"APLICAC ION DE LA LIXIVIACION ACIDA UTIL TZANDO LA DIGESTION POR ENVEJECIMIENTO A UNA MENI\. DE COBRE OXIDADA"

Shandor Iván Franulic Branicié Ste lla Beatriz Guggiana Solari Eduardo Wilfredo Urrutia Araya

1. INTRODUCCION:

El proceso aquí estudiado, reporta una asimilación de tecnología acorde con la si tuación de la pequena y mediana minería, in troducie ndo variaciones al proceso de lixiviación de minerales de cob~e, sin incurrir en inversiones de gran envergadura. Además, el capital ne cesario y e l costo de operación son bajos, haciendo conveniente el pro~ ceso para muchos depósitos de minerales . I~cluso in t roduce en forma in directa una tecnología ade cuada para e l p r ocesamiento de minerales con con t en idos de uranio, vanad.io, mo libdeno y ot ros.

El propósito de este trabajo, es tratar los minerales de cobre con ácido sulfúrico concentrado antes de ir al proceso de lix~ viación, que en este caso es una l ixiviación en pi las, en lugar de la tradicional percolación, con lo cual se favorece mucho más el proceso. El hecho de efectuar esta operación favorecerá la velocidad de disolu­ción del cobre y ocasionará un rompimiento controlable del mineral, con l o cual se favorece la penetración del ácido, el que actúa sobre las especies minerales de interés. A lo anterior se suma un incremen­to importante de la temperatura, al contactar el ácido con la mena.

El cobre una vez "sulfidizado" en un lapso de tiempo de 32 horas, se retira mediante un enjuague li xi viante con agua agregada por difusores de líquido , confeccionados de un mate rial antiácido. El proceso de d igestión ácida de menas de l tipo que sea , no es una idea nueva, pero s í l o es la aplicación del proceso e n las condi ciones prese~ tadas.

Un factor muy importante en el estudio, dadas las carac terí sticas de la zona en que se r eali zá (esencialmente árida, Desierto­de Atacama), son los requerimientos de agua para el proceso, factor que se estudió con detenimiento.

Los rendimientos de extracción obtenidos se compararon con experiencias de lixiviación por percolación r eal izados a nivel de laboratorio , lo que permitió conc luir en mejor forma la ventaja del pr~ ceso.

Se r eali zá un estudio de pre-factibilidad de una planta que operase de acuerdo a los índices e ntregados por la investigación y se llegó a l siguiente valor:

- Casto etapa curado-ácido y enjuague lixiviante ducido.

- Costa etapa percolación planta tradicional ducido.

US$ 0,44 Kg/Cu pro-

US$ 0,61 Kg/Cu pro-

Con lo que se concluye las ventajas del proceso para este tipo de mineral.

503

2. ANALISIS EXPERIMENTAL:

Solamente se describirá la experiencia realizada a ni­vel semipiloto, por ser ésta la parte que más interesa .

- Tipo de mineral estudiado: Crisocola, Atacamita, Azurita y en menor cantidad Cal cos ina y Calcopirita .

- Equipas pl.- :.:> ·:.:i pales enpleac'uc; : *Un mezcL::dor rotatorio *Un eyector ácido sulfúrico *Un eyector de agua *Piso impermeabilizado *Estanque de solución con control automático de flujo.

Las disposiciones de los equipes y disenos correspon­dientes se pueden observar en los esquemas que se encuentran a conti­nuación:

- Figura

- Figura

- Figura

- Figura

2

3

4

Diagrama de flujo general del proceso.

Esquema del circuito de soluciones en planta piloto.

Esquema del mezclador rotatorio.

Detalles del piso para lixiviar pilas de mineral aglomer~ do.

- Figura 5 : Principales puntos de control en el proceso.

3. DISCUSIONES Y CONCLUSIONES:

3.1. Granulometría de Cabezas y Colas .

Se consideró de importancia en este proceso el tamano de las partículas, c uya incidencia está directamente r e lacionada con la extracción final del cobre . Para esto se realizaron diver­sas mediciones de las partículas, ya sea antes de iniciar el trata miento y una vez finalizado. Se observó un aumento sin importan'-­cia del material fi no , por lo q ue en este caso el proceso no alte ra la granulometría. Cualquie r aumento del material bajo la malla -28 incidirá en la instalación de sedimentadores y bombas de pul­pas. Se estudió en detalle e s te aspecto, haci e ndo dive r sos cortes en la pila para estudiar esta posibilidad, concluyéndose que la ma yor parte de los finos permanece en la pila.

3 . 2. Tiempo de Curado-ácido y enjuague lixiviante.

Un aspecto importante, es el tiempo que debe permane­cer el mate rial en el proceso de envejecimien to en contacto con e l ácido, es to se obtuvo experime ntalmente a nível de laboratorio, va riando el tiempo de tratamiento.

Se estimó conveniente realizar dos pruebas en paralelo, difiriendo ellas en la cantidad de ácido empleado . En l a prime r a se

empleósólo el 48% del ácido teórico y en la segunda un 80%. Lain

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formación obtenida se puede ver en e l gráfico N"' 5, en e l cual se vé que las dos son muy similares, y el porcentajc de extracción de cobre es más o men o s constante a partir de las 24 horas de l trata­miento , y que un mayor ti empo no impli ca una mayor extracción de cobre.

