Informe de Hidro

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE ING. GEOLÓGICA, MINERA, METALURGICA, GEOGRÁFICA Y CIVIL E.A.P. DE ING. METALÚRGICA NOMBRES:

CÓDIGO:

ASTRID FIORELLA YUPANQUI DAMAS

17160128

CURSO: HIDROMETALURGIA

TEMA:

LIXIVIACIÓN EN MONTÓN

PROFESOR: ING. CABALLERO

2017 Hidrometalurgia - Prácticas de laboratorio 1

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

INDICE

Hidrometalurgia - Prácticas de laboratorio 2

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

INTRODUCCIÓN LIXIVIACIÓN NATURAL La lixiviación produce el desplazamiento de sustancias solubles o dispersables (arcilla, sales, hierro, humus, etc.); y es por eso característico de climas húmedos (Pluvisilva, etc.). Esto provoca que los horizontes superiores del suelo pierdan sus compuestos nutritivos, arrastrados por el agua; se vuelvan más ácidos, ya que queda compuestos insolubles (Aluminio); y a veces, también se origine toxicidad. También se pierden grandes cantidades de fertilizantes, al igual que los compuesto nutritivos. En climas muy húmedos, la vegetación natural (sobre todo la forestal) sirve de protección contra lixiviación. Cuando el hombre la destruye, este proceso se acelera considerablemente y la retención de nutrientes en la zona radical se interrumpe (ya no hay raíces). Otras formas de contribuir a la lixiviación son mediante el empleo de fertilizantes con elevada acidez, el riego excesivo y cultivos que retienen muchos nutrientes del suelo. Este proceso se ve asociado también a los fenómenos de Meteorización Otro efecto de este proceso natural se produce cuando determinadas concentraciones de sustancias y componentes tóxicos que se encuentran en el suelo, al entrar en contacto  prolongado con el agua, se difunden al medio y lo agreden. LIXIVIACIÓN QUIMICA MINERA En metalurgia extractiva se conoce como lixiviación al proceso de extraer desde un mineral una especie de interés por medio de reactivos que la disuelven o transforman en sales solubles. En otras palabras, en la lixiviación se recuperan especies útiles desde una fase líquida, correspondiente a la sustancia o una sal de esta en disolución acuosa. Los minerales que usualmente son lixiviados son aquellos menos oxidados (óxidos, carbonatos, sulfatos, silicatos, etc.).

Hidrometalurgia - Prácticas de laboratorio 3

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

La lixiviación es un proceso hidrometalúrgico que  permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua. Este proceso se basa en que los minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones ácidas. Es una técnica ampliamente utilizada en metalurgia extractiva que convierte los metales en sales solubles en medios acuosos. En comparación con las operaciones pirometalúrgicas, la lixiviación es más fácil de realizar y mucho menos dañina, ya que no se produce contaminación gaseosa. Sus principales inconvenientes son su alta acidez de trabajo y en algunos casos sus efluentes residuales tóxicos, y también su menor eficiencia causada por las bajas temperaturas de la operación, que afectan dramáticamente las tasas de reacción química. En el caso de los minerales de cobre oxidados el solvente que origina la disolución es el Ácido Sulfúrico (H2SO4) En el Perú, y específicamente en la zona de Ica existen minerales de cobre marginales con leyes desde 1 a 5 % de óxidos de cobre que no pueden ser tratados por lixiviación por las siguientes razones: I. Alto costo del reactivo lixiviante (H2SO4). II. Control del lixiviante, por el estado ya que esta se utiliza como insumo en la elaboración de narcóticos. III. Si las condiciones fueran normales, la lixiviacion por ácido sulfúrico de concentrados de cobre (cemento) un producto intermedio (Sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O) que tiene uso industrial o la producción de cátodos de cobre (Cu 99.99%) Los minerales de cobre oxidado, presentan una buena solubilidad en soluciones acuosas de H2SO4 según las siguientes reacciones. MALAQUITA CuCO3 + H2SO4 = CuSO4 + CO2 + H2O CuSO4  = Cu ++2 + SO4= Hidrometalurgia - Prácticas de laboratorio 4

