Lixiviación en Bateas

LIXIVIACION EN BATEAS Metalurgia y Procesos de Refinación Cod:001610-n1

TEC.MINEBRIOS

Este es un documento de apoyo que ha sido confeccionado con material disponible en diferentes páginas de internet con el fin de ayudar en la elaboración de trabajos, informes, disertaciones y materia para estudiar para pruebas, exámenes etc. Relacionados principalmente con el área minera. TEC.MINEBRIOS – TECNICOS EN MINERIA AIEP CALAMA

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Tabla de contenido Introducción ............................................................................................................. 3 1.Lixiviación ............................................................................................................. 4 2. Lixiviación en Bateas ........................................................................................... 5 2.1 Ventajas y desventajas...................................................................................... 6 2.2. Proceso de Lixiviación ...................................................................................... 7 2.2.1. Carga ........................................................................................................ 7 2.2.2 Lixiviación ................................................................................................... 7 2.2.2. 1 Ciclo de Lixiviación o percolación........................................................ 8 2.2.3 Lavado ........................................................................................................ 9 2.2.4 Descarga .................................................................................................... 9 3.Proceso de Lixiviación por Bateas en División Chuquicamata ............................. 9 3.1. Chancado Primario ....................................................................................... 9 3.2 Chancado Secundario y Terciario .................................................................. 9 3.3 Aglomeración ............................................................................................... 10 3.4 Lixiviación en Bateas ................................................................................... 10 3.5 Extracción y Transporte de Ripios ............................................................... 11 3.6 Lixiviación de ripios en botadero .................................................................. 11 3.7 Extracción por Solvente ............................................................................... 12 3.8 Electroobtencion .......................................................................................... 12 Conclusión............................................................................................................. 13

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Introducción A continuación, daremos a conocer, en que consiste la utilización de la lixiviación en bateas ya que actualmente no es muy usada, debido a que existen técnicas más avanzadas y con mayor recuperación metalúrgica, esta técnica tiene sus orígenes por el siglo XX, en las salitreras. Para el cobre una de las más importantes faenas que usaba esta técnica era Codelco en su División Chuquicamata, que la uso hasta 2005 para procesar óxidos con buenas leyes provenientes principalmente de Mina Sur (ex Mina Exótica)

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1.Lixiviación Una definición sencilla de lixiviación; “es el proceso de extracción de un constituyente soluble desde un sólido, mediante el uso de un solvente adecuado” Previo a la etapa de lixiviación se debe realizar un proceso llamado “curado o acidulado”, el que consiste en el ataque con ácido sulfúrico, de preferencia concentrado, sobre el mineral y seguido de un periodo de reposo o “curado” Para lixiviar o disolver la especie o elemento de valor debemos utilizar solventes, y que entre los más comunes se pueden mencionar:  

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El agua, que se utiliza cuando la especie de valor es altamente soluble como son los sulfatos de cobre, el salitre y las calcinas de tuestas sulfatantes. Bases o álcalis, tales como el sulfúrico, nítrico y clorhídrico. El ácido sulfúrico es el disolvente que más se emplea en la lixiviación de minerales oxidados de cobre, debido principalmente a su relativo bajo costo, facilidad para su almacenamiento y transporte, relativa selectividad, posibilidad de regeneración y relativa gran disponibilidad. Sales en solución acuosa, tales como sulfato férrico usado en la lixiviación de minerales sulfurados de cobre, carbonato de sodio para lixiviar minerales de uranio, cianuro de sodio o potasio para la lixiviación de minerales de oro y/o plata.

Aunque existen numerosas variantes, los tipos de lixiviación más conocidos son: Lixiviación en Situ: La lixiviación in-situ (o “en el lugar”) consiste en la aplicación de soluciones directamente sobre el mineral que está ubicado en el lugar del yacimiento, sin someterlo a labores de extracción minera alguna. Lixiviación en Pilas: consiste en la formación de pilas dinámicas o estáticas con mineral que ha sido chancado hasta cerca de una pulgada , que ha pasado por un proceso de curado, es lixiviado por una solución acida (agua – ácido sulfúrico ) aplicada por goteros en mangueras y aspersores, el material es lixiviado por mas de dos meses. Lixiviación en Botaderos: es algo similar a la lixiviación anterior, pero con un material de menor ley en algunos casos con leyes inferiores a la ley de corte y en general en mineral es lixiviado con granulometría ROM es decir no ha sido chancado. En la lixiviación en dinámicas luego de los dos meses el mineral es retirado por un equipo llamado roto pala y es dirigido a botaderos para una lixiviación secundaria. Lixiviación en Bateas: es una lixiviación más antigua. como su nombre lo dice se realiza en varias bateas de concreto, por muchos años fue utilizada por División Chuquicamata de Codelco, hasta que fue reemplazada por la lixiviación en pilas y esta lixiviación de la cual trata este breve informe.

