Guía Laboratorio Nº3, Percolación MATIAS (1)

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)

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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