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

ATACAMITA CuCl2 .3Cu(OH)2 + 3H2SO4 = CuCl2 + 3CuSO4 + 6H2D CuCl2 + 3CuSO4 = 4Cu ++ + 3SO4=+ 2ClCRISOCOLA CuSiO3 + H2SO4 = CuSO4 + SiO2 + H2O CuSO4 = Cu ++ + SO4= ¿Qué se obtiene del proceso de lixiviación? De la lixiviación se obtienen soluciones de sulfato de cobre (CUSO4) con concentraciones de hasta 9 gramos por litro (gpl) denominadas PLS que son llevadas a diversos estanques donde se limpian eliminándose las partículas sólidas que pudieran haber sido arrastradas. Estas soluciones de sulfato de cobre limpias son llevadas a planta de extracción por solvente. TIPOS DE LIXIVIACIÓN 1. Lixiviación por percolación: Es la que tiene lugar en una “cama” o deposito estacionario de mineral, con tamaño

de partículas gruesas, y flujo de solución o solvente a través de los intersticios entre  particular en forma descendiente o ascendente, con drenaje cerrado (Inundación) o abierto (Por goteo). Se aplica principalmente en lixiviación de minerales de ley baja o marginal, y/o desmontes. 

Lixiviación en bateas: Cuando el mineral tiene ley relativamente elevada, que justifica inversión en equipos para reducir el tiempo de tratamiento y aumentar la recuperación, se lleva a cabo en grandes estanques o recipientes rectangulares. Se pueden construir de concreto armado, con revestimiento interior impermeable y a prueba de corrosión.

Hidrometalurgia - Prácticas de laboratorio 5

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Lixiviación en pilas: Se diferencia de la Lixiviación en bateas, por no llevarse a cabo dentro de un recipiente, si no por tener la cama de mineral todas sus caras libres, excepto el fondo. 

o

o

o

o

El mineral experimenta un grado inferior de preparación, el chancado es más grosero, por lo tanto el tiempo de lixiviación es mucho mayor que en las bateas. Las recuperaciones son del orden de 60 a 70 %. En contrapartida, el costo de operación de este tipo de lixiviación es menor que otras técnicas. La lixiviación en pilas, a su ves tiene las siguientes aplicaciones: 

Lixiviación en Rumas Son para minerales de baja ley. A veces después de haber sido sometido a un cierto grado de chancado primario. En este tipo se prepara una cama de material impermeable (geomenbrana) se amontonara el mineral de soluciones, como las soluciones tienen contenidos metálicos pobres y por lo general impuras, estas deben ser sometidas a pocas de  purificaciones y concentración (Intercambio inicio).



Lixiviación en Botaderos: Es la aplicación de la lixiviación en los desmontes, emanados de la Mina.



Lixiviación In Situ: La lixiviación se aplica generalmente en minas que han dejado de producir o depósitos mineralizados cuyas leyes son marginales.

Hidrometalurgia - Prácticas de laboratorio 6

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

2. Lixiviación por Agitación La lixiviación por agitación es un tipo de lixiviación en la que se agita una pulpa formada por partículas finas y reactivos. Se utiliza para menas de alta ley o cuya especie útil es de alto valor comercial, debido a los grandes costos de inversión. Su objetivo es tener recuperaciones más altas en tiempos más cortos. Usualmente se utiliza para lixiviar calcinas de tostación y concentrados, y es empleada en la extracción de cobre, oro, plata, entre otros. 





o

Cuando la naturaleza mineralógica del mineral, y el valor de su contenido lo  justifican, se procede a la lixiviación por agitación, previa molienda a tamaño fino. La lixiviación por agitación puede llevarse a cabo, según las necesidades del  proceso a temperatura, presiones normales. Es común un tanque de agitación mecánica similar a un acondicionamiento, con materiales que soporten la corrosión (Acero Inoxidable, Jebes, plásticos y cauchos.)

Granulometría del mineral

El mineral utilizado está constituido por gruesos de menos de 2 mm de diámetro y alta cantidad de finos (hasta 200 µm). Sin embargo, este factor debe ser bien controlado. El  porcentaje de finos utilizado para la lixiviación del cobre, por ejemplo, debe ser menor al 40% para partículas menores a 75 µm. Un exceso de finos alterará la permeabilidad de la masa lixiviada, impidiendo una buena filtración del relave, producir "embancamientos", y también dificultará la separación sólido-líquido posterior de la pulpa lixiviada. El exceso de gruesos también debe ser controlado, ya que estos producen problemas en la agitación (aumento de la potencia del agitador).

