diagrama de pourbaix
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PROCESOS UNITARIOS METALURGICOS
INTEGRANTESAGUIRRE TOLENTINO FELIPE
ALVARADO ALVARADO DIEGOALVARADO OBESO RONALD
ALVITES RUIZ SILVIABAILON NASSI ALEX
CRUZ CHANDUVI ANDERSONCAMPOS MARIN WILLIAM
PROCESO DE RECUPERACION DEL COBRE
CERRO VERDE
UbicaciónEl yacimiento de Cerro Verde está ubicado en el distrito de Uchumayo, Provincia de Arequipa, 14 km. al Sur de la ciudad. La altura promedio sobre el nivel del mar es de 2,700 mts.
La mina se enlaza con Arequipa y el puerto de Matarani, mediante carreteras asfaltadas de 24 y 100 kilómetros respectivamente. El ferrocarril transandino pasa a 12 Kilómetros del yacimiento y constituye una facilidad de transporte complementarioLa conexión con Lima es mediante una carretera asfaltada de 1000 kilómetros y el servicio aéreo Arequipa - Lima es diario.
A R E Q U I P A
C U Z C O
M a t a r a n i
C h a p i
Q u e l l a v e c oC u a j o n e
75°
75°
81° 69°
12°12°
T o q u e p a l aC ° N e g r o
C ° V e r d e
S t a R o s a
R e s c a t e
15 km
Fig ura 1
FIGURA 1CINTURON CUPRIFERO
DEL SUR DEL PERU
Procesos
MINA
CHANCADO
AGLOMERACION
TRANSPORTE DE MINERAL
APILAMIENTO DE MINERAL
LIXIVIACION
INTERCAMBIO IONICO (SX)
ELECTRODEPOSICION
MINA
Mina Área encargada de la extracción de mineral para
su procesamiento metalúrgico, la que consta de diferentes fases de explotación que a continuación se describen:
Perforación Voladura Carguío Acarreo Operaciones Planeamiento de Minado
y Control de Operaciones Equipo Minero
Perforación Etapa inicial de la
explotación, que consiste en la perforación de huecos o taladros de voladura de acuerdo a un diseño o malla de perforación debida-mente planeada, para posteriormente ser llenados con explosivo y fragmentar el mineral a ser procesa-do o el estéril a ser eliminado.
Voladura Los taladros de perforación primaria son cargados
con explosivos y así efectuar la voladura de rocas. El explosivo comúnmente utilizado es el Anfo y el Heavy Anfo. Generalmente el Anfo es utilizado en zonas secas y de menor dureza o dificultad a la voladura. En zonas húmedas o con presencia de agua y difíciles para la voladura, se utiliza el HEAVY ANFO.
CHANCADO
Chancado
Área encargada de reducir el
Tamaño del mineral extraído de
mina hasta 3/8”, esta área tiene
las siguientes etapas:
Chancado Primario
se realiza mediante una Chancadora
Giratoria Allis Challmers -60 X 89” la
misma que es capaz de triturar hasta
3000 TMH.
Esta recibe tamaños mayores que 20" y
entrega un producto de 5“.
Utiliza un sistema de 3 fajas
transportadoras
Chancado Secundario
El mineral es alimentado en forma controlada por 4
alimentadores vibratorios a una Zaranda tipo Banana
NORDBERG de 12'x 27´. enviando los gruesos a 2
chancadoras de cono SYMONS Standard de 7 pies que
reducen el tamaño del mineral desde 5" hasta 3/4".
El producto de las chancadoras secundarias junto con el
fino producto de la zaranda Banana N°1, alimentan a la
Zaranda Banana N°2 que clasifica el mineral fino menor a
3/8" (producto final) y un producto grueso que es
alimentado al circuito Chancado Terciario
El mineral grueso descargado de la Zaranda Banana N°2 se mezcla con la carga circulante que es el producto de las chancadoras terciarias. Almacenándose en una tolva de paso de 1000 TM.
El material de la tolva se descarga por medio de 4 alimentadores syntron a 4 Zarandas TYLER de 8'x 24‘.
El mineral grueso alimenta a 4 chancadoras SYMONS SHORT HEAD de 7' cerradas a un set de 5/16“.
El Material Fino de las zarandas TYLER junto con los finos de la Zaranda Banana N°2 constituyen el producto final de chancado.
Chancado Terciario
AGLOMERACIÓN
Aglomeración El circuito de Aglomeración esta conformado por 4
tambores aglomeradores de 25´x9'; cada una de ello es alimentado desde la tolva de finos mediante un sistema de alimentadores vibratorios y fajas. Es un sistema controlado por computadora que dosifica la cantidad adecuada de ácido y Raff de acuerdo a la cantidad de mineral que ingresa a cada aglomerador.
