolito pobre es de 40 g/l de cobre Tiene 6 rectificadores de corriente los cuales dan un amperaje de 23 000 A y un voltaje de 299 V cada uno La eficiencia en la recuperación es de 92 % La densidad de corriente varía entre 250 y 310 A/m² Usa corriente continúa y la conexión entre celdas es en serie y entre ánodos y cátodos es en paralelo

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Para el bombeo del electrolito desde el tanque de recirculación hacia las celdas de EW se hace uso de bombas las cuales tienen una potencia de 125 HP y un flujo promedio por cada celda de 18 m³/hora Las celdas de EW son de concreto revestidos con polivinil-ester Las conexiones se hacen con acero inoxidable y con cobre. Su producción no es mencionada en el informe pero puede ser calculada La empresa trabaja 360 días del año

OBJETIVO •

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Es hacer mejoras a la eficiencia, al amperaje regulando la densidad de corriente o ampliando un poco la composición de los ánodos para que haya una mejor recuperación del cobre y así mejorar la producción y adquirir mejores utilidades económicas. Calcular la producción exacta con el mejoramiento dado por cada mes de producción.

CALCULOS Entonces tenemos: e = 92% Dc = 250 Amp/m² Separación entre cátodo y ánodo es de 4.75 mm. I = 32766 Amp. Para saber el área sumergida: Dc= I . (# cat - 1) 2 A Despejando tenemos que A= I . (# cat - 1) 2 Dc A= 32 766 . (63 - 1) 2 (250) A= 1.057 m² • • • • • • • • • • • • •

CALCULOS •

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Ahora hallando la producción Pr = 32 766 x 63.54 x 0.92 x 1 26.8 x 2 x 1000 Pr = 35.735 kg. / Tk / hora

CALCULOS •

Ahora la producción de toda la planta será de Pr = 35.735 x 162 celdas Pr = 5 789.07 Kg. / planta / hora = 5.78907 TM / planta / hr Pr = 138 937.65 Kg. / planta / día = 138.93765 TM / planta / día Pr = 972 563.55 Kg. / planta / semana = 972.56355 TM /  planta / semana

Pr = 4 168 129.5 Kg. / planta / mes = 4 168.129 TM / planta /  mes

Pr = 50 017 554 Kg. / planta / año = 50 017.554 TM / planta /  año •

Entonces hasta el 21 de febrero el precio del cobre es de 8280.00 US $ / TM Por lo tanto la cantidad de dinero que recauda Souther Perú al año será de US $ /Año = 50 017.554 x 8280 = 414 145 347.1 US $ /Año

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Proponiendo las mejoras tenemos: •

Cambiar los ánodos de Pb Ca Sn por ánodos Pb Ag para mejorar la conductividad de corriente y junto a esto se mejorara la eficiencia y se podrá aumentar la densidad de corriente para lograr una mejor recuperación de cobre.  –

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Controlando la entrada de solución a la electro deposición por medio de los filtros para que no haya ningún tipo de ingreso de orgánico ni de materia orgánica posible ya que pueden causar contaminación a el cátodo y así bajar la eficiencia.

La inversión requerida en la compra de los ánodos de Pb Ag será recuperada con el tiempo ya que según estudios la duración de los ánodos de Pb Ca Sn es de aproximadamente 1 año y los ánodos de Pb Ag tienen un tiempo de vida de 3 años y si se cuida dichos ánodos pueden durar hasta 5 años. Además del tiempo de vida los ánodos de Pb Ag la calidad de recuperación es superior dejando una mejor presentación de los cátodos de cobre aparte de la mejor pureza. Entonces la inversión requerida será recuperada con el tiempo la ganancia entonces esta en la eficiencia y el aumento de densidad de corriente que va ha producir los nuevos ánodos.  –

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Entonces teniendo como nuevos parámetros de eficiencia y densidad de corriente podemos calcular la producción y la cantidad de dinero recibido por año •

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ef= 96 % Dc = 280 A/m²

Entonces calculando la nueva intensidad de corriente requerida será de:

Dc=

I . (# cat - 1) 2 A

I = Dc (# cat 1) 2 A  –

I = 280 (63 - 1) 2 (1,057) I = 36 699,04 A

Luego con esta nueva intensidad la producción será de:

Pr = I x PA x e x t 26.8 x v x 1000 Pr = 36 699.04 x 63.54 x 0.96 x 1 26.8 x 2 x 1000 Pr = 41.765 kg. / Tk / hora

Ahora la producción de toda la planta será de •

Pr = 41.765 x 162 celdas

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Pr =6 765.866Kg / planta / hora = 6.765 TM / planta / hora

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Pr = 162 380.78 Kg. / planta / día = 162.380 TM / planta / día Pr = 1 136 665.436 Kg. / planta / semana = 1 136.665 TM / planta /  semana Pr = 4 871 423.4 Kg. / planta / mes = 4 871.423 TM / planta / mes Pr = 58 457 080.8 Kg. / planta / año = 58 457.08 TM / planta / año

Entonces hasta el 21 de febrero el precio del cobre es de 8280.00 US $ / TM Por lo tanto la cantidad de dinero que recauda Souther Perú al año será de  –

US $ /Año = 58 457.08 x 8280 = 484 024 622.4 US $ /Año

Entonces la ganancia con el empleo de estos ánodos de Pb Ag será de:  –

484 024 622.4 414 145 347.1  –

= 69 879 275.3 US $ /Año La cantidad por día será: 194 109.1 US $ /Día

Se ve una ganancia considerable lo cual podría ser de utilidad para la empresa si es que ella quiere emplear la inversión y además de hacer las pruebas respectivas para cerciorar lo propuesto.