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2. Lixiviación en Bateas La lixiviación en batea, en ingles vat leaching, o también conocida como lixiviación por percolación, es un sistema que se utilizó desde los inicios del siglo XX por las salitreras en las cuales las bateas recibían el nombre de ‘’Cachuchos’’ y que luego se utilizó en los procesos del cobre por la empresa CODELCO en su Division Chuquicamata, Este método consiste en hacer circular una solución a base de agua, ácido y depende del mineral (Oro, cobre, uranio, plata) otros componentes para poder tratar dicho mineral, además este debe tener ciertas especificaciones tales como: una alta ley, alta porosidad, alta impermeabilidad para que permita la percolación, El proceso, dependiendo de la ley del mineral, puede durar 2 días hasta 12 días o en algunos casos hasta 14 días para que la solución percole totalmente el mineral y extraiga la materia que necesitamos, con este método se podía recuperar hasta un 90% del mineral encontrado en la roca. Las bateas son estructuras de hormigón en forma de paralelepípedo que soportaban hasta 14.500 toneladas, que tenía un fondo falso de madera donde se tenía una tela filtrante la cual permitía que el flujo fuera tanto ascendente como descenderte, para luego pasar a la otra batea las cuales estaban colocadas en corrida, esto permitía una solución más rica, para luego ser enviada a recuperación electrolítica directa (Como se hacía en un principio en las operaciones de Codelco) Las paredes de algunas de estas bateas estaban protegidas por resinas epoxicas, productos asfalticos o cubiertas de plomo para evitar sufrir daños por el ácido sulfúrico. Para poder lixiviar se necesita tener varias bateas instaladas una al lado de otra en Chuquicamata la planta de lixiviación por bateas constaba de 14 bateas de hasta 14.500 toneladas de capacidad, además se necesita de estanques y bombas centrifugas revestidas para evitar abrasión y corrosión para así poder cambiar las soluciones de batea en batea. En la siguiente imagen se puede ver un esquema de una batea de lixiviación

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Estas pueden medir desde 5x7x3 m. hasta 50x40x5 m. El número de bateas en cada operación depende también del proceso, existiendo entre 5 y 14 bateas, Las bateas usadas en el proceso de Codelco en sus inicios en 1915 eran de 43x34x6.5m. Estas se colocaban en líneas también llamadas batería de bateas las cuales estaban paralelamente a los que contenían la solución con la que se iba a lixiviar el mineral (acumulación solución rica, solución ácida, solución de lavado intermedio, agua, etc.),

2.1 Ventajas y desventajas Ventajas: 

No se requiere de etapas de molienda y separación sólido-líquido

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Las etapas de lixiviación y lavado cuentan con estanques de almacenamiento intermedios, lográndose más flexibilidad que en un proceso continuo.

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Se obtienen soluciones concentradas que pueden ir directamente a EW. Esto es debido a la baja relación sólido/líquido

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Los costos de inversión y operación son más altos que los de la lixiviación in situ, en botaderos, en pilas, pero menores que en la agitación.

Desventajas 

Es proceso que al no ser continuo se forman reacciones indeseables.

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La recuperación máxima es de 65-90 %.

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La aplicación es limitada a minerales con contenido de finos menores de 8 a 12 %-200. (En algunos casos podrá aglomerarse el mineral).

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Se requiere más entrenamiento de operadores, el sistema tiene poca automatización

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2.2. Proceso de Lixiviación Para realizar el proceso de lixiviación por bateas el material debe pasar por varias etapas luego que es extraído de la mina, pasa por chancado primario hasta terciario para quedar en un tamaño entre media a una pulgada luego debe ser curado en un tambor aglomerador y luego pasa a la lixiviación que cuenta con las siguientes etapas: 1. Carga 2. Lixiviación 3. Lavado 4. Descarga

2.2.1. Carga Para cargar las bateas con el mineral se utilizan correas transportadoras y un carro repartidor o tripper, por uno de los costados de la batería de bateas, mientras que por el otro estaba una pala en forma de almeja que es la que se encargaba de descargar las bateas a través de camiones o correas transportadoras, gracias a que las bateas estaban posicionadas en una línea, el proceso de carguío y descarga se hacía más cómodo, al cargar por una línea y descargar por la otra línea, en la siguiente imagen se puede observar los puentes grúa cargador y con pala almeja para extraer el mineral

2.2.2 Lixiviación Los estanques de percolación o bateas pueden operarse hacia abajo o descenderte (drenaje por gravedad) o hacia arriba o ascendente mediante bombeo. Cuando se hace percolación descendente, es importante determinar la altura de cabeza que se precisa sobre el lecho, para proveer el gradiente de presión para la velocidad de flujo deseada, si se emplea una presión o una altura de solución excesiva sobre el lecho, el mineral podría perder su permeabilidad y decrecer en dirección al flujo, lo cual podría provocar una compactación del mineral. Lixiviación en Bateas

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Mientras en la percolación ascendente se debe cuidar la velocidad de flujo, esta debe ser menor a la velocidad mínima de fluidización esto provoca una menor tendencia a la compactación o perdida de permeabilidad, pero a su vez, puede producir un arrastre de fino hacia el superior del lecho, eso significa que tanto la velocidad de flujo como la velocidad de fluidización tengan un límite. Se deben considerar varias cosas con respecto al flujo para que este sea eficiente, tanto la velocidad como también el control químico controlando la relación reactivoflujo, controlando el pH en caso de soluciones acidas para así no provocar percolación lenta y efectos no deseados. 2.2.2. 1 Ciclo de Lixiviación o percolación El proceso de percolación 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 lixiviación consiste entonces en la organización de etapas de carga, lixiviación, lavado y descarga del mineral. Las características particulares del ciclo en cada caso dependerán de las características del mineral como mineralogía, velocidad de disolución, tamaño de partículas, etc.). Esto se hace con el fin de que el mineral se ‘’canse’’ y extraiga todo atacándolo con solución nueva, mientras que la solución que ya paso al siguiente estanque se enriquezca más por cada estanque con mineral no procesado que se encuentre, para entenderlo mejor se tomara el siguiente ejemplo con 6 bateas:

1. Se inicia el proceso cuando se introduce la solución lixiviante a la primera batea, esta circula por un tiempo dado 2. La solución es retirada de la primera batea y mediante bombas es llevada a la segunda batea, mientras que a la primera batea es llenada con solución nueva 3. El proceso se repite y la solución va de batea en batea 4. Luego de ciertas etapas la batea 1 está lista para ser lavada y se puede retirar el mineral luego se debe repetir el proceso en las siguientes bateas

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2.2.3 Lavado Esta etapa se realiza para arrastrar soluciones ricas retenidas entre los ripios. Las velocidades de lavado, también dependen de la velocidad de percolación de las soluciones de lavado a través del lecho y de la velocidad de desplazamiento de las soluciones cargadas. Las técnicas de la operación de lavado varían mucho de un lugar a otro, en algunos casos lavado batch (Lavado en lote) con circulación de la solución de lavado, en otros en contracorriente con Flujo ascendente. Un flujo típico de lavado es 80- 160 (l/h m2)

2.2.4 Descarga Luego se ser lavado el mineral este debe ser retirado ya que queda muy poco cobre que no puede ser retirado en las bateas. Para este proceso de ocupa un puente grúa equipado con una pala almeja que puede retirar de la batea cierta cantidad de ripio para poder cargarlos en correas transportadoras o en camiones, para llevar el ripio a botaderos, este ripio tenia leyes cercanas a 0.5% que antiguamente no eran rentables, pero ahora algunos ripios se lixivian nuevamente para recuperar prácticamente todo el cobre

3.Proceso de Lixiviación por Bateas en División Chuquicamata En esta división prácticamente desde sus inicios se aplica la lixiviación en Bateas hasta el año 2005 ya que se reemplazó por la planta de tratamiento de mineral en Pila o PTMP, principalmente lixiviando óxidos provenientes de mina sur con el siguiente proceso.

3.1. Chancado Primario Se cuenta con una Planta de Chancado Primario de Oxidos dotada de los Chancadores Allis Chalmer de 60”, y los equipamientos necesarios para el manejo y transporte de minerales (alimentadores y correas transportadoras), con una capacidad de 30.000 tpd. El material chancado es alimentado a tres silos de 1.500 th cada uno.