En los aglomeradores se adhieren las partículas finas a la superficie de las partículas gruesas debido a rotación del Tambor, el Raff sirve como aglomerante.
Lixiviación Es un Proceso Hidrometalúrgico de recuperación
de Cobre. El mineral es colocado en el Pad mediante un sistema de apilamiento y luego es regado con Soluciones de Acido Sulfúrico Diluido utilizando un sistema de riego por goteo. La duración del ciclo de lixiviación es aproximadamente de 235 días, con un tiempo de irrigación directa de 226 días y un flujo de riego de 0.13 lt/min/m2, este proceso consta de las siguientes etapas:
Transporte y Apilamiento de Mineral Aglomerado y
Proceso de Lixiviación
Transporte de
Mineral
Transporte de Mineral El mineral aglomerado, es transportado por una faja sobre terreno
u overland conveyor que tiene 3 Km. de largo, hacia el Pad
• Esta faja es accionada por dos motores de 1000 HP, c/u y descarga el mineral a otra faja transportadora o tripper conveyor de más de 1Km. de extensión que recorre todo
la longitud del Pad.
Esta faja cuenta con un distribuidor o tripper cross que alimenta el mineral aglomerado a la primera de una serie de fajas portátiles que lo conducen finalmente hacia el interior del Pad.
Apilamiento de Mineral
Apilamiento de Mineral El Tripper alimenta a la red de portables o grass hopers
y estas se extienden en la superficie del Pad para realizar la conformación de las celdas de lixiviación.
Cada celda o panel tiene 85 m. de ancho 6 m de altura y una longitud variable según la topografía del Pad y están divididas en módulos y zonas de acuerdo al diseño de las redes de riego.
Apilamiento de Mineral Para realizar el acomodo del mineral en las celdas,
se cuenta con:
32 Grasshoppers o
fajas portables,
Una faja diagonal
Una faja puente horizontal
Un apilador radial.
Al flujo actual de proceso de 36.000 Tm/día, cada capa se completa en aproximadamente 350 días de operación.
PROCESO DELIXIVIACIÓN
Proceso de Lixiviación
El proceso de lixiviación se efectúa en cuatro pilas independientes. Las tres primeras construidas en 1976 son un legado de las antiguas operaciones de lixiviación y aunque actualmente en proceso de agotamiento, siguen aportando cobre al proceso a la vez que sirven de fuentes para la producción de soluciones férricas necesarias para la lixiviación de los sulfuros de cobre.
Las soluciones de cosecha de estos Pads se bombean a un MIX BOX donde se mezclan con el Raff o solución empobrecida de cobre, proveniente de la planta de SX, y con agua y ácido sulfúrico, de ser necesario y constituyen el 75% de la solución de riego del Pad-4 mientras que el 25% restante esta constituido por la recirculación de la solución cosecha o PLS
Lixiviación La pila de lixiviación N°4 construida
en 1996, fue diseñada para el tratamiento de los sulfuros secundarios del proyecto. Su base presenta un revestimiento de polietileno de alta densidad que sirve de barrera impermeable para evitar pérdida de soluciones al medio ambiente así como para la colección de las soluciones cosecha las cuales son recolectadas por tuberías de drenaje de 4" hasta 24" de diámetro y conducidas por gravedad a una poza de colección que tiene una capacidad de 50,000 m3 y que está dividida en dos secciones lo que ofrece mayor flexibilidad en las operaciones así también sirve para la decantación de sólidos en la solución cosecha.
El Pad-4 está diseñado para contener 22 capas de mineral con una altura total de 100 m y una recuperación de 65% de cobre total en un ciclo de lixiviación de 226 días para cada celda.
Nuestra Operación esta orientada a la lixiviación de sulfuros secundarios lixiviables como lacalcocita (Cu2S) y la covelita (CuS), formados por soluciones de sulfato de cobre que hanreaccionado con sulfuros primarios tales como la pirita y la chalcopirita. Los sulfurossecundarios reemplazan a los minerales primarios completamente, de tal manera que losnuevos minerales permanecen en la posición original, es decir, distribuidas en toda la rocafresca. Esto difiere de los óxidos, los cuales tienden a precipitar de las soluciones de cobreluego de migrar de la base de los sulfuros. Consecuentemente, la lixiviación de sulfurosrequiere un tamaño de partícula más fino que la lixiviación de óxidos para cinéticaseconómicamente aceptables.