A la vez se puede apreciar que con una relación ácida mayor , se obtie ne también una mayor extracción, además, un mínimo de tiempo de envejecimiento inc idirá en una mayor productivi dad .

3 . 3 . Altura de la cama mineral.

Es te factor tiene i nfluenc ia en e l g rado d e permeabil~ dad de la mena. De be con s i de rarse ade más que e l flujo de so luc io­nes debe t ran sportar las especies atacadas en la etapa anterior y a l a vez no arrastrar gran cantidad de finos. Es te factor se de ­terminá experimentalmente.

3 .4. El agua del p roceso.

Uno de los principales propósitos de este trabajo, es dis minuir l os consumos de agua, en un máximo, !legando incluso a mantener só l o un 15% de humedad en la fase de l avado . Sin embar­go, esto es di fíci l de alcan zar, debido a los f actore s climáticos (alta tempe ratura, ba ja hume dad), en que se r ealizan las pruebas , pe r o estos factore s se pudieron minimi zar, protegiendo la pila a­decuadamente. Fina lme nte, se llegó a es tablece r en f o rma prácti­ca , considerando las pérdidas anteriormen te indicadas, un consumo de, aproximadamente , 0,50 metros cÚbi cos de agua por tone lada de mi neral. Con e sta r e lación práctica se logró obtener soluc iones co~ un contenido de aproximadamente 20 gr/ lt de cob r e . En el gráfico N" 6 se pueden ver l as concentr acione s de tre s muestras en función del tiempo de tratami.ento.

3.5. Análi s is de r esultado.

Todos l os dates e xperime ntales fue ron analizados sepa­radamente para ver s u influencia . Uno de los parámetros estratégi cos del proceso lo constituye la humedad de la etapa de envejeci-­miento y como consecuen c ia el tiempo de contacto entre el ácido y e l mineral.

Todos los datos obtenidos del es t udio de laboratorio para determinar el tiempo de e xtracción o velocidad de disolución, fueron sometidos a una evaluación estadística, mediante una distri bución que p e rmite aceptar o r echazar un a hipótes is pos tulada a -par ti r de datos experimentales . Este análisi s se realizó computa cionalmente, método que ade más de a cept a r o r echazar la hipótesis, nos e ntrega grafi cados los datos expe rimentales e ntregados.

La evaluación se r e alizó mediante la utilización de un comp utador IBM-11 30 , con un p rograma implemen tado de análisis de r e g r esión matemática, que p ermite el anál is is de una r egr es lon múlti~ p l e para una variable dependien te y un conjunto de variab l es inde­pendientes .

505

Los datos entr e gados son el tiempo ele contacto y la ex­tracción de l cobre en forma porcentual . Los r esu l t ados obten i dos no s entregan un anális i s de vari a n za de acue r do a un gr.Jdo estima do de po linomio , una tabla r es idual que contiene los datus entregados al com::.­p u tador y e l gráfico correspondiente.

Se confeccionaron dos programas tabu l ados para un 80 % ácido y un segundo con un 48% de ácido . Es to permite evaluar e l ti em po experiment al q ue puede predecir s i es Óptimo e l c riterio usado . -

La ecua ción g rafi c ada t i ene l a s i gui e nte forma:

% Extracción Cu

donde l os valores de las constantes obtenidas son:

a 1

- 0.00 13 a 1 0 . 0 362

b 1 -0,2439 b2 - 0.0427

c, 0 , 0044 c2 O, 1048

d 1 0,0000 d2 -0 , 001

T Tiempo en d í as

sub1= 48% á cido

Sub2= 80% ácido .

Los rangos de evaluación de T varían de O a 5 días. Esta correlación permi t e predecir porcenta j es de extra cción de c obre , fijando el tiempo de envejecimiento o por el contrario , s i se f ija e l porcentaje de extrac ción , podemos estimar e l tiempo de envejecimiento . Es to s e cumplirá s i l a s operacione s se l levan a cabo e n l as mismas con d i ciones de l a investigaci ón .

Se considerá para todos los efectos un 5% de error ex-perimental.

506

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• -

• Rtlaclón K~H·/MQ.Cu ~ 4,1

Aproa. 80 '/, dt H' ttór lco

• Rola c lón Kç H'/ Kg. Cu. • 2, 7

Apro•. 48 '/, dt H' t tórlco

NOTA Cada mutstra dt rnahrlal aglomerado 11 lixlvia tn un roltador, tn una

rolaclón 1 KIJ.mat.j 1 Lt. H 10.

Ti em po de- I a aglol"f'' tra cl ón ácIda (curado)

tn díaa

--COMPABAÇION DEL ErECTO DE LA AGLOMEBACION ACIPA A pos NIVELES HRSUS T!EMPO.

•• 1

LEVES DEL MINERAL OE CABEZA

Mutstra •J,Cu.sol. en ácido

12 24

N'1 N' 2 N' l

72 Tltmpo dt trata"'ltnto tn hora1.

96

1,94 1,13 1, o 4

120

10

-TIEMPO DE EXTRACÇIQN Y CONCENTRAC!ON !!C Lt'S SOLUCIONES.

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