3.2 Chancado Secundario y Terciario El material almacenado en los tres silos de 1.500 th cada uno, es extraído mediante panfeeders cuya velocidad es regulada por medio de un sistema de poleas que alimentan desde cualquier silo a una de las tres secciones de chancado. Cada sección está compuesta por un Chancador Secundario de cono modelo Standard, marca Nordberg Symons de 7 pies y dos Chancadores terciarios de cono marca Nordberg de 7 pies Shorthead, con sus respectivos equipos de alimentación, harnero y transporte de mineral. Como producto de esta etapa se entrega un mineral con granulometría sobre (30% + 3/8”) dependiendo del porcentaje de grava. La capacidad nominal es de 2.000 tph, y la operación fluctúa entre 1.700 y 2.100 tph.

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La Planta cuenta, además, con equipos tales como: puentes cargadores, sistemas de captación de polvo, sistema de muestreo de mineral y equipos menores. El mineral triturado y los finos harneados previo al chancado, son descargados a una correa que tiene un sistema de seguridad para detectar atollo, pesaje y muestreador. Esta correa conduce a una torre de traspaso, en la que el mineral puede ser desviado a tres destinos: a) Mediante un buzón de traspaso, a los tambores aglomerados. b) Mediante otro buzón puede desviarse a la Correa Nº 14, que dispone de un sistema de curado ácido en una campana de irrigación alternativa al tambor aglomerador, y que posteriormente descarga al carro distribuidor que permite llenar las Bateas Nº 7 al Nº 14. c) Mediante el mismo buzón del punto anterior puede desviarse a la Correa Nº 15, que dispone también de un sistema alternativo de curado ácido mediante una campana de irrigación, que descarga al carro distribuidor que permite llenar las Bateas Nº 1 al Nº 6. d) Para el cumplimiento de las metas y en casos de emergencia se envía mineral a través de la Correa 13-A a lixiviación en pilas.

3.3 Aglomeración El mineral proveniente de la torre de distribución descrita en el punto anterior, es homogéneo en tambores de 3,33 m de diámetro y 9,95 m de largo que operan hasta un ángulo de 12 grados. El tiempo de residencia del mineral en el proceso es de 40 segundos. Se le adiciona ácido sulfúrico concentrado al 93% a razón de 50-55 KgH+/ts para inhibir las impurezas de soluciones, en relación con los requerimientos de los procesos posteriores y adición de reactivo para el mismo fin. Además, se le agrega adiciones como sufractantes y floculantes (aumentar la disolución de cobre). Los tambores descargan a una correa reversible, que a su vez alimentan a las correas que llenan las Bateas 1 a 6 y 7 a 14 indistintamente

3.4 Lixiviación en Bateas El material acondicionado en los tambores homogenizadores, es transportado y cargado en bateas de lixiviación mediante dos puentes cargadores (trippers), siendo depositado en capas de 60 cm de espesor, hasta concluir su carguío total. La Planta cuenta con catorce bateas, seis de ellas de capacidad de 11.500 th y ocho de capacidad de 13.500 th, excepto la Batea Nº 9 con capacidad para 14.500 th. Las soluciones lixiviantes y productos de la lixiviación son alimentadas en estanques de concreto revestido en carpetas de HDPE, y las bateas son revestidas con breas (asfalto trinidad), con una capacidad de almacenamiento de 75.000 m3, en 24 estanques.

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El manejo de soluciones se efectúa a través de cañerías de polietileno, impulsadas por medio de dos casas de bombas implementadas por bombas Worthington y Galigher verticales. El ácido sulfúrico se almacena en 2 estanques con capacidad de 900 t. c/u. Mediante una casa de bombas centrífugas se distribuye a los puntos de consumo. En las bateas de lixiviación, el mineral es contactado con las soluciones de diferentes contenidos de ácido y cobre por lapsos predeterminados para solubilizar y transformar las distintas especies oxidadas de cobre en sulfato de cobre, las cuales son desplazadas por soluciones de contenidos decrecientes de cobre. El ciclo de lixiviación típico utilizado para el mineral de Mina Sur, es de 238 horas, para una ley de cobre total de 2,3% + 10%.

3.5 Extracción y Transporte de Ripios Los ripios ya lavados en las bateas, son extraídos por medio de cuatro puentes de excavación (2 Mead Morrison y 2 Walman Seaver Morgan) con baldes o dragas de aproximadamente 6 y 8 tm/h de capacidad respectivamente, que descargan a una tolva ubicada en el extremo del puente. El ripio es cargado a camiones Wabco de 170 TC y transportado al botadero. Diariamente se acumulan 17.000 t/día con una ley de 0,4% cobre total

3.6 Lixiviación de ripios en botadero La operación de la Lixiviación de Botaderos de Ripios consiste en la irrigación de la superficie de los ripios con soluciones ácidas. Estas percolan los ripios, la grava subyacente, y cambian de dirección al alcanzar el contacto grava roca, que posee una inclinación leve hacia el sur. Las soluciones son captadas por una cortina de rototúneles, o perforaciones verticales de diámetro de 12 1/4”, construidos al pie del botadero, que conectan con dos túneles. Las soluciones son conducidas a las dos estaciones de bombeo ubicadas superficies en bancos de Mina Sur y son enviadas a los ponds de almacenamiento y de alimentación a la Planta SX y Estanques de Bateas. Se ha diseñado un ciclo de lixiviación de 12 meses, tiempo en que se recupera entre 60 y 66% del cobre contenido, con un afluente de 1.792 m3/hr y una concentración media de 2,7 gpl. Los módulos poseen en promedio un tonelaje de 2.4 millones de tonelaje de ripios. El proceso de lixiviación incluye etapas de preacondicionamiento, reposo, ciclo de lixiviación y lavado, con tiempos de operación variables por módulos, según el tonelaje de ellos. Un pozo de emergencia ubicado al interior del Rajo Mina Sur, de capacidad de 130.000 m3, opera como acumulador de soluciones cuando el sistema se encuentra en mantención o en detenciones de emergencia. Este pozo es utilizado también para recibir las soluciones que escapan al sistema y que son conducidas mediante canaletas y cañerías por superfie

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3.7 Extracción por Solvente Las soluciones provenientes de la Lixiviación de Ripios, mezcladas en una determinada proporción con soluciones de bateas y soluciones RMSA y que en conjunto representan 2.250 m3/h nominal, con una concentración de 7,0 a 8,0 gpl Cu y 4 a 6 gpl H+ alimentan la Planta de Extracción por Solventes. La Planta consta de 2 trenes, constituidos por 2E+2S (tren A) y 2E+1S (tren B). En las dos primeras etapas (E1+E2) de cada tren se lleva a cabo la extracción selectiva del cobre presente en la solución fuerte mediante un reactivo orgánico. En las etapas de reextracción, el cobre presente en el reactivo orgánico es descargado a una solución de 54 gpl Cu, aproximadamente. Ambos procesos se efectúan en unidades llamadas mezcladores decantadores, las que se componen de las siguientes partes: mezclador primario, mezclador secundario, decantador vertederos,bombas y otros Como resultado de este proceso se obtiene dos productos: a) Refino, solución acuosa con concentración menor de 0,7 gpl de Cu, y 14 a 16 gpl H+ que corresponde a la solución empobrecida, debido a la entrega del cobre al orgánico. Esta es retornada para la lixiviación del botadero, bateas y RAMS. b) Electrólito, solución que contiene una concentración de 54 gpl de Cu y 145 gpl H+ y que es enviada a la Planta de Electroobtención

3.8 Electroobtencion La Planta posee seis circuitos de Electrodepositación de cobre A, B, C, D, E, F. Los circuitos A, B, C y D son tradicionales con cátodos de cobre (láminas iniciales) y los circuitos E y F son permanentes con cátodos iniciales de acero inoxidable. Los tres primeros tienen 150 celdas cada uno, y los tres últimos 108, 126 y 102, respectivamente En cada uno de los circuitos y a través de un proceso electroquímico, el cobre se deposita sobre láminas iniciales de cobre cátodos permanentes de acero inoxidable (Circuito E y F) y las soluciones agotadas son retornadas a las etapas de reextracción en la Planta de Extracción por Solventes. Cada celda de los circuitos A, B, C y D está constituida por 61 ánodos de aleación Pb-Ca-Sn y 63 cátodos de cobre (láminas iniciales). Los cátodos son manipulados por puentes grúas. Luego son sometidos a lavado, despegue (cátodos permanentes) y luego son enzunchados. Los paquetes se embarcan en un muelle ferroviario con capacidad de 9 carros, los que pasan por la ciudad de Calama en horas de la tarde en ferrocarril de la empresa FCAB.

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Conclusión En síntesis, la utilización de la lixiviación en bateas como tal, existen varias desventajas en este tipo ya que el tratamiento es de un alto valor económico, como la creación de bateas en secuencia, capacitación para poder operarlas, leyes minerales que actualmente ya no existen ya que son más bajas y es más rentable usar lixiviación en pilas, además la recuperación de cobre a través de la lixiviación en bateas no es muy competitiva para los minerales que se extraen actualmente.

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