La lixiviación de sulfuros involucra una reacción de oxidación que requiere sulfato férrico:
Cu2S + (Fe3+)2 (SO4)3 Cu S + Cu SO4 + 2Fe2+SO4
(Calcocita) (Covelita)
Cu S + (Fe3+)2 (SO4)3 Cu SO4 + Sº + 2Fe2+ SO4
(Covelita)
(Bacteria)2 Fe2+ SO4 + 1/2O2 + H2 SO4 (Fe3+)2 (SO4)3 + H2O
EL PROCESO DE LIXIVIACIÓN
Lixiviación
El flujo unitario de riego es de 0,13 l/min. x m2 , el cual se alcanza al inicio del ciclo de lixiviación, luego de 5 días de aplicación de flujos que se incrementan gradualmente.
El sistema de riego se hace en forma continua hasta los 90 días de operación luego de los cuales se aplica un sistema de riego discontinuo con periodos de 15 días de ruego alternados con 15 días de reposo, lo cual produce que en todo momento solo el 50 % del área del Pad-4 esté bajo riego.
Lixiviación La operación de regadío
se realiza por medio de una red de tuberías de PVC (yelomine) que finalmente se distribuye sobre el mineral apilado, a través de mangueras de polietileno de 1/2 pulgada de diámetro distantes 32" una de otra y que cuentan con emitters para riego por goteo cada 32" uno del otro.
La solución que percola a través de las pilas de lixiviación, ahora enriquecida con cobre, se conoce como cosecha o PLS y se recoge mediante una red de tuberías de drenaje perforadas colocadas en la base del Pad. La solución cosecha fluye por gravedad a través de las tuberías colectoras hacia el dique 4 de donde es bombeada por bombas de turbina vertical montadas sobre barcazas flotantes a ambos lados del dique ya sea a la planta de SX.
SOLUTION RECOVERIES
COLUMN #19 & TEST PAD #3
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300
DAYS
RECO
VERY %
TotC
u
TEST PAD #3 COL #19
Planta Industrial La fase final del proceso de extracción del cobre
tiene lugar en la planta industrial, esta fase consta de los siguientes procesos
Intercambio Ionico
Electrodeposicion
Intercambio Ionico (SX)
El circuito de Intercambio Iónico o Extracción por Solventes (SX), tiene como función purificar y concentrar el cobre asi como regenerar el ácido sulfúrico de las soluciones de cosecha impura (PLS)
provenientes de Lixiviación.
La solución descargada en cobre, regenerada en ácido y con impurezas (Raff), retorna a Lixiviación a concentrarse nuevamente de cobre después de haberse mezclado con un reactivo orgánico selectivo para el cobre (Lix 984N). Luego esa solución purificada y concentrada de sulfato de cobre (LS) pasa al circuito de Electrodeposición
text text text
Cu
CAT O DO DECO BRE
99.99%PUREZA
SO 4Cu IM PUROPLS
SO 4H 2
RAFF
SO 4+M INERAL
LIXIVIACIO NPADS
Cu
SO 4+
Cu++
LIXIVIACIÓ N INT ERCAM BIO IO NICO ELECT RO DEPO SIC IÓ N
CICLO DE PRODUCCIÓN DE COBRE - SISTEMA HIDROMETALURGICO
DISO LUCIÓ N DE CO BREPURIF ICACIO N DE
SO LUCIO NESELECT RO DEPO SIC IÓ N DEL
CO BRE
O RG ANICOCARG ADO
O RG ANICODESCARG ADO
ELECT RO LIT OCARG ADO - LS
ELECT RO LIT ODESCARG ADO -
ST RIP
SO 4H 2H 2O
Intercambio Iónico (SX)
El circuito de Intercambio Iónico en Cerro Verde, tiene dos plantas:La Planta Original que fue construida en 1977 con cuatro trenes o módulos paralelos idénticos y con una configuración de tres celdas de extracción y dos de reextracción (3E x 2S), con sus respectivos mezcladores-sedimentadores en cada tren, con un total de 20 unidades y con una capacidad para tratar 5,250 GPM de PLS o cosecha.
La Planta Nueva, construida en 1996 con una configuración de dos celdas de extracción y dos de reextracción (2E x 2S), cuya capacidad o caudal equivale al caudal total que pasa por los cuatro trenes de la Planta Antigua.