Hidrometalurgia - Prácticas de laboratorio 7

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Mineralogía El tamaño y disposición de la especie útil dentro de la mena influye en el grado de molienda requerido para su liberación y exposición a la solución lixiviante. En cuanto a la composición, se debe tener en cuenta la presencia de arcillas, ya que estas producen muchos finos. Además, el mineral a lixiviar debe tener una baja porosidad. o

Equipos utilizados La lixiviación por agitación requiere que la pulpa esté en constante agitación, lo que es logrado mediante el uso de reactores. Los más usados son los siguientes: Reactor Pachuca: Es un reactor que brinda agitación neumática por medio de la inyección de aire a presión desde el fondo del estanque o

PROCESO 



Chancado: El material extraído de la mina (generalmente a rajo abierto), que contiene minerales oxidados de cobre, es fragmentado mediante chancado primario y secundario (eventualmente terciario), con el objeto de obtener un material mineralizado de un tamaño máximo de 1,5 a ¾ pulgadas. Este tamaño es suficiente  para dejar expuestos los minerales oxidados de cobre a la infiltración de la solución ácida. Formación de la pila el material chancado es llevado mediante correas transportadoras hacia el lugar donde se formará la pila. En este trayecto el material es sometido a una primera irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico, conocido como proceso de curado, de manera de iniciar ya en el camino el proceso de sulfatación del cobre

Hidrometalurgia - Prácticas de laboratorio 8

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

contenido en los minerales oxidados. En su destino, el mineral es descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco, que lo va depositando ordenadamente formando un terraplén continuo de 6 a 8 m de altura: la pila de lixiviación. Sobre esta pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersores que van cubriendo toda el área expuesta. Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de drenes (tuberías ranuradas) que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través del material. 

Sistema de riego a través del sistema de riego por goteo y de los aspersores, se vierte lentamente una solución ácida de agua con ácido sulfúrico en la superficie de las pilas. Esta solución se infiltra en la pila hasta su base, actuando rápidamente. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre, la que es recogida por el sistema de drenaje, y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas. El riego de las pilas, es decir, la lixiviación se mantiene por 45 a 60 días, después de lo cual se supone que se ha agotado casi completamente la cantidad de cobre lixiviable. El material restante o ripio es transportado mediante correas a botaderos donde se podría reiniciar un segundo proceso de lixiviación para extraer el resto de cobre.

Hidrometalurgia - Prácticas de laboratorio 9

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

MARCO TEÓRICO La lixiviación en pilas es uno de los métodos más utilizados actualmente. De ahí nace el concepto de lixiviación en columna. La columna de lixiviación es la mejor representación de la pila de lixiviación. Este modelo es capaz de representar las mismas condiciones de tratamiento como tasa de riego y concentración de ácido sulfúrico, entregando resultados que también representa los de la pila, como consumo de ácido sulfúrico y recuperación de cobre. Así se intenta buscar a escala laboratorio cuales son los  parámetros y condiciones ideales de trabajo de una pila de lixiviación y llevarlos a escala industrial.Los parámetros y condiciones de trabajo dependen de las características físicas, químicas como leyes de cobre e impurezas, etc. Y por último las características metalúrgicas como consumo de ácido, recuperación de cobre, interferentes, aglomeradocurado, lixiviación columnar, etc. Todos estos datos se obtienen de pruebas y metodologías detalladas de pruebas básicas metalúrgicas y de pruebas de lixiviación en columnas ISO-pH. La lixiviación ácida es el proceso más utilizado para la recuperación de cobre desde minerales oxidados. La rentabilidad de esta operación va a estar determinada por el consumo de ácido sulfúrico y el grado de extracción de cobre. Se sabe que un aumento en la concentración de ácido en las soluciones lixiviantes impulsa una mayor recuperación de cobre, pero también se produce un elevado consumo de ácido por especies reactivas de la ganga, lo que repercute negativamente en la economía del proceso. De estudios anteriores se sabe que con una adecuada selección del nivel de concentración de ácido es posible optimizar el consumo de ácido en el proceso. La liviviación en pilas para los minerales depende de la oxidación natural de estos sulfuros mediante el contacto continuo con el aire y el agua. Los oxidos, sulfuros y los minerales mixtos que se extraen en la flotación de minerales de alta ley, pero cuando la ley es demasiado baja como para justificar su beneficio y tratamiento hidrometalúrgico, se tratan por lixiviación en pilas, consistiendo el proceso en Hidrometalurgia - Prácticas de laboratorio 10

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

apilar primero el mineral en área que tiene escurrimiento hacia una poza previamente  preparada. Luego se rocia sobre las pilas la solución lixiviante que contiene ácido sulfúrico y se deja percolar descendientemente a través del mineral para que disuelva los óxidos y los sulfatos que se han formado por la oxidación del sulfuro de cobre. La solución cargada se almacena en la poza y se bombea al circuito de extracción por solventes o precipitación para separar el cobre que contiene, después de lo cual se retorna con la acidez necesaria para rociarla de nuevo sobre la pila de mineral en oxidación y se repite el proceso Los minerales que contienen del orden de 1% de cobre se pueden tratar económicamente en pilas con las soluciones preñadas que van a precipitación las cuales contienen de 1.5gr/l de cobre. El proceso es bastante lento del mineral de tamaño de cuatro a seis pulg. Pueden requerir muchos meses para que logre una extracción adecuada. La producción de cobre desde menas oxidadas ha ido disminuyendo. La reacción que gobierna el proceso de lixiviación : Cu2O + H2SO4 = CuSO4 + Cu + H2O Reacciones simultaneas a la del cobre Fe+3 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + H2O CaCO3 + H2O = CaSO4 + CO2 + H2O Al2Si2O7 + H2SO4 = Al2(SO4)3 + SiO2 + H2O

Hidrometalurgia - Prácticas de laboratorio 11

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

    

PARAMETROS A CONSIDERAR Granulometría Flujo Permeabilidad Concentración Tiempo

OBTENER  Ley  %Recuperación  Variación de pH

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL: El objetivo central de este trabajo es poder evaluar y describir el efecto de la carga iónica de la solución de lixiviación sobre la cinética de disolución de cobre y el consumo de ácido en la lixiviación de minerales oxidados de cobre. Además se desea evaluar el efecto que presenta el aumento de la concentración de ácido en el consumo de ácido y la disolución de cobre. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: o Calcular la variación de pH durante 7 días. o Realizar un proceso de titulación o Identificar los principales parámetros del proceso. o Realizar el respectivo análisis químico de cada muetsra.

Hidrometalurgia - Prácticas de laboratorio 12

PROCEDIMIENTO La muestra de minerales para la practica de laboratorio está contituido en mauor porcentaje por oxidos de Cu con una ley de cabeza de 5.9%(CuO), se tiene también la presencia de iones metálicos de Fe 3+. CO3-2, Al se tomaron trozos de mineral de un tamño entre 2” y 4”, luego se paso por la chancadora primaria de quijada del laboratorio cuyo set era de 7mm, despúes de esto se toma una muestra de 12kg aproximadamente, a esta muestra se le realiza un análisis granulométrico, luego es homogeneizado y colocado dentro de la columna de lixiviación acondicionada convenientemente para un estudio de minerales a nivel de laboratorio. Se cuenta con una solución valorada de H2SO4 cuya concentración es de 25gr/l, a un volumen de 1L, el cual se adiciona a un caudal de 50 gotas/min a la columna cargada en el mineral. El proceso de lixiviación tiene una duración a lo largo de todos los días. Al cabo de los 7 días se calculó el volumen de solución cargada(sol.Madre) 7200ml y una concentración de 16.2 g/L el consumo de solución de lavado 3000ml. Con una concentración de 9.5g/l. CONDICIONES DE TRABAJO Paparente del mineral = 1460 g/l 10 Kg de mineral oxidado de Cu 8 Litros de H2SO4 (20g/L) T titulación =1 semana Caudal = 23 gotas/minuto Volumen de 1.1 ml Por día = 1,6*60*24=1533 =½ L  pH(i) = 1.23

Hidrometalurgia - Prácticas de laboratorio

13

EQUIPOS Y MATERIALES



2 Baldes



1 Jeringa de venoclisis 



Medidor de pH

Yute

 

Columna de lixiviación



1 Probeta

Hidrometalurgia - Prácticas de laboratorio

Medidor de Potencial de oxidación

14