Electrodeposición
Electrodeposición El circuito de Electrodeposición (EW) es la etapa final del proceso
Hidrometalúrgico, que es el paso de corriente eléctrica a través de celdas electrolíticas que contienen la solución concentrada de cobre o electrolito procedente de la planta de SX y la deposita en cobre metálico por el proceso de electrólisis en forma de cátodos con una alta pureza de 99.99% de cobre. Este circuito consta de:
Planta de Láminas de Arranque: con un rectificador de 20 Kamp y 18 celdas electrolíticas, distribuidas en dos filas (1 y 2) de 9 celdas cada una y que contienen 49 ánodos de Pb, Ca y Sn y 48 planchas madres de acero inoxidable, las que producen láminas iniciales de cobre (+/- 5.5 Kg.) y que posteriormente se transformarán en cátodos iniciales con un peso aproximado de 6.05 Kg. para el circuito comercial.
Electrodeposición
Planta de Celdas Comerciales: con 208 celdas en total y distribuidas en 2 bloques de energía eléctrica:
El Block A: Con dos rectificadores (antiguos) en paralelo de 20 Kamp cada uno y con 104 celdas electrolíticas, repartidas en dos filas (1 y 2) con 52 celdas cada una, que contienen 50 ánodos de Pb, Ca y Sn y 49 cátodos.
El Block B: con un rectificador nuevo de 30 Kamp y 104 celdas repartidas también en dos filas (3 y 4) y cuya distribución es igual al Block A.
Electrodeposición Los cátodos iniciales fabricados
en el circuito de láminas cada 24 horas, que son puestos en el circuito comercial por un período de 7 días de deposición, son planchados a las 36 horas de deposición en una máquina automática para disminuir los corto-circuitos; son cosechados
como cátodos con un peso aproximado de 130 Kg. cada uno, los mismos que son lavados, muestreados, pesados y enflejados para ser exportados al mercado internacional. Parte del electrolito gastado en las celdas (strip), retorna a SX para extraer más cobre de la fase orgánica.
La eficiencia de corriente en el circuito comercial con estas densidades de corriente son del 94-95%, principalmente por el diseño y fabricación de un nuevo separador de ánodo, el cual fue bautizado como “Separador Victoria” que nos permite eliminar los corto-circuitos en un 95% y subir la eficiencia en 3%
Grafico de Eficiencia y Densidad de Corriente
80.00
82.00
84.00
86.00
88.00
90.00
92.00
94.00
96.00
JA
N9
6
MA
R9
6
MA
Y9
6
JU
L9
6
SE
P9
6
NO
V9
6
JA
N9
7
MA
R9
7
MA
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7
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7
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P9
7
NO
V9
7
JA
N9
8
MA
R9
8
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8
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L9
8
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P9
8
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V9
8
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N9
9
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9
MA
Y9
9
JU
L9
9
% E
f. C
orr
ien
te
0
50
100
150
200
250
300
350
De
ns
ida
d A
mp
/M2
.
Current Eficiency Current Amp/m2
Cátodos grado “A”
En la actualidad la Planta de EW en Cerro Verde está produciendo un promedio de 188 Tm/día de cobre electrolítico con el 100 % Grado “A” (LME) o Grado 1 (COMEX), con una pureza de 99.99 % de cobre y con una excelente calidad físico-química, cuyos análisis de impurezas están muy por debajo de los parámetros establecidos (Pb = 1 - 3 ppm, S = 2 – 3 ppm, O2 = 40 –70 ppm); lo que nos está permitiendo estar en la vanguardia con otras plantas modernas por los logros obtenidos en la fecha.
Grafica de Produccion
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Jan98 Feb98 Mar98 Apr98 May98 Jun98 Jul98 Aug98 Sep98 Oct98 Nov98 Dec98 Jan99 Feb99 Mar99 Apr99 May99 Jun99 Jul99
MT /
MON
TH
0
50
100
150
200
MT /
DAY
MT/ MONTH MT/ DAY
Grafica de Recortes de Cobre
0
5
10
15
20
25
30
Jan98 Feb98Mar98Apr98May98Jun98 Jul98 Aug98Sep98 Oct98 Nov98 Dec98 Jan99 Feb99Mar99Apr99May99Jun99 Jul99
MT
MT MONTH
DIAGRAMA DE POURBAIXcobre
Especies que se consideran:
Para las líneas verticales:
Se consideran las reacciones en las que participa el H y no dependen del pH
CuO + 2 H+ <=> Cu2+ + H2O
Aplicando leyes de logaritmos
Para las líneas horizontales:
Se consideran las reacciones en las que participa el e, pero no dependen del potencial.
Potencial del Cu
Para las líneas diagonales:
Se consideran las reacciones en las que participan ambos, tanto e como H, y que dependen del potencial y del pH.
Se obtienen las siguientes ecuaciones:
